JP2003521887A - 生体触媒不可逆的エステル化法におけるキラル酸合成のためのオルトエステルの使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 キラルカルボン酸の鏡像異性体混合物を分割する方法であって、有機溶媒中、立体選択的加水分解酵素の存在下での前記カルボン酸のエステル化反応を含み、式：Ｒ¹−Ｃ（ＯＲ²）₃（式中、Ｒ¹はＨおよびＣ₁〜Ｃ₄アルキルから選択され、Ｒ²はＣ₁〜Ｃ₈アルキルまたは−ＣＨ₂−Ｃ₆〜₁₀アリールである）のオルトエステルをエステル化剤として用いることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 近年、鏡像異性体として純粋なキラル化合物はいくつかの異なる分野（生物医
学、農食物、特定の材料など）において用いることができるため、必要性が徐々
に高まっている。キラル酸のラセミ体は、例えばＩＴ１２７４４８２およびＩＴ
１２７５４５８に示されているように、加水分解酵素（リパーゼ、エステラーゼ
、プロテアーゼ）によって触媒される有機溶媒中でのエステル化によって分割す
ることができる。

【０００２】 Ｒ立体選択性を有する加水分解酵素の存在下で、酸ＲＣＯＯＨのラセミ体をア
ルコールＲ’ＯＨと反応せしめると、Ｒ鏡像異性体が反応の速い異性体であり、
下記のスキームによればこの鏡像異性体がより速くエステル化を受け未反応の酸
はＳ鏡像異性体を多く含むことになる。

【０００３】

【化１】

【０００４】 見かけ上、単純に転化率を十分高くすることにより、光学的に純粋なＳ鏡像異
性体を得ることは可能であると思われる。しかし、この反応は可逆性であるため
、より速く生成するＲ鏡像異性体は加水分解もより容易に受けて、Ｒエステルお
よびＳ酸残分両方の光学純度の障害となるため、状況は複雑となる（Ｃｈｅｎ，
Ｃ．Ｓ．；Ｗｕ，Ｓ．Ｈ．；Ｇｉｒｄａｕｋａｓ，Ｇ．ａｎｄ ＳｉＨ，Ｃ．Ｊ
．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９８７，１０９，２８１２−２８１７）。

【０００５】 前述の限界は、加水分解酵素存在下でポリカルボン酸のメソ形のエナンチオト
ピック選択的エステル化(enantiotoposelective esterification)を行うとき、
その脱対称化(desymmetrization)においても見られる。

【０００６】 エステル化反応の可逆性に関連する問題を克服するために、多くのアプローチ
が提唱されている。

【０００７】 ａ）脱水塩を加えることにより反応平衡状態から水を除去する（Ｋｖｉｔｔｉ
ｎｇｅｎ，Ｌ．；Ｓｊｕｒｓｎｅｓ，Ｂ．ａｎｄ Ａｎｔｈｏｎｓｅｎ，Ｔ．Ｔ
ｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ １９９２，４８，２７９３−２８０２）。この方法の欠
点は、塩粒子と酵素粒子との間の衝突で酵素が損傷され、寿命が短くなり、回収
が困難になることである。

【０００８】 ｂ）モレキュラーシーブを加えることにより平衡状態から水を除去する（Ｆｏ
ｎｔｅｙｎ，Ｆ．；Ｂｌｅｃｋｅｒ，Ｃ．；Ｌｏｇｎａｙ，Ｇ．；Ｍａｒｌｉｅ
ｒ，Ｍ．ａｎｄ Ｓｅｖｅｒｉｎ，Ｍ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．１９
９４，１６，６９３−６９６）。前述の欠点に加えて、アルコールも、特に低分
子アルコールの場合に、除去される。

【０００９】 ｃ）蒸留により水を除去する。この方法は水が混合物の中で低沸点成分である
場合にのみ用いることができる。したがって、低沸点のアルコールまたは溶媒に
は用いることができない。

【００１０】 ｄ）光学純度を高めるために反応生成物を再循環させる（Ｍｏｒｒｏｎｅ，Ｒ
．；Ｎｉｃｏｌｏｓｉ，Ｇ．；Ｐａｔｔｉ，Ａ．ａｎｄ Ｐｉａｔｔｅｌｌｉ，
Ｍ．Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ：Ａｓｙｍｍｅｔｒｙ １９９５，６，１７７３−
１７７８）。この方法は明らかに製造コストを引き上げる。

【００１１】 反応をオルトエステル存在下で実施するとき、オルトエステルは反応中に生成
した水と反応し、これによりプロセスを不可逆的にすることが見いだされ、これ
が本発明の目的である。

【００１２】

【化２】

【００１３】 （発明の開示） 本発明はしたがって、次式 Ｒ−ＣＯＯＨ （上式で、Ｒは任意に１つまたは複数のヘテロ原子を含み、任意に一置換また
は多置換された炭化水素残基である）のキラルカルボン酸の鏡像異性体混合物を
分割する方法であって、有機溶媒中、立体選択的加水分解酵素の存在下での前記
カルボン酸のエステル化反応を含み、次式 Ｒ¹−Ｃ（ＯＲ²）₃ （上式で、Ｒ¹はＨおよびＣ₁〜Ｃ₄アルキルから選択され、Ｒ²はＣ₁〜Ｃ₈アル
キルまたは−ＣＨ₂−Ｃ₆〜₁₀アリールである）のオルトエステルをエステル化剤
(esterification reactive)として用いることを特徴とする方法を提供する。

【００１４】 Ｒは、（±）−（Ｒ，Ｓ）−２−（２−フルオロ−４−ビフェニル）−プロピ
オン酸、（±）−（Ｒ，Ｓ）−２−（３−ベンゾイルフェニル）−プロピオン酸
、（±）−（Ｒ，Ｓ）−２−（４−イソブチルフェニル）−プロピオン酸、（±
）−（Ｒ，Ｓ）−２−［４−（１−オキソ−２−イソインドリニル）フェニル］
プロピオン酸、（±）−（Ｒ，Ｓ）−２−［４−（２−テノイル）フェニル］−
プロピオン酸、（±）−（Ｒ，Ｓ）−２−（６−メトキシ−２−ナフチル）−プ
ロピオン酸などの抗炎症性アリールプロピオン酸の残基であることが好ましい。

【００１５】 Ｒ¹はＨ、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチルから選択されることが
好ましい。

【００１６】 立体選択的加水分解酵素は、カンジダ アンタークチカ(Candida antarctica)
、カンジダ シリンドラセア(Candida cylindracea)、シュードモナス セパシア(
Pseudomonas cepacia)、ムコール ミイエ(Mucor miehei)、ムコール ジャバニク
ス(Mucor javanicus)、アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)、ブタ膵臓
由来のリパーゼ、またはアスペルギルス スブチルス(Aspergillus subtilis)由
来のプロテアーゼであることが好ましい。

【００１７】 エステル化反応は一般に０〜５０℃の温度、好ましくは４５℃で実施される。
同様に、ＣＯ₂などの超臨界ガスを反応溶媒として用いることもできる。

【００１８】 好都合なことに、本発明の方法はカルボン酸、加水分解酵素および有機溶媒か
らなる反応混合物に、水または炭素原子１〜８個のアルコールを、前記キラルカ
ルボン酸のモルに対して１〜５モル％に等しい量だけ加える段階を含む。反応は
これにより活性化され、次いでオルトエステルとエステル化反応中に生成した水
との反応に続くアルコールの生成によって進行する。

【００１９】 用いた酵素の最適温度下で、得られた懸濁液を撹拌し続ける。反応の進行は当
業者に知られている通常の分析法によってモニターすることができる。生成物の
所望の鏡像異性体過剰率は転化率に依存するが、所望の転化率に達したとき、酵
素を濾別することによって反応を停止させる。次いで、反応生成物を当業者に知
られている手順で分離することによって回収する。

【００２０】 本発明の方法において、オルトエステルを用いる代わりにカーボネートを用い
ることもできる。

【００２１】 本発明の方法によって実施されるエステル化が不可逆性であることにより、転
化率が５０％よりも高くなるまで反応時間を長くすることにより、キラル酸を純
粋な鏡像異性体（特に、酵素が選択性を示さない鏡像異性体）として調製するこ
とができる。

【００２２】 図１ａはラセミ−フルルビプロフェン(rac-flurbiprofen)のエステル化におい
て、アルコールとしてメタノール、エタノール、プロパノールおよびブタノール
を用い、溶媒としてアセトニトリルを用い、カンジダ アンタークチカ(Candida
antarctica)由来のリパーゼ（Ｒ立体選択性を有している）を用いたときの、反
応時間に応じた未反応基質の光学純度の変化を示している。図１ｂでは、同じ操
作条件で、アルコール源としてオルトギ酸エステル（それぞれメチル、エチル、
プロピル、ブチル）を用いての、反応の進行が記録されている。

【００２３】 アルコールを用いた反応の進行（図１ａ）を、オルトギ酸エステルを用いた場
合（図１ｂ）と比較すると、フルルビプロフェンの通常のエステル化において、
未変化基質の鏡像体過剰率（ｅｅ）は８０〜８５の最大値に到達し、次いで低下
し始めることが容易に明らかとなる。

【００２４】 明らかな対照をなして、オルトギ酸エステルを用いた場合、インキュベーショ
ン期間を延長することによって、鏡像体過剰率（ｅｅ）値は上昇し続け、転化率
も上がり続ける。試験したすべてのオルトギ酸エステルで、未反応の酸の鏡像体
過剰率（ｅｅ）値は９５〜９８％に達する。

【００２５】 図２では、２−メチル吉草酸をカンジダ シリンドラセア(Candida cylindrace
a)のリパーゼ（立体選択性Ｓ）存在下、ヘキサン中でエステル化する場合の傾向
が記録されている。アルコールによるエステル化（図２ａ）は可逆的反応の通常
の経過を示し、転化率が５０％を大幅に超えると、残存する酸の鏡像体過剰率（
ｅｅ）は減少した。オルトギ酸エステルを用いたエステル化は不可逆的反応とし
て進行し（図２ｂ）、試験した４種のうち最良であったオルトギ酸トリブチルで
は、得られた残存する基質の鏡像体過剰率（ｅｅ）値は＞９８である。

【００２６】 明らかに、本明細書において提唱される方法はキラル酸の分割に用いることが
できるだけでなく、アキラルな酸のエステル化でも、特にそれらが非常に高価で
ある場合には、平衡を完了の方向へずらすことによって収率を上げるために用い
ることもできる。

【００２７】 下記の実施例は本発明をより詳細に開示する。

【００２８】 実施例１ Ｓ−フルルビプロフェンの純粋な鏡像異性体の調製 ノボジム４３５（Ｎｏｖｏｚｙｍ４３５）（登録商標）（カンジダ アンター
クチカ(Candida antarctica)由来のリパーゼ）（１００ｇ）を、オルトギ酸トリ
プロピル（１２３ｍｍｏｌ、２６．５ｍｌ）およびｎ−プロパノール（０．１ｍ
ｌ）を含むフルルビプロフェンラセミ体（４１ｍｍｏｌ、１０ｇ）のＣＨ₃ＣＮ
（１ｌ）溶液に加えた。混合物を振盪（３００ｒｐｍ）しながら４５℃でインキ
ュベートし、未反応フルルビプロフェンの転化率および鏡像体過剰率（ｅｅ）を
、Ｃｈｉｒｅｘ Ｒ−ＮＧＬＹ ＆ ＤＮＢ（２５０×４．０ｍｍ）カラムを用
いたｈｐｌｃにより追跡した。６日後、転化率は６０％に達し、酵素を濾別して
反応を停止させた。溶媒を減圧除去して残渣を得、これをヘキサンおよびＮａＨ
ＣＯ₃水溶液（３ｇ／水２００ｍｌ）で分配した。有機相を水で洗浄し、Ｎａ₂Ｓ
Ｏ₄で乾燥し、溶媒を除去して、（−）−Ｒ−フルルビプロフェンプロピルエス
テル（６．８ｇ）を得た（収率５８％、ｅｅ６４％）。¹Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ₃ ）：δ０．８９（ｔ、３Ｈ、Ｊ＝７Ｈｚ）、１．５４（ｄ、３Ｈ、Ｊ＝７Ｈｚ）
、１．６５（ｍ、２Ｈ）、３．７８（ｑ、１Ｈ、Ｊ＝７Ｈｚ）、４．０６（ｔ、
２Ｈ、Ｊ＝６Ｈｚ）、７．１−７．６（ｍ、８Ｈ）。Ｃ₁₈Ｈ₁₉ＦＯ₂の元素分析
計算値：Ｃ、７５．７０；Ｈ、６．６９。実測値：Ｃ、７５．６２；Ｈ、６．８
９。

【００２９】 水相をＨ₂ＳＯ₄で酸性化することにより、（＋）−Ｓ−フルルビプロフェンの
沈殿を得た（３．９ｇ、収率３９％、ｅｅ＞９８％）。Ｃ₁₅Ｈ₁₃ＦＯ₂の元素分
析計算値：Ｃ、７３．７６；Ｈ、５．３６。実測値：Ｃ、７３．９０；Ｈ、５．
５２。

【００３０】 実施例２ （Ｒ）−２−メチル吉草酸の純粋な鏡像異性体の調製 カンジダ シリンドラセア(Candida cylindracea)のリパーゼ（５０ｇ）を、オ
ルトギ酸トリブチル（８６．２ｍｍｏｌ、２３ｍｌ）およびｎ−ブタノール（０
．１ｍｌ）を含む２−メチル吉草酸ラセミ体（８６．２ｍｍｏｌ、１０ｇ）のヘ
キサン（５００ｍｌ）溶液に加えた。混合物を振盪（３００ｒｐｍ）しながら４
５℃でインキュベートした。ブチルエステルの転化率および鏡像体過剰率（ｅｅ
）を、β−シクロデキストリン（ジメチルペンチルベータｃｄｘ／ＯＶ１７０７
３：７）カラムを用いたＧＣにより追跡した。４８時間後、転化率は６５％に
達し、酵素を濾別して反応を停止させた。ＮａＨＣＯ₃水溶液（３ｇ／水２００
ｍｌ）で分配した後、ヘキサン相をＮａ₂ＳＯ₄で乾燥し、減圧下で蒸発させて（
Ｓ）−２−メチル吉草酸ブチルエステル（９．６ｇ）を得た（収率６５％、ｅｅ
５３％）。ＭＳデータは文献報告値（Ｋｉｍ Ｈａ，Ｊ．；Ｌｉｎｄｓａｙ，Ｒ
．Ｃ．；Ｊ．Ｆｏｏｄ Ｃｏｍｐｏｓ．Ａｎａｌ．１９８９，２，１１８−１３
１）と一致した。Ｃ₁₀Ｈ₂₀Ｏ₂の元素分析計算値：Ｃ、６９．７２；Ｈ、１１．
７０。実測値：Ｃ、６９．９８；Ｈ、１１．８４。

【００３１】 水相をＨ₂ＳＯ₄で酸性化し、ヘキサンで３回抽出し、有機相を集めた。ヘキサ
ンを減圧除去することにより、（Ｒ）−２−メチル吉草酸（３．５ｇ）を得た（
収率３５％、ｅｅ＞９７％）。［ａ］_D ²⁰＝１８．２（neat）；（文献値［ａ］_D ²⁰ ＝１８．４（neat）；Ｌｅｖｅｎｅ，Ｐ．Ａ．；Ｍａｒｋｅｒ，Ｒ．Ｅ．Ｊ．
Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．１９３２，９８，１）。Ｃ₆Ｈ₁₂Ｏ₂の元素分析計算値：Ｃ
、６２．０４；Ｈ、１０．４１。実測値：Ｃ、６２．３１、Ｈ、１０．５２。

【図面の簡単な説明】

【図１】異なるアルコール（ａ）およびオルトギ酸エステル（ｂ）を用いた
場合の、反応時間に対する未反応フルルビプロフェンの鏡像体過剰率（ｅｅ）を
示す図である。

【図２】異なるアルコール（ａ）およびオルトギ酸エステル（ｂ）を用いた
場合の、反応時間に対する未反応２−メチル吉草酸の鏡像体過剰率（ｅｅ）を示
す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｅ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ， ＺＷ (72)発明者 モローネ、ラファエレ イタリア国 イ−95028 ヴァルヴェルデ ヴィアデル サントゥアリオ 110 イ スティトゥート ペルロ ストゥーディオ デッレ ソスタンツェ ナトゥラーリ ディ インテレッセ アリメンターレ エ キミコ （番地なし) (72)発明者 ニコローシ、ジョヴァンニ イタリア国 イ−95028 ヴァルヴェルデ ヴィアデル サントゥアリオ 110 イ スティトゥート ペルロ ストゥーディオ デッレ ソスタンツェ ナトゥラーリ ディ インテレッセ アリメンターレ エ キミコ （番地なし) (72)発明者 プラテッリ、マリオ イタリア国 イ−95028 ヴァルヴェルデ ヴィアデル サントゥアリオ 110 イ スティトゥート ペルロ ストゥーディオ デッレ ソスタンツェ ナトゥラーリ ディ インテレッセ アリメンターレ エ キミコ （番地なし) Ｆターム(参考） 4B064 AD07 AD29 CA21 CB03 CC01 CC06 CC08 CC12 CD05 CD07 CD27 CD30 CE08 DA01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次式 Ｒ−ＣＯＯＨ （上式で、Ｒは任意に１つまたは複数のヘテロ原子を含み、任意に一置換また
   は多置換された炭化水素残基である）のキラルカルボン酸の鏡像異性体混合物を
   分割する方法であって、有機溶媒中、立体選択的加水分解酵素の存在下での前記
   カルボン酸のエステル化反応を含み、次式 Ｒ¹−Ｃ（ＯＲ²）₃ （上式で、Ｒ¹はＨおよびＣ₁〜Ｃ₄アルキルから選択され、Ｒ²はＣ₁〜Ｃ₈アル
   キルまたは−ＣＨ₂−Ｃ₆〜₁₀アリールである）のオルトエステルをエステル化剤
   (esterification reactive)として用いることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 Ｒ¹がＨ、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチルから
   選択される、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記立体選択的加水分解酵素がカンジダ アンタークチカ(Ca
   ndida antarctica)、カンジダ シリンドラセア(Candida cylindracea)、シュー
   ドモナス セパシア(Pseudomonas cepacia)、ムコール ミイエ(Mucor miehei)、
   ムコール ジャバニクス(Mucor javanicus)、アスペルギルス ニガー(Aspergillu
   s niger)、ブタ膵臓のリパーゼから選択され、またはアスペルギルス スブチル
   ス(Aspergillus subtilis)由来のプロテアーゼである、請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記エステル化反応が０〜５０℃の温度、好ましくは４５℃
   で実施される、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
5. 【請求項５】 反応混合物に、水または炭素原子１〜８個のアルコールを、
   前記キラルカルボン酸のモルに対して１〜５モル％に等しい量だけ加える段階を
   含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記エステル化反応においてメソ形二塩基酸を基質として用
   いる、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記カルボン酸が（±）−（Ｒ，Ｓ）−２−（２−フルオロ
   −４−ビフェニル）−プロピオン酸、（±）−（Ｒ，Ｓ）−２−（３−ベンゾイ
   ルフェニル）−プロピオン酸、（±）−（Ｒ，Ｓ）−２−（４−イソブチルフェ
   ニル）−プロピオン酸、（±）−（Ｒ，Ｓ）−２−［４−（１−オキソ−２−イ
   ソインドリニル）フェニル］プロピオン酸、（±）−（Ｒ，Ｓ）−２−［４−（
   ２−テノイル）フェニル］−プロピオン酸、（±）−（Ｒ，Ｓ）−２−（６−メ
   トキシ−２−ナフチル）−プロピオン酸から選択される、請求項１から６のいず
   れか一項に記載の方法。
8. 【請求項８】 キラルカルボン酸の鏡像異性体混合物の分割における、下記
   の式 Ｒ¹−Ｃ（ＯＲ²）₃ （上式で、Ｒ¹はＨおよびＣ₁〜Ｃ₄アルキルから選択され、Ｒ²はＣ₁〜Ｃ₈アル
   キルまたは−ＣＨ₂−Ｃ₆〜₁₀アリールである）のオルトエステルの、立体選択的
   加水分解酵素と組み合わせての使用。
9. 【請求項９】 前記加水分解酵素がカンジダ アンタークチカ(Candida anta
   rctica)、カンジダ シリンドラセア(Candida cylindracea)、シュードモナス セ
   パシア(Pseudomonas cepacia)、ムコール ミイエ(Mucor miehei)、ムコール ジ
   ャバニクス(Mucor javanicus)、アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)、
   ブタ膵臓リパーゼから選択され、またはアスペルギルス スブチルス(Aspergillu
   s subtilis)由来のプロテアーゼである、請求項８に記載の使用。