(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌ−アスパラギン酸に無水酢酸およびアスパラギン酸に対して１．０５倍モル量以上のギ酸を反応せしめてＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物を製造する方法において、芳香族炭化水素の存在下または不存在下で反応後のＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物懸濁液を遠心分離する際に
（１）１００［ｍｍＨｇ］以上の背圧をかけた状態で当該懸濁液の分離装置への供給を開始し、
（２）少なくとも当該懸濁液の半分以上の供給が終わった時点で背圧のかからない状態とし、
（３）引き続き濾過及び／またはケークの脱液を行うとともに必要に応じてケークの洗浄を行うことを特徴とするＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物の製造法。
【請求項２】
請求項１で得られたＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物結晶を酢酸中に溶解ないしは懸濁させ、Ｌ−フェニルアラニンと反応させることによりＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンを合成することを特徴とするＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンの製造法。
【請求項３】
請求項１で得られたＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物結晶を酢酸中に溶解ないしは懸濁させ、Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルと反応させることによりＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルを合成することを特徴とするＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルの製造法。
【請求項４】
使用する芳香族炭化水素がベンゼン、トルエンないしはキシレンのどれか１つないしは２つ以上の混合溶液である特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の方法。
【請求項５】
（１）での背圧が３５０［ｍｍＨｇ］以上である特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか記載の方法。
【請求項６】
（１）での背圧が７６０［ｍｍＨｇ］以上である特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか記載の方法。
【請求項７】
（２）での背圧の解除を当該懸濁液を全量供給してから行う特許請求の範囲第１項から第６項のいずれか記載の方法。
【請求項８】
（３）でのケークの洗浄の際の洗浄液として、分離前に添加した芳香族炭化水素および酢酸のどちらか１つないしは２つの混合溶液を使用する特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ジペプチド系甘味料α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルの製造中間体であるＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物の製造法に関する。さらには、Ｎ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物を原料として合成されるＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンならびにＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｎ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物（以下無水物と呼ぶ）は通常Ｌ−アスパラギン酸をギ酸および無水酢酸と反応させることによって得られる（以下この反応を無水化反応と呼ぶ）。その際に、アスパラギン酸に対してほぼ化学量論的量の無水酢酸およびギ酸を使用する方法が知られているが（特開昭５９−４６２７９、特開昭６３−６３６９９）、無水物の、初発原料であるアスパラギン酸に対する収率が低いという問題がある。
【０００３】
この無水化反応の収率を上げるためには、アスパラギン酸に対し過剰量のギ酸ならびに無水酢酸を使用する必要があるが、その場合、反応終了時にも多量の未反応ギ酸が残存することになる。最終製品としてα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル（以下α−ＡＰＭと呼ぶ）を製造するのであれば、ここで生成した無水物は、次にＬ−フェニルアラニンないしはそのメチルエステル（以下ＰＭと呼ぶ）と接触させ、Ｎ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニン（以下Ｆ−α−ＡＰと呼ぶ）ないしはそのメチルエステル（以下Ｆ−α−ＡＰＭと呼ぶ）を得るわけである（以下この反応を縮合反応と呼ぶ）が、その縮合反応においてギ酸が残留していると、反応自体を阻害するとともにＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンないしはそのメチルエステル（α体）のＮ−ホルミル−β−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンないしはそのメチルエステル（β体）に対する生成比を低下させる働きをする。ここでいったん生成したβ体をその後の脱ホルミル工程などでα体に変換させる有効な手段は現在のところ存在せず、また、β体由来のβ−ＡＰＭは甘味を呈さないことから、縮合反応工程でのα体とβ体の生成比（α／β比）の低下はロスの増大、すなわち原料や用役原単位の増大を意味する。
【０００４】
このギ酸を除去する方法として、無水化反応液を蒸発乾固させる方法（ＵＳＰ３９３３７８１）もあるが、反応物の安定性や工業的規模での操作性を考えた場合、いったん無水化反応液中に懸濁している無水物を固液分離してからその分離後の無水物結晶を縮合反応に用いるという方法をとるのが望ましい。この際、この分離を芳香族炭化水素及び／またはハロゲン化炭化水素の存在下に行うことにより分離収率を上げることができることも知られている（特開昭５１−９１２１０）。
【０００５】
分離後の無水物結晶中の残留溶媒量をなるべく少なくするという観点に立てば、無水物と反応液の分離は遠心分離により行うのが望ましいが、この際にこの系特有の問題が生じてくる。すなわち、まず第１に、上述の方法により生成される無水物結晶は径および高さが１ｍｍから３ｍｍ程度の柱状晶であり、結晶の大きさが非常に大きいとともに、真比重も大きく沈降性が極めて良い。したがって、濾布を張ったバスケットを回転させた状態にしてからこの懸濁液の供給を行うと、瞬時に濾過が終了するため、結果としてバスケット内にある厚みをもって堆積した無水物の分離結晶すなわちケークの堆積の度合いが局所的になり、ケークの厚みが不均一になってしまう。これは運転の安全性を損ね、継続運転を困難とする。こうしたケークのアンバランスを防ぐ方法として、バスケットを極めて低速に回転させて懸濁液の供給を行うことが考えられるが、あまり低速回転下ではケークがバスケットの下部に集中して堆積してしまうため回転数の低下にも限界があり、限界以上の回転数では結局アンバランスを完全に防止することはできない。
【０００６】
給液時にいったんケークのアンバランスを起こしてしまうと、安全上その後の濾過および脱液も極めて低い回転数の下行わなければならないことになり、最終的に得られるケークは含液率の高い、すなわち残留ギ酸量の多いものとなってしまう。
【０００７】
また、洗浄液を用いたケーク洗浄を行う場合も、ケークの洗浄効率がケーク厚みの異なる局所局所によって変わってくるという問題につながることになり、平均するとケークが均一に堆積している場合に比べ洗浄効率は極端に悪くなることが経験されている。上述した残留ギ酸の縮合反応収率への影響を考えると、最終製品としてα−ＡＰＭを製造する場合にこうした問題が極めて重大になってくるのは明らかである。
【０００８】
また、無水物と無水化反応液中の各溶媒成分（ギ酸、酢酸、無水酢酸、芳香族炭化水素など）の親和性を比較すると、ギ酸との親和性がとりわけ大きいため、反応液中に懸濁している無水物結晶の周りの境界層中でのギ酸濃度は反応液中の他の部分でのギ酸濃度に比べ高くなっている。このため、残留ギ酸を減らすという観点では、遠心分離を行う際にまず強く攪拌して境界層をなるべく薄くしてから濾過を行うのが望ましいが、通常の遠心分離方法を用いている限りでは、懸濁液をポンプないしは水頭を利用して送液する程度の緩やかな流動状態の後に境界層を薄くする余裕を与えないまま急速に濾過が進行することになってしまう。
【０００９】
以上のような種々の問題があるため、無水物の分離に遠心分離法を用いることは不可能であり、加圧型の平板濾過機を用いた分離を行うのが現在までのところ通常となっている。しかし、これでは操作が煩雑かつ大規模生産に向かないため、生産規模が大きい場合は収率を犠牲にして、無水物の分離を必要としない、すなわちアスパラギン酸に対し化学量論的量のギ酸を使用した無水化反応を行わなければならないのが実状である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする課題は、無水物を生成しその懸濁液を分離する際に、無水物ケークのアンバランスを防ぎ運転安全性ならびにケークの脱液性を高め、かつ、ケークを均一に付着させケーク洗浄での洗浄効率を高めるとともに濾過直前の無水物結晶周りの境界層を薄くするような遠心分離条件を確立し、以て残留ギ酸含量の少ない無水物結晶を得ることを可能とすることにある。また、その無水物結晶をＬ−フェニルアラニンないしはＰＭと反応させることによりα／β比が高い、すなわち高収率でＦ−α−ＡＰないしはＦ−α−ＡＰＭを製造するプロセスを確立することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上述のような問題点を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、次のような新知見を得るに至った。
【００１２】
すなわち、無水物懸濁液を遠心分離する際に、１回に供給する懸濁液総量のうち特に濾過抵抗が小さく濾過速度が大きい初めの半分の供給を１００［ｍｍＨｇ］以上の背圧のかかった状態で行いさえすれば、ケークのアンバランスが防げ、以てケークの脱液率が大幅に向上するとともに、残りの懸濁液をすべて供給した後のケークの厚みも均一になり、ケーク洗浄を行う際の洗浄効率が飛躍的に高くなることを見いだしたのである。ここで背圧をかけるということは、濾過の際に供給懸濁液側よりも濾液側の圧力を高くすることを意味しており、背圧値とは両側の圧力値の差を意味する。
【００１３】
さらに、この方法によれば、当該懸濁液が回転するバスケットの剪断力による極めて激しい攪拌状態のなかに滞留する時間が長くなることになり、結晶表面へのギ酸の液相吸着を回避しつつ濾過を行うことも可能であることがわかった。
【００１４】
このような条件下で遠心分離を行うことにより、結果として残留ギ酸含量の少ない無水物結晶を得ることが可能となり、その結晶をＬ−フェニルアラニンないしはＰＭと反応させることによりβ体の副生を抑え高収率でＦ−α−ＡＰないしはＦ−α−ＡＰＭが得られることも明らかとなった。
【００１５】
本発明者等はこれらの新しい知見を無水物製造の実プロセスに適用することによって、無水物の遠心分離を前提とした過剰ギ酸下での無水化を可能とし、無水化収率を上げるとともに後工程における副生β体由来のロスを大幅に減少させ、本発明を完成させるに至った。
【００１６】
すなわち本発明は、Ｌ−アスパラギン酸に無水酢酸およびアスパラギン酸に対して１．０５倍モル量以上のギ酸を反応せしめてＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物を製造する方法において、反応後のＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物懸濁液を遠心分離する際に
（１）１００［ｍｍＨｇ］以上の背圧をかけた状態で当該懸濁液の分離装置への供給を開始し、
（２）少なくとも当該懸濁液の半分以上の供給が終わった時点で背圧のかからない状態とし、
（３）引き続き濾過及び／またはケークの脱液を行うとともに必要に応じてケークの洗浄を行うことを特徴とするＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物の製造法である。また、こうして得られたＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物結晶を酢酸中に溶解ないしは懸濁させ、Ｌ−フェニルアラニンないしはＬ−フェニルアラニンメチルエステルと反応させることによりＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンないしはＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルを合成することを特徴とするＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンないしはＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルの製造法である。
【００１７】
ここでの無水物の分離は、無水化反応においてアスパラギン酸に対し過剰量のギ酸を使用することを前提としている。無水化反応の収率を考えた場合、その量は具体的にはアスパラギン酸に対し１．０５倍モル量以上であることが望ましい。また、無水化反応収率を上げるために触媒を添加してもよい。この場合の触媒としては、酢酸マグネシウムなど特公平４−９８６に開示されている物質を使用することができる。
【００１８】
無水物の分離における上述の効果を期待するのであれば、本発明で加える背圧の値は、背圧のない状態での遠心力の値にもよるが、少なくとも１００［ｍｍＨｇ］以上である必要があり、望ましくは３５０［ｍｍＨｇ］以上、さらに望ましくは７６０［ｍｍＨｇ］以上であるのがよい。背圧が高い方がアンバランスを防ぐ効果が大きいが、あまり高すぎると濾過速度の減少により装置自体の処理能力が低下するため、８０００［ｍｍＨｇ］以下の値であることが望ましい。また背圧は１回の分離において供給する全懸濁液のうち少なくとも半分以上が供給されている間かけている必要があり、望ましくは背圧をかけた状態で全量供給するようにした方がよい。全量供給後一定時間背圧をかけ続けても効果があるが、それだけ１回の分離に要する時間が長くなってしまうため、最適時間は分離機の処理能力に関する余裕を考慮した上で決める必要がある。
【００１９】
背圧のかけ方としては、（１）濾液の出口配管に絞り弁を設ける、（２）バスケットを２重として、内側の部分と外側の部分の間に濾布を張り、外側の部分に濾液が流れるようにしたうえで、濾液がバスケット外に出るときの水位を濾布面より内側に設ける、などの方法がある。（１）の場合、縦型の遠心分離機を使用するのであれば、回転するバスケットとその外側のケーシングの間に濾液がたまるようにし、その濾液層の液面と絞り弁の液柱に相当する背圧がかかるようにする。（２）の場合は、図１に示す構造を有するバスケットを使用する。ａは濾布、ｂは濾液をスキミングするための管である。分離中は濾布面ａと濾液の水位ｃとの高さの差ｈに相当する背圧がかかることになる。このような構造のバスケットを有する分離機の構造自体は特公昭５３−２１５３２において開示されているとともに広く販売され公知であり、本発明でこの装置を用いるのであれば、背圧の値はバスケットの回転数およびスキミング管の差し込み深さによって調節することができる。
【００２０】
無水物の分離は、無水化反応液をそのまま分離して行ってもよいし、無水物の溶解度を下げることができるような溶媒を加えてから行ってもよい。この溶媒としては、特開昭５１−９１２１０に開示されているトルエンやキシレンなどの芳香族炭化水素を用いることができる。
【００２１】
こうして得られた無水物結晶をＬ−フェニルアラニンないしはＬ−フェニルアラニンメチルエステル（ＰＭ）と反応させる場合、反応溶媒として酢酸を使用するのが望ましい。具体的には、無水物結晶を酢酸中に溶解ないしは懸濁させ、Ｌ−フェニルアラニンであれば固体状で、ＰＭであればトルエンなどの溶媒中に溶解した溶液として添加し反応させることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、工業規模の操作として、無水物の遠心分離を前提とした過剰ギ酸下での無水化が可能となり無水化収率が向上するとともに、残留ギ酸含量の少ない無水物結晶を縮合工程で用いることにより後工程における副生β体由来のロスが大幅に減少するので、実用上価値の高い方法である。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００２４】
（実施例１〜２）
図１に示したバスケット構造を持つ遠心分離機である三菱化工機（株）製のピーラーセントリフュージＨｚ１００Ｓｉ（バスケット径１０００ｍｍ、濾過面積１．５７ｍ２）を用いて無水化反応液の分離実験を行った。無水化反応液としては、ギ酸と無水酢酸の混合溶液に酢酸マグネシウムおよびＬ−アスパラギン酸を投入し無水化反応を行わせた後にトルエンを添加して温度を５℃まで冷却した懸濁液を使用した。反応の際の投入アスパラギン酸に対する投入ギ酸のモル比は１．５とした。反応懸濁液中のＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物、ギ酸、酢酸、トルエンの濃度は、それぞれ、１６．０、３．１、２６．８、４９．９ｗｔ％であった。
【００２５】
１回の分離実験において供給する懸濁液総量を３００Ｌで一定とし、給液は５秒の間隔をおいて５０Ｌずつ４回に分けて行った。給液を始める時点ではバスケット回転数とスキミング管を差しこむ深さによりある値に調整された背圧をかけるようにし、４回の給液のうち０〜４回目の給液後に適宜バスケット回転数を最高（１４００ｒｐｍ）にするとともにスキミング管を奥まで差し込むことにより背圧を解除して残りの分離を行うことにした。
【００２６】
分離終了後１００Ｌのトルエンを用いてケーク洗浄を行い、数１に示した式に基づいてギ酸の除去率を求めた。
【００２７】
【数１】
0003591004.tif 000002
【００２８】
各分離実験における運転条件およびギ酸除去率の結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
0003591004.tif 000003
【００３０】
（実施例３〜４）
ギ酸と無水酢酸の混合溶液に酢酸マグネシウムを加え、次にＬ−アスパラギン酸をギ酸とアスパラギン酸のモル比が１．３：１となるように投入し、無水化反応を行わせた。反応終了後の反応懸濁液中のＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物、ギ酸、酢酸の濃度は、それぞれ、３２．７、４．２、５４．８ｗｔ％であった。この反応懸濁液１５０Ｌずつを以下の２つの分離方法で分離し、それぞれ１００Ｌの酢酸を用いてケーク洗浄を行うことによりＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物の湿結晶を得た。
（１）分離機：実施例１と同じ三菱化工機（株）製のピーラーセントリフュージ
Ｈｚ１００Ｓｉ（バスケット径１０００ｍｍ、濾過面積１．５７ｍ２）
条件：スキミング管を差し込む深さを調節することにより８００ｍｍＨｇの背圧  がかかった状態で当該懸濁液を全体の約半分である８０Ｌだけ供給し、その後背圧を解除して残りの給液とケーク洗浄および脱液を行った。
（２）分離機：上排式竪型遠心分離機（バスケット径１０７０ｍｍ、濾過面積１．３８ｍ２）
条件：ケークのアンバランスを防ごうと低速回転で当該懸濁液３０Ｌを供給しはじめたが、バスケット底部において濾過が集中的に行われる状況になったため、バスケット回転数を低速と高速の間でマニュアル調整しながら残りの給液を行った。それでもケークのアンバランスを防ぐことはできず、ケーク洗浄後の脱液も最高回転数の１／４の回  転数でしか行うことができなかった。
【００３１】
（１）および（２）で得られた湿結晶中のギ酸含量を測定したところ、表２のような結果となった。
【００３２】
次にこれらの湿結晶を酢酸中に懸濁させ、４５℃に加温し、懸濁液中のＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物に対し等モル量のＬ−フェニルアラニンを加えて縮合反応を行った。反応後の反応液中のＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンおよびＮ−ホルミル−β−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンの含量をＨＰＬＣにて測定し、それらの生成比（α／β比）を求めた。結果を表２に示す。
【００３３】
また、これらの湿結晶を酢酸中に懸濁させ、２５℃とし、Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルのトルエン溶液をそのＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物に対するモル比が０．９７となるように添加して縮合反応を行った。反応後の反応液中のＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルおよびＮ−ホルミル−β−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルの含量をＨＰＬＣにて測定し、それらの生成比（α／β比）を求めた。結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
0003591004.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【図１】バスケット構造を持つ遠心分離機の概略を示す断面図。
【図１】
0003591004.tif 000005