JP2001178493A - 光学活性化合物の製造法 - Google Patents

光学活性化合物の製造法

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JP2001178493A JP2000314580A JP2000314580A JP2001178493A JP 2001178493 A JP2001178493 A JP 2001178493A JP 2000314580 A JP2000314580 A JP 2000314580A JP 2000314580 A JP2000314580 A JP 2000314580A JP 2001178493 A JP2001178493 A JP 2001178493A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基質アルコールの光学分割に非常に有効で分
割効率も高くかつ反応活性も高い、新しいタイプのアシ
ル化剤を用いる、光学活性化合物の製造法を提供する。 【解決手段】 R体およびS体を含むアルコールまたは
プロキラルなジオールを、アルコールを立体選択的にア
シル化し得る酵素の存在下に、有機溶媒中でアシル化剤
と作用させて光学活性エステルを生成する。上記アシル
化剤として、一般式[I](式中、Rは複素環基、R
はアルキル基、アリール基、アラルキル基または複素環
基である。)で表わされる化合物を用いる。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、医薬、農薬、生理
活性物質などの合成中間体として有用な光学活性化合
物、より詳しくは、光学活性アルコールおよび光学活性
エステルの製造法に関する。
【0002】
【従来技術および解決すべき課題】酵素を用いたアルコ
ール類のエステル化反応は、不斉合成の有力な手段とし
て広く利用されている。これは、有機溶媒中で極めて簡
単な操作で反応が進行し、高収率、高光学純度の光学活
性化合物が得られるためである。特に、アシル化剤とし
て、反応性が高く非可逆的にアセトアルデヒドが生じて
反応が進行するビニルエステルは幅広く利用されている
ものの一つである(J. Chem. Soc., Chem. Commun., 19
91, 1198-1200)。
【0003】しかし、このようなアシル化剤を利用する
従来法では、アルデヒドが酵素を不活性化したり、ま
た、不安定なアシル基など多種多様なアシル基部分を持
つアシル化剤を調製するのが困難であり、このことが酵
素反応のより効果的で広範囲な応用や新しい酵素触媒反
応の開発に際し妨げとなっている。
【0004】これらの問題を解決するものとして、ケテ
ンアセタール型アセチル化剤である脂肪酸1−エトキシ
ビニルを用いるアルコールの光学分割法が提案されてい
るが、この方法でも満足いく効果が得られない(Tetrah
edron Lett., 1996, 37, 7369-7372, Tetrahedron Let
t., 1997, 38, 4243-4246)。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく検討を重ねた結果、基質アルコールの光学
分割に非常に有効で分割効率も高くかつ反応活性も高
い、新しいタイプのアシル化剤を見出し、本発明を完成
するに至った。
【0006】本発明による光学活性化合物の製造法は、
R体およびS体を含むアルコールまたはプロキラルなジ
オールを、アルコールを立体選択的にアシル化し得る酵
素の存在下に、有機溶媒中でアシル化剤と作用させて光
学活性エステルを生成するに当たり、上記アシル化剤と
して、一般式[I]
【化5】 (式中、Rは複素環基、Rはアルキル基、アリール
基、アラルキル基または複素環基である。)で表わされ
る化合物を用いることを特徴とする方法である。
【0007】本発明による方法において、アルコール
は、例えば、ラセミ体アルコールのようにR体およびS
体を含むモノアルコール、水酸基を二つ持つプロキラル
なジオールなどであってよい。
【0008】本発明による方法に好適に適用されるアル
コールは、一般式[II]
【化6】 (式中、RおよびRは、互いに異なり、アルキル
基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはア
ラルキル基である。RおよびRの各アルキル基は互
いに結合して脂肪族単環を形成していてもよく、さらに
同単環には芳香環が縮合していてもよい。)で表される
2級アルコール、または、一般式[III]
【化7】 (式中、Rは水素原子、アルキル基、アルケニル基ま
たはアルキニル基であり、Rは水素原子、アルキル
基、アリール基またはアラルキル基である。ただし、R
とRは互いに異なる。RとRの各アルキル基は
互いに結合して脂肪族単環を形成していてもよく、さら
に同単環には芳香環が縮合していてもよい。)で表され
るプロキラルな1,3−ジオール、または、一般式[I
V]
【化8】 (RおよびRは、互いに同一であり、アルキル基、
アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはアラル
キル基である。RおよびRの各アルキル基は互いに
結合して脂肪族単環を形成していてもよく、さらに同単
環には芳香環が縮合していてもよい。)で表されるmeso
−1,2−ジオールである。
【0009】本明細書全体を通して、アルキル基、アル
ケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、
脂肪族単環基、芳香環基および複素環基はいずれも、置
換基を有していてもよい基を意味することとする。この
置換基は、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、
ニトロ基、シアノ基、アシル基、ジアルキルアミノ基、
アミド基などであってよい。
【0010】本発明に用いられるエステル化剤[I]に
おいて、Rはチエニル基、フリル基、ピリジル基などの
複素環基であり、好ましくはフリル基である。Rはメ
チル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチ
ル基などのアルキル基;フェニル基、o−トルイル基、
m−トルイル基、p−トルイル基、o−クロロフェニル
基、m−クロロフェニル基、p−クロロフェニル基など
の無置換または置換アリール基;ベンジル基、o−メチ
ルベンジル基、m−メチルベンジル基、p−メチルベン
ジル基などの無置換または置換アラルキル基、チエニル
基、フリル基、ピリジル基などの複素環基である。
【0011】エステル化剤[I]は、たとえば文献(J.
Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1993, 2999-3005)記
載の方法で合成することができる。
【0012】本発明に用いられる2級アルコール[II]
において、RおよびRは、互いに異なり、メチル
基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブチ
ル基などのアルキル基;エテニル基、ビニル基、アリル
基などのアルケニル基;エチニル基、プロピニル基、ブ
チニル基などのアルキニル基;フェニル基、o−トルイ
ル基、m−トルイル基、p−トルイル基、o−クロロフ
ェニル基、m−クロロフェニル基、p−クロロフェニル
基などの無置換または置換アリール基;ベンジル基、o
−メチルベンジル基、m−メチルベンジル基、p−メチ
ルベンジル基などの無置換または置換アラルキル基であ
る。また、RおよびRの各アルキル基は互いに結合
して、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペン
チル基、シクロヘキシル基などの脂肪族単環を形成して
いてもよい。さらに同脂肪族単環には無置換または置換
芳香環が縮合していてもよい。RおよびRの各アル
キル基が互いに結合して脂肪族単環を形成し、同単環に
芳香環が縮合してなる縮合環は、例えば、インダン環、
テトラヒドロナフタレン環、ベンズ[e]インダン環な
どである。
【0013】本発明に用いられるプロキラルなアルコー
ルは、水酸基を二つ持つプロキラルなジオールであれば
よい。このようなプロキラルなアルコールの例として
は、上記meso−1,2−ジオール[IV]のようなmeso−
1,2−ジオール、上記1,3−プロパンジオール[II
I] のような1,3−ジオール、1,4−ジオールが挙
げられる。
【0014】本発明に好適に用いられるプロキラルな
1,3−プロパンジオール[III]において、Rは水
素原子;メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピ
ル基、ブチル基などのアルキル基;エテニル基、ビニル
基、アリル基などのアルケニル基;エチニル基、プロピ
ニル基、ブチニル基などのアルキニル基であり、R
水素原子;メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロ
ピル基、ブチル基などのアルキル基;フェニル基、o−
トルイル基、m−トルイル基、p−トルイル基、o−ク
ロロフェニル基、m−クロロフェニル基、p−クロロフ
ェニル基などの無置換または置換アリール基;ベンジル
基、o−メチルベンジル基、m−メチルベンジル基、p
−メチルベンジル基などの無置換または置換アラルキル
基である。ただし、RとRは互いに異なる。また、
とRの各アルキル基は互いに結合してシクロプロ
ピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘ
キシル基などの脂肪族単環を形成していてもよい。さら
に同脂肪族単環には無置換または置換芳香環が縮合して
いてもよい。RとRの各アルキル基が互いに結合し
て脂肪族単環を形成し、同単環に芳香環が縮合してなる
縮合環は、例えば、インダン環、テトラヒドロナフタレ
ン環、ベンズ[e]インダン環などである。
【0015】本発明に好適に用いられるプロキラルなme
so−1,2−ジオール[IV]において、RおよびR
は、互いに同一であり、メチル基、エチル基、プロピル
基、イソプロピル基、ブチル基などのアルキル基;エテ
ニル基、ビニル基、アリル基などのアルケニル基;エチ
ニル基、プロピニル基、ブチニル基などのアルキニル
基;フェニル基、o−トルイル基、m−トルイル基、p
−トルイル基、o−クロロフェニル基、m−クロロフェ
ニル基、p−クロロフェニル基などの無置換または置換
アリール基;ベンジル基、o−メチルベンジル基、m−
メチルベンジル基、p−メチルベンジル基などの無置換
または置換アラルキル基である。また、R およびR
の各アルキル基は互いに結合してシクロプロピル基、シ
クロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基な
どの脂肪族単環を形成していてもよい。さらに同脂肪族
単環には無置換または置換芳香環が縮合していてもよ
い。R およびRの各アルキル基が互いに結合して脂
肪族単環を形成し、同単環に芳香環が縮合してなる縮合
環は、例えば、インダン環、テトラヒドロナフタレン
環、ベンズ[e]インダン環などである。
【0016】本発明に用いられる、アルコールを立体選
択的にアシル化し得る酵素は、リパーゼまたはエステラ
ーゼであってよい。リパーゼとしてはシュードモナス
属、キャンジダ属、アスペルギルス属、ムコール属に属
する微生物由来のもの、または豚などの哺乳類由来のも
のが好ましい。エステラーゼとしては豚肝臓由来のもの
が好ましい。これらの酵素は精製品でも粗製品でもよ
く、また、その使用形態についてはこれらを粉末状その
まま用いても、適当な担体に担持させて用いてもよい。
担体としては、活性炭、セライト、ゼオライト、アルミ
ナ、シリカゲル、などの金属酸化物などの無機材料、ポ
リスチレン、デンプン、などの有機材料などが用いられ
る。
【0017】本発明に用いられる酵素は市販品であって
よい。例えば、リパーゼAなどのアスペルギルス・ニガ
ー由来の酵素;リパーゼP、リパーゼPS、リパーゼA
Hなどのシュードモナス・サパシア由来の酵素;リパー
ゼAKなどのシュードモナス・フルオレッセンス由来の
酵素;リパーゼAY(以上は天野製薬社製)、リパーゼ
MY、リパーゼOF(以上は名糖社製)、CRL(シグ
マ社製)などのキャンジダ・ルゴーサ由来の酵素;リパ
ーゼL−9(ロシュ・ダイアグノスティックス社製),
MML(ノボノルディスク社製)などのムコール・ミー
ハイ由来の酵素などが用いられる。
【0018】本発明に用いられる有機溶媒は、上記酵素
を溶解せず、かつ失活させないものであれば、いずれの
ものでもよい。このような有機溶媒の例としてはt−ブ
タノールなどの嵩高い3級アルコール類;ジエチルエー
テル、ジイソプロピルエーテル、t−ブチルメチルエー
テルなどのエーテル類;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン
などの炭化水素系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン
などの芳香族系溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プ
ロピルなどのエステル系溶媒;ジクロロメタン、1,2
−ジクロロエタン、クロロホルムなどのハロゲン系溶媒
などが挙げられる。好ましくは、アルコール系、エーテ
ル系、炭化水素系または芳香族系などの溶媒が用いられ
る。
【0019】本発明では含水有機溶媒を用いる場合もあ
る。特に、酵素としてキャンジダ・ルゴーサ由来のリパ
ーゼ、例えばリパーゼAY、リパーゼMY、リパーゼO
F、CRLなどを用いる場合、含水有機溶媒を用いる方
が、反応性および選択性が向上する。
【0020】含水有機溶媒使用の場合、有機溶媒中の水
の量は有機溶媒1容に対し好ましくは0.0001から
0.05容、より好ましくは0.0001から0.01
容である。
【0021】反応は加圧下に行うこともできるが、通常
は常圧で行う。反応温度は、常圧反応の場合、−50℃
から溶媒の沸点までの間で行うことができるが、好まし
くは0℃〜50℃である。
【0022】反応液中の基質すなわちアルコールの濃度
は好ましくは0.1〜30重量%、より好ましくは0.
1〜20重量%である。基質に対するアシル化剤の量
は、モノアルコールの場合、好ましくは0.4〜20当
量、より好ましくは0.5〜8当量、ジオールの場合、
好ましくは0.5〜20当量、より好ましくは1〜8当
量である。また、酵素濃度は反応液中好ましくは0.1
〜30重量%、より好ましくは0.1〜20重量%であ
る。
【0023】生成した光学活性エステルおよび/または
残存した光学活性アルコールもしくはプロキラルなジオ
ールを分離取得するには、一般的な分離方法、例えば蒸
留、カラムクロマトグラフィーなどの手段が使用でき
る。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明ケテンアセタール型
アシル化剤を用いたリパーゼによる光学分割を示す実施
例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれ
ら実施例に限られたものではない。
【0025】実施例1 50mlねじ口試験管に、アシル化剤として1−エトキ
シビニル2−フロアート109mg(0.60mmo
l)と、溶媒として0.1容量%含水イソプロピルエー
テル3mlを入れ、さらに基質として2−アリル−2−
フェニル−1,3−プロパンジオール(0.20mmo
l)と、酵素としてリパーゼAY(天野製薬社製)12
5mgを加えた。試験管にねじ蓋をし、全体を30℃で
24時間攪拌した。
【0026】次いで、反応液をセライトろ過し、固形物
をイソプロピルエーテルで洗浄した。ろ液と洗浄液を合
わせて減圧下濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマト
グラフィー(溶出液:ヘキサン−酢酸エチル)で精製し
た。
【0027】こうして、光学活性2−アリル−3−ヒド
ロキシ−2−フェニルプロピル2−フロアートを得た。
収率は91%、光学純度は80%eeであった。
【0028】実施例2 基質ジオールを1,1−ジ(ヒドロキシメチル)−7−
メトキシインダンに変え、酵素をリパーゼMY(名糖社
製)に変えた以外、実施例1と同様の操作で反応を行っ
た。反応は5時間で終了し、精製後、光学活性(1−ヒ
ドロキシメチル−7−メトキシインダニル)メチル2−
フロアートを得た。収率は67%、光学純度は81%e
eであった。
【0029】実施例3 基質ジオールを6−クロロ−1,1−ジ(ヒドロキシメ
チル)インダンに変え、酵素をリパーゼMY(名糖社
製)に変えた以外、実施例1と同様の操作で反応を行っ
た。反応は5時間で終了し、精製後、光学活性(6−ク
ロロ−1−(ヒドロキシメチル)インダニル)メチル2
−フロアートを得た。収率は71%、光学純度は85%
eeであった。
【0030】実施例4 基質ジオールを1,1−ジ(ヒドロキシメチル)−5−
メトキシインダンに変え、酵素をリパーゼMY(名糖社
製)に変えた以外、実施例1と同様の操作で反応を行っ
た。反応は5時間で終了し、精製後、光学活性(1−ヒ
ドロキシメチル−5−メトキシインダニル)メチル2−
フロアートを得た。収率は35%、光学純度は92%e
eであった。
【0031】実施例5 基質ジオールを1,1−ジ(ヒドロキシメチル)−1,
2,3,4−テトラヒドロナフタレンに変え、酵素をリ
パーゼMY(名糖社製)に変えた以外、実施例1と同様
の操作で反応を行った。反応は5時間で終了し、精製
後、光学活性(1−ヒドロキシメチル−1,2,3,4
−テトラヒドロナフチル)メチル2−フロアートを得
た。収率は84%、光学純度は61%eeであった。
【0032】実施例6 基質ジオールを1,1−ジ(ヒドロキシメチル)−ベン
ズ[e]インダンに変え、酵素をリパーゼMY(名糖社
製)に変えた以外、実施例1と同様の操作で反応を行っ
た。反応は5時間で終了し、精製後、光学活性[1−
(ヒドロキシメチル)ベンズ[e]インダニル]メチル
2−フロアートを得た。収率は93%、光学純度78%
eeであった。
【0033】実施例7 50mlねじ口試験管に、基質としてシス1,2−シク
ロヘキサンジオール50mg(0.43mmol)、ア
シル化剤として1−エトキシビニル2−フロアート19
6mg(1.08mmol)および酵素としてリパーゼ
MY(名糖社製)450mgを入れ、溶媒としてt−ブ
チルメチルエーテル10mlを加え、試験管にねじ蓋を
した。全体を45℃で二日間撹拌した。
【0034】その後、反応混合物を室温まで放冷し、セ
ライトろ過した。ろ液を減圧下濃縮し、残渣をシリカゲ
ルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン−酢酸エチル)
で精製し、光学活性2−シクロヘキシル2−フロアート
を得た。収率は77%、光学純度は97%eeであっ
た。
【0035】実施例8 50mlねじ口試験管に、基質として2−フェニル−2
−メチル−1,3−プロパンジオール30mg(0.1
8mmol)と、酵素として固定化したリパーゼtyp
eVII (シグマ社製)100mgを入れ、溶媒として
0.1容量%含水イソプロピルエーテル1.06mlを
入れ、さらにアシル化剤として1−エトキシビニル−2
−フロアート49mg(0.27mmol)の含水イソ
プロピルエーテル溶液0.94mlを加えた。試験管に
ねじ蓋をし、全体を30℃で5時間撹拌した。
【0036】次いで、反応液をセライト濾過し、固形物
をイソプロピルエーテルで洗浄した。濾液と洗浄液を合
わせて減圧濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグ
ラフィー(溶出液;ヘキサン−酢酸エチル)で精製し
た。こうして、光学活性2−ヒドロキシメチル−2−フ
ェニルプロピル−2−フロアートを得た。収率は66
%、光学純度は99%eeであった。
【0037】上記固定化酵素はつぎのように調製した。
【0038】イオン交換水(20ml)を入れたナス型
フラスコ(容量200ml)を氷水で冷却した。ここに
リパーゼLIPASE type VII (シグマ社製)
300mgを入れ、同温で撹拌して均一溶液とした後、
さらにハイフロスーパーセル(キシダ化学社製)3.0
gを加え、全体を均一な懸濁液とした。この懸濁液を寒
剤(ドライアイス−アセトン)で氷結させた後、凍結乾
燥した(減圧度0.5mmHg、約9時間)。得られた
固形物を更に乾燥用シリカゲルを入れたデシケータ内で
一夜減圧乾燥(0.5mmHg)し、3.2gの固定化
酵素を得た。ハイフロスーパーセルは、市販品を事前に
アセトン及びイオン交換水で各々数回洗浄し、その後減
圧乾燥した物を使用した。
【0039】比較例1 アシル化剤を安息香酸1−エトキシビニル115mgに
変えた以外、実施例1と同様の操作で反応を行った。反
応は1日で終了した。精製後、2−アリル−3−ヒドロ
キシ−2−フェニルプロピルベンゾエートを得た。光学
純度は46%eeであった。
【0040】比較例2 アシル化剤を安息香酸1−エトキシビニル115mgに
変えた以外、実施例4と同様の操作で反応を行った。反
応は4日で終了した。精製後の1−ヒドロキシメチル−
5−メトキシインダニル)メチルベンゾエートを得た。
光学純度は69%eeであった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4B064 AE45 CA21 CA35 CB24 CC03 CD06 CD08 CD27 DA01 DA11

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 R体およびS体を含むアルコールまたは
    プロキラルなジオールを、アルコールを立体選択的にア
    シル化し得る酵素の存在下に、有機溶媒中でアシル化剤
    と作用させて光学活性エステルを生成するに当たり、上
    記アシル化剤として、一般式[I] 【化1】 (式中、Rは複素環基、Rはアルキル基、アリール
    基、アラルキル基または複素環基である。)で表わされ
    る化合物を用いることを特徴とする光学活性化合物の製
    造法。
  2. 【請求項2】 酵素がリパーゼまたはエステラーゼであ
    る請求項1記載の製造法。
  3. 【請求項3】 アルコールが一般式[II] 【化2】 (式中、RおよびRは、互いに異なり、アルキル
    基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはア
    ラルキル基である。RおよびRの各アルキル基は互
    いに結合して脂肪族単環を形成していてもよく、さらに
    同単環には芳香環が縮合していてもよい。)で表される
    2級アルコールである請求項1または2記載の製造法。
  4. 【請求項4】 プロキラルなジオールが一般式[III] 【化3】 (式中、Rは水素原子、アルキル基、アルケニル基ま
    たはアルキニル基であり、Rは水素原子、アルキル
    基、アリール基またはアラルキル基である。ただし、R
    とRは互いに異なる。RとRの各アルキル基は
    互いに結合して脂肪族単環を形成していてもよく、さら
    に同単環には芳香環が縮合していてもよい。)で表され
    るプロキラルな1,3−ジオールである請求項1または
    2記載の製造法。
  5. 【請求項5】 プロキラルなジオールが一般式[IV] 【化4】 (RおよびRは、互いに同一であり、アルキル基、
    アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはアラル
    キル基である。RおよびRの各アルキル基は互いに
    結合して脂肪族単環を形成していてもよく、さらに同単
    環には芳香環が縮合していてもよい。)で表されるmeso
    −1,2−ジオールである請求項1または2記載の製造
    法。
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JP2008290981A (ja) * 2007-05-25 2008-12-04 Nagasaki Univ 光学活性モノスルホネート化合物の製造方法
JP5812294B2 (ja) * 2010-04-07 2015-11-11 日産化学工業株式会社 アシロキシピラノン化合物の製造方法、アルキン化合物の製造方法及びジヒドロフラン化合物の製造方法

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