JP2003327565A - β−アミノ酸の合成方法 - Google Patents
β−アミノ酸の合成方法Info
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高圧水下でのアミノ基あるいはアルキルアミ
ノ基の導入法、β−アミノ酸の合成方法及びβ−アミノ
酸の製造方法を提供する。 【解決手段】 高圧水条件下でβ−ラクトンとアンモニ
アあるいはアミンを反応させることによりβ−ラクトン
にアミノ基あるいはアルキルアミノ基を導入する方法、
高圧水条件下でβ−ラクトンとアンモニアあるいはアミ
ンを反応させ、β−ラクトンにアミノ基あるいはアルキ
ルアミノ基を導入してβ−アミノ酸を合成する方法、高
圧水条件下でβ−ラクトンとアンモニアあるいはアミン
を反応させ、β−ラクトンにアミノ基あるいはアルキル
アミノ基を導入してβ−アミノ酸を合成し、次いで、イ
オン交換樹脂で分離精製するβ−アミノ酸の製造方法。
ノ基の導入法、β−アミノ酸の合成方法及びβ−アミノ
酸の製造方法を提供する。 【解決手段】 高圧水条件下でβ−ラクトンとアンモニ
アあるいはアミンを反応させることによりβ−ラクトン
にアミノ基あるいはアルキルアミノ基を導入する方法、
高圧水条件下でβ−ラクトンとアンモニアあるいはアミ
ンを反応させ、β−ラクトンにアミノ基あるいはアルキ
ルアミノ基を導入してβ−アミノ酸を合成する方法、高
圧水条件下でβ−ラクトンとアンモニアあるいはアミン
を反応させ、β−ラクトンにアミノ基あるいはアルキル
アミノ基を導入してβ−アミノ酸を合成し、次いで、イ
オン交換樹脂で分離精製するβ−アミノ酸の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧下でβ−ラク
トンにアミノ基を導入する方法及びそれによってβ−ア
ミノ酸を合成する方法に関するものであり、更に詳しく
は、高圧水条件下でβ−ラクトンとアンモニア、アンモ
ニウム塩化合物あるいはアミンを反応させることによる
β−ラクトンへのアミノ基導入方法、及び上記方法によ
ってβ−ラクトンからβ−アミノ酸を合成する方法に関
するものである。本発明は、β−ラクトンとアンモニ
ア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを反応基質と
して用い、合成過程に有機溶媒、触媒を関与させること
無しに、連続的に、あるいはバッチ方式によって、高圧
下でβ−アミノ酸を製造することを可能とするものであ
り、産業技術として好適、かつ有用な方法を提供するも
のである。
トンにアミノ基を導入する方法及びそれによってβ−ア
ミノ酸を合成する方法に関するものであり、更に詳しく
は、高圧水条件下でβ−ラクトンとアンモニア、アンモ
ニウム塩化合物あるいはアミンを反応させることによる
β−ラクトンへのアミノ基導入方法、及び上記方法によ
ってβ−ラクトンからβ−アミノ酸を合成する方法に関
するものである。本発明は、β−ラクトンとアンモニ
ア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを反応基質と
して用い、合成過程に有機溶媒、触媒を関与させること
無しに、連続的に、あるいはバッチ方式によって、高圧
下でβ−アミノ酸を製造することを可能とするものであ
り、産業技術として好適、かつ有用な方法を提供するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般的に、アミノ酸は、発酵法、
加水分解法、有機合成法等の多様な方法により製造され
ているが、それらの方法のうち、例えば、β−アラニン
の合成については、下記の化学式によるβ−プロピオラ
クトンからのβ−アラニン合成法（Ｆｏｒｄ，Ｏｒｇ．
Ｓｙｓ．Ｃｏｌｌ．Ｖｏｌ．３，３４（１９５５））が
報告されている。この合成方法において、β−アラニン
（β−ａｌａｎｉｎｅ）は、アセトニトリル溶媒中でβ
−プロピオラクトン（β−ｐｒｏｐｉｏｌａｃｔｏｎ
ｅ）にアンモニアを反応させることで合成されている。
加水分解法、有機合成法等の多様な方法により製造され
ているが、それらの方法のうち、例えば、β−アラニン
の合成については、下記の化学式によるβ−プロピオラ
クトンからのβ−アラニン合成法（Ｆｏｒｄ，Ｏｒｇ．
Ｓｙｓ．Ｃｏｌｌ．Ｖｏｌ．３，３４（１９５５））が
報告されている。この合成方法において、β−アラニン
（β−ａｌａｎｉｎｅ）は、アセトニトリル溶媒中でβ
−プロピオラクトン（β−ｐｒｏｐｉｏｌａｃｔｏｎ
ｅ）にアンモニアを反応させることで合成されている。
【０００３】
【化１】
【０００４】このように、従来の化学合成方法では、合
成反応に使用した毒性の高い有機溶媒の処理や発生する
副生成物の人体に対する有害性等に対する対策や、それ
らの使用にあたっての安全性等に対する配慮等が必要と
なっている。また、合成規模が大きくなればなるほど、
それらのウエートが増してくる。従って、使用した有毒
性の有機溶媒等の処理が必要とされている。そのため、
有毒基質物質、有機溶媒、触媒等を使用しない全く新し
い合成方法を開発できれば、上記諸問題の根本的な解決
策となり得る。
成反応に使用した毒性の高い有機溶媒の処理や発生する
副生成物の人体に対する有害性等に対する対策や、それ
らの使用にあたっての安全性等に対する配慮等が必要と
なっている。また、合成規模が大きくなればなるほど、
それらのウエートが増してくる。従って、使用した有毒
性の有機溶媒等の処理が必要とされている。そのため、
有毒基質物質、有機溶媒、触媒等を使用しない全く新し
い合成方法を開発できれば、上記諸問題の根本的な解決
策となり得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、高圧水条件
下でのβ−ラクトン対するアミノ基導入方法について種
々研究を進める過程で、高圧水条件下でβ−ラクトンと
アンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを反
応させることによりβ−ラクトンにアミノ基あるいはア
ルキルアミノ基を導入することができ、これによって、
β−ラクトンからβ−アミノ酸を合成できることを見出
し、かかる知見に基づいて更に研究を重ねて、本発明を
完成させるに至った。
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、高圧水条件
下でのβ−ラクトン対するアミノ基導入方法について種
々研究を進める過程で、高圧水条件下でβ−ラクトンと
アンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを反
応させることによりβ−ラクトンにアミノ基あるいはア
ルキルアミノ基を導入することができ、これによって、
β−ラクトンからβ−アミノ酸を合成できることを見出
し、かかる知見に基づいて更に研究を重ねて、本発明を
完成させるに至った。
【０００６】即ち、本発明は、高圧水条件下でβ−ラク
トンにアンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミ
ンを反応させてアミノ基あるいはアルキルアミノ基を導
入する新規のアミノ基導入方法及びアルキルアミノ基導
入方法を提供することを目的とするものである。また、
本発明は、上記アミノ基導入方法により、β−ラクトン
にアンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを
反応させてβ−アミノ酸を合成する新規のβ−アミノ酸
の製造方法を提供することを目的とするものである。ま
た、本発明は、上記アミノ基導入方法により、例えば、
β−プロピオンラクトンとアンモニアあるいはアンモニ
ウム塩化合物からβ−アラニン等を製造する新規なβ−
アミノ酸合成方法を提供することを目的とするものであ
る。
トンにアンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミ
ンを反応させてアミノ基あるいはアルキルアミノ基を導
入する新規のアミノ基導入方法及びアルキルアミノ基導
入方法を提供することを目的とするものである。また、
本発明は、上記アミノ基導入方法により、β−ラクトン
にアンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを
反応させてβ−アミノ酸を合成する新規のβ−アミノ酸
の製造方法を提供することを目的とするものである。ま
た、本発明は、上記アミノ基導入方法により、例えば、
β−プロピオンラクトンとアンモニアあるいはアンモニ
ウム塩化合物からβ−アラニン等を製造する新規なβ−
アミノ酸合成方法を提供することを目的とするものであ
る。
【０００７】更に、本発明は、高圧水条件下で、β−ラ
クトンにアンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはア
ミンを反応器に導入し、連続的にβ−アミノ酸を合成す
るβ−アミノ酸連続合成方法を提供することを目的とす
るものである。そして、本発明は、上記アミノ基導入方
法により、β−ラクトンにアンモニア、アンモニウム塩
化合物あるいはアミンを反応させてβ−ラクトンからβ
−アミノ酸を合成し、得られた反応溶液に対してイオン
交換樹脂を用いてβ−アミノ酸を分離精製することを特
徴とする高純度のβ−アミノ酸の製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
クトンにアンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはア
ミンを反応器に導入し、連続的にβ−アミノ酸を合成す
るβ−アミノ酸連続合成方法を提供することを目的とす
るものである。そして、本発明は、上記アミノ基導入方
法により、β−ラクトンにアンモニア、アンモニウム塩
化合物あるいはアミンを反応させてβ−ラクトンからβ
−アミノ酸を合成し、得られた反応溶液に対してイオン
交換樹脂を用いてβ−アミノ酸を分離精製することを特
徴とする高純度のβ−アミノ酸の製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）高圧水条件下でβ−ラクトンをアンモニアあるい
はアンモニウム塩化合物と反応させてβ−ラクトンにア
ミノ基を導入することを特徴とするアミノ基の導入方
法。 （２）高圧水条件下でβ−ラクトンをアミンと反応させ
てβ−ラクトンにアルキルアミノ基を導入することを特
徴とするアルキルアミノ基の導入方法。 （３）１０ＭＰａ以上の圧力範囲である高圧水条件下で
反応させてβ−ラクトンにアミノ基又はアルキルアミノ
基を導入することを特徴とする上記（１）又は（２）に
記載のアミノ基又はアルキルアミノ基の導入方法。 （４）高圧水条件下でβ−ラクトンをアンモニアあるい
はアンモニウム塩化合物と反応させてβ−アミノ酸を合
成することを特徴とするβ−アミノ酸の合成方法。 （５）高圧水条件下でβ−ラクトンをアミンと反応させ
てβ−アミノ酸を合成することを特徴とするβ−アミノ
酸の合成方法。 （６）１０ＭＰａ以上の圧力範囲である高圧水条件下で
β−ラクトンを反応させてβ−アミノ酸を合成すること
を特徴とする上記（４）又は（５）に記載のβ−アミノ
酸の合成方法。 （７）β−ラクトンとしてβ−プロピオラクトンを用い
ることを特徴とする上記（４）から（６）のいずれかに
記載のβ−アミノ酸の合成方法。 （８）β−ラクトンを高圧水条件下の反応器に連続的に
導入して反応させることを特徴とする上記（４）から
（７）のいずれかに記載のβ−アミノ酸の合成方法。 （９）β−アミノ酸を高圧水条件下の流通式反応器に連
続的に導入して０．００１秒から３０分で反応させるこ
とを特徴とする上記（４）から（８）のいずれかに記載
のβ−アミノ酸の合成方法。 （１０）高圧水条件下でβ−ラクトンとアンモニア、ア
ンモニウム塩化合物あるいはアミンを反応基質として用
い、β−アミノ酸を製造する方法であって、β−ラクト
ンを１０ＭＰａ以上の圧力範囲である高圧水条件下の反
応器に連続的に導入して反応させ、必要に応じて冷却
し、得られた反応液をカラム分離剤で分離精製し、濃縮
後、乾燥してβ−アミノ酸を得ることを特徴とするβ−
アミノ酸の製造方法。 （１１）カラム分離剤としてイオン交換樹脂を用いるこ
と特徴とする上記（１０）に記載のβ−アミノ酸の製造
方法。
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）高圧水条件下でβ−ラクトンをアンモニアあるい
はアンモニウム塩化合物と反応させてβ−ラクトンにア
ミノ基を導入することを特徴とするアミノ基の導入方
法。 （２）高圧水条件下でβ−ラクトンをアミンと反応させ
てβ−ラクトンにアルキルアミノ基を導入することを特
徴とするアルキルアミノ基の導入方法。 （３）１０ＭＰａ以上の圧力範囲である高圧水条件下で
反応させてβ−ラクトンにアミノ基又はアルキルアミノ
基を導入することを特徴とする上記（１）又は（２）に
記載のアミノ基又はアルキルアミノ基の導入方法。 （４）高圧水条件下でβ−ラクトンをアンモニアあるい
はアンモニウム塩化合物と反応させてβ−アミノ酸を合
成することを特徴とするβ−アミノ酸の合成方法。 （５）高圧水条件下でβ−ラクトンをアミンと反応させ
てβ−アミノ酸を合成することを特徴とするβ−アミノ
酸の合成方法。 （６）１０ＭＰａ以上の圧力範囲である高圧水条件下で
β−ラクトンを反応させてβ−アミノ酸を合成すること
を特徴とする上記（４）又は（５）に記載のβ−アミノ
酸の合成方法。 （７）β−ラクトンとしてβ−プロピオラクトンを用い
ることを特徴とする上記（４）から（６）のいずれかに
記載のβ−アミノ酸の合成方法。 （８）β−ラクトンを高圧水条件下の反応器に連続的に
導入して反応させることを特徴とする上記（４）から
（７）のいずれかに記載のβ−アミノ酸の合成方法。 （９）β−アミノ酸を高圧水条件下の流通式反応器に連
続的に導入して０．００１秒から３０分で反応させるこ
とを特徴とする上記（４）から（８）のいずれかに記載
のβ−アミノ酸の合成方法。 （１０）高圧水条件下でβ−ラクトンとアンモニア、ア
ンモニウム塩化合物あるいはアミンを反応基質として用
い、β−アミノ酸を製造する方法であって、β−ラクト
ンを１０ＭＰａ以上の圧力範囲である高圧水条件下の反
応器に連続的に導入して反応させ、必要に応じて冷却
し、得られた反応液をカラム分離剤で分離精製し、濃縮
後、乾燥してβ−アミノ酸を得ることを特徴とするβ−
アミノ酸の製造方法。 （１１）カラム分離剤としてイオン交換樹脂を用いるこ
と特徴とする上記（１０）に記載のβ−アミノ酸の製造
方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明について更に詳細に
説明する。本発明の説明を容易にするために、以下、β
−プロピオンラクトンとアンモニア水溶液を高圧下で反
応させて、例えば、β−アミノ酸であるβ−アラニンを
合成した場合を例にとって詳細に説明するが、本発明
は、これらの例に限定されるものではない。本発明者ら
が、種々の実験を経て開発した本発明の合成法の代表的
な例として、例えば、β−プロピオンラクトンとアンモ
ニア水溶液を高圧水条件下の反応器に導入して高速で通
過させることにより、β−アラニンを合成する方法が例
示される。本発明の合成方法で使用する原料試薬は、β
−ラクトンとアンモニア、アンモニウム塩化合物あるい
はアミンだけである。本発明では、高圧水を反応場ある
いは反応溶媒として用いており、有害な有機溶媒あるい
は触媒は使用しないし、また、特に使用する必要はな
い。
説明する。本発明の説明を容易にするために、以下、β
−プロピオンラクトンとアンモニア水溶液を高圧下で反
応させて、例えば、β−アミノ酸であるβ−アラニンを
合成した場合を例にとって詳細に説明するが、本発明
は、これらの例に限定されるものではない。本発明者ら
が、種々の実験を経て開発した本発明の合成法の代表的
な例として、例えば、β−プロピオンラクトンとアンモ
ニア水溶液を高圧水条件下の反応器に導入して高速で通
過させることにより、β−アラニンを合成する方法が例
示される。本発明の合成方法で使用する原料試薬は、β
−ラクトンとアンモニア、アンモニウム塩化合物あるい
はアミンだけである。本発明では、高圧水を反応場ある
いは反応溶媒として用いており、有害な有機溶媒あるい
は触媒は使用しないし、また、特に使用する必要はな
い。
【００１０】従って、本発明の方法を用いれば、廃溶媒
や廃触媒といった類の処理を必要とする廃棄物はほとん
ど排出されない。また、未反応の、β−ラクトン及びア
ンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンや使用
水は本発明の反応に再使用することが可能である。更
に、本発明の方法は、有用なβ−アミノ酸等のアミノ酸
化合物製品を連続的に高速で合成できることから、それ
らの製造方法の手段として最も好適な方法であると考え
られる。なお、この反応はバッチ型反応器においても実
施できる。
や廃触媒といった類の処理を必要とする廃棄物はほとん
ど排出されない。また、未反応の、β−ラクトン及びア
ンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンや使用
水は本発明の反応に再使用することが可能である。更
に、本発明の方法は、有用なβ−アミノ酸等のアミノ酸
化合物製品を連続的に高速で合成できることから、それ
らの製造方法の手段として最も好適な方法であると考え
られる。なお、この反応はバッチ型反応器においても実
施できる。
【００１１】本発明のβ−アミノ酸の製造方法につい
て、以下に詳しく説明する。本発明では、例えば、高圧
水条件下でβ−ラクトンとアンモニア、アンモニウム塩
化合物あるいはアミンを反応させ、β−ラクトンにアミ
ノ基あるいはアルキルアミノ基を導入することによりβ
−アミノ酸を合成することができる。本発明に用いられ
るβ−ラクトンは下記の一般式で示され、式中、Ｒ1 、
Ｒ2 、Ｒ3 及びＲ4 はアルキル基又は水素である。アル
キル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブ
チル基等の炭素数１〜２０のものはいずれも使用するこ
とができる。β−ラクトンを例示すれば、例えば、β−
プロピルラクトンを挙げることができるが、本発明は、
これに限定されるものではない。
て、以下に詳しく説明する。本発明では、例えば、高圧
水条件下でβ−ラクトンとアンモニア、アンモニウム塩
化合物あるいはアミンを反応させ、β−ラクトンにアミ
ノ基あるいはアルキルアミノ基を導入することによりβ
−アミノ酸を合成することができる。本発明に用いられ
るβ−ラクトンは下記の一般式で示され、式中、Ｒ1 、
Ｒ2 、Ｒ3 及びＲ4 はアルキル基又は水素である。アル
キル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブ
チル基等の炭素数１〜２０のものはいずれも使用するこ
とができる。β−ラクトンを例示すれば、例えば、β−
プロピルラクトンを挙げることができるが、本発明は、
これに限定されるものではない。
【００１２】
【化２】
【００１３】本発明の高圧水条件下で上記のβ−ラクト
ンとアンモニアを反応させた場合、得られるβ−アミノ
酸は、下記の一般式で表され、式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3
及びＲ4 はアルキル基又は水素である。アルキル基とし
ては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の
炭素数１〜２０のものはいずれも使用することができ
る。β−アミノ酸を例示すれば、例えば、β−アラニン
を挙げることができるが、本発明は、これに限定される
ものではない。
ンとアンモニアを反応させた場合、得られるβ−アミノ
酸は、下記の一般式で表され、式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3
及びＲ4 はアルキル基又は水素である。アルキル基とし
ては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の
炭素数１〜２０のものはいずれも使用することができ
る。β−アミノ酸を例示すれば、例えば、β−アラニン
を挙げることができるが、本発明は、これに限定される
ものではない。
【００１４】
【化３】
【００１５】本発明の高圧水条件下では生成した上記の
β−アミノ酸は、更に脱水して環化反応を起こして、β
−ラクタムが副生する場合がある。得られるβ−ラクタ
ムは、下記の一般式で表され、式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3
及びＲ4 はアルキル基又は水素である。アルキル基とし
ては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の
炭素数１〜２０のものはいずれも使用することができ
る。β−ラクタムを例示すれば、例えば、β−プロピオ
ンラクタムを挙げることができるが、本発明は、これに
限定されるものではない。
β−アミノ酸は、更に脱水して環化反応を起こして、β
−ラクタムが副生する場合がある。得られるβ−ラクタ
ムは、下記の一般式で表され、式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3
及びＲ4 はアルキル基又は水素である。アルキル基とし
ては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の
炭素数１〜２０のものはいずれも使用することができ
る。β−ラクタムを例示すれば、例えば、β−プロピオ
ンラクタムを挙げることができるが、本発明は、これに
限定されるものではない。
【００１６】
【化４】
【００１７】本発明で用いられるアミンは、アンモニア
の水素原子をアルキル基で置換した化合物であり、置換
された水素原子の数が１個、２個及び３個の場合をそれ
ぞれ一級アミン、二級アミン及び三級アミンと称してお
り、いずれも、本発明に有効に用いることができる。本
発明で好適に用いられる一級アミンはＲＮＨ2 で示すこ
とができ、Ｒはアルキル基であり、アルキル基として
は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭
素数１〜２０のものはいずれも使用することができる。
の水素原子をアルキル基で置換した化合物であり、置換
された水素原子の数が１個、２個及び３個の場合をそれ
ぞれ一級アミン、二級アミン及び三級アミンと称してお
り、いずれも、本発明に有効に用いることができる。本
発明で好適に用いられる一級アミンはＲＮＨ2 で示すこ
とができ、Ｒはアルキル基であり、アルキル基として
は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭
素数１〜２０のものはいずれも使用することができる。
【００１８】本発明の高圧水条件下で上記のβ−ラクト
ンと、例えば、Ｒ5 ＮＨ2 で示される一級アミンを反応
させた場合、得られるβ−アミノ酸は、下記の一般式で
表され、式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 及びＲ4 はアルキル基
又は水素であり、及びＲ5 はアルキル基である。アルキ
ル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基等の炭素数１〜２０のものはいずれも使用すること
ができる。β−アミノ酸を例示すれば、例えば、Ｎ−メ
チルβ−アラニン、Ｎ−エチルβ−アラニン等を挙げる
ことができるが、本発明は、これらに限定されるもので
はない。
ンと、例えば、Ｒ5 ＮＨ2 で示される一級アミンを反応
させた場合、得られるβ−アミノ酸は、下記の一般式で
表され、式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 及びＲ4 はアルキル基
又は水素であり、及びＲ5 はアルキル基である。アルキ
ル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基等の炭素数１〜２０のものはいずれも使用すること
ができる。β−アミノ酸を例示すれば、例えば、Ｎ−メ
チルβ−アラニン、Ｎ−エチルβ−アラニン等を挙げる
ことができるが、本発明は、これらに限定されるもので
はない。
【００１９】
【化５】
【００２０】本発明の高圧水条件下では生成した上記の
β−アミノ酸は、更に脱水して環化反応を起こして、β
−ラクタムが副生する場合がある。得られるβ−ラクタ
ムは、下記の一般式で表され、式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3
及びＲ4 はアルキル基又は水素であり、及びＲ5 はアル
キル基である。アルキル基としては、メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基等の炭素数１〜２０のものは
いずれも使用することができる。
β−アミノ酸は、更に脱水して環化反応を起こして、β
−ラクタムが副生する場合がある。得られるβ−ラクタ
ムは、下記の一般式で表され、式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3
及びＲ4 はアルキル基又は水素であり、及びＲ5 はアル
キル基である。アルキル基としては、メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基等の炭素数１〜２０のものは
いずれも使用することができる。
【００２１】
【化６】
【００２２】本発明の方法において、高圧水は反応器の
外からヒーターや溶融塩等を用いて温度を制御すること
が可能であり、あるいは反応器内で内熱方式で温度制御
することも可能である。また、予め適切な温度設定した
高圧水を製造しておき、外部から反応器内に注入して反
応させることもできる。温度圧力条件の異なる２種類以
上の高圧水を反応系に供給して反応条件を制御すること
も可能である。反応容器内での圧力は流通式であれば圧
力調整弁で制御することができる。また、バッチ方式に
よる反応圧力は、例えば、使用温度における自生圧力を
計算することができる。更に、窒素ガスなどの他の気体
を注入することによって圧力をコントロールすることも
できる。一般的には、使用する圧力は使用温度における
自生圧力以上であればよい。
外からヒーターや溶融塩等を用いて温度を制御すること
が可能であり、あるいは反応器内で内熱方式で温度制御
することも可能である。また、予め適切な温度設定した
高圧水を製造しておき、外部から反応器内に注入して反
応させることもできる。温度圧力条件の異なる２種類以
上の高圧水を反応系に供給して反応条件を制御すること
も可能である。反応容器内での圧力は流通式であれば圧
力調整弁で制御することができる。また、バッチ方式に
よる反応圧力は、例えば、使用温度における自生圧力を
計算することができる。更に、窒素ガスなどの他の気体
を注入することによって圧力をコントロールすることも
できる。一般的には、使用する圧力は使用温度における
自生圧力以上であればよい。
【００２３】基本的には、室温以上の温度及び１０ＭＰ
ａ以上の圧力に設定された高圧水条件下であれば本発明
は達成されるが、温度５０℃以上及び圧力１０ＭＰａ以
上の高圧水条件下では、より好適に本発明を達成でき
る。更に、５０〜４５０℃の温度範囲及び１０〜５０Ｍ
Ｐａの圧力範囲の高圧水条件を選択すれば最も好適に本
発明は達成される。最適の温度条件は処理時間によって
も変化するが、一般に、好適には５０℃から４５０℃の
温度範囲を選択できる。また、処理量や反応装置によっ
て適宜の温度及び圧力条件を採用すればよい。反応装置
としては、例えば、高圧反応装置が使用されるが、これ
に限らず、高圧水条件下の反応系を設定できる装置であ
れば、その種類は制限されない。ここで、好適な反応装
置として、例えば、本発明で使用した流通式の高圧反応
装置が例示される。市販のオートクレーブは好適に用い
られる。
ａ以上の圧力に設定された高圧水条件下であれば本発明
は達成されるが、温度５０℃以上及び圧力１０ＭＰａ以
上の高圧水条件下では、より好適に本発明を達成でき
る。更に、５０〜４５０℃の温度範囲及び１０〜５０Ｍ
Ｐａの圧力範囲の高圧水条件を選択すれば最も好適に本
発明は達成される。最適の温度条件は処理時間によって
も変化するが、一般に、好適には５０℃から４５０℃の
温度範囲を選択できる。また、処理量や反応装置によっ
て適宜の温度及び圧力条件を採用すればよい。反応装置
としては、例えば、高圧反応装置が使用されるが、これ
に限らず、高圧水条件下の反応系を設定できる装置であ
れば、その種類は制限されない。ここで、好適な反応装
置として、例えば、本発明で使用した流通式の高圧反応
装置が例示される。市販のオートクレーブは好適に用い
られる。
【００２４】本発明の方法において、反応条件は、使用
するβ−ラクトンの種類及び濃度、アンモニア、アンモ
ニウム塩化合物やアミンの種類及び濃度、反応時間、高
温高圧水条件によっても変化する。本発明では、反応基
質のβ−ラクトンとしては、例えば、β−プロピオンラ
クトンが例示される。本発明では、反応に用いるβ−ラ
クトンは１種類に限定されるものでなく、２種類以上の
混合物を用いても反応は好適に進行する。
するβ−ラクトンの種類及び濃度、アンモニア、アンモ
ニウム塩化合物やアミンの種類及び濃度、反応時間、高
温高圧水条件によっても変化する。本発明では、反応基
質のβ−ラクトンとしては、例えば、β−プロピオンラ
クトンが例示される。本発明では、反応に用いるβ−ラ
クトンは１種類に限定されるものでなく、２種類以上の
混合物を用いても反応は好適に進行する。
【００２５】流通方式の装置を用いる場合は、例えば、
キャリヤー水として用いる５〜３００℃の高い温度に設
定した高圧水の流速及び反応基質であるβ−ラクトン、
アンモニア、アンモニウム塩化合物やアミンの導入流速
を制御することによって反応器に導入するβ−ラクトン
の濃度をコントロールできる。β−ラクトンやアンモニ
ア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンの基質溶液を
作製してキャリヤー水中で反応させるが、β−ラクトン
とアンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンは
同時に、あるいは別個にキャリヤー水中に導入して反応
させることができる。β−ラクトンとアンモニア、アン
モニウム塩化合物あるいはアミンは、予めキャリヤー水
中に溶解して反応に供してもよい。
キャリヤー水として用いる５〜３００℃の高い温度に設
定した高圧水の流速及び反応基質であるβ−ラクトン、
アンモニア、アンモニウム塩化合物やアミンの導入流速
を制御することによって反応器に導入するβ−ラクトン
の濃度をコントロールできる。β−ラクトンやアンモニ
ア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンの基質溶液を
作製してキャリヤー水中で反応させるが、β−ラクトン
とアンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンは
同時に、あるいは別個にキャリヤー水中に導入して反応
させることができる。β−ラクトンとアンモニア、アン
モニウム塩化合物あるいはアミンは、予めキャリヤー水
中に溶解して反応に供してもよい。
【００２６】通常、反応器に導入するβ−ラクトンの基
質濃度としては１ｍＭから２０Ｍの濃度範囲で選択でき
る。好適には５ｍＭから２０Ｍの間の適宜な濃度の値を
選択でき、最も好適には１０ｍＭから１０Ｍの間の適宜
な濃度の値が選択されるが、本発明は、これらの濃度の
値に限定されるものではない。バッチ法の場合は、単に
仕込みのβ−ラクトンの濃度を制御すればよい。反応器
内のβ−ラクトンの濃度は、反応に関与する高圧水の密
度によって変化する。本発明では、β−ラクトンの種類
に応じて、反応系の温度、圧力、反応時間、反応基質の
濃度とアンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミ
ンの濃度を調節することによって、β−ラクトンに対す
るアミノ基あるいはアルキルアミノ基の導入量、β−ア
ミノ酸の生成種、生成量あるいは収率を操作することが
できる。
質濃度としては１ｍＭから２０Ｍの濃度範囲で選択でき
る。好適には５ｍＭから２０Ｍの間の適宜な濃度の値を
選択でき、最も好適には１０ｍＭから１０Ｍの間の適宜
な濃度の値が選択されるが、本発明は、これらの濃度の
値に限定されるものではない。バッチ法の場合は、単に
仕込みのβ−ラクトンの濃度を制御すればよい。反応器
内のβ−ラクトンの濃度は、反応に関与する高圧水の密
度によって変化する。本発明では、β−ラクトンの種類
に応じて、反応系の温度、圧力、反応時間、反応基質の
濃度とアンモニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミ
ンの濃度を調節することによって、β−ラクトンに対す
るアミノ基あるいはアルキルアミノ基の導入量、β−ア
ミノ酸の生成種、生成量あるいは収率を操作することが
できる。
【００２７】反応に用いるアンモニアとしては、通常、
例えば、濃度２８％のアンモニア水ないし液化アンモニ
アが好適に用いられるが、気体状のアンモニアを高温高
圧水に導入しても反応は進行する。アンモニウム塩化合
物としては、例えば、酢酸アンモニウム、炭酸アンモニ
ウム、ギ酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸アン
モニウム等が好適に用いられる。
例えば、濃度２８％のアンモニア水ないし液化アンモニ
アが好適に用いられるが、気体状のアンモニアを高温高
圧水に導入しても反応は進行する。アンモニウム塩化合
物としては、例えば、酢酸アンモニウム、炭酸アンモニ
ウム、ギ酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸アン
モニウム等が好適に用いられる。
【００２８】反応に用いるアミンとして、一級アミン、
二級アミン、三級アミンあるいはアルキル第四級アンモ
ニウム塩はいずれも本発明に用いることができる。アル
キル基としては、炭素数１〜２０のものであれば好適に
使用できる。これらのアミンとして、例えば、メチルア
ミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、メチル第四
級アンモニウム塩、ジメチル第四級アンモニウム塩、ト
リメチル第四級アンモニウム塩、エチルアミン、ジエチ
ルアミン、メチルエチルアミン、トリエチルアミン、プ
ロピルアミン、ブチルアミンなどを例示することができ
るが、本発明は、これらに限定されるものではない。
二級アミン、三級アミンあるいはアルキル第四級アンモ
ニウム塩はいずれも本発明に用いることができる。アル
キル基としては、炭素数１〜２０のものであれば好適に
使用できる。これらのアミンとして、例えば、メチルア
ミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、メチル第四
級アンモニウム塩、ジメチル第四級アンモニウム塩、ト
リメチル第四級アンモニウム塩、エチルアミン、ジエチ
ルアミン、メチルエチルアミン、トリエチルアミン、プ
ロピルアミン、ブチルアミンなどを例示することができ
るが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００２９】アンモニア、アンモニウム塩化合物やアミ
ンは、通常、反応基質であるβ−ラクトンと混合して反
応器内に導入される場合が多い。その際、アンモニア、
アンモニウム塩化合物やアミンは、通常、水溶液として
用いられ、また、液化アンモニアを用いた場合も最終的
には水溶液となり、反応濃度は、β−ラクトンの基質の
１〜１０００倍の濃度範囲の適宜な値から選択できる。
好適にはβ−ラクトンの基質の１〜１００倍の濃度範囲
の適宜な値から選択できる。最も好適にはβ−ラクトン
の基質の１〜５０倍の濃度範囲の適宜な値から選択でき
る。
ンは、通常、反応基質であるβ−ラクトンと混合して反
応器内に導入される場合が多い。その際、アンモニア、
アンモニウム塩化合物やアミンは、通常、水溶液として
用いられ、また、液化アンモニアを用いた場合も最終的
には水溶液となり、反応濃度は、β−ラクトンの基質の
１〜１０００倍の濃度範囲の適宜な値から選択できる。
好適にはβ−ラクトンの基質の１〜１００倍の濃度範囲
の適宜な値から選択できる。最も好適にはβ−ラクトン
の基質の１〜５０倍の濃度範囲の適宜な値から選択でき
る。
【００３０】例えば、アンモニア水溶液、アンモニウム
塩化合物水溶液あるいはアミン水溶液の濃度は、１ｍＭ
から３０Ｍ、好適には５ｍＭから３０Ｍの値を選択でき
る。最も好適には１０ｍＭから２０Ｍの間の適宜な値を
選択できるが、本発明は、これらの濃度の値に限定され
るものではない。なお、β−ラクトンとアンモニア、ア
ンモニウム塩化合物やアミンは同一の基質溶液として反
応させてもよいが、別々に反応器に導入しても、また、
キャリヤー水に直接混合して使用しても本発明の反応は
進行する。また、アンモニアとアンモニウム塩あるいは
アミンを適宜に混合して用いても本発明の反応は達成さ
れる。
塩化合物水溶液あるいはアミン水溶液の濃度は、１ｍＭ
から３０Ｍ、好適には５ｍＭから３０Ｍの値を選択でき
る。最も好適には１０ｍＭから２０Ｍの間の適宜な値を
選択できるが、本発明は、これらの濃度の値に限定され
るものではない。なお、β−ラクトンとアンモニア、ア
ンモニウム塩化合物やアミンは同一の基質溶液として反
応させてもよいが、別々に反応器に導入しても、また、
キャリヤー水に直接混合して使用しても本発明の反応は
進行する。また、アンモニアとアンモニウム塩あるいは
アミンを適宜に混合して用いても本発明の反応は達成さ
れる。
【００３１】本発明では、キャリヤー流体と基質流体の
混合割合の設定が反応温度を決定するのに重要であり、
更に通常は、キャリヤー流体と基質流体の送液速度をコ
ントロールすることによって混合比を制御することがで
きる。キャリヤー流体の流速を１とした場合、通常、基
質流体の流速は０．００１〜１００の範囲の値を適宜選
択できるが、好適には０．０１〜５０、より好適には
０．０５〜５０及び最も好適には０．１〜５０の範囲の
値を選択するのがよい。
混合割合の設定が反応温度を決定するのに重要であり、
更に通常は、キャリヤー流体と基質流体の送液速度をコ
ントロールすることによって混合比を制御することがで
きる。キャリヤー流体の流速を１とした場合、通常、基
質流体の流速は０．００１〜１００の範囲の値を適宜選
択できるが、好適には０．０１〜５０、より好適には
０．０５〜５０及び最も好適には０．１〜５０の範囲の
値を選択するのがよい。
【００３２】同じ流速を用いても、反応容器の大きさ、
断面積、長さ等によって使用する流量が変動するので、
流速の代わりに線速度を用いることができる。本発明で
は、キャリヤー流体や基質流体の流量は、通常、１０-4
〜１０4 ｍ／ｓｅｃの線速度の流量を用いることができ
る。好適には１０-3〜１０3 ｍ／ｓｅｃの線速度の流量
を、より好適には１０-3〜１０2 ｍ／ｓｅｃの線速度の
流量を、及び最も好適には１０-2〜１０2 ｍ／ｓｅｃの
線速度の流量を用いるのが望ましい。また、キャリヤー
流体と基質流体の混合比は線速度の比で表すこともでき
る。キャリヤー流体の線速度を１とした場合、通常、基
質流体の線速度は０. ００１〜１００の範囲の値を適宜
選択できるが、好適には０．０１〜５０、より好適には
０．０５〜５０及び最も好適には０．１〜５０の範囲の
値を選択するのがよい。
断面積、長さ等によって使用する流量が変動するので、
流速の代わりに線速度を用いることができる。本発明で
は、キャリヤー流体や基質流体の流量は、通常、１０-4
〜１０4 ｍ／ｓｅｃの線速度の流量を用いることができ
る。好適には１０-3〜１０3 ｍ／ｓｅｃの線速度の流量
を、より好適には１０-3〜１０2 ｍ／ｓｅｃの線速度の
流量を、及び最も好適には１０-2〜１０2 ｍ／ｓｅｃの
線速度の流量を用いるのが望ましい。また、キャリヤー
流体と基質流体の混合比は線速度の比で表すこともでき
る。キャリヤー流体の線速度を１とした場合、通常、基
質流体の線速度は０. ００１〜１００の範囲の値を適宜
選択できるが、好適には０．０１〜５０、より好適には
０．０５〜５０及び最も好適には０．１〜５０の範囲の
値を選択するのがよい。
【００３３】本発明の反応系は、室温以上の温度、及び
１０ＭＰａ以上の圧力の高圧水中に上記反応基質のβ−
ラクトンとアンモニア、アンモニウム塩化合物あるいは
アミンを存在させればよく、その際、例えば、金属イオ
ン、酸、あるいは塩基等のような水溶性の触媒、金属担
持触媒、固体酸、固体塩基等の固体触媒あるいは酵素等
は、特に添加する必要がなく、また、有機溶媒を使用す
る必要もない。
１０ＭＰａ以上の圧力の高圧水中に上記反応基質のβ−
ラクトンとアンモニア、アンモニウム塩化合物あるいは
アミンを存在させればよく、その際、例えば、金属イオ
ン、酸、あるいは塩基等のような水溶性の触媒、金属担
持触媒、固体酸、固体塩基等の固体触媒あるいは酵素等
は、特に添加する必要がなく、また、有機溶媒を使用す
る必要もない。
【００３４】本発明は、基本的には、高圧水中に上記反
応基質を存在させて、無触媒条件下で、あるいは有機溶
媒を反応に関与させることなく、β−ラクトンとアンモ
ニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを反応させ
てβ−ラクトンにアミノ基あるいはアルキルアミノ基を
導入すること、及びそれによりβ−アミノ酸を合成する
ことを最大の特徴としているが、必要により、メタノー
ル、エタノール、エチレングリコール等の有機溶媒、金
属イオン、酸、あるいは塩基等のような水溶性の触媒、
金属担持触媒、固体酸、固体塩基等の固体触媒あるいは
酵素を添加して反応させても一向にさしつかえない。
応基質を存在させて、無触媒条件下で、あるいは有機溶
媒を反応に関与させることなく、β−ラクトンとアンモ
ニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを反応させ
てβ−ラクトンにアミノ基あるいはアルキルアミノ基を
導入すること、及びそれによりβ−アミノ酸を合成する
ことを最大の特徴としているが、必要により、メタノー
ル、エタノール、エチレングリコール等の有機溶媒、金
属イオン、酸、あるいは塩基等のような水溶性の触媒、
金属担持触媒、固体酸、固体塩基等の固体触媒あるいは
酵素を添加して反応させても一向にさしつかえない。
【００３５】本発明では、上記反応系により、例えば、
反応時間０．００１秒から３０分程度の時間でβ−ラク
トンにアミノ基あるいはアルキルアミノ基が導入され、
それによってβ−アミノ酸が合成される。例えば、流通
式反応装置を用いる場合、反応時間は、反応温度、反応
圧力、高圧水の流速、反応基質の導入流速、反応器の大
きさ、反応器の流通経路の長さ等を制御することによっ
て反応時間をコントロールできる。好適には反応時間は
０．０１秒から２０分の範囲の値を選択でき、最も好適
には０．０１秒から１０分の範囲の値を選択できるが、
本発明は、これらの値に限定されるものではない。
反応時間０．００１秒から３０分程度の時間でβ−ラク
トンにアミノ基あるいはアルキルアミノ基が導入され、
それによってβ−アミノ酸が合成される。例えば、流通
式反応装置を用いる場合、反応時間は、反応温度、反応
圧力、高圧水の流速、反応基質の導入流速、反応器の大
きさ、反応器の流通経路の長さ等を制御することによっ
て反応時間をコントロールできる。好適には反応時間は
０．０１秒から２０分の範囲の値を選択でき、最も好適
には０．０１秒から１０分の範囲の値を選択できるが、
本発明は、これらの値に限定されるものではない。
【００３６】本発明者らは、後記する実施例に示される
ように、高温高圧水条件下では、短時間（例えば、反応
時間０．１秒前後）でβ−ラクトンへのアミノ基あるい
はアルキルアミノ基の導入が可能であることを、高速液
体クロマトグラフィー質量分析装置（ＬＣ−ＭＳ装置）
やフリエー赤外分光光度計（ＦＴＩＲ装置）を用いて確
認している。更に、ＬＣ−ＭＳ装置を用いることによ
り、β−ラクトンやβ−アミノ酸の種類を分離して同定
でき、それらの含有量を正確に定量できる。また、連続
的に得られるβ−アミノ酸をイオン交換樹脂等を用いて
分離精製して、ＦＴＩＲ装置により赤外線吸収スペクト
ルを計測し、純度の高い特級試薬製品のそれと比較する
ことにより、β−アミノ酸の種類や純度を正確に知るこ
とができる。同様に、ＮＭＲ測定によってもβ−アミノ
酸の種類や純度を確認できる。例えば、流通式装置を用
いて６６〜４００℃、圧力１５〜４０ＭＰａ及び反応時
間０．０２〜０．３８秒の条件下で、３４〜４４７ｍＭ
濃度のβ−プロピオンラクトンとアンモニア水から２．
１〜１０．３ｍＭ濃度のβ−アラニンが合成できた。
ように、高温高圧水条件下では、短時間（例えば、反応
時間０．１秒前後）でβ−ラクトンへのアミノ基あるい
はアルキルアミノ基の導入が可能であることを、高速液
体クロマトグラフィー質量分析装置（ＬＣ−ＭＳ装置）
やフリエー赤外分光光度計（ＦＴＩＲ装置）を用いて確
認している。更に、ＬＣ−ＭＳ装置を用いることによ
り、β−ラクトンやβ−アミノ酸の種類を分離して同定
でき、それらの含有量を正確に定量できる。また、連続
的に得られるβ−アミノ酸をイオン交換樹脂等を用いて
分離精製して、ＦＴＩＲ装置により赤外線吸収スペクト
ルを計測し、純度の高い特級試薬製品のそれと比較する
ことにより、β−アミノ酸の種類や純度を正確に知るこ
とができる。同様に、ＮＭＲ測定によってもβ−アミノ
酸の種類や純度を確認できる。例えば、流通式装置を用
いて６６〜４００℃、圧力１５〜４０ＭＰａ及び反応時
間０．０２〜０．３８秒の条件下で、３４〜４４７ｍＭ
濃度のβ−プロピオンラクトンとアンモニア水から２．
１〜１０．３ｍＭ濃度のβ−アラニンが合成できた。
【００３７】本発明では、β−ラクトンとアンモニア、
アンモニウム塩化合物あるいはアミンの反応によってβ
−アミノ酸が主成分として生成するが、反応条件によっ
てはβ−ラクタムが副生する場合がある。β−ラクタム
は、一般的には、２００℃より低い温度の反応では副生
しないか、あるいは微量から少量の場合が多く、２５０
℃より高い温度では副生する量が増加する傾向が認めら
れる。恐らく、β−アミノ酸の環化反応によってβ−ラ
クタムが生成すると考えられる。
アンモニウム塩化合物あるいはアミンの反応によってβ
−アミノ酸が主成分として生成するが、反応条件によっ
てはβ−ラクタムが副生する場合がある。β−ラクタム
は、一般的には、２００℃より低い温度の反応では副生
しないか、あるいは微量から少量の場合が多く、２５０
℃より高い温度では副生する量が増加する傾向が認めら
れる。恐らく、β−アミノ酸の環化反応によってβ−ラ
クタムが生成すると考えられる。
【００３８】本発明で生成したアミノ酸の反応収率は、
温度、圧力等の反応条件、β−ラクトンの種類、β−ラ
クトンの濃度、アンモニア、アンモニウム化合物あるい
はアミンの濃度、反応装置の形態、反応器の大きさ等に
よって変動する。例えば、流通式装置を用いたβ−アラ
ニン合成の場合の反応収率は２．１％から６．０％であ
った。これらのβ−アラニンは、原料のβ−プロピオン
ラクトン等と混合して回収される。同様に、本発明によ
って種々のβ−ラクトンあるいはそれらの混合物から多
種のβ−アミノ酸が原料基質とともに回収されるが、反
応後、得られた反応液をイオン交換樹脂、例えば、陽イ
オン交換樹脂や陰イオン交換樹脂あるいはそれらの併用
によってβ−アミノ酸と原料基質を分離精製でき、更
に、β−アミノ酸同士の分離も可能であるので、β−ア
ミノ酸は、その種類毎に精製濃縮できる。
温度、圧力等の反応条件、β−ラクトンの種類、β−ラ
クトンの濃度、アンモニア、アンモニウム化合物あるい
はアミンの濃度、反応装置の形態、反応器の大きさ等に
よって変動する。例えば、流通式装置を用いたβ−アラ
ニン合成の場合の反応収率は２．１％から６．０％であ
った。これらのβ−アラニンは、原料のβ−プロピオン
ラクトン等と混合して回収される。同様に、本発明によ
って種々のβ−ラクトンあるいはそれらの混合物から多
種のβ−アミノ酸が原料基質とともに回収されるが、反
応後、得られた反応液をイオン交換樹脂、例えば、陽イ
オン交換樹脂や陰イオン交換樹脂あるいはそれらの併用
によってβ−アミノ酸と原料基質を分離精製でき、更
に、β−アミノ酸同士の分離も可能であるので、β−ア
ミノ酸は、その種類毎に精製濃縮できる。
【００３９】また、同時に回収された原料基質は、再度
原料として用いることができる。また、イオン交換樹脂
の代わりに、アルミナ、逆相用シリカゲル、ゼオライ
ト、セルロース、カーボン等の一般的な適宜のアミノ酸
分離用資材を利用してβ−アミノ酸を分離精製すること
もできる。従って、高圧水条件下で有機酸とアンモニ
ア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを反応させて
β−アミノ酸を合成し、得られた反応溶液に対してイオ
ン交換樹脂、アルミナ、逆相用シリカゲル、セルロース
等のアミノ酸分離材を用いてアミノ酸を分離精製して、
高純度のβ−アミノ酸を好適に製造できる。
原料として用いることができる。また、イオン交換樹脂
の代わりに、アルミナ、逆相用シリカゲル、ゼオライ
ト、セルロース、カーボン等の一般的な適宜のアミノ酸
分離用資材を利用してβ−アミノ酸を分離精製すること
もできる。従って、高圧水条件下で有機酸とアンモニ
ア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを反応させて
β−アミノ酸を合成し、得られた反応溶液に対してイオ
ン交換樹脂、アルミナ、逆相用シリカゲル、セルロース
等のアミノ酸分離材を用いてアミノ酸を分離精製して、
高純度のβ−アミノ酸を好適に製造できる。
【００４０】
【作用】本発明では、高圧水条件下のキャリヤー水中
に、反応基質として所定の濃度のβ−ラクトンとアンモ
ニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを存在させ
ることにより、例えば、β−プロピオンラクトン及びア
ンモニアからβ−アラニンが合成される。この場合、ア
ンモニアに代えて、例えば、メチルアミン、ジメチルア
ミン又はエチルアミンとβ−プロピオンラクトンをそれ
ぞれ反応させることによりアルキルアミノ基がβ−プロ
ピオンラクトンに導入され、Ｎ−メチルβ−アラニン、
Ｎ−ジメチルβ−アラニン又はＮ−エチルβ−アラニン
が合成される。
に、反応基質として所定の濃度のβ−ラクトンとアンモ
ニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを存在させ
ることにより、例えば、β−プロピオンラクトン及びア
ンモニアからβ−アラニンが合成される。この場合、ア
ンモニアに代えて、例えば、メチルアミン、ジメチルア
ミン又はエチルアミンとβ−プロピオンラクトンをそれ
ぞれ反応させることによりアルキルアミノ基がβ−プロ
ピオンラクトンに導入され、Ｎ−メチルβ−アラニン、
Ｎ−ジメチルβ−アラニン又はＮ−エチルβ−アラニン
が合成される。
【００４１】これらのことから、本発明は、上記反応系
において、反応条件、反応基質のβ−ラクトンの種類、
β−ラクトンの濃度及びアンモニア水溶液、アンモニウ
ム塩化合物あるいはアミンの濃度を調節することによ
り、β−ラクトンにアミノ基あるいはアルキルアミノ基
を導入すること、及びそれによりβ−アミノ酸を短時間
で合成することを可能とし、新規のアミノ基の導入方法
あるいはアルキルアミノ基の導入方法及びβ−アミノ酸
の製造方法として有用である。
において、反応条件、反応基質のβ−ラクトンの種類、
β−ラクトンの濃度及びアンモニア水溶液、アンモニウ
ム塩化合物あるいはアミンの濃度を調節することによ
り、β−ラクトンにアミノ基あるいはアルキルアミノ基
を導入すること、及びそれによりβ−アミノ酸を短時間
で合成することを可能とし、新規のアミノ基の導入方法
あるいはアルキルアミノ基の導入方法及びβ−アミノ酸
の製造方法として有用である。
【００４２】
【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定され
るものではない。 実施例１ 図１に示す連続式反応装置を用い、温度１５０℃、圧力
３０ＭＰａ及び密度０．９３３ｇ／ｃｍ3 の高圧水条件
下でβ−プロピオンラクトン（和光純薬社製特級試薬）
とアンモニア水（和光純薬社製特級試薬）を反応させ、
アミノ基の導入によるβ−アラニンの連続合成を試み
た。反応器材料は、合金Ｃ−２７６であり、反応器内
径：０．６５ｍｍ及び反応器長さ：２５ｃｍであり、従
って、反応器容積は０．０８３ｃｍ3 と算出された。各
導入調製液は高圧送液ポンプで注入した。反応に使用し
た水は蒸留水を使用し、窒素ガスでバブリングして溶存
酸素を追い出したキャリヤー水を７．７ｍｌ／ｍｉｎ
（線速度：０．３９ｍ／ｓｅｃ）の流速で通水した。同
様に処理した蒸留水を用い、０．５００Ｍのβ−プロピ
オンラクトン及び２．３１Ｍアンモニア水を含有した基
質溶液を調製し、この基質溶液を５．５ｍｌ／ｍｉｎ
（線速度：０．２８ｍ／ｓｅｃ）の流速で反応器に導入
した。
明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定され
るものではない。 実施例１ 図１に示す連続式反応装置を用い、温度１５０℃、圧力
３０ＭＰａ及び密度０．９３３ｇ／ｃｍ3 の高圧水条件
下でβ−プロピオンラクトン（和光純薬社製特級試薬）
とアンモニア水（和光純薬社製特級試薬）を反応させ、
アミノ基の導入によるβ−アラニンの連続合成を試み
た。反応器材料は、合金Ｃ−２７６であり、反応器内
径：０．６５ｍｍ及び反応器長さ：２５ｃｍであり、従
って、反応器容積は０．０８３ｃｍ3 と算出された。各
導入調製液は高圧送液ポンプで注入した。反応に使用し
た水は蒸留水を使用し、窒素ガスでバブリングして溶存
酸素を追い出したキャリヤー水を７．７ｍｌ／ｍｉｎ
（線速度：０．３９ｍ／ｓｅｃ）の流速で通水した。同
様に処理した蒸留水を用い、０．５００Ｍのβ−プロピ
オンラクトン及び２．３１Ｍアンモニア水を含有した基
質溶液を調製し、この基質溶液を５．５ｍｌ／ｍｉｎ
（線速度：０．２８ｍ／ｓｅｃ）の流速で反応器に導入
した。
【００４３】高圧水の流速は１３．２ｍｌ／ｍｉｎ（線
速度：０．６６ｍ／ｓｅｃ）であった。反応器に入る前
の各基質濃度はβ−プロピオンラクトン：０．２０８Ｍ
及びアンモニア水：０．９６３Ｍであった。反応時間は
０．３５２秒であり、反応後の水溶液を高速液体クロマ
トグラフィー質量分析装置で調べた所、β−プロピオン
ラクトンにアミノ基が導入され、β−アラニンが生成し
ていることを確認した。β−アラニンの含有濃度は６．
６ｍＭであり、その反応収率は３．２％であった。ま
た、副生成物として少量のβ−プロピオンラクタムが認
められた。β−プロピオンラクタムの含有濃度は０．１
ｍＭであり、その反応収率は０．０５％であった。
速度：０．６６ｍ／ｓｅｃ）であった。反応器に入る前
の各基質濃度はβ−プロピオンラクトン：０．２０８Ｍ
及びアンモニア水：０．９６３Ｍであった。反応時間は
０．３５２秒であり、反応後の水溶液を高速液体クロマ
トグラフィー質量分析装置で調べた所、β−プロピオン
ラクトンにアミノ基が導入され、β−アラニンが生成し
ていることを確認した。β−アラニンの含有濃度は６．
６ｍＭであり、その反応収率は３．２％であった。ま
た、副生成物として少量のβ−プロピオンラクタムが認
められた。β−プロピオンラクタムの含有濃度は０．１
ｍＭであり、その反応収率は０．０５％であった。
【００４４】実施例２
実施例１と同様に反応させて、β−プロピオンラクトン
とアンモニア水からβ−アラニンの連続合成を試みた。
ただし、図２に示した連続反応装置を用い、別々に調製
した１．００Ｍβ−プロピオンラクトンと５．３１Ｍア
ンモニア水溶液を異なった２つの送水ポンプで反応器に
注入し、反応条件を一部下記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：１００℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．９７２ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：４ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２０
ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液（１．００Ｍβ−プロピオンラクトン水溶液）
流速：４．４ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２２ｍ／ｓｅ
ｃ） 基質溶液（５．３１Ｍアンモニア水溶液）流速：４．４
ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２２ｍ／ｓｅｃ） 高圧水流速：１２．８ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．６４
ｍ／ｓｅｃ）
とアンモニア水からβ−アラニンの連続合成を試みた。
ただし、図２に示した連続反応装置を用い、別々に調製
した１．００Ｍβ−プロピオンラクトンと５．３１Ｍア
ンモニア水溶液を異なった２つの送水ポンプで反応器に
注入し、反応条件を一部下記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：１００℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．９７２ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：４ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２０
ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液（１．００Ｍβ−プロピオンラクトン水溶液）
流速：４．４ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２２ｍ／ｓｅ
ｃ） 基質溶液（５．３１Ｍアンモニア水溶液）流速：４．４
ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２２ｍ／ｓｅｃ） 高圧水流速：１２．８ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．６４
ｍ／ｓｅｃ）
【００４５】反応器に入る前の各基質濃度はβ−プロピ
オンラクトン：０．３４４Ｍ及びアンモニア水：１．８
２５Ｍであった。反応時間は０．３７８秒であり、反応
後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置
で調べた所、β−プロピオンラクトンにアミノ基が導入
され、β−アラニンが生成していることを確認した。β
−アラニンの含有濃度は９．３ｍＭであり、その反応収
率は２．７％であった。また、副生成物として少量のβ
−プロピオンラクタムが認められた。β−プロピオンラ
クタムの含有濃度は０．２ｍＭであり、その反応収率は
０．０６％であった。
オンラクトン：０．３４４Ｍ及びアンモニア水：１．８
２５Ｍであった。反応時間は０．３７８秒であり、反応
後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置
で調べた所、β−プロピオンラクトンにアミノ基が導入
され、β−アラニンが生成していることを確認した。β
−アラニンの含有濃度は９．３ｍＭであり、その反応収
率は２．７％であった。また、副生成物として少量のβ
−プロピオンラクタムが認められた。β−プロピオンラ
クタムの含有濃度は０．２ｍＭであり、その反応収率は
０．０６％であった。
【００４６】実施例３
実施例１と同様に反応させて、１．０８５Ｍのβ−プロ
ピオンラクトンと５．００２Ｍのアンモニア水からβ−
アラニンの連続合成を試みた。ただし、反応条件を下記
の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：３００℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．７５１ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：２０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：１．０
０ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２５ｍ／
ｓｅｃ） 高圧水流速：２５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：１．２６ｍ／
ｓｅｃ）
ピオンラクトンと５．００２Ｍのアンモニア水からβ−
アラニンの連続合成を試みた。ただし、反応条件を下記
の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：３００℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．７５１ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：２０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：１．０
０ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２５ｍ／
ｓｅｃ） 高圧水流速：２５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：１．２６ｍ／
ｓｅｃ）
【００４７】反応器に入る前の各基質濃度はβ−プロピ
オンラクトン：０．２１７Ｍ及びアンモニア水：１．０
０４Ｍであった。反応時間は０．１５秒であり、反応後
の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置で
調べた所、β−プロピオンラクトンだけが検出され、β
−アラニンの生成していることを確認した。β−アラニ
ンの含有濃度は８．６ｍＭであり、その反応収率は４．
０％であった。また、副生成物として少量のβ−プロピ
オンラクタムが認められた。β−プロピオンラクタムの
含有濃度は０．７ｍＭであり、その反応収率は０．３％
であった。
オンラクトン：０．２１７Ｍ及びアンモニア水：１．０
０４Ｍであった。反応時間は０．１５秒であり、反応後
の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置で
調べた所、β−プロピオンラクトンだけが検出され、β
−アラニンの生成していることを確認した。β−アラニ
ンの含有濃度は８．６ｍＭであり、その反応収率は４．
０％であった。また、副生成物として少量のβ−プロピ
オンラクタムが認められた。β−プロピオンラクタムの
含有濃度は０．７ｍＭであり、その反応収率は０．３％
であった。
【００４８】比較例
実施例１と同様の反応装置を使用して、０．５Ｍのβ−
プロピオンラクトンと２．３０６Ｍのアンモニア水から
β−アラニンの連続合成を試みた。ただし、キャリヤー
水を用いないで、基質溶液だけを送液し、反応条件を下
記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：２５℃ 反応圧力：０．１ＭＰａ 反応水溶液密度：１．０ｇ／ｃｍ3 基質溶液流速：１８．０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．９
０ｍ／ｓｅｃ）
プロピオンラクトンと２．３０６Ｍのアンモニア水から
β−アラニンの連続合成を試みた。ただし、キャリヤー
水を用いないで、基質溶液だけを送液し、反応条件を下
記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：２５℃ 反応圧力：０．１ＭＰａ 反応水溶液密度：１．０ｇ／ｃｍ3 基質溶液流速：１８．０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．９
０ｍ／ｓｅｃ）
【００４９】反応器に入る前の各基質濃度はβ−プロピ
オンラクトン：０．５Ｍ及びアンモニア水：２．３０６
Ｍであった。反応時間は０．２７７秒であり、反応後の
水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置で調
べた所、原料のβ−プロピオンラクトンだけが検出さ
れ、β−アラニンは全く得られなかった。
オンラクトン：０．５Ｍ及びアンモニア水：２．３０６
Ｍであった。反応時間は０．２７７秒であり、反応後の
水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置で調
べた所、原料のβ−プロピオンラクトンだけが検出さ
れ、β−アラニンは全く得られなかった。
【００５０】実施例４
実施例１と同様に反応させて、０．５Ｍβ−プロピオン
ラクトンと２．３０６Ｍアンモニア水からβ−アラニン
の連続合成を試みた。ただし、反応条件を一部下記の様
に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：６６℃ 反応圧力：１５ＭＰａ 高圧水密度：０．９８７ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：３ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．１５
ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：１５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７５ｍ
／ｓｅｃ） 高圧水流速：１８ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．９０ｍ／
ｓｅｃ）
ラクトンと２．３０６Ｍアンモニア水からβ−アラニン
の連続合成を試みた。ただし、反応条件を一部下記の様
に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：６６℃ 反応圧力：１５ＭＰａ 高圧水密度：０．９８７ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：３ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．１５
ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：１５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７５ｍ
／ｓｅｃ） 高圧水流速：１８ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．９０ｍ／
ｓｅｃ）
【００５１】反応器に入る前の各基質濃度はβ−プロピ
オンラクトン：０．４１７Ｍ及びアンモニア水：１．９
２２Ｍであった。反応時間は０．２７３秒であり、反応
後の水溶液を高速体クロマトグラフィー質量分析装置で
調べた所、β−プロピオンラクトンにアミノ基が導入さ
れ、β−アラニンが生成していることを確認した。β−
アラニンの含有濃度は８．７ｍＭであり、その反応収率
は２．１％であった。また、副生成物として少量のβ−
プロピオンラクタムが認められた。β−プロピオンラク
タムの含有濃度は０．２ｍＭであり、その反応収率は
０．０５％であった。
オンラクトン：０．４１７Ｍ及びアンモニア水：１．９
２２Ｍであった。反応時間は０．２７３秒であり、反応
後の水溶液を高速体クロマトグラフィー質量分析装置で
調べた所、β−プロピオンラクトンにアミノ基が導入さ
れ、β−アラニンが生成していることを確認した。β−
アラニンの含有濃度は８．７ｍＭであり、その反応収率
は２．１％であった。また、副生成物として少量のβ−
プロピオンラクタムが認められた。β−プロピオンラク
タムの含有濃度は０．２ｍＭであり、その反応収率は
０．０５％であった。
【００５２】実施例５
実施例４と全く同じ条件で２時間、連続してβ−プロピ
オンラクトンとアンモニア水を反応させた。得られた反
応溶液を陽イオン交換樹脂（ダウケミカル社製５０Ｗ−
Ｘ８）カラムに通して原料のβ−プロピオンラクトンと
生成したβ−アラニンを分離し、β−アラニン含有溶液
を濃縮精製後、エタノールにて析出させ、濾過、乾燥し
て、本発明製品１．３１ｇを得た。得られた本発明製品
は、純白の粉末状をしており、ＦＴＩＲ吸収スペクトル
結果及びＮＭＲ測定結果から不純物をほとんど含まない
高純度のβ−アラニンであることを確認した。
オンラクトンとアンモニア水を反応させた。得られた反
応溶液を陽イオン交換樹脂（ダウケミカル社製５０Ｗ−
Ｘ８）カラムに通して原料のβ−プロピオンラクトンと
生成したβ−アラニンを分離し、β−アラニン含有溶液
を濃縮精製後、エタノールにて析出させ、濾過、乾燥し
て、本発明製品１．３１ｇを得た。得られた本発明製品
は、純白の粉末状をしており、ＦＴＩＲ吸収スペクトル
結果及びＮＭＲ測定結果から不純物をほとんど含まない
高純度のβ−アラニンであることを確認した。
【００５３】実施例６
実施例１と同様に反応させて、０．７８９Ｍのβ−プロ
ピオンラクトンと４．１９３Ｍのアンモニア水からβ−
アラニンの連続合成を試みた。ただし、反応条件を一部
下記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：２５０℃ 反応圧力：４０ＭＰａ 高圧水密度：０．８４ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：６．５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．
３３ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：８．５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．４３
ｍ／ｓｅｃ） 高圧水流速：１５．０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７５
ｍ／ｓｅｃ）
ピオンラクトンと４．１９３Ｍのアンモニア水からβ−
アラニンの連続合成を試みた。ただし、反応条件を一部
下記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：２５０℃ 反応圧力：４０ＭＰａ 高圧水密度：０．８４ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：６．５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．
３３ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：８．５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．４３
ｍ／ｓｅｃ） 高圧水流速：１５．０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７５
ｍ／ｓｅｃ）
【００５４】反応器に入る前の各基質濃度はβ−プロピ
オンラクトン：０．４４７Ｍ及びアンモニア水：２．３
７６Ｍであった。反応時間は０．２７９秒であり、反応
後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置
で調べた所、β−プロピオンラクトンにアミノ基が導入
され、β−アラニンが生成していることを確認した。β
−アラニンの含有濃度は１０．３ｍＭであり、その反応
収率は２．３％であった。また、副生成物として少量の
β−プロピオンラクタムが認められた。β−プロピオン
ラクタムの含有濃度は０．９ｍＭであり、その反応収率
は０．２％であった。
オンラクトン：０．４４７Ｍ及びアンモニア水：２．３
７６Ｍであった。反応時間は０．２７９秒であり、反応
後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置
で調べた所、β−プロピオンラクトンにアミノ基が導入
され、β−アラニンが生成していることを確認した。β
−アラニンの含有濃度は１０．３ｍＭであり、その反応
収率は２．３％であった。また、副生成物として少量の
β−プロピオンラクタムが認められた。β−プロピオン
ラクタムの含有濃度は０．９ｍＭであり、その反応収率
は０．２％であった。
【００５５】実施例７
実施例１と同様に反応させて、０．２２Ｍのβ−プロピ
オンラクトンと５．００２Ｍのアンモニア水からβ−ア
ラニンの連続合成を試みた。ただし、反応条件を一部下
記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：３７４℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．５５８ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：１０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．５
０ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２５ｍ／
ｓｅｃ） 高圧水流速：１５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７５ｍ／
ｓｅｃ）
オンラクトンと５．００２Ｍのアンモニア水からβ−ア
ラニンの連続合成を試みた。ただし、反応条件を一部下
記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：３７４℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．５５８ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：１０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．５
０ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２５ｍ／
ｓｅｃ） 高圧水流速：１５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７５ｍ／
ｓｅｃ）
【００５６】反応器に入る前の各基質濃度はβ−プロピ
オンラクトン：０．０７３Ｍ及びアンモニア水：１．６
６７Ｍであった。反応時間は０．１８５秒であり、反応
後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置
で調べた所、β−プロピオンラクトンにアミノ基が導入
され、β−アラニンが生成していることを確認した。β
−アラニンの含有濃度は３．８ｍＭであり、その反応収
率は５．２％であった。また、副生成物としてβ−プロ
ピオンラクタムが認められた。β−プロピオンラクタム
の含有濃度は１．５ｍＭであり、その反応収率は２．１
％であった。
オンラクトン：０．０７３Ｍ及びアンモニア水：１．６
６７Ｍであった。反応時間は０．１８５秒であり、反応
後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置
で調べた所、β−プロピオンラクトンにアミノ基が導入
され、β−アラニンが生成していることを確認した。β
−アラニンの含有濃度は３．８ｍＭであり、その反応収
率は５．２％であった。また、副生成物としてβ−プロ
ピオンラクタムが認められた。β−プロピオンラクタム
の含有濃度は１．５ｍＭであり、その反応収率は２．１
％であった。
【００５７】実施例８
実施例６と同様に反応させて、０．７８９Ｍのβ−プロ
ピオンラクトンと４．１９３Ｍのアンモニア水からβ−
アラニンの連続合成を試みた。ただし、反応条件を一部
下記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：３８３℃ 反応圧力：１５ＭＰａ 高圧水密度０．０６８３ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：１４．４ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：
０．７２ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：０．７ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．０４
ｍ／ｓｅｃ） 高圧水流速：１５．１ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７６
ｍ／ｓｅｃ）
ピオンラクトンと４．１９３Ｍのアンモニア水からβ−
アラニンの連続合成を試みた。ただし、反応条件を一部
下記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：３８３℃ 反応圧力：１５ＭＰａ 高圧水密度０．０６８３ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：１４．４ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：
０．７２ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：０．７ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．０４
ｍ／ｓｅｃ） 高圧水流速：１５．１ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７６
ｍ／ｓｅｃ）
【００５８】反応器に入る前の各基質濃度はβ−プロピ
オンラクトン：０．０３４Ｍ及びアンモニア水：０．１
８２Ｍであった。反応時間は０．０２３秒であり、反応
後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置
で調べた所、β−プロピオンラクトンにアミノ基が導入
され、β−アラニンが生成していることを確認した。β
−アラニンの含有濃度は２．１ｍＭであり、その反応収
率は６．０％であった。また、副生成物としてβ−プロ
ピオンラクタムが認められた。β−プロピオンラクタム
の含有濃度は０．７ｍＭであり、その反応収率は２．１
％であった。
オンラクトン：０．０３４Ｍ及びアンモニア水：０．１
８２Ｍであった。反応時間は０．０２３秒であり、反応
後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置
で調べた所、β−プロピオンラクトンにアミノ基が導入
され、β−アラニンが生成していることを確認した。β
−アラニンの含有濃度は２．１ｍＭであり、その反応収
率は６．０％であった。また、副生成物としてβ−プロ
ピオンラクタムが認められた。β−プロピオンラクタム
の含有濃度は０．７ｍＭであり、その反応収率は２．１
％であった。
【００５９】実施例９
実施例３と同様に反応させて、１．０８５Ｍのβ−プロ
ピオンラクトンと５．００２Ｍのアンモニア水からβ−
アラニンの連続合成を試みた。ただし、反応条件を一部
下記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：４００℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．３５８ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：２０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：１．０
０ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２５ｍ／
ｓｅｃ） 高圧水流速：２５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：１．２６ｍ／
ｓｅｃ）
ピオンラクトンと５．００２Ｍのアンモニア水からβ−
アラニンの連続合成を試みた。ただし、反応条件を一部
下記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：４００℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．３５８ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：２０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：１．０
０ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２５ｍ／
ｓｅｃ） 高圧水流速：２５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：１．２６ｍ／
ｓｅｃ）
【００６０】反応器に入る前の各基質濃度はβ−プロピ
オンラクトン：０．２１７Ｍ及びアンモニア水：１Ｍで
あった。反応時間は０．０７１秒であり、反応後の水溶
液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置で調べた
所、β−プロピオンラクトンにアミノ基が導入され、β
−アラニンが生成していることを確認した。β−アラニ
ンの含有濃度は６．５ｍＭであり、その反応収率は３．
０％であった。また、副生成物としてβ−プロピオンラ
クタムが認められた。β−プロピオンラクタムの含有濃
度は１．２ｍＭであり、その反応収率は０．６％であっ
た。
オンラクトン：０．２１７Ｍ及びアンモニア水：１Ｍで
あった。反応時間は０．０７１秒であり、反応後の水溶
液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置で調べた
所、β−プロピオンラクトンにアミノ基が導入され、β
−アラニンが生成していることを確認した。β−アラニ
ンの含有濃度は６．５ｍＭであり、その反応収率は３．
０％であった。また、副生成物としてβ−プロピオンラ
クタムが認められた。β−プロピオンラクタムの含有濃
度は１．２ｍＭであり、その反応収率は０．６％であっ
た。
【００６１】実施例１０
実施例１と同様に反応させて、１．０８５Ｍのβ−プロ
ピオンラクトンと６．１３９Ｍの塩化アンモニア水溶液
からβ−アラニンの連続合成を試みた。ただし、反応条
件を一部下記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：３７４℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．５５８ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：１０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．５
０ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２５ｍ／
ｓｅｃ） 高圧水流速：１５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７５ｍ／
ｓｅｃ）
ピオンラクトンと６．１３９Ｍの塩化アンモニア水溶液
からβ−アラニンの連続合成を試みた。ただし、反応条
件を一部下記の様に変更して実施した。 （反応条件） 反応温度：３７４℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．５５８ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：１０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．５
０ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２５ｍ／
ｓｅｃ） 高圧水流速：１５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７５ｍ／
ｓｅｃ）
【００６２】反応器に入る前の各基質濃度はβ−プロピ
オンラクトン：０．３６２Ｍ及び塩化アンモニウム水溶
液：１．６６７Ｍであった。反応時間は０．１８５秒で
あり、反応後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質
量分析装置で調べた所、β−プロピオンラクトンにアミ
ノ基が導入され、β−アラニンが生成していることを確
認した。β−アラニンの含有濃度は１．２ｍＭであり、
その反応収率は０．３３％であった。また、副生成物と
してβ−プロピオンラクタムが認められた。β−プロピ
オンラクタムの含有濃度は０．２ｍＭであり、その反応
収率は０．０６％であった。
オンラクトン：０．３６２Ｍ及び塩化アンモニウム水溶
液：１．６６７Ｍであった。反応時間は０．１８５秒で
あり、反応後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質
量分析装置で調べた所、β−プロピオンラクトンにアミ
ノ基が導入され、β−アラニンが生成していることを確
認した。β−アラニンの含有濃度は１．２ｍＭであり、
その反応収率は０．３３％であった。また、副生成物と
してβ−プロピオンラクタムが認められた。β−プロピ
オンラクタムの含有濃度は０．２ｍＭであり、その反応
収率は０．０６％であった。
【００６３】実施例１１
実施例１と同様に反応させて、１．０８５Ｍのβ−プロ
ピオンラクトンと４．１９８Ｍのメチルアミンを含有し
た基質溶液からＮ−メチルβ−アラニンの連続合成を試
みた。ただし、反応条件を一部下記の様に変更して実施
した。 （反応条件） 反応温度：３７４℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．５５８ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：１０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．５
０ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２５ｍ／
ｓｅｃ） 高圧水流速：１５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７５ｍ／
ｓｅｃ）
ピオンラクトンと４．１９８Ｍのメチルアミンを含有し
た基質溶液からＮ−メチルβ−アラニンの連続合成を試
みた。ただし、反応条件を一部下記の様に変更して実施
した。 （反応条件） 反応温度：３７４℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．５５８ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：１０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．５
０ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２５ｍ／
ｓｅｃ） 高圧水流速：１５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７５ｍ／
ｓｅｃ）
【００６４】反応器に入る前の各基質濃度はβ−プロピ
オンラクトン：０．３６２Ｍ及びメチルアミン：１．３
９９Ｍであった。反応時間は０．１８５秒であり、反応
後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置
で調べた所、β−プロピオンラクトンにメチルアミノ基
が導入され、Ｎ−メチルβ−アラニンが生成しているこ
とを確認した。Ｎ−メチルβ−アラニンの含有濃度は
０．４１ｍＭであり、その反応収率は０．１１％であっ
た。また、副生成物としてβ−メチルプロピオンラクタ
ムが認められた。β−メチルプロピオンラクタムの含有
濃度は０．０６ｍＭであり、その反応収率は０．０２％
であった。
オンラクトン：０．３６２Ｍ及びメチルアミン：１．３
９９Ｍであった。反応時間は０．１８５秒であり、反応
後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置
で調べた所、β−プロピオンラクトンにメチルアミノ基
が導入され、Ｎ−メチルβ−アラニンが生成しているこ
とを確認した。Ｎ−メチルβ−アラニンの含有濃度は
０．４１ｍＭであり、その反応収率は０．１１％であっ
た。また、副生成物としてβ−メチルプロピオンラクタ
ムが認められた。β−メチルプロピオンラクタムの含有
濃度は０．０６ｍＭであり、その反応収率は０．０２％
であった。
【００６５】実施例１２
実施例１と同様に反応させて、１．０８５Ｍのβ−プロ
ピオンラクトンと５．０６１Ｍのエチルアミンを含有し
た基質溶液からＮ−エチルβ−アラニンの連続合成を試
みた。ただし、反応条件を一部下記の様に変更して実施
した。 （反応条件） 反応温度：３７４℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．５５８ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：１０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．５
０ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２５ｍ／
ｓｅｃ） 高圧水流速：１５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７５ｍ／
ｓｅｃ）
ピオンラクトンと５．０６１Ｍのエチルアミンを含有し
た基質溶液からＮ−エチルβ−アラニンの連続合成を試
みた。ただし、反応条件を一部下記の様に変更して実施
した。 （反応条件） 反応温度：３７４℃ 反応圧力：３０ＭＰａ 高圧水密度：０．５５８ｇ／ｃｍ3 キャリヤー水流速：１０ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．５
０ｍ／ｓｅｃ） 基質溶液流速：５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．２５ｍ／
ｓｅｃ） 高圧水流速：１５ｍｌ／ｍｉｎ（線速度：０．７５ｍ／
ｓｅｃ）
【００６６】反応器に入る前の各基質濃度はβ−プロピ
オンラクトン：０．３６２Ｍ及びエチルアミン水溶液：
１．６８７Ｍであった。反応時間は０．１８５秒であ
り、反応後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量
分析装置で調べた所、β−プロピオンラクトンにエチル
アミノ基が導入され、Ｎ−エチルβ−アラニンが生成し
ていることを確認した。Ｎ−エチルβ−アラニンの含有
濃度は０．２４ｍＭであり、その反応収率は０．０７％
であった。また、副生成物としてβ−エチルプロピオン
ラクタムが認められた。β−メチルプロピオンラクタム
の含有濃度は０．０６ｍＭであり、その反応収率は０．
０２％であった。
オンラクトン：０．３６２Ｍ及びエチルアミン水溶液：
１．６８７Ｍであった。反応時間は０．１８５秒であ
り、反応後の水溶液を高速液体クロマトグラフィー質量
分析装置で調べた所、β−プロピオンラクトンにエチル
アミノ基が導入され、Ｎ−エチルβ−アラニンが生成し
ていることを確認した。Ｎ−エチルβ−アラニンの含有
濃度は０．２４ｍＭであり、その反応収率は０．０７％
であった。また、副生成物としてβ−エチルプロピオン
ラクタムが認められた。β−メチルプロピオンラクタム
の含有濃度は０．０６ｍＭであり、その反応収率は０．
０２％であった。
【００６７】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明は、高圧水条
件下でβ−ラクトンとアンモニア、アンモニウム塩化合
物あるいはアミンを反応させることにより、β−ラクト
ンにアミノ基あるいはアルキルアミノ基を導入すること
を特徴とするアミノ基及びアルキルアミノ基の導入方
法、高圧水条件下でβ−ラクトンとアンモニア、アンモ
ニウム塩化合物あるいはアミンを反応させ、β−ラクト
ンからβ−アミノ酸を合成することを特徴とするβ−ア
ミノ酸合成方法に係り、本発明により、１）高圧水条件
下での新規のアミノ基あるいはアルキルアミノ基の導入
方法を提供することができる、２）β−ラクトンとアン
モニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを高圧水
条件下で反応させてβ−アミノ酸を合成することができ
る、３）上記アミノ基あるいはアルキルアミノ基の導入
方法を流通式に適用して、β−ラクトンからβ−アミノ
酸を連続的に高速で合成することができる、４）有機溶
媒、触媒を一切使用しないβ−アミノ酸合成方法を提供
することができる、５）高純度のβ−アミノ酸を製造す
ることができる、６）環境に優しい化学物質生産システ
ムとして有用である、という格別の効果が奏される。
件下でβ−ラクトンとアンモニア、アンモニウム塩化合
物あるいはアミンを反応させることにより、β−ラクト
ンにアミノ基あるいはアルキルアミノ基を導入すること
を特徴とするアミノ基及びアルキルアミノ基の導入方
法、高圧水条件下でβ−ラクトンとアンモニア、アンモ
ニウム塩化合物あるいはアミンを反応させ、β−ラクト
ンからβ−アミノ酸を合成することを特徴とするβ−ア
ミノ酸合成方法に係り、本発明により、１）高圧水条件
下での新規のアミノ基あるいはアルキルアミノ基の導入
方法を提供することができる、２）β−ラクトンとアン
モニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを高圧水
条件下で反応させてβ−アミノ酸を合成することができ
る、３）上記アミノ基あるいはアルキルアミノ基の導入
方法を流通式に適用して、β−ラクトンからβ−アミノ
酸を連続的に高速で合成することができる、４）有機溶
媒、触媒を一切使用しないβ−アミノ酸合成方法を提供
することができる、５）高純度のβ−アミノ酸を製造す
ることができる、６）環境に優しい化学物質生産システ
ムとして有用である、という格別の効果が奏される。
【図１】本発明に用いた送水ポンプ２台付属の流通式反
応装置及び本発明のプロセスのフローを示す。
応装置及び本発明のプロセスのフローを示す。
【図２】本発明に用いた送水ポンプ３台付属の流通式反
応装置及び本発明のプロセスのフローを示す。
応装置及び本発明のプロセスのフローを示す。
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(72)発明者 生島 豊
宮城県仙台市青葉区水の森１丁目３番26号
(72)発明者 鳥居 一雄
宮城県仙台市太白区西中田１丁目19番13号
Ｆターム(参考） 4H006 AA02 AC52 AD17 AD32 BB31
BC11 BC19 BD80 BE14 BS10
BU32
Claims (11)
- 【請求項１】 高圧水条件下でβ−ラクトンをアンモニ
アあるいはアンモニウム塩化合物と反応させてβ−ラク
トンにアミノ基を導入することを特徴とするアミノ基の
導入方法。 - 【請求項２】 高圧水条件下でβ−ラクトンをアミンと
反応させてβ―ラクトンにアルキルアミノ基を導入する
ことを特徴とするアルキルアミノ基の導入方法。 - 【請求項３】 １０ＭＰａ以上の圧力範囲である高圧水
条件下で反応させてβ−ラクトンにアミノ基又はアルキ
ルアミノ基を導入することを特徴とする請求項１又は２
に記載のアミノ基又はアルキルアミノ基の導入方法。 - 【請求項４】 高圧水条件下でβ−ラクトンをアンモニ
アあるいはアンモニウム塩化合物と反応させてβ−アミ
ノ酸を合成することを特徴とするβ−アミノ酸の合成方
法。 - 【請求項５】 高圧水条件下でβ−ラクトンをアミンと
反応させてβ−アミノ酸を合成することを特徴とするβ
−アミノ酸の合成方法。 - 【請求項６】 １０ＭＰａ以上の圧力範囲である高圧水
条件下でβ−ラクトンを反応させてβ−アミノ酸を合成
することを特徴とする請求項４又は５に記載のβ−アミ
ノ酸の合成方法。 - 【請求項７】 β−ラクトンとしてβ−プロピオラクト
ンを用いることを特徴とする請求項４から６のいずれか
に記載のβ−アミノ酸の合成方法。 - 【請求項８】 β−ラクトンを高圧水条件下の反応器に
連続的に導入して反応させることを特徴とする請求項４
から７のいずれかに記載のβ−アミノ酸の合成方法。 - 【請求項９】 β−アミノ酸を高圧水条件下の流通式反
応器に連続的に導入して０．００１秒から３０分で反応
させることを特徴とする請求項４から８のいずれかに記
載のβ−アミノ酸の合成方法。 - 【請求項１０】 高圧水条件下でβ−ラクトンとアンモ
ニア、アンモニウム塩化合物あるいはアミンを反応基質
として用い、β−アミノ酸を製造する方法であって、β
−ラクトンを１０ＭＰａ以上の圧力範囲である高圧水条
件下の反応器に連続的に導入して反応させ、必要に応じ
て冷却し、得られた反応液をカラム分離剤で分離精製
し、濃縮後、乾燥してβ−アミノ酸を得ることを特徴と
するβ−アミノ酸の製造方法。 - 【請求項１１】 カラム分離剤としてイオン交換樹脂を
用いること特徴とする請求項１０に記載のβ−アミノ酸
の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2002136352A JP3829185B2 (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | β−アミノ酸の合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002136352A JP3829185B2 (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | β−アミノ酸の合成方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003327565A true JP2003327565A (ja) | 2003-11-19 |
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| JP2002136352A Expired - Lifetime JP3829185B2 (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | β−アミノ酸の合成方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3829185B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7634279B2 (ja) | 2017-09-09 | 2025-02-21 | ノボマー， インコーポレイテッド | アミド及びニトリル化合物並びにその生成及び使用方法 |
-
2002
- 2002-05-10 JP JP2002136352A patent/JP3829185B2/ja not_active Expired - Lifetime
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