JP3694921B2 - バリンの精製法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はバリンの精製に適する新規なバリン・イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶及び該塩を使用するバリンの精製法に関する。Ｌ−バリンは、医薬用のアミノ酸製剤の原料及び各種医薬品の合成中間体として有用である。また、Ｄ−バリンは、農薬等の化学品の中間体として有用である。
【０００２】
【従来の技術】
バリンは、大豆蛋白質等の蛋白質を加水分解する方法、あるいは、バリンを生成する能力を有する微生物を培養する方法により、製造されている。これらの方法で得られた蛋白質加水分解液、発酵液などのバリンを含有する水溶液からバリンを分離精製する方法として、例えば、
（１）イオン交換樹脂で処理することにより酸性および塩基性アミノ酸を分離除去したのち、中性アミノ酸区分を分取し再結晶を繰り返して、バリン以外の中性アミノ酸を除去する方法（Biochem.J., 48, 313(1951)）
（２）バリンを含有する水溶液に塩酸を添加し、バリンの塩酸塩結晶を生成・析出を繰り返す方法（特開昭５６−１６４５０号）
が従来行われていたが、前者は方法が非常に煩雑であり、ロイシン、イソロイシンとの分離が困難であること、後者はバリンの塩酸塩結晶の水への溶解度が高いため、収率が低くなってしまう等の問題があった。
【０００３】
一方、他の精製法として、バリンと選択的に付加物を生成するテトラクロルオルトフタル酸、スルホイソフタル酸、フラビアン酸等の沈澱剤をバリンに作用させ、バリンを精製する方法（特公昭４２−２５０５９号）が挙げられる。しかし、使用する沈澱剤が高価であり、工業的に入手困難であること、生成した付加物の溶解度が高く、高収率でのバリンの回収が困難であること、付加物からバリンを単離する方法が煩雑であることの問題があった。
【０００４】
また、バリンの類似の構造をもつ中性アミノ酸であるロイシンの沈澱剤として、これまでに１，２−ジメチルベンゼンスルホン酸（特公昭４０−１１３７３号）、ｐ−トルエンスルホン酸（特開昭５２−３０１６号）が知られているが、この物質は、ロイシンに対しての特異的な沈澱剤であるため、バリンの沈澱剤に適用することは困難であった。このように、沈殿剤は特異的なものであるため、バリンに適した沈殿剤を見つけることは容易でない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、安価な沈澱剤を用いた、簡便で高収率であり、かつ、高純度なバリンの精製法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上述の事情を鑑み検討を重ねた結果、バリンを含有する水溶液にｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を添加して反応させたのち、冷却すると難容性塩であるバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸結晶が選択的に析出することを見出し本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、
（１）バリン１モルとｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸１モルとからなる新規なバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶、及び
（２）バリンを含有する水溶液にｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸またはその水溶性塩を添加して、バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を生成・析出させた後、該塩を分離取得し、次いで該塩を分解してバリンを取得することを特徴とするバリンの精製法
に関するものである。
【０００８】
本発明の方法で適用できるバリンは、Ｌ体またはＤ体である光学活性体、ラセミ体、または両者の混合物のいずれでも良い。バリンを含有する水溶液としては大豆蛋白質等の蛋白質を加水分解した加水分解液より塩基性アミノ酸を分別、除去したアミノ酸混合液、バリンを生成蓄積する能力を有する微生物を培養して得た発酵液あるいはその発酵液から菌体を除去した液、もしくはそれをイオン交換樹脂あるいは吸着樹脂で処理して得られた液等、または、ヒダントイン誘導体等を経由する合成法で得られた粗ＤＬ−バリンの水溶液等、種々の水溶液を使用することが可能である。
【０００９】
本発明で使用するｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸は、イソプロピルベンゼンとその１．５倍モルの濃硫酸をガラス容器に入れ、１２０℃で熱しながら２〜３時間加熱することで容易に製造することが可能であり、工業的に安価に入手可能である。また、ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸は、遊離酸として用いても良く、またその水溶性塩、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、または、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩等の形で用いても良い。ｐ−イソピロピルベンゼンスルホン酸またはその水溶性塩の使用量は水溶液に含有するバリンに対して等モル以上、好ましくは１．０〜１．１倍モルであり、特に大過剰量を使用する必要はない。
【００１０】
ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸またはその水溶性塩を３ｇ／ｄＬ以上のバリン濃度を有する水溶液に添加し、ｐＨを１．５程度に調整することにより、目的の難溶性の付加化合物であるバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を容易に生成・析出することができる。バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶の生成・析出に適する溶液のｐＨは、０．１〜２．３であり、特に１．０〜１．７が好ましい。ｐＨ調整に使用する酸は、塩酸、硫酸等の無機酸が用いられる。必要に応じて、ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸の混合液にバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩の種晶を添加すると、効率的に結晶を析出することができる。また、バリン水溶液が希薄な場合、濃縮して該塩結晶を析出させることができる。この場合、ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸は、濃縮の前後のどの段階で加えても良い。バリン水溶液を中性で濃縮を行った場合は、遊離バリンの結晶が析出するが、そのまま、適量のｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を添加し、ｐＨを１．５程度に調整することで容易にバリン・イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を生成させることができる。また、適量のｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸の共存するバリンの希薄溶液をあらかじめｐＨ２程度に調整した後、濃縮を行うことにより、バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を析出させることも可能である。
【００１１】
析出したバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を分離取得するには、通常の固液分離の方法、例えば、濾過、遠心分離等の方法を採用すればよい。分離された結晶は高純度であるが、洗浄、脱水などの処理、再結晶操作等の通常用いられる精製方法を行えばさらに精製することができる。
【００１２】
このようにして得られたバリン１モルとｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸１モルとからなるバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶は新規物質であり、下記のような物性を示す。
白色板状結晶。水、エタノールに可溶。
水に対する溶解度：７．８ｗｔ％（ｐＨ１．５、１０℃）
結晶構造：単斜晶系
結晶密度：１．２８ｇ／ｃｍ3
元素分析：C;52.9%,H;7.3%,N;4.4%,S;9.9%
(calc. C;53.0%,H;7.3%,N;4.4%,S;10.1%)
【００１３】
バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶から遊離バリンを単離するには、大量の熱水に溶解せしめた溶液を弱塩基性イオン交換樹脂（ＯＨ型）と接触せしめるか、あるいは水酸化ナトリウムなどのアルカリを添加する。イオン交換樹脂を使用する場合、ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸が吸着し、透過液に遊離バリンが得られる。これを常法、例えば、濃縮晶析することにより、バリンの結晶が得られる。樹脂に吸着した沈澱剤（ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸）は、水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ溶液で樹脂を再生する際にアルカリ塩として溶出する。
アルカリを添加する方法においては、バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶の水懸濁液に水酸化ナトリウム等のアルカリをそのまま、あるいは水溶液にして添加し、ｐＨを５〜８、好ましくは６〜７に調整することでｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸をアルカリ塩として溶液中に溶解し、遊離バリンを析出させ、析出したバリンを分離取得する。
アルカリ塩として分離回収した沈澱剤（ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸）は、そのまま次回の沈澱剤として再使用が可能である。
【００１４】
以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。尚、実施例中のバリン及び他のアミノ酸の定量は日立Ｌ−８５００型アミノ酸アナライザーにより行った。
【００１５】
【実施例】
参考例１（ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸の製造）
イソプロピルベンゼン１４０ｍＬ（１モル）に濃硫酸８４ｍＬ（１．５モル）を加え、１２０〜１３０℃の温度で２．５時間攪拌加熱を行う。イソプロピルベンゼンの未反応分が残留していれば層分離が見られるので、層分離が確認されなければ反応は終了し、ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を主要成分とする溶液が得られる。この溶液を３５０ｍＬの水中に注ぎ、炭酸水素ナトリウムで部分中和した後、塩化ナトリウムでスルホン酸をナトリウム化することでｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩結晶を析出させた。得られた結晶を濾過分別後、減圧乾燥した。このｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩は水に易溶、エタノールに微溶であった。得られた結晶の1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図１に示す。
【００１６】
実施例１
Ｌ−バリン１０ｇと参考例１で得られたｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩１９ｇに水７０ｍＬを加え硫酸でｐＨを１．５に調整した後、液温を５０℃にし、固体分を溶解させた。次に、溶液を１０℃まで冷却し、Ｌ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を析出させ、析出結晶を濾過分別後、減圧乾燥した。得られたＬ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩は白色微結晶であり、結晶系は単斜晶系で結晶比重は１．２８ｇ／ｃｍ3であった。結晶の粉末Ｘ線回折図を図２に示す。Ｘ線回折は、線源としてＣｕ−Ｋα線を使用して測定した。元素分析結果は、C;53.1%,H;7.2%,N;4.4%,S;10.0%であった。
【００１７】
実施例２
Ｌ−バリン１４ｇおよび、Ｌ−ロイシン、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−アラニンをそれぞれ１．１ｇ溶存する溶液１００ｍＬにｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩２６．６ｇ（バリンに対して等モル）を添加し、ｐＨを１．５に調整した後加熱溶解した。次いで、溶解液を冷却し、Ｌ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を析出させ、取得した。析出結晶を遠心分離により回収した後、これを大量の熱水に溶解し、この溶液をＯＨ型にした弱塩基性イオン交換樹脂に貫流させることで脱ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を行った。その透過液を濃縮晶析して、遊離Ｌ−バリン結晶９ｇを得た。母液の分析によりバリンの沈澱率は７０％、遊離Ｌ−バリンの純度は９７％であった。他のアミノ酸の含量は、３％以下であった。
【００１８】
実施例３
Ｌ−バリン１４ｇおよび、Ｌ−ロイシン、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−アラニンをそれぞれ０．４２ｇ溶存する溶液１００ｍＬにｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩２６．６ｇ（バリンに対して等モル）を添加し、ｐＨを１．５に調整した後加熱溶解し、冷却により析出したＬ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を取得した。析出結晶を遠心分離により回収した後、これを大量の熱水に溶解し、この溶液をＯＨ型にした弱塩基性イオン交換樹脂に貫流させることで脱ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を行った。その透過液を濃縮晶析することで、遊離Ｌ−バリン結晶９ｇを得た。母液の分析によりバリンの沈澱率は７０％、遊離Ｌ−バリンの純度は９９％であった。他のアミノ酸の含量は、１％以下であった。
【００１９】
実施例４
Ｄ−バリン１０ｇおよび、Ｄ−ロイシン、Ｄ−イソロイシンをそれぞれ０．３ｇ溶存する溶液１００ｍＬにｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩１９ｇ（バリンに対して等モル）を添加し、ｐＨを１．５に調整した後加熱溶解し、冷却により析出したＤ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を１８ｇ取得した。析出結晶を遠心分離により回収した後、これを大量の熱水に溶解し、この溶液をＯＨ型にした弱塩基性イオン交換樹脂に貫流させることで脱ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を行った。その透過液を濃縮晶析することで、遊離Ｄ−バリン結晶６．５ｇを得た。母液の分析によりバリンの沈澱率は７０％、遊離Ｄ−バリンの純度は９９％であった。他のアミノ酸の含量は、１％以下であった。
【００２０】
実施例５
ＤＬ−バリン１０ｇおよび、Ｌ−ロイシン、Ｌ−イソロイシンをそれぞれ０．３ｇ溶存する溶液１００ｍＬにｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩１９ｇ（バリンに対して等モル）を添加し、ｐＨを１．５に調整した後加熱溶解し、冷却により析出したＤＬ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を９ｇ取得した。析出結晶を遠心分離により回収した後、取得したＤＬ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を大量の熱水に溶解し、この溶液をＯＨ型にした弱塩基性イオン交換樹脂に貫流させることで脱ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を行った。その透過液を濃縮晶析することで、遊離ＤＬ−バリン結晶３ｇを得た。母液の分析によりバリンの沈澱率は３０％、遊離ＤＬ−バリンの純度は９９％以上であった。
【００２１】
比較例１
Ｌ−バリン２０ｇにｐ−トルエンスルホン酸１水和物３２．５ｇと水４７．５ｇを加え、室温溶解後１０℃に冷却する。この操作により析出したバリン・ｐ−トルエンスルホン酸結晶はわずかであった。Ｌ−バリン・ｐ−トルエンスルホン酸の１０℃での水（ｐＨ１．５）への溶解度は４８ｗｔ％。
【００２２】
比較例２
Ｌ−バリン１５ｇにｐ−ノルマルプロピルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩２８．５ｇと水５６．５ｇを加え、硫酸でｐＨを１．５に調整後５０℃で溶解。その後１０℃まで冷却し、Ｌ−バリン・ｐ−ノルマルプロピルベンゼンスルホン酸塩を１３ｇを得た。母液の分析によるバリンの沈澱率は３０％にすぎなかった。Ｌ−バリン・ｐ−ノルマルプロピルベンゼンスルホン酸の１０℃での水（ｐＨ１．５）への溶解度は２９ｗｔ％。得られる結晶は白色微結晶で、結晶系は斜方晶系、結晶比重は１．２７ｇ／ｃｍ3であった。
【００２３】
比較例３
Ｌ−バリン１５ｇおよび、Ｌ−ロイシン，Ｌ−イソロイシン，Ｌ−グルタミン酸をそれぞれ１．２ｇ溶存する溶液１５０ｍＬにスルホイソフタル酸ナトリウム３４．５ｇ（Ｌ−バリンに対して等モル）を添加し、ｐＨを１．５に調整後、加熱溶解し、その後冷却によりＬ−バリン・スルホイソフタル酸塩を析出させ、分離取得した。取得したＬ−バリン・スルホイソフタル酸の結晶中のバリン純度は９８％、他のアミノ酸は２％であった。また、バリンの取得率は７０％であった。これを大量の熱水により溶解し、ＯＨ型にした弱塩基性イオン交換樹脂に貫流し、脱スルホイソフタル酸をし、遊離バリンを得ようと試みたが、脱スルホイソフタル酸が充分に行えず、この方法では完全な遊離バリンを得ることは困難であった。そこで、強酸性イオン交換樹脂を用いて、脱スルホイソフタル酸を試みたが、この方法ではバリンを強酸性イオン交換樹脂から溶離する際にバリン結晶が溶離液中におよび樹脂塔内に析出してしまい、効率の良い脱スルホイソフタル酸の操作を行う上で困難であった。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により得られたバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶は、バリンの精製に用いると安価でかつ簡便に高純度のバリンを製造することができ、非常に有効である。すなわち、バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を製造し、バリンの精製を行う操作には、該塩の溶解度が低いためバリン取得率が高い、また、該塩の特異性のためバリンとの分離が容易でないロイシンやイソロイシンのようなアミノ酸との分離効果が高いといった効果がある。また、ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸は安価なイソプロピルベンゼンをスルホン化することで簡単に工業的に製造可能であり、入手が容易であるため、本発明は、工業的に安価にかつ容易に適用可能である。また、該塩からのバリンの分離・取得及びｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸の回収・再利用も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例１で得られたｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩の1Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図２】実施例１で得られたＬ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶の粉末Ｘ線回折図である。
【産業上の利用分野】
本発明はバリンの精製に適する新規なバリン・イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶及び該塩を使用するバリンの精製法に関する。Ｌ−バリンは、医薬用のアミノ酸製剤の原料及び各種医薬品の合成中間体として有用である。また、Ｄ−バリンは、農薬等の化学品の中間体として有用である。
【０００２】
【従来の技術】
バリンは、大豆蛋白質等の蛋白質を加水分解する方法、あるいは、バリンを生成する能力を有する微生物を培養する方法により、製造されている。これらの方法で得られた蛋白質加水分解液、発酵液などのバリンを含有する水溶液からバリンを分離精製する方法として、例えば、
（１）イオン交換樹脂で処理することにより酸性および塩基性アミノ酸を分離除去したのち、中性アミノ酸区分を分取し再結晶を繰り返して、バリン以外の中性アミノ酸を除去する方法（Biochem.J., 48, 313(1951)）
（２）バリンを含有する水溶液に塩酸を添加し、バリンの塩酸塩結晶を生成・析出を繰り返す方法（特開昭５６−１６４５０号）
が従来行われていたが、前者は方法が非常に煩雑であり、ロイシン、イソロイシンとの分離が困難であること、後者はバリンの塩酸塩結晶の水への溶解度が高いため、収率が低くなってしまう等の問題があった。
【０００３】
一方、他の精製法として、バリンと選択的に付加物を生成するテトラクロルオルトフタル酸、スルホイソフタル酸、フラビアン酸等の沈澱剤をバリンに作用させ、バリンを精製する方法（特公昭４２−２５０５９号）が挙げられる。しかし、使用する沈澱剤が高価であり、工業的に入手困難であること、生成した付加物の溶解度が高く、高収率でのバリンの回収が困難であること、付加物からバリンを単離する方法が煩雑であることの問題があった。
【０００４】
また、バリンの類似の構造をもつ中性アミノ酸であるロイシンの沈澱剤として、これまでに１，２−ジメチルベンゼンスルホン酸（特公昭４０−１１３７３号）、ｐ−トルエンスルホン酸（特開昭５２−３０１６号）が知られているが、この物質は、ロイシンに対しての特異的な沈澱剤であるため、バリンの沈澱剤に適用することは困難であった。このように、沈殿剤は特異的なものであるため、バリンに適した沈殿剤を見つけることは容易でない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、安価な沈澱剤を用いた、簡便で高収率であり、かつ、高純度なバリンの精製法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上述の事情を鑑み検討を重ねた結果、バリンを含有する水溶液にｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を添加して反応させたのち、冷却すると難容性塩であるバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸結晶が選択的に析出することを見出し本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、
（１）バリン１モルとｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸１モルとからなる新規なバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶、及び
（２）バリンを含有する水溶液にｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸またはその水溶性塩を添加して、バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を生成・析出させた後、該塩を分離取得し、次いで該塩を分解してバリンを取得することを特徴とするバリンの精製法
に関するものである。
【０００８】
本発明の方法で適用できるバリンは、Ｌ体またはＤ体である光学活性体、ラセミ体、または両者の混合物のいずれでも良い。バリンを含有する水溶液としては大豆蛋白質等の蛋白質を加水分解した加水分解液より塩基性アミノ酸を分別、除去したアミノ酸混合液、バリンを生成蓄積する能力を有する微生物を培養して得た発酵液あるいはその発酵液から菌体を除去した液、もしくはそれをイオン交換樹脂あるいは吸着樹脂で処理して得られた液等、または、ヒダントイン誘導体等を経由する合成法で得られた粗ＤＬ−バリンの水溶液等、種々の水溶液を使用することが可能である。
【０００９】
本発明で使用するｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸は、イソプロピルベンゼンとその１．５倍モルの濃硫酸をガラス容器に入れ、１２０℃で熱しながら２〜３時間加熱することで容易に製造することが可能であり、工業的に安価に入手可能である。また、ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸は、遊離酸として用いても良く、またその水溶性塩、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、または、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩等の形で用いても良い。ｐ−イソピロピルベンゼンスルホン酸またはその水溶性塩の使用量は水溶液に含有するバリンに対して等モル以上、好ましくは１．０〜１．１倍モルであり、特に大過剰量を使用する必要はない。
【００１０】
ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸またはその水溶性塩を３ｇ／ｄＬ以上のバリン濃度を有する水溶液に添加し、ｐＨを１．５程度に調整することにより、目的の難溶性の付加化合物であるバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を容易に生成・析出することができる。バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶の生成・析出に適する溶液のｐＨは、０．１〜２．３であり、特に１．０〜１．７が好ましい。ｐＨ調整に使用する酸は、塩酸、硫酸等の無機酸が用いられる。必要に応じて、ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸の混合液にバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩の種晶を添加すると、効率的に結晶を析出することができる。また、バリン水溶液が希薄な場合、濃縮して該塩結晶を析出させることができる。この場合、ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸は、濃縮の前後のどの段階で加えても良い。バリン水溶液を中性で濃縮を行った場合は、遊離バリンの結晶が析出するが、そのまま、適量のｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を添加し、ｐＨを１．５程度に調整することで容易にバリン・イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を生成させることができる。また、適量のｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸の共存するバリンの希薄溶液をあらかじめｐＨ２程度に調整した後、濃縮を行うことにより、バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を析出させることも可能である。
【００１１】
析出したバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を分離取得するには、通常の固液分離の方法、例えば、濾過、遠心分離等の方法を採用すればよい。分離された結晶は高純度であるが、洗浄、脱水などの処理、再結晶操作等の通常用いられる精製方法を行えばさらに精製することができる。
【００１２】
このようにして得られたバリン１モルとｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸１モルとからなるバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶は新規物質であり、下記のような物性を示す。
白色板状結晶。水、エタノールに可溶。
水に対する溶解度：７．８ｗｔ％（ｐＨ１．５、１０℃）
結晶構造：単斜晶系
結晶密度：１．２８ｇ／ｃｍ3
元素分析：C;52.9%,H;7.3%,N;4.4%,S;9.9%
(calc. C;53.0%,H;7.3%,N;4.4%,S;10.1%)
【００１３】
バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶から遊離バリンを単離するには、大量の熱水に溶解せしめた溶液を弱塩基性イオン交換樹脂（ＯＨ型）と接触せしめるか、あるいは水酸化ナトリウムなどのアルカリを添加する。イオン交換樹脂を使用する場合、ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸が吸着し、透過液に遊離バリンが得られる。これを常法、例えば、濃縮晶析することにより、バリンの結晶が得られる。樹脂に吸着した沈澱剤（ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸）は、水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ溶液で樹脂を再生する際にアルカリ塩として溶出する。
アルカリを添加する方法においては、バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶の水懸濁液に水酸化ナトリウム等のアルカリをそのまま、あるいは水溶液にして添加し、ｐＨを５〜８、好ましくは６〜７に調整することでｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸をアルカリ塩として溶液中に溶解し、遊離バリンを析出させ、析出したバリンを分離取得する。
アルカリ塩として分離回収した沈澱剤（ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸）は、そのまま次回の沈澱剤として再使用が可能である。
【００１４】
以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。尚、実施例中のバリン及び他のアミノ酸の定量は日立Ｌ−８５００型アミノ酸アナライザーにより行った。
【００１５】
【実施例】
参考例１（ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸の製造）
イソプロピルベンゼン１４０ｍＬ（１モル）に濃硫酸８４ｍＬ（１．５モル）を加え、１２０〜１３０℃の温度で２．５時間攪拌加熱を行う。イソプロピルベンゼンの未反応分が残留していれば層分離が見られるので、層分離が確認されなければ反応は終了し、ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を主要成分とする溶液が得られる。この溶液を３５０ｍＬの水中に注ぎ、炭酸水素ナトリウムで部分中和した後、塩化ナトリウムでスルホン酸をナトリウム化することでｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩結晶を析出させた。得られた結晶を濾過分別後、減圧乾燥した。このｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩は水に易溶、エタノールに微溶であった。得られた結晶の1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図１に示す。
【００１６】
実施例１
Ｌ−バリン１０ｇと参考例１で得られたｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩１９ｇに水７０ｍＬを加え硫酸でｐＨを１．５に調整した後、液温を５０℃にし、固体分を溶解させた。次に、溶液を１０℃まで冷却し、Ｌ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を析出させ、析出結晶を濾過分別後、減圧乾燥した。得られたＬ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩は白色微結晶であり、結晶系は単斜晶系で結晶比重は１．２８ｇ／ｃｍ3であった。結晶の粉末Ｘ線回折図を図２に示す。Ｘ線回折は、線源としてＣｕ−Ｋα線を使用して測定した。元素分析結果は、C;53.1%,H;7.2%,N;4.4%,S;10.0%であった。
【００１７】
実施例２
Ｌ−バリン１４ｇおよび、Ｌ−ロイシン、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−アラニンをそれぞれ１．１ｇ溶存する溶液１００ｍＬにｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩２６．６ｇ（バリンに対して等モル）を添加し、ｐＨを１．５に調整した後加熱溶解した。次いで、溶解液を冷却し、Ｌ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を析出させ、取得した。析出結晶を遠心分離により回収した後、これを大量の熱水に溶解し、この溶液をＯＨ型にした弱塩基性イオン交換樹脂に貫流させることで脱ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を行った。その透過液を濃縮晶析して、遊離Ｌ−バリン結晶９ｇを得た。母液の分析によりバリンの沈澱率は７０％、遊離Ｌ−バリンの純度は９７％であった。他のアミノ酸の含量は、３％以下であった。
【００１８】
実施例３
Ｌ−バリン１４ｇおよび、Ｌ−ロイシン、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−アラニンをそれぞれ０．４２ｇ溶存する溶液１００ｍＬにｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩２６．６ｇ（バリンに対して等モル）を添加し、ｐＨを１．５に調整した後加熱溶解し、冷却により析出したＬ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を取得した。析出結晶を遠心分離により回収した後、これを大量の熱水に溶解し、この溶液をＯＨ型にした弱塩基性イオン交換樹脂に貫流させることで脱ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を行った。その透過液を濃縮晶析することで、遊離Ｌ−バリン結晶９ｇを得た。母液の分析によりバリンの沈澱率は７０％、遊離Ｌ−バリンの純度は９９％であった。他のアミノ酸の含量は、１％以下であった。
【００１９】
実施例４
Ｄ−バリン１０ｇおよび、Ｄ−ロイシン、Ｄ−イソロイシンをそれぞれ０．３ｇ溶存する溶液１００ｍＬにｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩１９ｇ（バリンに対して等モル）を添加し、ｐＨを１．５に調整した後加熱溶解し、冷却により析出したＤ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を１８ｇ取得した。析出結晶を遠心分離により回収した後、これを大量の熱水に溶解し、この溶液をＯＨ型にした弱塩基性イオン交換樹脂に貫流させることで脱ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を行った。その透過液を濃縮晶析することで、遊離Ｄ−バリン結晶６．５ｇを得た。母液の分析によりバリンの沈澱率は７０％、遊離Ｄ−バリンの純度は９９％であった。他のアミノ酸の含量は、１％以下であった。
【００２０】
実施例５
ＤＬ−バリン１０ｇおよび、Ｌ−ロイシン、Ｌ−イソロイシンをそれぞれ０．３ｇ溶存する溶液１００ｍＬにｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩１９ｇ（バリンに対して等モル）を添加し、ｐＨを１．５に調整した後加熱溶解し、冷却により析出したＤＬ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を９ｇ取得した。析出結晶を遠心分離により回収した後、取得したＤＬ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を大量の熱水に溶解し、この溶液をＯＨ型にした弱塩基性イオン交換樹脂に貫流させることで脱ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸を行った。その透過液を濃縮晶析することで、遊離ＤＬ−バリン結晶３ｇを得た。母液の分析によりバリンの沈澱率は３０％、遊離ＤＬ−バリンの純度は９９％以上であった。
【００２１】
比較例１
Ｌ−バリン２０ｇにｐ−トルエンスルホン酸１水和物３２．５ｇと水４７．５ｇを加え、室温溶解後１０℃に冷却する。この操作により析出したバリン・ｐ−トルエンスルホン酸結晶はわずかであった。Ｌ−バリン・ｐ−トルエンスルホン酸の１０℃での水（ｐＨ１．５）への溶解度は４８ｗｔ％。
【００２２】
比較例２
Ｌ−バリン１５ｇにｐ−ノルマルプロピルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩２８．５ｇと水５６．５ｇを加え、硫酸でｐＨを１．５に調整後５０℃で溶解。その後１０℃まで冷却し、Ｌ−バリン・ｐ−ノルマルプロピルベンゼンスルホン酸塩を１３ｇを得た。母液の分析によるバリンの沈澱率は３０％にすぎなかった。Ｌ−バリン・ｐ−ノルマルプロピルベンゼンスルホン酸の１０℃での水（ｐＨ１．５）への溶解度は２９ｗｔ％。得られる結晶は白色微結晶で、結晶系は斜方晶系、結晶比重は１．２７ｇ／ｃｍ3であった。
【００２３】
比較例３
Ｌ−バリン１５ｇおよび、Ｌ−ロイシン，Ｌ−イソロイシン，Ｌ−グルタミン酸をそれぞれ１．２ｇ溶存する溶液１５０ｍＬにスルホイソフタル酸ナトリウム３４．５ｇ（Ｌ−バリンに対して等モル）を添加し、ｐＨを１．５に調整後、加熱溶解し、その後冷却によりＬ−バリン・スルホイソフタル酸塩を析出させ、分離取得した。取得したＬ−バリン・スルホイソフタル酸の結晶中のバリン純度は９８％、他のアミノ酸は２％であった。また、バリンの取得率は７０％であった。これを大量の熱水により溶解し、ＯＨ型にした弱塩基性イオン交換樹脂に貫流し、脱スルホイソフタル酸をし、遊離バリンを得ようと試みたが、脱スルホイソフタル酸が充分に行えず、この方法では完全な遊離バリンを得ることは困難であった。そこで、強酸性イオン交換樹脂を用いて、脱スルホイソフタル酸を試みたが、この方法ではバリンを強酸性イオン交換樹脂から溶離する際にバリン結晶が溶離液中におよび樹脂塔内に析出してしまい、効率の良い脱スルホイソフタル酸の操作を行う上で困難であった。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により得られたバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶は、バリンの精製に用いると安価でかつ簡便に高純度のバリンを製造することができ、非常に有効である。すなわち、バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を製造し、バリンの精製を行う操作には、該塩の溶解度が低いためバリン取得率が高い、また、該塩の特異性のためバリンとの分離が容易でないロイシンやイソロイシンのようなアミノ酸との分離効果が高いといった効果がある。また、ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸は安価なイソプロピルベンゼンをスルホン化することで簡単に工業的に製造可能であり、入手が容易であるため、本発明は、工業的に安価にかつ容易に適用可能である。また、該塩からのバリンの分離・取得及びｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸の回収・再利用も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例１で得られたｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩の1Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図２】実施例１で得られたＬ−バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶の粉末Ｘ線回折図である。
Claims (3)
- バリン１モルとｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸１モルとからなるバリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶
- バリンを含む水溶液にｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸またはその水溶性塩を作用させて、バリン・ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸塩結晶を生成させたのち該塩を分離し、次いで該塩を分解してバリンを取得することを特徴とするバリンの精製法。
- ｐ−イソプロピルベンゼンスルホン酸の水溶性塩がアルカリ金属塩であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
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