专利名称：5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的制造方法
技术领域：
本发明涉及用于微生物和发酵、动物和医疗、植物等领域中的5-氨基こ酰丙酸水溶液和5-氨基こ酰丙酸盐酸盐的制造方法。
背景技术：
已知的是，5-氨基こ酰丙酸在微生物领域中，可用于维生素B12的制备、血红素酶的制备、微生物培养、叶啉的制备等；在动物和医疗领域中，可用于感染性疾病的治疗、杀 菌、对由嗜血杆菌(Haemophilus )引发的疾病的诊断、作为衍生物的原材料、脱毛、风湿病治疗、癌症治疗、血栓治疗、癌症手术中的诊断、动物细胞培养、血红素代谢研究、毛发生长护理、对由重金属中毒引发的卟啉症的诊断、贫血症的预防等；在农业领域中，可用于植物生长的调节、耐盐性等。另ー方面，5-氨基こ酰丙酸的制造方法大致分为化学合成法和微生物发酵法。对于化学合成法，人们已经报道了使用马尿酸(參见专利文献I)、琥珀酸单酯酰氯(參见专利文献2)、糠胺(參见专利文献3)、羟甲基糠醛(參见专利文献4)、氧代戊酸甲酯(參见专利文献5)和琥珀酸酐(參见专利文献6)作为原料的方法。对于微生物发酵法，人们已经报道了使用厌氧菌、藻类、光合成细菌、多种重组菌等的方法。特别是，使用属于红细菌(Rhodobacter)属的光合成细菌的发酵法是具有代表性的(參见专利文献7)。然而，存在这样的情況，即，将通过上述方法制得的5-氨基こ酰丙酸粗溶液根据目的进行纯化后再使用。已知微生物发酵法是ー种廉价的5-氨基こ酰丙酸的エ业生产方法，但是糖类、蛋白质、氨基酸、有机酸、金属离子等多种化合物共存于发酵物中。特别是，难以将其化学性质与5-氨基こ酰丙酸的化学性质相近的甘氨酸以及类似的氨基酸从5-氨基こ酰丙酸粗溶液中除去。另外，在生产5-氨基こ酰丙酸盐酸盐晶体的过程中，通过将5-氨基こ酰丙酸盐酸盐水溶液与不良溶剂混合而使5-氨基こ酰丙酸盐酸盐結晶，但是这种结晶步骤的问题在于当存在甘氨酸和类似的氨基酸以及其它污染物时，这些物质抑制了5-氨基こ酰丙酸盐酸盐的結晶。因此，需要在结晶步骤之前除去这些污染物。另ー方面，5-氨基こ酰丙酸盐的水溶性非常高，但是其溶解度取决于水溶液的pH和温度、以及共存于水溶液中的溶质等，就5-氨基こ酰丙酸盐酸盐而言，其在室温下的溶解度为3M或更高。因此，需要的是，将在结晶步骤中要使用的5-氨基こ酰丙酸盐酸盐水溶液高度浓缩到接近其饱和溶解度的水平。如上所述，为了生产5-氨基こ酰丙酸盐酸盐晶体，必须除去抑制结晶的杂质，并且还需要通过脱水来浓缩5-氨基こ酰丙酸盐酸盐。可以举出真空浓缩机作为这种脱水浓缩技术的例子，但是在为了进行エ业生产而浓缩大体积的5-氨基こ酰丙酸盐酸盐水溶液的情况下，需要将5-氨基こ酰丙酸盐酸盐水溶液在减压条件下加热较长的时间，这样，设备操作伴随着加热和冷却过程，这需要大量的热量。另外，由于5-氨基こ酰丙酸盐酸盐中含有氯离子，因此不仅需要考虑真空浓缩机的耐压性，而且需要考虑它的耐腐蚀性。因此，需要ー种不同于真空浓缩法的、用于5-氨基こ酰丙酸盐酸盐的水溶液的脱水浓缩方法。专利文献I JP-A-48-92328专利文献2 JP-A-62-111954专利文献3 JP-A-2-76841专利文献4 JP-A-6-172281专利文献5 JP-A-7-188133专利文献6 JP-A-9-316041专利文献7 JP-A-11-4208
发明内容
本发明所要解决的问题因此，本发明提供ー种通过从5-氨基こ酰丙酸粗溶液中特定地分离5-氨基こ酰丙酸来制造5-氨基こ酰丙酸水溶液和5-氨基こ酰丙酸盐酸盐的方法。解决问题的手段作为深入研究的结果，本发明人发现通过以下方法得到这样的5-氨基こ酰丙酸水溶液，其中5-氨基こ酰丙酸通过将杂质除至实际上可以进行结晶等过程的程度而被浓缩，所述方法为在使5-氨基こ酰丙酸粗溶液中所含有的5-氨基こ酰丙酸被吸附到阳离子交换树脂之后，并且在使用含有阳离子的水溶液进行解吸附的同时，采用了解吸附的液体的电导率的变化或PH的变化作为回收的指标。另外，本发明人发现通过将解吸附的液体与氯离子混合，再与有机溶剂混合，可以获得5-氨基こ酰丙酸盐酸盐晶体，从而完成本发明。換言之，本发明提供了一种制造5-氨基こ酰丙酸水溶液的方法，该方法的特征在干将5-氨基こ酰丙酸粗溶液与阳离子交换树脂相接触，从而使溶液中的5-氨基こ酰丙酸被吸附到阳离子交换树脂上；使用含有阳离子的水溶液使5-氨基こ酰丙酸从阳离子交换树脂上解吸附，从而获得解吸附的液体；以及采用解吸附的液体的电导率的变化或pH的变化作为指标来回收5-氨基こ酰丙酸。此外，本发明提供了一种制造5-氨基こ酰丙酸盐酸盐的方法，该方法的特征在于将在上述过程中获得的5-氨基こ酰丙酸水溶液与氯离子相接触。另外，本发明提供了一种制造5-氨基こ酰丙酸盐酸盐晶体的方法，该方法的特征在于将在上述过程中获得的5-氨基こ酰丙酸水溶液与氯离子相接触，并将由此获得的溶液与醇或酮中的至少ー种有机溶剂混合。本发明的有利效果根据本发明，可以制造高纯度的5-氨基こ酰丙酸水溶液和5-氨基こ酰丙酸盐酸盐。附图
简要说明、
图I是示出含有5-氨基こ酰丙酸的粗水溶液的pH与在5-氨基こ酰丙酸的柱吸附的过程中柱通过液体的5-氨基こ酰丙酸浓度之间的关系的图。图2是示出含有5-氨基こ酰丙酸的粗水溶液的pH与在5-氨基こ酰丙酸的柱解吸附的过程中柱通过液体的5-氨基こ酰丙酸浓度之间的关系的图。图3是示出在5-氨基こ酰丙酸的解吸附的过程中柱洗脱液的5-氨基こ酰丙酸的浓度与甘氨酸浓度之间的关系的图。图4是示出在5-氨基こ酰丙酸的解吸附的过程中柱洗脱液的5-氨基こ酰丙酸的浓度与氨浓度之间的关系的图。图5是示出在5-氨基こ酰丙酸的解吸附的过程中柱洗脱液的5-氨基こ酰丙酸的浓度与电导率或PH之间的关系的图。 图6是示出在5-氨基こ酰丙酸的解吸附的过程中柱洗脱液的5-氨基こ酰丙酸的浓度与柱洗脱液的电导率变化率或pH变化率之间的关系的图。在这种情况下，电导率变化率或PH变化率为每I柱体积的变化率。实施本发明的最佳方式对在制造本发明的5-氨基こ酰丙酸水溶液和5-氨基こ酰丙酸盐酸盐的过程中使用的5-氨基こ酰丙酸粗溶液没有特别限定，条件是该5-氨基こ酰丙酸粗溶液为其中5-氨基こ酰丙酸溶解于溶剂中即可，并且对该5-氨基こ酰丙酸粗溶液的纯度等也没有限定。S卩，可以使用根据在专利文献JP-A-48-92328、JP-A-62-111954、JP-A-2-76841、JP-A-6-172281、JP-A-7-188133、JP-A-ll-42083等中描述的方法通过化学合成法或微生物发酵法制造的5-氨基こ酰丙酸粗溶液，以及纯化前的化学合成溶液和发酵液。在这些溶液中，5-氨基こ酰丙酸的浓度优选为0. ImM或更高，更优选为0. ImM至3M，特别优选为ImM至3M。存在这样的情况，在通过上述官方专利公报等中描述的化学合成法或微生物发酵法制造的5-氨基こ酰丙酸粗溶液中含有糖类、氨基酸、有机酸、醇、金属离子、蛋白质、硼酸、磷酸等，特别是，存在这样的情况，在通过发酵法制造5-氨基こ酰丙酸粗溶液的情况下，甘氨酸与之共存。可以通过使5-氨基こ酰丙酸粗溶液与阳离子交换树脂接触来通过阳离子交换树脂吸附5-氨基こ酰丙酸。对5-氨基こ酰丙酸粗溶液中的溶剂没有特别限定，条件是5-氨基こ酰丙酸溶解于其中即可，所述溶剂的实例包括水、ニ甲基亚砜、醇(甲醇、こ醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇等)、酰胺(N，N-ニ甲基甲酰胺、N，N-ニ甲基こ酰胺等)、吡啶等，其中水、ニ甲基亚砜、甲醇和こ醇是理想的，并且水是特别理想的，或者可以将两种或多种溶剂作为混合物使用。对5-氨基こ酰丙酸粗溶液的pH没有特别限定，但是理想的是，pH为0. 5至7，特别理想的是，PH为2. 5至5。作为用于调节该pH的pH调节剂，可以举出盐酸、硫酸、亚硫酸、磷酸、亚磷酸、硝酸、亚硝酸、硼酸、有机酸(邻苯ニ甲酸、柠檬酸、琥珀酸、こ酸、乳酸、酒石酸、草酸、邻苯ニ甲酸、马来酸等)、Tris、MOPS、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、氨等，并且可以将其中的两种或更多种作为混合物使用。作为阳离子交换树脂，其可以为强酸性阳离子交换树脂或弱酸性阳离子交换树脂。在这些阳离子交换树脂中，强酸性阳离子交换树脂是理想的。关于强酸性阳离子交换树脂的种类，特别理想的是其中官能团为磺酸基的聚苯乙烯类树脂的强酸性阳离子交换树脂。作为与官能团结合的离子，氢离子或铵离子是理想的。对于用于解吸附的含有阳离子的水溶液没有特别限定，但是理想的是其中以下物质被溶解在水中的那些磷酸；碱金属或碱土金属的氢氧化物；具有碳酸根、氨、胺或氨基的化合物。举例说明，理想的是其中氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化铯、氢氧化钡、碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸钠钾、碳酸氢钾、氨、甲胺、二甲基胺、三甲基胺、乙胺、二乙基胺或三乙基胺溶解在水中的那些，并且特别理想的是氨溶解在水中的那些。这些水溶液可以两种或更多种组合使用。氨水的浓度优选为0. OlM至10M，更优选为0. IM至3M，特别优选为0. IM至2M。关于回收从阳离子交换树脂上解吸附的5-氨基乙酰丙酸的方法，可以采用5-氨 基乙酰丙酸解吸附的液体的pH的变化或电导率的变化作为指标。这种变化被定义为每I柱体积的变化率，并且在下文中被称为电导率变化率或PH变化率。当解吸附用液体通过吸附有5-氨基乙酰丙酸的柱(处于用水洗涤的固定状态下)时，5-氨基乙酰丙酸开始解吸附表现为电导率的增加或者pH增加至约中性pH。当电导率变化率为0. lmS/cm/柱体积或更大时，或者pH变化率为0. I/柱体积或更大时，这些变化率可以被用作5-氨基乙酰丙酸水溶液回收开始的指标。更优选的是，可以将大于或等于0. 5mS/cm/柱体积的电导率变化率或者大于或等于0. 5/柱体积的pH变化率作为指标。此后，电导率或pH的缓慢增大与5-氨基乙酰丙酸浓度的增加成一定的比例，并且它们的变化率降低，当确认发生这种变化时，可以回收5-氨基乙酰丙酸。另外，5-氨基乙酰丙酸解吸附的完成表现为5-氨基乙酰丙酸回收液的电导率快速增大或者PH快速增大。当电导率变化率为2. 5mS/cm/柱体积或更大时，或者pH变化率为0. 6/柱体积或更大时，这些变化率可以被用作5-氨基乙酰丙酸水溶液回收完成的指标。更优选的是，可以将大于或等于7mS/cm/柱体积的电导率变化率或者大于或等于I/柱体积的PH变化率作为指标。可以采用5-氨基乙酰丙酸水溶液的回收开始和回收结束的这些指标的组合来回收5-氨基乙酰丙酸，并且理想的是在5-氨基乙酰丙酸回收开始时采用电导率变化率作为指标，在5-氨基乙酰丙酸回收结束时采用pH变化率作为指标。按照上述方法制造5-氨基乙酰丙酸水溶液，并且可以通过将氯离子加入到这种水溶液中来制造5-氨基乙酰丙酸盐酸盐。氯离子的加入量可以由被阳离子交换树脂吸附的5-氨基乙酰丙酸的量来推知，该加入量优选为从阳离子交换树脂上解吸附的5-氨基乙酰丙酸的量的I至100倍(摩尔比)，更优选为I至10倍(摩尔比)。就此而言，由被吸附的5-氨基乙酰丙酸推知的5-氨基乙酰丙酸的解吸附的量随着阳离子交换树脂的种类和体积、解吸附用液体的氨的浓度以及液体通过速度等的变化而变化，但是5-氨基乙酰丙酸的回收率通常为60%至100%。作为氯离子源，可以举出盐酸、氯化钾、氯化钠、氯化铵、氯化锌、氯化胆碱、氯化铁等，可以将它们中的两种或更多种组合使用，并且其中盐酸是特别优选的。另外，氯离子源可以通过溶解于溶剂(该溶剂可以被用于实施上述的阳离子交换树脂对5-氨基乙酰丙酸的吸附操作)中而使用。优选的溶剂为水。对加入氯离子的方法没有特别限定。可以通过重复两次或更多次以下的操作来浓缩5-氨基乙酰丙酸，所述操作为使用阳离子交换树脂进行这种5-氨基乙酰丙酸回收水溶液的吸附操作，以及随后使用含有阳离子的水溶液进行的解吸附操作。当将5-氨基乙酰丙酸在柱上的吸附率较高作为其在柱上的吸附条件时，并且当将解吸附用液体的离子浓度较高作为解吸附条件时，可以增加5-氨基乙酰丙酸回收水溶液的5-氨基乙酰丙酸的浓度，这样可以根据目的调节5-氨基乙酰丙酸回收水溶液的5-氨基乙酰丙酸的浓度。在将5-氨基乙酰丙酸的这种离子交换柱浓缩步骤重复两次或更多次的情况下，不用额外需要将氯离子加入到5-氨基乙酰丙酸回收水溶液中，并且可以使用其它的酸。特别是，当使用氢型阳离子交换树脂时，可以不加这些酸。就此而言，5-氨基乙酰丙酸水溶液是指按照上述方法回收的水溶液，该水溶液还包括浓缩的水溶液、稀释的水溶液或经PH调节的水溶液(其pH是使用上文所述的pH调节剂等调节的)。5-氨基乙酰丙酸盐酸盐可以是固体或者溶液。所述溶液是指5-氨基乙酰丙酸盐酸盐溶解于或分散在溶剂(包括水)中的状态。所述溶液还包括经pH调节的溶液,其中该溶液的PH是使用上文所述的pH调节剂等调节的。为了获得5-氨基乙酰丙酸盐酸盐晶体，可 以通过将不良溶剂加入到通过上述方法获得的5-氨基乙酰丙酸水溶液中以及加入到通过加入氯离子而获得的水溶液中来实现。作为不良溶剂，没有特别限定，条件是该溶剂可以使5-氨基乙酰丙酸盐酸盐晶体析出即可，并且其实例包括醇(甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇等)、醚(二乙
醚、二异丙基醚、二 烷、四氢呋喃、二甲氧基乙烷等)、酯(乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、Y-丁内酯等)、酮(丙酮、甲乙酮等)、腈(乙腈、苯甲腈等)等，其中醇或酮是优选的，并且甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、或丙酮是特别优选的。可以将两种或更多种不良溶剂作为混合物使用，但是乙醇、丙酮或异丙醇是特别优选的。当将从阳离子交换树脂上解吸附的5-氨基乙酰丙酸水溶液与盐酸混合时，温度优选为_20°C至60°C，在这样的条件下，混合物不会固化。根据需要，可以进行脱水浓缩，或者可以使用蒸发器。另外，理想的是通过过滤收集析出的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐晶体。实施例以下基于实施例对本发明进行更详细的描述，但是本发明不限于此。实施例I将IOml份的强酸性阳离子交换树脂(Dowex_50,Dow Chemical公司制造)填装到空柱中，并将2M的盐酸水溶液和2M氨水溶液通过该柱以制备铵型离子交换柱。另一方面，使用与文献JP-A-11-42083相同的方法制备甘氨酸共存的5-氨基乙酰丙酸发酵物(25mM的5-氨基乙酰丙酸，IlmM的甘氨酸)，并使用浓硫酸由所得的发酵物制备pH分别被调节为pH2. O、pH3. O、pH4. 0和pH5. 0的4种样品。将这些发酵物的每一种样品的50ml份分别施加到上述铵型离子交换柱中。回收通过离子交换柱的液体，并通过薄层层析法观察5-氨基乙酰丙酸和甘氨酸在离子交换柱上的吸附特性。关于薄层层析法的条件，使用硅胶薄层板作为固相，使用乙醇和水的混合物(70:30)作为流动相。在展开后，喷洒茚三酮，并检测氨基酸。该定性实验的结果如表I所示。
表I在进行阳离子交换柱的纯化过程中，发酵物通过液体中所含有的氨基酸的量
权利要求
1.一种5-氨基乙酰丙酸水溶液的制造方法，其中将5-氨基乙酰丙酸粗溶液与阳离子交换树脂相接触，从而使所述溶液中的5-氨基乙酰丙酸被所述阳离子交换树脂吸附； 使用含有阳离子的水溶液使5-氨基乙酰丙酸从所述阳离子交换树脂上解吸附，从而获得解吸附的液体；以及 采用所述解吸附的液体的电导率的变化或PH的变化作为指标来回收5-氨基乙酰丙酸。
2.根据权利要求I所述的方法，其中将所述解吸附的液体的电导率的变化为0.5mS/cm/柱体积或更高、或者所述解吸附的液体的pH的变化为pH 0. 5/柱体积或更高作为回收开始的指标；并且将所述解吸附的液体的电导率的变化为2. 5mS/cm/柱体积或更大、或者所述解吸附的液体的PH的变化为pH I/柱体积或更大作为回收结束的指标。
3.根据权利要求I所述的方法，其中所述5-氨基乙酰丙酸粗溶液为5-氨基乙酰丙酸发酵物。
4.一种5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的制造方法，其中将5-氨基乙酰丙酸粗溶液与阳离子交换树脂相接触，从而使所述溶液中的5-氨基乙酰丙酸被所述阳离子交换树脂吸附； 使用含有阳离子的水溶液使5-氨基乙酰丙酸从所述阳离子交换树脂上解吸附，从而获得解吸附的液体； 采用所述解吸附的液体的电导率的变化或PH的变化作为指标来回收5-氨基乙酰丙酸；以及 将所获得的5-氨基乙酰丙酸水溶液与氯离子接触。
5.一种5-氨基乙酰丙酸盐酸盐晶体的制造方法，其中将5-氨基乙酰丙酸粗溶液与阳离子交换树脂相接触，从而使所述溶液中的5-氨基乙酰丙酸被所述阳离子交换树脂吸附； 使用含有阳离子的水溶液使5-氨基乙酰丙酸从所述阳离子交换树脂上解吸附，从而获得解吸附的液体； 采用所述解吸附的液体的电导率的变化或PH的变化作为指标来回收5-氨基乙酰丙酸；以及 将所获得的5-氨基乙酰丙酸水溶液与氯离子接触，并将由此获得的溶液与醇或酮中的至少一种有机溶剂接触。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇或丙酮。
7.根据权利要求I至6中任意一项所述的方法，其中所述阳离子交换树脂为铵型强酸性阳离子交换树脂或者为氢型强酸性阳离子交换树脂。
8.根据权利要求I至6中任意一项所述的方法，其中重复两次或更多次以下的操作，所述操作为使用所述阳离子交换树脂吸附所述5-氨基乙酰丙酸粗溶液中含有的5-氨基乙酰丙酸；然后使用含有阳离子的水溶液使所述5-氨基乙酰丙酸解吸附。
9.根据权利要求I至6中任意一项所述的方法，其中所述含有阳离子的水溶液为氨水溶液。
10.根据权利要求I至6中任意一项所述的方法，其中所述5-氨基乙酰丙酸粗溶液的pH 为 0. 5 至 7。
11.根据权利要求I至6中任意一项所述的方法，其中所述5-氨基乙酰丙酸粗溶液的pH 为 2. 5 至 5。
12.—种5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的制造方法，其中将5-氨基乙酰丙酸粗溶液与阳离子交换树脂相接触，从而使所述溶液中的5-氨基乙酰丙酸被所述阳离子交换树脂吸附； 使用含有阳离子的水溶液使5-氨基乙酰丙酸从所述阳离子交换树脂上解吸附，从而获得解吸附的液体； 采用所述解吸附的液体的电导率的变化或PH的变化作为指标来回收5-氨基乙酰丙酸，其中将所述解吸附的液体的电导率的变化为0. 5mS/cm/柱体积或更高、或者所述解吸附的液体的PH的变化为pH 0. 5/柱体积或更高作为回收开始的指标，并且将所述解吸附的液体的电导率的变化为2. 5mS/cm/柱体积或更大、或者所述解吸附的液体的pH的变化为pHI/柱体积或更大作为回收结束的指标；以及 将所获得的5-氨基乙酰丙酸水溶液与氯离子接触。
13.一种5-氨基乙酰丙酸盐酸盐晶体的制造方法，其中将5-氨基乙酰丙酸粗溶液与阳离子交换树脂相接触，从而使所述溶液中的5-氨基乙酰丙酸被所述阳离子交换树脂吸附； 使用含有阳离子的水溶液使5-氨基乙酰丙酸从所述阳离子交换树脂上解吸附，从而获得解吸附的液体； 采用所述解吸附的液体的电导率的变化或PH的变化作为指标来回收5-氨基乙酰丙酸，其中将所述解吸附的液体的电导率的变化为0. 5mS/cm/柱体积或更高、或者所述解吸附的液体的PH的变化为pH 0. 5/柱体积或更高作为回收开始的指标，并且将所述解吸附的液体的电导率的变化为2. 5mS/cm/柱体积或更大、或者所述解吸附的液体的pH的变化为pHI/柱体积或更大作为回收结束的指标；以及 将所获得的5-氨基乙酰丙酸水溶液与氯离子接触，并将由此获得的溶液与醇或酮中的至少一种有机溶剂接触。
全文摘要
本发明涉及一种5-氨基乙酰丙酸盐酸盐晶体的制造方法，其中在使用阳离子交换树脂吸附5-氨基乙酰丙酸粗溶液中含有的5-氨基乙酰丙酸、以及随后使用含有铵离子的水溶液进行解吸附的过程中，采用解吸附的液体的电导率的变化或者pH的变化作为指标，获得高纯度的5-氨基乙酰丙酸水溶液；以及将氯离子加入所述水溶液中，然后再与有机溶剂混合。
文档编号C07C227/40GK102702002SQ20121015997
公开日2012年10月3日 申请日期2006年9月5日 优先权日2005年9月21日
发明者冈田秀树, 田中彻, 野邑武史 申请人:克斯莫石油株式会社