JP2008212815A - Organic synthesis reactor and organic synthesis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、晶析分離用担体を用いた有機合成反応に好適に用いられる有機合成用反応装置及び当該有機合成用反応装置を用いた有機合成反応方法に関する。 The present invention relates to an organic synthesis reaction apparatus suitably used for an organic synthesis reaction using a crystallization separation support and an organic synthesis reaction method using the organic synthesis reaction apparatus.
従来、化学プロセスにおいては、液体に溶解した特定成分を固体として分離する方法が広く用いられている。特定成分のみを固体化(結晶化)することにより、反応後の分離・精製が容易となるためである。特に、近年、医薬品の開発研究等で用いられている化合物ライブラリー合成等の逐次多段階合成においては、反応終了毎に、必要又は不要な化合物を固体化(結晶化)して、固体化(結晶化)した物質を分離することにより、煩雑な工程を介さずに、目的の化合物を精製している。 Conventionally, in chemical processes, a method of separating a specific component dissolved in a liquid as a solid has been widely used. This is because solidification (crystallization) of only a specific component facilitates separation and purification after the reaction. In particular, in sequential multi-step synthesis such as compound library synthesis used in pharmaceutical development research in recent years, necessary or unnecessary compounds are solidified (crystallized) and solidified (crystallization) at the end of each reaction. By separating the crystallized substance, the target compound is purified without going through complicated steps.
このような、溶液に溶解した特定成分の固体化(結晶化)は、化合物の化学的性質、物性、及び溶媒との関係において、一定の条件を満たすことにより実現される。 Such solidification (crystallization) of the specific component dissolved in the solution is realized by satisfying certain conditions in relation to the chemical properties, physical properties, and solvent of the compound.
しかしながら、固体化(結晶化)の条件は、多くの場合、試行錯誤を行ない、経験的に探索せねばならない。特に、逐次多段階合成においては、それぞれの段階において合成された化合物に特有な性質に基づいて、固体化(結晶化)条件の検討が必要となるため、プロセス開発に多大なコストと時間を要していた。 However, in many cases, the conditions for solidification (crystallization) must be empirically searched through trial and error. In particular, in sequential multi-step synthesis, it is necessary to study the solidification (crystallization) conditions based on the properties unique to the compounds synthesized in each step, which requires significant cost and time for process development. Was.
そこで、溶液組成の変化を敏感に感知して、溶解状態と不溶化(結晶化)状態とに可逆的に変化する、リンカーを有する担体分子が提案されている。このような担体分子には、リンカーを介して種々の化合物を結合させることができ、結合された化合物は、担体分子に伴って、溶解状態から不溶化(結晶化)状態、又はその逆に、容易に状態変化することができる。また、このような担体に結合した化合物は、逐次化学反応によって化学構造が変化した場合であっても、ほぼ同一の条件により、溶解状態と不溶化(結晶化)状態を可逆的に繰り返すことができる。 In view of this, a carrier molecule having a linker has been proposed that senses a change in solution composition sensitively and reversibly changes between a dissolved state and an insolubilized (crystallized) state. Various compounds can be bound to such a carrier molecule via a linker, and the bound compound can be easily changed from a dissolved state to an insolubilized (crystallized) state or vice versa with the carrier molecule. Can change state. In addition, such a compound bound to a carrier can reversibly repeat a dissolved state and an insolubilized (crystallized) state under substantially the same conditions even when the chemical structure is changed by successive chemical reactions. .
このような、溶解状態と不溶化(結晶化)状態とが可逆的に変化する担体分子を用いれば、有機化学の液相反応の知見をそのまま利用しつつ、均一な溶液状態から分離対象とする化合物を選択的に不溶化(結晶化)させることができる。すなわち、液相反応の後に、他の可溶性成分を溶液に残したままで、特定の化合物を分離することが可能となった。 If such a carrier molecule that reversibly changes between a dissolved state and an insolubilized (crystallized) state is used, a compound to be separated from a uniform solution state while utilizing the knowledge of the liquid phase reaction of organic chemistry as it is Can be selectively insolubilized (crystallized). That is, after the liquid phase reaction, it was possible to separate a specific compound while leaving other soluble components in the solution.
溶液組成の変化を感知して、溶解状態と不溶化状態とに可逆的に変化する、リンカーを有する担体分子としては、特許文献1に溶液組成及び/又は溶液温度の変化に伴い、液相状態から固相状態に可逆的に変化する化合物である晶析分離用担体であって、他の化合物と結合する反応部位を有し、前記反応部位は、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、及び窒素原子から選ばれる1以上の原子を有するものであり、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、及び窒素原子のいずれかを介して他の化合物と結合する晶析分離用担体が開示されている。この晶析分離用担体によれば、プロセス開発を容易とするばかりでなく、例えば、化合物ライブラリー合成等における医薬品等の研究開発を促進することが可能となり、ひいては生化学工業や化学工業における技術革新に寄与することができるとされる。
しかしながら、特許文献1に記載の晶析分離用担体を用いて多段階に亘る反応等を行なう場合には、一の段階において、反応用の一の容器を用いて反応を行なって生成物を晶析させた後、これを分離用の他の容器に移して生成物及び副生成物の分離を行ない、更に、分離用の容器から生成物を回収しなければならない。そして、次の段階において、回収された生成物を反応用の新たな容器に移して更に反応を行ない、晶析、分離、及び回収を繰り返すことになる。
However, when a multi-stage reaction or the like is performed using the crystallization separation support described in
このように、多段階に亘る反応の各段階において容器の移し替え等を行なった場合、各移し替えの操作において、生成物の一部が容器等に付着して完全に回収されないことがあった。そして、生成物が完全に回収されないことが、各段階における収率の低下を招き、反応全体の収率を著しく低下させる大きな原因となっていた。このような反応全体の収率の低下は、多段階に亘る反応において必要となる段階数が多いほど、顕著に現れるものであった。 As described above, when the container is transferred at each stage of the multi-stage reaction, a part of the product may adhere to the container or the like and may not be completely recovered in each transfer operation. . In addition, the incomplete recovery of the product causes a decrease in yield at each stage, which is a major cause of significantly reducing the overall yield of the reaction. Such a decrease in the overall yield of the reaction was more prominent as the number of stages required in the reaction over multiple stages was increased.
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、晶析分離用担体を用いた有機合成反応に用いられる有機合成用反応装置であって、多段階に亘る反応に用いた場合においても、各段階における反応容器の移しかえを必要とせず、高い収率を以って、有機合成反応を進行させることができる有機合成用反応装置、及び当該有機合成用反応装置を用いた有機合成反応方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and is a reaction apparatus for organic synthesis used in an organic synthesis reaction using a carrier for crystallization separation, which is used for a multi-stage reaction. However, it is not necessary to transfer the reaction vessel in each stage, and the organic synthesis reaction apparatus capable of proceeding the organic synthesis reaction with high yield and the organic apparatus using the organic synthesis reaction apparatus. The object is to provide a synthetic reaction method.
本発明者らは、有機合成反応が進行する反応室と、反応室に晶析分離用担体及びこれと反応する反応基質を含む溶液を注入するための溶液注入手段と、反応室の内部から外部に通じる排出管から、有機合成反応を行なった後の溶液を排出するための溶液排出手段と、反応室の溶液排出手段側に設けられるフィルターと、排出管からフィルターを介して、反応基質と反応した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を反応室に流入させるための溶媒流入手段と、を備える有機合成用反応装置を用いたとき、高い収率で有機合成反応を行なえることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。 The present inventors include a reaction chamber in which an organic synthesis reaction proceeds, a solution injection means for injecting a solution containing a crystallization separation carrier and a reaction substrate that reacts with the reaction chamber, and an external portion from the inside of the reaction chamber. A solution discharge means for discharging the solution after the organic synthesis reaction from the discharge pipe leading to, a filter provided on the solution discharge means side of the reaction chamber, and the reaction substrate and the reaction substrate through the filter The organic synthesis reaction apparatus comprising a solvent inflow means for allowing a solvent capable of dissolving the crystallization separation support to flow into the reaction chamber, and found that an organic synthesis reaction can be performed in a high yield, The present invention has been completed. Specifically, the present invention provides the following.
(1) 溶液組成及び/又は溶液温度の変化に伴い、液相状態から固相状態に可逆的に変化する化合物である晶析分離用担体を用いた有機合成反応に用いられる有機合成用反応装置であって、前記晶析分離用担体を用いた有機合成反応が進行する反応室と、前記反応室に前記晶析分離用担体及びこれと反応する第一の反応基質を含む溶液を注入するための溶液注入手段と、前記反応室の外部に通じる排出管から、前記晶析分離用担体を用いた有機合成反応を行なった後の溶液を排出するための溶液排出手段と、前記反応室の前記溶液排出手段側に設けられるフィルターと、前記排出管から前記フィルターを介して、前記第一の反応基質と反応した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を前記反応室に流入させるための溶媒流入手段と、を備える有機合成用反応装置。 (1) An organic synthesis reactor used for an organic synthesis reaction using a crystallization separation carrier, which is a compound that reversibly changes from a liquid phase state to a solid phase state with changes in solution composition and / or solution temperature. A reaction chamber in which an organic synthesis reaction using the crystallization separation support proceeds, and a solution containing the crystallization separation support and a first reaction substrate that reacts with the reaction chamber. Solution injection means, a solution discharge means for discharging the solution after performing the organic synthesis reaction using the crystallization separation support from a discharge pipe communicating with the outside of the reaction chamber, and the reaction chamber A filter provided on the solution discharge means side, and a solvent inflow for allowing a solvent capable of dissolving the crystallization separation carrier reacted with the first reaction substrate to flow into the reaction chamber from the discharge pipe through the filter Means having Synthesis reactor.
(1)に記載の有機合成用反応装置は、以下のように使用される。まず、晶析分離用担体及びこれと反応する第一の反応基質を含む溶液を、溶液注入手段によって反応室に注入する。次いで、反応室において、晶析分離用担体と第一の反応基質とを反応させ、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体を晶析させる。第一の反応基質と反応し、晶析された晶析分離用担体が分散した溶液を、溶液排出手段によって反応室の外部に排出すると共に、反応室の溶液排出手段側に設けられるフィルターを用いて、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体を溶液から分離する。最後に第一の反応基質と反応した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を、排出管からフィルターを介して反応室に流入させ、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体を当該溶媒に溶解させる。 The reaction apparatus for organic synthesis described in (1) is used as follows. First, a solution containing a carrier for crystallization separation and a first reaction substrate that reacts with the carrier is injected into the reaction chamber by a solution injection means. Next, in the reaction chamber, the crystallization separation support and the first reaction substrate are reacted, and the crystallization separation support reacted with the first reaction substrate is crystallized. The solution in which the carrier for crystallization separation that has reacted with the first reaction substrate and dispersed is discharged to the outside of the reaction chamber by the solution discharge means, and a filter provided on the solution discharge means side of the reaction chamber is used. Then, the crystallization separation carrier reacted with the first reaction substrate is separated from the solution. Finally, a solvent capable of dissolving the crystallization separation carrier reacted with the first reaction substrate is allowed to flow from the discharge pipe through the filter into the reaction chamber, and the crystallization separation carrier reacted with the first reaction substrate is removed. Dissolve in solvent.
ここで、(1)に記載の有機合成用反応装置によれば、晶析分離用担体及び第一の反応基質の反応と、第一の反応基質と反応し、晶析された晶析分離用担体の溶液からの分離とを、同一の容器を用いて行なうことができる。加えて、第一の反応基質と反応し、分離された晶析分離用担体を溶解可能な溶媒を、フィルターを介して反応室に流入させるので、フィルターに付着した生成物を容易に回収することもできる。更に、フィルターを介して反応室に流入させた溶媒に新たな反応基質を添加することにより、同一の容器で次段階の有機合成反応をも行なうことができる。これにより、容器の移し替えによる生成物の損失を防止することができると共に、生成物の回収の際、生成物がフィルターに付着して残存することによる生成物の損失を最小限にとどめることができる。従って、(1)に記載の有機合成用反応装置によれば、多段階に亘る有機合成反応であっても、高い収率で反応を進行させることができる。 Here, according to the reaction apparatus for organic synthesis described in (1), the reaction for the crystallization separation carrier and the first reaction substrate, and the reaction for the crystallization separation caused by the reaction with the first reaction substrate. Separation of the carrier from the solution can be performed using the same container. In addition, since the solvent that can react with the first reaction substrate and dissolve the separated crystallization separation carrier flows into the reaction chamber through the filter, the product attached to the filter can be easily recovered. You can also. Furthermore, by adding a new reaction substrate to the solvent that has flowed into the reaction chamber through the filter, the next-stage organic synthesis reaction can be performed in the same vessel. As a result, loss of product due to transfer of containers can be prevented, and at the time of product recovery, product loss due to product remaining on the filter can be minimized. it can. Therefore, according to the reaction apparatus for organic synthesis described in (1), the reaction can proceed with a high yield even in an organic synthesis reaction in multiple stages.
(2) 前記反応室が密閉可能な容器であり、前記有機合成用反応装置は、前記反応室の室内を減圧する減圧手段を備える、(1)に記載の有機合成用反応装置。 (2) The reaction apparatus for organic synthesis according to (1), wherein the reaction chamber is a sealable container, and the reaction apparatus for organic synthesis includes a decompression unit that decompresses the interior of the reaction chamber.
(2)に記載の有機合成用反応装置によれば、晶析分離用担体と第一の反応基質とを反応させた後、反応室の室内を減圧することにより、溶媒を揮発させて第一の反応基質と反応した晶析分離用担体を含む溶液の溶液組成を変化させることができる。これにより、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体を容易に晶析させることができる。 According to the organic synthesis reactor described in (2), after the crystallization separation support and the first reaction substrate are reacted, the solvent is volatilized by reducing the pressure in the reaction chamber. The solution composition of the solution containing the crystallization separation carrier reacted with the reaction substrate can be changed. Thereby, the carrier for crystallization separation reacted with the first reaction substrate can be easily crystallized.
(3) 更に、前記反応室の室内を撹拌する撹拌手段を備える、(1)又は(2)に記載の有機合成用反応装置。 (3) The reaction apparatus for organic synthesis according to (1) or (2), further comprising stirring means for stirring the inside of the reaction chamber.
(4) 前記撹拌手段が、前記反応室の室外の動力に連結されて前記反応室の室内で回転する回転軸と、前記回転軸の前記反応室側の末端に設けられた撹拌翼と、を備える(3)に記載の有機合成用反応装置。 (4) The stirring means is connected to power outside the reaction chamber and rotates in the reaction chamber, and a stirring blade provided at the reaction chamber side end of the rotation shaft. The reaction apparatus for organic synthesis as described in (3).
(3)及び(4)に記載の有機合成用反応装置によれば、晶析分離用担体と第一の反応基質とを反応させる際に、撹拌手段によって反応溶液を撹拌することができる。これにより、晶析分離用担体と第一の反応基質との反応の進行を促進して、生成物の収率を高めることができる。 According to the organic synthesis reaction apparatus described in (3) and (4), the reaction solution can be stirred by the stirring means when the crystallization separation support and the first reaction substrate are reacted. Thereby, the progress of the reaction between the carrier for crystallization separation and the first reaction substrate can be promoted to increase the yield of the product.
(5) 前記溶液注入手段が、前記回転軸の一部を構成し、前記反応室の外部に通じる注入管と、前記注入管の側面から前記反応室内に通じる流出口と、からなる、(4)に記載の有機合成用反応装置。 (5) The solution injection means comprises a part of the rotating shaft and includes an injection pipe that communicates with the outside of the reaction chamber, and an outlet that communicates from the side surface of the injection pipe into the reaction chamber. ) A reaction apparatus for organic synthesis.
(5)に記載の有機合成用反応装置は、撹拌手段の一部を構成する回転軸を利用して、溶液注入手段とし、反応室内に溶液を注入するものである。(5)に記載の有機合成用反応装置によれば、反応室内に溶液を注入する際、回転軸の側面から溶液を射出することによって、射出された溶液が反応室の壁面に接触し、当該壁面に付着した付着物等を洗い流して、反応溶液内に回収させることができる。また、溶液の注入の際に、回転軸を回転させる場合には、反応室の壁面の全面に亘って、付着した付着物等を洗い流すことができる。これにより、反応室の壁面に付着して残存する反応物質等を減少させることができる。加えて、各反応段階において壁面の洗浄を行なうことにより、多段階反応における前段階の反応物質が次段階の反応溶液に混入することを防止でき、予期しない副生成物が生成する可能性を低減することができる。 The reaction apparatus for organic synthesis described in (5) uses a rotating shaft constituting a part of the stirring means as a solution injection means and injects the solution into the reaction chamber. According to the organic synthesis reactor according to (5), when injecting the solution into the reaction chamber, the injected solution comes into contact with the wall surface of the reaction chamber by injecting the solution from the side surface of the rotating shaft. The deposits attached to the wall surface can be washed away and recovered in the reaction solution. In addition, when the rotary shaft is rotated at the time of injecting the solution, it is possible to wash off the attached deposits and the like over the entire wall surface of the reaction chamber. As a result, the reactants remaining on the wall of the reaction chamber can be reduced. In addition, by washing the wall surface at each reaction stage, it is possible to prevent the reactants from the previous stage in the multistage reaction from entering the reaction solution of the next stage, reducing the possibility of unexpected by-products. can do.
(6) 更に、前記排出管の内部を減圧するための、排出管減圧手段を備える、(1)から(5)のいずれかに記載の有機合成用反応装置。 (6) The reaction apparatus for organic synthesis according to any one of (1) to (5), further comprising a discharge pipe decompression means for decompressing the inside of the discharge pipe.
(6)に記載の有機合成用反応装置によれば、反応基質と反応し、晶析された晶析分離用担体が分散した溶液から、当該晶析分離用担体を分離する際に、排出管の内部を減圧することができるので、当該晶析分離用担体と溶液との分離を効率的に行なうことができる。 According to the organic synthesis reactor according to (6), when the crystallization separation support is separated from the solution in which the crystallization separation support that has reacted with the reaction substrate and is crystallized is dispersed, Therefore, the crystallization separation carrier and the solution can be separated efficiently.
(7) (1)から(6)のいずれかに記載の有機合成用反応装置を用いて行なわれる有機合成反応方法であって、前記溶液注入手段によって前記晶析分離用担体及び前記第一の反応基質を含む溶液を反応室内に注入する第一の溶液注入工程と、前記晶析分離用担体及び前記第一の反応基質を反応させる第一の反応工程と、前記第一の反応基質と反応した晶析分離用担体を晶析させる第一の晶析工程と、前記第一の反応基質と反応した晶析分離用担体が分散した溶液を前記フィルターによりろ過する第一の分離工程と、前記溶媒流入手段によって、前記第一の反応基質と反応した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を前記反応室内に逆流させ、前記第一の反応基質と反応した晶析分離用担体を前記溶媒に溶解させる第一の回収工程と、を有する有機合成反応方法。 (7) An organic synthesis reaction method carried out using the organic synthesis reactor according to any one of (1) to (6), wherein the crystallization separation carrier and the first A first solution injection step of injecting a solution containing a reaction substrate into the reaction chamber; a first reaction step of reacting the carrier for crystallization separation and the first reaction substrate; and reaction with the first reaction substrate. A first crystallization step of crystallizing the crystallization separation carrier, a first separation step of filtering the solution in which the crystallization separation carrier reacted with the first reaction substrate is dispersed, using the filter, A solvent capable of dissolving the crystallization separation carrier reacted with the first reaction substrate is caused to flow back into the reaction chamber by the solvent inflow means, and the crystallization separation carrier reacted with the first reaction substrate is used as the solvent. A first recovery step for dissolving Machine synthesis reaction method.
(8) 前記第一の回収工程の後、更に、前記晶析分離用担体に結合した第一の反応基質と反応する第二の反応基質を含む溶液を前記反応室内に注入する第二の溶液注入工程と、前記晶析分離用担体と反応した第一の反応基質及び前記第二の反応基質を反応させる第二の反応工程と、前記第二の反応基質が結合した晶析分離用担体を晶析させる第二の晶析工程と、前記第二の反応基質が結合した晶析分離用担体が分散した溶液を前記フィルターによりろ過する第二の分離工程と、前記溶媒流入手段によって、前記第二の反応基質と結合した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を前記反応室内に逆流させ、前記第二の反応基質と結合した晶析分離用担体を前記溶媒に溶解させる第二の回収工程と、を有する(7)に記載の有機合成反応方法。 (8) A second solution in which a solution containing a second reaction substrate that reacts with the first reaction substrate bound to the crystallization separation support is further injected into the reaction chamber after the first recovery step. An injection step, a second reaction step for reacting the first reaction substrate and the second reaction substrate reacted with the crystallization separation carrier, and a crystallization separation carrier bound to the second reaction substrate. The second crystallization step for crystallization, the second separation step for filtering the solution in which the carrier for crystallization separation to which the second reaction substrate is bound is dispersed by the filter, and the solvent inflow means, A second recovery step in which a solvent capable of dissolving the crystallization separation carrier bound to the second reaction substrate is caused to flow back into the reaction chamber, and the crystallization separation carrier bound to the second reaction substrate is dissolved in the solvent; And the organic synthesis reaction method according to (7).
(7)及び(8)に記載の有機合成反応方法は、(1)から(6)のいずれかに記載の有機合成用反応装置を方法の発明として捉えたものである。従って、(1)から(6)に記載の有機合成用反応装置を使用することによる効果と同様の効果を得ることができる。 The organic synthesis reaction methods described in (7) and (8) are obtained by capturing the organic synthesis reaction device described in any of (1) to (6) as a method invention. Therefore, the same effect as that obtained by using the organic synthesis reactor described in (1) to (6) can be obtained.
特に(8)に記載の有機合成反応方法は、多段階に亘る反応を行なう有機合成反応方法である。本発明の有機合成反応方法は、多段階に亘る反応を行なう場合においても、反応全体としての収率が低下することがなく、多段階に亘る反応を実施するのに特に適した方法である。 In particular, the organic synthesis reaction method described in (8) is an organic synthesis reaction method in which a reaction is performed in multiple stages. The organic synthesis reaction method of the present invention is a method particularly suitable for carrying out a multi-stage reaction without lowering the overall yield even when a multi-stage reaction is performed.
本発明によれば、晶析分離用担体及び反応基質の反応と、反応基質と反応し、晶析された晶析分離用担体の溶液からの分離とを、同一の容器を用いて行なうことができる。加えて、反応基質と反応し、分離された晶析分離用担体を溶解可能な溶媒を、フィルターを介して反応室に流入させるので、フィルターに付着した生成物を容易に回収することもできる。更に、フィルターを介して反応室に流入させた溶媒に新たな反応基質を添加することにより、同一の容器で次段階の有機合成反応をも行なうことができる。これにより、容器の移し替えによる生成物の損失を防止することができると共に、生成物の回収の際、生成物がフィルターに付着して残存することによる生成物の損失を最小限にとどめることができる。従って、多段階に亘る有機合成反応であっても、高い収率で反応を進行させることができる。 According to the present invention, the reaction of the crystallization separation support and the reaction substrate and the separation of the crystallization separation support that has reacted with the reaction substrate and crystallized from the solution can be performed using the same container. it can. In addition, since the solvent that can react with the reaction substrate and dissolve the separated crystallization separation carrier flows into the reaction chamber through the filter, the product attached to the filter can be easily recovered. Furthermore, by adding a new reaction substrate to the solvent that has flowed into the reaction chamber through the filter, the next-stage organic synthesis reaction can be performed in the same vessel. As a result, loss of product due to transfer of containers can be prevented, and at the time of product recovery, product loss due to product remaining on the filter can be minimized. it can. Therefore, even if it is an organic synthesis reaction in multiple stages, the reaction can be advanced with a high yield.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<有機合成用反応装置>
図1は本発明の有機合成用反応装置1の概略を示した図面である。本発明の有機合成用反応装置1は、溶液組成及び/又は溶液温度の変化に伴い、液相状態から固相状態に可逆的に変化する化合物である晶析分離用担体を用いた有機合成反応に用いられる有機合成用反応装置1であって、晶析分離用担体を用いた有機合成反応が進行する反応室2と、反応室2に晶析分離用担体及びこれと反応する第一の反応基質を含む溶液を注入するための溶液注入手段4と、反応室2の内部から外部に通じる排出管51から、晶析分離用担体を用いた有機合成反応を行なった後の溶液を排出するための溶液排出手段5と、反応室2の溶液排出手段5側に設けられるフィルター7と、排出管51からフィルター7を介して、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を反応室2に流入させるための溶媒流入手段8と、を備える。
<Reaction equipment for organic synthesis>
FIG. 1 is a schematic view of a
また、本発明の有機合成用反応装置1は、必要に応じて、反応室2の室内を減圧する減圧手段9、反応室2の室内を撹拌する撹拌手段3、排出管51からフィルター7を介して、不活性化ガスを反応室2に流入させる不活性化ガス流入手段10、排出管51の内部を減圧するための排出管減圧手段6を備えるものであってもよい。
In addition, the
[反応室]
本発明の有機合成用反応装置1は、晶析分離用担体を用いた有機合成反応が進行する反応室2を備える。反応室2においては、反応室2内の溶液に溶解された晶析分離用担体と、これと反応する反応基質とを反応させることができ、更に、反応後に溶液組成及び/又は溶液温度を変化させることにより、反応基質が反応した晶析分離用担体を晶析させることができる。
[Reaction room]
The
反応室2は、一定の時間、反応溶液を貯留させることができる構造となっており、また、溶液注入手段4及び溶液排出手段5により、溶液を注入・排出することができる構造となっている。また、反応室2は、必要に応じて備えられる撹拌手段3により、反応液を撹拌できる構造となっており、更に、必要に応じて備えられる減圧手段9により、反応室2の室内を減圧できる構造となっている。本発明の有機合成用反応装置1が減圧手段9を備える場合は、反応室2は密閉可能な構造となっていることが好ましい。具体的には、反応室2に通じる各配管上に、弁等を設け、弁を閉弁することにより反応室2を密閉できるようにすることが好ましい。
The
また、反応室2は更に、温度調節手段により、反応溶液を加熱・冷却できる構造となっていてもよい。本発明の有機合成用反応装置1においては、晶析分離用担体が溶解した反応溶液を冷却することにより、晶析分離用担体を晶析させることができ、また、吸熱反応である有機合成反応を行なう際には、反応溶液を加熱することにより、反応の進行を促進することもできる。
Further, the
反応室2の形状としては、特に限定されるものではないが、円筒形、球形、及び角柱形等の形状を挙げることができる。これらの形状の中でも、撹拌手段3を設けた際、反応溶液の滞留が起こりにくいという点から、円筒形であることが好ましい。
The shape of the
反応室2が、円筒形である場合、反応室2の底面の直径は25mm以上80mm以下であることが好ましい。反応室2の底面の直径が25mm以上であることにより、反応液が鉛直方向に亘って十分に混合されやすくなる。一方、反応室2の底面の直径が80mm以下であることにより、反応溶液の体積が少量である場合においても、十分な水位の高さを保つことができ、反応溶液の取り扱いが容易となる。
When the
反応室2の容積は、50000mm3以上1000000mm3以下であることが好ましい。反応室2の容積を当該範囲内とすることにより、通常行なわれるスケールの有機合成反応を好適に実施することができる。
The volume of the
反応室2を構成する素材としては、ガラス、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂、及び金属等の素材を挙げることができるが、反応溶液に対する耐食性、減圧に対する耐圧性、及び加熱に対する耐熱性等の観点から、ガラス、及びフッ素樹脂が好ましい。
Examples of the material constituting the
[撹拌手段]
本発明の有機合成用反応装置1は、必要に応じて、反応室2の室内を撹拌する撹拌手段3を備えてもよい。当該撹拌手段3としては、反応室2の室外の動力に連結されて反応室2の室内で回転する回転軸31と、回転軸31の反応室2側の末端に設けられた撹拌翼32と、を備える回転軸−撹拌翼撹拌機構、マグネティックスターラー、及びガラス容器を振動させる機構を挙げることができる。この中でも回転軸−撹拌翼撹拌機構を特に好ましく用いることができる。
[Agitating means]
The
(回転軸−撹拌翼撹拌機構)
撹拌手段3として、回転軸−撹拌翼撹拌機構を備える場合、回転軸31は、反応室2内に挿入された部分の長さが、反応室2の高さの60%以上95%以下であることが好ましい。回転軸31の、反応室2に挿入された部分の長さが、反応室2の高さの60%未満である場合には、通常のスケールで行なわれる有機合成反応において、反応溶液を十分に混合できない可能性がある。一方、回転軸31の、反応室2に挿入された部分の長さが、反応室2の高さの95%を超える場合には、撹拌翼32が反応室2の底面に接触するおそれがあり、好ましくない。
(Rotating shaft-stirring blade stirring mechanism)
When the rotating shaft-stirring blade stirring mechanism is provided as the stirring means 3, the length of the
また、撹拌翼32の形状としては、特に限定されるものではないが、プロペラ形、及びヘラ形の形状を挙げることができる。
Further, the shape of the
撹拌翼32の回転軌跡面積は、反応室2の断面積に対して、40%以上90%以下であることが好ましい。回転軌跡面積を当該範囲内に収めることにより、反応溶液を効率的に撹拌することが可能となる。
The rotation trajectory area of the
[溶液注入手段]
本発明の有機合成用反応装置1は、反応室2に晶析分離用担体及びこれと反応する第一の反応基質を含む溶液を注入するための溶液注入手段4を備える。当該溶液注入手段4としては、例えば、反応室2の上部壁面に連結して、上部内壁に開口部を有する溶液注入管41をあげることができる。このような溶液注入管41を設ける場合には、溶液注入管41が弁92により中断されていることが好ましい。このような弁92を設けることにより、反応室2を密閉することができ、必要に応じて設けられる減圧手段9により、反応室2の内部を減圧することができる。
[Solution injection means]
The organic
(回転軸−撹拌翼撹拌機構の一部に設けられる溶液注入手段)
溶液注入手段4は、撹拌手段3である回転軸−撹拌翼撹拌機構が備える回転軸31の一部を構成し、反応室2の外部に通じる注入管43と、注入管43の側面から反応室2内に通じる流出口44と、からなるものであってもよい。この場合、注入管43は、回転軸31の一部が中空の構造となったものであって、中空部分における反応室2側の末端に、反応室2に通じる流出口44を備えている。流出口44は、図2(a)に示すように、回転軸31の側面に直接設けられた流出口44aであってもよいし、図2(b)に示すように回転軸31に対して所定の角度を有して突出した流出管45bの先端に設けられる流出口44bであってもよい。
(Rotating shaft—solution injection means provided in a part of the stirring blade stirring mechanism)
The solution injection means 4 constitutes a part of the
溶液注入手段4を回転軸−撹拌翼撹拌機構の一部に設けることにより、反応室2内に溶液を注入する際、回転軸31の側面から溶液を射出することによって、射出された溶液が反応室2の壁面に接触し、当該壁面に付着した付着物等を洗い流して、反応溶液内に回収させることができる。また、溶液の注入の際に回転軸31を回転させる場合には、反応室2の壁面の全面に亘って、付着した付着物等を洗い流すことができる。これにより、反応室2の壁面に付着して残存する反応物質等を減少させることができる。また、各反応段階において壁面の洗浄を行なうことにより、多段階反応における前段階の反応物質が次段階の反応溶液に混入することを防止でき、予期しない副生成物が生成する可能性を低減することができる。
By injecting the solution into the
[溶液排出手段]
本発明の有機合成用反応装置1は、反応室2の内部から外部に通じる排出管51から、晶析分離用担体を用いた有機合成反応を行なった後の溶液を排出するための溶液排出手段5を備える。溶液排出手段5としては、具体的には、反応室2の底部に開口部を有する排出管51と、排出管51から漏出する溶液を一時貯留するための貯留槽とを備える手段を挙げることができる。排出管51には、反応室2を密閉するために、弁53が設けられていることが好ましい。
[Solution discharging means]
The
[排出管減圧手段]
本発明の有機合成用反応装置1には、必要に応じて、排出管51の内部を減圧するための排出管減圧手段6が設けられていてもよい。排出管減圧手段6を設けることにより、反応室2からの反応溶液の排出を効率的に行なうことができる。排出管減圧手段6としては、排出管51の末端部から、排出管51の内部を直接減圧してもよいが、溶液排出手段5に貯留槽52が備えられる場合には、貯留槽52の内部を密閉して減圧することにより、これに連結する排出管51を間接的に減圧してもよい。排出管51の減圧には、アスピレーター、並びにダイアフラム型真空ポンプ、及び油圧回転型真空ポンプ等の真空ポンプ等の減圧装置を用いることができる。また、減圧装置と貯留槽52の間には、弁62を設けることにより、排出管51の減圧の度合いを適宜調整できるようにしてもよい。
[Discharge pipe decompression means]
The reactor for
[フィルター]
反応室2の溶液排出手段5側には、フィルター7が設けられる。フィルター7を設けることにより、溶液排出手段5によって反応溶液を排出する際に、晶析された晶析分離用担体を反応溶液から容易に分離することができる。フィルター7は、少なくとも溶液排出手段5が備える排出管51の、反応室2側の開口部の全てを覆うように設けられている必要があるが、フィルター7の目詰まりを防止するという点から、反応室2の底面の全面に亘って設けられていることが好ましい。この場合、フィルター7の全面に亘って反応溶液を透過させるという点から、フィルター7と反応室2の底面との間には、間隙が設けられていることが好ましい。
[filter]
A
フィルター7を構成する素材としては、ガラス繊維、セルロース、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)等のフッ素樹脂、ポリエーテルサルフォン、ポリプロピレン樹脂、及びポリエチレン樹脂を挙げることができる。この中でも、強度、及びろ過信頼度の点から、ガラス繊維、及びフッ素樹脂が好ましい。
Examples of the material constituting the
フィルター7は反応室2内に脱着可能に設けられていることが好ましいが、後述する溶媒流入手段8や、必要に応じて設けられる不活性化ガス流入手段10等を実施しても脱離することのないよう、十分に固定されていることが好ましい。
The
[溶媒流入手段]
本発明の有機合成用反応装置1は、排出管51からフィルター7を介して、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を反応室2に流入させるための溶媒流入手段8を備える。そのような溶媒流入手段8として、具体的には、図1に示すように、排出管51から分岐した溶媒流入管81が形成されている有機合成用反応装置1において、溶媒流入管81の末端から溶媒を流入させる手段を挙げることができる。溶媒流入管81と排出管51の分岐点には、三方弁である弁53が設けられていることが好ましい。弁53によって流路を切り替えることにより、反応室2への溶媒の流入と、反応室2から貯留槽52への溶液の排出とを選択することができる。
[Solvent inflow means]
The
溶媒を反応室2に流入させる際には、溶液注入手段4が備える弁92を開弁する等して、反応室2内の気体を外部に放出することが好ましい。また、溶媒を反応室2に流入させる際の流速は、フィルター7に付着した晶析分離用担体を効率的に溶解させるという点から、0.2ml/sec以上2.0ml/sec以下であることが好ましい。
When the solvent flows into the
溶媒流入手段8においては、第一の反応基質と反応し、分離された晶析分離用担体を溶解可能な溶媒を、フィルター7を介して反応室2に流入させることにより、フィルター7に付着した生成物を容易に回収することができる。これにより、反応全体の収率を高めることができる。
In the solvent inflow means 8, the solvent that can react with the first reaction substrate and dissolve the separated carrier for crystallization separation is allowed to flow into the
[不活性化ガス流入手段]
本発明の有機合成用反応装置1は、必要に応じて、排出管51からフィルター7を介して、不活性化ガスを反応室2内に流入させるための不活性化ガス流入手段10を備えてもよい。不活性化ガス流入手段10としては、例えば、前述した溶媒流入管81を利用して、不活性化ガスを反応室2内に流入させる手段を挙げることができる。溶媒流入手段8により溶媒を流入させる場合と同様、不活性化ガス流入手段10により不活性化ガスを流入させる場合においても、溶液注入手段4が備える弁92を開弁する等して、反応室2内の気体を外部に放出することが好ましい。
[Inert gas inflow means]
The
有機合成反応中に、反応室2に不活性化ガスを流入させることにより、反応溶液が均一に撹拌されて反応の円滑な進行が促進されると共に、晶析分離用担体が晶析した場合においても、フィルター7の目詰まり等を生じさせることがない。また、反応後の反応溶液に不活性化ガスを供給することにより、反応溶液中の溶媒が気化するため、反応溶液の溶液組成を変化させる手段として用いることができる。
When the inert gas is allowed to flow into the
[減圧手段]
本発明の有機合成用反応装置1は、反応室2の室内を減圧する減圧手段9を備える。減圧手段9としては、特に限定されるものではないが、例えば、図1に示すように、反応室2の側面に開口部を有する減圧管91から気体を吸引し、反応室2の内部を減圧する手段を挙げることができる。ここで、減圧手段9による反応室2の減圧を達成するために、反応室2は密閉可能な構造となっていることが好ましい。具体的には、前述したように、溶液注入管41や、排出管51と溶媒流入管81との分岐点等に弁を設けて、外部からの気体の流入を遮断することが好ましい。また、減圧管91においても、弁92が設けられていることが好ましい。これにより、反応室2内の減圧の度合いを、容易に調整することが可能となる。反応室2の減圧には、アスピレーター、並びにダイアフラム型真空ポンプ、及び油圧回転型真空ポンプ等の真空ポンプ等を用いることができる。
[Pressure reduction means]
The
減圧手段9により、反応室2の内部を減圧することにより、反応溶液中に含まれる揮発性の溶媒を揮発させ、溶液組成を変化させることができる。ここで、後述する有機合成反応方法に用いられる晶析分離用担体は、溶液組成の変化により容易に晶析するものであるため、減圧手段9を実施することにより、晶析分離用担体を晶析させることができる。
By reducing the pressure inside the
なお、本発明の有機合成用反応装置1は、複数台を連結して利用してもよい。これにより、連続アミド形成反応、及び連続エステル化反応のような、有機合成反応を効率的に進行させることができる。また、本発明の有機合成用反応装置1において、各弁の開閉や真空ポンプ等の起動・停止等の操作を自動的に行なうことができるように制御した有機合成用反応装置1も本発明の範囲内に属するものである。
The
<有機合成反応方法>
本発明の有機合成反応方法は、上記有機合成用反応装置1を用いて行なわれる有機合成反応方法であって、溶液注入手段4によって晶析分離用担体及び第一の反応基質を含む溶液を反応室2内に注入する第一の溶液注入工程と、晶析分離用担体及び第一の反応基質を反応させる第一の反応工程と、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体を晶析させる第一の晶析工程と、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体が分散した溶液をフィルター7によりろ過する第一の分離工程と、溶媒流入手段8によって、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を反応室2内に逆流させ、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体を溶媒に溶解させる第一の回収工程と、を有する有機合成反応方法である。
<Organic synthesis reaction method>
The organic synthesis reaction method of the present invention is an organic synthesis reaction method carried out using the organic
加えて、本発明の有機合成反応方法は、第一の回収工程の後、更に、晶析分離用担体に結合した第一の反応基質と反応する第二の反応基質を含む溶液を反応室2内に注入する第二の溶液注入工程と、晶析分離用担体と反応した第一の反応基質及び第二の反応基質を反応させる第二の反応工程と、第二の反応基質が結合した晶析分離用担体を晶析させる第二の晶析工程と、第二の反応基質が結合した晶析分離用担体が分散した溶液をフィルター7によりろ過する第二の分離工程と、溶媒流入手段8によって、第二の反応基質と結合した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を反応室2内に逆流させ、第二の反応基質と結合した晶析分離用担体を溶媒に溶解させる第二の回収工程と、を有する有機合成反応方法である。
In addition, in the organic synthesis reaction method of the present invention, after the first recovery step, a solution containing a second reaction substrate that reacts with the first reaction substrate bound to the crystallization separation support is further added to the
[第一の溶液注入工程・第二の溶液注入工程]
第一の溶液注入工程、及び第二の溶液注入工程においては、それぞれ、溶液注入手段4によって、晶析分離用担体及び第一の反応基質を含む溶液、及び晶析分離用担体に結合した第一の反応基質と反応する第二の反応基質を含む溶液を反応室2内に注入する。
[First solution injection step / Second solution injection step]
In the first solution injection step and the second solution injection step, the solution injection means 4 binds the solution containing the crystallization separation support and the first reaction substrate, and the crystallization separation support, respectively. A solution containing a second reaction substrate that reacts with one reaction substrate is injected into the
(晶析分離用担体)
晶析分離用担体としては、溶液組成及び/又は溶液温度の変化に伴い、液相状態から固相状態に可逆的に変化する化合物であれば、特に限定されるものではないが、国際公開WO2006/104166号パンフレットに記載されている晶析分離用担体を好適に用いることができる。
(Crystal separation carrier)
The carrier for crystallization separation is not particularly limited as long as it is a compound that reversibly changes from a liquid phase state to a solid phase state with a change in solution composition and / or solution temperature. / 104166 pamphlet for crystallization separation can be suitably used.
具体的には、下記化学式(A)〜(F)で示されるものを挙げることができる。
Xは、炭素、酸素、硫黄、及び、窒素原子から選ばれる1以上の原子であり、
R1〜R33は、同一でも異なっていてもよく、置換基を有してもよい炭素数1〜60の炭化水素基、置換基を有してもよい炭素数1〜60のアシル基、及び、水素、の群から選ばれるいずれかであり、
且つ、それぞれ、R1〜R5の少なくとも1つ、R6〜R10の少なくとも1つ、R11〜R16の少なくとも1つ、R17〜R22の少なくとも1つ、R23〜R27の少なくとも1つ、及び、R28〜R33の少なくとも1つは、置換基を有してもよい炭素数8以上の炭化水素基、又は、置換基を有してもよい炭素数8以上のアシル基を示す。)
Specific examples include those represented by the following chemical formulas (A) to (F).
X is one or more atoms selected from carbon, oxygen, sulfur and nitrogen atoms,
R 1 to R 33 may be the same or different and each may have a substituent, a C 1-60 hydrocarbon group, a C 1-60 acyl group that may have a substituent, And any one selected from the group of hydrogen,
And at least one of R 1 to R 5 , at least one of R 6 to R 10 , at least one of R 11 to R 16 , at least one of R 17 to R 22 , and R 23 to R 27 , respectively. At least one and at least one of R 28 to R 33 is a hydrocarbon group having 8 or more carbon atoms which may have a substituent, or an acyl having 8 or more carbon atoms which may have a substituent. Indicates a group. )
また、本発明の晶析分離用担体として、好ましい別の例としては、下記化学式(G)で示されるものを挙げることができる。
Xは、炭素、酸素、硫黄、又は、窒素原子であり、
Yは、炭素、酸素、硫黄、及び、窒素原子から選ばれる1以上の原子を有する反応部位であり、
R34は、炭素数1〜60の炭化水素基であり、
nは、1〜5の整数を示す。)
As another example of the carrier for crystallization separation of the present invention, one represented by the following chemical formula (G) can be given.
X is a carbon, oxygen, sulfur or nitrogen atom,
Y is a reaction site having one or more atoms selected from carbon, oxygen, sulfur, and nitrogen atoms;
R 34 is a hydrocarbon group having 1 to 60 carbon atoms,
n shows the integer of 1-5. )
(溶媒)
晶析分離用担体、第一の反応基質、及び第二の反応基質を溶解させるために用いられる溶媒としては、これらの化合物を溶解できるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、ハロゲン化炭化水素、鎖状エーテル、環状エーテル、炭素原子数4〜40の環状炭化水素又は鎖状炭化水素等を挙げることができる。より具体的には、例えば、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン等を挙げることができる。これらは単独使用してもよく、これらの溶媒と、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デカリン等とを併用してもよい。
(solvent)
The solvent used for dissolving the carrier for crystallization separation, the first reaction substrate, and the second reaction substrate is not particularly limited as long as these compounds can be dissolved. Examples thereof include halogenated hydrocarbons, chain ethers, cyclic ethers, cyclic hydrocarbons having 4 to 40 carbon atoms, or chain hydrocarbons. More specifically, for example, dichloromethane, tetrahydrofuran and the like can be mentioned. These may be used alone, or these solvents may be used in combination with cyclohexane, methylcyclohexane, decalin and the like.
溶媒に本発明の晶析分離用担体を溶解させるときの濃度は、用いる溶媒、晶析分離用担体、晶析分離担体と結合させる反応基質の性質等に応じて適宜選択することが可能であるが、通常0.01g/ml以上0.1g/ml以下である。 The concentration at which the crystallization separation carrier of the present invention is dissolved in the solvent can be appropriately selected according to the solvent used, the crystallization separation carrier, the nature of the reaction substrate to be bound to the crystallization separation carrier, and the like. However, it is usually 0.01 g / ml or more and 0.1 g / ml or less.
[第一の反応工程・第二の反応工程]
第一の反応工程、及び第二の反応工程においては、それぞれ、晶析分離用担体及び第一の反応基質、並びに晶析分離用担体と反応した第一の反応基質及び第二の反応基質を反応させる。このような反応としては特に限定されるものではなく、液相における各種の化学反応を用いることができる。例えば、エステル結合やアミド結合を形成することにより、反応する方法を挙げることができる。
[First reaction step / Second reaction step]
In the first reaction step and the second reaction step, the crystallization separation support and the first reaction substrate, and the first reaction substrate and the second reaction substrate reacted with the crystallization separation support, respectively. React. Such a reaction is not particularly limited, and various chemical reactions in a liquid phase can be used. For example, a method of reacting by forming an ester bond or an amide bond can be mentioned.
第一の反応工程、及び第二の反応工程においては、必要に応じて、加熱、触媒の添加、及び撹拌等を行なうことが好ましい。これにより、有機合成反応の進行を有効に促進することが可能である。有機合成反応に用いることができる触媒としては、固体触媒、均一系触媒、及び酵素等を挙げることができるが、これらの触媒に限定されず、どのような触媒でも用いることができる。 In the first reaction step and the second reaction step, it is preferable to perform heating, addition of a catalyst, stirring, and the like as necessary. Thereby, it is possible to effectively promote the progress of the organic synthesis reaction. Examples of the catalyst that can be used in the organic synthesis reaction include a solid catalyst, a homogeneous catalyst, and an enzyme. However, the catalyst is not limited to these catalysts, and any catalyst can be used.
[第一の晶析工程・第二の晶析工程]
第一の晶析工程、及び第二の晶析工程においては、それぞれ、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体、及び第二の反応基質が結合した晶析分離用担体を、結合を保った状態で晶析させる。第一の晶析工程、及び第二の晶析工程は、晶析分離用担体に晶析対象となる化合物を結合させた状態を維持したままで晶析させることができれば、特に限定されるものではないが、例えば、溶液組成を変化させる手段及び/又は溶液温度を変化させる手段を、好ましく用いることができる。
[First crystallization step / Second crystallization step]
In the first crystallization step and the second crystallization step, the crystallization separation support reacted with the first reaction substrate and the crystallization separation support bound to the second reaction substrate are combined. Crystallization is carried out while maintaining. The first crystallization step and the second crystallization step are particularly limited as long as crystallization can be performed while maintaining the state in which the compound to be crystallized is bonded to the crystallization separation support. However, for example, means for changing the solution composition and / or means for changing the solution temperature can be preferably used.
(溶液組成を変化させる手段)
溶液組成を変化させる手段としては、晶析対象となる化合物が結合した晶析分離用担体が溶解する溶液の組成を変化させることのできる手段であれば、特に制限されるものではない。
(Means for changing the solution composition)
The means for changing the solution composition is not particularly limited as long as it is a means capable of changing the composition of the solution in which the carrier for crystallization separation to which the compound to be crystallized is bonded is dissolved.
本発明において、溶液組成を変化させる好ましい手段としては、例えば、反応溶液を構成し、晶析分離用担体を溶解するために用いられる溶媒への親和性の高い溶媒を、更に添加する手段が挙げられる。親和性の高い溶媒としては、晶析分離用担体を溶解するために用いられた溶媒と同一の溶媒でも、異なった溶媒であってもよい。例えば、可溶性溶媒として、ジクロロメタン、テトラヒドロフランを単独使用した場合や、これらの溶媒と、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デカリン等とを併用した場合には、親和性の高い溶媒として、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、メタノール等を用いることができる。 In the present invention, preferred means for changing the solution composition include, for example, a means for further adding a solvent having a high affinity for the solvent constituting the reaction solution and used for dissolving the crystallization separation carrier. It is done. The solvent having high affinity may be the same solvent as the solvent used for dissolving the crystallization separation carrier or a different solvent. For example, when a solvent such as dichloromethane or tetrahydrofuran is used alone as a soluble solvent, or when these solvents are used in combination with cyclohexane, methylcyclohexane, decalin, or the like, acetonitrile, dimethylformamide, methanol, etc. are used as solvents having high affinity. Can be used.
また、溶液組成を変化させる別の好ましい手段としては、例えば、反応基質が結合した状態の晶析分離用担体が溶解している溶媒を、濃縮する手段が挙げられる。ここで、濃縮とは、溶媒の一部又は全部を留去することをいう。具体的には、減圧手段9を用いて溶媒を留去する方法、不活性化ガス流入手段10を用いて溶媒を揮発させる方法等を挙げることができる。 Another preferred means for changing the solution composition is, for example, a means for concentrating a solvent in which the support for crystallization separation in a state where the reaction substrate is bound is dissolved. Here, the concentration means that a part or all of the solvent is distilled off. Specific examples include a method of distilling off the solvent using the decompression means 9 and a method of volatilizing the solvent using the inert gas inflow means 10.
(溶液温度を変化させる手段)
溶液温度を変化させる手段としては、反応溶液の温度を変化させることのできる手段であれば、特に制限されるものではない。本発明においては、例えば、溶液を冷却する手段を挙げることができる。例えば、晶析分離用担体を溶解させる可溶性溶媒としてシクロヘキサンを用いた場合には、5℃まで冷却することにより、晶析させることが可能となる。また、溶液温度を変化させる手段として溶媒を冷却する手段を用いる場合には、ODS粒子(オクタデシル基を表面に結合したシリカゲル)、カラズビース等の結晶化の核となるものを添加することにより、結晶成長を容易とすることが可能となる。
(Means for changing the solution temperature)
The means for changing the solution temperature is not particularly limited as long as it can change the temperature of the reaction solution. In the present invention, for example, a means for cooling the solution can be mentioned. For example, when cyclohexane is used as a soluble solvent for dissolving the carrier for crystallization separation, crystallization can be achieved by cooling to 5 ° C. In addition, when a means for cooling the solvent is used as a means for changing the solution temperature, ODS particles (silica gel having an octadecyl group bonded to the surface), a substance that becomes a crystallization nucleus, such as carrasbys, is added. Growth can be facilitated.
[第一の分離工程・第二の分離工程]
第一の分離工程、及び第二の分離工程においては、それぞれ、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体が分散した溶液、及び第二の反応基質が結合した晶析分離用担体が分散した溶液を、フィルター7によりろ過する。これらの溶液をろ過する際には、上述した溶液排出手段5を用いることができる。この際、排出管減圧手段6により、排出管51の内部を減圧することが好ましい。
[First separation step / Second separation step]
In the first separation step and the second separation step, respectively, a solution in which the crystallization separation carrier reacted with the first reaction substrate is dispersed, and a crystallization separation carrier to which the second reaction substrate is bound. The dispersed solution is filtered through the
[第一の回収工程・第二の回収工程]
第一の回収工程においては、溶媒流入手段8によって、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を反応室2内に逆流させ、第一の反応基質と反応した晶析分離用担体を溶媒に溶解させる。また、第二の回収工程においては、溶媒流入手段8によって、第二の反応基質と結合した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を反応室2内に逆流させ、第二の反応基質と結合した晶析分離用担体を溶媒に溶解させる。ここで、第一の回収工程、及び第二の回収工程に用いる溶媒としては、上記第一の溶液注入工程、及び第二の溶液注入工程において、晶析分離用担体、第一の反応基質、及び第二の反応基質を溶解させた溶媒と同様の溶媒を用いることができる。
[First recovery process / Second recovery process]
In the first recovery step, the solvent inflow means 8 causes the solvent capable of dissolving the crystallization separation carrier that has reacted with the first reaction substrate to flow back into the
第一の回収工程を実施した後は、上述した第二の溶液注入工程を実施し、第二の反応工程、第二の晶析工程、第二の分離工程、及び第二の回収工程を実施することができる。同様に、第二の回収工程を実施した後は、第三の反応基質を含む反応溶液を注入し、第三の反応基質と晶析分離用担体が結合した第二の反応基質とを反応させ、反応生成物を晶析・分離し、更に、反応生成物を溶解可能な溶媒に回収することができる。このように、本発明の有機合成反応方法は、多段階に亘る有機合成反応を好適に実施することができるものである。 After performing the first recovery step, the second solution injection step described above is performed, and the second reaction step, the second crystallization step, the second separation step, and the second recovery step are performed. can do. Similarly, after carrying out the second recovery step, a reaction solution containing the third reaction substrate is injected, and the third reaction substrate is reacted with the second reaction substrate to which the crystallization separation support is bound. The reaction product can be crystallized and separated, and the reaction product can be recovered in a soluble solvent. Thus, the organic synthesis reaction method of the present invention can suitably carry out an organic synthesis reaction in multiple stages.
本発明の有機合成反応方法を適用することができる、多段階有機合成反応としては、ペプチド合成反応、ヌクレオチド合成反応、及び糖鎖合成反応等を挙げることができる。 Examples of the multistage organic synthesis reaction to which the organic synthesis reaction method of the present invention can be applied include a peptide synthesis reaction, a nucleotide synthesis reaction, and a sugar chain synthesis reaction.
次に、本発明について、実施例を挙げて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited to the Example shown below at all.
<実施例1;ペプチド合成反応>
[アミノ酸の晶析分離用担体への導入反応]
化合物1((3,4,5−トリオクタデシルオキシフェニル)メタン−1−オール)91.3mg(0.1mmol)をテトラヒドロフラン(THF)5mlに溶解し、溶液注入手段によって有機合成用反応装置に投入した。具体的には、有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(a)に示すように調整した後(弁42;開、弁53;閉、弁62;閉、弁92;開)、注入管から溶液を注入した。次いで、Fmoc−Leu−OHを706mg(0.2mmol)、N,N’−ジイソプロピルカルボジイミド(DIPCI)42μl(0.3mmol)をテトラヒドロフラン(THF)5mlに溶解した溶液、更には、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン(DMAP)12mg(0.1mmol)を注入管から反応室に注入した。有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(b)に示すように調整した後(弁42;閉、弁53;閉、弁62;閉、弁92;閉)、撹拌手段により、室温で1時間撹拌した。反応終了を薄層クロマトグラフィーで確認した後、減圧手段により、反応溶液の体積が約3mlになるまで減圧した。この際、有機合成用反応装置が備える各弁の状態は、図3(c)に示すように調整した(弁42;閉、弁53;閉、弁62;閉、弁92;開)。
<Example 1; peptide synthesis reaction>
[Introduction reaction to a carrier for crystallization separation of amino acids]
91.3 mg (0.1 mmol) of Compound 1 ((3,4,5-trioctadecyloxyphenyl) methane-1-ol) was dissolved in 5 ml of tetrahydrofuran (THF) and charged into a reaction apparatus for organic synthesis by solution injection means. did. Specifically, after adjusting the state of each valve included in the organic synthesis reactor as shown in FIG. 3A (
ここで、有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(d)に示すように調整した後(弁42;開、弁53;溶媒流入管→反応室、弁62;閉、弁92;閉)、不活性化ガス流入手段により、反応室内に窒素ガスを流入させ、反応液をガラスフィルターの上部に吹き上げた。次いで、溶液注入手段によって、アセトニトリル30mlを加えながら、撹拌手段を実施することにより生成物(化合物2)を晶析させ、5分撹拌した後に撹拌を停止した。有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(e)に示すように調整した後(弁42;開、弁53;反応室→貯留槽、弁62;開、弁92;閉)、排出管減圧管に連結する減圧ポンプを起動して、反応溶液をろ過した。以上の反応を以下に示した。
[脱保護反応]
有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(a)に示すように調整した後(弁42;開、弁53;閉、弁62;閉、弁92;開)、溶液注入手段により、反応室にテトラヒドロフラン(THF)10mlを注入した。これを、撹拌手段により撹拌して、ガラスフィルター上に残った化合物2を完全に溶解した。更に、溶液注入手段により、ジアザビシクロウンデセン(DBU)を30μl注入して、有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(b)に示すように調整した(弁42;閉、弁53;閉、弁62;閉、弁92;閉)。撹拌手段を用いて室温で20分間撹拌し、反応終了を薄層クロマトグラフィーで確認した。
[Deprotection reaction]
After adjusting the state of each valve included in the reaction apparatus for organic synthesis as shown in FIG. 3 (a) (
有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(a)に示すように調整した後(弁42;開、弁53;閉、弁62;閉、弁92;開)、1M HClを200μl添加した。次いで、有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(c)に示すように調整した後(弁42;閉、弁53;閉、弁62;閉、弁92;開)、減圧手段によって反応室内を減圧した。同時に、撹拌手段によって撹拌を行ない、反応溶液の体積が約3mlになるまで濃縮した。
After adjusting the state of each valve included in the reactor for organic synthesis as shown in FIG. 3 (a) (
ここで、有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(d)に示すように調整した後(弁42;開、弁53;溶媒流入管→反応室、弁62;閉、弁92;閉)、不活性化ガス流入手段により、反応室内に窒素ガスを流入させ、反応液をガラスフィルターの上部に吹き上げた。次いで、溶液注入手段によって、アセトニトリル20mlを加えながら、撹拌手段を実施することにより生成物(化合物3)を晶析させ、5分撹拌した後に撹拌を停止した。有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(e)に示すように調整した後(弁42;開、弁53;反応室→貯留槽、弁62;開、弁92;閉)、排出管減圧管に連結する減圧ポンプを起動して、反応溶液をろ過した。以上の反応を以下に示した。
[ペプチド伸長反応]
有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(a)に示すように調整した後(弁42;開、弁53;閉、弁62;閉、弁92;開)、溶液注入手段により、反応室にテトラヒドロフラン(THF)10mlを注入した。これを、撹拌手段により撹拌して、ガラスフィルター上に残った化合物3を完全に溶解した。Fmoc−Phe−OHを78mg(0.2mmol)、1−[ビス(ジメチルアミノ)メチレン]−1H−ベンゾトリアゾリウム−3−オキシドヘキサフルオロホスフェート(HBTU)75.85mg(0.2mmol)、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)27mg(0.2mmol)をテトラヒドロフラン(THF)5mlに溶解した溶液、更には、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)68μl(0.4mmol)を注入管から反応室に注入した。ここで、有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(b)に示すように調整した後(弁42;閉、弁53;閉、弁62;閉、弁92;閉)、撹拌手段により室温で30分間撹拌した。薄層クロマトグラフィーにより反応の終了を確認した。
[Peptide elongation reaction]
After adjusting the state of each valve included in the reaction apparatus for organic synthesis as shown in FIG. 3 (a) (
ここで、有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(d)に示すように調整した後(弁42;開、弁53;溶媒流入管→反応室、弁62;閉、弁92;閉)、不活性化ガス流入手段により、反応室内に窒素ガスを流入させ、反応液をガラスフィルターの上部に吹き上げた。次いで、溶液注入手段によって、アセトニトリル20mlを加えながら、撹拌手段を実施することにより生成物(化合物4)を晶析させ、5分撹拌した後に撹拌を停止した。有機合成用反応装置が備える各弁の状態を図3(e)に示すように調整した後(弁42;開、弁53;反応室→貯留槽、弁62;開、弁92;閉)、排出管減圧管に連結する減圧ポンプを起動して、反応溶液をろ過した。以上の反応を以下に示した。
脱保護反応、及びペプチド伸長反応を、更に3回ずつ繰り返すことにより、晶析分離用担体にFmoc−Tyr(tBu)−Gly−Gly−Phe−Leuが、ロイシンのC末端カルボキシル基を介して結合した化合物である化合物8を得た。反応の概略を以下に示す。ペプチド伸長反応において用いた試薬とその投入量を表1に示した。反応全体の収率は90%であった。
1 有機合成用反応装置
2 反応室
3 撹拌手段
31 回転軸
32 撹拌翼
4 溶液注入手段
41 溶液注入管
42 弁
5 溶液排出手段
51 排出管
52 貯留槽
53 弁
6 排出管減圧手段
61 排出管減圧管
62 弁
7 フィルター
8 溶媒流入手段
81 溶媒流入管
9 減圧手段
91 減圧管
92 弁
10 不活性化ガス流入手段
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記晶析分離用担体を用いた有機合成反応が進行する反応室と、
前記反応室に前記晶析分離用担体及びこれと反応する第一の反応基質を含む溶液を注入するための溶液注入手段と、
前記反応室の内部から外部に通じる排出管から、前記晶析分離用担体を用いた有機合成反応を行なった後の溶液を排出するための溶液排出手段と、
前記反応室の前記溶液排出手段側に設けられるフィルターと、
前記排出管から前記フィルターを介して、前記第一の反応基質と反応した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を前記反応室に流入させるための溶媒流入手段と、を備える有機合成用反応装置。 A reaction apparatus for organic synthesis used in an organic synthesis reaction using a support for crystallization separation, which is a compound that reversibly changes from a liquid phase state to a solid phase state with a change in solution composition and / or solution temperature. ,
A reaction chamber in which an organic synthesis reaction proceeds using the carrier for crystallization separation,
Solution injection means for injecting into the reaction chamber a solution containing the crystallization separation support and a first reaction substrate that reacts therewith,
A solution discharge means for discharging the solution after performing the organic synthesis reaction using the crystallization separation support from a discharge pipe communicating from the inside of the reaction chamber to the outside;
A filter provided on the solution discharge means side of the reaction chamber;
A reaction apparatus for organic synthesis comprising: a solvent inflow means for allowing a solvent capable of dissolving the crystallization separation carrier that has reacted with the first reaction substrate to flow into the reaction chamber from the discharge pipe through the filter. .
前記有機合成用反応装置は、前記反応室の室内を減圧する減圧手段を備える、請求項1に記載の有機合成用反応装置。 The reaction chamber is a sealable container;
The reaction apparatus for organic synthesis according to claim 1, wherein the reaction apparatus for organic synthesis includes a decompression unit that decompresses the interior of the reaction chamber.
前記反応室の室外の動力に連結されて前記反応室の室内で回転する回転軸と、
前記回転軸の前記反応室側の末端に設けられた撹拌翼と、を備える請求項3に記載の有機合成用反応装置。 The stirring means is
A rotating shaft connected to power outside the reaction chamber and rotating inside the reaction chamber;
The reaction apparatus for organic synthesis according to claim 3, further comprising a stirring blade provided at an end of the rotating shaft on the reaction chamber side.
前記回転軸の一部を構成し、前記反応室の外部に通じる注入管と、
前記注入管の側面から前記反応室内に通じる流出口と、からなる、請求項4に記載の有機合成用反応装置。 The solution injection means comprises:
An injection tube that forms part of the rotating shaft and communicates with the outside of the reaction chamber;
The reaction apparatus for organic synthesis according to claim 4, comprising an outlet that communicates with the reaction chamber from a side surface of the injection tube.
前記溶液注入手段によって前記晶析分離用担体及び前記第一の反応基質を含む溶液を反応室内に注入する第一の溶液注入工程と、
前記晶析分離用担体及び前記第一の反応基質を反応させる第一の反応工程と、
前記第一の反応基質と反応した晶析分離用担体を晶析させる第一の晶析工程と、
前記第一の反応基質と反応した晶析分離用担体が分散した溶液を前記フィルターによりろ過する第一の分離工程と、
前記溶媒流入手段によって、前記第一の反応基質と反応した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を前記反応室内に逆流させ、前記第一の反応基質と反応した晶析分離用担体を前記溶媒に溶解させる第一の回収工程と、を有する有機合成反応方法。 An organic synthesis reaction method carried out using the organic synthesis reactor according to any one of claims 1 to 6,
A first solution injection step of injecting a solution containing the crystallization separation support and the first reaction substrate into a reaction chamber by the solution injection means;
A first reaction step of reacting the carrier for crystallization separation and the first reaction substrate;
A first crystallization step of crystallizing the crystallization separation carrier reacted with the first reaction substrate;
A first separation step of filtering the solution in which the carrier for crystallization separation that has reacted with the first reaction substrate is dispersed by the filter;
A solvent capable of dissolving the crystallization separation carrier reacted with the first reaction substrate is caused to flow back into the reaction chamber by the solvent inflow means, and the crystallization separation carrier reacted with the first reaction substrate is returned to the solvent. And a first recovery step for dissolving in an organic synthesis reaction method.
前記晶析分離用担体に結合した第一の反応基質と反応する第二の反応基質を含む溶液を前記反応室内に注入する第二の溶液注入工程と、
前記晶析分離用担体と反応した第一の反応基質及び前記第二の反応基質を反応させる第二の反応工程と、
前記第二の反応基質が結合した晶析分離用担体を晶析させる第二の晶析工程と、
前記第二の反応基質が結合した晶析分離用担体が分散した溶液を前記フィルターによりろ過する第二の分離工程と、
前記溶媒流入手段によって、前記第二の反応基質と結合した晶析分離用担体が溶解可能な溶媒を前記反応室内に逆流させ、前記第二の反応基質と結合した晶析分離用担体を前記溶媒に溶解させる第二の回収工程と、を有する請求項7に記載の有機合成反応方法。 After the first recovery step, further
A second solution injection step of injecting a solution containing a second reaction substrate that reacts with the first reaction substrate bound to the crystallization separation support into the reaction chamber;
A second reaction step of reacting the first reaction substrate reacted with the crystallization separation carrier and the second reaction substrate;
A second crystallization step of crystallizing the support for crystallization separation to which the second reaction substrate is bound;
A second separation step of filtering the solution in which the carrier for crystallization separation to which the second reaction substrate is bound is dispersed by the filter;
A solvent capable of dissolving the crystallization separation carrier bound to the second reaction substrate is caused to flow back into the reaction chamber by the solvent inflow means, and the crystallization separation carrier bound to the second reaction substrate is returned to the solvent. The organic synthesis reaction method of Claim 7 which has a 2nd collection | recovery process made to melt | dissolve in.
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