JP2003292484A - γ−ヒドロキシアミノ酸誘導体及びモナティン類の製造方法 - Google Patents
γ−ヒドロキシアミノ酸誘導体及びモナティン類の製造方法Info
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Abstract
間体として重要なγ−ヒドロキシアミノ酸誘導体に変換
する簡便な方法を提供する。更に、甘味剤として又はそ
の成分として期待できるモナティン類の製造方法を提供
する。 【解決手段】接触水素添加反応により、ジヒドロイソキ
サゾール誘導体をγ−ヒドロキシアミノ酸誘導体に変換
することができる。特に、5−インドリルメチル−4,
5−ジヒドロイソキサゾール−3,5−ジカルボキシリ
ックアシッドを接触水素添加反応に付すことにより高純
度のモナティン類を得ることができる。
Description
ノ酸誘導体、中でもモナティン類の新規製造方法、更に
詳しくは特定の条件下にジヒドロイソキサゾール誘導体
を接触水素添加反応に付し、各種合成中間体として重要
なγ−ヒドロキシアミノ酸誘導体に変換する方法、特に
インドリル基を持つジヒドロイソキサゾール誘導体を、
甘味剤又はその有効成分として優れているモナティン
(Monatin)類(立体異性体、塩の形態にあるもの、官
能基が保護されているもの等を含む。)に変換する方法
に関する。
の摂取過多による肥満及びこれに伴う各種疾病が問題と
なっており、砂糖に代わる低カロリー甘味剤の開発が強
く望まれている。求められる甘味剤には甘味強度以外
に、低カロリー、安全性、熱や酸に対する安定性、甘味
質、コスト等、多くの諸特性、要件が求められる。
る。例えば、甘味強度が強く工業的に大量生産可能な甘
味剤として実用化され、広範に使用されているものとし
て、安全性と甘味質の面で優れているアスパルテームが
存在する。更に、アスパルテームの誘導体研究も盛んに
行われている。これら以外にも、甘味剤として各種の特
性を有する甘味物質が提案され、実用化に向けた検討が
なされている。また、天然に存在し大量に採取できる植
物由来のソーマチン、グリチルリチン、ステビオシド等
が天然甘味剤として現在使用されている。
部トランスバール(northern Transvaal)地方に自生す
る植物シュレロチトン イリシホリアス(Schlerochito
n ilicifolius)の根皮から単離された天然由来のアミ
ノ酸誘導体であり、R.Vleggaarらにより、その構造は(2
S,4S)-2-amino-4-carboxy-4-hydroxy-5-(3-indolyl)pen
tanoic acid((2S,4S)-4-hydroxy-4-(3-indolylmethyl)
-glutamic acid;構造式(3)参照。)と報告されてい
る(R.Vleggaar et. Al., J.Chem.Soc.Perkin Trans.,
3095-3098, (1992)参照。)。また、この天然植物由来
の(2S,4S)体の甘味度は、同文献によると、ショ
糖の800倍とも1400倍ともされている。モナティ
ン合成法については、幾つかの方法が報告されているが
工業的な製法として適当なものは無い(合成例として
は、P.J. van Wyk et. al., ZA 87/4288、C. W. Holzap
fel et. al., Synthetic Communications, 24(22), 319
7-3211(1994)、 E.Abushanab et. al., US 5,994,559
(1999)、K.Nakamura et. al.,Organic Letters, 2, 296
7-2970 (2000)等を参照。)。
unications, 24(22), 3197-3211 (1994)及びUS5,128,48
2(1992)参照。)は、下記構造式(4)で示されるジヒ
ドロイソキサゾール誘導体をナトリウムアマルガム(N
aHg)を用いて還元し、下記構造式(3)で示される
モナティンに変換している。しかしながら、この方法は
毒性の強い水銀化合物を用いるために操作上極めて危険
であり、また、甘味剤としての用途に本生成物を用いる
場合には反応終了後イオン交換樹脂等を用いて十分に水
銀を除去する操作が不可欠である。US5,128,482におい
ては、同様に実施例としてナトリウムアマルガムを用い
た例しか記載されていない。また、「構造式(4)等の
化合物を構造式(3)等の化合物に変換する方法」とし
て「化学還元(chemically reducing)」がクレームされ
ているが、試薬、反応条件等についての具体的クレーム
や詳細な記載は見当たらない。更に、請求項の「化学還
元」の内容を説明している部分では還元剤としてはナト
リウムアマルガム(アマルガム還元)、シアノボロハシ
ドライド(ヒドリド還元)及びナトリウム(溶解金属還
元)が挙げられているが、接触水素添加反応については
何等触れられていない。また、インドリル基のような芳
香環の還元反応が接触水素添加反応の副反応として進行
することが知られている。即ち、当該変換の接触水素添
加反応については十分な検討が行われていない。
try 9, 3855-3861 (1998)参照。)はラネーニッケルを
触媒とした接触水素添加反応により、Diethyl 5-methyl
-4,5-dihydroisoxazole-3,5-dicarboxylate(一般式
(1)においてR1がメチル基、R2とR3がエチル基
をそれぞれ表す化合物)をγ−ヒドロキシアミノ酸誘導
体に変換しているが、そのまま反応するとラクタム化が
起ってしまうために、無水安息香酸を共存させてN−ベ
ンゾイル誘導体を得たと報告している。このようにR1
がメチル基である誘導体において接触水素添加反応でγ
−ヒドロキシアミノ酸誘導体を得ているものの、V. Hel
aineらはベンゾイル基を除去するために、6N−塩酸中
で一夜加熱還流している。例えば、インドリルメチル基
のような酸に著しく弱い官能基が分子内に共存する場
合、このような過酷な脱保護条件は適用できず、このよ
うな操作を必要としない変換方法が望ましい。
として構造式(4)等で示されるのジヒドロイソキサゾ
ール誘導体を構造式(3)のようなモナティン類に変換
する実用的かつ簡便な方法の開発が求められている。
する課題はジヒドロイソキサゾール誘導体を、各種合成
中間体として重要なγ−ヒドロキシアミノ酸誘導体へ、
更には特定のジヒドロイソキサゾール誘導体を甘味剤と
しての実用化が期待できるモナティン類へ変換する簡便
な方法を開発することにある。
解決すべく鋭意検討した。即ち、前記一般式(1)或い
は構造式(4)で示される化合物について種々の接触水
素添加反応、特に触媒、溶媒、添加物及び水素圧等を検
討した結果、前記一般式(2)或いは構造式(3)で示
される化合物を高収率で得ることができる好適な方法を
見出した。
てアンモニア等を用いることにより、反応終了後、触媒
を濾過して除き、反応液を濃縮するだけで目的物のアン
モニウム塩が得られることを見出した。
用すれば、高純度の目的化合物が結晶として、安全かつ
簡便な操作で得られることを見出した。
ゾール誘導体のγ−ヒドロキシアミノ酸誘導体への新規
変換方法や、これに基き更に甘味剤として有用性が期待
されるモナティン類を製造する方法を見出し、これら種
々の知見に基づいて本発明が完成されるに至った。この
方法によれば、C. W. Holzapfelらのように毒性のある
ナトリウムアマルガムを用いること無く、また、V. Hel
aineらのように強酸による加熱還流といった過酷な脱保
護法を用いることも無く、モナティン類を容易に得るこ
とができる。
導体のγ−ヒドロキシアミノ酸誘導体への接触水素添加
反応による変換方法、特にモナティン(Monatin)類の
効率的合成法に関するものである。
定の条件下にジヒドロイソキサゾール誘導体から接触水
素添加反応によりγ−ヒドロキシアミノ酸誘導体、特に
モナティン類を製造する方法に存する。
下、詳細に説明する。
れるジヒドロイソキサゾール誘導体を接触水素添加反応
に付することに特徴を有する下記一般式(2)で示され
るγ−ヒドロキシアミノ酸誘導体の製造方法に存する。
れ炭素数20までのカルボキシアルキル基、アルキル
基、アリール基、アラルキル基及び複素環含有炭化水素
基の何れかを表し、R2及びR3はそれぞれ独立して水
素原子、炭素数5までのアルキル基、炭素数12までの
アラルキル基から選ばれる置換基を表す。不斉炭素の立
体化学は、(R)、(S)又は(RS)の何れでもよ
い。
/又はR3が水素原子である場合には、ジヒドロイソキ
サゾール誘導体及びγ−ヒドロキシアミノ酸誘導体は塩
の形態でもよい。
−インドリルメチル基を好ましいものとして採用するこ
とができる。当該置換基に含まれるベンゼン環又はイン
ドール環は、更にハロゲン原子(ヨウ素原子、臭素原
子、塩素原子、フッ素原子等)、水酸基、炭素数3まで
のアルキル基、炭素数3までのアルコキシ基及びアミノ
基の少なくとも1種を有していてもよい。
る場合、モナティン類の製造に好適である。
性炭素、ロジウム−アルミナ等のロジウム触媒、パラジ
ウム−活性炭素、塩化パラジウム等のパラジウム触媒、
ルテニウム−活性炭素触媒、ラネーニッケル等のニッケ
ル触媒、及び白金−活性炭素等の白金触媒から選ばれる
触媒を採用することができる。
好ましく、その溶媒の種類等には、当該反応に不活性な
溶媒を使用する限り特に制限は無い。好ましくは、水、
アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール
等)、及び水とアルコールの混合溶媒を使用することが
できる。アルコールとして、当然のことながら複数種の
アルコール混合物を使用することができる。
非存在下に行うことができるが、塩基を使用する場合の
塩基の例としてはアンモニア、各種アミン類、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素
ナトリウム等の有機又は無機の塩基を用いることができ
る。
については、アルカリ性を示すpH値が好ましい。より
好ましくは、pH値8〜14程度を選択することができ
る。
気下に反応を行うのが好ましいが、その場合の水素圧と
しては特に制限は無い。より好ましくは0.1〜10M
Pa程度、更に好ましくは0.1〜5MPa程度、更に
より好ましくは0.3〜5MPa程度の水素圧を選択す
ることができる。
加反応において攪拌効率、反応温度、触媒使用量等を自
由に設定することができる。好ましくは−20〜100
℃程度、より好ましくは0〜70℃程度で反応を行うこ
とができる。
方法を利用することにより下記構造式(3)で示される
モナティン類;4−ヒドロキシ−4−(3−インドリル
メチル)−グルタミン酸(塩の形態にあるものを含
む。)を製造することができる。
シアミノ酸誘導体の製造方法において、当該式中、R1
に3−インドリルメチル基を、R2に水素原子を、R3
に水素原子を、それぞれ選択することにより、下記構造
式(3)で示されるモナティン類(塩の形態にあるもの
を含む。)を製造することができる。
ゾール誘導体は塩の形態でもよい。
導体の製造方法)を実施又は経由して得られるモナティ
ン類(塩の形態にあるものも含む。)については、各立
体異性体(光学異性体)の形で得られる場合もあり、ま
た、光学的に複数の混合物の形で得られる。光学的に混
合物の形で得られてもそのまま甘味成分として使用する
こともできるし、知られている光学分割法等により、更
に光学的に精製を行うこともできる。このように更に精
製されて得られるモナティンやその類縁体(塩の形態に
あるものを含む。)についても、当然のことながら本発
明の方法により製造されたものに該当する。
体及び塩の形態、何れでもよく、何れも本発明で使用す
る反応に採用することができる。同様に、本発明で製造
される目的化合物についても遊離体、塩何れの形態でも
よい。本発明における反応の結果目的化合物が塩の形態
で製造された場合、このまま塩の形態で取得することも
できるし、更に常法による脱塩工程を利用すれば、これ
から容易に遊離体を取得することもできる。一方、遊離
体で製造された場合、この遊離体の形態で取得すること
もできるし、更に常法の造塩工程を利用して塩の形態で
目的化合物を取得することができる。これら全て本発明
に含まれる。
制限は無い。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム等無機塩基、ア
ンモニア、アミン類等有機塩基を使用することができ
る。
が、本発明は当該実施例に何等限定されるものではな
い。
AVANCE400(400MHz)により、MSス
ペクトルはThermo Quest TSQ700に
より測定した。
ole-3,5-dicarboxylateの合成 前述の文献記載の方法(C. W. Holzapfelらの文献)を
若干変更した方法に従い、総収率66%で薄黄色固体と
して得た。
1.24(3H,t),1.30(3H,t),3.2
0(1H,d),3.46(2H,dd),3.61
(1H,d),4.14−4.28(2H,m),7.
11−7.21(3H,m),7.38(1H,d),
7.60(1H,d),8.23(1H,br.s)。
dicarboxylic acidの合成 上記ジエチルエステル1.03g(3.0ミリモル)を
エタノール16mlと水4mlの混合溶媒に溶かした。
水酸化リチウム・一水和物290mg(6.9ミリモ
ル)を加え室温で1時間攪拌した。反応液を1/3程度
に減圧濃縮した後に水15mlと1N−塩酸を加え反応
液をpH1〜2に調整した。酢酸エチル20mlで3回
抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネ
シウムで乾燥した。無水硫酸マグネシウムを濾過して除
き濾液を減圧濃縮して5-(RS)-(3-indolylmethyl)-4,5-d
ihydroisoxazole-3,5-dicarboxylic acidを薄黄色粉末
として得た。
m:3.23(1H,d),3.34(2H,s),
3.43(1H,d),6.98(1H,t),7.0
6(1H,t),7.19(1H,d),7.33(1
H,d),7.57(1H,d),10.98(1H,
s)。
8%アンモニア水8mlに溶解し、5%ロジウム−活性
炭200mgを加え、1MPaの水素下に16時間接触
水素添加反応を行った。触媒を濾過して除き、濾液を凍
結乾燥して、336mgのMonatinと少量の副生物とし
てDL-アラニンを得た。
ンモニウム塩 1.96(1H, dd,J=11.8Hz,J=15.
2Hz),2.57(1H,dd,J=1.9Hz,J
=15.2Hz),3.00(1H,d,J=14.6
Hz),3.20(1H,d,J=14.6Hz),
3.54(1H,d,J=10.2Hz),7.04
(1H,t,J=7.2Hz),7.10(1H,t,
J=7.2Hz),7.10(1H,s),7.38
(1H,d,J=8.0Hz),7.62(1H,d,
J=8.0Hz)。
ナティン アンモニウム塩 2.11(1H,dd,J=10.4Hz,J=15.
0Hz),2.37(1H,d,J=15.4Hz),
3.13(2H,s),3.88(1H,d,J=9.
8Hz),7.05(1H,d,J=7.6Hz),
7.14(2H,s),7.38(1H,d,J=7.
9Hz),7.63(1H、d、J=7.9Hz)。
4%アンモニア水8mlに溶解し、5%ロジウム−活性
炭250mgを加え、1MPaの水素下に7時間接触水
素添加反応を行った。触媒を濾過して除き、濾液を凍結
乾燥して、378mgのMonatinと少量の副生物としてD
L-アラニンを得た。
誘導体を簡便かつ高収率でγ−ヒドロキシアミノ酸誘導
体に変換でき、更にはγ−ヒドロキシアミノ酸誘導体の
一種であるモナティン類を容易に製造することができ
る。従って、本発明により、各種合成中間体として重要
なγ−ヒドロキシアミノ酸誘導体や、特に甘味剤或いは
その成分として優れた性質を有する甘味物質モナティン
類を提供することができる。
野において極めて有用である。
Claims (6)
- 【請求項1】下記一般式(1)で示されるジヒドロイソ
キサゾール誘導体を接触水素添加反応に付することを特
徴とする下記一般式(2)で示されるγ−ヒドロキシア
ミノ酸誘導体の製造方法。 【化1】 【化2】 上記式中、R1は水素原子、並びにそれぞれ炭素数20
までのカルボキシアルキル基、アルキル基、アリール
基、アラルキル基及び複素環含有炭化水素基の何れかを
表し、R2及びR3はそれぞれ独立して水素原子、炭素
数5までのアルキル基及び炭素数12までのアラルキル
基から選ばれる置換基を表す。不斉炭素の立体化学は、
(R)、(S)及び(RS)の何れでもよい。塩の形態
をとり得る場合には、ジヒドロイソキサゾール誘導体及
びγ−ヒドロキシアミノ酸誘導体は塩の形態でもよい。 - 【請求項2】当該式中、R1が3−インドリルメチル基
である請求項1記載の方法。 - 【請求項3】接触水素添加反応がロジウム触媒、パラジ
ウム触媒、ルテニウム触媒、ニッケル触媒、及び白金触
媒から選ばれる触媒の存在下に行われる請求項1又は2
記載の方法。 - 【請求項4】接触水素添加反応が塩基の存在下又は非存
在下、水、アルコール、及び水−アルコール混合溶媒の
何れかの溶媒中で行われる請求項1〜3何れか記載の方
法。 - 【請求項5】接触水素添加反応が水素圧0.1〜5MP
aで行われる請求項1〜4何れか記載の方法。 - 【請求項6】当該式中、R1が3−インドリルメチル基
であり、R2が水素原子であり、R 3が水素原子であ
り、下記構造式(3)で示されるモナティン類(塩の形
態にあるものを含む。)を製造する請求項1〜5何れか
記載の方法。当該式(1)で示されるジヒドロイソキサ
ゾール誘導体は塩の形態でもよい。 【化3】
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