JP2542838B2 - Process for producing optically active secondary alcohol and ester - Google Patents

Process for producing optically active secondary alcohol and ester

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は酵素を用い2級アルコール類にカルボン酸を
作用させた、生化学的手法による光学活性な2級アルコ
ールとエステルの製造法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an optically active secondary alcohol and ester by a biochemical method in which a carboxylic acid is allowed to act on a secondary alcohol using an enzyme. Is.

〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by conventional technology and invention]

光学活性なアルコール類は、医薬、農薬などの生理活
性物質、あるいはその中間原料、または液晶化合物の中
間体として非常に需要の多い化合物として知られてい
る。
Optically active alcohols are known to be very demanding compounds as physiologically active substances such as medicines and agricultural chemicals, or intermediate raw materials thereof, or intermediates of liquid crystal compounds.

しかしながら、一般式 (Xは炭素数2〜20のアルキル基、Yは炭素数1〜3の
アルキル基、または−CF3または−CNを示す。ただし、
X≠Yである。)で表されるような2級アルコール類
は、光学異性体が存在することから、R−体およびS−
体のどちらか一方を純度良く含むものでなければ、多く
の場合、充分な生理活性を示さない。そのため光学活性
体を得るためには通常の合成化学的製造法で得られるラ
セミ体を光学分割するか、不斉合成を行うか、あるいは
光学活性な物質から立体化学的手法で合成するかしなけ
ればならず工程が繁雑であり、工業的に不利であった。
However, the general formula (X is an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, Y represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or -CF 3, or -CN,. However,
X ≠ Y. The secondary alcohols represented by) have optical isomers, and therefore R-form and S-form.
In many cases, it does not exhibit sufficient physiological activity unless it contains one of the bodies in high purity. Therefore, in order to obtain an optically active substance, the racemate obtained by a general synthetic chemical production method must be optically resolved, asymmetrically synthesized, or synthesized from an optically active substance by a stereochemical method. Inevitably, the process was complicated and industrially disadvantageous.

それゆえ、工業的に有利な方法によって光学分割をす
る技術の開発が望まれてきた。
Therefore, it has been desired to develop a technique of performing optical division by an industrially advantageous method.

現在知られているような2級アルコールの光学分割法
も、複雑な工程や高価な光学活性剤を必要とする。例え
ば、2−ブタノールや2−オクタノールを分割するには
モノフタル酸エステルとした後ブルシンと塩を作らせ再
結晶を何度も行わなければならない。(Org.Syntheses,
Coll.Vol.I,418,2nd ed.,1941参照)。
The optical resolution method of secondary alcohol as currently known also requires a complicated process and an expensive optical activator. For example, in order to split 2-butanol or 2-octanol, it is necessary to make a salt with brucine after forming a monophthalic acid ester and recrystallize it many times. (Org.Syntheses,
Coll. Vol.I, 418, 2nd ed., 1941).

また生化学的手法で光学分割を行い光学活性体を得る
方法もいくつか知られている。例えば、クリバノフ(Kl
ibanov)らの方法(J.Am.Chem.Soc.,106,2687(198
4)、J.Am.Chem.Soc.,107,7072(1985)が公知である
が、本発明の方法とは異なっており、前者は緩衝液を用
いて反応を行っているため、水分の存在によるトリグリ
セリドの不必要な加水分解を避けることが出来ず、さら
に酵素が水溶性であり且つ水分に対して不安定なため、
安定に使用するためには酵素を固定化しなけらばならな
い。また、後者は、酵素の固定化の必要はないが、分割
のためのエステル交換反応が限られるため、アルコール
に対する特別なエステルが必要である。また、ラングラ
ンド(G.Langrand)らは、アルコール類を酵素を用いて
エステル合成をして分割している(Tetrahedron Letter
s26,1857(1985))が、分割対象のアルコール類は置換
シクロヘキサノール類に限られている。
There are also known some methods of obtaining optically active substances by performing optical resolution by biochemical methods. For example, Krivanov (Kl
ibanov) et al. (J. Am. Chem. Soc., 106 , 2687 (198
4), J. Am. Chem. Soc., 107 , 7072 (1985) are known, but they are different from the method of the present invention, and the former uses a buffer solution to carry out the reaction, and Unnecessary hydrolysis of triglycerides due to their presence is unavoidable, and moreover the enzyme is water soluble and unstable towards water,
The enzyme must be immobilized for stable use. Further, the latter does not require immobilization of an enzyme, but a transesterification reaction for resolution is limited, so a special ester for alcohol is required. In addition, G. Langrand et al. Divide alcohols by ester synthesis using enzymes (Tetrahedron Letter).
s 26, 1857 (1985)) is, alcohols of the split subject has been limited to the replacement cyclohexanol.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者らは、工業的に有利な方法で光学活性な前記
一般式のアルコールの製造法を見いだすべく研究を行っ
た結果、ラセミ体の前記一般式のアルコールを原料と
し、生化学的に不斉エステル合成を行い、効率良く光学
活性なエステルとその対掌体である光学活性なアルコー
ルに分割できることを見出した。
The present inventors have conducted research to find out a method for producing an optically active alcohol of the above general formula by an industrially advantageous method, and as a result, the racemic alcohol of the above general formula was used as a raw material and biochemically unsuitable. It was found that the compound can be efficiently separated into optically active ester and its enantiomer, optically active alcohol, by performing simultaneous ester synthesis.

即ち、本発明は一般式 (Xは炭素数2〜20のアルキル基、Yは炭素数1〜3の
アルキル基、または−CF3または−CNを示す。ただし、
X≠Yである。)で表される(R,S)−アルコールに作
用して、R−体およびS−体のどちらか一方のアルコー
ルと優先的にカルボン酸と不斉エステル合成反応させる
能力を有する酵素、特に微生物由来のリパーゼを用い、
前記(R,S)−アルコールとカルボン酸を反応させ、実
質的に水分の存在しない条件下で直接、あるいは有機溶
媒中でエステル合成反応を行い、R−体、およびS−体
のどちらか一方に富む光学活性なアルコールとエステル
に分割する方法である。
That is, the present invention has the general formula (X is an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, Y represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or -CF 3, or -CN,. However,
X ≠ Y. And an enzyme having the ability to react preferentially with either an R- or S-alcohol to a carboxylic acid and an asymmetric ester synthesis reaction, particularly a microorganism. Using lipase derived from
The (R, S) -alcohol is reacted with a carboxylic acid, and the ester synthesis reaction is carried out directly under an essentially water-free condition or in an organic solvent to give either R-form or S-form. It is a method of resolving optically active alcohols and esters rich in water.

本発明の方法は、水分や水分の代わりに低級アルコー
ルを用いる必要のないことから、合成されるエステルの
加水分解を起こさず、酵素を有機溶媒中で安定に保ち、
反応後の容易な分離、再使用が可能である。さらに微生
物汚染が起こらないため、特別な装置、防腐剤などの必
要がなく、開放系で反応を行うことができる。
The method of the present invention does not require the use of lower alcohols in place of water or water, and thus does not cause hydrolysis of the synthesized ester and keeps the enzyme stable in an organic solvent,
It can be easily separated and reused after the reaction. Furthermore, since microbial contamination does not occur, there is no need for special equipment, preservatives, etc., and the reaction can be carried out in an open system.

次に本発明方法について更に詳細に述べる。 Next, the method of the present invention will be described in more detail.

本発明において、原料となる(R,S)−アルコールは
入手することができ、あるいは容易に合成することがで
きる化合物である。例えば、2−ブタノール、2−ペン
タノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、2−
オクタノール、2−ノナノール、2−デカノール等は市
販されているもので充分である。また(1)式において
Y=−CF3の場合は、キャンベル(Campbell)らの方法
(J.Am.Chem.Soc,72,4380(1950))によって合成する
ことができる。Y=−CNについてもアルデヒドとシアン
化水素の反応により合成が可能である。カルボン酸につ
いても容易に入手することができるもので充分であり、
酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、ラウリン酸、
ステアリン酸、ミリスチン酸、オレイン酸等が市販され
ている。
In the present invention, the raw material (R, S) -alcohol is a compound that can be obtained or easily synthesized. For example, 2-butanol, 2-pentanol, 2-hexanol, 2-heptanol, 2-
Commercially available octanol, 2-nonanol, 2-decanol and the like are sufficient. The (1) If Y = -CF 3 in formula, Campbell (Campbell) et al. Method (J.Am.Chem.Soc, 72, 4380 (1950)) can be synthesized by. Y = -CN can also be synthesized by reacting an aldehyde with hydrogen cyanide. As for the carboxylic acid, it is sufficient that it is easily available.
Acetic acid, propionic acid, butyric acid, caproic acid, lauric acid,
Stearic acid, myristic acid, oleic acid, etc. are commercially available.

本発明において用いられる酵素は、リパーゼ、リポプ
ロテインリパーゼ、あるいはエステラーゼと呼ばれるも
のが好ましいが、(R,S)−アルコールに作用してR−
体およびS−体のどちらか一方のアルコールと優先的に
カルボン酸と不斉エステル合成反応させる能力を有する
ものであれば種類を問わない。市販されているものとし
て下記の表に列挙したものが挙げられる。
The enzyme used in the present invention is preferably one called lipase, lipoprotein lipase, or esterase, but it acts on (R, S) -alcohol to give R-
Any type of alcohol may be used as long as it has the ability to preferentially react with the carboxylic acid and the asymmetric ester synthesis reaction with either the alcohol of the body or S-body. The commercially available products include those listed in the table below.

また、上記の反応をする能力を有する酵素を産生する
微生物であれば、その種族を問わずにその酵素を使用で
きる。かかる微生物の例として、アルスロバクター(Ar
throbacter)属、アクロモバクター(Acromobacter)
属、アルカリゲネス(Alcali−genes)属、アスペルギ
ルス(Asperigillus)属、クロモバクテリウム(Chromo
bacterium)属、カンディダ(Candida)属、ムコール
(Mucor)属、シュウドモナス(Pseudomonas)属、リゾ
プズ(Rhizopus)属等に属するものが挙げられる。
In addition, any microorganism can be used regardless of its race, as long as it is a microorganism that produces an enzyme capable of carrying out the above reaction. An example of such a microorganism is Arthrobacter (Ar
throbacter) genus, Achromobacter
Genus, Alcali-genes genus, Asperigillus genus, Chromobacterium
Examples thereof include those belonging to the genus bacterium, the genus Candida, the genus Mucor, the genus Pseudomonas, the genus Rhizopus, and the like.

(R,S)−アルコールのエステル合成反応は、(R,S)
−アルコールをカルボン酸と直接、あるいはトルエン、
ヘキサン、ヘプタンなどの有機溶媒中で混合し、酵素と
効率良く接触させることにより行われる。このとき反応
温度は20〜70℃が適当であり、特に好ましくは30〜45℃
である。反応時間は幅広く、5〜1000時間であり、反応
温度を高めたり、活性の高い(単位数の多い)酵素を用
いたり、基質濃度を下げたりすることにより反応時間の
短縮も可能である。
The ester synthesis reaction of (R, S) -alcohol is (R, S)
The alcohol directly with the carboxylic acid, or toluene,
It is carried out by mixing in an organic solvent such as hexane or heptane and efficiently contacting with the enzyme. At this time, the reaction temperature is appropriately 20 to 70 ° C, particularly preferably 30 to 45 ° C.
Is. The reaction time is wide, 5 to 1000 hours, and the reaction time can be shortened by increasing the reaction temperature, using an enzyme with high activity (having a large number of units), or decreasing the substrate concentration.

基質である(R,S)−アルコールとカルボン酸の割合
は、1:0.5ないし1:5(モル比)であり、好ましくは1:1.
1ないし1:2(モル比)である。
The ratio of the substrate (R, S) -alcohol to the carboxylic acid is 1: 0.5 to 1: 5 (molar ratio), preferably 1: 1.
It is 1 to 1: 2 (molar ratio).

このようにして不斉エステル合成反応を行った後、酵
素は通常の濾過操作で除去することができ、そのまま再
使用することができる。ろ液である反応液を減圧蒸留す
ることにより光学活性なエステルとアルコールをそれぞ
れ分離取得することができ、さらにエステルは、通常の
アルカリ加水分解をすることにより前述のアルコールと
の対掌体である光学活性なアルコールになる。
After carrying out the asymmetric ester synthesis reaction in this manner, the enzyme can be removed by a usual filtration operation and can be reused as it is. The reaction liquid, which is a filtrate, can be distilled under reduced pressure to separately obtain an optically active ester and an alcohol, and the ester is an enantiomer with the alcohol by subjecting to ordinary alkali hydrolysis. Becomes an optically active alcohol.

以上の操作により、R−体、S−体それぞれ、光学活
性なアルコールを得ることができる。
By the above operation, optically active alcohol can be obtained in each of R-form and S-form.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明の効果を列挙すれば、以下のとおりである。 The effects of the present invention are listed below.

実質上水分の存在しない条件で反応を行うことか
ら、不必要なエステルの加水分解が殆ど起こらない。
Since the reaction is carried out under the substantially absence of water, unnecessary hydrolysis of the ester hardly occurs.

酵素の回収、再使用が容易に行なえる。 The enzyme can be easily recovered and reused.

反応が比較的低温で、なおかつ開放系で行なえるた
め、特別の装置、材料を必要としない。
Since the reaction can be carried out at a relatively low temperature and in an open system, no special equipment or materials are required.

一段階の反応で高純度の光学活性体を得ることがで
きる。
A highly pure optically active substance can be obtained by a one-step reaction.

水を必要としないため、生化学反応にも問わらず基
質濃度を高くでき、基質に対して大容量の反応容器を必
要としない。
Since water is not required, the substrate concentration can be increased regardless of the biochemical reaction, and a large-capacity reaction container for the substrate is not required.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明を実施例によって、更に詳しく説明する
が、本発明はこれらの実施例によって限定されるもので
はない。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1 酵素(天野製薬、リパーゼ「アマノ」P)20gと、
(R,S)−2−オクタノール26g(0.2mol)、およびミリ
スチン酸50.2g(0.22mol)を、ヘプタン400mlに溶かし
た溶液を三口フラスコに入れ、35℃で6日間撹拌して反
応を行った。反応停止後、濾過により酵素を除き、これ
をトルエンで洗浄し、洗液をろ液に加え、次いで減圧蒸
留を行い、S−(+)−2−オクタノール(収率57%、
〔α〕=+7.4゜(neat))を沸点52〜62℃/3mmHgで
取り出した。次に釜残をカラムクロマトグラフィーにか
け、R−(−)−ミリスチン酸2−オクチルを得た。こ
のエステルは通常の加水分解を行い、R−(−)−2−
オクタノール(収率50%、〔α〕=−6.3゜(nea
t))とした。
Example 1 20 g of enzyme (Amano Pharmaceutical Co., lipase "Amano" P),
A solution prepared by dissolving 26 g (0.2 mol) of (R, S) -2-octanol and 50.2 g (0.22 mol) of myristic acid in 400 ml of heptane was placed in a three-necked flask and reacted at 35 ° C. for 6 days with stirring. . After the reaction was stopped, the enzyme was removed by filtration, washed with toluene, the washing solution was added to the filtrate, and then vacuum distillation was performed to obtain S-(+)-2-octanol (yield 57%,
[Α] D = + 7.4 ° (neat) was taken out at a boiling point of 52 to 62 ° C./3 mmHg. Next, the residue in the kettle was subjected to column chromatography to obtain 2-octyl R-(-)-myristate. This ester undergoes normal hydrolysis to give R-(-)-2-
Octanol (50% yield, [α] D = -6.3 ° (nea
t)).

得られた化合物の同定は、NMRチャートによる構造解
析、並びに旋光計による旋光度測定により行った。
The obtained compound was identified by structural analysis by an NMR chart and optical rotation measurement by a polarimeter.

実施例2 酵素(天野製薬、リパーゼ「アマノ」P)40g、2級
アルコールとして2−デカノール31.7g(0.2mol)、お
よびカルボン酸としてラウリン酸44.1g(0.22mol)を用
いて、実施例1の方法に準じた操作を行った。S−
(+)−2−デカノール13.2g(収率83.4%、〔α〕
=+69.5゜(neat)、R−(−)−2−デカノール7.8g
(収率49.3%、〔α〕=−5.60゜(neat))をそれぞ
れ得た。
Example 2 Using the enzyme (Amano Pharmaceutical Co., lipase “Amano” P) 40 g, 2-decanol 31.7 g (0.2 mol) as the secondary alcohol, and lauric acid 44.1 g (0.22 mol) as the carboxylic acid, The operation according to the method was performed. S-
13.2 g of (+)-2-decanol (yield 83.4%, [α] D
= + 69.5 ° (neat), R-(-)-2-decanol 7.8g
(Yield 49.3%, [α] D = −5.60 ° (neat)) were obtained.

得られた化合物の同定は、実施例1の方法に準じて行
った。
The obtained compound was identified according to the method of Example 1.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一般式: (Xは炭素数2〜20のアルキル基、Yは炭素数1〜3の
アルキル基、または−CF3または−CNを示す。ただし、
X≠Yである。)で表される(R,S)−アルコールに作
用して、R−体およびS−体のどちらか一方のアルコー
ルと優先的にカルボン酸と不斉エステル合成反応させる
能力を有する微生物由来のリパーゼの存在下に、 前記(1)で表される(R,S)−アルコールとカルボン
酸を反応させ、実質的に水分の存在しない条件下で直
接、あるいは有機溶媒中でエステル合成反応を行い、R
−体およびS−体のどちらか一方に富む光学活性なアル
コールとエステルに分割することを特徴とする生化学的
手法による光学活性な2級アルコールとエステルの製造
法。
1. A general formula: (X is an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, Y represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or -CF 3, or -CN,. However,
X ≠ Y. ) A lipase derived from a microorganism, which has the ability to act on an (R, S) -alcohol represented by In the presence of, the (R, S) -alcohol represented by the above (1) is reacted with a carboxylic acid, and an ester synthesis reaction is carried out directly or in an organic solvent under substantially no water. R
A method for producing an optically active secondary alcohol and ester by a biochemical method, characterized by dividing into an optically active alcohol and an ester which are rich in either one of the -form and the S-form.
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