AT509135A1 - Verfahren zur herstellung von optisch aktivem cyclopropancarboxamid und derivaten davon - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Cyclopropancarboxamid mit einer spezifischen Struktur unter Verwendung eines Enzyms.

Description

Beschreibung

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON OPTISCH AKTIVEM CYCLOPROPANCARBOXAMID UND DERIVATEN DAVON

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optisch aktiven Cyclopropancarboxamids und von Derivaten davon unter Verwendung eines Enzyms.

Stand der Technik

Das Cyclopropancarbonsäurederivat, insbesondere optisch aktive 2,2-Dimethyl-cyclopropancarbonsäure, wird als Dihydropeptidase-I-Inhibitor und Insektizid auf Pyrethroidbasis mit außergewöhnlich geringer Toxizität für Säugetiere verwendet (Britisches Patent Nr. 1,260.847) und ist auch ein chiraler Baustein, der ein wichtiges Material mit beträchlicher industrieller Bedeutung bei der Entwicklung verschiedener Anwendungen ist, wo er als Hauptzwischenprodukt für Cilastatin, das den Abbau eines Antibiotikums auf Carbapenembasis in der Niere hemmt (Europäische Patentschriften EP0048301 und EP0048025), und als optisches Trennungsreagens verwendet wird.

Die herkömmlichen Herstellungsverfahren können im Wesentlichen in zwei Kategorien unterteilt werden, nämlich: ein Verfahren, bei dem optisch aktive Amine, Hydroxylgruppen enthaltendes L-Menthol oder (S)-Mandelsäureester zur Herstellung eines Esters verwendet wird bzw. werden; danach wurde wiederholt eine Rekristallisation durchgefiihrt; und ein Verfahren, bei dem ein (S)-Isomer eines Produkts durch einen Biotransformationsprozess hergestellt wird. Beide Verfahren weisen Probleme auf, wie z.B. geringe optische Reinheit des Produkts, geringe Ausbeute, Verwendung eines kostspieligen Reagens für die optische Trennung und wiederholte Rekristallisation, von denen mehrere Probleme zwangsläufig miteinander einhergehen. Somit kann festgestellt werden, dass sie industrielle Beschränkungen haben.

Das U.S.-Patent Nr. 4,542,235 beschreibt weiters, dass optisch aktives Diphenyl-ethylamin, das verschiedene Substituenten aufweist, als optisches Trennungsreagens zur Herstellung von chiraler (S)-Dimethylcyclopropancarbonsäure verwendet wird. Das bei dieser Erfindung verwendete substituierte chirale Diphenylethylamin hat jedoch die Nachteile hoher Produktionskosten aufgrund seiner schweren Verfügbarkeit und seines hohen Preises, der Beteiligung von mindestens zwei Rekristallisationsschritten und der * * * · ·

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Erfordernis einer übermäßigen Menge an Lösungsmittel während der Rekristallisation. Das U.S.-Patent Nr. 4,487,956 offenbart die optische Trennung mittels L-Menthol, welche vom Standpunkt einer hohen Ausbeute und hohen optischen Reinheit aus betrachtet ein nützliches Verfahren ist, jedoch die Nachteile aufweist, dass ein sehr aufwendiges Nachbehandlungs-Verfahren involviert ist und relativ kostspieliges L-Menthol verwendet wird. Das U.S.-Patent Nr. 5,166,417 offenbart eine optische Trennung durch Herstellung eines Diastcreomers mittels optisch aktivem 1 -(3-Methoxyphenyl)ethylamin und anschließender Rekristallisation, der Bedarf an einem äußerst kostspieligen chiralen Amin, eine geringe Ausbeute von etwa 21%, eine optische Reinheit von 93% oder weniger von jener der produzierten (S)-Dimethylcyclopropancarbonsäure machen sie jedoch weniger geeignet für die Kommerzialisierung.

Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 80-051023 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von (S)-Dimethylcyclopropancarbonsäure mittels optischer Trennung unter Verwendung von Chinin, dieses Verfahren hat jedoch die Nachteile, dass Chinin sehr teuer und auch nicht stabil erhältlich ist und dass zudem die Ausbeute gering ist. Das britische Patent Nr. 1260847 offenbart weiters ein Verfahren, bei dem D- oder L-Phenethylamin für die optische Trennung verwendet wird, es weist jedoch Probleme auf, da die durch dieses Verfahren produzierte (S)-Dimethylcyclopropancarbonsäure eine optische Reinheit von geringen 49% besitzt und die Ausbeute gering ist, somit ist es ungeeignet für die industrielle Verfügbarkeit.

Das U.S.-Patent Nr. 5,243,070 offenbart weiters ein Verfahren zur Herstellung von Dimethylcyclopropancarboxamid, welches das Herstellen eines Racemats von Dimethyl-cyclopropancarbonsäureester durch Umsetzung von Dimethylcyclopropancarbonsäure mit optisch aktivem Mandelsäuremethylester, das Abtrennen optischer Isomere mittels Rekristallisation des Racemats, das Hydrolysieren des Produkts zur Herstellung von (S)-Dimethylcyclopropancarbonsäure und das Durchführen einer Trennung eines chiralen Trennungsreagens und von Isomeren umfasst, Dies hat jedoch die Nachteile, dass der verwendete (S)-Mandelsäuremethylester ein höchst kostspieliges Reagens ist und die Rekristallisation mindestens dreimal wiederholt werden sollte, um die optische Reinheit zu erhöhen.

Als neuestes geoffenbartes Verfahren offenbart das Verfahren, bei dem ein Biotransformationsprozess zur Anwendung kommt, wie in den U.S,-Patenten Nr. 5,273,903 und 5,360,731 beschrieben, ein Verfahren zur Herstellung von (S)-Dimethylcyclopropan-carboxamid, indem ein Racemat von 2,2-Dimethylcyclopropancarboxamid einer selektiven Trennung unter Verwendung verschiedener Mikroorganismen unterzogen wird, allerdings wurde daraufhingewiesen, dass das Verfahren Probleme aufweist, da es mühsam ist, weil die Präkultivierung der Mikroorganismen die lange Zeit von 2 Tagen in Anspruch nimmt, es einen komplexen Prozess der Umsetzung und Auftrennung aufweist und die Konzentration des Reaktionssubstrats etwa geringe 2% beträgt, somit ist es ungeeignet fiir die kommerzielle Anwendung.

Die WO 2004/005241 offenbart weiters ein Verfahren zur Herstellung von (S)-Dimethylcyclopropancarbonsäure mittels optischer Trennung unter Verwendung einer Esterase. Sie verwechselt jedoch die Esterase als Kategorie von Mikroorganismen, wobei nach der Tatsache geurteilt wird, dass für eine Verbindung, die eine spezifische Struktur aufweist, nicht alle Enzyme bei einer optischen Trennung wirksam sind, sondern nur spezifische Enzyme bei einer entsprechenden optischen Trennung wirksam sind und sogar die für eine optische Trennung verwendete Lipase hinsichtlich der Arten der reaktionsfähigen Verbindungen, der Arten der reaktionsfähigen optischen Isomere und der Reaktionsfähigkeit entsprechend den Quellen unterschiedlich ist. Weiters beschreibt sie nicht eindeutig, was die in den Beispielen der Beschreibung verwendete Esterase ist, daher kann nicht behauptet werden, dass sie die optische Trennung der (S)-Dimethylcyclopropan-carbonsäure mittels eines Enzyms im Wesentlichen beschreibt.

Die veröffentlichte koreanische Patentanmeldung Nr. 10-2004-0004744 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von (S)-Dimethylcyclopropancarboxamid, welches das Umsetzen von Dimethylcyclopropancarbonsäure mit Alkohol zur Herstellung eines Racemats von Dimethylcyclopropancarbonsäurecster, das Unterziehen des Produkts einer biologischen Trennung unter Verwendung eines Mikroorganismus zur Herstellung von (S)-Dimethyl-cyclopropancarbonsäure und (R)-Dimethylcyclopropancarbonsäure und dann weiters das Durchführen einer Additionsreaktion der hergestellten (S)-Dimethylcyclopropancarbonsäure mit verschiedenen Chlorierungsreagenzien und Ammoniak umfasst. Da bei diesem Verfahren jedoch (S)-Dimethylcyclopropancarbonsäure und (R)-Dimethylcyclopropan-carbonsäure in der Reaktionslösung nebeneinander bestehen, erfordert dieses Verfahren einen Extraktionsschritt zur Isolierung von (S)-Dimethylcyclopropancarbonsäure, wofür eine große Menge eines organischen Lösungsmittels erforderlich ist, und einen Schritt zur Herstellung eines Amids durch Umsetzung der für die Herstellung von (S)-Dimethylcyclo' propancarboxamid extrahierten (S)-Dimethylcyclopropancarbonsäurc mit einem Chlorierungsreagens und Ammoniak; somit wird das Reaktionsverfahren verlängert und dadurch die Ausbeute reduziert. Es hat auch den Nachteil, dass die Hydrolyse der wasserunlöslichen Esterverbindung die Bildung des aggregierten Enzyms bewirkt. Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe

Die gegenwärtigen Erfinder stellten fest, dass, wenn ein Racemat von Cyclopropan-carbonsäureester mit der Lipase von Candida antarctica als Enzym in einem organischen Lösungsmittel, in dem Ammoniakgas gelöst ist, umgesetzt wird, nur ein (S)-Isomer von substituiertem Cyclopropancarbonsäurecsler spezifisch an der Reaktion teilnimmt, wodurch ein (S)-Isomer von Cyclopropancarboxamid und ein (R)-Isomer von Cyclopropancarbon-säureester in der Reaktionslösung hergestcllt werden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher im Bereitstellen eines (S)-Cyclopropancarboxamids und von Derivaten davon mit einer hohen optischen Reinheit und in hoher Ausbeute, was industriell rentabel ist, durch Verwendung einer Hydrolase in hoher Konzentration sogar ohne Verwendung von kostspieligen optischen Trennungsreagenzien, wie z.B. herkömmlich verwendeten optisch aktiven Aminen oder L-Menthol, und ohne Durchführung von komplizierten Biotransformationsprozessen.

Technische Lösung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von Cyclopropancarboxamid und Derivaten davon (nachfolgend optisch aktives Cyclopropancarboxamid), die durch die nachfolgende Formel 1 dargestellt sind, unter Verwendung eines Enzyms. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Cyclopropancarboxamid und Cyclopropancarbonsäureester, welches die Schritte des (1) Umsetzens eines durch Formel 3 dargestellten Racemats von Cyclopropancarbonsäureester mit einer Lipase von Candida antarctica bei konstanter Reaktionstemperatur in einem organischen Lösungsmittel, in dem Ammoniakgas gelöst ist; und (2) des Trennens von (S)-Cyelopropancarboxamid, das durch Formel 1 dargestellt ist, und (R)-Cyclopropancarbonsäurecster, der durch Formel 2 dargestcllt ist, umfasst: [Formel 1]

Rk Λ 0 [Formel 2] ,o. y-,

rA

[Formel 3] rVr> 0 Rj wobei

Ri und R2 gleich oder verschieden sein können und unabhängig voneinander Wasserstoff, substituiertes oder unsubstituiertes gerades oder verzweigtes CI - bis C7-Alkyl, substituiertes oder unsubstituiertes gerades oder verzweigtes CI - bis C7-Alkenyl, Benzyl, 5 substituiertes oder unsubstituiertes C3- bis C7-Cycloalkyl, substituiertes oder unsubstituiertes Arylalkyl oder substituiertes oder unsubstituiertes Heteroarylalkyl repräsentieren;

Ri und R4 gleich oder verschieden sein können und unabhängig voneinander Wasserstoff, substituiertes oder unsubstituiertes gerades oder verzweigtes CI- bis C7-Alkyl, substituiertes oder unsubstituiertes gerades oder verzweigtes CI - bis C7-Alkenyl, Benzyl, substituiertes oder unsubstituiertes C3- bis C7-Cycloalkyl, substituiertes oder unsubstituiertes Arylalkyl oder substituiertes oder unsubstituiertes Heteroarylalkyl repräsentieren; R5 gerades oder verzweigtes CI - bis C7-Alkyl, durch eine Halogenverbindung substituiertes gerades oder verzweigtes CI- bis C7-Alkyl oder durch eine substituierte oder unsubstituierte gerade oder verzweigte CI- bis C7-Alkoxygruppe substituiertes gerades oder verzweigtes CI - bis C7-Alkyl ist.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben.

Wenn das durch Formel 3 dargestellte Racemat von Cyclopropancarbonsäurcester bei der vorliegenden Erfindung mit der Lipase in einem organischen Lösungsmittel, in dem Ammoniakgas gelöst ist, bei einer konstant gehaltenen Reaktionstemperatur umgesetzt wird, ist nur ein (S)-lsomer von substituiertem Cyclopropancarbonsäurcester spezifisch an der Reaktion beteiligt, um ein (S)-Isomer von substituiertem Cyclopropancarboxamid und ein (R)-Isomer von substituiertem Cyclopropancarbonsäureester in der Reaktionslösung zu ergeben. Dann können das (S)-Isomer von substituiertem Cyclopropancarboxamid und das (R)-Isomer von substituiertem Cyclopropancarbonsäureester durch ein einfaches Verfahren getrennt werden. Dies beruht auf der charakteristischen Eigenschaft einer Lipase von Candida antarctica, welche spezifisch mit einer Verbindung, die einen (S)-Cyclopropan-carbonsäureesteranteil aufweist, reagiert.

Es gibt verschiedene Arten von Lipasen, die bei der optischen Trennung als Enzym wirken, wobei Beispiele von diesen, die verwendet werden, Lipasen von Candida cylindracea, Pseudomonas sp., Candida mgosa und Candida antarctica etc. umfassen.

Diese unterscheiden sich hinsichtlich der Arten der reaktionsfähigen Verbindungen, der Arten der reaktionsfähigen optischen Isomere und der Reaktionsfähigkeit entsprechend ihrem Ursprung. Die meisten Lipasen katalysieren die Reaktion der vorliegenden Erfindung nicht. Sogar im Falle einer teilweisen Hydrolyse machen geringe optische Reinheiten das Enzym bedeutungslos. Die gegenwärtigen Erfinder stellten fest, dass nur eine Lipase von Candida antarctic bei der enzymatischen optischen Trennung eine hohe Umsatzrate und eine hohe optische Reinheit ergibt.

Die enzymatische optische Trennung schreitet voran, wie durch das nachfolgende Reaktionsschema 1 dargestellt.

Wie in Reaktionsschema 1 gezeigt wird, kann das Racemat (3) von Cyclopropan-carbonsäurecster durch Veresterung des Racemats (4) der Cyclopropancarbonsäure mit verschiedenen Alkoholen leicht hergestellt werden. Ähnlich wie bei der herkömmlichen Veresterung wird das Racemat (4) der Cyclopropancarbonsäure zu einem organischen Lösungsmittel hinzugefiigt, und Thionylchlorid (SOCI2) etc. wird zur Lösung tropfenweise hinzugefugt, um eine Verbindung, wie z.B. Acylhalogenid, herzustellen, welche eine substituierte Abgangsgruppe aufweist. Ohne Auftrennung der Reaktionsmischung wird mindestens ein Alkoholderivat, ausgewählt aus 2-Chlorethanol, 2,2-Dichlorethanol, 2,2,2-Trichlorethanol, 2-Fluorethanol, 2,2-Di fluorethanol, 2,2,2-Trifluorethanol, 2-Bromethanol, 2,2-Dibromethanol, 2,2,2-Tribromethanol und 2-Methoxyethanol, zur Reaktionsmischung, welche die Verbindung aufweist, hinzugefügt, um das Racemat (3) von Cyclopropancarbonsäureester in einer hohen Ausbeute von 85% oder mehr zu produzieren. Zum hergestellten Racemat (3) von Cyclopropancarbonsäureester wird eine Lipase von Candida antarctica als Enzym hinzugefiigt, um in einem organischen Lösungsmittel, in dem Ammoniakgas gelöst ist, eine Aminierung und optische Trennung durchzufuhren.

Das organische Lösungsmittel ist ein Lösungsmittelgemisch, umfassend ein oder mehrere Lösungsmittel, ausgewählt aus einem Alkohollösungsmittel, wie z.B. Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isoamylalkohol, tert. Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol und Octanol; einem Oxanlösungsmittel, wie z.B. 1,4-Dioxan und Trioxan; einem ·«♦·· ·*· · • « » ···· ·« · · • · · · ♦ φ ···»· • * < · ι « t t ·· 7

Amidlösungsmittel, wiez.B, Diethylformamid und Dimethylformamid; Dimethylsulfoxid; einem aromatischen Lösungsmittel, wie z.B. Benzol. Toluol und Xylol; und einem unpolaren Lösungsmittel, wie z.B. Hexan, Hcptan, Octan und Cyclohexan.

Die spezifische enzymatische optische Trennung durch die Lipase von Candida antarctica kann erfindungsgemäß durch irgendeine Carbonsäureesterverbindung mit Cyclo-propancarbonsäureanteil erfolgen. R[ und R2 im Cyclopropananteil der Formel 1 können hier alles sein. Ri und Ri können gleich oder verschieden sein und sind jeweils vorzugsweise aus Wasserstoff, substituiertem oder unsubstituiertem geradem oder verzweigtem CI - bis C7-Alkyl, substituiertem oder unsubstituiertem geradem oder verzweigtem Ci- bis C7-Alkenyl, Benzyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3- bis C7-Cycloalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem Arylalkyl und substituiertem oder unsubstituiertem Heteroarylalkyi ausgewählt. Es wird noch mehr bevorzugt, um den Zweck des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zu erzielen, wenn R| und R2 gleich oder verschieden sind und unabhängig voneinander aus Methyl, Ethyl, n-Propy], i-Propyl, n-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, Fluormethyl, Difluormethyl oder Trifluormethyl ausgewählt sind. Noch mehr wird bevorzugt, dass sowohl Rj als auch Ri Methyl sind.

Der bedeutendste Faktor, der die spezifische enzymatische optische Trennung durch die Lipase von Candida antarctica gemäß der vorliegenden Erfindung beeinflusst, besteht weiters in den charakteristischen Eigenschaften der Substituenten R3 bis R5 im Racemat von Cyclopropancarbonsäureester. Was die Substituenten für die Ester, die eine erfindungsgemäße enzymatische Reaktion durchmachen können, betrifft, so können R3 und R4 gleich oder verschieden sein und können jeweils aus Wasserstoff, substituiertem oder unsubstituiertem geradem oder verzweigtem CI - bis C7-Alkyl, substituiertem oder unsubstituiertem geradem oder verzweigtem CI - bis C7-Alkenyl, Benzyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3- bis C7-Cycloalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem Arylalkyl und substituiertem oder unsubstituiertem Heteroarylalkyi ausgewählt sein, und R5 kann aus geradem oder verzweigtem CI - bis C7-Alkyl ausgewählt sein. Bei der erfindungsgemäßen enzymatischen Reaktion wird bevorzugt, dass ein elektronenreiches Atom an Position 1 des Substituenten R5 zur Verbesserung der optischen Reinheit substituiert ist, und R5 ist daher vorzugsweise aus durch eine Halogenverbindung substituiertem geradem oder verzweigtem CI - bis C7-Alkyl oder durch eine substituierte oder unsubstituierte gerade oder verzweigte CI - bis C7-Alkoxygruppe substituiertem geradem oder verzweigtem CI - bis C7-Alkyl ausgewählt. Insbesondere wird am meisten bevorzugt, dass R3 und R4 jeweils Wasserstoff sind und R5 aus Fluormethyl, Difluormethyl, Trifluormethyl, Chlormethyl, Dichlormethyl, Trichlormethyl, Brommethyl, Dibrommethyl, Tribrommethyl, Methoxymethyl und Ethoxymethyl ausgewählt ist. • * < · I « 4 · • · t · * · *4 · · • *· » I · «ι·*4 • · * ·· ·* I t 8

Die obenstehend erwähnte Lipase von Candida antarctica ist als für die spezifische enzymatische optische Trennung verwendetes Enzym leicht erhältlich, da sic handelsüblich ist. Die Konzentration der Lipase von Candida antarctica in der Reaktion beträgt vorzugsweise I bis 30 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Racemats von Cyclo-propancarbonsäureester als Substrat, und noch bevorzugter etwa 5 Gewichtsteile. Es wird bevorzugt, für die Zweckmäßigkeit und Sparsamkeit der Reaktion ein Enzym in der immobilisierten Form zu verwenden,

Die spezifische enzymatische optische Trennung der Cyclopropancarbonsäure durch eine Lipase von Candida antarctica ist erfindungsgemäß Gegenstand einer Reaktion bei konstant gehaltener Reaktionstemperatur, wobei die Reaktionstemperatur vorzugsweise 10 bis 80°C beträgt. In Hinblick auf die optische Reinheit wird eine Reaktionstemperatur von 20 bis 45°C am meisten bevorzugt.

Die Konzentration des Racemats von Cyclopropancarbonsäureester als für die enzymatische optische Trennung verwendetes Substrat beträgt geeigneterweise 3% bis 70% und in Hinblick auf die Prozessleistung vorzugsweise 5% bis 40%.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann zur Trennung von optisch aktivem Cyclopropancarboxamid und Cyclopropancarbonsäureester ein einfaches Nachbehandlungsverfahren im Anschluss an die spezifische enzymatische optische Trennung durchgefuhrt werden.

Die gemischte Reaktionslösung wird filtriert, um das Enzym rückzugewinnen, und das organische Lösungsmittel und organische Materialien mit niedrigem Siedepunkt werden aus dem Filtrat abdestilliert, wodurch (S)-2,2-Dimethylcyclopropancarboxamid erhalten wird, Um die Reinheit und die optische Reinheit des so erhaltenen (S)-2,2-Dimethylcyclo-propancarboxamids zu erhöhen, wird das Produkt durch Rekristallisation in Methanol gereinigt.

Das bei der enzymatischen Reaktion verwendete Enzym wird z.B. nach Beendigung der Reaktion mittels eines Filters isoliert und kann nach dem Waschen wiederverwendet werden.

Vorteilhafte Wirkungen

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren weist die Vorteile auf, dass es ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines (S)-Cyclopropancarboxamids und von Derivaten davon mit einer hohen optischen Reinheit und in hoher Ausbeute ist, das industriell rentabel ist, und zwar durch ein Hydrolyseenzym bei hoher Konzentration, sogar ohne Verwendung von kostspieligen optischen Trennungsreagenzien, wie z.B. herkömmlich verwendeten optisch aktiven Aminen oder L-Menthol, und ohne Durchführung von komplizierten Biotransfonnationsprozessen. • ••·» I I · • » ι t «II «· · · • ·· t · i » all * • · * ·· · · · · | 9

Modus für die Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben, Es ist nicht so zu interpretieren, dass Beispiele den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränken.

[Herstellungsbeispiel 1] Herstellung von substituiertem Cyclopropancarbonsäure-2,2,2-tri fluorethylester 500 ml Methylenchlorid und 228 g Dimethylcyclopropancarbonsäure wurden in einen Reaktor gespeist und bei Raumtemperatur gut vermischt. Während die Temperatur bei 20°C gehalten wurde, wurden 236 g Thionylchlorid (SOCI2) langsam tropfenweise hinzugefugt. Nach weiterem 1-stündigem Rühren der Mischung bei Raumtemperatur wurden 190 g 2,2,2-Trifhiorethanol langsam tropfenweise hinzugefiigt, und die Mischung wurde bei Raumtemperatur 2 Stunden lang weitergerührt. Die Mischung wurde mit einer gesättigten Natriumcarbonat (Na2CO;j)-Lösung gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat (Na2S04) getrocknet und dann unter reduziertem Druck destilliert, um das organische Lösungsmittel zu entfernen und 340 g Racemat von Dimethylcyclopropancarbonsäurc-2,2,2-trifluorethyl-ester (Ausbeute 87%) als gewünschte Verbindung zu erhalten.

[Herstellungsbeispielc 2 bis 5] Herstellung des Racemats von Dimethylcyclopropan-carbonsäureester

Die Reaktion wurde in derselben Art und Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 durchgeführt, abgesehen davon, dass 2,2,2-Trifluorethanol durch 2,2,2-Trichlorethanol (Herstellungsbeispiel 2), 2-Methoxyethanol (Herstellungsbeispiel 3), 2-Bromethanol (Herstellungsbeispiel 4) bzw. 2-Chlorethanol (Herstellungsbeispiel 5) ersetzt wurde, und ein Racemat von Dimethylcyclopropancarbonsäureester wurde erhalten. Die Resultate werden in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Verwendete Alkohole Ausbeute(%) Herstellungsbcispiel 2 2,2,2-Trichlorethanol 92% Herstellungsbeispiel 3 2-Methoxyethanol 98% Herstellungsbeispiel 4 2-Bromethanol 97% Herstellungsbeispiel 5 2-Chlorethanol 94% [Beispiel 1] Auswahl des Enzyms 50 mg (5%) Racemat von Dimethylcyclopropancarbonsäure-2,2,2-trifluorester, das in Herstellungsbeispiel 1 hergestellt wurde, und 2,5 mg von Candida antarctica abgeleitete Candida antarctica-Lipase vom Typ B als Enzym wurden zu 1 ml mit Ammoniakgas • 4 4 4 * II · 4 • I I I l»9 I I I · 4 · · 4 * * t «t · * • I* «t II I I * M «4 II 4« 44 4 10 gesättigtem t-Bulanol hinzugefügt. Die Mischung wurde bei 30°C einer 20-stündigen Reaktion unterzogen, und danach wurden 0,2 ml der Reaktionslösung entnommen, um die optische Reinheit mittels Gaschromatographic, die mit einer chiralen Säule ausgestattet war, zu messen.

[Vergleichsbeispiele 1 bis 15] Vergleich von stereospezifischen enzymatischen Reaktionen gemäß der Enzymart Für einen Vergleich der Umsatzraten und der optischen Reinheiten der optischen Isomere von (S)-Dimethylcyclopropancarboxamid wurde die Reaktion durch Trennung mit dem beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Enzym, d.h., einer Candida antarctica-Lipase vom Typ B, die eine Lipase von Candida antarctica ist, und mit weiteren Enzymen in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, abgesehen davon, dass ein anderes Enzym verwendet wird wie in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2 " Enzym Optische Reinheit von Dimethylcyclopropancarboxamid (ec%) Beispiel I Candida antarctica-Lipase vom Typ B . 98,7 Vergleiclisbeispiel 1 Candida cylindracea-Lipasc nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 2 Mucor miehei-Lipasc nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 3 Candida rugosa-Lipase nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 4 Swine Pancreas-Lipase nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 5 Thermomyces-Lipüsc nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 6 Acromobacter- Lipase nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 7 A lcaligenes-ΙΑpase nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 8 Pseudomonas eepacia-Lipase nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 9 Pseudomonas stutzeri -Lipase nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 10 Rhizopus-Lipase nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 11 Bacillus licheniformis-Protease nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 12 Bacillus amylolique-faciens-Protease nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 13 Aspergillus oryzae-Protease nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 14 Bacillus subtilis-Protease nicht umgesetzt Vergleichsbeispiel 15 Schweineleberesterase nicht umgesetzt «·*· « « · · • « · * *· « · · « t · · »* « «···«

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Wie in Tabelle 2 gezeigt wird, führt nach dem Screenen der Enzyme unter Verwendung eines Racemats von 2,2-Dimethylcyclopropancarbonsäure-2,2,2-trifluorethyl-ester als Substrat nur die Candida antarctica-Lipase vom Typ B (Beispiel 1) zur Produktion der optischen isomere von (S)-Dimethylcyclopropancarboxamid mit einer hohen optischen Reinheit, um industriell nützlich zu sein, während andere Lipasen, Proteasen und Esterase die Umsetzungen nicht verursachten. Somit konnte bestätigt werden, dass die Lipase von Candida antarctica, die ein stcreospezifisches Enzym ist, bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren als Enzym bemerkenswert effektiv ist.

[Beispiel 2] Enzymatische Umsetzung von 2,2-Dimethylcyclopropancarbonsäure-2,2,2-trichlorethylester Für einen Vergleich der enzymatischen Reaktionen entsprechend den Arten der substituierten Alkohole wurde die Reaktion in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, abgesehen davon, dass 2,2*Dimethylcyclopropancarbonsäure-2,2,2-trichlorethylester, das in Herstellungsbeispiel 2 hergestellt wurde, als Substrat verwendet wurde. So wurde ein optisches Isomer von (S)-2,2-Dimethylcyclopropancarboxamid erhalten.

[Beispiel 3] Enzymatische Umsetzung von 2,2-Dimethylcyclopropancarbonsäure-2-methoxyethylester Für einen Vergleich der enzymatischen Reaktionen entsprechend den Arten der substituierten Alkohole wurde die Reaktion in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, abgesehen davon, dass 2,2-Dimethylcyclopropancarbonsäurc-2-methoxy-ethylester, das in Herstellungsbeispiel 3 hergestellt wurde, als Substrat verwendet wurde. So wurde ein optisches Isomer von (S)-2,2-Dimethylcyclopropancarboxamid erhalten.

[Beispiel 4] Enzymatische Umsetzung von 2,2-Dimethylcyclopropancarbonsäure-2-bromethylestcr Für einen Vergleich der enzymatischen Reaktionen entsprechend den Arten der substituierten Alkohole wurde die Reaktion in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, abgesehen davon, dass 2,2-Dimethylcyclopropancarbonsäure-2-brom-ethylester, das in Herstellungsbeispiel 4 hergestellt wurde, als Substrat verwendet wurde. So wurde ein optisches Isomer von (S)-2,2-Dimethylcyclopropancarboxamid erhalten.

[Beispiel 5] Enzymatische Umsetzung von 2,2-Dimethylcyclopropancarbonsäure-2-chlorethylester ·*··* ♦ · * ft • ft I » «ft | · · · • * * · « ft * t · « • · i * * »ft » « 12 Für einen Vergleich der enzymatischen Reaktionen entsprechend den Arten der substituierten Alkohole wurde die Reaktion in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, abgesehen davon, dass 2,2-Dimethylcyclopropancarbonsäure-2-chlor-ethylester, das in Herstellungsbeispiel 5 hergestellt wurde, als Substrat verwendet wurde. So wurde ein optisches Isomer von (S)-2,2-Dimethylcyclopropancarboxamid erhalten.

Die Resultate der enzymatischen Reaktionen der Beispiele 2 bis 5 entsprechend den

Arten der substituierten Alkohole werden in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3

Verwendeter Ester Optische Reinheit von (S)-2,2~ Dimethylcyclopropancarboxamid (ee%) Beispiel 2 2.2- DimethyIcyclopropancarbonsäure- 2.2.2- trichlorethylester nicht umgesetzt Beispiel 3 2,2-Dimetbylcyclopropancarbonsäure- 2-mcthoxyethylester 98% Beispiel 4 2,2-Dimethylcyclopropancarbonsäure- 2-bromethylester 97% Beispiel 5 2,2-Dimethylcyclopropancarbonsäure- 2-chIorethylester 98,5% [Beispiel 6] Herstellung von (S)-2,2-Dimethylcyclopropancarboxamid 10 g Racemat von 2,2-Dimethylcyclopropancarbonsäure-2,2,2-trifluorethylester wurden in 100 ml t-Butanol aufgelöst, und Ammoniakgas wurde bei einer bei 40°C gehaltenen Temperatur 40 Minuten lang hineinströmen gelassen, um eine mit Ammoniakgas gesättigte Mischlösung zu ergeben. Bei Auffechterhaltung der obenstehenden Temperatur wurden 2 g Candida antarctica-Lipase vom Typ B zur Mischlösung hinzugefugt, und die Mischung wurde für die Reaktion mit konstanter Geschwindigkeit gerührt. Nach Beendigung der Reaktion wurde die Mischlösung filtriert, um das Enzym rückzugewinnen, und das organische Lösungsmittel und die organischen Materialien mit niedrigem Siedepunkt werden aus dem Filtrat abdestilliert, wodurch (S)-2,2-Dimethylcyclopropan-carboxamid erhalten wird. Um die Reinheit und die optische Reinheit des so erhaltenen (S)-2,2-Dimethylcyclopropancarboxamids zu erhöhen, wird das Produkt durch Rekristallisation in Methanol gereinigt, um (S)-2,2-Dimethylcyclopropancarboxamid (Ausbeute: 40%, optische Reinheit: 99%) als weißes Pulver zu erhalten.

Claims (7)

1. ·*··· · · · » • * · 4 9.4 t · · · • * * » i · ·«*·· • · * · · 4 9 4 ·· 13 Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Cyclopropancarboxamid und Cyclopropancarbonsäureester, welches die folgenden Schritte umfasst; (1) das Umsetzen eines durch Formel 3 dargestellten Racemats von Cyclopropancarbonsäureester mit einer Lipase von Candida antarctica in einem organischen Lösungsmittel, in dem Ammoniakgas gelöst ist; und (2) das Trennen von (S)-Cyclopropancarboxamid, das durch Formel 1 dargestellt ist, und (R)-Cyclopropancarbonsäureester, der durch Formel 2 dargestellt ist: [Formel 1] RK R;

   o [Formel 2] H,VH,

   [Formel 3] R | , Ry y' 7 V .0. R=. f 1r4 o R, 4 wobei Ri und R2 gleich oder verschieden sein können und unabhängig voneinander Wasserstoff, substituiertes oder unsubstituiertes gerades oder verzweigtes CI - bis C7-Alkyl, substituiertes oder unsubstituiertes gerades oder verzweigtes CI - bis C7-Alkenyl, Benzyl, substituiertes oder unsubstituiertes C3- bis C7-Cycloalkyl, substituiertes oder unsubstituiertes Arylalkyl oder substituiertes oder unsubstituiertes Heteroarylalkyl repräsentieren; R3 und R4 gleich oder verschieden sein können und unabhängig voneinander Wasserstoff, substituiertes oder unsubstituiertes gerades oder verzweigtes CI- bis C7-Alkyl, substituiertes oder unsubstituiertes gerades oder verzweigtes CI - bis C7-Alkenyl, Benzyl, substituiertes oder unsubstituiertes C3- bis C7-Cycloalkyl, substituiertes oder unsubstituiertes Arylalkyl oder substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaiylalkyl repräsentieren; R5 gerades oder verzweigtes CI - bis C7-Alkyl, durch eine Halogenverbindung substituiertes gerades oder verzweigtes CI - bis C7-Alkyl oder durch eine substituierte oder I «I · · · I · · • » f ·#-· * I * * • *· ·· · ««*· ψ Φ t · I · t « · « f 14 unsubstituierte gerade oder verzweigte CI - bis C7-Alkoxygruppe substituiertes gerades oder verzweigtes CI - bis C7-Alkyl ist.
2. 2. Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Cyclopropancarboxamid und Cyclopropancarbonsäureester gemäß Anspruch 1, wobei Ri und R2 gleich oder verschieden sein können und unabhängig voneinander aus der Gruppe, bestehend aus Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, Fluormethyl, Difluormethyl und Trifluor-methyl, ausgewählt sind.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Cyclopropancarboxamid und Cyclopropancarbonsäureester gemäß Anspruch 1, wobei sowohl R3 als auch R4 Wasserstoff sind und Rj ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Fluormethyl, Difluonnethyl, Trifluormethyl, Chlormethyl, Dichlonnethyl, Trichlormethyl, Brommethyl, Dibrommethyl, Tribrommethyl, Methoxymethyl und Ethoxymethyl.
4. 4. Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Cyclopropancarboxamid und Cyclopropancarbonsäureester gemäß Anspruch 3, wobei sowohl Ri als auch R? Methyl sind,
5. 5. Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Cyclopropancarboxamid und Cyclopropancarbonsäureester gemäß Anspruch 1, wobei das organische Lösungsmittel mindestens eines ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isoamylalkohol, tert Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol, Octanol, 1,4-Dioxan, Trioxan, Diethylformamid, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Benzol, Toluol, Xylol, Hexan, Heptan, Octan und Cyclohexan.
6. 6. Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Cyclopropancarboxamid und Cyclopropancarbonsäureester gemäß Anspruch 1, wobei die Reaktionstemperatur 10 bis 80°C beträgt.
7. 7. Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Cyclopropancarboxamid und Cyclopropancarbonsäureester gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei es sich bei der Lipase von Candida antarctica um Candida antarctica-lÄp&sc vom Typ B handelt.