專利名稱：：制備苯基丙氨酸無(wú)水結(jié)晶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于一種制備旋光性苯基丙氨酸無(wú)水結(jié)晶的方法，該旋光活性苯基丙氨酸無(wú)水結(jié)晶是用作一種藥物的原料粉末，一種藥物中間體和一種增甜劑的原料。L-苯基丙氨酸是營(yíng)養(yǎng)上不可缺少的主要的氨基酸，在工業(yè)上它用作L-天冬氨酰-L-苯基丙氨酸甲酯即一種增甜劑的起始原料。在旋光性苯基丙氨酸的制備方法中，它是從蛋白質(zhì)，例如脫脂大豆等的水解產(chǎn)物中分離出來(lái)，旋光性苯基丙氨酸的已知生產(chǎn)方法為發(fā)酵方法和合成方法。在這些方法的任何一種中，為純化旋光性苯基丙氨酸通常都進(jìn)行結(jié)晶和沉淀。當(dāng)旋光性的苯基丙氨酸溶液在pH為3-9結(jié)晶和沉淀時(shí)，通常得到無(wú)水結(jié)晶(下文稱″β-形結(jié)晶″)。α-形結(jié)晶為片狀或絮狀結(jié)晶，而β-型結(jié)晶為細(xì)針狀結(jié)晶。而且α-形結(jié)晶顯示與出母液良好的分離特性，且結(jié)晶含母液較少。因此，α-形結(jié)晶比β-形結(jié)晶在工業(yè)上更有利。從而對(duì)穩(wěn)定地制備高質(zhì)量的α-型結(jié)晶的方法已進(jìn)行了各種各樣的研究。至今，通過(guò)如下的方法來(lái)制備高質(zhì)量的α-型結(jié)晶。方法(1)將氯化鈉以至少20g/100gH2O的量加入含苯基丙氨酸的水溶液中，該混合物冷卻到30℃或更低的溫度，以結(jié)晶和沉淀苯基丙氨酸(日本特許公開號(hào)91,062/1992)。方法2)將表面活性劑，例如山梨糖醇酐烷基酯或聚氧乙烯山梨糖醇酐烷基酯加入含苯基丙氨酸和氯化銨的水溶液，以結(jié)晶和沉淀苯基丙氨酸(日本特許公開號(hào)103,565/1992)。方法3)在培養(yǎng)期間，在苯基丙氨酸發(fā)酵溶液中苯基丙氨酸的濃度高于溶解度時(shí)，加入α-型晶種，結(jié)晶和沉淀苯基丙氨酸(日本特許公開號(hào)304,971/1993)。進(jìn)一步說(shuō)，為以高產(chǎn)率制備苯基丙氨酸，至今還運(yùn)用了下述的方法。方法4)分離苯基丙氨酸的方法，是向含苯基丙氨酸溶液加入20-40(wt)％的硫酸銨，該混合物在30℃或更低的溫度下過(guò)濾(日本特許公開號(hào)163,215/1993)。方法5)結(jié)晶和沉淀苯基丙氨酸的方法，是將至少為8(wt)％的硫酸銨加入到由肉桂酸和氨酶化反應(yīng)所得到的苯基丙氨酸溶液(日本特許公開號(hào)178,801/1993)。然而，這些方法并沒(méi)有研究穩(wěn)定地制備α-型結(jié)晶。即使α-型結(jié)晶生成，僅確定了在結(jié)晶溶液中的每種添加劑的濃度。綜合的考慮沒(méi)有提供。本發(fā)明涉及制備高質(zhì)量的苯基丙氨酸結(jié)晶，同時(shí)保持在L-苯基丙氨酸的結(jié)晶和沉淀步驟中的優(yōu)良處理性能的方法。旋光性的苯基丙氨酸在給定的溫度下(轉(zhuǎn)變點(diǎn))生成α-形結(jié)晶，在低于給定的溫度下生成β-形結(jié)晶。在水溶液體系中，旋光性苯基丙氨酸的轉(zhuǎn)變點(diǎn)約為37℃。通過(guò)利用顯微鏡、x-射線分析等發(fā)現(xiàn)。估計(jì)所生成的結(jié)晶為α-形結(jié)晶或β-形結(jié)晶。但是，轉(zhuǎn)變點(diǎn)一般都難以測(cè)量。當(dāng)溶液中的旋光性的苯基丙氨酸的濃度變高和轉(zhuǎn)變點(diǎn)明顯地估計(jì)上升時(shí)，苯基丙氨酸甚至可深信是在α-形結(jié)晶區(qū)、β-形結(jié)晶區(qū)沉淀的40℃的溫度下結(jié)晶和沉淀。本發(fā)明人對(duì)結(jié)晶和沉淀旋光性苯基丙氨酸的現(xiàn)象進(jìn)行了刻苦地研究，同時(shí)，仔細(xì)地觀察結(jié)晶/沉淀溫度、溶液中旋光性苯基丙氨酸的濃度、溶液的滲透壓和此時(shí)沉淀的旋光性苯基丙氨酸的晶形。結(jié)果，他們的發(fā)現(xiàn)如圖1所示，在溶液的高滲透壓下生成α-形結(jié)晶，而在溶液的低滲透壓下生成β-形結(jié)晶。α形結(jié)晶區(qū)和β形結(jié)晶區(qū)之間的分界線以溶液的結(jié)晶/沉淀區(qū)溫度和滲透壓來(lái)表示。因此，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果在給定結(jié)晶/沉淀溫度T(℃)下得到α-形結(jié)晶，那么將待結(jié)晶和沉淀的含旋光性苯基丙氨酸溶液的滲透壓(Л)調(diào)節(jié)為至少10500-450T+4.4T2時(shí)，即使結(jié)晶/沉淀溫度T(℃)低于純體系的轉(zhuǎn)變點(diǎn)時(shí)，由此使得可能穩(wěn)定地制備α-形結(jié)晶。也就是說(shuō)，即使苯基丙氨酸在低于水溶液體系溫度37℃的轉(zhuǎn)變點(diǎn)的水溶液體系中結(jié)晶和沉淀時(shí)，調(diào)節(jié)如上所述的滲透壓，就能夠穩(wěn)定和容易地生成至今難以得到的α-形結(jié)晶。本文中所指的滲透壓是利用以凝固點(diǎn)降低為基礎(chǔ)的滲透壓力計(jì)來(lái)測(cè)量的值，其單位是mosm/kg·H2O。添加劑可以用來(lái)將含旋光性苯基丙氨酸的溶液的滲透壓π調(diào)節(jié)到所要求的值。如果某一添加劑有助于得到在結(jié)晶/沉降溫度下的所要求的滲透壓，那么該添加劑就可利用。添加劑包括無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物。無(wú)機(jī)化合物的實(shí)例是電解質(zhì)類，例如三氯化鋁、氯化銨、氯化鉀和氯化鈉之類的氯化物，硝酸銨、硝酸鉀和硝酸鈉之類的硝酸鹽，碳酸銨之類的碳酸鹽，硫酸鋁、硫酸銨、硫酸鋁鉀、硫酸鈉和硫酸鎂之類的硫酸鹽。有機(jī)化合物的實(shí)例是有機(jī)電解質(zhì)，如乙酸鈉、乙酸鉀、草酸鈉和草酸鉀，和非電解質(zhì)，如糖類，例如半乳糖，葡萄糖、果糖、甘露糖、蔗糖、乳糖和麥芽糖，及聚乙二醇之類的高分子量的物質(zhì)。還可利用甲醇和乙醇之類的一元醇，乙二醇和丙三醇之類的多元醇。這些化合物可單獨(dú)使用，也可組合使用，只要可以提供所要求的滲透壓值就行。從提高滲透壓的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選無(wú)機(jī)鹽之類的低分子量電解質(zhì)。同時(shí)，某些電解質(zhì)例如氯化鈉會(huì)降低旋光性苯基丙氨酸的溶解度。在那種情況下，在結(jié)晶和沉淀前，旋光性苯基丙氨酸的濃度(g/100g·H2O下文稱C1)沒(méi)有改變，但是用添加劑使旋光性的苯基丙氨酸結(jié)晶和沉淀后，母液中的旋光性的苯基丙氨酸的濃度(下文稱C2)降低了，因此在此時(shí)結(jié)晶和沉淀的過(guò)飽和度(C1/C2)增加了、當(dāng)此時(shí)結(jié)晶和沉淀的過(guò)飽和度(C1/C2)超過(guò)3時(shí)，β-型結(jié)晶暫時(shí)地沉淀出來(lái)。因此，可以認(rèn)為當(dāng)加入添加劑時(shí)，滲透壓會(huì)升高，并且過(guò)飽和度也因此提高。因而，在C1/C2為1-3，優(yōu)選1-2時(shí)，進(jìn)行結(jié)晶和沉淀是適當(dāng)?shù)摹：庑员交彼岬乃芤喊òl(fā)酵液、用離子交換樹脂或脫色劑處理發(fā)酵液所產(chǎn)生的溶液、由結(jié)晶和沉淀上述溶液所得到的粗結(jié)晶的溶液，和用發(fā)酵方法，分離粗結(jié)晶后所得到的母液；蛋白質(zhì)的水解物、用離子交換樹脂或脫色樹脂處理蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物所生成的溶液、由上述的溶液結(jié)晶和沉淀所得到的粗結(jié)晶的溶液，和用蛋白質(zhì)水解方法，分離粗結(jié)晶后的母液；和DL-乙?；交彼崤c?；D(zhuǎn)移酶反應(yīng)所得到的溶液。這樣，只要旋光性苯基丙氨酸能夠在其中結(jié)晶的沉淀，任何的溶液都可得到。例如，從含旋光性苯基丙氨酸的具有高滲透壓的水溶液，如發(fā)酵液中就可以有效地結(jié)晶和沉淀旋光性苯基丙氨酸，因?yàn)橛蒙倭康奶砑觿┚涂蓪B透壓調(diào)節(jié)到所要求的值。本發(fā)明通過(guò)下述的實(shí)例特別地說(shuō)明。在下述的實(shí)例中，C1表示結(jié)晶和沉淀前的旋光性苯基丙氨酸的濃度(g/100g·H2O)，而C2表示結(jié)晶和沉淀后母液中旋光性苯基丙氨酸的濃度(g/100g·H2O)。實(shí)施例1將50g水加入1.7gL-苯基丙氨酸結(jié)晶中(由Sigma公司制造)，L-苯基丙氨酸結(jié)晶在60℃溶解，用來(lái)制備L-苯基丙氨酸濃度C1為3.4的L-苯基丙氨酸溶液。然后，向該溶液中加入硫酸銨以提供預(yù)定的滲透壓，并在60℃繼續(xù)溶解。然后，該混合物冷卻到30℃，以結(jié)晶和沉淀L-苯基丙氨酸。在那時(shí)，以2.5g、5g、6g和8g的量加入硫酸銨，結(jié)果預(yù)定的滲透壓變得高于960(＝10500-450×30+4.4×30×30)(mosm/kg·H2O)。比較起來(lái)，以0g、1g、和2g的量加入硫酸銨，結(jié)果滲透壓變得小于960(mosm/kg·H2O)，并且生成的混合物也結(jié)晶和沉淀。表1示出了母液中苯基丙氨酸濃度和得到的苯基丙氨酸的晶形。表1表1清楚地示出，當(dāng)滲透壓高于960(mosm/kg·H2O)時(shí)，優(yōu)先得到了無(wú)水結(jié)晶(α-形結(jié)晶)。實(shí)施例2將50g水加入1.8gL-苯基丙氨酸結(jié)晶中(Sigma公司制造)，L-苯基丙氨酸在60℃下溶解，制造L-苯基丙氨酸濃度C1為3.6的L-苯基丙氨酸溶液。然后，向該溶液中加入右旋糖，使達(dá)到預(yù)定的滲透壓，并在60℃溶解。然后將該混合物冷卻到25℃，結(jié)晶和沉淀L-苯基丙氨酸。在那時(shí)，以20g、25g和30g的量加入右旋糖，結(jié)果預(yù)定的滲透壓變得高于2000(＝10500-450×25+4.4×25×25)(mosm/kg·H2O)。為比較起見(jiàn)，加入8g、12g和16g右旋糖，結(jié)果滲透壓變得低于2000(mosm/kg·H2O)，生成的混合物也結(jié)晶和沉淀。圖2示出了母液中苯基丙氨酸的濃度CO2和得到的苯基丙氨酸的晶形。表2中清楚示出，當(dāng)滲透壓高于2000(mosm/kg·H2O)時(shí)，優(yōu)先得到無(wú)水結(jié)晶(α-形結(jié)晶)。表2</tables>實(shí)施例3將50g水加入1.7gL-苯基丙氨酸結(jié)晶中(Sigma公司制造)，L-苯基丙氨酸結(jié)晶在60℃下溶解，以制備L-苯基丙氨酸濃度C1為3.4的溶液。然后向該溶液加入氯化鈉，其加入量分別為6g、8g、10g和12g，在60℃繼續(xù)溶解，制備4種苯基丙氨酸的水溶液。隨后這些溶液冷卻到預(yù)定的溫度，結(jié)晶和沉淀L-苯基丙氨酸。表3示出了試驗(yàn)條件和結(jié)果(苯基丙氨酸晶形)。在結(jié)晶和沉淀溫度(25℃、20℃、15℃和10℃)，α-形結(jié)晶和β-形結(jié)晶分界線處溶液的滲透壓分別為2000、3260、4740和6440(mosm/kg·H2O)。表3的結(jié)果表，當(dāng)苯基丙氨酸水溶液的滲透壓高于在結(jié)晶和沉淀溫度下α-形結(jié)晶和β-形結(jié)晶間的分界線處的溶液的滲透壓時(shí)，優(yōu)先得到無(wú)水結(jié)晶(α-形結(jié)晶)。表3<p>實(shí)施例4L-苯基丙氨酸結(jié)晶(Sigma公司制造)在70℃下溶解，制備L-苯基丙氨酸的濃度C15.2、4.5、3.5、和3.0的4種溶液。然后，向每種溶液中加入9g氯化鈉，在70℃下溶解。該混合物冷卻到15℃，結(jié)晶和沉淀L-苯基丙氨酸。表4示出了母液中苯基丙氨酸濃度和得到的苯基丙氨酸的晶形。在結(jié)晶和沉淀溫度為15℃時(shí)，α-形結(jié)晶和β-形結(jié)晶間分界線處溶液的滲透壓為4740(＝10500-450×25+4.4×25×25)(mosm/kg·H2O)。如表4所示，既使?jié)B透壓高于4740(mosm/kg·H2O)，在體系中C1/C2為3.1時(shí)，沉淀的β-形結(jié)晶中含α-形結(jié)晶。但是，在體系中C1/C2小于3時(shí)，只有α-形結(jié)晶沉淀。表4實(shí)施例5按日本特許公開號(hào)21079/1976的例1制備的L-苯基丙氨酸發(fā)酵液進(jìn)行離心分離和消毒，無(wú)菌的溶液濃縮后，冷卻、結(jié)晶和沉淀。分離、洗滌和干燥沉淀出的結(jié)晶，得到含95％L-苯基丙氨酸的L-苯基丙氨酸粗結(jié)晶。在60℃下將粗結(jié)晶(1.7g)溶于50g水中，得到L-苯基丙氨酸濃度C1為3.2的溶液。隨后，向該溶液加入25g右旋糖，在60℃下溶解。向該混合物中加入NaCl，結(jié)晶達(dá)到了預(yù)定的滲透壓，在60℃繼續(xù)溶解?；旌先芤豪鋮s到15℃，結(jié)晶和沉淀L-苯基丙氨酸。在那時(shí)，加入NaCl的量為5g、6g和7g，結(jié)果定的滲透壓變得高于4740(＝10500-450×15+4.4×15×15)(mosm/kg·H2O)。為比較，加入NaCl為2g、3g和4g，結(jié)果滲透壓變得低于4740(mosm/kg·H2O)，生成的混合物也進(jìn)行結(jié)晶和沉淀。表5示出了母液中苯基丙氨酸的濃度C2和得到的苯基丙氨酸的晶形。表5顯示當(dāng)滲透壓高于4740(mosm/kg·H2O)時(shí)，優(yōu)先得到無(wú)水結(jié)晶(α-形結(jié)晶)。表5實(shí)施例6按實(shí)例5制得的L-苯基丙氨發(fā)酵酸進(jìn)行濃縮，得到L-苯基丙氨酸濃度C1為4.0(g/100g·H2O)的溶液。然后向該溶液加入硫酸銨，結(jié)果，這種溶液被調(diào)節(jié)到預(yù)定的滲透壓，并在40℃下溶解?；旌先芤豪鋮s到20℃，結(jié)晶和沉淀L-苯基丙氨酸。在那時(shí)，加入硫酸銨的量為8g、10g和12g，結(jié)果預(yù)定的滲透壓變得高于3260(＝10500-450×20+4.4×20×20)(mosm/kg·H2O)。為比較，硫酸銨的加入量改為2g、4g和6g，結(jié)果滲透壓變得小于3260(mosm/kg·H2O)，生成的混合物也進(jìn)行結(jié)晶和沉淀。表6示出了母液中苯基丙氨酸濃度C2和所得苯基丙氨酸結(jié)晶的晶形。表6顯示，當(dāng)滲透壓高于3260(mosm/kg·H2O)時(shí)，優(yōu)先得到無(wú)水結(jié)晶(α-形結(jié)晶)。表6如上所述，按照本發(fā)明，可以穩(wěn)定地得到具有優(yōu)良分離特性的旋光性苯基丙氨酸無(wú)水結(jié)晶。迄今由于在低溫區(qū)能夠得到旋光性苯基丙氨酸的無(wú)水結(jié)晶，因此在產(chǎn)率等方面期望得到改進(jìn)。這樣，從工業(yè)生產(chǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看，本發(fā)明是非常有利的。圖1圖示的表示旋光性苯基丙氨酸沉淀的晶形，圖中結(jié)晶/沉淀溫度用縱座標(biāo)表示，而溶液的滲透壓用橫座標(biāo)表示。權(quán)利要求1.從含旋光性苯基丙氨酸的水溶液中制備旋光性苯基丙氨酸無(wú)水結(jié)晶的方法，該方法包括從旋光性苯基丙氨酸飽和溶液中結(jié)晶和沉淀旋光性苯基丙氨酸，飽和溶液的滲透壓π(mosm/kg·H2O)至少為10500-450T+4.4T2，式中T是結(jié)晶/沉淀溫度(℃)。2.按權(quán)利要求1的方法，其中結(jié)晶/沉淀溫度T不高于37℃。3.按權(quán)利要求1的方法，其中當(dāng)旋光性苯基丙氨酸水溶液中的苯基丙氨酸的濃度用C1表示，而在結(jié)晶/沉淀溫度T進(jìn)行苯基丙氨酸的結(jié)晶和沉淀后的母液中的苯基丙氨酸的濃度用C2表示時(shí)，C1/C2在1-3之間。4.按權(quán)利要求1的方法，其中權(quán)利要求1中所述的滲透壓Л(mosm/kg·H2O)用添加劑至少調(diào)節(jié)到10500-450T+4.4T2。5.按權(quán)利要求4的方法，其中添加劑選自由三氯化鋁、氯化銨、氯化鉀、氯化鈉、硝酸銨、硝酸鉀、硝酸鈉、碳酸銨、硫酸鋁、硫酸銨、硫酸鉀、硫酸鋁、硫酸鈉、硫酸鎂、乙酸鈉、乙酸鉀、草酸鈉、草酸鉀、半乳糖、葡萄糖、果糖、甘露糖、蔗糖、乳糖、麥芽糖、甲醇、乙醇、丙醇組成的組和它們的混合物。全文摘要開發(fā)出了穩(wěn)定地制備旋光性苯基丙氨酸無(wú)水結(jié)晶的一種方法，并且生產(chǎn)出了有優(yōu)良處理特性的無(wú)水結(jié)晶。將無(wú)機(jī)鹽等加入含旋光性苯基丙氨酸的水溶液中，調(diào)節(jié)滲透壓ㄇ到10500-450T+4.4T按照本發(fā)明，可以穩(wěn)定地制備有優(yōu)良分離特性的旋光性苯基丙氨酸無(wú)水結(jié)晶。迄今由于旋光性苯基丙氨酸無(wú)水結(jié)晶能夠在低溫區(qū)制備。因此期望產(chǎn)率等方面進(jìn)行改進(jìn)。這樣，從工業(yè)生產(chǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看，本發(fā)明非常有利。文檔編號(hào)C07C227/44GK1130175SQ9511869公開日1996年9月4日申請(qǐng)日期1995年9月26日優(yōu)先權(quán)日1994年9月26日發(fā)明者佐藤武,佐野千明申請(qǐng)人:味之素株式會(huì)社