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光学異性体の分離方法 - 特開2000−159694 | j-tokkyo
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【発明の名称】 光学異性体の分離方法
【発明者】 【氏名】岡本 敦

【氏名】北川 哲司

【氏名】柴山 勝弘

【要約】 【課題】擬似移動床方式による光学異性体の吸着分離濃縮方法を提供する。

【解決手段】内部に吸着剤を収容し、前端と後端とが流体通路で無端状になっていて流体が一方向に循環している充填床に、光学異性体および移動相を導入し、同時に充填床から分離された一つの化合物を含有する流体を抜き出すことからなり、充填床には、移動相導入口、吸着されやすい化合物を含有する流体(エクストラクト)の抜き出し口、光学異性体の導入口、吸着しにくい化合物を含有する流体(ラフィネート)の抜き出し口を、流体の流れ方向に沿ってこの順序で配置し、かつこれらの床内の流体の流れ方向にそれらの位置を間欠的に逐次移動する事からなる擬似移動床方式を用いて光学異性体を吸着分離し、エクストラクトおよび/またはラフィネートの抜き出し口に光学活性体を濃縮し、移動相を回収する光学活性体濃縮−移動相回収工程を設けることを特徴とする光学異性体の分離方法。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 内部に吸着剤を収容し、前端と後端とが流体通路で無端状になっていて流体が一方向に循環している充填床に、光学異性体および移動相を導入し、同時に充填床から分離された一つの化合物を含有する流体を抜き出すことからなり、充填床には、移動相導入口、吸着されやすい化合物を含有する流体(エクストラクト)の抜き出し口、光学異性体の導入口、吸着されにくい化合物を含有する流体(ラフィネート)の抜き出し口を、流体の流れ方向に沿ってこの順序で配置し、かつこれらの床内の流体の流れ方向にそれらの位置を間欠的に逐次移動する事からなる擬似移動床方式を用いて光学異性体を吸着分離する際に、エクストラクトおよび/またはラフィネートの抜き出し口に光学活性体を濃縮し、移動相を回収する光学活性体濃縮−移動相回収工程を設けることを特徴とする光学異性体の分離方法。
【請求項2】 エクストラクトおよび/またはラフィネートの抜き出し口に光学活性体を濃縮し、移動相を回収する光学活性体濃縮−移動相回収工程を設け、さらに光学活性体回収工程を設けることを特徴とする請求項1記載の光学異性体の分離方法。
【請求項3】 吸着剤が光学活性化合物を含むことを特徴とする請求項1または2記載の光学異性体の分離方法。
【請求項4】 移動相が光学活性化合物を含むことを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の光学異性体の分離方法。
【請求項5】 エクストラクトまたはラフィネートのいずれかの光学活性体を異性化して光学異性体の導入口に返還することを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の光学異性体の分離方法。
【請求項6】 光学活性体濃縮工程が、液抽出、イオン交換体接触、および膜分離のいずれかによることを特徴とする請求項1〜5いずれかに記載の光学異性体の分離方法。
【請求項7】 液抽出による光学活性体濃縮工程において、抽出溶媒に分配する移動相中の光学活性化合物の分配比が0.2以下であることを特徴とする請求項6に記載の光学異性体の分離方法。
【請求項8】 液抽出による光学活性体濃縮工程において、抽出溶媒に分配する、分離する光学異性体の分配比が2以上であることを特徴とする請求項6または7に記載の光学異性体の分離方法。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光学異性体の吸着分離方法に関するものである。
【0002】光学活性体は、様々なケミカル製品として例えば農薬、医薬、食品添加物さらにはこれらの中間体として広く用いられている。具体的にはアミノ酸類、アミノ酸誘導体、カルボン酸類、カルボン酸誘導体、アミン化合物、アルコール化合物、エーテル化合物、ヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸誘導体、ハロカルボン酸、ハロカルボン酸誘導体等である。
【0003】
【従来の技術】擬似移動床方式による幾何異性体の吸着分離については、古くから知られており、例えばUOP社のパレックス(PAREX)プロセスに代表されるソルベックス(SORBEX)の装置による吸着分離(ディー、ビ−、ブラウトン著 セパレイション サイエンス アンドテクノロジー(D.B.Broughton,Separaration science and technology)19,723−236p(1984−1985))で、ゼオライト吸着剤やイオン交換樹脂吸着剤などを用いてp-キシレンなどの芳香族異性体や異性化糖などが工業的に分離されている。
【0004】擬似移動床方式による光学異性体の分離については、近年になり、特開平4−211021号公報、フランス特許2593409号公報などで開示され知られるようになった。
【0005】プロセス的な工夫についても、特開平6−239767号公報で開示されており、溶離液や光学異性体の回収方法などについてこれまで一般的に擬似移動床方式で利用されてきた公知のプロセス技術の組み合わせが光学異性体の分離にも利用できる点について言及している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の擬似移動床方式による公知技術の組み合わせのみでは光学異性体の分離に関する工業的な技術を確立しようとすると、様々な点で問題が生ずる。
【0007】なかでも、最も大きな問題は擬似移動床方式を用いて光学異性体を分離して得られる光学活性体が数百〜数千ppm程度の非常に希薄な濃度でしか得られないことである。そのため、希薄な光学活性体の溶液から光学活性体を取得するため非常に大きな蒸留器および/または蒸発器を必要とし、莫大な量の溶媒を取り除かないと光学活性体を取得できない欠点があった。この問題点のため、現在の擬似移動床方式を用いた光学異性体の分離プロセスは経済的な方法とは言い難く、経済性を克服できなおかつ簡便にできる改良プロセスが望まれていた。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は光学異性体の吸着分離方法について鋭意研究した結果、内部に吸着剤を収容し、前端と後端とが流体通路で無端状になっていて流体が一方向に循環している充填床に、光学異性体および移動相を導入し、同時に充填床から分離された一つの化合物を含有する流体を抜き出すことからなり、充填床には、移動相導入口、吸着されやすい化合物を含有する流体(エクストラクト)の抜き出し口、光学異性体の導入口、吸着されにくい化合物を含有する流体(ラフィネート)の抜き出し口を、流体の流れ方向に沿ってこの順序で配置し、かつこれらの床内の流体の流れ方向にそれらの位置を間欠的に逐次移動する事からなる擬似移動床方式を用いて光学異性体を吸着分離し、エクストラクトおよび/またはラフィネートの抜き出し口に光学活性体を濃縮し、移動相を回収する光学活性体濃縮−移動相回収工程を設けることで非常に効率よく光学活性体を製造できることを見いだした。
【0009】すなわち本発明は、内部に吸着剤を収容し、前端と後端とが流体通路で無端状になっていて流体が一方向に循環している充填床に、光学異性体および移動相を導入し、同時に充填床から分離された一つの化合物を含有する流体を抜き出すことからなり、充填床には、移動相導入口、吸着されやすい化合物を含有する流体(エクストラクト)の抜き出し口、光学異性体の導入口、吸着されにくい化合物を含有する流体(ラフィネート)の抜き出し口を、流体の流れ方向に沿ってこの順序で配置し、かつこれらの床内の流体の流れ方向にそれらの位置を間欠的に逐次移動する事からなる擬似移動床方式を用いて光学異性体を吸着分離し、エクストラクトおよび/またはラフィネートの抜き出し口に光学活性体を濃縮し、移動相を回収する光学活性体濃縮−移動相回収工程を設けることを特徴とする光学異性体の吸着分離方法に関するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0011】なお、本文中において光学異性体と記載した場合は、複数の光学活性体からなる異性体群の混合物を指し、光学活性体と記載した場合は一つの光学活性な化合物の光学純度が30%ee(enantiomer excess)以上、より好ましくは50%ee以上、さらに好ましくは70%ee以上を指す。
【0012】本発明における分離しようとする光学異性体としては、アミノ酸化合物、アミン化合物、カルボン酸化合物、ハロカルボン酸化合物、ヒドロキシカルボン酸化合物、炭化水素化合物、アルコール化合物、エーテル化合物、アルデヒド化合物、ケトン化合物、ハロゲン化合物又はこれらの誘導体を挙げることができ、アミノ酸化合物、アミン化合物、カルボン酸化合物、ハロカルボン酸化合物、アルコール化合物、エーテル化合物や、ハロゲン化合物又はこれらの誘導体がより好ましい。例えば、アミノ酸化合物としては、アルギニン、アスパラギン酸、アラニン、フェニルアラニン、システイン、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、フェニルグリシン、セリン、チロシン、スレオニン、グルタミン、トリプトファン、プロリン又はこれらの誘導体が挙げられ、アミン化合物としては、2−アミノブタン、2−アミノヘプタン、3−アミノヘプタン、2−アミノ−1−ブタノール、2−アミノ−1−ヘキサノール、2−アミノ−3−メトキシプロパン、2−アミノ−1−プロパノール、1−フェニルエチルアミン、3−アミノ−ε−カプロラクタム、2−アミノ−1−フェニルエタノール又はこれらの誘導体が挙げられ、カルボン酸化合物、ハロカルボン酸化合物又はこれらの誘導体としては、2−クロロプロピオン酸、2−ブロモプロピオン酸、2−クロロプロピオン酸メチルエステル、2−クロロプロピオン酸エチルエステル、2−ブロモプロピオン酸メチルエステル、2−ブロモプロピオン酸エチルエステル、2−ブロモプロピオン酸ペンチルエステル、2−ブロモプロピオン酸sec−ブチルエステル、2−ブロモプロピオン酸sec−ヘキシルエステル、4−クロロー3−アセトキシ−ブタン酸メチル、4−クロロー3−アセトキシ−ブタン酸エチル、α−アセチル−α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−ブチロラクトン、α−アセトキシ−γ−ブチロラクトンなどが挙げられ、アルコール化合物としては、2−ペンタノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、1,2−ヘキサンジオール、グリシドールなどが挙げられ、エーテル、ハロゲン化合物としては、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、1,2−エポキシ−3−ブテン、グリシジルメチルエーテルなどを挙げることができるが、ここに示した化合物に限定されるものではない。
【0013】本発明における擬似移動床方式とは、内部に吸着剤を収容し、前端と後端とが流体通路で無端状になっていて流体が一方向に循環している充填床に、光学異性体および移動相を導入し、同時に充填床から分離された一つの化合物を含有する流体を抜き出すことからなり、充填床には、移動相導入口、吸着されやすい化合物を含有する流体(エクストラクト)の抜き出し口、光学異性体の導入口、吸着されにくい化合物を含有する流体(ラフィネート)の抜き出し口を、流体の流れ方向に沿ってこの順序で配置し、かつこれらの床内の流体の流れ方向にそれらの位置を間欠的に逐次移動する事からなる吸着分離装置を用いて分離する方法を示す。Sorbex装置などで利用されている装置と基本的に仕組みは同一である。
【0014】本発明における装置およびプロセスは、光学異性体を吸着分離し、効率よく光学活性体を取得するための装置であり、吸着剤および移動相は光学異性体が吸着分離できる組み合わせであればどのようなものでも良い。
【0015】吸着分離法を大別すると、光学異性体を識別する光学活性化合物が吸着剤に含まれている固相法と移動相に含まれている移動相法に分けられる。
【0016】固相法における吸着剤と移動相の組み合わせを下記に記す。
【0017】本発明における固相法で用いる光学異性体を識別する光学活性化合物が含まれている吸着剤とは、光学活性な高分子化合物、および光学分割能を有する低分子化合物を利用した光学分割用充填剤などである。例えば多糖誘導体(セルロースやアミロースのエステル体あるいはカルバメート体等)、多糖誘導体をシリカゲルに担持したもの、シクロデキストリンの誘導体、シクロデキストリンの誘導体、シクロデキストリン誘導体をシリカゲルなどに担持したもの、ポリアクリレート誘導体、ポリアクリレート誘導体をシリカゲルなどに担持したもの、光学活性なクラウンエーテル誘導体、光学活性なクラウンエーテル誘導体をシリカゲル等に担持したもの、大環状グリコペプチドやバンコマイシンをシリカゲル等に担持(固定)したものなどである。また、市販品としてはダイセル化学工業社製のキラルセルシリーズや住友化学社製のOAシリーズ、アステック社製のキロバイオテック、サイクロボンドシリーズ等の光学異性体分離用カラムが利用できる。
【0018】本発明における固相法で用いる移動相とは、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール、ヘキサンなどの炭化水素やエーテル等の有機溶媒や鉱酸や金属塩の水溶液およびそれらの任意の割合の混合溶液などである。
【0019】一方、移動相法における吸着剤と移動相の組み合わせを下記に示す。
【0020】本発明における移動相法で用いる吸着剤としては多孔性吸着剤、イオン交換体がある。吸着剤は、多孔質からなる組成物もしくはイオン交換能を持つ組成物であれば有機物でも無機物でも良い。前記有機物としては、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリアクリレートなどの高分子組成物を挙げることができる。前記無機物としては、シリカ、アルミナ、マグネシア、酸化チタン、ケイ酸塩、珪藻土、アルミノシリケート、層状化合物、ゼオライト、活性炭、グラファイトなどを挙げることができる。本発明における多孔性吸着剤としては、無機物からなる多孔質吸着剤が好ましく、均一なメソポア、ミクロポアを有するシリカやアルミナ、シルカアルミナ等の組成物やゼオライトが特に好ましい。本発明におけるイオン交換体としては、イオン交換能を持ったスチレン重合体、スチレン・ジビニルベンゼン共重合体、セルロース等が好ましい。
【0021】本発明における移動相法の移動相は、光学異性体を識別する光学活性化合物と希釈剤と脱着剤からなる。光学活性化合物は、分離しようとする光学異性体の中の特定の化合物を選択的に識別するいわゆる識別剤として機能する。本発明における移動相中の光学活性化合物としては、アミノ酸、アミン、カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸、炭化水素、アルコール、エーテル又はこれらの誘導体やl−メントール、多糖類、酒石酸、シクロデキストリンのような天然型光学活性化合物およびその誘導体が好ましい。アルコール、アミン、カルボン酸又はその誘導体や、l−メントール、多糖類、酒石酸、シクロデキストリンのような天然型光学活性化合物およびその誘導体がより好ましく、特にシクロデキストリンやシクロデキストリン誘導体が好ましい。本発明におけるシクロデキストリン誘導体としては、シクロデキストリンの水酸基を修飾したものであればどのようなものでもかまわないが、アシル化したもの、エーテル化したもの、さらには部分的にエーテル化され部分的にアシル化されたものが特に好ましい。部分的にエーテル化され、部分的にアシル化された誘導体の中でも、グルコースユニットの水酸基の2位及び6位がエーテル基で、3位がエーテル基またはアシル基のものが主成分であることが好ましい。特に2,6−O−ジアルキル−3−O−アシル−シクロデキストリン、2,3,6−O−トリアルキル−シクロデキストリン(アルキル基およびアシル基は、1〜10個の炭素原子を有するもの)が主成分であることが好ましい。さらにシクロデキストリン誘導体の中では、ヘプタキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−トリフルオロアセチル)−β−シクロデキストリン、ヘプタキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−トリクロロアセチル)−β−シクロデキストリン、ヘプタキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−ブチリリル)−β−シクロデキストリン、ヘプタキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−アセチル)−β−シクロデキストリン、ヘプタキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−プロパノイル)−β−シクロデキストリン、ヘキサキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−トリフルオロアセチル)−α−シクロデキストリン、ヘキサキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−トリクロロアセチル)−α−シクロデキストリン、ヘキサキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−ブチリリル)−α−シクロデキストリン、ヘキサキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−アセチル)−α−シクロデキストリン、ヘキサキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−プロパノイル)−α−シクロデキストリン、オクタキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−トリフルオロアセチル)−γ−シクロデキストリン、オクタキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−トリクロロアセチル)−γ−シクロデキストリン、オクタキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−ブチリリル)−γ−シクロデキストリン、またはオクタキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−アセチル)−γ−シクロデキストリン、オクタキス(2,6−O−ジペンチル−3−O−プロパノイル)−γ−シクロデキストリンや、ヘプタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリフルオロアセチル)−β−シクロデキストリン、ヘプタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリクロロアセチル)−β−シクロデキストリン、ヘプタキス(2,6−O−ジオクチル3−O−ブチリリル)−β−シクロデキストリン、ヘプタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−アセチル)−β−シクロデキストリン、ヘプタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−プロパノイル)−β−シクロデキストリン、ヘキサキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリフルオロアセチル)−α−シクロデキストリン、ヘキサキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリクロロアセチル)−α−シクロデキストリン、ヘキサキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−ブチリリル)−α−シクロデキストリン、ヘキサキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−アセチル)−α−シクロデキストリン、ヘキサキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−プロパノイル)−α−シクロデキストリン、オクタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリフルオロアセチル)−γ−シクロデキストリン、オクタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリクロロアセチル)−γ−シクロデキストリン、オクタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−ブチリリル)−γ−シクロデキストリン、またはオクタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−アセチル)−γ−シクロデキストリン、オクタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−プロパノイル)−γ−シクロデキストリンを主成分とすることが特に好ましいが、これらに限定されるものではない。これら光学活性化合物は、移動相中において分離しようとする光学異性体と相互作用する。これら光学活性化合物の光学純度は、高ければ高いほど好ましいが、低くても本発明の効果は発現するため問題ない。好ましくは30%ee(enatiomer excess)以上、さらに好ましくは50%ee以上で、90%ee以上が特に好ましい。また、光学活性化合物は複数の混合物であっても何ら問題はない。
【0022】移動相中に含まれる光学活性化合物の濃度は、濃ければ濃いほど良く、好ましい濃度としては5重量%以上、より好ましくは10重量%以上であり、さらに好ましくは20重量%以上であり、40重量%以上が特に好ましい。
【0023】本発明における希釈剤とは、識別剤である光学活性化合物を希釈する溶液である。光学活性化合物は、分子量が大きくなると固体だったり、粘性の高い液体であったりするため、移動相として用いるためには、希釈剤を用いて流動性のある溶液にする必要がある。本発明における具体的な希釈剤としては、特に限定がないが光学活性化合物を十分に溶解できるものが好ましく、水、メタノールやエタノール等のアルコール、ベンゼンやトルエンなどの芳香族化合物、n−ヘキサン、石油エーテル、n−ノナン、n−デカン、n−ドデカン、n−パラフィン、分枝状パラフィンの留分の留分等の脂肪族炭化水素、エーテルやエステルなどの含酸素化合物、クロロホルム、ジクロロエタンなどのハロゲン化合物およびそれらの任意の割合の混合溶液など様々なものが使用可能である。
【0024】本発明における脱着剤とは、吸着剤に吸着した光学異性体を吸着剤から移動相中に脱着させる溶液である。そのため、脱着剤が希釈剤と同一の溶液であっても良い。本発明における具体的な脱着剤としては、特に限定がないが光学活性化合物を十分に溶解できるものが好ましく、水、メタノールやエタノール等のアルコール、ベンゼンやトルエンなどの芳香族化合物、n−ヘキサン、石油エーテル、n−ノナン、n−デカン、n−ドデカン、n−パラフィン、分枝状パラフィンの留分の留分等の脂肪族炭化水素、イソプロピルエーテル、ジオキサン、アニソールなどのエーテル、酢酸エチルなどのエステル、アセトン、2−ブタノンなどのケトン、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化合物およびそれらの任意の割合の混合溶液など様々なものが使用可能である。
【0025】本発明におけるプロセスでは、エクストラクトおよび/またはラフィネートの抜き出し口に光学活性体を濃縮し、移動相を回収する光学活性体濃縮−移動相回収工程を設けることが特徴となる。この工程を設けることで、光学異性体の分離を効率よく行うことが出来る。
【0026】本発明における好ましい光学活性体濃縮−移動相回収工程は、液抽出、イオン交換体接触および膜分離のいずれかによる光学活性体の濃縮とその濃縮工程を通過した移動相の回収工程である。
【0027】本発明における液抽出は、例えば、分離しようとする光学異性体がアミン化合物やカルボン酸化合物等の極性の強い化合物の場合には、例えば非水溶性の有機溶媒からなる移動相と光学活性なアミン化合物からなる溶液がエクストラクトおよび/またはラフィネートから抜き出される場合には、酸性水溶液で液抽出し、水溶液として光学活性体を高濃度化できる。光学活性なアミン化合物を水溶液として高濃度化した後、移動相は擬似移動床方式の吸着分離プロセスへ脱水処理を施した後、移動相として返還することができる。光学活性なカルボン酸化合物からなる溶液がエクストラクトおよび/またはラフィネートから抜き出される場合には、アルカリ性水溶液で液抽出し、水溶液として光学活性体を高濃度化できる。光学活性なカルボン酸化合物を水溶液として高濃度化した後、移動相は擬似移動床方式の吸着分離プロセスへ脱水処理を施した後、移動相として返還することができる。光学活性な中性化合物(例えばカルボン酸エステル化合物、ハロカルボン酸エステル化合物、炭化水素化合物、アルコール化合物、エーテル化合物、アルデヒド化合物、ケトン化合物、ハロゲン化合物またはこれらの誘導体)からなる溶液がエクストラクトおよび/またはラフィネートから抜き出される場合には、移動相成分である光学活性化合物と希釈剤、脱着剤には不溶であるが、光学活性な中性化合物は可溶な溶媒を用いて光学活性体の分配の差(分配比)を利用して抽出することができる。抽出溶媒としては、例えば希釈剤が疎水性溶媒(例えばヘキサン、n−ノナン、n−デカン、n−ドデカン、n−パラフィンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素、イソプロピルエーテル、アニソールなどのエーテル、酢酸エチルなどのエステル、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化合物もしくはその混合溶液など)の場合は、親水性溶媒(例えば、水、メタノール、エタノール、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトニトリルもしくはその混合溶液など)を抽出溶媒として用いることができる。逆に、希釈剤が親水性溶媒の場合は、疎水性溶媒を抽出溶媒に用いることができる。分配比とは、一つの溶質が二つの互いの混じり合わない二相をなす溶媒にまたがって溶解するときの両溶媒中における溶質の濃度の比のことであり、この分配比が大きければ大きいほど抽出効率が良くなるが、分配比が小さくてもゼロでない限り、光学活性な中性化合物を濃縮することが可能である。また、脱着剤や希釈剤を除去した後に光学活性化合物には不溶な溶媒を用いて液抽出することもできる。
【0028】本発明の液抽出のプロセスは、バッチ抽出法、連続抽出法、向流分配法が好ましいが、連続抽出法、向流分配法が特に好ましい。
【0029】本発明における抽出溶媒に分配する移動相中の光学活性化合物の分配比とは、抽出溶媒中に含まれる光学活性化合物の濃度を分子に、移動相中に含まれる光学活性化合物の濃度を分母にとった濃度比であり、その分配比は、0.2以下が好ましく、より好ましくは0.1以下、さらに好ましくは0.05以下である。
【0030】本発明における抽出溶媒に分配する、分離する光学異性体の分配比とは、抽出溶媒中に含まれる分離する光学異性体の濃度を分子に、移動相中に含まれる分離する光学異性体の濃度を分母にとった濃度比であり、その分配比は、分離する前の光学異性体で測定しても、分離した光学活性体で測定してもその分配比は変わらず、その値は2以上が好ましく、より好ましくは5以上、さらに好ましくは10以上である。液抽出による光学活性体の濃縮工程は、公知の様々なプロセス的な工夫が本発明で利用可能である。
【0031】このようにして濃縮した光学活性体は、さらに光学活性体回収工程で回収される。例えば、上述の液抽出工程で濃縮された光学活性体は、蒸留器および/または蒸発器等で溶媒を除去して得ることができる。
【0032】この工程では、光学活性体を製品として回収することもできるし、さらに異性化して、擬似移動床プロセスの光学異性体の導入口へ返還することもできる。
【0033】本方法によれば、光学活性体は、エクストラクトおよび/またはラフィネートから非常に希薄な液として得られる光学活性体を簡便な操作で濃縮した後、取得することができる。例えば、エクストラクトおよび/またはラフィネートから数百〜数千ppmオーダーの非常に希薄な液として得られる光学活性体を蒸留器を用いて回収しようとした場合、非常に大きな蒸留器を用いても僅かな量の光学活性体しか得られず、また蒸留器の加熱によりラセミ化の問題も生ずるのに対し、本法を用いれば、非常にコンパクトな装置で加熱操作をあまり加えることなく光学活性体を取得できることになる。
【0034】液抽出工程と同様の効果は、イオン交換体との接触や膜分離によっても得ることができる。
【0035】本発明のプロセスは、図1〜3をもとに説明を加える。なお、本説明は本発明の一例であり、以下の内容に限定されるものではない。
【0036】図1は、エクストラクトから製品である光学活性体を取得する吸着分離方法を示した図である。内部に吸着剤を収容した前端と後端とが流体通路で無端状になっていて、ポンプにより一定流量で導入した移動相が一方向に循環している充填床(図1では12室からなる充填床を示したが特に充填床の数に制限はない)へ、一定流量で光学異性体を導入し、同時に充填床から分離された一つの化合物を含有する流体をエクストラクト及びラフィネートから抜き出す。図に示されるように、充填床に、移動相導入口、吸着されやすい化合物を含有する流体(エクストラクト)の抜き出し口、光学異性体の導入口、吸着されにくい化合物を含有する流体(ラフィネート)の抜き出し口を、流体の流れ方向に沿ってこの順序で配置し、かつこれらの床内の流体の流れ方向にそれらの位置を間欠的に逐次移動できる擬似移動床装置を用いる。擬似移動床装置により、吸着分離された光学活性体が移動相とともにエクストラクトから抜き出される(エクストラクトおよび/またはラフィネートの抜き出し口は図に示された4室と10室に特に限定されるものでなく分離する対象物、分離方法により適宜最適化できる)。抜き出された光学活性体含有液は、光学活性体濃縮−移動相回収工程で光学活性体を濃縮し、移動相は回収される。光学活性体の濃縮工程では、液抽出、イオン交換体接触、膜分離等、またはこれらの組み合わせにより濃縮操作を行うことができる。この濃縮操作により、エクストラクトから抜き出された薄い濃度の光学活性体溶液が高濃度化される。この濃縮操作を経ずに光学活性体を蒸留分離等により取得しようとすると、大量の移動相を除去する必要があり、そのためには非常に大きな蒸留塔が必要となりかつ加熱操作などにより多大なエネルギーをロスすることになる。それに対し本発明の方法によれば、光学活性体をいったん濃縮することで、光学活性体の回収工程(例えば蒸留による回収)がコンパクトになり、かつエネルギーを大幅に節約できることになる。また濃縮操作を経た残りの溶液は、移動相回収操作により、移動相として回収される。移動相は回収して再利用することで効率的なプロセスになる。濃縮した光学活性体は光学活性体回収工程で回収され製品となる光学活性体を取得できる。なお、ラフィネートから製品を取得する場合も原理的に同様の方法で実施可能である。
【0037】図2は、ラフィネートから製品である光学活性体を回収する吸着分離方法を示した図である。擬似移動床装置により、吸着分離された光学活性体が移動相とともにラフィネートから抜き出され、光学活性体濃縮−移動相回収工程で光学活性体を濃縮し、移動相は回収される。光学活性体の濃縮工程では、液抽出、イオン交換体接触、膜分離など、またはこれらの組み合わせにより濃縮操作を行う。濃縮した光学活性体は光学活性体回収工程で回収され光学活性体を取得できる。光学活性体濃縮−移動相回収工程では、図1の場合と同様の効果が得られる。なお、エクストラクトから光学活性体を取得する場合も原理的に同様の方法で実施可能である。
【0038】さらに、エクストラクトから製品となる光学活性体を取得する場合であっても、ラフィネートから製品となる光学活性体を取得する場合であっても、不要な対掌体である光学活性体をたとえば図3に示すように回収し、異性化(ラセミ化)工程を経て光学異性体の導入口へ返還することができる。
【0039】
【実施例】次に本発明の効果を実施例を挙げて説明する。
【0040】実施例1(固定化法吸着分離工程)吸着カラム塔として長さ0.25m、内径25mmのカラム(CHIRALCEL OD(ダイセル化学工業(株))を8本連結した。図1に示すような擬似移動床プロセスモデルを下記実験により確認した。流体の抜き出し口および導入口は回転弁により制御した。実験は全て40℃で行った。光学異性体の導入口からはRS−α−フェニルエチルアミンを0.2ml/時で供給した。移動相(n−ヘキサン/イソプロピルアルコール=99/1(v/v))は300ml/時で供給した。エクストラクトからは45ml/時でラフィネートからは50ml/時でぞれぞれ抜き出した。回転弁は380秒おきに切り替えた。この条件で定常状態になるまで12時間運転したところ、エクストラクトからはS−α−フェニルエチルアミンが1400ppmで、ラフィネートからはR−α−フェニルエチルアミンが1100ppmでそれぞれ光学純度100%eeで流出した。成分分析はCHIRALCELOD(ダイセル化学工業(株))を用いて液体クロマトグラフィ法により行った。
(光学活性体濃縮−移動相回収工程)ラフィネートおよびエクストラクト相は、3N塩酸水溶液相と接触させ、それぞれ光学活性なアミンを塩酸塩として水槽へ抽出した。連続運転により、水相側は、約10重量%以上まで濃縮された。
【0041】水相側は、濃縮乾固して、それぞれ光学純度98%eeの光学活性体を塩酸塩で取得することが出来た。
【0042】有機相側は、蒸留によりn−ヘキサンとイソプロパノールを回収し、移動相として再返還した。
【0043】実施例2ヘプタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリフルオロアセチル)−β−シクロデキストリン2.25gとn−ドデカン2.25gと4−クロロー3−アセトキシブタン酸メチル0.50gからなる均一溶液に、ジメチルスルホキシド(DMSO)2.30gを加えて十分に振り混ぜ、静置した。二相に分離した液をそれぞれガスクロマトグラフィー分析したところ、4−クロロー3−アセトキシブタン酸メチルがDMSO相に93%移動し(分配比は13)、ヘプタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリフルオロアセチル)−β−シクロデキストリンはDMSO相には全く移動していなかった。
【0044】さらに、二相分離した溶液のうち、DMSO相を抜き出し、残ったヘプタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリフルオロアセチル)−β−シクロデキストリンとn−ドデカンの相に新たにDMSO2.50g加えて同様の操作を行った。ヘプタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリフルオロアセチル)−β−シクロデキストリンとn−ドデカンの相をガスクロマトグラフィー分析したところ、4−クロロー3−アセトキシブタン酸メチルは検出されず、全てDMSO側へ4−クロロー3−アセトキシブタン酸メチルは抽出された。
【0045】実施例3ヘプタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリフルオロアセチル)−β−シクロデキストリン3.00gとn−ドデカン3.00gと4−クロロー3−アセトキシブタン酸エチル0.81gからなる均一溶液に、ジメチルスルホキシド(DMSO)3.00gを加えて十分に振り混ぜ、静置した。二相に分離した液をそれぞれガスクロマトグラフィー分析したところ、4−クロロー3−アセトキシブタン酸エチルがDMSO側に95.6%移動し(分配比は21)、ヘプタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリフルオロアセチル)−β−シクロデキストリンは全くDMSO相に移動していなかった。
【0046】さらに、二相分離した溶液のうち、DMSO相を抜き出し、残ったヘプタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリフルオロアセチル)−β−シクロデキストリンとn−ドデカンの相に新たにDMSO3.00g加えて同様の操作を行った。ヘプタキス(2,6−O−ジオクチル−3−O−トリフルオロアセチル)−β−シクロデキストリンとn−ドデカンの相をガスクロマトグラフィー分析したところ、4−クロロー3−アセトキシブタン酸エチルは0.18%まで減少し(分配比22)、DMSO側へ99.8%の4−クロロー3−アセトキシブタン酸エチルは抽出された。
【0047】
【発明の効果】本発明によれば、擬似移動床を用いて光学活性体が吸着分離でき、エクストラクトおよび/またはラフィネートの抜き出し口に濃縮工程を設けることで容易に光学活性体を濃縮することが出来る。
【出願人】 【識別番号】000003159
【氏名又は名称】東レ株式会社
【出願日】 平成11年9月21日(1999.9.21)
【代理人】
【公開番号】 特開2000−159694(P2000−159694A)
【公開日】 平成12年6月13日(2000.6.13)
【出願番号】 特願平11−267349