(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１）タウリンナトリウム溶液に対してＳＯ2を用いてｐＨ値を４．５〜９．０に調整するとともにタウリンと亜硫化水素ナトリウムを得るステップと、
２）前記１）のステップで得られたタウリンと亜硫化水素ナトリウムの溶液に対してエチレンオキシドを導入して亜硫化水素ナトリウムをヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムに変換させるステップと、
３）エチレンオキシドを導入する直前または直後においてタウリンを粗分離するステップと、
４）ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムの反応液にアンモニアを更に加えて反応させ、タウリンナトリウムを新たに生成するステップとを含むことを特徴とする、タウリンの製造方法。
【請求項２】
前記ステップ１）において、ｐＨ値を調整する前のタウリンナトリウム溶液の質量パーセント濃度が４５％〜４８％であることを特徴とする、請求項１に記載のタウリンの製造方法。
【請求項３】
前記ステップ１）において、ＳＯ2を用いてｐＨ値を５．５〜６．５に調整することを特徴とする、請求項１に記載のタウリンの製造方法。
【請求項４】
前記ステップ２）において、ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムの質量パーセント濃度が４８％〜５５％であることを特徴とする、請求項３に記載のタウリンの製造方法。
【請求項５】
前記ステップ２）において、７０〜８０℃のエチレンオキシドを、ｐＨ値を調整済みのタウリンナトリウム溶液に導入し、溶液におけるタウリンナトリウムとエチレンオキシドとの物質量の比率が１：１〜１：１．２となるようにすることを特徴とする、請求項１に記載のタウリンの製造方法。
【請求項６】
前記ステップ４）において、ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムの反応液にアンモニアを加えた後、アンモニアの体積パーセントが混合液の２３％〜２６％を占めることを特徴とする、請求項１に記載のタウリンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化学合成の技術分野に属し、具体的には、タウリンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タウリンは、非タンパク質アミノ酸であり、医薬品として消炎、解熱、鎮痛、抗痙攣及び血圧降下などの作用があり、また乳幼児の大脳発育、神経伝達、視覚機能の成熟及びカルシウム吸収にも良好な作用があり，更に心臓血管系に一連の独特な機能があり、体質改善及び疲労解消に効果があり、医療や栄養食品などの分野において幅広く使われている。
【０００３】
タウリンの製造には、生物抽出法と化学合成法とを用いることができるが、前者は、原材料とコストの影響からその利用が制限されている。現在、タウリンの工業的製造には、エタノールアミンのエステル化法とエチレンオキシド法とが主に採用されており、エタノールアミンのエステル化法に比べて、エチレンオキシド法は、コストが低く、製品の品質が高く、環境汚染が少なく、連続化製造を実現できるなどのメリットがあるので、産業面において競争力のある製造プロセスとなっている。
【０００４】
エチレンオキシド法は、新規に開発された製造プロセスであり、その反応原理は、以下の通りである。
【０００５】
ＮａＯＨ＋ＳＯ２＋ＣＨ２ＣＨ２Ｏ→ＨＯＣＨ２ＣＨ２ＳＯ３Ｎａ＋ＮＨ３→Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＳＯ３Ｎａ＋Ｈ２ＳＯ４→Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＳＯ３Ｈ＋Ｎａ２ＳＯ４
【０００６】
しかしながら、エチレンオキシド法には、一定のデメリットもあり、具体的には、次の問題などが挙げられる：１）使用する液体苛性ソーダ及び硫酸は、危険性の高い化学原料であり、輸送管路や設備が腐食し易く、また人による作業時において安全事故が起こり易いので、大きな経済損失を招く恐れがあり、２）硫酸ナトリウム固体の廃棄物が大量に生じ、時間の経過につれて一部のタウリンが持ち出されて材料損失に繋がる一方、硫酸ナトリウムが終始に亘って母液中に存在しているため、高温高圧の合成条件において冷却装置、加熱装置、合成塔及び高圧管路に詰まりが生じやすく、正常な生産に影響を与えると同時に、大量の硫酸ナトリウム固体の廃棄物が労働強度の増大に繋がり、処理がしにくく、、３）後の抽出工程において、タウリン（Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＳＯ３Ｈ）を複数回に渡って抽出することによって大量の廃棄母液が生じ、４）一部の廃棄母液を排出する必要があるが、それによって原料が無駄に消耗され、回収率が低下する一方、環境汚染となり、同時に母液の濃縮に大量の熱蒸気が必要とされるためにエネルギー消耗が増える。そこで、上述した問題を解決できる有効な対応法が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主な目的は、システム中のナトリウム基を十分に利用するとともに、循環利用ができ、新しい原料や試薬の導入を必要とせず、一部の危険性の高い原料の使用を減らすことができ、製造プロセスを大幅に改善させて原材料の利用率と製品の回収率を向上させ、更に製造コストの削減を実現できるタウリンの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した本発明の目的を達成するために、以下の構成を採用する。即ち、本発明のタウリンの製造方法は、１）タウリンナトリウム溶液に対してＳ４＋化合物を用いてｐＨ値の調整を行うステップと、２）エチレンオキシドを導入してヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムに変換させるステップと、３）エチレンオキシドを導入する直前または直後においてタウリンを粗分離するステップと、４）ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムの反応液に更にアンモニアを加えて反応させ、タウリンナトリウムを新たに生成するステップとを含む。
【０００９】
前記ステップ１）において、ｐＨ値を調整する前のタウリンナトリウム溶液の質量パーセント濃度が４５％〜４８％であることが好ましい。
【００１０】
前記ステップ１）において、ｐＨ値の調整に用いられる物質がＳＯ２またはＨ２ＳＯ３であることが好ましい。
【００１１】
前記ステップ１）において、ＳＯ２を用いてｐＨ値を４．５〜９．０に調整することが好ましい。
【００１２】
前記ステップ１）において、ＳＯ２を用いてｐＨ値を５．５〜６．５に調整することが好ましい。
【００１３】
前記のＳＯ２を用いてｐＨ値を５．５〜６．５に調整した溶液に、エチレンオキシドを導入してヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムを生成し、その内、ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムの質量パーセント濃度が４８％〜５５％であることが好ましい。
【００１４】
前記ステップ２）において、７０〜８０℃のエチレンオキシドを、ｐＨ値を調整済みのタウリンナトリウム溶液に導入し、溶液中におけるタウリンナトリウムとエチレンオキシドとの物質量の比率が１：１〜１：１．２となるようにすることが好ましい。
【００１５】
前記ステップ４）において、ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムの反応液にアンモニアを加えた後、アンモニアの体積パーセントが混合液の２３％〜２６％を占めることが好ましい。
【００１６】
前記タウリンの製造方法は、ＲＮＨＣＨ２ＣＨ２ＳＯ３ＨとＲ（Ｒ｀）ＮＣＨ２ＣＨ２ＳＯ３Ｈの製造に用いることができる。
【００１７】
本発明による有益な効果としては、システム中のナトリウム基平衡を利用するとともに、母液を付加反応に循環して利用することによってタウリンナトリウムを新たに生成し、その後、タウリンを合成して抽出するタウリンの製造方法を提供する。本発明によれば、原材料を十分に利用することができ、従来の製造プロセスにおける、液体苛性ソーダと濃硫酸などの危険性の高い化学原料を大量に使用する問題を解決したので、固体廃棄塩である硫酸ナトリウムが大量に生じることを回避することができる。同時に、従来の製造プロセスにおいてタウリンの母液が複数回に渡って濃縮され、且つ十分に利用できずに排出されることによって生じる環境汚染の問題も解決でき、更に母液を複数回に渡って濃縮する際に必要とされる熱蒸気の消耗を低減させ、回収率を高め、コスト削減を実現することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、当業者が本発明についてより理解でき且つ実施できるように、具体的な実施例を挙げて本発明について更に詳しく説明するが、本発明は、これらの実施例に限られるものではない。
【００１９】
本発明の実施例は、タウリンナトリウム溶液に対してＳ４＋化合物を用いてｐＨ値を調整した後、タウリンを結晶化させて粗分離する一方、分離後の母液にエチレンオキシドを導入してヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムに変換させ、更にアンモニアを加えてタウリンナトリウムを新たに生成するステップを含むタウリンの製造方法を提供する。
【００２０】
更に、以下の反応工程によってタウリンを製造することができる。即ち、タウリンナトリウム溶液に対してＳ４＋化合物を用いてｐＨ値を調整した後、引き続きエチレンオキシドを導入してヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムとタウリンの混合溶液を生成し、その後、タウリンを粗分離し、分離後の母液にアンモニアを更に加えてタウリンナトリウムを新たに生成する。その反応原理は、以下の通りである。
【化１】
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【実施例１】
【００２１】
４６％のタウリンナトリウム溶液５００  ｍｌを取って反応容器に入れ、攪拌しながらＳＯ２を、ｐＨが５．５になるまでゆっくりと導入し、室温まで冷却させた後、ろ過して粗タウリンを得る。ろ過液を反応容器に移し，攪拌しながら７２℃のエチレンオキシドを反応終点に達する（ヨード液の滴下数で確定）までゆっくりと導入し（溶液中におけるタウリンナトリウムとエチレンオキシドとの物質量の比率が１：１）、その後、この反応液に１０１５ｇのＮＨ３・Ｈ２Ｏを更に加え、高圧反応槽において２５０℃まで加熱し、更に４．０５ＭＰａの圧力下で１時間反応させる。反応が終了した後、冷却して反応液を回収し、アンモニアを蒸留してタウリンナトリウム溶液を得る。タウリンの含有量は、ＨＰＬＣで測定し、ＳＯ３２−の含有量とヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムの含有量は、イオンクロマトグラフィーで測定する。測定結果は、以下の通りであり、含有量は、質量パーセントで表される。
【００２２】
粗タウリン（重量）：２４３ｇ
タウリン含有量：８６．４２％
ＳＯ３２−含有量：１．９８％
タウリンナトリウム溶液（重量）：７３８ｇ
タウリンナトリウム含有量（タウリンに換算して）：３９．１６％
ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウム含有量：４８．５％
【実施例２】
【００２３】
４６％のタウリンナトリウム溶液５００ｍｌを取って反応容器に入れ、攪拌しながらＳＯ２を、ｐＨが５．５になるまでゆっくりと導入し、その後、攪拌しながら７５℃のエチレンオキシドを反応終点に達する（ヨード液の滴下数で確定）までゆっくりと導入し（溶液中におけるタウリンナトリウムとエチレンオキシドとの物質量の比率が１：１．１）、室温まで冷却させた後、ろ過して粗タウリンを得る。その後、この反応液に１０１５ｇのＮＨ３・Ｈ２Ｏを更に加え、高圧反応槽において２５３℃まで加熱し、更に４．１ＭＰａの圧力下で１時間反応させる。反応が終了した後、冷却して反応液を回収し、アンモニアを蒸留してタウリンナトリウム溶液を得る。結果は、以下の通りであり、含有量は、質量パーセントで表される。
【００２４】
粗タウリン（重量）：２４２ｇ
タウリン含有量：８６．７８％
ＳＯ３２−含有量：１．９％
タウリンナトリウム溶液（重量）：６１６ｇ
タウリンナトリウム含有量（タウリンに換算して）：３９．１５％
ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウム含有量：４９．６２％
【実施例３】
【００２５】
４６％のタウリンナトリウム溶液５００ｍｌを取って反応容器に入れ、攪拌しながらＳＯ２を、ｐＨが６．０になるまでゆっくりと導入し、室温までに冷却させた後、ろ過して粗タウリンを得る。その後、ろ過液を反応容器に移し、攪拌しながら７８℃のエチレンオキシドを反応終点に達する（ヨード液の滴下数で確定）までゆっくりと導入する（溶液中におけるタウリンナトリウムとエチレンオキシドとの物質量の比率が１：１）。その後、この反応液に１０１０ｇのＮＨ３・Ｈ２Ｏを更に加え、高圧反応槽において２５５℃まで加熱し、更に４．１５ＭＰａの圧力下で１．５時間反応させる。反応が終了した後、冷却して反応液を回収し、アンモニアを蒸留してタウリンナトリウム溶液を得る。結果は、以下の通りであり、含有量は、質量パーセントで表される。
【００２６】
粗タウリン（重量）：２４９ｇ
タウリン含有量：８４．３４％
ＳＯ３２−含有量：４．３１％
タウリンナトリウム溶液（重量）：７２０ｇ
タウリンナトリウム含有量（タウリンに換算して）：３９．１６％
ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウム含有量：５０．１５％
【実施例４】
【００２７】
４６％のタウリンナトリウム溶液５００  ｍｌを取って反応容器に入れ、攪拌しながらＳＯ２を、ｐＨが６．０になるまでゆっくりと導入し、その後、８０℃のエチレンオキシドを反応終点に達する（ヨード液の滴下数で確定）までゆっくりと導入する（溶液中におけるタウリンナトリウムとエチレンオキシドとの物質量の比率が１：１．２）。室温までに冷却させた後、ろ過して粗タウリンを得る。その後、この反応液に１０２０ｇのＮＨ３・Ｈ２Ｏを更に加え、高圧反応槽において２５８℃まで加熱し、更に４．２ＭＰａの圧力下で１．５時間反応させる。反応が終了した後、冷却して反応液を回収し、アンモニアを蒸留してタウリンナトリウム溶液を得る。結果は、以下の通りである。
【００２８】
粗タウリン（重量）：２４６ｇ
タウリン含有量：８５．３６％
ＳＯ３２−含有量：３．７６％
タウリンナトリウム溶液（重量）：６０７ｇ
タウリンナトリウム含有量（タウリンに換算して）：３９．１３％
ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウム含有量：５２．８６％