(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗ホモシスチンをアルカリ金属水酸化物で処理することを特徴とするホモシスチンの精製方法。
【請求項２】
粗ホモシスチンが不純物としてポリスルフィドを含有する粗ホモシスチンである請求項１記載のホモシスチンの精製方法。
【請求項３】
粗ホモシスチンが、ホモシスチン製造時に得られるホモシスチン硫酸塩水溶液であり、使用するアルカリ金属水酸化物の量がホモシスチン硫酸塩に対して過剰量であることを特徴とする請求項１又は２記載の精製方法。
【請求項４】
ホモシスチン硫酸塩水溶液が、メチオニンを硫酸及びハロゲン化水素の存在下、加熱することにより製造されたものである請求項３記載のホモシスチンの精製方法。
【請求項５】
アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウム水溶液である請求項１〜４のいずれか１項に記載の精製方法。
【請求項６】
粗ホモシスチンがＬ−メチオニンを硫酸及びハロゲン化水素の存在下、加熱することにより製造されたものであり、かつ、メソホモシスチンを含有し、アルカリ金属水酸化物を用いて４時間以内にｐＨ５〜８となる様に中和処理され得られたものである請求項１又は２記載の方法。
【請求項７】
アルカリ金属水酸化物は、粗ホモシスチンの２倍モル以上使用されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の精製方法。
【請求項８】
アルカリ金属水酸化物処理の温度が５０℃以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
粗ホモシスチンのアルカリ水溶液を酸で中和してホモシスチンを回収することを特徴とするホモシスチンの精製方法。
【請求項１０】
添加する酸が有機酸である請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホモシスチンの精製方法に関する。ホモシスチンあるいはこれを還元・環化させたホモシステインチオラクトンは、医薬、農薬をはじめとする各種有機化合物の合成中間体として有用な物質である。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＬ−ホモシスチンを製造する方法としては、安価で入手容易なＤＬ−メチオニンを原料とする方法が知られている。例えばＪ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．，９９巻，１３５頁（１９３２−３３年）には、ＤＬ−メチオニンを大過剰の濃硫酸中で、加熱して製造する方法が記載されている。又、ＤＬ−メチオニンを液体アンモニア中で、金属ナトリウムにより還元してＤＬ−ホモシステインとした後、これを酸化してＤＬ−ホモシスチンを製造する方法も知られている（西ドイツ特許３３０９７６１号、同２５４７６７２号）。
【０００３】
また、本発明者等は、メチオニンをハロゲン化水素共存下に硫酸と反応させる方法（特開平１０−２０４０５５号公報：詳細後述）を提案した。
しかし、これらの方法で製造される、ホモシスチンにはポリスルフィド等の少量の副生物が、特にＬ−ホモシスチンにはそのうえ更にメソホモシスチン等の少量の副生物が、不純物として含まれており、医薬、農薬をはじめとする各種有機化合物の合成中間体としてそのまま使用することができなかった。高純度品を得るためにはさらなる晶析の精製工程が必要とされるが、単純な晶析を繰り返すといった方法では高純度品が得られず、現在に至るまで、高純度品を得るための工業的な精製方法は確立されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ポリスルフィド、メソホモシスチン等の不純物を含有する粗ホモシスチンを精製して、特に高純度のＤ−又はＬ−ホモシスチンを得る工業的有利な精製方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、第１に粗ホモシスチンをアルカリ金属水酸化物で処理することを特徴とするホモシスチンの精製方法に存する。第２に粗ホモシスチンをアルカリ金属水酸化物で処理して得られたホモシスチンのアルカリ水溶液に有機酸等の酸を添加してホモシスチンを回収することを特徴とするホモシスチンの精製方法に存する。以下、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
【発明の実施の態様】
粗ホモシスチンの製造方法：
本発明で、精製の対象とする粗ホモシスチンは、特に限定されるものではないが、特に、メチオニンを出発原料として製造されたホモシスチンが、他の精製方法では除去できないポリスルフィド等の不純物を含有しているため、特に有効である。
【０００７】
かかるメチオニンを出発原料として粗ホモシスチンを製造する方法としては、例えば次の方法が挙げられるが、工業的製造には▲２▼の方法がより好ましい。
▲１▼  ＤＬ−メチオニンを液体アンモニア中で、金属ナトリウムにより還元してＤＬ−ホモシステインとした後、これを酸化してＤＬ−ホモシスチンを製造する方法（西ドイツ特許３３０９７６１号、同２５４７６７２号）。
▲２▼  ＤＬ−、Ｄ−又はＬ−メチオニンを、硫酸及びハロゲン化水素の存在下、６０〜１５０℃で加熱して、ＤＬ−、Ｄ−又はＬ−ホモシスチンを製造する方法（特開平１０−２０４０５５号公報）。
【０００８】
上記反応で用いる原料のメチオニンはラセミ体、光学活性体いずれもどのような入手経路のものでも使用可能であるが、ラセミ体は工業的には、例えばアクロレインを原料としてメタンチオールを付加させた後、ストレッカー反応を行い、次いで加水分解することにより製造される。
上記反応のうち、工業的に好ましい方法である上記▲２▼の反応においては、ＤＬ−、若しくは、Ｄ−又はＬ−メチオニンを硫酸及びハロゲン化水素と共に加熱することにより行なう。この際溶媒は使用しても、使用しなくてもよい。硫酸は、純硫酸乃至濃度１０重量％以上の濃硫酸が使用され、その使用量は、硫酸として、メチオニンに対して０．５モル倍以上、好ましくは１〜１０モル倍である。
【０００９】
ハロゲン化水素としては、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素などが用いられ、好ましくは臭化水素である。これらハロゲン化水素は、ガス状で用いても、水に吸収させて濃度２０重量％以上のハロゲン化水素酸として使用してもよい。使用量は、メチオニンに対し、等モル以上である。
加熱温度は、６０〜１５０℃、好ましくは８０〜１４０℃の範囲である。反応時間は、加熱温度、硫酸やハロゲン化水素の使用量により異なるが、通常、１〜３０時間で実質的に反応が終了する。反応は好ましくは、生成する二酸化硫黄、ハロゲン化メチルを除去するため、窒素等の不活性ガス流通下、撹拌しながら行われる。反応終了後生成したホモシスチンは、硫酸塩となって反応液に溶解しているので、苛性ソーダ水溶液などの塩基で中和し、析出する結晶を濾取、水洗することにより容易に得られる。
この方法を反応式で示すと下記の通りと考えられる。
【００１０】
【化１】
0003852530.tif 000002
【００１１】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
この方法はハロゲン化水素を使用することにより、高収率で粗ホモシスチンを得ることができるが、ハロゲン水素は下式に示す様にメチオニンと硫酸の反応で生成するジメチルスルホニウム塩と反応してこれをメチオニンへ変換するものと考えられる。
【００１２】
【化２】
0003852530.tif 000003
【００１３】
（式中、Ｍｅはメチル基を、Ｘはハロゲン原子を示す。）
粗ホモシスチンの精製：
前記析出した結晶を濾取、水洗することにより得られた粗ホモシスチンは、ポリスルフィド等の不純物を少量含有しているので、又、前記方法においてＬ−メチオニンを原料として使用した場合には、ポリスルフィドの他にメソホモシスチン等の副生物が不純物として少量含まれるので、これを粗ホモシスチンに対して過剰量の塩基の水溶液で処理する（逐次精製法）。あるいは、上記粗ホモシスチン製造時に得られるホモシスチン硫酸塩を含有する水溶液の中和時に中和に必要な量以上の過剰量の塩基を用いることで、本発明の精製工程を同時に行うことも可能である（直接精製法）。
【００１４】
使用できる塩基としてはアルカリ金属水酸化物やアンモニアまたはアミン類の水溶液を用いることができるが、好ましくはアルカリ金属水酸化物水溶液、更に好ましくは水酸化ナトリウム水溶液が用いられる。
用いる塩基の量は粗ホモシスチンに対して、等モルを越える量であれば良いが、好ましくは、２倍モル以上であり、更に好ましくは３〜１０倍モルである。直接精製法により、粗ホモシスチン製造過程において生成するホモシスチン硫酸塩含有水溶液の中和と共に塩基処理を行う場合は、中和に必要な塩基量に加え、上記の塩基の量が必要である。処理温度は０〜６０℃であり、好ましくは０〜３０℃の範囲である。処理時間は、温度、塩基の使用量により異なるが、通常０．５〜５時間で実質的に不純物分解が終了する。
又、逐次精製法において、ホモシスチン硫酸塩水溶液を塩基による処理で中和して粗Ｌ−ホモシスチンを析出させる際に、副生するメソホモシスチンの析出速度がＬ−ホモシスチンに比較して遅いことを利用し、メソホモシスチン含量の少ない粗Ｌ−ホモシスチン粉末を得ることも出来る。すなわち、前記ホモシスチン硫酸塩水溶液を、好ましい条件として、塩基としてアルカリ金属水酸化物を用いて、４時間以内好ましくは３時間以内、特には２時間以内にｐＨ５〜８となる様に中和処理することで、メソホモシスチンの含有量を低減した粗Ｌ−ホモシスチンを得ることができる。
【００１５】
さらに、上記逐次精製工程における、粗ホモシスチンを塩基を使用して再溶解した水溶液中、又は、上記直接精製工程における、硫酸塩を過剰の塩基で処理した処理液中、には、ホモシスチンは塩となって溶液中に溶解しているので、塩酸、硫酸等の鉱酸、又は、ギ酸、酢酸、蓚酸等の有機酸から選ばれる一種以上の酸で中和し、析出する結晶を濾取、水洗することにより高純度のホモシスチンを容易に得ることができる。なお不純物の分解生成物は水溶性であるため、濾過時に容易に除去することができる。特に、前記ホモシスチン製造時に得られるホモシスチン硫酸塩含有水溶液を過剰の塩基で処理した後の溶液、又は、単離した粗ホモシスチンをアルカリ金属水酸化物水溶液に再溶解させたホモシスチン又はＬ−ホモシスチンの塩を含む溶液、に前記有機酸を添加すると析出するホモシスチン、Ｌ−ホモシスチンは、結晶サイズが大きくなり好ましい。
尚、上記精製方法で得られるホモシスチンは、不純物であるポリスルフィドの含有量が１０００ｐｐｍ以下であり、特にＬ−ホモシスチンの場合には、不純物であるメソホモシスチンの含有量が１ｗｔ％以下である。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
なお、反応液、濾取したケーキ及びアルカリ溶液の分析には液体クロマトグラフィーを用い、絶対検量法によって定量分析し、下式により、転化率、選択率、Ｌ−ホモシスチン（ＬＨＳＳ）残存率を求め、ＵＶ検出器により光学純度を求めた。又、液体クロマトグラフを使用し、Ｌ−ホモシスチン、メソホモシスチン及びポリスルフィドの各ピーク面積をもとにＬ−ホモシスチンの面積百分率（ａｒｅａ％）及びＬ−ホモシスチンの標品を使用して測定したＬ−ホモシスチンの純度（絶対検量）をそれぞれ求めた。
【００１７】
【数１】
0003852530.tif 000004
【００１８】
実施例１
＜粗ホモシスチンの製造：＞
内容積１０００ｍｌのガラス製反応フラスコ内に、Ｌ−メチオニン３００ｇ（２．０１ｍｏｌ）、４７％ＨＢｒ水溶液３４６．４ｇ（２．０１ｍｏｌ）を撹拌子とともに仕込み、氷冷下に９５％硫酸４１４．７ｇ（４．０２ｍｏｌ）を加えた後、窒素気流下、撹拌しながら１００℃で９時間加熱した。
【００１９】
反応液を液体クロマトグラフィーにより分析した結果、Ｌ−メチオニン硫酸塩８．２ｇ（０．０４ｍｏｌ）、Ｌ−ホモシスチン硫酸塩１５６．４ｇ（０．４３ｍｏｌ）、Ｌ−メチオニン−Ｓ−メチルスルホニウム硫酸塩２５７．３ｇ（０．８３ｍｏｌ）が生成していた。転化率は９８％、選択率は５０％であった。
次に、反応液を冷却しながら、１０％水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ７に中和し、生成する沈殿を濾取し、水洗、乾燥して１１０．４ｇの粗Ｌ−ホモシスチンを得た（ポリスルフィド含有率１．１重量％）。
Ｌ−メチオニンに対する収率は４１％、光学純度は９９．７％以上であった。また、液体クロマトグラフ（ＬＣ）を用いた測定純度は８５．４％（ａｒｅａ％）及び９６％（絶対検量）であった。
【００２０】
＜粗ホモシスチンの精製＞
次に、得られた粗Ｌ−ホモシスチン１１０．４ｇを２Ｎの水酸化ナトリウム水溶液７５０ｍｌ（１．５ｍｏｌ）に溶解し、室温にて３時間撹拌した。次いで３５％塩酸で３０℃以下にて中和し、生成する沈殿を濾取し、水洗、乾燥して１０７．７ｇのＬ−ホモシスチンを得た（ポリスルフィド含量０．０８重量％）。
Ｌ−メチオニンに対する収率は４０％、光学純度は９９．９％以上、ＬＣを用いた測定純度は９９％以上（ａｒｅａ％）及び１００％（絶対検量）であった。
【００２１】
比較例（酸を用いた再結晶）
実施例１と同様の方法で得られた粗Ｌ−ホモシスチン１０９．５ｇ（ＬＣを用いた測定純度は８７％（ａｒｅａ％）及び９６％（絶対検量））を室温にて３５％塩酸に溶解した後、１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液で３０℃以下にて中和し、生成する沈殿を濾取し、水洗、乾燥して１０５ｇのＬ−ホモシスチンを得た。Ｌ−メチオニンに対する収率は３９％、光学純度は９９．９％以上、従ってメソホモシスチンは０．１％以下であったが、ＬＣを用いた測定純度は８７％（ａｒｅａ％）及び９８％（絶対検量）であった。また、ポリスルフィドの量は１．０重量％で有り、塩基を用いた再結晶結果（上記実施例１）と比較してはるかに劣る結果であった。
【００２２】
実施例２
＜粗ホモシスチンの製造＞
撹拌翼と冷却管を備えた内容積１０００ｍｌのガラス製反応フラスコ内に、Ｌ−メチオニン１５０ｇ（１．０１ｍｏｌ）、４７％ＨＢｒ水溶液３４６．４ｇ（２．０１ｍｏｌ）を室温で撹拌溶解した。窒素気流下に９８％硫酸２０１．０ｇ（２．０１ｍｏｌ）を添加した後、１４５℃のオイルバスに浸漬して撹拌しながら内温１２５℃で５時間還流させた。（反応液１）
上記反応液１を液体クロマトグラフィーにより分析した結果、Ｌ−メチオニン硫酸塩２．６ｇ（０．０１ｍｏｌ）、Ｌ−ホモシスチン硫酸塩１１２．５ｇ（０．３１ｍｏｌ）、メソホモシスチン硫酸塩１２．４ｇ（０．０３ｍｏｌ）、Ｌ−メチオニン−Ｓ−メチルスルホニウム硫酸塩５２．７ｇ（０．１７ｍｏｌ）が生成していた。転化率９９％、選択率６１％であった。
【００２３】
次いで、上記反応液１を２０００ｍｌのガラス容器に移して４０℃の恒温水槽中で撹拌しながら内温が６５℃を越えない様な速度で１５％水酸化ナトリウム水溶液１１６０ｇ（４．３５モル）を３時間で添加してｐＨ５．０に中和した。生成した沈殿を５Ｃ濾紙にて吸引濾過した後、１５０ｇの脱塩水で洗浄して、６０℃で減圧乾燥した。得られた粗Ｌ−ホモシスチンの重量は８７．７ｇ（ポリスルフィド含有量は６．９重量％）であった。Ｌ−メチオニンに対する収率は５１％、光学純度は９３．３％（メソホモシスチン６．７％）、ＬＣを用いた測定純度は６９％（ａｒｅａ％）及び７８％（絶対検量）であった。
【００２４】
参考例１
＜粗ホモシスチンの製造：中和条件におけるＬ−ホモシスチンの安定性比較＞
実施例２の粗ホモシスチンの製造で得られた反応液１を撹拌器、温度計、ジャケット付き２５０ｍｌセパラブルフラスコに５０ｍｌ（７６．５ｇ）仕込み、内温を５０℃に昇温後、１５％水酸化ナトリウム水溶液を用いて内温５０℃を保持しながら、ｐＨ３．５になるまで１０分間で中和した。中和後、経時的に５０ｍｌのスラリーをサンプリングし、素早くＮｏ．５Ｃの濾紙を用いて吸引濾過した後、５０ｍｌの脱塩水で洗浄して６０℃で減圧乾燥した。得られた粗Ｌ−ホモシスチンを液体クロマトグラフィーにて分析し、Ｌ−ホモシスチンの光学純度を求めた。Ｌ−ホモシスチンの光学純度は０．５時間後で９１．３％、５時間後で９１．２％、１０時間後で９０．７％、２４時間後で９０．７％を示した。反応で生成した不純物のポリスルフィドは水溶性がなく濾過では除去出来なく全量粗Ｌ−ホモシスチンに取り込まれ、含有量は６．９％を示した。（実験Ｎｏ．３−１）
実験Ｎｏ．３−２〜８は、中和温度、中和時間及び中和のｐＨを表１の様にそれぞれ変更した以外は、実験Ｎｏ．３−１と同様に実験を行い、中和後濾過ケーキ中のＬ−ホモシスチンの光学純度を求めた。結果を表１に示した。
【００２５】
【表１】
0003852530.tif 000005
【００２６】
実施例３
＜粗ホモシスチンの精製＞
撹拌器、温度計、ｐＨ計、ジャケット付き１００ｍｌガラス製セパラブルフラスコ内に１５％水酸化ナトリウム水溶液７９．６ｇ（７３．５ｍｍｏｌ）を仕込み、温度を１０℃に冷却後、実施例２で得られた、粗Ｌ−ホモシスチン（光学純度９３．３％、ポリスルフィド６．７重量％）１０．０ｇ（Ｌ−ホモシスチンとして２７．９９ｍｍｏｌ）を仕込み溶解させた。１０℃で３時間撹拌した後、３５％塩酸水にてｐＨ７．５まで中和し、生成したケーキをＮｏ．５Ｃ濾紙により吸引濾過した後、１５０ｍｌの脱塩水で洗浄して６０℃で減圧乾燥し、光学純度９７．７７％、ポリスルフィド検出せず、のＬ−ホモシスチンを、仕込みＬ−ホモシスチンに対し９８％の高い回収率で取得した。
【００２７】
実施例４
＜粗ホモシスチンの精製：酸析剤種とホモシスチン粉末の粒径との比較＞
実施例２の粗ホモシスチンの製造で得られた粗Ｌ−ホモシスチン２６．８ｇを１５％水酸化ナトリウム水溶液１３５ｍｌに溶解し、室温にて３時間撹拌した。次いで、３０℃を越えない様な速度で３５％塩酸を添加してｐＨ７．５まで中和し、水洗、減圧乾燥してＬ−ホモシスチンを得た。光学純度は９８．１％であり、セイシン製ＬＭＳ−２４を用いて求めた平均粒子径は３．４μｍであった。（実験Ｎｏ．５−１）
実験Ｎｏ．５−２〜６は、３５％塩酸の代りに表２に示す酸析剤を使用した以外は、実験Ｎｏ．５−１と同様に実験を行った。尚、酸析剤として使用した炭酸ガスは、中和反応をする反応系の中で、水と反応して炭酸として反応に係るものと考えられる。結果を表２に示した。
【００２８】
【表２】
0003852530.tif 000006
【００２９】
参考例２
＜Ｌ−ホモシスチンの塩基性条件下での安定性比較＞
撹拌器、温度計、ジャケット付き１００ｍｌガラス製セパラブルフラスコ内に１５％水酸化ナトリウム水溶液３０．０ｇ（１１２．５ｍｍｏｌ）を仕込み５℃に冷却した後、光学純度１００％、純度１００％のＬ−ホモシスチンを表３に示す水酸化ナトリウム／Ｌ−ホモシスチン（ＮａＯＨ／ＬＨＳＳ）のモル比で仕込んで溶解させ、撹拌しながら表３に示す温度に保持した。経時的に表３に示す時間にサンプリングをし液体クロマトグラフィーによる分析にてＬ−ホモシスチン濃度を測定し、Ｌ−ホモシスチンのアルカリ下での安定性を測定した。
【００３０】
【表３】
0003852530.tif 000007
【００３１】
【発明の効果】
本発明方法によれば、工業的に入手容易なメチオニンを原料として、高収率で、医薬、農薬等の合成中間体として有用な高純度ホモシスチンを得ることができる。また、本発明によれば、高純度でかつ結晶サイズ（平均結晶径）が大きいホモシスチンが提供できる。更に、アルカリ水溶液中でホモシスチンの分解を抑えて保存することが可能である。