JP2004175681A

JP2004175681A - 菊酸アルキルエステルの光学分割法

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Publication number: JP2004175681A
Application number: JP2002340535A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Okamoto; 佳男岡本; Tadatoshi Akitani; 忠俊顕谷
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】光学活性菊酸アルキルエステルの製造法を提供すること。
【解決手段】多糖誘導体をキラル固定相とするクロマトグラフィー法により、菊酸アルキルエステルを光学分割する光学活性菊酸アルキルエステルの製造法であって、光学分割工程を２０℃から−３０℃の温度範囲で実施することを特徴とする光学活性菊酸アルキルエステルの製造法。多糖誘導体が、アシル化多糖またはカルバモイル化多糖が、好ましく、アシル化多糖のアシル基が、アセチル、ベンゾイル、メチルベンゾイル、ジメチルベンゾイル、クロロベンゾイル、またはジクロロベンゾイルであるもの、カルボモイル化多糖のカルボモイル基が、フェニルカルバモイル、メチルフェニルカルバモイル、ジメチルフェニルカルバモイル、クロロフェニルカルバモイル、ジクロロフェニルカルバモイル、またはα−フェニルエチルカルバモイルであるもの等が挙げられる。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、菊酸アルキルエステルの光学分割に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
菊酸はピレスリン、アレスリン、フタルスリンなどの所謂ピレスロイドと称される低毒速効性殺虫剤の原料として有用である。ところで菊酸には不斉炭素が２個あり、よって４種類の異性体が存在する。幾何異性体であるシス体およびトランス体は、それぞれ光学異性体である（＋）体ならびに（−）体として存在する。一般にピレスロイドの殺虫効力に関しては、（＋）トランス菊酸より誘導されるものが最強であることが知られている。また、天然の除虫菊から抽出される菊酸も（＋）トランス構造を有している。一方、ある種のピレスロイドにおいては（＋）シス菊酸も有効である。光学活性菊酸の工業的により有利な取得法が望まれる所以である。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明者らは、鋭意検討した結果、菊酸アルキルエステルを、多糖誘導体を用いるクロマトグラフィーに付すことにより効率よく、目的とする光学活性体を得ることができる方法を見出し、報告している（特許文献１参照。）。
本発明者らは、さらに検討を重ねた結果、光学分割工程を特定の温度範囲で実施することによって、分離係数が極めてよくなることを見出し本発明を完成した。すなわち、本発明は、多糖誘導体をキラル固定相とするクロマトグラフィー法により、菊酸アルキルエステルを光学分割する光学活性菊酸アルキルエステルの製造法であって、光学分割工程を２０℃から−３０℃の温度範囲で実施することを特徴とする光学活性菊酸アルキルエステルの製造法を提供するものである。
【０００４】
【発明の実施の形態】
本発明方法により光学分割される菊酸アルキルエステルのアルキル基は、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチル等の低級アルキル基が挙げられる。
【０００５】
本発明において用いられるキラル固定相である分離剤は、多糖誘導体である。一般に、かかる多糖誘導体は、光学的に活性なものであることが好ましく、合成多糖類、天然多糖類および修飾された天然多糖類を用いることができる。
多糖の具体的な例としては、セルロ−ス、アミロ−ス、β−１，４−キトサン、キチン、β−１，４−マンナン、β−１，４−キシラン、イヌリン、α−１，３−グルカン、β−１，３−グルカンなどを挙げることができ、好ましくは、セルロ−ス、アミロ−スが挙げられる
多糖誘導体としては、多糖のヒドロキシル基上の水素原子の全部または一部が、−Ｃ（Ｏ）Ｒ、−Ｃ（Ｏ）ＮＨ（Ｒ）、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ）（Ｒ）および−Ｒのような他の置換基で置換されたものが好ましい。ここで、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ３の脂肪族基、Ｃ３〜Ｃ１０の脂環式基またはＣ４〜Ｃ２０の芳香族もしくはヘテロ芳香族であって、そのＲ自体は置換基で任意に置換されていてもよい。
より好ましい多糖誘導体としては、アシル化多糖、カルバモイル化多糖が挙げられる。
上記の分離剤である多糖誘導体は、公知の反応によって容易に得ることができる。
【０００６】
アシル化多糖の好ましいアシル基としては、アセチル、ベンゾイル、メチルベンゾイル、ジメチルベンゾイル、クロロベンゾイル、ジクロロベンゾイル基が挙げられる。
【０００７】
カルボモイル化多糖の好ましいカルボモイル基としては、フェニルカルバモイル、メチルフェニルカルバモイル、ジメチルフェニルカルバモイル、クロロフェニルカルバモイル、ジクロロフェニルカルバモイル、α−フェニルエチルカルバモイル基が挙げられる。
【０００８】
好ましい分離剤としては、シリカゲルなどの担体に担持させたセルローストリス（４−メチルベンゾエート）、セルローストリスベンゾエート、セルローストリス（３，５−ジメチルフェニルカルバメート）、アミローストリス［α−フェニルエチルカルバメート］、アミローストリス（３，５−ジメチルフェニルカルバメート）などを挙げることができ、より好ましくは、セルローストリス（４−メチルベンゾエート）が挙げられる。
【０００９】
本発明において、光学分割工程の温度は、通常、約２０℃から約−３０℃の温度範囲であり、好ましくは約１５℃から約−２５℃、より好ましくは約５℃から約−２５℃、さらに好ましくは約０℃から約−２５℃の温度範囲である。
本工程の温度保持方法には、通常の方法が適用でき何ら限定されるものではないが、例えば、カラムを適当なカラムジャケット内に装着し、ジャケット内に所定の温度に調節した冷媒（例えばメタノールなど）を循環させる方法等が挙げられる。
【００１０】
本発明の実施方法としては、種々のクロマトグラフィー法を利用することができるが、まず、キラル固定相として多糖誘導体からなる分離剤を充填したカラムを用いたクラマトグラフィー法を採用することができる。
その中でも液体クロマトグラフィーを採用する場合には、分離剤である多糖誘導体は、カラムに直接充填するかまたは適当な担体にあらかじめ担持させた後に充填することができる。すなわち、分離剤の耐圧性を改善し、溶媒置換による膨潤または収縮を防止し、かつ理論段数を増大するために、多糖またはその誘導体は担体に担持させて用いるのが好ましい。そのような担体としては、多孔性の無機担体および有機担体の両者を採用することができる。多孔性有機担体の好ましい例としては、ポリスチレン、ポリアクリルアミドおよびポリアクリレートのようなポリマー物質が挙げられ、そして多孔性無機担体の好ましい例としては、シリカ、アルミナ、マグネシア、二酸化チタン、ガラス、ケイ酸塩およびカオリンのような合成物質と天然物質が挙げられるが、多くの場合、多孔性無機担体が好ましい。多糖またはその誘導体に対する担体の親和性を改善するために、担体に表面処理を行ってもよい。そのような表面処理方法としては、有機シラン化合物を用いるシラン処理法およびプラズマ重合による表面処理法が採用できる。
【００１１】
本発明方法においては、採用するクロマトグラフィーの種類により、分離剤および担体の形態として種々のものを用いることができる。例えば、液体クロマトグラフィーによる分離には、分離剤としては粉状のものでも差し支えないが、通常は粒状の分離剤が好ましいので、用いる多糖またはその誘導体は、ビーズ状に成形することが好ましい。その場合の粒径は使用するカラムまたはプレートの大きさにしたがって変えることができ、通常１μｍ〜１０ｍｍであるが、なかでも１〜３００ μｍが好ましい。この場合、粒子は多孔性のものが一般に好ましい。
【００１２】
分離剤を担体に担持させる場合には、該担体の大きさ（粒径）は、使用されるカラムに従って変えることができるが、通常１μｍ〜１０ｍｍであり、なかでも１〜３００ μｍが好ましい。この場合、粒子は多孔性のものが一般に好ましく、平均細孔径は通常１０オンク゛ストローム〜１００ μｍであるが、なかでも５０オンク゛ストローム〜１００００オンク゛ストロームが好ましい。ここで、担体に担持される多糖誘導体の量は、担体に対して、通常、１〜１００重量％であり、好ましくは５〜５０重量％である。
【００１３】
使用される溶媒としては、各種の溶媒を利用することができる。そのような溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、トルエン等の炭化水素類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール類、酢酸エチル等のエステル類、アセトン等のケトン類、アセトニトリル、ジクロルエタンまたはこれらを適宜混合したものが挙げられる。
【００１４】
なお、多糖誘導体を担体に担持させる手段としては、化学的方法または物理的方法を用いることができる。例えば、物理的方法としては、
▲１▼多糖誘導体を溶媒に溶解した溶液を担体と共に十分に混合し、ついで常圧下ないし減圧下に加熱もしくは空気流または窒素気流によって溶媒を留去する方法。
▲２▼多糖誘導体を溶媒に溶解した溶液を担体と共に十分に混合し、ついでその混合物を撹拌してから、その溶媒に対して相溶性でない液体中に分散させてその溶液を拡散させる方法等が挙げられる。この場合、多糖誘導体を担体上に結晶化させる目的で、熱処理などの手段を加えることも可能である。さらに、担持させる際に少量の溶媒を添加して多糖またはその誘導体を膨潤または溶解し、ついで、その溶媒を留去して多糖誘導体の担持状態と分割特性を変化させることもできる。
【００１５】
本発明に用いる分離剤としての多糖またはその誘導体は、化学的に同一ないし同種の誘導体間においても、分子量、結晶化度および配向のような物理特性の差によって、個々の分割特性が変化する。したがって、所望の分割特性を得る目的で、担持させようとする担体を目的とする用途に合う形態に調整した後、またはこの様な形態に加工するステップ中において、多糖またはその誘導体を含む系に対して、熱処理もしくはエッチング処理のような物理的または化学的処理に付してもよい。
【００１６】
本発明方法におけるクロマトグラフィーの具体的な手段としては、上記の液体クロマトグラフィーの他に、擬似移動床吸着システムによるクロマトグラフィー法が挙げられる。
【００１７】
擬似移動床方式とは、固体吸着体が収容されており、かつ前端と後端との間が流体通路で結合されていて床内を流体が循環し得る様になっている充填床に、床内の流体の流れ方向に沿って脱離液流体導入口、吸着質流体出口を設け、一定時間毎に各導入口及び抜出口を順次下流のそれと切り換えることにより、原料流体を固体吸着剤に相対的に吸着されやすい成分（吸着質成分）及び相対的に吸着されがたい成分（非吸着質成分）に分離する方式を意味し、このような擬似移動床技術は公知である（例えば、特公昭４２−１５６８１号参照）。
【００１８】
以下、本発明の擬似移動床方式を用いる光学活性菊酸アルキルエステルの分離方法の実施態様について説明する。
すなわち、本発明では内部に充填剤として光学活性な多糖誘導体（セルロース、アミロースのエステルやカルバメート）をシリカゲル等に担持させたものなど、いわゆる光学分割用充填剤を収容し、かつ前端と後端とが流体通路で結合されたループ状になっていて液体が一方向に循環している充填床に、原料である菊酸アルキルエステル含有液及び脱離液として有機溶剤、例えばメタノール、イソプロパノール等のアルコール類やヘキサン、ヘプタン等の炭化水素類を導入し、同時に充填床から１種類の光学活性体を含有する液とその他の種類の光学活性体を含有する液を抜き出すことからなり、充填床には脱離液導入口、吸着されやすい光学活性体を含有する液（エクストラクト）の抜出口、菊酸アルキルエステル含有液導入口、吸着されにくい光学活性体を含有する液（ラフィネート）の抜出口を流体の流れ方向に沿ってこの順序で配置し、かつこれらを床内の流体の流れ方向にそれらの位置を間欠的に逐次移動することによりなる擬似移動床方式を用いることができる。
【００１９】
本発明の擬似移動床方式による吸着分離は、基本的操作として次に示す吸着操作、濃縮操作、脱着操作及び脱離液回収操作が連続的に循環して実施される。
【００２０】
（１）［吸着操作］
菊酸アルキルエステルが充填剤と接触し、吸着されやすい光学活性体（強吸着成分）が吸着され、吸着されにくい他の光学活性体（弱吸着成分）がラフィネート流れとして脱離液とともに回収される。
（２）［濃縮操作］
強吸着成分を吸着した充填剤は後で述べるエクストラクトの一部と接触させられ、充填剤上に残存している弱吸着成分が追い出され、強吸着成分が濃縮される。
（３）［脱着操作］
濃縮された強吸着成分を含む充填剤は脱離液と接触させられ、強吸着成分が充填剤から追い出され、脱離液を伴ってエクストラクト流れとして回収される。
（４）［脱離液回収操作］
実質的に脱離液のみを吸着した充填剤は、ラフィネート流れの一部と接触し、充填剤に含まれる脱離液の一部が脱離液回収流れとして回収される。
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の擬似移動床方法を説明する。
図１は、本発明で使用する擬似移動床の一例を示す模式図である。
図１においては擬似移動床の主要部である充填床の内部は８個の単位充填床に区分されているが、それらの数や大きさは菊酸アルキルエステル含有液の組成、濃度、流量、圧損、装置の大きさなどの要因によって決まるものであり、限定されるものではない。
【００２２】
図において１〜８は充填剤の入った室（吸着室）であり、相互に連結されている。９は脱離液供給ライン、１０はエクストラクト抜出ライン、１１は菊酸アルキルエステル含有液供給ライン、１２はラフィネート抜出ライン、１３はリサイクルライン、１４はポンプを示す。
【００２３】
図１に示した状態では、吸着室１〜２で脱着操作、吸着室３〜４で濃縮操作、吸着室５〜６で吸着操作、吸着室７〜８で脱離液回収操作がそれぞれ行われている。このような擬似移動床では、一定時間間隔ごとにバルブ操作により各供給液及び抜出ラインを液流れ方向に吸着室１室分だけそれぞれ移動させる。
このような操作を順次行うことによって光学異性体の混合物の分離処理が連続的に効率よく達成される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の分割法によって、目的とする光学活性菊酸アルキルエステルを光学純度よくかつ効率よく得ることができる。
【００２５】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
ラセミ体のトランス菊酸エチルについてその液体クロマトグラフィーを以下の条件で行った。カラム：セルローストリス（４−メチルベンゾエート）をシリカゲルに担持させた充填材よりなるＣＨＩＲＡＬＣＥＬＯＪ−Ｈ（ダイセル化学工業株式会社製）４．６ｍｍ（内径）ｘ２５０ｍｍ（長さ）を用いた。カラムはカラムジャケット内に装着し、−１９℃に温度調節したメタノールをジャケット内に循環させた。
移動相にはヘキサンを用い、流量は０．５ｍｌ／分とした。
試料として菊酸エチルのヘキサン溶液（３０００ｐｐｍ）を４μｌ注入した。
その結果、トランス菊酸エチルの（−）体、（＋）体ならびに標準物質としての１，３，５−トリ−ｔ−ブチルベンゼンの保持時間（ｔ１、ｔ２、ｔ０）は、それぞれ１３．０１、２０７．１３および６．８１分であった。これよりトランス菊酸エチルの分離係数（α）＝（ｔ２−ｔ０）／（ｔ１−ｔ０））は３２．３１と計算できた。
また（−）体の保持比ｋ１’＝（ｔ１−ｔ０）／ｔ０は０．９１と計算できた。
【００２６】
［実施例２〜７］
実施例１と同様の操作を第１表に示した温度で実施した。得られた結果を第１表にまとめた。
【００２７】
［参考例１〜６］
実施例１と同様の操作を第２表に示した温度で実施した。この時、カラムは所定の温度に調節したカラムオーブン内に装着した。
得られた結果を第２表にまとめた。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【表２】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用する擬似移動床の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１〜８：吸着室
９：脱離液供給ライン
１０：エクストラクト抜出ライン
１１：菊酸アルキルエステル含有液供給ライン
１２：ラフィネート抜出ライン
１３：リサイクルライン
１４：ポンプ

Claims

多糖誘導体をキラル固定相とするクロマトグラフィー法により、菊酸アルキルエステルを光学分割する光学活性菊酸アルキルエステルの製造法であって、光学分割工程を２０℃から−３０℃の温度範囲で実施することを特徴とする光学活性菊酸アルキルエステルの製造法。
菊酸アルキルエステルのアルキル基が、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチルまたはｔ−ブチルである請求項１記載の製造法。
多糖誘導体の多糖が、セルロースまたはアミロースである請求項１または２記載の製造法。
多糖誘導体が、アシル化多糖またはカルバモイル化多糖である請求項３記載の製造法。
アシル化多糖のアシル基が、アセチル、ベンゾイル、メチルベンゾイル、ジメチルベンゾイル、クロロベンゾイル、またはジクロロベンゾイルである請求項４記載の製造法。
カルボモイル化多糖のカルボモイル基が、フェニルカルバモイル、メチルフェニルカルバモイル、ジメチルフェニルカルバモイル、クロロフェニルカルバモイル、ジクロロフェニルカルバモイル、またはα−フェニルエチルカルバモイルである請求項４記載の製造法。
多糖誘導体が、セルローストリス（４−メチルベンゾエート）である請求項１または２記載の製造法。
光学分割の方法が、カラムを用いるクロマトグラフィーである請求項１〜７のいずれかに記載の製造法。
光学分割の方法が、擬似移動床吸着システムを用いたクロマトグラフィーである請求項１〜７のいずれかに記載の製造法。