JP2021151958A - Method for producing thiolactone compound - Google Patents

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雅彦 関
Masahiko Seki
雅彦 関
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Abstract

To provide a method for producing a thiolactone compound at high yield.SOLUTION: A method for producing a thiolactone compound includes bringing a lactone compound, in which S in a compound of the formula (II) is replaced with O, into contact with acetic acid alkali metal salt in a first organic solvent to make a first mixture; and bringing the first mixture into contact with a thiocarboxylic acid to make a second mixture including the thiolactone compound of the formula (II) [R1 and R2 each denote H, a benzyl group, or a substituted benzyl group].SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、チオラクトン化合物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a thiolactone compound.

チオラクトン化合物は、環状エステルであるラクトン化合物の環を形成する酸素原子を硫黄原子に置き換えた構造を有する化合物である。チオラクトン化合物は、医薬、食品、化粧品をはじめとする各種有用化合物の合成中間体として重要な化合物である。 The thiolactone compound is a compound having a structure in which an oxygen atom forming a ring of a lactone compound which is a cyclic ester is replaced with a sulfur atom. Thiolactone compounds are important compounds as synthetic intermediates for various useful compounds such as pharmaceuticals, foods and cosmetics.

チオラクトン化合物を合成中間体として活用した合成法の一つとして、以下に表されるビオチン(水溶性ビタミンの一種)の製造法が知られている(非特許文献1)。 As one of the synthetic methods utilizing a thiolactone compound as a synthetic intermediate, a method for producing biotin (a type of water-soluble vitamin) represented below is known (Non-Patent Document 1).

Figure 2021151958
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特許文献1には、上記ラクトン化合物(LCT)とチオアミド類とを、水硫化アルカリ、硫黄及び塩基性物質の存在下に反応させることにより、上記チオラクトン化合物(DTL)を得ることが記載されている。また、非特許文献2には、LCTにエチルキサントゲン酸カリウムを接触させることにより、DTLを得ることが記載されている。しかしながら、これらの方法は、操作が複雑で、再現性に乏しいという問題があった。 Patent Document 1 describes that the thiolactone compound (LCT) is reacted with thioamides in the presence of alkali hydrosulfide, sulfur and a basic substance to obtain the thiolactone compound (DTL). .. Further, Non-Patent Document 2 describes that DTL is obtained by contacting LCT with potassium ethylxanthogenate. However, these methods have problems that the operation is complicated and the reproducibility is poor.

このような問題に対して、非特許文献3では、LCTにチオ酢酸カリウム(AcSK)を接触させることにより、DTLを得ることが提案されている。しかしながら、AcSKは不安定な物質であるため、大量生産には不向きであるという問題があった。 To solve such a problem, Non-Patent Document 3 proposes to obtain DTL by contacting LCT with potassium thioacetate (AcSK). However, since AcSK is an unstable substance, there is a problem that it is not suitable for mass production.

特開2000−351780号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-351780

Pierre J. de Clercq, “Biotin: A Timeless Challenge for Total Synthesis” Chemical Reviews, 1997, Vol. 97, No. 6.Pierre J. de Clercq, “Biotin: A Timeless Challenge for Total Synthesis” Chemical Reviews, 1997, Vol. 97, No. 6. Fen−Er Chen, Jian−Li Yuan, Hui−Fang Dai, Yun−Yan Kuang, Yong Chu, “Synthetic Studies on d−Biotin, Part 6: An Expeditious and Enantiocontrolled Approach to the Total Synthesis of d−Biotin via a Polymer−Supported Chiral Oxazaborolidine−Catalyzed Reduction of meso−Cyclic Imide Strategy” Synthesis 2003, No. 14.Fen-Er Chen, Jian-Li Yuan, Hui-Fang Dai, Yun-Yan Kuang, Yong Chu, "Synthetic Studies on d-Biotin, Part 6: An Expeditious and Enantiocontrolled Approach to the Total Synthesis of d-Biotin via a Polymer -Supported Chiral Oxazaborolidine-Catalyzed Reduction of meso-Cyclic Imide Strategy "Synthesis 2003, No. 14. Masahiko Seki, Toshiaki Shimizu, Koichi Inubushi, “A Novel Synthesis of a Key Intermediate for (+)−Biotin from L−Aspartic Acid” Synthesis 2002, No 3, 18 02 2002.Masahiko Seki, Toshiaki Shimazu, Koichi Inubushi, "A Novel Synthesis of a Key Intermediate for (+)-Biotin from 2003, No.

本発明の目的は、高収率なチオラクトン化合物の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for producing a high-yield thiolactone compound.

実施形態によると、下記式(I)で表されるラクトン化合物と酢酸アルカリ金属塩とを、第1有機溶媒中で接触させて第1混合物を得ることと、前記第1混合物とチオカルボン酸とを接触させて、下記式(II)で表されるチオラクトン化合物を含む第2混合物を得ることとを含むチオラクトン化合物の製造方法が提供される。 According to the embodiment, the lactone compound represented by the following formula (I) and the alkali metal acetate are brought into contact with each other in a first organic solvent to obtain a first mixture, and the first mixture and thiocarboxylic acid are combined. Provided is a method for producing a thiolactone compound, which comprises contacting the mixture to obtain a second mixture containing the thiolactone compound represented by the following formula (II).

Figure 2021151958
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式(I)において、R及びRは、それぞれ、水素原子、ベンジル基、又は置換基を有するベンジル基である。 In formula (I), R 1 and R 2 are benzyl groups having a hydrogen atom, a benzyl group, or a substituent, respectively.

Figure 2021151958
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式(II)において、R及びRは、前記式(I)におけるものと同義である。 In formula (II), R 1 and R 2 are synonymous with those in formula (I).

本発明によると、高収率なチオラクトン化合物の製造方法が提供される。 According to the present invention, a method for producing a high-yield thiolactone compound is provided.

実施形態によると、下記式(I)で表されるラクトン化合物と酢酸アルカリ金属塩とを、第1有機溶媒中で接触させて第1混合物を得ることと、前記第1混合物とチオカルボン酸とを接触させて、下記式(II)で表されるチオラクトン化合物を含む第2混合物を得ることとを含むチオラクトン化合物の製造方法が提供される。 According to the embodiment, the lactone compound represented by the following formula (I) and the alkali metal acetate are brought into contact with each other in a first organic solvent to obtain a first mixture, and the first mixture and thiocarboxylic acid are combined. Provided is a method for producing a thiolactone compound, which comprises contacting the mixture to obtain a second mixture containing the thiolactone compound represented by the following formula (II).

Figure 2021151958
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式(I)において、R及びRは、それぞれ、水素原子、ベンジル基、又は置換基を有するベンジル基であり、 In formula (I), R 1 and R 2 are benzyl groups having a hydrogen atom, a benzyl group, or a substituent, respectively.

Figure 2021151958
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式(II)において、R及びRは、前記式(I)におけるものと同義である。 In formula (II), R 1 and R 2 are synonymous with those in formula (I).

実施形態に係るチオラクトン化合物の製造方法では、先ず、式(I)で表されるラクトン化合物(以下、ラクトン化合物とも称する)と酢酸アルカリ金属塩とを接触させた後、得られた第1混合物にチオカルボン酸を接触させることにより式(II)で表されるチオラクトン化合物(以下、チオラクトン化合物とも称する)を得る。 In the method for producing a thiolactone compound according to the embodiment, first, a lactone compound represented by the formula (I) (hereinafter, also referred to as a lactone compound) is brought into contact with an alkali metal acetate, and then the first mixture obtained is obtained. By contacting with thiocarboxylic acid, a thiolactone compound represented by the formula (II) (hereinafter, also referred to as a thiolactone compound) is obtained.

この方法によると、酢酸アルカリ金属塩とチオカルボン酸とが反応して生成したチオ酢酸アルカリ金属塩と、ラクトン化合物とを系内で反応させてチオラクトン化合物を得ることができる。そのため、不安定なチオ酢酸アルカリ金属塩を原材料として用いる必要がない。更に、実施形態に係る製造方法では、比較的安定な酢酸アルカリ金属塩とラクトン化合物とを接触させた後に、比較的不安定なチオカルボン酸をこれらに接触させて、置換反応の直前にチオ酢酸アルカリ金属塩を生成する。そのため、生成したチオ酢酸アルカリ金属塩を速やかに消費することができ、反応の堅牢性をより高めることができる。それゆえ、実施形態に係る製造方法によると、高収率でチオラクトン化合物を安定して製造でき、ひいては、チオラクトン化合物の大量生産が容易となる。 According to this method, a thiolactone compound can be obtained by reacting an alkali metal acetate produced by reacting an alkali metal acetate with a thiocarboxylic acid with a lactone compound in the system. Therefore, it is not necessary to use an unstable alkali metal thioacetic acid salt as a raw material. Further, in the production method according to the embodiment, a relatively stable alkali metal acetate and a lactone compound are brought into contact with each other, and then a relatively unstable thiocarboxylic acid is brought into contact with them, and the alkali thioacetate is brought into contact immediately before the substitution reaction. Produces metal salts. Therefore, the produced alkali metal thioacetic acid salt can be quickly consumed, and the robustness of the reaction can be further enhanced. Therefore, according to the production method according to the embodiment, the thiolactone compound can be stably produced in a high yield, and thus the mass production of the thiolactone compound becomes easy.

以下、実施形態に係る製造方法の詳細を説明する。 Hereinafter, the details of the manufacturing method according to the embodiment will be described.

実施形態に係る製造方法では、先ず、下記式(I)で表されるラクトン化合物と酢酸アルカリ金属塩とを、第1有機溶媒中で接触させて第1混合物を得る。 In the production method according to the embodiment, first, the lactone compound represented by the following formula (I) and the alkali metal acetate are brought into contact with each other in a first organic solvent to obtain a first mixture.

Figure 2021151958
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式(I)において、R及びRは、それぞれ、水素原子、ベンジル基、又は置換基を有するベンジル基である。 In formula (I), R 1 and R 2 are benzyl groups having a hydrogen atom, a benzyl group, or a substituent, respectively.

ベンジル基の置換基は、例えば、アルコキシ基、ニトロ基、アミノ基、及びヒドロキシ基からなる群より選ばれる少なくとも1種である。置換基を有するベンジル基の例としては、4−メチルベンジル基、4−メトキシベンジル基、4−ニトロベンジル基、4−アミノベンジル基、及び4−ヒドロキシベンジル基が挙げられる。 The substituent of the benzyl group is, for example, at least one selected from the group consisting of an alkoxy group, a nitro group, an amino group, and a hydroxy group. Examples of the benzyl group having a substituent include a 4-methylbenzyl group, a 4-methoxybenzyl group, a 4-nitrobenzyl group, a 4-aminobenzyl group, and a 4-hydroxybenzyl group.

酢酸アルカリ金属塩は、弱塩基であり得る。酢酸アルカリ金属塩を用いると、アルカリ金属の水酸化物等の強塩基を用いた場合と比較して、反応がより穏やかに進む傾向にある。また、反応中に水が生成しにくい。水が少ないと、チオラクトン化合物の開環による収率低下を抑制できる。 The alkali metal acetate can be a weak base. When an alkali metal acetate is used, the reaction tends to proceed more gently than when a strong base such as an alkali metal hydroxide is used. In addition, water is less likely to be generated during the reaction. When the amount of water is small, the decrease in yield due to ring opening of the thiolactone compound can be suppressed.

酢酸アルカリ金属塩としては、例えば、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸リチウム、酢酸セシウム、及び酢酸ルビジウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を用いる。中でも、反応性、取り扱い易さ、価格等を考慮すると、酢酸アルカリ金属塩としては、酢酸カリウムを用いることが好ましい。 As the alkali metal acetate, for example, at least one selected from the group consisting of sodium acetate, potassium acetate, lithium acetate, cesium acetate, and rubidium acetate is used. Among them, potassium acetate is preferably used as the alkali metal acetate in consideration of reactivity, ease of handling, price and the like.

1モルのラクトン化合物に対する酢酸アルカリ金属塩の量は、反応を十分に進行させ、かつ生成物の精製を容易とするためには、1モル以上6モル以下とすることが好ましい。1モルのラクトン化合物に対する酢酸アルカリ金属塩の量は、1.05モル以上5モル以下であることがより好ましく、1.10モル以上4モル以下であることがさらに好ましく、1.2モル以上4モル以下であることが特に好ましい。 The amount of alkali metal acetate to 1 mol of the lactone compound is preferably 1 mol or more and 6 mol or less in order to allow the reaction to proceed sufficiently and to facilitate the purification of the product. The amount of alkali metal acetate with respect to 1 mol of the lactone compound is more preferably 1.05 mol or more and 5 mol or less, further preferably 1.10 mol or more and 4 mol or less, and 1.2 mol or more and 4 mol. It is particularly preferable that the amount is less than or equal to the molar amount.

ラクトン化合物と酢酸アルカリ金属塩とは、第1有機溶媒中で攪拌しながら接触させることが好ましい。第1有機溶媒としては、チオカルボン酸及び酢酸アルカリ金属塩を溶解可能なものを用いることが好ましい。第1有機溶媒は、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、及びN,N−ジメチルイミダゾリジン−2−オン(DMI)からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いる。第1有機溶媒は、チオラクトン化の反応速度を高めるとともに得られるチオラクトン化合物の純度をより容易に高めるためには、アミド系溶媒を用いることがより好ましく、DMAを用いることが更に好ましい。 The lactone compound and the alkali metal acetate are preferably brought into contact with each other in a first organic solvent with stirring. As the first organic solvent, it is preferable to use a solvent capable of dissolving the thiocarboxylic acid and the alkali metal acetate. The first organic solvent is, for example, N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMA), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and N, N-dimethylimidazolidine-2-. At least one selected from the group consisting of on (DMI) is used. As the first organic solvent, in order to increase the reaction rate of thiolactone formation and more easily increase the purity of the obtained thiolactone compound, it is more preferable to use an amide-based solvent, and it is further preferable to use DMA.

1gのラクトン化合物に対する第1有機溶媒の量は、例えば、0.5mL以上100mL以下であり、好ましくは、1mL以上10mL以下であり、より好ましくは、1mL以上3mL以下である。 The amount of the first organic solvent with respect to 1 g of the lactone compound is, for example, 0.5 mL or more and 100 mL or less, preferably 1 mL or more and 10 mL or less, and more preferably 1 mL or more and 3 mL or less.

第1有機溶媒中でラクトン化合物と酢酸アルカリ金属塩とを接触させて第1混合物を得る工程は、窒素気流下、室温(例えば、20℃以上30℃以下)で攪拌しながら行うことが好ましい。攪拌時間は、5分以上2時間以下とすることが好ましい。 The step of contacting the lactone compound with the alkali metal acetate in the first organic solvent to obtain the first mixture is preferably carried out under a nitrogen stream with stirring at room temperature (for example, 20 ° C. or higher and 30 ° C. or lower). The stirring time is preferably 5 minutes or more and 2 hours or less.

次に、得られた第1混合物とチオカルボン酸とを接触させて、下記式(II)で表されるチオラクトン化合物を含む第2混合物を得る。 Next, the obtained first mixture is brought into contact with the thiocarboxylic acid to obtain a second mixture containing the thiolactone compound represented by the following formula (II).

Figure 2021151958
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式(II)において、R及びRは、前記式(I)におけるものと同義である。 In formula (II), R 1 and R 2 are synonymous with those in formula (I).

チオカルボン酸は、上述した酢酸アルカリ金属塩と反応して、チオ酢酸アルカリ金属塩を生成する。チオカルボン酸は、酢酸アルカリ金属塩と比較して、不安定な物質であり得る。実施形態に係る方法では、このようなチオカルボン酸と、第1混合物とを接触させる。この方法によると、ラクトン化合物と、前もって生成したチオ酢酸アルカリ金属塩とを接触させた場合、及び、ラクトン化合物とチオカルボン酸と酢酸アルカリ金属塩とを同時に接触させた場合と比較して、チオ酢酸アルカリ金属塩の存在時間を短縮できるため、より安定してチオラクトン化合物を製造できる。 The thiocarboxylic acid reacts with the alkali metal acetate described above to produce an alkali metal acetate. Thiocarboxylic acids can be unstable substances as compared to alkali metal acetates. In the method according to the embodiment, such a thiocarboxylic acid is brought into contact with the first mixture. According to this method, thioacetic acid is compared with the case where the lactone compound is brought into contact with the previously produced alkali metal thioacetic acid salt and the case where the lactone compound is brought into contact with the thiocarboxylic acid and the alkali metal acetate salt at the same time. Since the presence time of the alkali metal salt can be shortened, a thiolactone compound can be produced more stably.

チオカルボン酸としては、例えば、チオ酢酸及びチオ安息香酸の少なくとも一方を用いる。チオカルボン酸としては、チオ酢酸を用いることが好ましい。 As the thiocarboxylic acid, for example, at least one of thioacetic acid and thiobenzoic acid is used. As the thiocarboxylic acid, it is preferable to use thioacetic acid.

1モルのラクトン化合物に対するチオカルボン酸の量は、例えば、1モル以上4モル以下であり、好ましくは、1.05モル以上3モル以下であり、より好ましくは、1.10モル以上2モル以下であり、更に好ましくは1.2モル以上2モル以下である。 The amount of thiocarboxylic acid with respect to 1 mol of the lactone compound is, for example, 1 mol or more and 4 mol or less, preferably 1.05 mol or more and 3 mol or less, and more preferably 1.10 mol or more and 2 mol or less. Yes, more preferably 1.2 mol or more and 2 mol or less.

チオカルボン酸の物質量は、酢酸アルカリ金属塩の物質量よりも少ないことが好ましい。すなわち、酢酸アルカリ金属塩が過剰に存在下、チオカルボン酸と反応させることにより、速やかにチオ酢酸アルカリ金属塩を生成できるため、チオラクトン化合物の収率を高められる。 The amount of substance of thiocarboxylic acid is preferably smaller than the amount of substance of alkali metal acetate. That is, by reacting with thiocarboxylic acid in the presence of an excess amount of alkali metal acetate, the alkali metal thioacetate can be rapidly produced, so that the yield of the thiolactone compound can be increased.

1モルのチオカルボン酸に対する、酢酸アルカリ金属塩の量は、1モル以上6モル以下であることが好ましい。中でも、使用する酢酸アルカリ金属塩が弱塩基であることに起因していると考えられるが、1モルのチオカルボン酸に対する、酢酸アルカリ金属塩の量は、1モルを超え6モル以下であることがより好ましく、1.1モル以上4モル以下であることが更に好ましい。以上の範囲の中でも、チオカルボン酸を使用する量(モル数)は、前記ラクトン化合物のモル数以上となることが好ましい。 The amount of the alkali metal acetate with respect to 1 mol of thiocarboxylic acid is preferably 1 mol or more and 6 mol or less. Among them, it is considered that the cause is that the alkali metal acetate used is a weak base, but the amount of alkali metal acetate with respect to 1 mol of thiocarboxylic acid may be more than 1 mol and 6 mol or less. More preferably, it is 1.1 mol or more and 4 mol or less. Within the above range, the amount (number of moles) of thiocarboxylic acid used is preferably equal to or greater than the number of moles of the lactone compound.

チオ酢酸アルカリ金属塩とラクトン化合物との反応は、高温下で行われることが好ましい。すなわち、第1混合物を80℃以上に加熱した後、チオカルボン酸と接触させることが好ましい。第1混合物の温度が高いと、チオ酢酸アルカリ金属塩とラクトン化合物との反応性が高まる傾向にある。第1混合物の温度は、110℃以上であることがより好ましい。第1混合物の温度の上限値は特にないが、一例によると、170℃以下であり、他の例によると、140℃以下である。 The reaction between the alkali metal thioacetic acid salt and the lactone compound is preferably carried out at a high temperature. That is, it is preferable that the first mixture is heated to 80 ° C. or higher and then brought into contact with the thiocarboxylic acid. When the temperature of the first mixture is high, the reactivity of the alkali metal thioacetic acid salt with the lactone compound tends to increase. The temperature of the first mixture is more preferably 110 ° C. or higher. There is no particular upper limit of the temperature of the first mixture, but according to one example, it is 170 ° C. or lower, and according to another example, it is 140 ° C. or lower.

第1混合物とチオカルボン酸とを接触させる方法は、特に制限されるものではない。前記の通り、酢酸アルカリ金属塩の物質量が過剰に存在する下でチオカルボン酸を反応させて、速やかにチオ酢酸アルカリ金属塩を製造することが好ましい。そして、さらに得られたチオ酢酸アルカリ金属塩を、速やかに反応に供することが好ましい。そのため、以下の方法を採用することが好ましい。 The method of contacting the first mixture with the thiocarboxylic acid is not particularly limited. As described above, it is preferable to react the thiocarboxylic acid in the presence of an excessive amount of substance of the alkali metal acetate to rapidly produce the alkali metal acetate. Then, it is preferable that the obtained thioacetic acid alkali metal salt is rapidly subjected to the reaction. Therefore, it is preferable to adopt the following method.

具体的には、第1混合物に、チオカルボン酸を添加する方法を採用することが好ましい。その中でも、安定して、高収率でチオラクトン化合物を製造するためには、チオカルボン酸は、第1混合物に、複数回に分けて添加することが好ましい。チオカルボン酸を添加する回数は、反応させる各成分の量等に応じて適宜決定すればよいが、2〜50回であることが好ましく、5〜20回であることがより好ましい。また、1回に添加する量も、特に制限されるものではないが、添加する回数で均等に除した量であることが好ましい。つまり、反応性を考慮して、チオカルボン酸は、第1混合物に、少量ずつ徐々に加えられることが好ましい。 Specifically, it is preferable to adopt a method of adding a thiocarboxylic acid to the first mixture. Among them, in order to stably produce a thiolactone compound in a high yield, it is preferable to add the thiocarboxylic acid to the first mixture in a plurality of times. The number of times the thiocarboxylic acid is added may be appropriately determined depending on the amount of each component to be reacted and the like, but is preferably 2 to 50 times, more preferably 5 to 20 times. The amount added at one time is not particularly limited, but is preferably an amount evenly divided by the number of additions. That is, in consideration of reactivity, it is preferable that the thiocarboxylic acid is gradually added to the first mixture little by little.

また、チオカルボン酸を添加する時間も、特に制限されるものではなく、反応のスケールに応じて適宜決定すればよいが、以下の範囲とすることが好ましい。具体的には、チオカルボン酸を添加する時間が長くなり過ぎると、生産性の低下、チオカルボン酸の劣化等を招くおそれがあるため、添加時間は、10分間以上2時間以内とすることが好ましく、10分間以上1時間以内とすることが好ましい。例えば、チオカルボン酸は、その全量の十分の一の量を10回に分け、1分以上10分の間隔毎に第1混合物に加えられる。なお、チオカルボン酸を第1混合物に添加する場合は、第1混合物を攪拌しておくことが好ましい。 Further, the time for adding the thiocarboxylic acid is not particularly limited and may be appropriately determined according to the scale of the reaction, but is preferably in the following range. Specifically, if the time for adding the thiocarboxylic acid is too long, the productivity may be lowered, the thiocarboxylic acid may be deteriorated, and the like. Therefore, the addition time is preferably 10 minutes or more and 2 hours or less. It is preferably 10 minutes or more and 1 hour or less. For example, the thiocarboxylic acid is added to the first mixture at intervals of 1 minute to 10 minutes in 10 portions in a tenth of the total amount. When thiocarboxylic acid is added to the first mixture, it is preferable to stir the first mixture.

第1混合物とチオカルボン酸とを接触させて十分に攪拌することにより、チオラクトン化合物を含む第2混合物が得られる。攪拌時間は、例えば、6分以上5時間以下であり、好ましくは、18分以上4時間以下であり、より好ましくは、30分以上3時間以下である。この攪拌時間は、チオカルボン酸の全量が第1混合物と接触(混合)されてからの時間である。また、この攪拌処理は、前記で示した加熱下(加熱した第1混合物の温度)で行われることが好ましい。 The first mixture and the thiocarboxylic acid are brought into contact with each other and sufficiently stirred to obtain a second mixture containing the thiolactone compound. The stirring time is, for example, 6 minutes or more and 5 hours or less, preferably 18 minutes or more and 4 hours or less, and more preferably 30 minutes or more and 3 hours or less. This stirring time is the time after the total amount of the thiocarboxylic acid has been contacted (mixed) with the first mixture. Further, this stirring treatment is preferably performed under the heating shown above (the temperature of the heated first mixture).

以上説明した実施形態に係る製造方法によると、ラクトン化合物と酢酸アルカリ金属塩とを接触させて第1混合物を得た後、第1混合物とチオカルボン酸とを接触させるため、高い収率でチオラクトン化合物を得られる。 According to the production method according to the embodiment described above, the lactone compound and the alkali metal acetate are brought into contact with each other to obtain a first mixture, and then the first mixture is brought into contact with the thiocarboxylic acid, so that the thiolactone compound is produced in a high yield. Can be obtained.

次に、第2混合物に含まれるチオラクトン化合物は、下記の方法により精製してもよい。 Next, the thiolactone compound contained in the second mixture may be purified by the following method.

すなわち、実施形態に係る製造方法は、第2混合物と第2有機溶媒とを混合することを更に含み得る。第2混合物と第2有機溶媒とを混合し、チオラクトン化合物を再溶解させた後、チオラクトン化合物を再析出させることにより、チオラクトン化合物の純度を高めることができる。 That is, the production method according to the embodiment may further include mixing the second mixture and the second organic solvent. The purity of the thiolactone compound can be increased by mixing the second mixture and the second organic solvent, redissolving the thiolactone compound, and then reprecipitating the thiolactone compound.

第2有機溶媒は、第1有機溶媒と同一のものを用いてもよく、異なる種類のものを用いてもよい。第2有機溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、及びN,N−ジメチルイミダゾリジン−2−オン(DMI)からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いる。第2有機溶媒は、アミド系溶媒を用いることがより好ましく、DMAを用いることが更に好ましい。 As the second organic solvent, the same solvent as that of the first organic solvent may be used, or a different kind may be used. Examples of the second organic solvent include N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMA), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and N, N-dimethylimidazolidine-2. At least one selected from the group consisting of − on (DMI) is used. As the second organic solvent, it is more preferable to use an amide-based solvent, and it is further preferable to use DMA.

1gのチオラクトン化合物に対する第2有機溶媒の量は、例えば、0.1mL以上2mL以下であり、好ましくは、0.5mL以上1.5mL以下である。 The amount of the second organic solvent with respect to 1 g of the thiolactone compound is, for example, 0.1 mL or more and 2 mL or less, preferably 0.5 mL or more and 1.5 mL or less.

なお、第2混合物の温度が高い場合には、例えば、110℃以上である場合には、第2混合物の温度を、50℃を超え110℃未満、好ましくは60℃以上100℃以下にまで冷却してから第2有機溶媒を混合することが好ましい。 When the temperature of the second mixture is high, for example, when it is 110 ° C. or higher, the temperature of the second mixture is cooled to more than 50 ° C. and lower than 110 ° C., preferably 60 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. Then, it is preferable to mix the second organic solvent.

次に、第2混合物と第2有機溶媒との混合物(以下、第3混合物とも称する)に、さらに水を加える。好ましい態様としては、水を徐々に加え十分に攪拌する。これにより、チオラクトン化合物の析出物を含む第4混合物を得られる。 Next, water is further added to the mixture of the second mixture and the second organic solvent (hereinafter, also referred to as the third mixture). In a preferred embodiment, water is gradually added and the mixture is sufficiently stirred. As a result, a fourth mixture containing a precipitate of the thiolactone compound can be obtained.

1gのチオラクトン化合物に対する水の量は、例えば、2mL以上6mL以下であり、好ましくは、3mL以上5mL以下である。水は、例えば、5分以上、好ましくは10分以上、さらに好ましくは30分以上かけて徐々に加えることが好ましい。攪拌時間は1時間以上3時間以下とすることが好ましい。第3混合物に水を徐々に加え、長時間攪拌することにより、チオラクトン化合物の純度が高まる傾向にある。 The amount of water for 1 g of the thiolactone compound is, for example, 2 mL or more and 6 mL or less, preferably 3 mL or more and 5 mL or less. Water is preferably added gradually over, for example, 5 minutes or longer, preferably 10 minutes or longer, and more preferably 30 minutes or longer. The stirring time is preferably 1 hour or more and 3 hours or less. The purity of the thiolactone compound tends to increase by gradually adding water to the third mixture and stirring for a long time.

なお、第3混合物の温度が高い場合には、5℃以上50℃以下の範囲となるまで冷却してから水を加える、あるいは、水を加えてから冷却することが好ましい。第3混合物の温度は、10℃以上40℃以下であることがより好ましい。 When the temperature of the third mixture is high, it is preferable to cool it to a range of 5 ° C. or higher and 50 ° C. or lower before adding water, or to add water and then cool it. The temperature of the third mixture is more preferably 10 ° C. or higher and 40 ° C. or lower.

次に、第4混合物からチオラクトン化合物の析出物を濾別する。濾別したチオラクトン化合物の析出物を、洗浄液を用いて洗浄する。洗浄液としては、例えば、第3有機溶媒、水、又はこれらの混合溶媒を用いる。 Next, the precipitate of the thiolactone compound is filtered off from the fourth mixture. The precipitate of the thiolactone compound separated by filtration is washed with a washing liquid. As the cleaning liquid, for example, a third organic solvent, water, or a mixed solvent thereof is used.

第3有機溶媒は、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、クメン、ヘキサン、ヘプタン、メタノール、エタノール、IPA、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、及び酢酸ブチルからなる群より選ばれる少なくとも1種である。第3有機溶媒は、メタノール、エタノール、IPA、及びアセトンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 The third organic solvent is selected from the group consisting of, for example, toluene, xylene, mesitylene, cumene, hexane, heptane, methanol, ethanol, IPA, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, and butyl acetate. At least one species. The third organic solvent is preferably at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, IPA, and acetone.

次に、洗浄後のチオラクトン化合物の析出物を、活性炭処理に供する。これにより、チオラクトン化合物の析出物中の不純物を除去できる。具体的には、洗浄後のチオラクトン化合物の析出物と、第4有機溶媒と、活性炭とを混合し、この混合物を攪拌する。混合物において、チオラクトン化合物の析出物は、第4有機溶媒に溶解し得る。第4有機溶媒としては、第3有機溶媒と同様のものを用い得る。 Next, the washed precipitate of the thiolactone compound is subjected to activated carbon treatment. Thereby, impurities in the precipitate of the thiolactone compound can be removed. Specifically, the precipitate of the thiolactone compound after washing, the fourth organic solvent, and activated carbon are mixed, and the mixture is stirred. In the mixture, the precipitate of the thiolactone compound can be dissolved in a fourth organic solvent. As the fourth organic solvent, the same solvent as that of the third organic solvent can be used.

活性炭の量は、チオラクトン化合物の質量を100質量%とした際に、例えば、1質量%以上20質量%以下、好ましくは、2質量%以上10質量%以下、より好ましくは、3質量%以上7質量%以下となるように添加する。 The amount of activated carbon is, for example, 1% by mass or more and 20% by mass or less, preferably 2% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 3% by mass or more, when the mass of the thiolactone compound is 100% by mass. Add so as to be less than mass%.

1gのチオラクトン化合物に対する第4有機溶媒の量は、例えば、1mL以上20mL以下とし、好ましくは、2mL以上10mL以下とし、より好ましくは、3mL以上6mL以下とする。 The amount of the fourth organic solvent with respect to 1 g of the thiolactone compound is, for example, 1 mL or more and 20 mL or less, preferably 2 mL or more and 10 mL or less, and more preferably 3 mL or more and 6 mL or less.

混合物の攪拌温度は、例えば、10℃以上70℃以下とし、好ましくは、20℃以上65℃以下とする。混合物の攪拌時間は、例えば、12分以上3時間以下とし、好ましくは、30分以上2時間以下とする。 The stirring temperature of the mixture is, for example, 10 ° C. or higher and 70 ° C. or lower, preferably 20 ° C. or higher and 65 ° C. or lower. The stirring time of the mixture is, for example, 12 minutes or more and 3 hours or less, preferably 30 minutes or more and 2 hours or less.

次に、混合物を濾過し、活性炭を濾別した濾液を得る。この濾液を晶析処理に供する。すなわち、この濾液に任意に上記洗浄液を混合した後、水を更に混合して、チオラクトン化合物の結晶を析出させる。その後、一定温度下で一定時間放置し、チオラクトン化合物の結晶を成長させる。 The mixture is then filtered to give a filtrate from which activated carbon has been filtered off. This filtrate is subjected to crystallization treatment. That is, after optionally mixing the above-mentioned washing solution with this filtrate, water is further mixed to precipitate crystals of the thiolactone compound. Then, it is left at a constant temperature for a certain period of time to grow crystals of the thiolactone compound.

1gのチオラクトン化合物に対する水の量は、例えば、3mL以上10mL以下とし、好ましくは、4mL以上8mL以下とする。晶析温度は、例えば、10℃以上40℃以下とし、好ましくは、15℃以上30℃以下とする。晶析時間は、例えば、6分以上3時間以下とし、好ましくは、30分以上2時間以下とする。 The amount of water for 1 g of the thiolactone compound is, for example, 3 mL or more and 10 mL or less, preferably 4 mL or more and 8 mL or less. The crystallization temperature is, for example, 10 ° C. or higher and 40 ° C. or lower, preferably 15 ° C. or higher and 30 ° C. or lower. The crystallization time is, for example, 6 minutes or more and 3 hours or less, preferably 30 minutes or more and 2 hours or less.

次に、混合物中からチオラクトン化合物の結晶を単離する。単離方法は特に限定されないが、例えば、加圧濾過、減圧濾過、遠心分離等である。単離したチオラクトン化合物の結晶を、任意に洗浄液を用いて洗浄した後、乾燥させる。以上の方法により、精製したチオラクトン化合物の結晶を得られる。 Next, crystals of the thiolactone compound are isolated from the mixture. The isolation method is not particularly limited, and examples thereof include pressure filtration, vacuum filtration, and centrifugation. The crystals of the isolated thiolactone compound are optionally washed with a washing solution and then dried. Crystals of the purified thiolactone compound can be obtained by the above method.

上述した精製方法によると、高純度のチオラクトン化合物を得られる。チオラクトン化合物の純度は、例えば、高速液体クロマトグラフィー(high performance liquid chromatography: HPLC)により測定できる。HPLC条件は、例えば、下記のとおりとする。 According to the purification method described above, a high-purity thiolactone compound can be obtained. The purity of a thiolactone compound can be measured, for example, by high performance liquid chromatography (HPLC). The HPLC conditions are as follows, for example.

測定波長:210nm
流速:1.0mL/min
移動相(測定開始時):アセトニトリル:水=40:60
移動相(20分後):アセトニトリル
カラム温度:30℃
カラム:X Bridge C18、粒子径5μm、内径4.8mm、長さ150mm
保持時間:DTL 8.28min
また、チオラクトン化合物の純度の指標として、紫外線(UV)透過率を用いることもできる。すなわち、チオラクトン化合物のUV透過率が高いことは、硫黄の含有量が少ないことを示し、純度が高いことを意味する。UV透過率の測定装置としては、例えば、株式会社日立ハイテクサイエンス製 分光光度計U−3900Hを用いる。測定試料としては、例えば、50mgのチオラクトン化合物を、10mLのテトラヒドロフラン(THF)に溶解させた溶液を用いる。測定波長は、例えば、400nmとする。
Measurement wavelength: 210 nm
Flow velocity: 1.0 mL / min
Mobile phase (at the start of measurement): acetonitrile: water = 40:60
Mobile phase (after 20 minutes): Acetonitrile Column temperature: 30 ° C.
Column: X Bridge C18, particle size 5 μm, inner diameter 4.8 mm, length 150 mm
Retention time: DTL 8.28 min
In addition, ultraviolet (UV) transmittance can also be used as an index of the purity of the thiolactone compound. That is, the high UV transmittance of the thiolactone compound indicates that the sulfur content is low, which means that the purity is high. As the UV transmittance measuring device, for example, a spectrophotometer U-3900H manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation is used. As the measurement sample, for example, a solution prepared by dissolving 50 mg of a thiolactone compound in 10 mL of tetrahydrofuran (THF) is used. The measurement wavelength is, for example, 400 nm.

なお、チオラクトン化合物の精製は、以下の酸処理及び脱水処理を含む方法により行ってもよい。この方法によると、チオラクトン化合物から後述する式(III)に示すビオチン化合物を合成する工程において、側鎖を導入する反応の反応性を高められるため、ビオチン誘導体の生産効率を高められる。 The thiolactone compound may be purified by a method including the following acid treatment and dehydration treatment. According to this method, in the step of synthesizing the biotin compound represented by the formula (III) described later from the thiolactone compound, the reactivity of the reaction for introducing the side chain can be enhanced, so that the production efficiency of the biotin derivative can be enhanced.

先ず、チオラクトン化合物の酸処理を行う。具体的には、第2混合物と難水溶性有機溶媒と酸とを混合して、pHを2以下の混合物を調整する。この混合物は、水層及び有機溶媒層の二層に分離する。混合物から、有機溶媒層を分取し、還流させて、有機溶媒層から水を更に除去する。 First, the thiolactone compound is acid-treated. Specifically, the second mixture, a poorly water-soluble organic solvent, and an acid are mixed to adjust a mixture having a pH of 2 or less. The mixture is separated into two layers, an aqueous layer and an organic solvent layer. From the mixture, the organic solvent layer is separated and refluxed to further remove water from the organic solvent layer.

難水溶性有機溶媒とは、温度20℃の水100gに対する溶解度が7g以下の有機溶媒を意味する。難水溶性有機溶媒は、チオラクトン化合物を溶解するものであれば、特に制限されない。難水溶性有機溶媒としては、例えば、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、エーテル類、ハロゲン化炭化水素類等が挙げられる。脂肪族炭化水素類としては、ヘキサン等が挙げられる。芳香族炭化水素類としては、ベンゼン、トルエン等が挙げられる。エーテル類としては、ジエチルエーテル等が挙げられる。ハロゲン化炭化水素類としては、ジクロロメタン、クロロホルム等が挙げられる。これら有機溶媒は、単独で用いても、2種以上を混合して使用してもよい。これらの中でも、入手しやすさ・扱いやすさ等の実用性観点から、芳香族炭化水素類、特にトルエンが好ましい。 The poorly water-soluble organic solvent means an organic solvent having a solubility of 7 g or less in 100 g of water at a temperature of 20 ° C. The poorly water-soluble organic solvent is not particularly limited as long as it dissolves the thiolactone compound. Examples of the poorly water-soluble organic solvent include aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, ethers, halogenated hydrocarbons and the like. Examples of the aliphatic hydrocarbons include hexane and the like. Examples of aromatic hydrocarbons include benzene and toluene. Examples of ethers include diethyl ether and the like. Examples of halogenated hydrocarbons include dichloromethane, chloroform and the like. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. Among these, aromatic hydrocarbons, particularly toluene, are preferable from the viewpoint of practicality such as ease of availability and ease of handling.

酸は、特に制限されるものではなく、塩化水素、硫酸等の酸が挙げられる。中でも、塩化水素を使用することが好ましい。塩酸等の酸性溶液を使用してもよい。塩酸としては、濃度が35質量%以上の濃塩酸を用いてもよい。 The acid is not particularly limited, and examples thereof include acids such as hydrogen chloride and sulfuric acid. Above all, it is preferable to use hydrogen chloride. An acidic solution such as hydrochloric acid may be used. As the hydrochloric acid, concentrated hydrochloric acid having a concentration of 35% by mass or more may be used.

次に、還流処理を行った有機溶媒層に、pH調整水溶液を加えて、pHが7.0以上8.0以下の混合物を調製する。この混合物は、水層及び有機溶媒層の二層に分離する。混合物から、有機溶媒層を分取し、減圧濃縮を行う。なお、有機溶媒層又は減圧濃縮後の有機溶媒層について、活性炭処理を施してもよい。 Next, a pH-adjusted aqueous solution is added to the reflux-treated organic solvent layer to prepare a mixture having a pH of 7.0 or more and 8.0 or less. The mixture is separated into two layers, an aqueous layer and an organic solvent layer. The organic solvent layer is separated from the mixture and concentrated under reduced pressure. The organic solvent layer or the organic solvent layer after concentration under reduced pressure may be treated with activated carbon.

pH調整水溶液としては、アルカリ水溶液を用い得る。アルカリ水溶液は、塩基性アルカリ金属塩を水に溶解させることにより調製し得る。塩基性アルカリ金属塩としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の強塩基性アルカリ金属塩、及び、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の弱塩基性アルカリ金属塩の少なくとも一方を用い得る。 An alkaline aqueous solution can be used as the pH adjusting aqueous solution. The alkaline aqueous solution can be prepared by dissolving a basic alkali metal salt in water. As the basic alkali metal salt, at least one of a strongly basic alkali metal salt such as sodium hydroxide and potassium hydroxide and a weakly basic alkali metal salt such as sodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate can be used.

減圧圧縮後の有機溶媒層に、有機溶媒を加えてチオラクトン化合物を溶解させた後、冷却して、チオラクトン化合物を析出させる。析出したチオラクトン化合物を洗浄後、乾燥させてチオラクトン化合物の結晶を得る。 An organic solvent is added to the organic solvent layer after compression under reduced pressure to dissolve the thiolactone compound, and then the mixture is cooled to precipitate the thiolactone compound. The precipitated thiolactone compound is washed and then dried to obtain crystals of the thiolactone compound.

あるいは、チオラクトン化合物の精製は、以下の85℃以上の沸点を有するアルコール溶媒を用いる方法により行ってもよい。この方法によると、チオラクトン化合物から後述する式(III)に示すビオチン化合物を合成する工程において、側鎖を導入する反応の反応性を高められるため、ビオチン誘導体の生産効率を高められる。 Alternatively, the thiolactone compound may be purified by the following method using an alcohol solvent having a boiling point of 85 ° C. or higher. According to this method, in the step of synthesizing the biotin compound represented by the formula (III) described later from the thiolactone compound, the reactivity of the reaction for introducing the side chain can be enhanced, so that the production efficiency of the biotin derivative can be enhanced.

先ず、第2混合物を濾過することにより、チオラクトン化合物の析出物を濾別する。濾別したチオラクトン化合物の析出物と、85℃以上の沸点を有するアルコール溶媒とを接触させ、必要に応じて加熱してチオラクトン化合物の析出物をアルコール溶媒に溶解させる。得られた溶液を任意に活性炭処理に供してもよい。 First, the precipitate of the thiolactone compound is filtered off by filtering the second mixture. The thiolactone compound precipitate separated by filtration is brought into contact with an alcohol solvent having a boiling point of 85 ° C. or higher, and if necessary, heated to dissolve the thiolactone compound precipitate in the alcohol solvent. The obtained solution may be optionally subjected to activated carbon treatment.

85℃以上の沸点を有するアルコール溶媒としては、例えば、1−ブタノール(沸点:117℃)、2−メチル−1−プロパノール(沸点:108℃)、及び2−ブタノール(沸点:99℃)からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いる。 The alcohol solvent having a boiling point of 85 ° C. or higher includes, for example, 1-butanol (boiling point: 117 ° C.), 2-methyl-1-propanol (boiling point: 108 ° C.), and 2-butanol (boiling point: 99 ° C.). Use at least one selected from the group.

次に、得られた溶液を減圧濃縮し、チオラクトン化合物を再析出させる。チオラクトン化合物の再析出物を分取し、85℃以上の沸点を有するアルコール溶媒で洗浄し、乾燥させてチオラクトン化合物の結晶を得る。 Next, the obtained solution is concentrated under reduced pressure to reprecipitate the thiolactone compound. The reprecipitate of the thiolactone compound is separated, washed with an alcohol solvent having a boiling point of 85 ° C. or higher, and dried to obtain crystals of the thiolactone compound.

上述した方法で得られたチオラクトン化合物は、下記式(III)に示すビオチン化合物(以下、ビオチン化合物とも称する)へと合成され得る。 The thiolactone compound obtained by the above method can be synthesized into a biotin compound represented by the following formula (III) (hereinafter, also referred to as a biotin compound).

Figure 2021151958
Figure 2021151958

式中、R及びRは、前記式(I)におけるものと同義であり、Rは、下記式(IV)におけるものと同義である。ビオチン化合物は、ビオチンへと合成され得る。 In the formula, R 1 and R 2 are synonymous with those in the above formula (I), and R 3 is synonymous with those in the following formula (IV). Biotin compounds can be synthesized into biotin.

チオラクトン化合物からビオチン化合物を製造する方法は、公知の方法を採用できる。例えば、パラジウム及びニッケルの少なくとも一方の触媒存在下、チオラクトン化合物と、下記式(IV)で表される亜鉛試薬とを反応させる方法が報告されている。 As a method for producing a biotin compound from a thiolactone compound, a known method can be adopted. For example, a method of reacting a thiolactone compound with a zinc reagent represented by the following formula (IV) in the presence of at least one catalyst of palladium and nickel has been reported.

Figure 2021151958
Figure 2021151958

式中、Rは、アルキル基又はアラルキル基である。 In the formula, R 3 is an alkyl group or an aralkyl group.

(Tetrahedron Letters 41 (2000) 5099−5101、Organic Syntheses, Vol. 84, p.285−294(2007);Coll. Vol. 11, p.281−288(2009).) (Tetrahedron Letters 41 (2000) 5099-5101, Organic Syntheses, Vol. 84, p.285-294 (2007); Coll. Vol. 11, p.281-288 (2009).)

以下に実施例を挙げて、本発明を詳細に説明する。ただし、以下の実施例は具体例であって、本発明はこれらにより限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the following examples are specific examples, and the present invention is not limited thereto.

<実施例1>
(チオラクトン化合物の合成)
先ず、以下の方法で式(II)に示すチオラクトン化合物を合成した。なお、R及びRは、それぞれ、ベンジル基とした。
<Example 1>
(Synthesis of thiolactone compounds)
First, the thiolactone compound represented by the formula (II) was synthesized by the following method. R 1 and R 2 were each designated as a benzyl group.

式(I)に示すラクトン化合物と、酢酸カリウム塩と、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)とを200mL四つ口フラスコに入れ、室温、窒素気流下で攪拌して、第1混合物を得た。ラクトン化合物の量は15.00g(0.047mol)であり、酢酸カリウム塩の量は7.31g(0.074mol)であり、DMAの量は22.5mLであった。 The lactone compound represented by the formula (I), potassium acetate salt, and N, N-dimethylacetamide (DMA) were placed in a 200 mL four-necked flask and stirred at room temperature under a nitrogen stream to obtain a first mixture. .. The amount of the lactone compound was 15.00 g (0.047 mol), the amount of potassium acetate salt was 7.31 g (0.074 mol), and the amount of DMA was 22.5 mL.

この第1混合物を125℃の温度にまで加熱した後、チオ酢酸を10分の1の量に分けて3分置きに加え、125℃の温度で2時間攪拌して、式(II)に示すチオラクトン化合物を含む第2混合物を得た。チオ酢酸の量は、4.25g(0.056mol)であった。 After heating this first mixture to a temperature of 125 ° C., thioacetic acid is added in 1/10 amounts every 3 minutes, and the mixture is stirred at a temperature of 125 ° C. for 2 hours, as shown in the formula (II). A second mixture containing a thiolactone compound was obtained. The amount of thioacetic acid was 4.25 g (0.056 mol).

(チオラクトン化合物の精製)
次に、以下の方法で式(II)に示すチオラクトン化合物の結晶を得た。
第2混合物を80℃の温度となるまで冷却した後、15mLのDMAを加えて第3混合物を得た。この第3混合物に、40mLの水を30分かけて更に加え、25℃以上30℃以下の温度で2時間にわたって攪拌して、チオラクトン化合物の析出物を含む第4混合物を得た。この第4混合物を濾過し、チオラクトン化合物の析出物を濾別した。濾別したチオラクトン化合物の析出物を、洗浄液で洗浄した。洗浄液としては、10mLのアセトンと、20mLの水との混合溶媒を用いた。洗浄後のチオラクトン化合物の析出物の量は、16.34gであった。HPLCを用いて上述した条件で測定したところ、洗浄後のチオラクトン化合物の析出物(湿体)に含まれるチオラクトン化合物の量は、13.39gであり、ラクトン化合物からの収率は85%であった。
(Purification of thiolactone compound)
Next, crystals of the thiolactone compound represented by the formula (II) were obtained by the following method.
The second mixture was cooled to a temperature of 80 ° C. and then 15 mL of DMA was added to give the third mixture. To this third mixture, 40 mL of water was further added over 30 minutes, and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. or higher and 30 ° C. or lower for 2 hours to obtain a fourth mixture containing a precipitate of a thiolactone compound. The fourth mixture was filtered and the precipitate of thiolactone compound was filtered off. The precipitate of the thiolactone compound separated by filtration was washed with a washing liquid. As the cleaning liquid, a mixed solvent of 10 mL of acetone and 20 mL of water was used. The amount of thiolactone compound precipitate after washing was 16.34 g. When measured under the above-mentioned conditions using HPLC, the amount of the thiolactone compound contained in the precipitate (wet body) of the thiolactone compound after washing was 13.39 g, and the yield from the lactone compound was 85%. rice field.

洗浄後のチオラクトン化合物の析出物と、75mLのアセトンと、0.75gの活性炭とを混合し、得られた混合物を60℃の温度に加熱した状態で1時間にわたって攪拌した。この混合物をグラスフィルターを用いて濾過し、濾取した固体を洗浄液で洗浄した。洗浄液としては15mLのアセトンを用いた。得られた濾液と使用後の洗浄液とを混合し、これに90mLの水を加え、25℃の温度で1時間にわたって撹拌して、チオラクトン化合物の結晶を析出させた。この混合液からチオラクトン化合物の結晶を濾別し、洗浄液を用いて洗浄した。洗浄液としては、7.5mLのアセトンと7.5mLの水との混合溶媒を用いた。洗浄後のチオラクトン化合物の結晶を、70℃の温度で2時間にわたって送風乾燥させて、精製したチオラクトン化合物の結晶を得た。 The washed thiolactone compound precipitate, 75 mL of acetone, and 0.75 g of activated carbon were mixed, and the obtained mixture was stirred for 1 hour while being heated to a temperature of 60 ° C. The mixture was filtered through a glass filter and the filtered solid was washed with a wash solution. 15 mL of acetone was used as the cleaning solution. The obtained filtrate and the washing liquid after use were mixed, 90 mL of water was added thereto, and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. for 1 hour to precipitate crystals of the thiolactone compound. Crystals of the thiolactone compound were filtered off from this mixed solution and washed with a washing solution. As the cleaning liquid, a mixed solvent of 7.5 mL of acetone and 7.5 mL of water was used. The washed thiolactone compound crystals were air-dried at a temperature of 70 ° C. for 2 hours to obtain purified thiolactone compound crystals.

精製したチオラクトン化合物の結晶の量は11.82gであり、チオラクトン化合物の析出物からの収率は90.9%であり、ラクトン化合物からの収率は77.3%であった。上述した条件でHPLC測定したところ、その純度は99.55%であった。また、上述した条件でUV透過率を測定したところ、88.4%であった。 The amount of crystals of the purified thiolactone compound was 11.82 g, the yield of the thiolactone compound from the precipitate was 90.9%, and the yield from the lactone compound was 77.3%. When the HPLC measurement was performed under the above-mentioned conditions, the purity was 99.55%. Moreover, when the UV transmittance was measured under the above-mentioned conditions, it was 88.4%.

(ビオチン化合物の合成)
次に、以下の方法で式(III)に示すビオチン化合物、すなわち、エチル(3aS,4Z,6aR)−5−(1,3−ジベンジル−2,3,3a,4,6,6a−ヘキサヒドロ−2−オキソ−1H−チエノ[3,4−d]イミダゾール−5−イリデン)ペンタノアートを得た。なお、Rはエチル基(−C)とした。
(Synthesis of biotin compound)
Next, the biotin compound represented by the formula (III) by the following method, that is, ethyl (3aS, 4Z, 6aR) -5- (1,3-dibenzyl-2,3,3a, 4,6,6a-hexahydro-) 2-Oxo-1H-thieno [3,4-d] imidazole-5-iriden) pentanoart was obtained. R 3 was an ethyl group (-C 2 H 5 ).

29.6g(453mmol)の亜鉛粉末を、48mLのTHFと34mLのトルエンとの混合溶媒に懸濁させて、懸濁液を得た。懸濁液を26〜30℃に維持した状態で、これに15.1g(94.5mmol)の臭素を3.5時間かけて滴下した。その後、臭素滴下後の懸濁液を55℃に維持した状態で、これに48.4g(189mmol)の5−ヨード吉草酸エチルを1.5時間かけて滴下し、55℃で3時間攪拌して、上記式(IV)に示す亜鉛試薬を含む第1反応液を得た。その後、第1反応液を30℃に冷却し、これに45.1g(135mmol)のチオラクトン化合物及び97mLのトルエンを加えた後、同温でパラジウム炭素(Pd/C)懸濁液を更に添加した後、同温で15時間攪拌して、第2反応液を得た。Pd/C懸濁液としては、1.24g(1.17mmol)のPd/Cを、12mLのN,N−ジメチルホルムアミドに分散させたものを用いた。Pd/Cに占めるパラジウムの割合は、10質量%であった。 29.6 g (453 mmol) of zinc powder was suspended in a mixed solvent of 48 mL THF and 34 mL of toluene to give a suspension. With the suspension maintained at 26-30 ° C, 15.1 g (94.5 mmol) of bromine was added dropwise over 3.5 hours. Then, while maintaining the suspension after dropping bromine at 55 ° C., 48.4 g (189 mmol) of ethyl 5-iodovalerate was added dropwise over 1.5 hours, and the mixture was stirred at 55 ° C. for 3 hours. A first reaction solution containing the zinc reagent represented by the above formula (IV) was obtained. Then, the first reaction solution was cooled to 30 ° C., 45.1 g (135 mmol) of the thiolactone compound and 97 mL of toluene were added thereto, and then a palladium carbon (Pd / C) suspension was further added at the same temperature. Then, the mixture was stirred at the same temperature for 15 hours to obtain a second reaction solution. As the Pd / C suspension, 1.24 g (1.17 mmol) of Pd / C dispersed in 12 mL of N, N-dimethylformamide was used. The ratio of palladium to Pd / C was 10% by mass.

25℃の第2反応液に、108mLの16質量%塩酸を加え、同温で1時間攪拌した後、濾過した。得られた濾液に30mLの10質量%塩酸を加えた後、40℃で3時間攪拌して、有機層と水層とに分離させた。抽出した有機層を、93mLの水、165mLの水、165mLの水、165mLの10質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、165mLの10質量%チオ硫酸ナトリウム水溶液、及び93mLの水の順で洗浄した。 108 mL of 16% by mass hydrochloric acid was added to the second reaction solution at 25 ° C., the mixture was stirred at the same temperature for 1 hour, and then filtered. After adding 30 mL of 10% by mass hydrochloric acid to the obtained filtrate, the mixture was stirred at 40 ° C. for 3 hours to separate the organic layer and the aqueous layer. The extracted organic layer was washed in the order of 93 mL water, 165 mL water, 165 mL water, 165 mL 10 mass% sodium hydrogen carbonate aqueous solution, 165 mL 10 mass% sodium thiosulfate aqueous solution, and 93 mL water.

洗浄後の有機層を濃縮した後、これに80mLのトルエンを加えて更に濃縮処理を行った。この操作を再度行い、濃縮残渣を得た。得られた濃縮残渣を100mLのメタノールに溶解させ、得られた溶液に1.71gの活性炭を加えて、40℃で1時間攪拌して、第3反応液を得た。第3反応液を濾過し、式(III)に示すビオチン化合物のメタノール溶液を得た。ビオチン化合物の量は、54.4gであり、チオラクトン化合物に対する収率は、90.7%であった。 After concentrating the washed organic layer, 80 mL of toluene was added thereto for further concentration treatment. This operation was repeated to obtain a concentrated residue. The obtained concentrated residue was dissolved in 100 mL of methanol, 1.71 g of activated carbon was added to the obtained solution, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 1 hour to obtain a third reaction solution. The third reaction solution was filtered to obtain a methanol solution of the biotin compound represented by the formula (III). The amount of the biotin compound was 54.4 g, and the yield with respect to the thiolactone compound was 90.7%.

<実施例2>
酢酸カリウム塩の量を13.7g(0.139mol)へと変更したこと以外は、実施例1と同様の方法でチオラクトン化合物を得た。得られたチオラクトン化合物の結晶の量は11.6gであり、ラクトン化合物からの収率は76%であった。
<Example 2>
A thiolactone compound was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of potassium acetate was changed to 13.7 g (0.139 mol). The amount of crystals of the obtained thiolactone compound was 11.6 g, and the yield from the lactone compound was 76%.

<実施例3>
(チオラクトン化合物の合成)
先ず、以下の方法で式(II)に示すチオラクトン化合物を合成した。なお、R及びRは、それぞれ、ベンジル基とした。
<Example 3>
(Synthesis of thiolactone compounds)
First, the thiolactone compound represented by the formula (II) was synthesized by the following method. R 1 and R 2 were each designated as a benzyl group.

6.58g(0.067mol)の酢酸カリウムと12.00g(0.038mol)のラクトン化合物と、15mLのDMAとを、100mLの四つ口フラスコに入れ、室温下で撹拌しながら減圧と窒素置換を3回繰り返して第1混合物を得た。第1混合物の温度を125℃にまで上昇させた後、3.97g(0.052mol)のチオ酢酸を、15分の1の量に分けて4分置きに加え、125℃の温度で2時間撹拌して、式(II)に示すチオラクトン化合物を含む第2混合物を得た。 6.58 g (0.067 mol) of potassium acetate, 12.00 g (0.038 mol) of lactone compound, and 15 mL of DMA were placed in a 100 mL four-necked flask, and the pressure was reduced and nitrogen was replaced while stirring at room temperature. Was repeated 3 times to obtain the first mixture. After raising the temperature of the first mixture to 125 ° C, 3.97 g (0.052 mol) of thioacetic acid was added in 1/15 amounts every 4 minutes and at a temperature of 125 ° C for 2 hours. Stirring gave a second mixture containing the thiolactone compound of formula (II).

(チオラクトン化合物の精製)
次に、以下の方法で式(II)に示すチオラクトン化合物の結晶を得た。
第2混合物の温度を40℃まで冷却した後、12mLのDMAを加えて、第3混合物を得た。この第3混合物に、48mLの水を10分かけて更に加え、25℃以上30℃以下の温度で2時間撹拌して、チオラクトン化合物の析出物を含む第4混合物を得た。この第4混合物を濾過してチオラクトン化合物の析出物を濾別し、これを洗浄液で洗浄した。洗浄液としては、12mLのアセトンと12mLの水との混合溶媒を用いた。洗浄後のチオラクトン化合物の析出物の量は、15.92gであった。洗浄後のチオラクトン化合物の析出物を室温下で20時間ドラフト中で乾燥させて、11.29gの乾燥後のチオラクトン化合物を得た。乾燥後のチオラクトン化合物の析出物のラクトン化合物からの収率は、89.6%であった。
(Purification of thiolactone compound)
Next, crystals of the thiolactone compound represented by the formula (II) were obtained by the following method.
After cooling the temperature of the second mixture to 40 ° C., 12 mL of DMA was added to obtain a third mixture. To this third mixture, 48 mL of water was further added over 10 minutes, and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. or higher and 30 ° C. or lower for 2 hours to obtain a fourth mixture containing a precipitate of a thiolactone compound. The fourth mixture was filtered to separate the precipitate of the thiolactone compound, which was washed with a washing solution. As the cleaning liquid, a mixed solvent of 12 mL of acetone and 12 mL of water was used. The amount of the thiolactone compound precipitate after washing was 15.92 g. The washed thiolactone compound precipitate was dried in a draft at room temperature for 20 hours to obtain 11.29 g of the dried thiolactone compound. The yield of the dried thiolactone compound precipitate from the lactone compound was 89.6%.

乾燥後のチオラクトン化合物の析出物と、60mLのアセトンと、0.60gの活性炭とを混合し、得られた混合物を60℃の温度下で1時間撹拌した。この混合物を3.00gのセライト(登録商標)を用いて濾過し、活性炭をろ別した。洗浄液を用いて濾別した活性炭を洗浄した。洗浄液としては12mLのアセトンを用いた。得られたろ液と使用後の洗浄液とを混合し、これに72mLの水を加えて混合液を得た。その後、混合液を25℃下で1時間熟成させた後、濾過して固体を濾別した。濾別した固体を12mLのアセトンと12mLの水との混合溶媒で洗浄した。洗浄後の固体を70℃で2時間にわたって送風乾燥させて、チオラクトン化合物の結晶を得た。チオラクトン化合物の結晶の量は10.01gであり、その収率は91.0%であった。上述した条件でHPLC測定したところ、その純度は99.64%であった。 The dried precipitate of thiolactone compound, 60 mL of acetone and 0.60 g of activated carbon were mixed, and the obtained mixture was stirred at a temperature of 60 ° C. for 1 hour. The mixture was filtered through 3.00 g of Celite® and the activated carbon was filtered off. The activated carbon filtered out was washed with a washing liquid. As the cleaning liquid, 12 mL of acetone was used. The obtained filtrate and the cleaning solution after use were mixed, and 72 mL of water was added thereto to obtain a mixed solution. Then, the mixed solution was aged at 25 ° C. for 1 hour, and then filtered to separate the solid. The filtered solid was washed with a mixed solvent of 12 mL of acetone and 12 mL of water. The washed solid was air-dried at 70 ° C. for 2 hours to obtain crystals of the thiolactone compound. The amount of crystals of the thiolactone compound was 10.01 g, and the yield was 91.0%. When the HPLC measurement was performed under the above-mentioned conditions, the purity was 99.64%.

<比較例1>
先ず、酢酸カリウム塩とチオ酢酸とを混合してチオ酢酸カリウム塩を生成した。このチオ酢酸カリウム塩と、式(I)に示すラクトン化合物と、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)とを混合して、125℃で十分に攪拌してチオラクトン化合物を含む混合物を得た。酢酸カリウム塩、チオ酢酸、及びラクトン化合物の量は、それぞれ、実施例1と同量とした。この混合物を実施例1に記載したのと同様の方法で精製して、式(II)に示すチオラクトン化合物の結晶を得た。
<Comparative example 1>
First, potassium acetate and thioacetic acid were mixed to produce potassium thioacetate. This potassium thioacetate salt, the lactone compound represented by the formula (I), and N, N-dimethylacetamide (DMA) were mixed and sufficiently stirred at 125 ° C. to obtain a mixture containing the thiolactone compound. The amounts of potassium acetate salt, thioacetic acid, and lactone compound were the same as in Example 1, respectively. This mixture was purified by the same method as described in Example 1 to obtain crystals of the thiolactone compound represented by the formula (II).

精製したチオラクトン化合物の結晶の量は10.41gであり、ラクトン化合物からの収率は68.1%であった。上述した条件でHPLC測定したところ、その純度は97.4%であった。 The amount of crystals of the purified thiolactone compound was 10.41 g, and the yield from the lactone compound was 68.1%. When the HPLC measurement was performed under the above-mentioned conditions, the purity was 97.4%.

実施例1と比較例1との比較から明らかなように、チオ酢酸を第1混合物に添加する方法では、酢酸カリウム塩とチオ酢酸とを混合してチオ酢酸カリウム塩を得た後、これとラクトン化合物とを反応させる方法と比較して、高い収率でチオラクトン化合物を得ることができた。 As is clear from the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, in the method of adding thioacetic acid to the first mixture, potassium acetate and thioacetic acid are mixed to obtain potassium thioacetic acid, and then this and A thiolactone compound could be obtained in a higher yield than the method of reacting with a lactone compound.

Claims (4)

下記式(I)で表されるラクトン化合物と酢酸アルカリ金属塩とを、第1有機溶媒中で接触させて第1混合物を得ることと、
前記第1混合物とチオカルボン酸とを接触させて、下記式(II)で表されるチオラクトン化合物を含む第2混合物を得ることと
を含むチオラクトン化合物の製造方法:
Figure 2021151958
式(I)において、R及びRは、それぞれ、水素原子、ベンジル基、又は置換基を有するベンジル基であり、
Figure 2021151958
式(II)において、R及びRは、前記式(I)におけるものと同義である。
The lactone compound represented by the following formula (I) and the alkali metal acetate are brought into contact with each other in a first organic solvent to obtain a first mixture.
A method for producing a thiolactone compound, which comprises contacting the first mixture with a thiocarboxylic acid to obtain a second mixture containing a thiolactone compound represented by the following formula (II).
Figure 2021151958
In formula (I), R 1 and R 2 are benzyl groups having a hydrogen atom, a benzyl group, or a substituent, respectively.
Figure 2021151958
In formula (II), R 1 and R 2 are synonymous with those in formula (I).
前記第1混合物の温度を80℃以上として、前記チオカルボン酸と接触させる請求項1に記載のチオラクトン化合物の製造方法。 The method for producing a thiolactone compound according to claim 1, wherein the temperature of the first mixture is 80 ° C. or higher, and the mixture is brought into contact with the thiocarboxylic acid. 1モルの前記チオカルボン酸に対する前記酢酸アルカリ金属塩の量は、1モル以上3モル以下である請求項1又は2に記載のチオラクトン化合物の製造方法。 The method for producing a thiolactone compound according to claim 1 or 2, wherein the amount of the alkali metal acetate with respect to 1 mol of the thiocarboxylic acid is 1 mol or more and 3 mol or less. 前記第2混合物と第2有機溶媒とを混合することを更に含む請求項1〜3の何れか1項に記載のチオラクトン化合物の製造方法。 The method for producing a thiolactone compound according to any one of claims 1 to 3, further comprising mixing the second mixture with a second organic solvent.
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