JP2009278930A - 有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法 - Google Patents
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Abstract
原料の有機カルボン酸エステルから光学活性有機カルボン酸を得るための、微生物由来の立体選択性を有するリパーゼを用いた、効率性に優れ工業的に実施可能な製造方法を確立して提供する。
【解決手段】
有機カルボン酸エステルの加水分解反応を、反応有機溶媒中に含まれる水分濃度が1重量%以下、かつ生成したアルコールを系外に除くような条件の下で行うことによって、有機カルボン酸エステルから光学純度に優れた光学活性有機カルボン酸を高い収率で簡便に製造することが可能となる。
【選択図】なし
Description
この欠点を解決するために有機溶媒中の反応液を塩基性水相と接触させることにより、形成されたカルボン酸を塩として水相中に抽出しカルボン酸を加水分解平衡から除去し、かつ有機相を水で飽和させながら反応を完結させる方法が同じく特許文献1で開示されている。この方法は微量含水有機溶媒中で加水分解反応の平衡を効率的に移動させて反応を完結させることができる優れた方法であるが、この方法を実際に試すと、加水分解反応液へ塩基性水相の塩基が混入し、酵素的加水分解でなく化学的な加水分解が起こり、生成物であるカルボン酸の鏡像異性体過剰率が低下してしまうという問題を伴った。
(1)微生物由来の立体選択性を有するリパーゼを用いて有機カルボン酸エステルのエステル結合を加水分解するに際して、該酵素反応を含水率1重量%以下の有機溶媒中、生成したアルコールを留去しながら行うことを特徴とする、有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
(2)有機カルボン酸エステルが、式(1)で表される6−ヒドロキシ−2,5,7,8−テトラメチルクロマン−2−カルボン酸エステルである、(1)に記載の有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
(3)有機カルボン酸エステルが、式(2)で表されるN−置換−インドリン−2−カルボン酸エステルである、(1)に記載の有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
(4)有機カルボン酸エステルが、式(3)で表されるN−置換−ピペコリン酸エステルである、(1)に記載の有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
(5)有機溶媒がジエチルエーテル、n−プロピルエーテル、イソプロピルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテルおよびn−ブチルエーテルから選ばれる1種以上である、(1)に記載の有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
(6)エステル結合の加水分解によって生成したアルコールを有機溶媒とともに留去した後、流出液を水洗してアルコールを除き、得られた含水有機溶媒を酵素反応系に還流する、(1)または(5)に記載の有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
(7)含水有機溶媒が水飽和有機溶媒である、(6)記載の有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
(8)リパーゼが、キャンディダ属に属する微生物由来のものである、(1)に記載の有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
(9)リパーゼが、キャンディダ アンタルクチカ由来のものである、(8)に記載の有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
本発明に用いることができる有機カルボン酸エステルは、有機溶媒中で、微生物由来の立体選択性を有するリパーゼを用いて酵素的に加水分解することが可能なものである。このような有機カルボン酸エステルとは、飽和脂肪酸や不飽和脂肪酸のエステル、芳香族カルボン酸エステル、キラルビルディングブロックや合成中間体として有用な光学活性有機カルボン酸エステル、または光学活性有機カルボン酸エステルとなるキラル中心を持った有機カルボン酸エステル等が挙げられる。
具体的な例としては、6−ヒドロキシ−2,5,7,8−テトラメチルクロマン−2−カルボン酸、N−置換−インドリン−2−カルボン酸、N−置換−ピペコリン酸、N−置換−ピロリジン−2−カルボン酸、ヒドロキシ(フェニル)酢酸、2−(6−メトキシ−2−ナフチル)−プロピオン酸、フルルビプロフェン、6−ヒドロキシ−5,7,8−トリメチルクロマン−2−カルボン酸、クロマン−2−カルボン酸、テトラリン−2−カルボン酸、テトラヒドロフラン−2−カルボン酸、3,3,3−トリフルオロ−α−ヒドロキシイソ酪酸等のエステルが挙げられる。
加水分解の反応圧力に制限はなく、加圧、常圧、減圧のいずれでもよく、使用する有機溶媒の沸点と生成するアルコールの沸点と反応温度に応じて適宜決めればよい。
なお、原料の有機カルボン酸エステルと得られた光学活性有機カルボン酸の収率および光学純度は、光学分割カラムOD−H (ダイセル化学工業製)を用いた高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により分析した。また、微生物由来の立体選択性を有するリパーゼとしては、Candida Antracticaのリパーゼを担体に固定化したCHIRAZYME L−2、c−f、C2(ロシュ・ダイアグノスティックス社製)、またはNovozyme435(ノボザイムス社製)を使用した。
6−ヒドロキシ−2,5,7,8−テトラメチルクロマン−2−カルボン酸メチルからの(S)−6−ヒドロキシ−2,5,7,8−テトラメチルクロマン−2−カルボン酸の製造
原料の6−ヒドロキシ−2,5,7,8−テトラメチルクロマン−2−カルボン酸メチル6.0g、シクロペンチルメチルエーテル36g、tert−ブチルメチルエーテル18g、水0.32g(シクロペンチルメチルエーテルとtert−ブチルメチルエーテルの重量の和に対して0.6重量%)、CHIRAZYME L−2、c−f、C2 2.0gを200mLのガラスフラスコに仕込んだ。ガラスフラスコに熱電対、撹拌羽、ディーンスターク管、還流管を取り付け、系内を不活性ガスで置換した後、オイルバスで反応液を80℃に昇温し、回転数150rpmで22時間反応させた。反応中、留出したメタノールと溶媒は水中をくぐらせ、メタノールを水中に除去し溶媒は反応系内に還流させた。
反応系へ還流する有機溶媒に含まれる水分量は1重量%で、反応中のフラスコ内の水分量は0.05重量%となった。反応終了後、反応液をHPLCで分析し、原料中の(S)−6−ヒドロキシ−2,5,7,8−テトラメチルクロマン−2−カルボン酸メチルエステルから、転化率95.6%、光学純度99.0%eeで(S)−6−ヒドロキシ−2,5,7,8−テトラメチルクロマン−2−カルボン酸が生成していることを確認した。
6−ヒドロキシ−2,5,7,8−テトラメチルクロマン−2−カルボン酸エチルからの(S)−6−ヒドロキシ−2,5,7,8−テトラメチルクロマン−2−カルボン酸の製造
6−ヒドロキシ−2,5,7,8−テトラメチルクロマン−2−カルボン酸エチル6.0g、シクロペンチルメチルエーテル36g、tert−ブチルメチルエーテル18g、水0.32g(シクロペンチルメチルエーテルとtert−ブチルメチルエーテルの重量の和に対して0.6重量%)、CHIRAZYME L−2、c−f、C2 2.0gを200mLのガラスフラスコに仕込んだ。ガラスフラスコに熱電対、撹拌羽、ディーンスターク管、還流管を取り付け、系内を不活性ガスで置換した後、オイルバスで反応液を80℃に昇温し、回転数150rpmで48時間反応させた。反応中、留出したエタノールと溶媒は水中をくぐらせ、エタノールを水中に除去し溶媒は反応系内に還流させた。反応系へ還流する有機溶媒に含まれる水分量は1重量%で、反応中のフラスコ内の水分量は0.05重量%となった。反応終了後、反応液をHPLCで分析し、原料中の(S)−6−ヒドロキシ−2,5,7,8−テトラメチルクロマン−2−カルボン酸エチルから、転化率94.4%、光学純度は98.8%eeで(S)−6−ヒドロキシ−2,5,7,8−テトラメチルクロマン−2−カルボン酸が生成していることを確認した。
N−アセチルインドリン−2−カルボン酸メチルからの(S)−N−アセチルインドリン−2−カルボン酸の製造
N−アセチルインドリン−2−カルボン酸メチル3.0g、シクロペンチルメチルエーテル60g、tert−ブチルメチルエーテル30g、水0.54g(シクロペンチルメチルエーテルとtert−ブチルメチルエーテルの重量の和に対して0.6重量%)、Novozyme435 1.0gを200mLのガラスフラスコに仕込んだ。ガラスフラスコに熱電対、撹拌羽、ディーンスターク管、還流管を取り付け、系内を不活性ガスで置換した後、オイルバスで反応液を80℃に昇温し、回転数150rpmで48時間反応させた。反応中、留出したメタノールと溶媒は水中をくぐらせ、メタノールを水中に除去し溶媒は反応系内に還流させた。反応系へ還流する有機溶媒に含まれる水分量は1重量%で、反応中のフラスコ内の水分量は0.05重量%となった。反応終了後、反応液をHPLCで分析し、原料中の(S)−N−アセチルインドリン−2−カルボン酸メチルから、転化率93.4%、光学純度98.9%eeで(S)−N−アセチルインドリン−2−カルボン酸が生成していることを確認した。
N−tert−ブトキシカルボニルピペコリン酸メチルからの(S)−N−tert−ブトキシカルボニルピペコリン酸の製造
N−tert−ブトキシカルボニルピペコリン酸メチル6.0g、ジイソプロピルエーテル54g、水0.32g(ジイソプロピルエーテルに対して0.6重量%)、CHIRAZYME L−2、c−f、C2 2.0gを200mLのガラスフラスコに仕込んだ。ガラスフラスコに熱電対、撹拌羽、ディーンスターク管、還流管を取り付け、系内を不活性ガスで置換した後、オイルバスで反応液を69℃(沸点温度)に昇温し、回転数150rpmで24時間反応させた。反応中、留出したメタノールと溶媒は水中をくぐらせ、メタノールを水中に除去し溶媒は反応系内に還流させた。反応系へ還流する有機溶媒に含まれる水分量は1重量%で、反応中のフラスコ内の水分量は0.04重量%となった。反応終了後、反応液をHPLCで分析し、原料中の(S)−N−tert−ブトキシカルボニルピペコリン酸メチから、転化率95.0%、光学純度98.0%eeで(S)−N−tert−ブトキシカルボニルピペコリン酸が生成していることを確認した。
N−アセチルインドリン−2−カルボン酸メチル0.20g、シクロペンチルメチルエーテル3.80g、CHIRAZYME L−2、c−f、C2 0.20gを25mLのガラスバイアルに加えたものを5本用意し、それぞれに水20mg、29mg、40mg、50mg、60mg(それぞれシクロペンチルメチルエーテルに対して、実施例5:0.5重量%、0.8重量%または1.0重量%、比較例1:1.3重量%1または1.6重量%)、80℃、150rpm(振盪)で6時間反応させた。反応液のHPLCの分析結果を表1と図1に示す。水分量を多くすると(S)−N−アセチルインドリン−2−カルボン酸メチルの転化率は低下し、生成する(S)−N−アセチルインドリン−2−カルボン酸の光学純度も低下した。
N−アセチルインドリン−2−カルボン酸メチル0.20g、シクロペンチルメチルエーテル3.80g、水22mg(シクロペンチルメチルエーテルに対して0.6重量%)、CHIRAZYME L−2、c−f、C2 0.20gを25mLのガラスバイアルに加え、生成したメタノールを留去することなく80℃、150rpm(振盪)で6時間反応させた。反応終了後、反応液をHPLCで分析すると、原料中の(S)−N−アセチルインドリン−2−カルボン酸メチルの転化率は56.4%にとどまり、反応時間を延ばしてもこれ以上反応は進まなかった。
■−■:(S)−N−アセチルインドリン−2−カルボン酸メチルの光学純度
Claims (9)
- 微生物由来の立体選択性を有するリパーゼを用いて有機カルボン酸エステルのエステル結合を加水分解するに際して、該酵素反応を含水率1重量%以下の有機溶媒中、生成したアルコールを留去しながら行うことを特徴とする、有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
- 有機溶媒がジエチルエーテル、n−プロピルエーテル、イソプロピルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテルおよびn−ブチルエーテルから選ばれる1種以上である、請求項1に記載の有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
- エステル結合の加水分解によって生成したアルコールを有機溶媒とともに留去した後、流出液を水洗してアルコールを除き、得られた含水有機溶媒を酵素反応系に還流する、請求項1または5に記載の有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
- 含水有機溶媒が水飽和有機溶媒である、請求項6記載の有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
- リパーゼが、キャンディダ属に属する微生物由来のものである、請求項1に記載の有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
- リパーゼが、キャンディダ アンタルクチカ由来のものである、請求項8に記載の有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法。
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