(57)【要約】本発明によれば、ホップ樹脂酸が、触媒と容易に混合されて水素化反応を促進するのに十分に流動化するような温度で、貴金属触媒の存在下、ホップ樹脂酸を、水素ガスと反応させることによる、液状有機溶媒の非存在下での、ホップ樹脂酸の直接水素化方法が提供される。または、必要な流動性は、該樹脂に溶解する二酸化炭素ガスの量が、実質的にその粘度を下げるに十分であるように、反応物を高圧の二酸化炭素ガスに接触させることにより比較的低温で達成可能であり、二酸化炭素ガスの圧力が、臨界温度より低い温度での液化圧力よりも低いか、または、臨界温度以上の温度で臨界点の密度を超えるような圧力よりも低いかのいずれかである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然酸性状態での流動化ホップ樹脂酸の水素化方法であって、前記ホップ樹脂酸を、貴金属触媒の存在下で、液状有機溶媒の非存在下、水素ガスと接触させることを含む、ホップ樹脂酸の水素化方法。
【請求項２】
触媒の貴金属がパラジウムまたは白金である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
パラジウムが炭素に担持された酸化パラジウムまたは炭素に担持されたパラジウムの形態である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ホップ樹脂酸およびそれらの反応生成物を流動化するのに十分に、ホップ樹脂酸を加熱する工程を含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
水素化反応の生成物を、不均一触媒を除去するための分離工程に付する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
分離した反応生成物を、水及び水酸化アルカリ金属を添加することにより、水溶液に変換する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
アルカリ金属がカリウムである、請求項６記載の方法。
【請求項８】
水素化ホップ樹脂酸生成物を水中に懸濁し、水素化ホップ樹脂酸を溶解するのに十分な水酸化アルカリ金属を添加し、得られた混合物を分離して、アルカリ金属塩の形態の前記水素化ホップ樹脂酸生成物の溶液を提供する工程を含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
アルカリ金属がカリウムである、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
鉱酸を添加することにより得られた溶液を酸性化して、水素化ホップ樹脂酸を沈殿させ、分離相として沈殿した樹脂を回収する工程を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
回収した樹脂を水中に懸濁し、樹脂を溶解させるのに十分な水酸化アルカリ金属を添加する工程を含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
アルカリ金属がカリウムである、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
液状有機溶媒の非存在下、酸性状態での流動ホップ樹脂酸の水素化方法であって、前記ホップ樹脂酸の反応混合物を、二酸化炭素の分圧下で、貴金属触媒の存在下、水素ガスと接触させることによる方法であり、前記二酸化炭素ガスの圧力が、（ａ）前記反応混合物を流動化するのに十分であり、かつ（ｂ）二酸化炭素の臨界温度よりも低い温度では前記二酸化炭素ガスが液状化する圧力よりも低く、または、温度が前記臨界温度以上である場合には二酸化炭素ガスの密度が臨界点での密度を越す圧力よりも低い、ホップ樹脂酸の水素化方法。
【請求項１４】
二酸化炭素ガスの分圧が、前記二酸化炭素ガスが臨界温度よりも低い温度で液状化するであろう圧力の、０．４から０．９倍までの間である、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
該温度が、１０から１００℃までの間である、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
該温度が、１５から５０℃までの間である、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
水素ガスが、ホップ樹脂酸を、所定の分子構造（または均一な構造系）の水素化生成物に完全に変換するための理論モル比以上に供給される、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
水素ガスが、ホップ樹脂酸を、所定の分子構造（または均一な構造系）の水素化生成物に完全に変換するための理論モル比以上で供給される、請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
水素ガスが、完全反応に必要な理論値の１．０から２．０倍までの間のモル比で供給される、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
水素ガスが、完全反応に必要な理論値の１．０から２．０倍までの間のモル比で供給される、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記水素化反応の前に、水素化ホップ樹脂酸と貴金属触媒の混合物を水中に懸濁させる工程を含有する、請求項１記載の方法。
【請求項２２】
アルカリ金属の水酸化物を水に添加することにより水素化反応の生成物を溶解し、濾過によって不溶性触媒を除去する工程を含有する、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
アルカリ金属がカリウムである、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
ホップ樹脂酸を水素化するための連続方法であって、前記ホップ樹脂酸を流動状態に変換し；所望の反応が完了するのに十分な、少なくとも化学量論量で、高圧下、前記ホップ樹脂酸に水素を供給し；形成した均一な樹脂と水素の混合物を、貴金属触媒粒子の層に通過させ；大気圧または大気圧近辺で、得られた反応生成物を集める工程を含む、連続方法。
【請求項２５】
ホップ樹脂酸が加熱により流動化する、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
樹脂が触媒層に入って存在する保持された圧力で、樹脂を飽和させる量を超えないような量で、二酸化炭素ガスを溶解させることにより、ホップ樹脂酸が流動化する、請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
ホップ樹脂酸が加熱され、さらにその流動性を改善する、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
請求項１記載の生成物。
【請求項２９】
請求項１３記載の生成物。
【請求項３０】
請求項２４記載の生成物。
【請求項３１】
請求項１記載の方法によりイソα酸から製造されたテトラヒドロイソα酸。
【請求項３２】
請求項１３記載の方法によりイソα酸から製造されたテトラヒドロイソα酸。
【請求項３３】
請求項２４記載の方法によりイソα酸から製造されたテトラヒドロイソα酸。
【請求項３４】
請求項１記載の方法によりｒｈｏ−イソα酸から製造されたヘキサヒドロイソα酸。
【請求項３５】
請求項１３記載の方法によりｒｈｏ−イソα酸から製造されたヘキサヒドロイソα酸。
【請求項３６】
請求項２４記載の方法によりｒｈｏ−イソα酸から製造されたヘキサヒドロイソα酸。
【請求項３７】
請求項１記載の方法により製造された水素化β酸。
【請求項３８】
請求項１３記載の方法により製造された水素化β酸。
【請求項３９】
請求項２４記載の方法により製造された水素化β酸。
【請求項４０】
請求項１記載の方法により製造された水素化ホップ樹脂酸を含有するビール。
【請求項４１】
請求項１３記載の方法により製造された水素化ホップ樹脂酸を含有するビール。
【請求項４２】
請求項２４記載の方法により製造された水素化ホップ樹脂酸を含有するビール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビールの苦味または泡立ち性に有用な、ホップ樹脂酸の水素化形態の製造に関する。（ホップ樹脂酸とは、植物、ホップ（Ｈｕｍｕｌｕｓ　ｌｕｐｕｌｕｓ）の乾燥ホップきゅう果から抽出可能なα酸またはβ酸、α酸の異性化誘導体（特にイソα酸）、及び、本法によりさらに水素化可能な、前記ホップ樹脂酸の種々の還元形態（特にｒｈｏ−イソα酸を含む）、及びそれらの混合物を意味する。）特に、本発明は、異性化α酸の水素化形態、特にテトラヒドロイソα酸及びヘキサヒドロイソα酸の製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
伝統的に製造されたビールの苦味は、そのほとんどが、ホップきゅう果のホップ腺に存在する天然のα酸（１級コフムロン、フムロン、及びアドフムロン）に由来するとして知られている。伝統的な醸造工程では、乾燥ホップきゅう果を、”甘味”麦芽汁に添加し、醸造ケトル中、少なくとも１時間煮出す。該煮出工程は、α酸を抽出し、その一部を、イソα酸（１級イソコフムロン、イソフムロン、及びイソアドフムロン）として知られている相当する異性体形態に変換するものである。これら後者の物質が、酵母によって煮出された麦芽汁の発酵を伴うビールに存在する主な苦味物質を構成する。これらはまた、ビールの泡の肝要な成分として知られている。しかしながら、伝統的な醸造工程でのホップ成分の利用は乏しく、ビール中にイソα酸として現れるのは、典型的には、ホップに存在するα酸の約３０％のみである。しかしながら、非極性溶媒によりホップからα酸を分離抽出し、次いでイソα酸に化学的に変換して、ホップを用いてビールに苦味を出すことができる効率を増大可能であることが以前より提供されている。近年、典型的な現行法では、ホップがまず、液体または超臨界二酸化炭素を用いて抽出されている。得られた抽出物は、α酸、β酸（１級コルプロン、ルプロン、及びアドルプロン）、ホップ油、およびいくらかの低分子量脂肪及びワックスを含有する。該抽出物中に存在するα酸は、水性懸濁液中、熱及びアルカリの適用によって、典型的には、異性化反応を促進するとして知られているマグネシウムイオンの存在下、イソα酸に変換される（スミス（Ｓｍｉｔｈ）及びウイルソン（Ｗｉｌｓｏｎ）による米国特許第５３７０８９７号参照）。このようにして形成されたイソα酸は、次いで、反応混合物から分離され、精製され、典型的には水相のｐＨ値を減少させるために鉱酸を用いる分別沈殿によって精製される。商業的な目的には、精製イソα酸をカリウム塩形態に変換し、約３０％の濃度の、透明で弱アルカリ性の水溶液として統一化されることが通常である。該溶液は次いで、既に発酵している麦芽汁に直接苦味づけるために、醸造者により便利に使用される。このようなイソα酸調製物の使用によって、もとのホップのα酸の利用性が８０％程度まで改善可能であり、従って、ほとんどの場合、実質的にビールの苦味化のコストを削減するものである。
【０００３】
イソα酸調製物のビールへの添加は一般的であるが、その優位点は、全ての醸造者の要件を満たすものではない。例えば、透明または緑色のガラスボトル中の、イソα酸を含有するビールを販売したい醸造者は、ビールが太陽光線に当たったり、ある種の人工的な光に当たった場合、いわゆる”光線を受けた”、”太陽光線を受けた”、または”腐敗した”臭いが発生する危険にさらされる。該臭いは、ビール中のイソα酸と天然硫黄化合物との光分解反応を経由した３−メチル−２−ブテン−１−チオール（ＭＢＴ）の形成によるものとして知られている。（文献：Ｔｅｍｐｌａｒ，　Ａｒｒｉｇａｎ　＆　Ｓｉｍｐｓｏｎによる、Ｂｒｅｗｅｒｓ　Ｄｉｇｅｓｔ，　５月、１９９５年、１８−２５ページ参照）。ＭＢＴは例外的に低い味覚限界値（個々のテースターの感受性及びビールの性質によって、ビール中、１トリオンあたり約２から３００部の間として種々に評価される）を有するものであり、その存在は一般的には所望されないと考えられている。光分解反応の発生可能性は、イソα酸のイソヘキセノイル側鎖の存在に依存するとして知られている。該側鎖の分子構造は、例えば、炭素−炭素二重結合またはカルボニル基のいずれかの還元によって、変性されると、ＭＢＴは生成しなくなる。（多分、これは、ＭＢＴの前駆体であるとされる３−メチルブテニル基が形成可能でなくなり、フリーチオールラジカルとの縮合を経由した目的の物質が形成されるためであると考えられる。）従って、イソα酸の種々の還元誘導体が調製されており、それらの特性が記載されている。これらの化合物がビールに添加されて生成した苦味の強さは実証的には異なるが、全て苦いものである。しかしながら、いずれの場合も、これらの化合物がビールの苦味づけの単独源として使用されると、独立的であっても、混合物であっても、ビールは、光を受けた臭いの形成から効果的に保護され、非還元イソα酸による混入はないことが不変的に見出されている。
【０００４】
イソα酸の３つの還元誘導体が、現在、商業的に入手可能であり、多くの醸造者に使用されている。（製造方法、特性、及び用途の総括的な要約として、文献：Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｂｒｅｗｅｒｙ Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ Ｍａｎｕａｌ ｏｆ Ｇｏｏｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ， ”Ｈｏｐｓ ａｎｄ Ｈｏｐ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ”， （１９７７）， Ｓｅｃｔｉｏｎ ５．４．４ （ｐ ９３−１０６）， Ｇｅｔｒａｎｋｅ−Ｆａｃｈｖｅｒｌａｇ Ｈａｎｓ Ｃａｒｌ， Ｎｕｒｎｂｅｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙから出版を参照）。特に、これらは：ｒｈｏ−イソα酸、（前記側鎖カルボニル基（−Ｃ＝Ｏ）の、ヒドロキシル基（−ＣＨ（＝ＯＨ）への還元に特徴づけられたジヒドロイソα酸誘導体）；（前記炭素−炭素二重結合（−ＣＨ＝ＣＨ−）の単結合（−ＣＨ２−ＣＨ２−）への還元、及び他のイソペンチル側鎖の炭素−炭素二重結合の還元により特徴づけられた）テトラヒドロイソα酸；及び、（前記炭素−炭素二重結合及びイソヘキセノイル側鎖のカルボニル基の双方の還元に特徴づけられた）ヘキサヒドロイソα酸である。これら３つの誘導体の特性によって、醸造者は、光を受けた臭いの形成可能性を除去できるのみならず、ビールの泡安定性を有用に変性できる。イソα酸と比較すると、ｒｈｏ−イソα酸は、比較的低い苦味性を有し、幾分低い泡安定性を有する。一方、テトラヒドロイソα酸は、比較的より苦く、これらを使用すると、匹敵する苦味レベルであっても、ビールの泡安定性が増大する。ヘキサヒドロイソα酸は、例外的に泡増大性を有するが、イソα酸よりも少し高い苦味効果を有するとされている。明らかに、これらの化合物を思慮分別して使用することにより、醸造者は、所望の特性の組み合わせを製造すべく、ビールの重要な特性の２つを巧みに扱うことができる。従って、これらの還元イソα酸の使用は、必ずしも光安定性ビールを製造することを目的とする醸造者にのみ限られているわけではない。実際、これらの化合物の認識されている価値は、テトラヒドロイソ−及びヘキサヒドロイソα酸の主な市場が、ホップ、ホップペレット、または抽出物を麦芽汁ケトルに通常に添加することに由来するイソα酸を既に含有するビールへの、泡立ち添加剤としての、基本的な使用にあるようなものである。
【０００５】
還元イソα酸の製造用には、いくつかの方法が記載されている。ｒｈｏ−イソα酸の場合には、全ての公表された方法から、イソα酸の水素化ホウ素媒介の還元を経由して該生成物が得られる。たとえば、ウエスターマン（Ｗｅｓｔｅｒｍａｎｎ）ら（米国特許第３５５８３２６号）は、如何に、ホップの濃縮ヘキサン抽出物のα酸を、同時に異性化し、還元して、水素化ホウ素ナトリウムの熱い強アルカリ水溶液の存在下で、ｒｈｏ−イソα酸を形成するかを示している。ヘキサンを分離してホップオイルとワックスを除去した後、水相を新しいヘキサンと接触させ、次いで十分な量の硫酸で酸性化して、還元（ｒｈｏ−）イソα酸を有機溶媒相中に存在させる。後者の相を次いで、遠心分離によって回収し、濃縮によってヘキサンを除去すると、ｒｈｏ−イソα酸と未反応のβ酸の混合物を含有する生成物が得られる。別法では、ゴールドスタイン（Ｇｏｌｄｓｔｅｉｎ）ら（米国特許第４３２４８１０号）は、類似の生成物の製造を教示しており、該生成物は、有機溶媒（該方法の出発点であるホップ抽出物の調製に使用された溶媒のみを除く）の使用を避ける方法で調製されている。また、ホップα酸の異性化及び還元は、水素化ホウ素ナトリウムのアルカリ水溶液中で溶解、加熱することにより行われている。このような、水素化ホウ素ナトリウム（又はカリウム）による側鎖カルボニル基の還元は、非常に特異的であり、炭素−炭素二重結合の還元なしには起こらない。
【０００６】
テトラヒドロイソα酸は、数種の実質的に異なる方法で、異なるホップ樹脂酸基質から製造されている。ウオーデン（Ｗｏｒｄｅｎ）及びトッド（Ｔｏｄｄ）（米国特許第３５５２９７５号）は、水素ガスと炭素に担持したパラジウムまたは他の貴金属触媒を用いた、β酸（イソα酸の生成物における副生成物）の接触水素化分解及び水素化を経由したデスオキシテトラヒドロα酸の形成方法を開示している。これらの中間体を次いで、過酢酸による酸化工程に付し、次いで、得られたテトラヒドロα酸の異性化によって、テトラヒドロイソα酸を形成する。該方法は、かなりの量の有機溶媒を使用し、最終生成物中にこれらの溶媒の所望しない残さが残るリスクがある。コウエルズ（Ｃｏｗｌｅｓ）ら（米国特許第４６４４０８４号）は、該方法を、ガス気流を含む酸素を用いて、デスオキシテトラヒドロα酸をアルカリ水性アルコール溶液中で酸化することによって改善しているが、該変法は、なお複雑であり、また、かなりの量のエタノールを使用することが必要である。しかしながら、同工程中、中間体のテトラヒドロα酸の異性化も行われる。α酸からのテトラヒドロα酸の形成は、より高価でないβ酸からよりも、本質的にはより簡単である。たとえば、ベルゼル（Ｖｅｒｚｅｌｅ）及びアンテウニス（Ａｎｔｅｕｎｉｓ） （文献：Ｂｕｌｌ． Ｓｏｃ． Ｃｈｉｍ． Ｂｅｌｇ．， Ｖｏｌ． ６８， （１９５９）， ｐ ３１５−３２４）は、ホップ抽出物から予め分離したフムロンを、酸化白金の存在下、水素ガスに曝すことにより、メタノール中で水素化し、テトラヒドロフムロンを形成する、簡単な実験室スケールの方法を記載している。ブラウン（Ｂｒｏｗｎ）、ハワード（Ｈｏｗａｒｄ）及びタッチェル（Ｔａｔｃｈｅｌｌ）（文献：Ｊ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． （１９５９）， ｐ ５４５−５５１）は、別に、このようなテトラヒドロα酸（この場合は、テトラヒドロコフムロン）を、加熱およびエタノール性アルカリを用いることによって異性化し、相当するテトラヒドロイソα酸を、如何に形成可能であるかを示している。最初にα酸を異性化し、次いで有機溶媒中で水素ガスによる接触還元に付してテトラヒドロα酸誘導体を形成する別の可能性がまた、該文献に記載されている。しかしながら、（イソフムロンの）水素化として報告された最良の収率は、７０％のみであり、該研究から、不完全反応（ジヒドロイソフムロンの形成）または過水素化（ｎｅｏ−ヒドロイソフムロンの形成により示されるような過水素化）のいずれかの傾向があることが明白である。実際、ヘイ（Ｈａｙ）及びホミスキー（Ｈｏｍｉｓｋｉ）（文献：Ｊ． Ａｇｒｉｃ． Ｆｏｏｄ Ｃｈｅｍ． Ｖｏｌ． ３９， （１９９１）， ｐ １７３２−１７３４）によれば、それまでの従来技術は、予め異性化したα酸からの直接水素化では、高収率でのテトラヒドロイソα酸の製造は達成されなかったことが記載されている。言うまでもなく、ヘイ（Ｈａｙ）（米国特許第５０１３５７１号）は、実際、有効な変換が可能であり、水溶液、水性アルコール溶液、または塩化炭化水素溶液中のいずれにおいても、Ｐｄ／Ｃ触媒で達成可能であったことを示した。ポイナー（Ｐｏｙｎｅｒ）ら（米国特許第５６０００１２号）は、また、イソα酸の直接水��化を教示しており、基質の過水素化を誘発することのない酸化パラジウムに基づいた特別な触媒（パラジウム金属に対抗するものとしての触媒）の存在下、純粋なエタノール中で溶解することに限定している。重要なことは、ヘイ（Ｈａｙ）はまた、彼の特許の中で、約５０℃より高い温度であれば、このような溶液中、α酸を水素及び貴金属触媒に曝すことにより、１工程で、異性化と水素化の双方が達成可能であることを開示している。従ってヘイ（Ｈａｙ）は、純粋な水性環境下におけるテトラヒドロイソα酸の形成可能性を最初に例証することができたが、添加したアルコールの助力なしに、反応混合物からテトラヒドロイソα酸を引き続き分離することを例証していない。
【０００７】
アンテウニス（Ａｎｔｅｕｎｉｓ）とヴェルゼレ（Ｖｅｒｚｅｌｅ）の、より以前の研究（Ｂｕｌｌ．Ｓｏｃ．Ｃｈｉｍ．Ｂｅｌｇ．６８巻、４５６〜５８３頁（１９５９年））は、特に酸性条件下におけるα酸のテトラヒドロα酸への直接還元が、十分な量のフムロヒドロキノン類（これらは醸造において価値が未知の物質である）の水素化分解経由の生成を伴うことを示した。その後、ステジンク（Ｓｔｅｇｉｎｋ）、グジンスキ（Ｇｕｚｉｎｓｋｉ）およびトッド（Ｔｏｄｄ）（米国特許第５，２９６，６３７号）は、水素化分解の発生及び過水素化反応の防止困難性のため、「該技術は、α酸を、テトライソフムレートへのその後の異性化を伴った、テトラヒドロフムレートの原料として利用することができなかった」と主張した。しかしながら、彼らは、ｐＨ値がそれらの天然の酸形態の不在を保証するのに十分高い、水性またはアルコール性溶液中でアルカリ金属塩としてのα酸を水素化することにより、これらの望ましくない反応を実質的に排除可能であることを証明した。α酸の好結果の水素化を達成し、ステジンクらは、必要ならば、テトラヒドロイソα酸は、テトラヒドロα酸をｐＨ１０の水溶液中で沸騰させることにより、容易に形成可能であると記した。ステジンクらはまた、彼らの方法が、ヘイ（Ｈａｙ）の方法を応用することにより、その時点で商業的にイソα酸の水素化反応から得られたよりも高い収率で、優れた純度を有するテトラヒドロイソα酸を生成可能であることを立証したと主張した。特に、彼らは、彼らの方法による水素化では、過水素化反応が起こらなかったことを確認したが、それがヘイ（Ｈａｙ）らの提示した条件下では起りやすいことを確認したと発表した。過水素化反応はすでに注目されていた問題点であったが、後に、ポイナー（Ｐｏｙｎｅｒ）らの方法により、特定の酸化形態のパラジウム触媒を限定使用することによってのみ、解決された。我々が後に立証するように、過水素化を避けるため、酸化パラジウム触媒の使用に限定することは、我々の方法においては不必要であることが我々の発明の優位点である。
【０００８】
ヘキサヒドロイソα酸の生成方法には、２種の基本的アプローチが取り上げられた。第１は、出発点としてのテトラヒドロイソα酸の使用であり、ここで、ヘキサヒドロイソα酸の所望の生成が、テトラヒドロイソα酸の水素化ホウ素還元によって達成された。このようにして、ウォーデン（Ｗｏｒｄｅｎ）とトッド（Ｔｏｄｄ）（米国特許第３，５５２，９７５号）は、如何に、水素化ホウ素カリウムが（予めβ酸から調製された）テトラヒドロイソα酸のアルカリ性溶液に添加され、混合液が室温で数時間反応するかを記載した。得られたヘキサヒドロイソα酸は、該溶液を酸性化し、ホップ樹脂酸をジクロロメタン中に抽出することにより、回収した。ついで、溶媒を硫酸ナトリウムで乾燥し、最後に揮散させて、溶媒フリーの淡黄色ガムとしてヘキサヒドロイソα酸を得た。テトラヒドロイソα酸からの処理によって、ウォーデンおよびトッドは、無論、効果的なホップのα酸またはβ酸のいずれかからのヘキサヒドロイソα酸の合成可能性を示した（ただし、彼ら自身は実際にはα酸からの完全合成を証明していない）。かなり後に、ヘイ（Ｈａｙ）（米国特許第５，０１３，５７１号）は、ヘキサヒドロイソα酸はまた、必要な還元段階の反転（ｒｅｖｅｒｓａｌ）によってα酸から形成可能であることを立証した。したがって、ヘイは、如何に、ロー（ｒｈｏ−）イソα酸が、エタノール中の１０％炭素担体パラジウム触媒で、良好に水素化したかを記載している。彼の方法の変法で、ヘイはまた、水素ガスおよび同様の１０％Ｐｄ／Ｃ触媒の存在下、加熱することにより、アルカリ金属の水素化ホウ素物とα酸を反応させることによる、一段階で、如何にα酸の水性アルカリ溶液が（主として）ヘキサヒドロイソα酸に還元することができるかを示した。
【０００９】
水素化方法は上述により明らかなように、従来の有機溶媒および／または水性溶媒を色々な形態で使用することに依存している。明らかに、イソα酸は、陰イオン形態で触媒に提供されなければならないので、ヘイの方法におけるような、アルカリ性条件下でのイソα酸の水素化中、（プロトン性）溶媒を使用することが必須条件である。ポイナーらの方法は、イオン化されていない、酸性形態のイソα酸を維持することに依存しているが、彼らは、触媒作用が、基質の有機溶媒（彼らの場合はアルコールに限定されている）に、予め溶解することなく成功しうることを、全く示唆していない。
【００１０】
ｐＨが、たとえば水酸化アルカリ金属の添加によって高くされなければ、天然の酸性状態で、ホップ樹脂酸は本質的に水に不溶性である。該酸樹脂が塩形態に変換されると、溶解性が増し、ｐＨ値がホップ酸のｐＫａを少なくとも３ｐＨ単位上回る時、最高値に達する。反対に、濃縮溶液のｐＨが、たとえば硫酸または塩酸のような鉱酸の添加によって下げられると、ホップ酸は次第に溶液中に沈澱するようになる。したがって、たとえば、商業的慣習では、イソα酸が通常、それらのカリウム塩の、９．０〜１０．０のｐＨ値の３０％（ｗ／ｖ）澄明水溶液として販売されているが、鉱酸の添加によって、溶液のｐＨを４．０より下げると、幾分流動的な液体形態として、大部分のホップ酸の沈澱が起り、さらにｐＨ ２．０より下げると、ほとんど完全な沈澱が起る。この原則は、イソα酸の製造における商業的慣習では公知であり、結果として、濃縮したイソα酸樹脂（通常約９０％の純粋なイソα酸であり、残りは大部分樹脂状の有機酸副生物である）を形成する。温度に依存して、通常同族体（および可能な立体異性体）の混合物を含む、精製不十分なホップ樹脂酸は、その天然の酸性状態で、通常、アモルファスの固体、粘着性の半固体ペースト、または、樹脂状の（水と）比較してより粘稠な液体の形態を有する。後者の状況下、この現象が、ホップ酸の濃縮液を調製する実用手段としてしばしば使用される。なぜならば、沈澱した、流動的なホップ樹脂酸は通常、水相の密度と異なる密度を有しており、遠心等の重力手段で、あるいは、単に静置およびデカンテーションの方法だけで、容易に分離可能である。固体または半固体から種々の流動性液状への遷移が起る温度は、ホップ樹脂酸の正確な組成に依存する。ホップ樹脂酸の密接に関連した個々の同族体の、種々の純粋な異性体は、この点で全く異なる性質を有する場合がある。たとえば、ヴェルゼレおよびド・キュクレィア（Ｄｅ　Ｋｅｕｋｅｌｅｉｒｅ）（文献：『ホップ酸およびビール苦味酸の化学と分析』Ｅｌｓｅｖｉｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ　Ｂ．Ｖ．、アムステルダム／ロンドン／ニューヨーク／東京、１９９１年、９２、９３、１２９および１３５頁）は、シス−イソフムロンは１８℃の融点を有するが、トランス−イソフムロンは、温度が６５℃に上がるまで溶融しないことを発見した。これらの化合物の化学的還元により、通常融点が上がる。したがって、トランス−テトラヒドロイソα酸は７５．５〜７８℃で、トランス−ローイソα酸の２つの可能な立体異性体のうちの１つは、８０℃で溶融すると報告されている。ホップのα酸フラクションは常に、３種の主要なおよびいくつかのマイナーな同族体を含むことが判明しており、それらの異性化誘導体は１種以上の立体異性形態を有するため、たとえば、物理的特性、特に、同族体および異性体の混合物を含む、種々の異性化されたα酸樹脂調製物の粘度は、それらが製造されたホップの種類およびそれらの調製に使用された方法によって変わるであろうことが予想されるに過ぎない。
【００１１】
当然、その天然の酸性形態の、比較的粘稠なホップ樹脂酸の直接的水素化は、かなり緩慢であり、完了に至るには特に困難であると予想される。ある種の水素化反応における律速段階は、（水素を含む）基質および生成物の、触媒粒子を囲む境界層を越える移動速度（媒体の粘度に逆比例関係にある一つのパラメータ）であることが知られている。類似の状況は触媒の細孔内に存在し、そこでは、拡散速度もまた、流体粘度に逆比例するものであろう。媒体がそれ自体粘稠な基質である場合、該反応は、高い基質濃度のため、おそらく、合理的な速度で始まるが、媒体自体が、（通常）なお粘稠な生成物に変換されるにつれ、ある段階で次第により遅くなると予想される。工業的水素化方法ではより一般的であるが、達成可能な反応速度に対する限定要素は、触媒粒子の表面上および細孔内の活性部位を水素ガスが十分に利用できないことである。そのような限定は、液状媒体への水素ガスの固有の低溶解度および低融解度（これは、利用できる基質を還元する活性部位の能力に合わないような、触媒の境界層を通しての、および細孔内の、移動速度に結果として表れる）に起因する可能性がある。そのような場合、意図された反応が、水素欠乏の条件で通常有利となる異性化反応により、部分的にあるいは完全に置換されることがしばしば認められる。特別な、しばしば高価な「エッグシェル」触媒（触媒の活性部位が触媒粒子のマトリックス自体を囲む薄層に限定されている）の使用が、水素化反応中に展開する上記状況を避ける手段として、しばしば推薦される。水素ガスと液状媒体とを非常に激しく混合するための、種々の、しばしば特許権を有する方法が、水素が溶解する速度を最大にし、従って境界層を通して水素分子が移動するための推進力を増す非独占的ストラテジーとして一般に使用されている。水への水素の溶解度は極めて低いので（文献：『マテソンガスデータブック』（第５版、１９７１年、Ｍａｔｈｅｓｏｎ　Ｇａｓ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、米国ニュージャージー州イーストラザフォード）においてブレーカーとモスマンは、６０°Ｆ、１気圧で０．０１９ｖｏｌ／ｖｏｌの値を挙げている）、イソα酸のテトラヒドロイソα酸への転化に、前記ヘイの方法の好ましい溶媒である水中で、水素化反応を行う場合、水素移動速度を改良するこのアプローチは特に必要である。そのような状況では、水素の圧力を上げることによって、反応を加速させる（かつ、望ましくない別の反応の可能性を減らす）ことができる。しかしながら、これは、より高価な反応オートクレーブの準備を必要とするだけでなく、また、必然的に供給される過剰の水素と、測定されるガス圧の比較的小さい変化のため、反応をモニターしたり制御したりすることがより困難になるという欠点を有する可能性がある。ホップ樹脂酸の水素化の場合、これは、必然的に、基質の望ましくない過水素化反応を誘発する可能性を増す。水素の圧力がより高くなると、オートクレーブの近傍で、高可燃性ガスの危険な漏出が起る可能性および爆発する可能性のある気体の生成も増す。
【００１２】
水素および基質分子のいずれかまたは両者の、触媒の活性部位への移動速度が不十分、または、劣ることの問題に対する一つの解決手段は、ＰＣＴ国際公開出願ＷＯ第９７／３８９５５号においてポリアコフ（Ｐｏｌｉａｋｏｆｆ）らによって発表された。これらの著者は、脂肪族および芳香族有機化合物における広範囲の官能基の水素化方法を教示しており、該方法では、基質および水素を、低いが容易に制御可能な濃度で、超臨界、または、近似臨界条件下にある担体流体の連続的な流れに溶解する。このように生成した混合物は、反応混合液が触媒粒子を越えて通過する間に、所望の水素化反応が効果的に完了するように、触媒の十分なベッド（ｂｅｄ）を通過する。反応生成物は、担体物質が気体状態に変換するのに十分に、反応容器を出る流体の圧力を下げ、それによって、分離した液体、または、恐らく固体相として生成物を沈澱させることにより、容易に回収可能である。ついで、二つの相は、収集容器に移される。収集容器は、生成物の貯留および（未反応の水素を含む）気相の大気への、又は適当な回収システムへの放出を可能にするものである。いくつかの担体流体が該方法の操作に好適であると主張されているが、特別に挙げられているのは、プロパンおよび二酸化炭素であり、後者の物質は、一般に不活発で不燃性であるため、特に好まれ、したがって、プロセスから流体のいかなる漏れがあっても、必然的に不燃かつ非爆発的であることを保証するものである。液体形態では、これらの物質の両方はまた、特に、それらの臨界温度以下の温度で、液体としてよりむしろ、超臨界条件下にある場合、非常に低い絶対粘度を有することが知られている。（臨界圧に関連する）超高圧の場合を除いて、それらの密度もいくぶん小さくなる。したがって、超臨界媒体中の溶質の物質移動速度は、従来技術の通常の（すなわち非超臨界の）水素化方法の場合よりはるかに速いと期待できる。さらに、ポリアコフらは、彼らの出願の前提部において、超臨界流体中で物質を水素化する試みが以前にあったことを述べているが、彼らは、「したがって、いつの時点でも反応容器中に少量の有機化合物および水素だけが必要であるような条件下で遂行でき、しかも水素化生成物の製造に工業的スケールで使用可能であるような水素化方法の必要性がある」と述べて（４頁２２〜２７行）おり、これらが不満足なものであるとして退けている。したがって、ポリアコフらは、物質移動の問題を解決したと報告する一方、さらに、彼らは、温度および水素対基質の比率等の主要因子を変えることにより、多くの可能な水素化反応の化学量論を容易に制御し操作することが可能であると立証しているが、彼らは、かれらの方法を大過剰の担体流体で操作する必要性により、事態を必然的に複雑にしている。
【００１３】
ポリアコフらの研究に続いて、ヒル、ミュラーおよびスウィダースキー（Ｓｗｉｄｅｒｓｋｙ）のさらなる教示（英国特許出願ＧＢ第２，３３６，３６３号）は、実施例で、如何に、ホップ（樹脂）酸が、ホップ樹脂酸を水素ガス（２０バールの分圧で）および超臨界ＣＯ２（すなわち３１℃以上の温度および７３バールを上回る圧力で）の存在下、炭素担体パラジウム触媒と接触させることにより、水素化に成功したかを立証している。彼らの方法の作業を述べる中で、ヒルらは、「通常、圧力は１０００バールを上回らず、典型的には２００〜３５０バールの範囲にある」と述べ（２頁）、さらにまた「望ましくは、温度は４０℃以上、典型的には約７５℃である」と付け加えている。しかしながら、高圧および周囲温度よりかなり上の温度を使用するにもかかわらず、ヒルらは「ホップ酸は、典型的には、溶液中約２．５〜５％ｗｔ／ｖｏｌの仕込みであり」と述べ（３頁）、従ってかなり大量の溶媒和する流体で実施する必要性を確認している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
非常に驚くべきことに、溶解状態のイソα酸およびローイソα酸の水素化用担体として、水、およびアルコールまたは炭化水素等の有機液体を含む従来の溶媒を使用する必要性を除外し得ることを立証することが、本発明の目的である。したがって、先行技術の当然の予想および含蓄に反し、イソα酸および他のホップ樹脂酸の水素化が、従来の溶媒を全く使用せずに達成され、従って、前記溶媒の引き続く除去工程のプロセスを組み入れる必要性が除かれる。
【００１５】
我々の発明のさらに特定の目的は、イソα酸樹脂（または、ローイソα酸樹脂）を直接水素化し、高純度のテトラヒドロイソα酸樹脂（またはヘキサヒドロイソα酸樹脂）を生成し、生成した水素化樹脂は、改善された泡特性または光安定性を有するビールの調製を望む醸造者が使用するのに適当な可溶性の水性形態に容易に変換可能な方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
我々の発明は、特定のホップ樹脂酸（密接に関連した同族体の混合物を含めるためにこの用語を採用する）またはそのような酸の混合物を、水素ガスを含む大気下で、かつ液状有機溶媒が全く存在しない状態で、貴金属触媒と直接接触させることにより、水素化する方法を提供する。
【００１７】
我々の方法は、部分的には、ホップ樹脂酸／触媒混合物が、密閉容器中、従来の攪拌方法で、簡単にかつ連続的に混合されるような、十分に流動的な状態にあるような条件下、ホップ樹脂酸を、貴金属触媒と混合することを保証することに基づく。該条件は、種々の手段で達成可能である。我々の発明の１態様では、まず、ホップ樹脂酸または反応の水素化生成物に対して不活性な材料からなるまたはそれでライニングしたオートクレーブ中、触媒とホップ樹脂酸とを混合し、ついで反応不活性ガスでパージして空気を除去し、次いで任意に真空にする。次に、望ましくは、樹脂／触媒混合物の混入攪拌が起らないように、水素ガスを導入する。ついで、所望の反応を完了するために必要な量の水素を供給すると計算された量に等しいかまたは特定の過剰量である量まで圧力を上げた後、望ましくは、該容器を水素の供給源から分離する。任意に、大気へ漏れる事態において爆発性混合物が生成を防ぐのに十分な量の、窒素または二酸化炭素等の反応不活性ガスを添加してもよい。ついで、流動化したホップ樹脂酸への水素ガスの溶解を容易にするため、容器の内容物を激しく攪拌する。反応完了後、容器の内部圧を大気圧に戻すこと、および窒素または二酸化炭素等の反応不活性ガスで置換することを組合わせて、残存する過剰の水素ガスを除去する。ある場合には、この無溶媒の水素化方法が、驚くべきことに、周囲温度で遂行されうることを発見した。しかし、特にホップ樹脂酸が室温でかなり粘稠な場合、たとえば約４０〜７０℃に内容物を加熱することがより好ましいことを見出した。反応完了後、樹脂状生成物は、濾過によって触媒から分離可能である。任意に、かつ、顧客の特定の要件にしたがって、還元したホップ樹脂酸を、たとえば水と水酸化アルカリ金属の添加により、便利な、可溶化して希釈した形態に変換可能である。還元されたホップ樹脂酸を転化する別の一般的に好ましい方法は、触媒／樹脂混合物に、可溶化及び希釈剤を添加し、たとえば濾過または遠心によって触媒を除去することである。
【００１８】
若干のホップ樹脂酸は、室温で特に粘稠であるか、または部分的に結晶化したり、または半固体ペーストを形成したりすることもある。そのような物質の水素化を容易にするため、我々の方法の別態様では、ホップ樹脂酸基質の流動性を上げ、それによって、ホップ樹脂酸／触媒混合物の過剰な粘度のために、実用よりも低い温度で水素化反応が起るようにするか、または、所定の温度での反応速度を上げる効果を持たせる。この改良は、樹脂／触媒混合物中の撹拌の度合いが、水素化反応を好適な速度で起すのに十分である点までまたはそれ以上にまで、粘度が実質的に下がるように、基質に十分なＣＯ２の溶解を強いるのに十分に高い分圧で、ＣＯ２ガスをオートクレーブに導入することにより成し遂げられ、また、部分的には、ホップ樹脂酸中のＣＯ２の存在により引き起こされると思われる水素の溶解度の増加によって容易にされる。この添加ＣＯ２ガスの圧力は、通常、反応器から漏れたガスが可燃性でないこと、または、潜在的に爆発性でないことを保証するために必要とされる圧力を越えているが、温度が臨界温度（純粋なＣＯ２に対しては３１．０℃）以下であるならば、該圧力は必然的に液化を引き起こすには不十分である。選択した反応温度が臨界温度を越える場合、液化は不可能であり、圧力は臨界温度での圧力（１０７２ｐｓｉａ）をわずかに（しかしガス密度が臨界点での密度を越える点までではないが）越えてもよい（その条件下では、ＣＯ２は、超臨界条件にあると考えられ、少なくともホップ樹脂酸のかなりの部分を溶解することが可能になる）。任意の、より低い温度においても、実質的に同じ所望の効果が得られることが判明した点以外は、他の点でも、反応条件は、以上述べた変更しない方法と同様又は同一である。
【００１９】
上記方法の変形のいずれかから得られた水素化ホップ樹脂酸生成物は、次いで、樹脂状生成物が分離工程を容易にするのに十分に流動的である温度か、その少し高い温度で、たとえば樹脂／触媒混合物の濾過または遠心によって触媒から分離される。いくつかの例では、純化した生成物は、麦汁またはビールへの添加に、醸造者が使用するのに適しているような性質を有する可能性がある。より典型的には、この水素化されたホップ樹脂酸を、最も一般的には、標準化された濃度の水性アルカリ溶液のような、しかし、任意的にプロピレングリコールまたはエタノールのような食品グレードの溶媒に溶かした溶液のような、可溶化した形態に変換することが望ましいであろう。前者が達成されうる、便利であって、決して排他的でない方法は、水素化されたホップ樹脂酸が流動液状態にあるような温度で、撹拌槽中、水に樹脂を懸濁し、樹脂が完全に溶解するまで、水酸化アルカリ金属の濃厚溶液等のアルカリを添加することによるものである。得られた水素化ホップ樹脂酸の溶液は、ついで、醸造者がフレーバーおよび／または他の特徴を麦汁またはビールに添加するための種々の方法に使用可能である。
【００２０】
水素化ホップ樹脂酸／触媒混合物を可溶化した形態に変えるための変法では、樹脂状生成物を、純化して標準化した溶液に変換することは、触媒からの分離前に、樹脂を可溶化することにより、さらに効率的に行うことができる。最終生成物が水性アルカリ溶液である、我々の方法のこの変法では、樹脂／触媒混合物は、まず、樹脂が過剰に粘稠ではなく、かつ水酸化カリウム等の水酸化アルカリの濃厚溶液の添加により溶解される温度で、都合よく水中に懸濁、撹拌される。ついで、触媒は、その樹脂状態にある水素化ホップ樹脂酸から、典型的に分離する場合よりも、より簡単に、濾過または遠心によって混合物から除去することができる。場合によっては、触媒を除去する前に、溶液を完全に希釈すると、可溶化した樹脂の回収率は最高になる。そのような場合、樹脂の陰イオン形態をその酸性の非イオン状態に戻す変換に十分な量の、５０％硫酸等の濃鉱酸を、（撹拌した）溶液に添加することにより、沈澱させ、次いで分離相として収集することによって、該樹脂を容易に元にもどすことができる。相の分離は通常、攪拌の休止後に起こり、ついで、温度を、流動状態に保つのに十分なほど高く保持すれば、樹脂の回収は容易である。ついで、所望の水性アルカリ溶液は、水素化反応に直接続く触媒を取り除くため、純化により形成した水素化樹脂酸生成物の場合に述べたように、水に懸濁し、アルカリを添加することによって、正確な力価でもどすことができる。一つの方法中に、樹脂の沈殿、分別および再構成の工程が含有されることの固有な利点は、高い酸性の有機性混入物または水素化反応の副産物が、分離プロセスから、水性の酸性廃棄物中に廃棄されうるため、生成物の純度が高まることである。
【００２１】
我々の発明を実施するための更なる変法は、ホップ樹脂酸／触媒混合物がより簡単に撹拌でき、ホップ樹脂酸が本質的に高い粘度を持ち、水素化オートクレーブが、流動化剤としてのＣＯ２ガスを効果的に使用できる程十分に高い圧力を含むことができない場合の実施に特に適している。そのような状況下では、それはまた、プロセスの最終生成物が、水素化ホップ樹脂酸の水性アルカリ性溶液であるような状況に好都合であるが、それに限られるわけではない。我々の発明のこの変法では、ホップ樹脂酸および触媒は、水素化オートクレーブ中で、混合液を撹拌する際、流動性小球を形成するようなホップ樹脂酸を流動化するのに十分な温度で、水に懸濁される。ついで、撹拌した懸濁液の還元は、還元反応の完了を可能にする必要量を供給するのに十分な量または過剰量の水素ガスを、オートクレーブのヘッドスペースに供給することにより開始する。さらに、反応完了後、オートクレーブが、ガスを大気に漏らす場合、またはその代わりに、残留ガスを大気に廃棄することが所望される場合、可燃性または爆発性混合物の形成を抑制するのに十分な量の窒素またはＣＯ２等の不活性ガスをヘッドスペースに充填してもよい。反応生成物は、我々の発明の概念および有効性を損なわずに多くの方法で回収可能である。
【００２２】
我々の発明の別の態様に従うと、連続的ベースでホップ樹脂酸を水素化することも可能である。そのような態様では、適切な流動状態で、所望の反応を完了するのに十分に溶解した（または部分的に溶解した）水素を含むホップ樹脂酸を、たとえば、ＰＣＴ国際公開出願ＷＯ第９７／３８９５５号においてポリアコフらにより記載されているような貴金属触媒粒子のベッド上を通過させる。所望の流動性は、十分に高い程度まで樹脂の温度を上げること、または、樹脂に高圧のＣＯ２ガスを溶解させること、あるいはこれらの両方の組合わせによって達成される。いずれの場合も、触媒ベッドおよび全ての関連するポンプおよび配管は、ホップ樹脂酸中のＣＯ２の溶解を保持するのに必要な、望ましくは、必ずということではないが、水素ガスの必要量を溶解するのに十分でもある圧力以上の圧力に保つべきである。触媒ベッド中の反応に続いて、水素化生成物樹脂を、未反応の水素を含む残留ガスをリリースするために降下させた圧力で、大気圧またはその少し高い圧力で、収集することができる。ついで、必要に応じて、生成物は、以前に記載したように、水性アルカリ性溶液に変えてもよい。
【００２３】
本発明の特別な実施態様は、以下の実施例を参照することにより明白になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施例１Ａ（イソα酸樹脂の直接水素化）
ＰＴＦＥ被覆マグネティックスターラーを装備した、ステンレス鋼の小オートクレーブ（８８５ｍｌの内部容量を有する）に、１０．４ｇのイソα酸樹脂（”調製品１”、９２．５％のピーク域純度を有し、ＤＣＨＡ−ｔｒａｎｓ−イソα酸標準に対してＨＰＬＣ（＠２７０ｎｍ）による分析では９１．０％のイソα酸を含有する）及び０．５５２ｇの炭素に担持した１０％酸化パラジウム触媒（Ｊｏｈｓｏｎ　ＭａｔｈｅｙタイプＡ１１２１０−１０、４８．９％の水を含有（”触媒１”））を添加した。乾燥重量換算で、触媒添加は、イソα酸の重量の３．０％であった。二酸化炭素ガスを充填することにより、容器から空気を除去し、次いで真空にした。水素ガスを、装着されているブルドン管圧力計で６１ｐｓｉｇの圧力で導入し、オートクレーブをガス供給装置から分離して、容器を部分的に５５＋２℃に実質的に保持されている温水を含有するビーカーに浸した。オートクレーブの内容物を次いで、ガス圧の低下が１０分間隔で観察されなくなる（１．８時間）まで、磁性的に攪拌した。次いで、内容物を、容器を２１℃の水のバケツに浸して冷却した。ガス圧を解除し、容器を開ける前に二酸化炭素でヘッドスペースを浄化した。内容物の一部を除去し、樹脂の分析前に、ガラス繊維フィルタ（Ｗｈａｔｍａｎ　ＧＦ／Ｆ）を通過させて触媒を除去した。
【００２５】
表１は、樹脂中のイソα酸が効果的に、２７０ｎｍでのＨＰＬＣピーク域純度が９３．２％のテトラヒドロイソα酸に変換されたことを示す。少量（０．１％）の特別な中間体化合物、ジヒドロイソフムロンのみが存在し、イソα酸の実質的に完全な水素化が示された。（ジヒドロイソフムロンとは、１モルの水素ガスがフムロン１モルあたりに組み入れられて、イソペンテニル側鎖の−ＣＨ＝ＣＨ−結合が−ＣＨ２−ＣＨ２−単結合に還元された、フムロンの水素化誘導体を意味する）。
【００２６】
従って、従来技術の全体的な教示とは反対に、全体として有機溶媒なしで、イソα酸のテトラヒドロイソα酸樹脂への直接水素化は達成される。
【００２７】
実施例１Ｂ（テトラヒドロイソα酸樹脂の水溶液への変換及び触媒の除去）
天然で、酸性かつ樹脂状態であるテトラヒドロイソα酸は、ビールに容易に溶解せずに分散するため、醸造者にとっては、使用に不適当なものである。従って、醸造者の使用簡便性をはかるべく、テトラヒドロイソα酸を、後の発酵添加剤としての使用に適した、これらのカリウム塩の透明かつ水性で弱アルカリ性の溶液の形態にすることが、一般的な商業的慣習である。最も一般的には、該溶液中のテトラヒドロイソα酸の濃度は、１０％（ｗ／ｗ）の濃度に調節される。
本実施例は、上記したような方法で調製された、イソα酸の直接水素化の生成物が、如何に、醸造所での使用に適した形態に容易に変換されるかを示すものである。
【００２８】
４．０２ｇの水素化樹脂と触媒の混合物を、容器を開けた後、実施例１Ａのオートクレーブから取り出し、ビーカーに移した。該混合物に次いで、１５０ｍｌの脱イオン水を５５℃で添加した。ビーカーの内容物をマグネティックスターラーバーを用いて攪拌し、水中に小球として樹脂を懸濁させ、ピペットから、１．０ｍｌの４５％（ｗ／ｗ）ＫＯＨ溶液をゆっくり添加すると、樹脂が溶解するようになった。該混合物を次いで、ブフナー漏斗で、ガラス繊維フィルターシート（Ｗｈａｔｍａｎ　ＧＦ／Ｆ）を通過させて濾過したところ、透明で黄色の水溶液（ｐＨ１１．０）が得られた。
【００２９】
ＨＰＬＣによる分析は、該溶液（１４７．３ｇ）が２．３１％（ｗ／ｗ）のテトラヒドロイソα酸の濃度を有していることを示しており、これは、水素化樹脂及び触媒の混合物から、テトラヒドロイソα酸が９９．６％回収されたことを示すものである。
【００３０】
表１：ＨＰＬＣ及び分光測定による反応生成物の純度
【００３１】
【表１】
2004500349.tif 000002
【００３２】
ＤＨＩＨ＝ジヒドロイソフムロン；ＴＨＩＡＡ＝テトラヒドロイソα酸。
＊　ＴＨＩＡＡの純度＝（ＴＨＩＡＡピークの面積×１００）／全ピーク面積
＊＊　％ＤＨＩＨ＝（ＤＨＩＨピークの面積×１００）／全ピーク面積
Ｎ／Ｍ＝未知の妨害混入物のため測定不可能。
（注：　全てのＨＰＬＣピーク検出は、２７０ｎｍで行った。）
【００３３】
実施例１Ａ及び１Ｂの方法を組み合わせることにより、テトラヒドロイソα酸を最終的に希釈して溶解するために使用した水を除き、如何なる溶媒も用いることなく、イソα酸からテトラヒドロイソα酸を製造する簡便かつ単純な方法が容易に得られるものである。
【００３４】
本発明の本質を損なわない、即ち、酸性で樹脂状態のイソα酸を、液体有機溶媒を何ら使用することなく、テトラヒドロイソα酸に変換する驚くべき可能性を損なわない、上記方法の変形方法は実施可能である。例えば、触媒の除去は、水の添加前に、濾過により実施可能である。
【００３５】
実施例２（米国特許第５０１３５７１号によるテトラヒドロイソα酸の溶媒なしの製造）
本実施例では、例えば実施例１Ａに記載したようなイソα酸の直接水素化が、予想外にも、水素ガスの過剰で特異的な温度又は圧力を用いることなく、容易にかつ満足するように達成されるばかりでなく、実際、温度、圧力、及び触媒充填に関する直接的に匹敵する条件下、Ｈａｙ（米国特許第５０１３５７１号）の前記従来技術よりも実質的により効率が良いことを見出したことを示す。
【００３６】
ｐＨ（約）８．３でイソα酸を２８．０％（ｗ／ｗ）含有する、３６．７ｇのイソα酸のカリウム塩の水溶液を、実施例１Ａのオートクレーブに移し、次いで、０．６８４ｇのＰｄＯ／Ｃ触媒（”触媒１”）を添加した。乾燥重量換算で、触媒のイソα酸に対する比率は、実施例１Ａに記載の水素化の場合と同様に、３．４％であった。次いで、二酸化炭素ガスを用いて空気の浄化を行い、直ちに真空にした。実施例１Ａの方法で、水素ガスを、６１ｐｓｉｇの最終圧力で導入し、容器内容物を単離し、加熱した。次いで、オートクレーブを浸した水の温度を、５５−５６℃に保持した。３分後、スターラーのスイッチを入れた。水素の下降圧を監視すると、最終的に、２．９時間後に安定した。残存水素ガスを大気中に放ち、実施例１Ａと同様に、開ける前に容器を浄化した。内容物の検査から、ある量の樹脂状沈殿物が形成されており、これは、おそらく、水溶液中のテトラヒドロイソα酸のカリウム塩の溶解性の方が、イソα酸のそれよりも小さい結果である。純粋に分析の目的で、１５０ｍｌのメタノールを容器に添加し、混合物を、全ての樹脂状沈殿物が再溶解するように攪拌した。該混合物を、ガラス繊維フィルターシート（Ｗｈａｔｍａｎ　Ｎｏ．ＧＦ／Ｆ）を通過させて濾過し、透明で黄色の溶液を、ＨＰＬＣおよび分光分析によって分析した。結果（表１）から、Ｈａｙの方法での水素化では、かなり低い純度（ＨＰＬＣによれば８９．０％）及びＨＰＬＣによる濃度の分光分析による濃度に対する低い比率に示されるように、実施例１Ａまたは１Ｂの水素化よりも劣った生成物が製造されることが判明した。これは、過水素化が許容されない程度起こったものと示唆されなかったとしても、１．２１の好ましいＡ２５４ｎｍ／Ａ２７０ｎｍ比率によって示されるようなケースである。（Ｓｔｅｇｉｎｋ， Ｇｕｚｉｎｓｋｉ及びＴｏｄｄによる米国特許第５２９６６３７号参照）。
【００３７】
従って、温度、圧力、及び触媒充填に関して類似の条件下でも、従来技術の方法による水素化は、実施例１Ａの方法によるものよりも、より遅い速度で起こる（おそらく、前記した水中の水素ガスの乏しい溶解性のため）ばかりでなく、純度の低い生成物が製造されることが判明した。即ち、実施例１Ａの方法の限定は、より低い温度での高い粘度による、混合及び分離の問題点を避けるために、幾分上昇した温度で操作する必要性である。表２は、イソα酸及びテトラヒドロイソα酸の粘度が温度変化によって如何に変化するかを示す。実際、より高い粘度を有する反応生成物であることがわかる。従って、イソα酸の非常に低温での直接水素化は、不完全反応又は”テーリング”反応となる傾向にある。
【００３８】
表２：イソα酸及びテトラヒドロイソα酸の粘度
【表２】
2004500349.tif 000003
【００３９】
次の実施例は、ホップ樹脂酸／触媒混合物が、比較的高い粘度を有するために不十分な流動状態であるような温度である場合の、ホップ樹脂酸の水素化の困難性を示す。
【００４０】
実施例３（低温でのイソα酸の直接水素化）
実施例１Ａのオートクレーブに、１０．１ｇのイソα酸樹脂（”調製品１”）及び０．５５３ｇの１０％ＰｄＯ／Ｃ触媒（”触媒１”）を充填した。乾燥重量換算で、イソα酸の３．１％の触媒充填量である。実施例１Ａの方法において、空気を二酸化炭素ガスを用いて除去し、次いで真空にした。次いで、水素を６５ｐｓｉｇの圧力で導入した。容器を部分的に２０℃の水のビーカーに浸し、マグネティックスターラーを作動させた。反応を２．２時間継続した後、スターラーを止め、容器を１２℃の水浴に入れ、残存ガス圧（６０．２ｐｓｉｇ、２０℃）を大気圧まで減じた。樹脂及び触媒の混合物の一部を除去し、音波によりメタノール中に分散させ、濾過し、濾液をＨＰＬＣ及び分光分析により分析した。表１に示すように、この時点で、１３％のみのイソα酸がテトラヒドロイソα酸に変換された。実施例１Ａの方法は従って、樹脂の粘度がより高いような低い温度で行う場合、最も非効率的であることがわかる。この低反応速度は、単に、化学反応速度自体の温度に対して一般的に認識されている効果によるものだけではないことを、次の実施例で実証する。該実施例は、低温、典型的には常温または常温付近で優位に水素化が行われる、本発明の別の実施態様を示すものである。比較的密度が高くて近臨界液体または超臨界流動体状態である、キャリアガスに、有機反応物を溶解させることによって、不適当な物質移動の問題を解決したことを指摘した。反応物の濃度が必ずキャリア流動体中のその溶解度によって限定されるものであっても、このような条件での二酸化炭素は、多くの有機、触媒化水素化反応用に特に適当な溶媒であるとされている。本実施例は、驚くべき事に、純粋なガス状態の二酸化炭素と単に接触させるのみで、直接水素化が満足する速度で進行する、過度に粘性なホップ樹脂酸の粘度を十分に減少させることが可能であることを示している。
【００４１】
実施例４（二酸化炭素ガスの高圧下、低温でのイソα酸樹脂の直接水素化）
１０．６５ｇのイソα酸（”調製品１”）を、０．５８３ｇの１０％ＰｄＯ／Ｃ触媒（”触媒１”）とともにオートクレーブに入れた。従って、イソα酸に対する触媒の比率は、乾燥重量換算で３．１％であり、実施例３の水素化に使用したものと全く同様であった。容器のエアーパージを行い、完全に真空にし、次いで、水素ガスで６５ｐｓｉｇの内部圧にした。二酸化炭素ガスを次いで液体二酸化炭素を含む実験室ガスシリンダーからオートクレーブに入れ、ガス注入バルブをしめる前に、７１５ｐｓｉｇまで圧力を上げた。オートクレーブを次いで部分的に、２０℃に保持されている水浴に浸した。容器の内容物を２２分間磁性攪拌した。その間、圧力は、７００ｐｓｉｇまで下がった。内容物の攪拌を続けながら、さらに二酸化炭素ガスを、７４５ｐｓｉｇに圧力が上がるまで短期間で入れ、注入バルブを再度閉めた。２５分後、圧力は７２０ｐｓｉｇまで下がり、この時点で、再度手動的に圧力を上げて、７３０ｐｓｉｇにした。全部で２．２時間攪拌後、スターラーを止め、加圧ガスを数分かけて大気圧にした。容器を開けて、内容物のサンプルを出し、メタノールに希釈して、次の分析用に濾過した。表１に示すように、基質樹脂の最初のイソα酸は、低レベルの過水素化を示す、１．１９のＡ２５４ｎｍ／Ａ２７０ｎｍ比率と、９３．６％の純度（ＨＰＬＣによる）を有するテトラヒドロイソα酸に、効率よく変換された。少量の元のイソα酸または中間体のジヒドロイソα酸も存在しなく、反応は完全に進行したことが確認された。
【００４２】
実施例３および４の結果の比較から、過剰に粘性の樹脂と推定されるものの、溶媒なしの直接水素化が、高圧の二酸化炭素ガスを適用することにより、しかしながら該二酸化炭素ガスが液体又は超臨界状態に変換される条件による必要性なしに、如何に達成可能であるかがわかる。このような二酸化炭素ガスの添加は、気相を不燃焼性にし、非爆発性にするというさらなる優位点を有する。従って、純粋な水素ガスの使用に伴う火事および発火により誘発される爆発の危険がなくなる。理論と結びつけるつもりはないが、比較的高い圧力（しかし言うまでもなくガス状条件）下、十分な二酸化炭素ガスが樹脂相に溶解すると、樹脂の粘度を十分に減少させる効果が示され、触媒の活性部位から、および活性部位へ、基体及び生成物分子を十分な量で移動させることが可能となると考えられる。また、二酸化炭素の溶解の結果として起こると予想されるホップ樹脂酸中の水素ガスの溶解度が増加することにより、水素化の速度がさらに増加する可能性が考えられる。
【００４３】
実施例５（ＣＯ２ガスの近似流動化圧力下でのイソα酸の直接水素化反応）
本実施例は、我々の発明の実施において、ホップ樹脂酸／触媒混合物の流動性を増す高圧のＣＯ２ガスが、亜臨界（すなわち＜３１℃）であるが、ＣＯ２が液化する点に近い、温度／圧力の組合せに適用されることを例解するものである。
実質的に実施例３の方法において、オートクレーブに、まず、イソα酸樹脂１０．３４ｇ（「調製品１」）およびＰｄＯ／Ｃ触媒（「触媒１）０．５６４ｇ（乾燥重量ベースでイソα酸樹脂の仕込量に対し３．１％に相当する）を仕込んだ。ついで、容器をパージし、真空にして、Ｈ２を６５ｐｓｉｇの圧力まで導入した。圧力を、ＣＯ２ガスの添加により、８００ｐｓｉｇまで上げた。該オートクレーブを水浴に２０℃で浸漬し、撹拌を開始した。１．７時間後、圧力は７５５ｐｓｉｇの安定した値まで低下した。その時点で、スターラーを切り、ガス圧を大気にもどし、容器を開いた。含有物の試料を取り、メタノールと混合し、分析のために濾過した。結果は表１に掲げるが、そこから、該生成物が実施例３の生成物に非常に類似の性質であったことが認められる。すなわち、低レベルの過水素化反応（Ａ２５４ｎｍ／Ａ２７０ｎｍ＝１．２０）であり、イソα酸またはジヒドロイソα酸は痕跡量も存在せず、ＨＰＬＣによれば９３．９％のほとんど同一の純度である。
【００４４】
２０℃では、二酸化炭素は約８２８ｐｓｉｇを越える圧力で液状で存在する（文献：『化学と物理学のハンドブック（第５４版）Ｂ−９４頁参照）。実施例５の反応条件（ここでは、ＣＯ２ガスのガス分圧が７３５ｐｓｉであった）は、したがって、ＣＯ２が液化する点より完全に下ではあるが、接近していた。明らかに、イソα酸樹脂に溶解したＣＯ２ガスの量は、圧力が増加するにつれて増加することが、予測できる。したがって、添加したＣＯ２の圧力が大きくなれば、溶解するＣＯ２の量が大きくなり、所定の温度で撹拌された樹脂（および、おそらくより速い反応速度）でのより低い粘度が得られる。
【００４５】
実施例６（イソα酸樹脂の直接水素化用触媒としての炭素担体パラジウムの使用）
本実施例は、酸化パラジウムに基づかない触媒の使用を可能にする我々の方法の性能を例証する。この融通性は、ポイナーらの教示を考慮するとむしろ予想外である。かれらの研究は、未酸化パラジウムを使用する場合のみ、顕著で望ましくない程度の過水素化反応を起こすことなく、非イオン形態のイソα酸を還元することが可能であることを示している。
【００４６】
実施例１Ａの方法において、オートクレーブに、１１．４ｇのイソα酸樹脂（「調製品１」）および１０％Ｐｄ／Ｃ触媒（４６．３％の水を含む、Ｊｏｈｎｓｏｎ　Ｍａｔｈｅｙ、タイプＡ２１１０８−１０（「触媒２」））０．５７１ｇを仕込んだ。したがって、実際のイソα酸に添加した触媒の比率は、３．０％（乾燥重量ベース）であった。ＣＯ２パージおよび続く減圧脱気の後、水素ガスを６０ｐｓｉｇの圧力まで導入した。容器を分離して、６５℃の水を入れたビーカー中に置いた。３分間待った後、マグネチックスターラーをスタートさせ、浴温を５６±１℃で維持した。圧力の降下を２．４時間モニターした。その時点で圧力は４２．０ｐｓｉｇで安定した。ついで、残りのＨ２ガスを大気に放出し、容器を開き、反応混合物の一部を採取し、分析用にエタノールに溶解し、濾過し、分析した。結果（表１）は、水素化反応がジヒドロイソα酸生成の中間ステージを通じて完全に起こり、低レベルの過水素化反応（Ａ２５４ｎｍ／Ａ２７０ｎｍ＝１．２１）を有する高純度生成物（ＨＰＬＣによって９４．６％）を生成したことを示した。
【００４７】
この驚くべき過水素化欠如は、全水素の利用可能性の限界によるものではないことが、我々の次の実施例によって示されるが、そこで、基質樹脂中のイソα酸の各モルに対し、明らかに過剰の水素（すなわち、実質的に２モルより多いＨ２ガス）が利用されている。
【００４８】
実施例７（実質的に過剰量の水素ガスの存在下でのイソα酸樹脂の直接水素化）
実質的に実施例５の方法で、オートクレーブにはイソα酸樹脂（ＨＰＬＣによる純度９３．６％および９３．４％のピーク面積純度を有するイソα酸「調製品２」）１０．９ｇを、１０％Ｐｄ／Ｃ触媒（触媒２）０．５７１ｇと共に（乾燥重量ベースで３．１％の触媒対イソα酸仕込量となる）仕込んだ。実施例５と同様に空気を除去し、ついで該容器にＨ２ガスを１００ｐｓｉｇまで充填した。容器を６５℃の水のビーカーに２分間浸漬し、その後マグネチックスターラーをスタートさせた。水の温度をその後、５７±１℃に維持した。１．７時間後に、ガス圧力は８７．７ｐｓｉｇで安定した。サンプリング用に、２００ｍｌの冷エタノールを添加し、容器の内容物をまずよく手で撹拌し、ついで濾過した。澄明な濾液（表１）の分析は、イソα酸の、９４．６％の純度を有するテトラヒドロイソα酸への完全転化を示した。過水素化された化合物を含有しないことは、高いスペクトル比（Ａ２５４ｎｍ／Ａ２７０ｎｍ＝１．１９）によって確認された。
【００４９】
実施例８（水性懸濁液としてのイソα酸樹脂の直接水素化）
上記したように、商業目的のためには、イソα酸のテトラヒドロイソα酸への水素化の最も一般的に望まれる最終生成物は、実際、テトラヒドロイソα酸樹脂ではなく、むしろそのカリウム塩の１０％（ｗ／ｗ）濃度の水溶液である。本実施例では、我々は、テトラヒドロイソα酸水溶液の最終的調製の目的に、イソα酸樹脂の直接的水素化反応の望ましい概念および多くの利点を維持しながら、新しい方法で、如何に接近することができるかを示す。
【００５０】
実施例１〜７のオートクレーブに、イソα酸樹脂（調製品１）１１．０ｇ、脱イオン化水１１．０ｍｌおよび１０％ＰｄＯ／Ｃ触媒（触媒１）０．５６１ｇを添加した。したがって、触媒の仕込量は、乾燥重量ベースで２．９％であった。ＣＯ２でのパージ、続いての減圧の適用によって、空気を除去した。ついで、水素ガスを最終圧力５９ｐｓｉｇになるまで入れ、容器は分離した。初期温度７５℃の水に短時間浸漬した後、マグネチックスターラーを働かせ、温度を６７〜７０℃の間に維持した。１．７５時間撹拌した後、残圧をリリースし、分析用に水性懸濁液の一部を採取した。この場合、生成物は完全には水素化されていないことが判明し、０．８％のジヒドロフムロンの残留量があった（表１）。しかしながら、テトラヒドロイソα酸の純度は、実施例２の生成物のそれに匹敵した。事実、ジヒドロイソフムロンの低い（しかし、それにもかかわらず望ましくない）含有量にもかかわらず、生成物は実施例２より「より純粋（ｃｌｅａｎｅｒ）」であることを確認した（実施例２では、ＨＰＬＣチャートの同じ領域で溶出する他の不純物類による実質的な妨害のためにジヒドロイソフムロンの含有量を測ることは、不可能でさえあった）。この不純物が、本変法における我々の新規な方法によって調製された生成物中に、顕著な程度には存在しなかったことは、（上記実施例によって例証され、表１に記録されたように）以前の技術を越えた我々の方法のさらなる利点を示唆すると考えられる。
【００５１】
実施例９（ローイソα酸の直接水素化反応）
ローイソα酸樹脂のサンプル１０．３ｇおよび１０％ＰｄＯ／Ｃ触媒（触媒１）０．７０８ｇを実施例１Ａのオートクレーブに添加した。ＣＯ２ガスによるパージおよび減圧の適用によって空気を除去し、続いて６１ｐｓｉｇの圧力まで水素を導入した。ついで、７０℃の水のビーカーに容器を浸漬して、加温した。２分後に、マグネチックスターラーを作動させ、水温は、その後４４〜６７℃に維持した。２．７時間後、圧力は４８．０ｐｓｉｇで安定した。その時点で、水温を２３℃に下げ、残存水素を大気に放出した。容器内容物の試料をメタノール中で超音波処理し、濾過し、分光測光法およびＨＰＬＣによって分析した。ローイソα酸は、９０．２％のＨＰＬＣピーク純度（総ピーク面積に対する比較によって判断）を有し、かつ分光測光法によって総濃度１０２％を有するヘキサヒドロイソα酸に変換したことが判明した。
【００５２】
次の２つの実施例では、我々は、我々の方法がどのようにβ酸樹脂の水素化反応に適用されるかを示す。ホップの精製したβ酸フラクションは、特に粘稠で、通常の室温で半結晶固体または極めて粘度の高いペーストであり、したがって、通常５０℃以上に、実質的に加熱しない限り、容易に取り扱うことはできない（たとえば、フォレスト（Ｆｏｒｒｅｓｔ）、シートン（Ｓｅａｔｏｎ）およびモイア（Ｍｏｉｒ）の米国特許第４，７１７，５８０号参照）。
【００５３】
実施例１０（β酸樹脂の直接水素化反応）
実施例１Ａのオートクレーブに、（ＨＰＬＣによる）純度８１．０％のβ酸（その４１．９％は、コルプロンの形態であった）を含むβ酸樹脂７．１１ｇ、６．８％のα酸および４．０％のイソα酸を、続いて１０％Ｐｄ／Ｃ触媒（触媒２）０．６６２ｇ（乾燥重量ベースでβ酸に対して６．２％の触媒の仕込みとなる）を添加した。ついで、樹脂を流動化するためにオートクレーブの一部を熱水に浸漬した。空気は、ＣＯ２ガスで、続いて減圧の適用によって、容器から追い出した。ついで、６５ｐｓｉｇの圧力まで水素を導入し、容器を分離した。３分後に、マグネチックスターラーを作動させ、水温を７１＋１℃に維持した。以前の実験は、温度を実質的に周囲条件以上に上げない限り、（水素が存在してもしなくても）オートクレーブ中でβ酸をかき混ぜることはできないことを確証した。降下する水素圧をモニターして、Ｈ２ガスの取り込みが４．０時間後に止むことを認めた。その時点で、スターラーを止めた。この段階でのガス圧力は、５６．５ｐｓｉｇであると確認され、β酸１モルにつき２．０モルの水素の取り込みを示した。１５℃の水浴での冷却に続いて、残圧を放出し、オートクレーブを最後にＮ２でパージして、開いた。ついで、反応混合物のサンプルを取り、超音波をかけて試料をメタノール中に分散させ、濾過した。ＨＰＬＣによる澄明な濾過体の分析は、最初のβ酸の９３％が、主としてヘキサ誘導体およびテトラ誘導体に水素化されたことを示した。
【００５４】
したがって、樹脂の本質的に高い粘度にもかかわらず、かなりの程度の水素化反応を達成することが可能であった。
【００５５】
我々の次の実施例は、天然の半固形ホップ樹脂酸の水素化反応が、臨界温度（３１℃）を越える温度で高圧のＣＯ２ガスの適用によって、さらにどのように促進されたかを示す。
【００５６】
実施例１１（ＣＯ２ガスの高圧下でのβ酸樹脂の直接水素化）
実施例１Ａのオートクレーブに、今回は、実施例９に記載したのと同じβ酸樹脂７．２１ｇを入れた。Ｐｄ／Ｃ触媒（触媒２）０．６７２ｇを添加して、β酸に対し６．２％（乾燥重量ベース）の触媒の仕込みとなった。ついで、樹脂の流動化を助けるために、オートクレーブを短時間５２℃の水に浸漬した。次に、実施例１０の方法で、容器から空気を追い出し、６５ｐｓｉｇの圧力まで水素を導入した。ついで、ＣＯ２ガスの導入によって圧力を８００ｐｓｉｇに上げた。マグネチックスターラーを動かす前の３分間、容器の一部を５２℃の水に浸漬した。温度は４．０時間４５〜４８℃に維持し、その時点で、スターラーを切り、容器を２０℃の水浴に漬けた。２〜３分間かけてゆっくりとガス圧を抜いたあと、容器を開いた。ついで、樹脂状生成物と触媒の混合物は、実施例９の方法で試料採取し、ＨＰＬＣで分析した。この分析は、β酸がほとんど完全に消え、（＞９９．５％の還元）、水素化された生成物の複雑な混合物に置換されたこと（その約５０％がヘキサヒドロα酸の形態であった）を示した。
【００５７】
したがって、樹脂／触媒混合物がさもなければ高度に粘凋性があり、撹拌が困難である、比較的低い温度条件下、高圧のＣＯ２ガスを添加することによって、ホップ樹脂酸調製物を水素化することが可能であることが、明白になった。
【００５８】
以下の実施例１２Ａ〜１２Ｆにおいて、我々は、ＣＯ２ガスの、ホップ樹脂酸の水素化を容易にする予想外の機能が、たとえば、窒素、他の比較的不活性の不燃性ガス（これは、反応容器から漏れる可能性のある水素の引火の危険性を減らす、または除去するために通常使用される）の使用で倍加されうる印加圧力の機能だけではないことを立証する。
【００５９】
実施例１２Ａ〜１２Ｆ（反応不活性ガスの存在下でのイソα酸の直接水素化）
６つの異なる水素化反応の各々において、イソα酸樹脂（ＨＰＬＣによる純度９３．８％およびピーク面積純度９４．１％を有するイソα酸、調製品３）１０．０〜１０．１ｇを実施例１Ａのオートクレーブに入れた。次に、１０％炭素担体ＰｄＯ触媒（触媒１）０．４５１〜０．４５４ｇを添加し、手で容器全体を渦状に動かすことによって分散させた。ついで、容器を閉じ、Ｎ２（実施例１２Ｅと１２Ｆのみに対して）またはＣＯ２のフラッシュ、それに続く減圧の適用で空気を追い出した。ついで、最終圧力６０ｐｓｉｇまで水素を導入した。１９℃の水のビーカーに浸漬して、温度を１９℃に維持した。特別な実験の性質にしたがい、表３に示されているように、最終圧力に必要な（もし必要ならば）Ｎ２またはＣＯ２ガスを入れた。３分後、マグネチックスターラーを動かし、樹脂／触媒混合物を同一スピード制御設定で撹拌した。２．０時間後、圧力を大気まで下げ、容器を開き、内容物の秤量した一部をメタノールに溶解し、ＨＰＬＣによって分析した。結果を表３に示す。
【００６０】
表３．　イソα酸樹脂の水素化への反応不活性ガス圧力の影響
【表３】
2004500349.tif 000004
　　＊ 転化率％＝ＴＨＩＡＡ×１００／［ＴＨＩＡＡ＋ＩＡＡ＋ＤＨＩＨ］
【００６１】
表３からわかるように、実施例１２Ａの特定の状況下における周囲温度でのイソα酸の低水素化反応は、ＣＯ２ガスを添加すると、明らかに大幅に改善された。ＣＯ２ガスの３００ｐｓｉの分圧で（実施例１２Ｂ）、イソα酸のテトラヒドロイソα酸への転化は、わずかに８％という商業的に役に立たない値から６９％に増した。一方、ＣＯ２の分圧を７００ｐｓｉに設定したケース（実施例１２Ｄ）でもそうであったように、５５０ｐｓｉの初期値で（実施例１２Ｃ）、反応は実際に２時間以内に完了した。対照的に、７００ｐｓｉのＮ２ガスの適用をしても（実施例１２Ｅおよび１２Ｆ）、反応速度にいかなる有意の影響も全く有することはできなかった。実施例１２Ａ〜１２Ｆの結果は、ＣＯ２ガスが、イソα酸樹脂に対して高い溶解度を有しており、その高い溶解度は、樹脂の粘度に実質的な効果を有する見込みがあるのに十分であって、それにより、少なくとも部分的には、予想される反応速度がかなり改善されることが明白となったことを示している。さらに、ホップ樹脂酸／触媒混合物への水素の溶解度は、水素化反応に直接の役割を持たないと思われる、この一般的にかなり不活性なガスの中程度のまたは高い（部分的）圧力のもとで行われる場合、水素化が起り得るような、溶解したＣＯ２のかなりの量の存在によって、顕著にかつ有用に改善され得ると思われる。
【００６２】
次の実施例は、ホップ樹脂酸中への高圧下でのＣＯ２ガスの溶解性が重要であるが、しかし制限されることを立証している。
【００６３】
実施例１３（イソα酸樹脂中へのＣＯ２ガスの溶解度）
イソα酸樹脂（「調製品３」）７６．８ｇを、実施例１Ａのオートクレーブに入れた。オートクレーブは、１９℃の水浴に部分的に浸漬した。ＣＯ２でのパージによって空気を除去し、容器を分離した。ついで、更なるＣＯ２ガスをゆっくり７分間かけてオートクレーブに導入すると、圧力は７００ｐｓｉｇの値に至った。ついで、吸込弁を閉じ、圧のかかっている供給タンクからオートクレーブを分離した。３分後、テフロン（登録商標）被覆撹拌子を使って樹脂の撹拌を始めた。水浴の温度は、１９℃に維持した。１．３時間後、ＣＯ２圧力は６０１ｐｓｉｇで安定したが、一方、イソα酸樹脂を入れないで行った以前の対照実験では、ＣＯ２圧力は７００ｐｓｉｇから６８１ｐｓｉｇまで減少したことが観測されていた。したがって、イソα酸樹脂へのＣＯ２の溶解のため、ＣＯ２圧力の減少は、８０ｐｓｉであった。理想気体の法則式を使い、かつ樹脂によって占められた体積に対して考慮すると、この圧力差から、イソα酸樹脂に溶解したＣＯ２の量は、イソα酸樹脂の重量の１０．５％であると算出された。
【００６４】
したがって、ポリアコフら、およびヒルらの前記の教示に反して、二酸化炭素の存在下での水素化は、ＣＯ２が、ホップ樹脂酸用の貧弱な溶媒としてでなく、むしろホップ樹脂酸の水素化が高濃度の形態で、かつ比較的低温、しばしばＣＯ２の臨界温度以下またはホップ樹脂酸が普通流動状態にあると思われる温度以下においてさえ、起ることを可能にする操作に対する補助剤として、存在するような条件下、効率的に遂行されうる（これは典型的には、このガスの臨界圧以下、またはかなり下でさえあるＣＯ２ガスの圧力の応用によって成し遂げられる）ことを我々は発見した。
【００６５】
以下の実施例１４Ａ〜１４Ｃは、我々の発明の方法が、どのように商業上許容される濃度で、かつビール泡の有益な強化に適する、水素化して異性化したホップ樹脂酸の水溶液を調製するのに用いることができるかを立証する。
【００６６】
実施例１４Ａ（イソα酸樹脂の直接水素化）
イソα酸樹脂（ＨＰＬＣによる純度９３．８％（調製品３））１０．１ｇを実施例１Ａのオートクレーブに、１０％ＰｄＯ／Ｃ触媒（触媒１）０．４５３ｇと共に入れた（乾燥重量ベースでイソα酸に対して２．４％の触媒の仕込みとなった）。ＣＯ２によるパージ、続いての減圧の適用によって空気を除去した。ついで、圧力が６０ｐｓｉｇに達するまで水素ガスを容器に入れた。ついで、オートクレーブが部分的に浸漬したビーカーに、６５℃の水を添加することにより、樹脂／触媒混合物を加熱した。３分後に、マグネチックスターラーを作動させ、温度を５３〜５６℃に維持した。１．７時間の撹拌後、水素圧力は４４ｐｓｉｇで安定した。ついで、オートクレーブを１５℃の水浴内に入れ、圧を大気に抜いた。容器を開けた後、反応混合物のアリコートを取り出し、メタノールで超音波処理し、濾過し、ついでＨＰＬＣで分析した。第２アリコートは、メタノールへの希釈の前に触媒を除くため、直接濾過した（ワットマンＧＦ／Ｆ微細ガラス繊維フィルタを使う）。これらのアリコートは、ほとんど同一の純度（それぞれ、９４．５％および９４．７％）を有していた。各々の試料は、高いスペクトル比（Ａ２５４ｎｍ／Ａ２７０ｎｍ＝１．２１）によって示されるように、非常に低レベルの過水素化反応を有していた。
【００６７】
この実施例は、如何に、イソα酸の溶媒フリーの水素化により製造され、実施例１Ａの方法で樹脂／触媒混合物の直接濾過によって回収されたテトラヒドロイソα酸が、純度を損失することなく、または溶媒に予め溶解する必要なしに、達成されうるかを示す。
【００６８】
実施例１４Ｂ（テトラヒドロイソα酸の水溶液の生成）
実施例１４Ａから得た水素化イソα酸／触媒混合物６．８８ｇに、６０℃の脱イオン水２５０ｍｌを添加し、その混合物を撹拌した。ついで、ｐＨが１１．５に達するまで、４５％ＫＯＨ溶液をゆっくり添加し、樹脂状フラクションを溶解した（４５％ＫＯＨ１．５６ｍｌ）。ついで、混合物全体を微細ガラス繊維フィルタ（ワットマンＧＦ／Ｆ）で濾過した。淡黄色の水性濾液が２４３ｇ得られ、これは、ＨＰＬＣによれば、２．４７％のテトラヒドロイソα酸の濃度を有していた。したがって、触媒からのテトラヒドロイソα酸の回収は９８．１％であると計算された。次に、濾液を６０℃に加温し、撹拌し、５０％Ｈ２ＳＯ４３．２ｍｌを添加すると、ｐＨが１．７になり、テトラヒドロイソα酸は流動的な樹脂として沈澱した。混合物を分液ロート中に約４０分間放置した後、下の樹脂相を採集し、残留炭素触媒を粗い濾紙（ワットマンＮｏ．４）を通して濾過することによって、除去した。ついで、濾過した、テトラヒドロイソα酸樹脂４．７０ｇに、４０℃の脱イオン水３３ｍｌを添加した。混合物を撹拌し、９．０％ＫＯＨ５．２５ｍｌを添加して、ｐＨ９．５で樹脂を完全に可溶化した。最後に、テトラヒドロイソα酸の濃度を、水の添加により１０．２％（ＵＶスペクトル分析）に調整した。ＨＰＬＣによれば、この最終生産物は、９．６％のテトラヒドロイソα酸の濃度を有しており、非常に淡い（黄色の）色をしていて、還元されて異性化されたイソα酸の市販の調製品を混在する、未知の発色性化合物を、比較的低いレベルで含むものであった。ＨＰＬＣ純度は９４．４％であった。
【００６９】
したがって、通常の市販の濃度（ＵＶスペクトルで１０％ｗ／ｗ）の、高品質のテトラヒドロイソα酸のアルカリ性水性カリウム塩の調製は、イソα酸樹脂の直接水素化反応によって調製されるテトラヒドロイソα酸樹脂から容易に達成される。
【００７０】
実施例１４Ｃ（可溶化したテトラヒドロイソα酸の添加によるビール泡立ち性の強化）
実施例１４Ｂのテトラヒドロイソα酸溶液（ＵＶスペクトル分析によれば１０．２％ｗ／ｗ）をさらに水で、３．５５ｍｇ／ｍｌのテトラヒドロイソα酸の濃度（ＵＶスペクトルの分析による）に希釈した。１２オンス瓶のビール（Ｂｕｄ　Ｌｉｇｈｔ）２本の各々に、この水溶液０．７５ｍｌを添加した（ビール中のテトラヒドロイソα酸の総濃度は７．５ｐｐｍになった）。ついで、瓶に再びキャップをし、３日間冷蔵した。同様に、ビールの瓶２本を、市販のテトラヒドロイソα酸生成物で処理し、別の２本の瓶を、イソα酸のカリウム塩の水溶液からなる異性化抽出エキスで処理した。これらの瓶のビールを、スミスとウィルソンの方法（ＰＣＴ国際出願公開ＷＯ第９３／０２１７７号）によって相対的な泡安定性について検査した。これらのテストの結果を表４に示す。
【００７１】
表４．イソα酸およびテトラヒドロイソα酸を添加したビールの相対的な泡安定性
【表４】
2004500349.tif 000005
【００７２】
明らかに示されるように、実施例１４Ｂの生成物は、少なくとも市販のテトラヒドロイソα酸生成物のそれと同じくらい大きい泡強化能と、還元されなかったイソα酸の比例した添加によって引き起こされた泡よりもはるかに大きい泡強化能を有しており、醸造後のビール泡強化剤としての、該生成物の使用適合性を確証した。
【００７３】
実施例１５（白金触媒の使用）
本実施例は、我々の発明が、パラジウム触媒の使用に限定されず、目的に適合するあらゆる貴金属触媒の使用を含む可能性があることを立証する。
【００７４】
実施例１Ａのオートクレーブ中に、イソα酸樹脂（ＨＰＬＣによる純度９３．８％のイソα酸「調製品３」）１０．２ｇを、５％炭素担体白金触媒（Ｊｏｈｎｓｏｎ　Ｍａｔｔｈｅｙタイプ１８Ｍ）１．１６７ｇと共に添加した（乾燥重量ベースでイソα酸に対して５．９％の触媒の仕込みになる）。ＣＯ２でのパージ、それに続く減圧の適用により、空気をオートクレーブから除去した。ついで、水素ガスを、最終圧力６０ｐｓｉｇまでオートクレーブに詰めた。樹脂酸／触媒混合物を、オートクレーブを部分的に浸したビーカーに６５℃の水を添加することによって加熱した。３分後、マグネチックスターラーを作動させ、水温を５６〜５９℃に維持した。２．４時間撹拌した後、水素の圧力は４３ｐｓｉｇで安定した。ついで、オートクレーブを１３℃の水浴につけ、内部圧力を大気に抜き、それに続いて、残りの水素をＣＯ２でのパージおよび減圧の適用によって除去した。大気に減圧を解除した後、反応混合物のアリコートを取り、メタノールに完全に分散して、濾過し、ＨＰＬＣによって分析した。試料は、９３．９％のテトラヒドロイソα酸純度を有していた。この純度は、実施例１４Ａのパラジウム酸化物触媒を使って得られたそれと全く類似していた。試料は、Ａ２５４ｎｍ／Ａ２７０ｎｍ＝１．１９のスペクトル比によって示されるように低レベルの過水素化反応を有していた。
【００７５】
前述のことから分かるように、我々の新しい方法の特別の長所は、従来の有機溶剤を全く使用せずに、ガス状二酸化炭素の基質への任意の溶解だけを許容し、特にイソα酸およびローイソα酸の、ホップ樹脂酸基質の触媒による不均一水素化反応を行うことができたことである。驚くべきことに、高収率で、しかも工業プロセスの制御された、経済的な操作に好適な速度で、基質を水素化生成物に、望ましくかつ効率的に転化することが達成可能であることを、我々は発見した。さらに、我々の発明は、バッチ方法だけでなく、連続的、または、半継続的な方法においても機能させることができる。従って、一つのタイプの操作を、他よりも有利にしうる、他の関連状況を考慮できるように、選択することが可能となる。
【００７６】
さらに、前述のことからわかるように、我々の新規な方法によって、適当な条件下で実施する場合、イソα酸から形成されたテトラヒドロイソα酸は、従来の方法によるヘキサヒドロイソα酸の生成用の出発原料として、極めて好適である。
【００７７】
本発明は、変更可能であり、たとえば、本発明の本質と範囲から逸脱しない限り、水素化ホップ樹脂酸の可溶化を達成する他の方法を利用してもよい。
【００７８】
前述の実用的な実施例は、好ましい態様を例示しているが、我々の発明は、上記の実施例の条件限定により制限されることなく、むしろ我々の特許請求の範囲の広い概念に入るあらゆる種類の反応および状況を含むと考えられるべきである。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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