ビニルイミダゾール類の光異性化方法
【課題】ビニルイミダゾール類の光異性化を迅速に行うこと。
【解決手段】密閉容器２内にマイクロ波が照射されることによって紫外線を発光するガス３が封入された紫外線を全方位に向けて出射する無電極の紫外線光源１を、ビニルイミダゾール類の水溶液４中に配置し、前記水溶液４中の紫外線光源１に対して水溶液４の外部からマイクロ波を照射することにより、ビニルイミダゾール類を、紫外線光源１から出射される紫外線によって光異性化すること。
【解決手段】密閉容器２内にマイクロ波が照射されることによって紫外線を発光するガス３が封入された紫外線を全方位に向けて出射する無電極の紫外線光源１を、ビニルイミダゾール類の水溶液４中に配置し、前記水溶液４中の紫外線光源１に対して水溶液４の外部からマイクロ波を照射することにより、ビニルイミダゾール類を、紫外線光源１から出射される紫外線によって光異性化すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビニルイミダゾール類の光異性化方法に係り、特に、紫外線照射によるビニルイミダゾール類の光異性化に好適なビニルイミダゾール類の光異性化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、皮膚角層中に存在するトランス(trans)−ウロカニン酸は、紫外線暴露による光異性化によってシス(cis)−ウロカニン酸に変換され、変換されたシス−ウロカニン酸は、その免疫抑制作用によって皮膚を防御することが知られている。
【０００３】
ここで、ある種のアトピー疾患や炎症皮膚は、ウロカニン酸の代謝前駆物質であるフィラグリンやヒスチジンの不足ないし欠損によってウロカニン酸が産生されないことが原因ともいわれており、シス−ウロカニン酸は、このような疾患の治療や予防への効能が期待されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５２０３６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、シス−ウロカニン酸は、トランス体への紫外線照射による光異性化によって発生することは知られているが、このようなシス−ウロカニン酸を迅速に製造するための実用的な方法は依然として確立されていない。一般に、紫外線照射による光化学反応には、水銀ランプが設置された化学反応装置が用いられるが、このような化学反応装置は、透明均一溶媒系以外では反応原料への均一かつ効率的な目的紫外線暴露量を確保することが困難であるため、シス−ウロカニン酸の製造にそのまま適用したとしても迅速な製造は期待できない。
【０００６】
そこで、本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、ビニルイミダゾール類の光異性化を迅速に行うことができるビニルイミダゾール類の光異性化方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するため、本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法は、密閉容器内にマイクロ波が照射されることによって紫外線を発光するガスが封入された前記紫外線を全方位に向けて出射する無電極の紫外線光源を、ビニルイミダゾール類の水溶液中に配置し、前記水溶液中の前記紫外線光源に対して前記水溶液の外部からマイクロ波を照射することにより、前記ビニルイミダゾール類を、前記紫外線光源から出射される紫外線によって光異性化することを特徴としている。
【０００８】
そして、このような方法によれば、紫外線光源によってビニルイミダゾール類の水溶液に紫外線を効率的に照射することができるので、ビニルイミダゾール類の光異性化を迅速に行うことができる。
【０００９】
また、前記紫外線光源を前記水溶液とともに反応容器内に収容した第１の環境または前記水溶液を循環流路内において循環させるとともに前記紫外線光源を前記循環流路内の所定の光源配置位置に配置した第２の環境の下で、前記水溶液に対する前記紫外線光源を用いた紫外線の照射を行ってもよい。
【００１０】
そして、このような方法によれば、反応容器または循環流路内において、ビニルイミダゾール類の光異性化を迅速に行うことができる。
【００１１】
さらに、前記第２の環境の下で前記水溶液に対する前記紫外線の照射を行う場合に、前記光源配置位置における前記水溶液の温度が前記ビニルイミダゾール類の光異性化の促進に適した所定温度になるように前記水溶液を所定の冷却位置において冷却してもよい。
【００１２】
そして、このような方法によれば、ビニルイミダゾール類の水溶液を循環流路内に循環させて光源配置位置における光異性化を繰り返す場合に、当該水溶液の冷却によって当該水溶液の光源配置位置における温度を光異性化の促進に適した所定温度に制御することができるので、当該水溶液を光源配意位置において迅速に光異性化することができる。
【００１３】
さらにまた、前記密閉容器の形状を、球状、楕円球状、カプセル形状、棒状または平板状等に形成してもよい。
【００１４】
そして、このような方法によれば、紫外線光源の外形を反応容器内または循環流路内への配置に適した簡易な形状にすることができる。
【００１５】
また、本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法は、ビニルイミダゾール類の水溶液を紫外線照射による前記ビニルイミダゾール類の光異性化の促進に適した所定温度に制御しつつ、前記水溶液に紫外線光源を用いて紫外線を照射することを特徴としている。
【００１６】
そして、このような方法によれば、ビニルイミダゾール類の水溶液を光異性化の促進に適した温度に制御することができるので、ビニルイミダゾール類の光異性化を迅速に行うことができる。
【００１７】
さらに、前記ビニルイミダゾール類は、次の構造式
【化１】
で示されるイミダゾールアクリル酸誘導体であってもよい。
【００１８】
そして、このような方法によれば、イミダゾールアクリル酸誘導体の光異性化を迅速に行うことができる。
【００１９】
さらにまた、前記ビニルイミダゾール類は、ウロカニン酸のトランス体であり、前記光異性化によってウロカニン酸のシス体を得てもよい。
【００２０】
そして、このような方法によれば、ウロカニン酸のシス体を迅速に製造することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ビニルイミダゾール類の光異性化を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施形態において、紫外線光源の一例を示す図
【図２】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施形態において、マイクロ波を照射する第１の環境を示す図
【図３】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施形態において、マイクロ波を照射する第２の環境を示す図
【図４】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施例において、トランス−ウロカニン酸のシス化を示す概念図
【図５】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施例において、光異性化試験の試験結果を示すグラフ
【図６】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施例において、第１の補足的な光異性化試験の試験結果を示すグラフ
【図７】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施例において、第２の補足的な光異性化試験の試験結果を示すグラフ
【図８】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施例において、第３の補足的な光異性化試験の試験結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施形態について、図１乃至図８を参照して説明する。
【００２４】
本実施形態の光異性化方法は、ビニルイミダゾール類として、以下の構造式で示されるイミダゾールアクリル酸誘導体としてのトランス−ウロカニン酸を光異性化すなわちシス化する方法である。
【化１】
【００２５】
具体的には、本実施形態においては、トランス−ウロカニン酸を光異性化するために、図１に示すような紫外線光源としての無電極ランプ１を用いる。
【００２６】
この無電極ランプ１は、中空の密閉容器２の内部に、マイクロ波が照射されることによって励起されて紫外線を発光する放電ガス３が封入されることによって形成されている。この無電極ランプ１は、放電ガス３によって発光した紫外線を、密閉容器２の全表面を通るようにして全方位に向けて出射するようになっている。
【００２７】
なお、放電ガス３は、安価かつ人体や環境への影響が少ない窒素（Ｎ２）と、アルゴン（Ａｒ）およびヘリウム（Ｈｅ）の少なくとも一方とが混合されたものであることが好ましい。ここで、窒素は、放電開始電圧が高いため発光し難い一方で、アルゴンおよびヘリウムは不活性ガス（希ガス）であるため、それ自体が放電しやすく、一度放電すると他の原子にエネルギを与えることができる。そして、窒素の電離電圧は、アルゴンおよびヘリウムのそれよりも低いため、アルゴン／ヘリウムの放電により、窒素を容易に放電・発光させることができる（ペニング効果）。すなわち、アルゴンまたはヘリウムは、窒素の発光を補助する役割を担うことになる。また、この場合に、窒素とアルゴン／ヘリウムとの混合比やこれらのガスによる密閉容器２の内部圧力は、コンセプトに応じて好適な値を選択すればよい。
【００２８】
また、密閉容器２は、石英ガラスやポリテトラフルオロエチレン（テフロン：登録商標）等の、防水性に優れ、なおかつマイクロ波および紫外線の透過率が高い材料によって形成することが望ましい。なお、密閉容器２の形状は、図１に示すような円筒形状の両端が半球形状に形成されたカプセル形状であってもよいし、また、これ以外にも、球状、楕円球状、棒状または平板状等であってもよい。
【００２９】
そして、本実施形態においては、このような無電極ランプ１を、トランス−ウロカニン酸の水溶液中に配置した上で、この水溶液（以下、ウロカニン酸水溶液と称する）中の無電極ランプ１に対して、ウロカニン酸水溶液の外部からマイクロ波を照射する。
【００３０】
ここで、このようなマイクロ波を照射する環境としては、次の第１の環境および第２の環境を例示することができる。
【００３１】
まず、第１の環境は、図２に示すように、無電極ランプ１を、ウロカニン酸水溶液４とともに反応容器５内に収容した環境である。この反応容器５としては、マイクロ波の透過性に優れた公知の好適な材質（例えば、石英ガラス等）からなるものを使用すればよい。なお、図２においては、無電極ランプ１およびウロカニン酸水溶液４が収容された反応容器５を、マグネトロン発振器６および導波管７を備えた反応室８内に配置している。このような第１の環境においては、マグネトロン発振器６から出力されたマイクロ波を、導波管７を介して反応容器５側に導いた上で、反応容器５内の無電極ランプ１にウロカニン酸水溶液４の外部から照射することができる。
【００３２】
一方、第２の環境は、図３に示すように、ウロカニン酸水溶液４を循環流路１０内において循環させるとともに、光源配置位置としての循環流路１０内の所定のランプ配置位置に無電極ランプ１を配置した環境である。循環流路１０としては、マイクロ波の透過性に優れた好適な材質（例えば、石英ガラス等）からなるものを使用することが望ましい。なお、図３においては、循環流路１０内に、無電極ランプ１を上流側および下流側から挟む網状の一対のランプ支持部材１１，１２を配置し、これらランプ支持部材１１，１２によって、ウロカニン酸水溶液４の流動を許容しつつランプ配置位置を確保している。また、図３においては、循環流路１０の上流端と下流端との間にウロカニン酸水溶液４の貯留タンク１４を配置している。さらに、図３においては、循環流路１０の上流端近傍に、貯留タンク１４内のウロカニン酸水溶液４を循環流路１０内に循環させるポンプ１５を配置している。ここで、貯留タンク１４内に貯留されたウロカニン酸水溶液４は、ポンプ１５によって循環流路１０内を循環した後に再び貯留タンク１４内に貯留され、その後再びポンプ１５によって循環流路１０内を循環することを繰り返すことになる。さらにまた、図３においては、循環流路１０におけるランプ配置位置の外側に、導波管７およびマグネトロン発振器６を配置している。このような第２の環境においては、マグネトロン発振器６から出力されたマイクロ波を、導波管７を介して循環流路１０側に導いた上で循環流路１０内の無電極ランプ１にウロカニン酸水溶液４の外部から照射することができる。
【００３３】
そして、このようにして無電極ランプ１にマイクロ波が照射されると、前述のように、無電極ランプ１内の放電ガス３が励起されて全方位に向けて紫外線が出射される。これにより、無電極ランプ１の周囲のウロカニン酸水溶液４に対して紫外線を満遍なく照射することができ、ウロカニン酸水溶液４を効率的かつ迅速に光異性化することができる。
【００３４】
ところで、ウロカニン酸水溶液４にマイクロ波を照射する際には、このマイクロ波のエネルギによってウロカニン酸水溶液４が加熱されて温度上昇が生じることになる。また、後述のように、本発明者は、ウロカニン酸水溶液４の温度がトランス−ウロカニン酸の光異性化の速度に与える影響を検証し、温度がある程度低い方がトランス−ウロカニン酸の迅速な光異性化に適することを見出した。
【００３５】
そこで、前述した第２の環境の下でマイクロ波照射を行う場合には、ランプ配置位置におけるウロカニン酸水溶液４の温度がトランス−ウロカニン酸の光異性化の促進に適した所定温度になるように、ウロカニン酸水溶液４を所定の冷却位置において冷却することが望ましい。この冷却位置は、循環流路１０上におけるランプ配置位置または、これに対する上流側の位置であってもよく、あるいは、貯留タンク１４であってもよい。また、冷却方法としては、氷冷や水冷等の公知の冷却方法を用いればよい。さらに、このような温度制御のために、ランプ配置位置に、ウロカニン酸水溶液４の温度を測定するための公知の温度測定手段の配置をともなってよいことは勿論である。さらにまた、このような温度制御は、手動作業を介した制御であってもよいし、コンピュータを用いた自動制御であってもよい。
【００３６】
このようにすれば、ウロカニン酸水溶液４を循環流路１０内において循環させてランプ配置位置における光異性化を繰り返す場合に、マイクロ波による加熱にかかわらず、ランプ配置位置におけるウロカニン酸水溶液４の温度を前記光異性化の促進に適した所定温度に制御することができるので、ウロカニン酸水溶液４をより迅速に光異性化することができる。
【実施例】
【００３７】
次に、本実施例においては、図３に示した本発明の方法を用いたウロカニン酸水溶液の光異性化試験を行った。この際に、ウロカニン酸水溶液３００ｍＬを、ポンプ１５を用いて毎分４６０ｍＬの流速で循環流路１０内を循環させつつ、無電極ランプ１を用いて図４に示すような光異性化を繰り返し行った。また、このとき無電極ランプ１としては、定格電力が１００Ｗのものを用いた。
【００３８】
また、比較例として、ウロカニン酸水溶液３０ｍＬを反応容器内に溜めた上で、市販の水銀ランプによって反応容器内のウロカニン酸水溶液に紫外線を照射することにより、従来の方法を用いた光異性化試験を行った。このとき、水銀ランプとしては、定格電力が２００Ｗのものを用いた。
【００３９】
なお、無電極ランプ１は、水銀ランプに比べて光強度（光の強さ）が１．４倍であった。
【００４０】
そして、これらの試験結果は、図５に示すようになった。
【００４１】
図５に示すように、本発明の方法によれば、マイクロ波の照射開始から５分でシス−ウロカニン酸の濃度が最大値０．０５ｍＭ（ミリモーラ）に達するのに対して、従来の方法では、同濃度に達するまで１０分の照射時間を要することが分かる。なお、シス−ウロカニン酸の濃度は、高速液体クロマトグラフィー等の公知の濃度測定手段を用いて測定することができる。また、本発明の方法によれば、従来の方法に比べて１０倍の体積のウロカニン酸水溶液に２倍の速度で光異性化を行うことができることが分かる。単位体積に換算すれば、本発明の方法が、従来の方法に比べて２０倍も光異性化効率に優れているということができる。また、本発明の方法によれば、このような効率的な光異性化を低消費電力で行うことができる。
【００４２】
次に、図３に示した本発明の方法を用いた第１の補足的な試験として、ランプ配置配置におけるウロカニン酸水溶液の温度の条件（反応温度）を異ならせた光異性化試験を行った。ただし、無電極ランプ１によって出射される紫外線の光の強さ（光強度）は一定とした。そして、この試験の結果は図６に示すようになった。
【００４３】
図６に示すように、シス−ウロカニン酸の濃度が０．０５ｍＭとなるまでに要するマイクロ波の照射時間は、反応温度が２℃の場合が２０分であるのに対して、反応温度が２０℃および１００℃の場合には３０分以上となることが分かる。このことから、図６の各反応温度の中では、ウロカニン酸水溶液の迅速な光異性化に最適な反応温度は２℃であるといえる。
【００４４】
なお、この検証結果を受けて、前述のようなウロカニン酸水溶液を冷却する方法を採用する場合には、ウロカニン酸水溶液の目標温度（所定温度）を２℃あるいは０℃超２℃以下としてもよい。
【００４５】
次に、図３に示した本発明の方法を用いた第２の補足的な試験として、無電極ランプ１の光強度を異ならせた光異性化試験を行った。なお、無電極ランプ１の光強度を異ならせるためには、マイクロ波の出力や放電ガス３の混合比や封入圧力等を調整すればよい。
【００４６】
そして、この試験の結果は図７に示すようになった。
【００４７】
図７に示すように、４４０Ｗ／ｃｍ２、２２０Ｗ／ｃｍ２および１１０Ｗ／ｃｍ２の各光強度の中で、ウロカニン酸水溶液の迅速な光異性化に最適な光強度は４４０Ｗ／ｃｍ２であることが分かる。このことから、無電極ランプ１の紫外線の光強度を強くすれば、より迅速な光異性化を実現することができるといえる。
【００４８】
次に、図３に示した本発明の方法を用いた第３の補足的な試験として、ウロカニン酸水溶液の流速を異ならせた光異性化試験を行った。ただし、無電極ランプ１の光強度は一定とした。そして、この試験の結果は図８に示すようになった。
【００４９】
図８に示すように、流速を２倍にしても光異性化の速度に大きな変化はないことが分かる。
【００５０】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。
【００５１】
例えば、ウロカニン酸水溶液の温度を光異性化の促進に適した所定温度に制御できるのであれば、図３に示したような無電極ランプ１を用いたウロカニン酸水溶液の冷却（温度制御）をともなう光異性化に限定する必要はなく、無電極ランプ１以外の紫外線光源（例えば、水銀ランプ等）を用いて光異性化を行うようにしてもよい。この場合には、ウロカニン酸水溶液を反応容器内に収容して、その外側に紫外線光源を配置してもよいし、ウロカニン酸水溶液を循環流路内において循環させて、循環流路上の所定の位置の外側に紫外線光源を配置してもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１ 無電極ランプ
２ 密閉容器
３ ガス
４ ウロカニン酸水溶液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビニルイミダゾール類の光異性化方法に係り、特に、紫外線照射によるビニルイミダゾール類の光異性化に好適なビニルイミダゾール類の光異性化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、皮膚角層中に存在するトランス(trans)−ウロカニン酸は、紫外線暴露による光異性化によってシス(cis)−ウロカニン酸に変換され、変換されたシス−ウロカニン酸は、その免疫抑制作用によって皮膚を防御することが知られている。
【０００３】
ここで、ある種のアトピー疾患や炎症皮膚は、ウロカニン酸の代謝前駆物質であるフィラグリンやヒスチジンの不足ないし欠損によってウロカニン酸が産生されないことが原因ともいわれており、シス−ウロカニン酸は、このような疾患の治療や予防への効能が期待されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５２０３６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、シス−ウロカニン酸は、トランス体への紫外線照射による光異性化によって発生することは知られているが、このようなシス−ウロカニン酸を迅速に製造するための実用的な方法は依然として確立されていない。一般に、紫外線照射による光化学反応には、水銀ランプが設置された化学反応装置が用いられるが、このような化学反応装置は、透明均一溶媒系以外では反応原料への均一かつ効率的な目的紫外線暴露量を確保することが困難であるため、シス−ウロカニン酸の製造にそのまま適用したとしても迅速な製造は期待できない。
【０００６】
そこで、本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、ビニルイミダゾール類の光異性化を迅速に行うことができるビニルイミダゾール類の光異性化方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するため、本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法は、密閉容器内にマイクロ波が照射されることによって紫外線を発光するガスが封入された前記紫外線を全方位に向けて出射する無電極の紫外線光源を、ビニルイミダゾール類の水溶液中に配置し、前記水溶液中の前記紫外線光源に対して前記水溶液の外部からマイクロ波を照射することにより、前記ビニルイミダゾール類を、前記紫外線光源から出射される紫外線によって光異性化することを特徴としている。
【０００８】
そして、このような方法によれば、紫外線光源によってビニルイミダゾール類の水溶液に紫外線を効率的に照射することができるので、ビニルイミダゾール類の光異性化を迅速に行うことができる。
【０００９】
また、前記紫外線光源を前記水溶液とともに反応容器内に収容した第１の環境または前記水溶液を循環流路内において循環させるとともに前記紫外線光源を前記循環流路内の所定の光源配置位置に配置した第２の環境の下で、前記水溶液に対する前記紫外線光源を用いた紫外線の照射を行ってもよい。
【００１０】
そして、このような方法によれば、反応容器または循環流路内において、ビニルイミダゾール類の光異性化を迅速に行うことができる。
【００１１】
さらに、前記第２の環境の下で前記水溶液に対する前記紫外線の照射を行う場合に、前記光源配置位置における前記水溶液の温度が前記ビニルイミダゾール類の光異性化の促進に適した所定温度になるように前記水溶液を所定の冷却位置において冷却してもよい。
【００１２】
そして、このような方法によれば、ビニルイミダゾール類の水溶液を循環流路内に循環させて光源配置位置における光異性化を繰り返す場合に、当該水溶液の冷却によって当該水溶液の光源配置位置における温度を光異性化の促進に適した所定温度に制御することができるので、当該水溶液を光源配意位置において迅速に光異性化することができる。
【００１３】
さらにまた、前記密閉容器の形状を、球状、楕円球状、カプセル形状、棒状または平板状等に形成してもよい。
【００１４】
そして、このような方法によれば、紫外線光源の外形を反応容器内または循環流路内への配置に適した簡易な形状にすることができる。
【００１５】
また、本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法は、ビニルイミダゾール類の水溶液を紫外線照射による前記ビニルイミダゾール類の光異性化の促進に適した所定温度に制御しつつ、前記水溶液に紫外線光源を用いて紫外線を照射することを特徴としている。
【００１６】
そして、このような方法によれば、ビニルイミダゾール類の水溶液を光異性化の促進に適した温度に制御することができるので、ビニルイミダゾール類の光異性化を迅速に行うことができる。
【００１７】
さらに、前記ビニルイミダゾール類は、次の構造式
【化１】
で示されるイミダゾールアクリル酸誘導体であってもよい。
【００１８】
そして、このような方法によれば、イミダゾールアクリル酸誘導体の光異性化を迅速に行うことができる。
【００１９】
さらにまた、前記ビニルイミダゾール類は、ウロカニン酸のトランス体であり、前記光異性化によってウロカニン酸のシス体を得てもよい。
【００２０】
そして、このような方法によれば、ウロカニン酸のシス体を迅速に製造することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ビニルイミダゾール類の光異性化を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施形態において、紫外線光源の一例を示す図
【図２】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施形態において、マイクロ波を照射する第１の環境を示す図
【図３】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施形態において、マイクロ波を照射する第２の環境を示す図
【図４】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施例において、トランス−ウロカニン酸のシス化を示す概念図
【図５】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施例において、光異性化試験の試験結果を示すグラフ
【図６】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施例において、第１の補足的な光異性化試験の試験結果を示すグラフ
【図７】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施例において、第２の補足的な光異性化試験の試験結果を示すグラフ
【図８】本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施例において、第３の補足的な光異性化試験の試験結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係るビニルイミダゾール類の光異性化方法の実施形態について、図１乃至図８を参照して説明する。
【００２４】
本実施形態の光異性化方法は、ビニルイミダゾール類として、以下の構造式で示されるイミダゾールアクリル酸誘導体としてのトランス−ウロカニン酸を光異性化すなわちシス化する方法である。
【化１】
【００２５】
具体的には、本実施形態においては、トランス−ウロカニン酸を光異性化するために、図１に示すような紫外線光源としての無電極ランプ１を用いる。
【００２６】
この無電極ランプ１は、中空の密閉容器２の内部に、マイクロ波が照射されることによって励起されて紫外線を発光する放電ガス３が封入されることによって形成されている。この無電極ランプ１は、放電ガス３によって発光した紫外線を、密閉容器２の全表面を通るようにして全方位に向けて出射するようになっている。
【００２７】
なお、放電ガス３は、安価かつ人体や環境への影響が少ない窒素（Ｎ２）と、アルゴン（Ａｒ）およびヘリウム（Ｈｅ）の少なくとも一方とが混合されたものであることが好ましい。ここで、窒素は、放電開始電圧が高いため発光し難い一方で、アルゴンおよびヘリウムは不活性ガス（希ガス）であるため、それ自体が放電しやすく、一度放電すると他の原子にエネルギを与えることができる。そして、窒素の電離電圧は、アルゴンおよびヘリウムのそれよりも低いため、アルゴン／ヘリウムの放電により、窒素を容易に放電・発光させることができる（ペニング効果）。すなわち、アルゴンまたはヘリウムは、窒素の発光を補助する役割を担うことになる。また、この場合に、窒素とアルゴン／ヘリウムとの混合比やこれらのガスによる密閉容器２の内部圧力は、コンセプトに応じて好適な値を選択すればよい。
【００２８】
また、密閉容器２は、石英ガラスやポリテトラフルオロエチレン（テフロン：登録商標）等の、防水性に優れ、なおかつマイクロ波および紫外線の透過率が高い材料によって形成することが望ましい。なお、密閉容器２の形状は、図１に示すような円筒形状の両端が半球形状に形成されたカプセル形状であってもよいし、また、これ以外にも、球状、楕円球状、棒状または平板状等であってもよい。
【００２９】
そして、本実施形態においては、このような無電極ランプ１を、トランス−ウロカニン酸の水溶液中に配置した上で、この水溶液（以下、ウロカニン酸水溶液と称する）中の無電極ランプ１に対して、ウロカニン酸水溶液の外部からマイクロ波を照射する。
【００３０】
ここで、このようなマイクロ波を照射する環境としては、次の第１の環境および第２の環境を例示することができる。
【００３１】
まず、第１の環境は、図２に示すように、無電極ランプ１を、ウロカニン酸水溶液４とともに反応容器５内に収容した環境である。この反応容器５としては、マイクロ波の透過性に優れた公知の好適な材質（例えば、石英ガラス等）からなるものを使用すればよい。なお、図２においては、無電極ランプ１およびウロカニン酸水溶液４が収容された反応容器５を、マグネトロン発振器６および導波管７を備えた反応室８内に配置している。このような第１の環境においては、マグネトロン発振器６から出力されたマイクロ波を、導波管７を介して反応容器５側に導いた上で、反応容器５内の無電極ランプ１にウロカニン酸水溶液４の外部から照射することができる。
【００３２】
一方、第２の環境は、図３に示すように、ウロカニン酸水溶液４を循環流路１０内において循環させるとともに、光源配置位置としての循環流路１０内の所定のランプ配置位置に無電極ランプ１を配置した環境である。循環流路１０としては、マイクロ波の透過性に優れた好適な材質（例えば、石英ガラス等）からなるものを使用することが望ましい。なお、図３においては、循環流路１０内に、無電極ランプ１を上流側および下流側から挟む網状の一対のランプ支持部材１１，１２を配置し、これらランプ支持部材１１，１２によって、ウロカニン酸水溶液４の流動を許容しつつランプ配置位置を確保している。また、図３においては、循環流路１０の上流端と下流端との間にウロカニン酸水溶液４の貯留タンク１４を配置している。さらに、図３においては、循環流路１０の上流端近傍に、貯留タンク１４内のウロカニン酸水溶液４を循環流路１０内に循環させるポンプ１５を配置している。ここで、貯留タンク１４内に貯留されたウロカニン酸水溶液４は、ポンプ１５によって循環流路１０内を循環した後に再び貯留タンク１４内に貯留され、その後再びポンプ１５によって循環流路１０内を循環することを繰り返すことになる。さらにまた、図３においては、循環流路１０におけるランプ配置位置の外側に、導波管７およびマグネトロン発振器６を配置している。このような第２の環境においては、マグネトロン発振器６から出力されたマイクロ波を、導波管７を介して循環流路１０側に導いた上で循環流路１０内の無電極ランプ１にウロカニン酸水溶液４の外部から照射することができる。
【００３３】
そして、このようにして無電極ランプ１にマイクロ波が照射されると、前述のように、無電極ランプ１内の放電ガス３が励起されて全方位に向けて紫外線が出射される。これにより、無電極ランプ１の周囲のウロカニン酸水溶液４に対して紫外線を満遍なく照射することができ、ウロカニン酸水溶液４を効率的かつ迅速に光異性化することができる。
【００３４】
ところで、ウロカニン酸水溶液４にマイクロ波を照射する際には、このマイクロ波のエネルギによってウロカニン酸水溶液４が加熱されて温度上昇が生じることになる。また、後述のように、本発明者は、ウロカニン酸水溶液４の温度がトランス−ウロカニン酸の光異性化の速度に与える影響を検証し、温度がある程度低い方がトランス−ウロカニン酸の迅速な光異性化に適することを見出した。
【００３５】
そこで、前述した第２の環境の下でマイクロ波照射を行う場合には、ランプ配置位置におけるウロカニン酸水溶液４の温度がトランス−ウロカニン酸の光異性化の促進に適した所定温度になるように、ウロカニン酸水溶液４を所定の冷却位置において冷却することが望ましい。この冷却位置は、循環流路１０上におけるランプ配置位置または、これに対する上流側の位置であってもよく、あるいは、貯留タンク１４であってもよい。また、冷却方法としては、氷冷や水冷等の公知の冷却方法を用いればよい。さらに、このような温度制御のために、ランプ配置位置に、ウロカニン酸水溶液４の温度を測定するための公知の温度測定手段の配置をともなってよいことは勿論である。さらにまた、このような温度制御は、手動作業を介した制御であってもよいし、コンピュータを用いた自動制御であってもよい。
【００３６】
このようにすれば、ウロカニン酸水溶液４を循環流路１０内において循環させてランプ配置位置における光異性化を繰り返す場合に、マイクロ波による加熱にかかわらず、ランプ配置位置におけるウロカニン酸水溶液４の温度を前記光異性化の促進に適した所定温度に制御することができるので、ウロカニン酸水溶液４をより迅速に光異性化することができる。
【実施例】
【００３７】
次に、本実施例においては、図３に示した本発明の方法を用いたウロカニン酸水溶液の光異性化試験を行った。この際に、ウロカニン酸水溶液３００ｍＬを、ポンプ１５を用いて毎分４６０ｍＬの流速で循環流路１０内を循環させつつ、無電極ランプ１を用いて図４に示すような光異性化を繰り返し行った。また、このとき無電極ランプ１としては、定格電力が１００Ｗのものを用いた。
【００３８】
また、比較例として、ウロカニン酸水溶液３０ｍＬを反応容器内に溜めた上で、市販の水銀ランプによって反応容器内のウロカニン酸水溶液に紫外線を照射することにより、従来の方法を用いた光異性化試験を行った。このとき、水銀ランプとしては、定格電力が２００Ｗのものを用いた。
【００３９】
なお、無電極ランプ１は、水銀ランプに比べて光強度（光の強さ）が１．４倍であった。
【００４０】
そして、これらの試験結果は、図５に示すようになった。
【００４１】
図５に示すように、本発明の方法によれば、マイクロ波の照射開始から５分でシス−ウロカニン酸の濃度が最大値０．０５ｍＭ（ミリモーラ）に達するのに対して、従来の方法では、同濃度に達するまで１０分の照射時間を要することが分かる。なお、シス−ウロカニン酸の濃度は、高速液体クロマトグラフィー等の公知の濃度測定手段を用いて測定することができる。また、本発明の方法によれば、従来の方法に比べて１０倍の体積のウロカニン酸水溶液に２倍の速度で光異性化を行うことができることが分かる。単位体積に換算すれば、本発明の方法が、従来の方法に比べて２０倍も光異性化効率に優れているということができる。また、本発明の方法によれば、このような効率的な光異性化を低消費電力で行うことができる。
【００４２】
次に、図３に示した本発明の方法を用いた第１の補足的な試験として、ランプ配置配置におけるウロカニン酸水溶液の温度の条件（反応温度）を異ならせた光異性化試験を行った。ただし、無電極ランプ１によって出射される紫外線の光の強さ（光強度）は一定とした。そして、この試験の結果は図６に示すようになった。
【００４３】
図６に示すように、シス−ウロカニン酸の濃度が０．０５ｍＭとなるまでに要するマイクロ波の照射時間は、反応温度が２℃の場合が２０分であるのに対して、反応温度が２０℃および１００℃の場合には３０分以上となることが分かる。このことから、図６の各反応温度の中では、ウロカニン酸水溶液の迅速な光異性化に最適な反応温度は２℃であるといえる。
【００４４】
なお、この検証結果を受けて、前述のようなウロカニン酸水溶液を冷却する方法を採用する場合には、ウロカニン酸水溶液の目標温度（所定温度）を２℃あるいは０℃超２℃以下としてもよい。
【００４５】
次に、図３に示した本発明の方法を用いた第２の補足的な試験として、無電極ランプ１の光強度を異ならせた光異性化試験を行った。なお、無電極ランプ１の光強度を異ならせるためには、マイクロ波の出力や放電ガス３の混合比や封入圧力等を調整すればよい。
【００４６】
そして、この試験の結果は図７に示すようになった。
【００４７】
図７に示すように、４４０Ｗ／ｃｍ２、２２０Ｗ／ｃｍ２および１１０Ｗ／ｃｍ２の各光強度の中で、ウロカニン酸水溶液の迅速な光異性化に最適な光強度は４４０Ｗ／ｃｍ２であることが分かる。このことから、無電極ランプ１の紫外線の光強度を強くすれば、より迅速な光異性化を実現することができるといえる。
【００４８】
次に、図３に示した本発明の方法を用いた第３の補足的な試験として、ウロカニン酸水溶液の流速を異ならせた光異性化試験を行った。ただし、無電極ランプ１の光強度は一定とした。そして、この試験の結果は図８に示すようになった。
【００４９】
図８に示すように、流速を２倍にしても光異性化の速度に大きな変化はないことが分かる。
【００５０】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。
【００５１】
例えば、ウロカニン酸水溶液の温度を光異性化の促進に適した所定温度に制御できるのであれば、図３に示したような無電極ランプ１を用いたウロカニン酸水溶液の冷却（温度制御）をともなう光異性化に限定する必要はなく、無電極ランプ１以外の紫外線光源（例えば、水銀ランプ等）を用いて光異性化を行うようにしてもよい。この場合には、ウロカニン酸水溶液を反応容器内に収容して、その外側に紫外線光源を配置してもよいし、ウロカニン酸水溶液を循環流路内において循環させて、循環流路上の所定の位置の外側に紫外線光源を配置してもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１ 無電極ランプ
２ 密閉容器
３ ガス
４ ウロカニン酸水溶液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内にマイクロ波が照射されることによって紫外線を発光するガスが封入された前記紫外線を全方位に向けて出射する無電極の紫外線光源を、ビニルイミダゾール類の水溶液中に配置し、前記水溶液中の前記紫外線光源に対して前記水溶液の外部からマイクロ波を照射することにより、前記ビニルイミダゾール類を、前記紫外線光源から出射される紫外線によって光異性化することを特徴とするビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【請求項２】
前記紫外線光源を前記水溶液とともに反応容器内に収容した第１の環境または前記水溶液を循環流路内において循環させるとともに前記紫外線光源を前記循環流路内の所定の光源配置位置に配置した第２の環境の下で、前記水溶液に対する前記紫外線光源を用いた紫外線の照射を行うことを特徴とする請求項１に記載のビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【請求項３】
前記第２の環境の下で前記水溶液に対する前記紫外線の照射を行う場合に、前記光源配置位置における前記水溶液の温度が前記ビニルイミダゾール類の光異性化の促進に適した所定温度になるように前記水溶液を所定の冷却位置において冷却することを特徴とする請求項２に記載のビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【請求項４】
前記密閉容器の形状を、球状、楕円球状、カプセル形状、棒状または平板状に形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【請求項５】
ビニルイミダゾール類の水溶液を紫外線照射による前記ビニルイミダゾール類の光異性化の促進に適した所定温度に制御しつつ、前記水溶液に対して紫外線光源を用いて紫外線を照射することを特徴とするビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【請求項６】
前記ビニルイミダゾール類は、次の構造式
【化１】
で示されるイミダゾールアクリル酸誘導体であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【請求項７】
前記ビニルイミダゾール類は、ウロカニン酸のトランス体であり、前記光異性化によってウロカニン酸のシス体を得ることを特徴とする請求項６に記載のビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【請求項１】
密閉容器内にマイクロ波が照射されることによって紫外線を発光するガスが封入された前記紫外線を全方位に向けて出射する無電極の紫外線光源を、ビニルイミダゾール類の水溶液中に配置し、前記水溶液中の前記紫外線光源に対して前記水溶液の外部からマイクロ波を照射することにより、前記ビニルイミダゾール類を、前記紫外線光源から出射される紫外線によって光異性化することを特徴とするビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【請求項２】
前記紫外線光源を前記水溶液とともに反応容器内に収容した第１の環境または前記水溶液を循環流路内において循環させるとともに前記紫外線光源を前記循環流路内の所定の光源配置位置に配置した第２の環境の下で、前記水溶液に対する前記紫外線光源を用いた紫外線の照射を行うことを特徴とする請求項１に記載のビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【請求項３】
前記第２の環境の下で前記水溶液に対する前記紫外線の照射を行う場合に、前記光源配置位置における前記水溶液の温度が前記ビニルイミダゾール類の光異性化の促進に適した所定温度になるように前記水溶液を所定の冷却位置において冷却することを特徴とする請求項２に記載のビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【請求項４】
前記密閉容器の形状を、球状、楕円球状、カプセル形状、棒状または平板状に形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【請求項５】
ビニルイミダゾール類の水溶液を紫外線照射による前記ビニルイミダゾール類の光異性化の促進に適した所定温度に制御しつつ、前記水溶液に対して紫外線光源を用いて紫外線を照射することを特徴とするビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【請求項６】
前記ビニルイミダゾール類は、次の構造式
【化１】
で示されるイミダゾールアクリル酸誘導体であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【請求項７】
前記ビニルイミダゾール類は、ウロカニン酸のトランス体であり、前記光異性化によってウロカニン酸のシス体を得ることを特徴とする請求項６に記載のビニルイミダゾール類の光異性化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２３６１８１（Ｐ２０１１−２３６１８１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１１１６８（Ｐ２０１０−１１１１６８）
【出願日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【出願人】（５００１８７３９５）
【出願人】（５９８０６９９３９）
【出願人】（５０８０５９４８７）アクテイブ株式会社 (5)
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【出願人】（５００１８７３９５）
【出願人】（５９８０６９９３９）
【出願人】（５０８０５９４８７）アクテイブ株式会社 (5)
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