(57)【要約】【課題】Ｌ−カルニチンはビタミンＢＴとも言われ、生体内で脂肪酸の代謝に関係している重要な化合物である。心臓疾患治療剤、過脂肪質血症治療剤、静脈疾患治療剤等として注目されている。本発明は副反応により生成した不純物を低減するカルニチンの精製方法の提供、及び不純物が低減された純度の高いカルニチンを提供することにある。【解決手段】酸性物質及び／又は塩類を含有するカルニチン混合物に、アルコール溶媒を添加することにより不純物が低減されたカルニチンを得ることが可能となる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸性物質及び／又は塩類を含有するカルニチン混合物に、アルコール溶媒を添加することを含むカルニチンの精製方法。
【請求項２】
塩類が硫酸ナトリウムである請求項１記載の方法。
【請求項３】
アルコール溶媒が、メタノール及び1-ブタノールの混合溶媒である請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
混合溶媒の混合比率が、メタノール：1−ブタノール＝１：１〜１：１０である請求項３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルニチンの精製方法及び当該方法により得られたカルニチンに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｌ−カルニチンはビタミンＢＴとも言われ、生体内で脂肪酸の代謝に関係している重要な化合物である。心臓疾患治療剤、過脂肪質血症治療剤、静脈疾患治療剤等として注目されてきた。
従来のＬ−カルニチン製造法としては、Ｄ−マンニトールを原料として製造する方法（特許文献１）、γ−ハロアセト酢酸エステルを原料として酵素により不斉還元することを特徴とする方法（特許文献２）、リパーゼを用いて光学選択的に（Ｒ）−４−ハロ−３−ヒドロキシブチロニトリルを合成することを特徴とする方法（特許文献３）、γ−ブチロベタイン又はクロトノベタインから微生物によってＬ−カルニチンを製造する方法（特許文献４）、カルニチンアミドハライドをｄ−樟脳酸により光学分割し、Ｌ−カルニチンに導く方法（特許文献５）などが挙げられる。
本発明者らの一部は、従来の方法よりも副反応を抑制できる製造方法として、１，３−ジクロロ−２−プロパノールを原料として、シアノ化反応、水和反応、４級化反応を経るカルニチンの製造方法を提供している（特許文献６）。この方法では、特に４級アミノ化反応時の副反応を大幅に抑制できる点で他の製造方法よりも純度の高いカルニチンを得ることができる。
【特許文献１】特開昭５７−１６５３５２号
【特許文献２】特開昭５９−１１８０９３号
【特許文献３】特開平０２−２７９９５号
【特許文献４】特開昭６０−２２４４８８号
【特許文献５】特公昭４５−９１７２号
【特許文献６】国際公開２００８／０５６８２７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、カルニチンは上記のごとく医薬品、食品等に利用されるため、副反応により生成した極微量の不純物が製品中に混入することは避けなければならない。
従って、本発明の主な目的は、不純物が低減された純度の高いカルニチンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の溶媒を用いることにより特定の不純物を除去することが出来ることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、酸性物質及び／又は塩類を含有するカルニチン混合物に、アルコール溶媒を添加することを含むカルニチンの精製方法である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、不純物が低減された純度の高いカルニチンカルニチンを効率良く得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に本発明を詳細に説明する。
（１）カルニチン
本発明において
、精製の対象となるカルニチンとしては、その光学活性の種類に限定はない。例えば、光学的に純粋なカルニチン、ラセミ体のカルニチン、光学活性に偏りがあるカルニチンを使用することができる。
また本発明において、カルニチンとは、カルニチンの誘導体も含まれる。例えば、カルニチンアシルエステル等を挙げることができる。
【０００７】
上記カルニチンとしては、市販のものを使用することもできるし、公知又は新規な方法で製造したカルニチンを使用することもできる。例えば、以下の製造方法で調製されたカルニチンを使用することができる。
・  ジクロロプロパノールを酵素反応によりシアノ化及びアミド化した後、４級化し、加水分解等を行うことにより得られるL-カルニチン。
・  エピクロロヒドリンを順次、４級化、シアノ化、アミド化、光学分割等に供して得られるL-カルニチン。
・  ブチロラクトンを開環、４級化、微生物による反応等に供して得られるL-カルニチン。
・  クロロアセト酢酸エチルを不斉還元、４級化、加水分解等に供して得られるL-カルニチン。
なかでも上記（I）で得られるカルニチンを好適に使用することができる（WO2008/056827号公報参照）。
【０００８】
使用するカルニチンの状態も限定されるものではなく、結晶状のものも使用できるし、溶液に溶解しているカルニチンも使用することができる。カルニチン溶液としては、合成直後のカルニチン水溶液だけでなく、当該溶液をイオン交換カラム、電気透析等の精製工程を経たものも使用することができる。また、カルニチン水溶液から溶媒置換を行って得られたカルニチン溶液も使用可能である。
（２）カルニチン混合物
本発明において精製に供されるカルニチン混合物は、上記のカルニチンの他に不純物を含むものである。不純物としては、以下に示す酸性物質が挙げられる。
・酸性物質
酸性物質とは、有機酸及び/または無機酸であれば特に限定されないが、有機酸としては、酢酸、アジピン酸、アルギン酸、アスパラギン酸、安息香酸、ベンゼンスルホン酸、酪酸、クエン酸、樟脳酸、樟脳スルホン酸、フマル酸、マレイン酸、ニコチン酸、シュウ酸、プロピオン酸、ピクリン酸、コハク酸、酒石酸、マロン酸、リンゴ酸、グルタミン酸、無機酸としては、硫酸、塩酸、リン酸、ホウ酸及び硝酸であれば効率よく精製でき好ましい。
より好ましくは、酢酸、酪酸、クエン酸、樟脳酸、樟脳スルホン酸、フマル酸、ニコチン酸、酒石酸、マロン酸、リンゴ酸、グルタミン酸、硫酸、塩酸、リン酸又は硝酸である。
なお明細書における有機酸及び無機酸には、当該酸が一部イオン化又は解離したものも含まれる。
・塩類
塩類とは、上述の酸性物質が塩を形成したものである。例えば、当該酸性物質と、ナトリウム、カリウム、カルシウム及、マグネシウム等の無機イオンとの塩が挙げられる。
これらの化合物は、反応工程で中和を行う際に生成したり、酵素反応による変換反応を経る場合に、酵素（微生物）等から持ち込まれる場合がある。
（３）カルニチン混合物からのカルニチンの精製
本発明では、上記不純物を除去するためにカルニチン混合物にアルコール溶媒を添加する。
ここで、アルコール溶媒とは、少なくとも一種のアルコール系溶媒又は少なくとも一種のアルコール系溶媒とアルコール系溶媒以外の有機溶媒とを含む混合溶媒をいう。
【０００９】
アルコール系溶媒としては、特に限定されないが、カルニチンが経口摂取される場合もあることから、無毒性または低毒性であることが好ましい。このようなアルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、１-プロパノール、２-プロパノール、１-ブタノール、２-ブタノール、イソブタノール、１-ペンタノール、２-ペンタノール、１−ヘキサノール及び２−ヘキサノールからなる群から選ばれる少なくとも一種が好ましい。
【００１０】
当該アルコール系溶媒は、一種単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて用いることもできる。二種以上を組み合わせて用いる場合には、不純物を効率良く除去することができれば、混合するアルコールの種類及び混合比は限定されない。
【００１１】
例えば、1-ブタノールとメタノール、1-ブタノールとエタノール、イソブタノールとメタノール、イソブタノールとエタノール等の組み合わせが好ましい。このような溶媒を用いることにより、不純物の除去効率が上昇し、後でカルニチンの晶析を行ったな場合にカルニチンの純度が高くなるからである。
【００１２】
混合溶媒の比率は、例えば、1-ブタノールとメタノール又はエタノールとの混合溶媒を用いる場合、メタノール又はエタノールは、１-ブタノール中0.1〜50％程度の範囲で含むことが好ましい。より好ましくは15〜40%程度である。この範囲で使用すれば、上記不純物を下記のろ過又は/及び晶析工程でより効果的に取り除くことができる。
【００１３】
また、イソブタノールとメタノール又はエタノールとの混合溶媒を用いる場合、メタノール又はエタノールは、イソブタノール中0.1〜50％程度の範囲で含むことが好ましい。より好ましくは15〜40%程度である。この範囲で使用すれば、上記不純物を下記のろ過又は/及び晶析工程でより効果的に取り除くことができる。
また、本発明では、当該アルコール系溶媒とアルコール系溶媒以外の有機溶媒とを組み合わせて（以下、混合溶媒と称す）用いることも可能である。そのような有機溶媒としては、アセトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、クロロホルム、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン及びジメチルスルホキシドからなる群から選ばれる少なくとも一種が好ましい。
【００１４】
アルコール系溶媒と有機溶媒との組み合わせは、不純物が効率良く除去できれば限定されない。
例えば、アルコール系溶媒として、メタノール、エタノール、１-プロパノール、２-プロパノール、１-ブタノール、２-ブタノール、イソブタノール、１-ペンタノール、２-ペンタノール、１−ヘキサノール、２−ヘキサノール等を使用する場合、有機溶媒はアセトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、ペンタン、ヘキサン等を使用するのが好ましい。この組み合わせは、カルニチンが効率よく精製できるので好ましい。
【００１５】
アルコール系溶媒は水が溶解する範囲内であれば水を含んでいても良い。
【００１６】
アルコール系溶媒と有機溶媒とを混合する割合については、不純物が効率良く除去できれば限定されず、当業者が適宜選択することができる。
【００１７】
カルニチン混合物にアルコール溶液（混合溶媒を含む）を添加する方法は特に限定ない。カルニチンの混合物にアルコール溶液を添加することもできるし、アルコール溶液にカルニチンの混合物を添加してもよい。また、これらの添加は、一度に全量を添加することもできるし、数回に分けて添加することができる。
添加する際に、溶液を攪拌しながらカルニチン混合物を添加すると、カルニチンの溶解が促進されるので、好ましい。攪拌の速度及び攪拌時間については特に限定されるものではなく、当業者が適宜選択することができる。
【００１８】
カルニチン混合物の量に対するアルコール溶液の量は特に限定されない。
【００１９】
カルニチン（質量）に対して溶液の量（質量）が約２〜20倍量であることが好ましく、約４〜10倍量がより好ましい。    本発明においては、当該溶液を添加した後、結晶化（析出）が生じる前に、均一なカルニチン溶液の状態を経ることにより、より純度の高いカルニチン結晶を得ることができる。よって、前記の溶液の使用量であれば、効果的に不純物を沈殿させる（除去する）ことができるからである。
【００２０】
カルニチン混合物を溶液に添加する時の溶液の温度は、カルニチンが安定に存在する範囲であれば特に限定はされない。例えば、10〜80℃程度で行えば、不純物の生成を防ぐことができるので好ましい。また、20〜60℃程度であれば、不純物の生成を抑えながら少量の溶媒でカルニチンを溶解させることができるのでより好ましい。
【００２１】
また、カルニチン混合物、又はカルニチン混合物を含むアルコール溶液のpHは、5〜9程度に調整するの好ましい。不純物の生成を防ぐことができ、効率良くカルニチンを精製することができるからである。
（２）カルニチンを含有するアルコール溶液の採取
次に上記のごとく調製したカルニチンを含有するアルコール溶液は、公知の方法で採取又は分離することができる。例えば、遠心分離、濾過等の方法を採用することができる。当該操作により、アルコール溶液に溶解しなかった不純物を分離することができる。
【００２２】
ろ過を行う場合、分離に用いる濾紙、濾布又はカートリッジフィルターは特に限定されない。捕集される粒子の最小径が約0.1μm〜100μmのものが好ましく用いられる。さらに好ましくは、捕集される粒子の最小径が約0.2μm〜50μmであれば、目抜けを抑えながら効率的に濾過を行うことができる。
【００２３】
また、カルニチンアルコール溶液は、セルロースアセテート、セルロース混合エステル、親水化PTFE等の素材を溶解させることがある。従って、濾過に使用される濾紙、濾布又はカートリッジフィルターの素材は、コットン、セルロース繊維、ポリプロピレン、ポリエステル、ステンレス、硼珪酸塩ガラス繊維等を使用するのが好ましい。
（３）晶析
次に上記で採取したアルコール溶液から、晶析操作を行うことによりカルニチン結晶を析出させ単離する。
【００２４】
当該晶析の方法については限定されず、カルニチンが純度の高いカルニチンが効率良く得られれば限定されない。例えば、温度による溶解度差を利用する方法、溶媒を濃縮する方法、溶液中の溶媒の種類を変えることにより溶解度を減少させる方法（溶媒置換）等が挙げられる。これらの方法は単独で行ってもよく、適宜組み合わせて行っても良い。
【００２５】
本発明において、カルニチン溶液から結晶を得る操作としては、カルニチンを含有するアルコール溶液を溶媒置換を行う方法、溶媒置換した後、冷却を行う方法、カルニチンを含有するアルコール溶液を冷却して結晶を析出させた後、などを採用することができる。
【００２６】
また、溶媒置換の速度又は冷却速度を制御し、得られるカルニチンの結晶径をコントロールすることもできる。さらに、溶媒置換を行う途中又は温度を下げるで途中で、微量のカルニチン結晶を添加することで微細な結晶の発生を抑制し、結晶径を向上させることも可能である。
【００２７】
以下、晶析操作の内、溶媒置換に関して詳細に説明する。
溶媒置換とは、ある物質の溶解度の高い溶媒と低い溶媒とを組み合わせた混合溶液に当該物質を溶解させておき、当該物質の溶解度の高い溶媒を留去することにより、当該物質を析出させることをいう。
【００２８】
すなわち、本発明においては、カルニチンの溶解度の高い溶媒と低い溶媒を組み合わせた溶液から、カルニチンの溶解度の高い溶媒を優先的に留去することで効率よくカルニチンを取得することができる。
【００２９】
より具体的には、例えば、カルニチンをメタノール又はエタノール等と溶媒に溶解し、次いで貧溶媒であるブタノール（１−ブタノール、イソブタノール等）を添加し、その溶液を減圧下で濃縮し、メタノール又はエタノールを留出させ、ブタノールの溶液へ置換することで、カルニチンの結晶を得ることができる。さらに、その溶液を冷却することでより効率良くカルニチンを得ることができる。
また、溶媒置換を行う場合、減圧工程と加熱工程を適宜組み合わせて行うことができる。これらの条件も純度の高いカルニチンの結晶が得られれば限定されず、適宜選択することができる。
【００３０】
溶媒置換を行う場合の温度は、特に限定されないが、例えば5〜150℃程度がよい。カルニチンの収率低下又はカルニチン純度の低下を防ぐことができるからである。5〜80℃程度の場合、アルコール溶媒を循環再利用する時にも、その熱履歴によるカルニチン結晶の品質の微細な変化を防ぐことができるので、より好ましい。また、品質の低下を防ぎ、且つ効率的に溶媒置換することができるので、２０〜７０℃程度の範囲がより好ましい。
【００３１】
濃縮を行う時の減圧度は特に限定されないが、例えば０．１〜６６．７ｋＰａ程度、濃縮速度の観点から０．１〜２６．７ｋＰａ程度の範囲で行うことが好ましい。
【００３２】
溶媒置換後のカルニチンを含有するアルコール溶媒の組成は限定されない。例えば、メタノール又はエタノールの含有量が０〜３０質量％程度になるまで行うのが好ましい。また、スラリー濃度が約１〜60%であれば、流動性を確保しながら固液分離を行うことができる。好ましくは、約25〜50％のスラリー濃度で行うことで、効率的に固液分離を実施できる。
カルニチンを含有するアルコール溶媒又は溶媒置換後のカルニチンを含有するアルコール溶媒を冷却する場合、当該溶液の冷却速度は特に限定されない。微細晶が発生し濾過性を悪化させることが避けられることから、2.0℃/min以下の速度で行うことが好ましい。0.05℃/min〜1.0℃/minの範囲であれば、濾過性を悪化させることなく、工業的に好ましい濾過速度で操作することができるので、より好ましい。
（４）精製カルニチン
得られた晶析完了液からのカルニチンの結晶を分離する方法は特に限定されない。通常の結晶を液体から分離する方法、例えば、遠心分離、濾過等の方法を用いることができる。カルニチンの結晶は高い吸湿性を有するため、乾燥空気、乾燥窒素など雰囲気下で実施することが好ましい。
【００３３】
分離された結晶は、必要に応じて洗浄（リンス、リパルプ、リスラリー）することができる。好ましくは、エタノール、１-プロパノール、２-プロパノール、１-ブタノール、２-ブタノール、イソブタノール、１-ペンタノール、２-ペンタノール、１−ヘキサノール、２−ヘキサノール等のアルコール系溶媒などを用いて洗浄すればよい。１-ブタノール、イソブタノール、１-ペンタノール、２-ペンタノールでは効率的に洗浄することができるので、より好ましい。
また、必要に応じて、乾燥することもできる。乾燥方法も純度の高いカルニチンが得られれば特に限定されない。例えば80℃以下で加熱しながら、常圧又は減圧下で、残留する溶媒を除去することができる。
このようにして得られたカルニチンは、一般式１で示される化合物、一般式２で示される化合物及び酸性物質かななる群から選ばれる少なくとも一種とベタイン類とを含む不純物の含量が低く、カルニチンの分析方法についても特に限定されるものではなく、適宜選択することができる。
【実施例】
【００３４】
以下の実施例において、表１の条件に従い各化合物の分析・定量を行った。
【００３５】
【表１】
2010126487.tif 000002
＜実施例＞
公知の方法で得られた、カルニチンに対して表２の不純物を含むカルニチン混合物20.0gを調製した。
【００３６】
【表２】
2010126487.tif 000003
この混合物に、メタノールと1-ブタノールを表３に示す割合で混合したアルコール溶液を112.8g添加し、30℃で加熱しながらカルニチンを完全に溶解させた。
次にカルニチン溶液を、温度を維持したまま加圧濾過器に供し、0.2MPaの乾燥窒素で加圧濾過を行い濾液を回収した。濾紙はadvantec 4A を用いた。濾過後、濾液中のカルニチン、及び硫酸ナトリウムの濃度を測定した。
【００３７】
また、メタノールと1-ブタノールの混合溶媒に代えて、メタノール又はブタノール単独溶媒での比較例を表４に示した。
【００３８】
【表３】
2010126487.tif 000004
【００３９】
【表４】
2010126487.tif 000005