JP2798892B2 - 光学活性アルコールの製造法 - Google Patents

光学活性アルコールの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は医薬品や農薬等の原料、
液晶等のファインケミカルの合成中間体として重要な光
学活性アルコールの製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光学活性アルコールは医薬品や農薬等の
原料あるいは中間原料、強誘電性液晶等のファインケミ
カル分野の合成中間体として重要な物質であるが、十分
な生理活性や特性を出すためには物性そのものの純度お
よび光学的純度ともにかなり高い精度が要求される。一
方、リパーゼ、リポプロテインリパーゼあるいはエステ
ラーゼ等の酵素を用いる反応においては、通常の高温を
伴う化学反応では困難な鏡像異性体の識別が可能とな
る。このため該酵素反応は、光学的純度を上げる、すな
わち光学分割を行う手段として有用であり、近年、これ
を利用した光学活性アルコールの製造方法が鋭意研究さ
れている。
【0003】しかしながら、現在行われている酵素反応
では数日から数十日以上といった非常に長期間にわたる
反応を行わなければならない(例えば特開昭62−16
6898号、特開昭63−273499号各公報)。し
かも、酵素反応を行える温度領域は高々20〜70℃程
度、好ましくは30〜50℃であり、例えばラセミ体ア
ルコールとエステル交換反応させるエステルはその温度
領域で液状のものか溶剤に溶解させて反応させなければ
ならない(特開昭62−166898号、特開昭63−
284184号、特開平4−349894号各公報)。
【0004】したがって、エステル交換反応させるエス
テルとラセミ体アルコールとは沸点や融点等の物理的性
状がほぼ近似したものとなり、通常、未反応物や副反応
物等の種々の成分を含む反応物の中から目的物質を効率
良く分離回収し、その物質純度ならびに光学純度を高め
るための精製手段としては物性の差を利用しづらく、他
の煩雑かつ高価な工程を踏まなければならない。つま
り、酵素反応終了後、該反応物から目的の光学活性アル
コールを回収するためには共沸蒸留や分子蒸留もしくは
分取液体クロマトグラフィー等を用いて物質純度を高め
ているのが実情である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、現在
の光学活性アルコールの製造法では酵素反応を非常に長
期間にわたって行わなければならないという欠点があ
る。さらに、酵素反応温度が実質的には30〜50℃に
限られ、これに適した原料が選択されるため、反応後の
目的物の分離精製工程において融点や沸点といった物性
の差を利用しづらく、煩雑な方法、手段を選ばざるを得
ず、目的とする光学活性アルコールを反応物から効率良
く回収するために過大なコストを必要とするという問題
点がある。したがって本発明は、光学活性アルコールの
製造法において、酵素反応を短時間で行い、なおかつ簡
便な操作で目的物を分離、精製できるような前記方法を
開発することを目的とした。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決し、工業的に簡便かつ有利な方法で光学活性ア
ルコールを得るために鋭意研究を行った。その結果、
ェニル基を含まない2−アルカノールと以下に示す特定
のエステルとを、特定粒径の耐熱性リパーゼの共存下
に、高温でエステル交換反応せしめることにより、該反
応が短時間で完了し、かつ該反応物から光学活性アルコ
ールが簡便に高収率で単離できることを見出し、本発明
を完成するに至った。
【0007】すなわち本発明の要旨は、フェニル基を含
まない2−アルカノールと、炭素数14以上の飽和ジカ
ルボン酸の低級1価アルコールジエステルとを、粒子の
90%以上が粒径1〜100μmである粉末状耐熱性リ
パーゼの共存下、前記原料の溶媒を使用することなく、
かつ実質的に水分を含まない条件下で、81℃以上にて
エステル交換反応せしめ、該反応物からR体またはS体
のいずれか一方に富む光学活性アルコールを分割するこ
とを特徴とする光学活性アルコールの製造法にある。
【0008】本発明において、光学分割を行うラセミ体
アルコールは特に限定されるものではないが、2−アル
カノールが分割しやすい。
【0009】具体的には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、1−クロ
ロ−2−オクタノール、1,1−ジフルオロ−2−オク
タノール等のラセミ体アルコールがある。このうち、好
ましくは2−オクタノールである。
【0010】また本発明で用いるエステルとは、炭素数
14以上の飽和ジカルボン酸の低級1価アルコールジエ
ステルをいい、このタイプのエステルはいずれも高融点
(好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上)
であることを特徴とする。そしてこれにより、本発明の
エステル交換反応物から目的の光学活性アルコールを効
率良く得られる利点がある。
【0011】a)タイプのジカルボン酸と低級アルコー
ルとのジエステルとしては、テトラデカジカルボン酸、
ペンタデカジカルボン酸、ヘキサデカジカルボン酸、ヘ
プタデカジカルボン酸、オクタデカジカルボン酸、ノナ
デカジカルボン酸、エイコサジカルボン酸、ドコサジカ
ルボン酸、テトラコサジカルボン酸、ヘキサコサジカル
ボン酸およびオクタコサジカルボン酸、またオレイン酸
やエルシン酸等を二重体化したダイマー酸等で示される
飽和ジカルボン酸のいずれかのジメチル、ジエチル、ジ
n−プロピルおよびジイソプロピル各エステルを具体的
に例示でき、このうち炭素数20〜28の前記直鎖状飽
和ジカルボン酸の各低級1価アルコールジエステルが好
ましく、さらには炭素数22のジカルボン酸(ドコサジ
カルボン酸)および炭素数28のジカルボン酸(オクタ
コサジカルボン酸)の前記各低級1価アルコールジエス
テルがより好ましい。なおジカルボン酸は、炭素数が1
4未満では本発明の精製工程において目的物を効率良く
分離できず、炭素数が45超過では工業的に入手しにく
い。また低級1価アルコールは、炭素数が3を超えると
ラセミ体を混在することがあるので本発明の趣旨から好
ましくない。
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】本発明においては炭素数14以上の飽和ジ
カルボン酸の低級1価アルコールジエステルは、炭素数
16以上の飽和脂肪酸より構成されるトリグリセリドや
炭素数18以上の飽和脂肪酸の低級1価アルコールモノ
エステルよりも好適に使用できる。このほか本発明に用
いることができる高融点エステルとしては、高級脂肪酸
と高級アルコールとのエステルである各種ワックス類、
例えばモンタンワックス、カルナウバロウ、ライスワッ
クス、キャンデリラロウ、ひまわりワックス、蜜ロウ、
鯨ロウ、セラックロウ、虫白ロウ、けしロウ、綿ロウ、
さとうきびロウ等がある。
【0017】本発明のエステル交換反応では、耐熱性リ
パーゼを用いることを特徴とする。これにより、ラセミ
体アルコールと前記エステル類とのエステル交換反応を
高温に維持してすみやかに進行せしめることができ、ま
た高温反応が可能となることにより、従来のような原料
を溶解させるための溶媒を必要とせずに高融点のエステ
ル類を使用することができる。
【0018】耐熱性リパーゼとしては、特公昭58−3
6953号公報に記載のアルカリゲネス(Alcaligenes
)属由来のリパーゼ、特開昭59−156282号公
報に記載のリゾプス キネンシス(Rhizopus chinensi
s)等を例示できる。本発明ではとりわけ、特公昭58
−36953号公報に記載されたアルカリゲネス エス
ピー(Alcaligenes sp. PL−266)(微工研菌寄第
3187号)が生産するリパーゼPL−266、特公昭
60−15312号公報に記載されたアルカリゲネス
エスピー(Alcaligenes sp. PL−679)(微工研菌
寄第3783号)が生産するリパーゼPL−679が好
ましく、さらには名糖産業(株)製のリパーゼQLが望
ましい。かかる耐熱性リパーゼは、活性炭、セライト、
吸着性樹脂、イオン交換樹脂、セラミックス等の公知の
担体に固定化して用いてもよいが、後述するように粉末
状態のままで原料に共存させることが好ましい。
【0019】エステル交換反応は、前記したラセミ体ア
ルコールとエステルとをラセミ体アルコールを基準にし
て1:1以下、好ましくは1:0.5〜0.25のモル
比率で原料として混合し、該原料の溶媒を使用すること
なく、なおかつ実質的に水分を含まない(すなわち原料
中の平衡水分含量である約0.1重量%以下、望ましく
は0.01重量%以下の)反応系に、好ましくは前記リ
パーゼの粉末を分散させて、攪拌しながら反応を行う。
このときリパーゼ粉末の粒子の90%以上が1〜100
μm、好ましくは20〜50μmの大きさになるように
コントロールしてエステル交換を行うことが望ましい。
この粒子サイズの均一化の手段としては、必要に応じて
加温し溶解した原料にリパーゼ粉末を分散させた後、超
音波処理、分散液の精密膜または限外濾過膜による濾過
処理、遠心沈降処理等を施せばよいが、好ましくは反応
温度以下、20〜150kHz 、100〜250Wの条件
下で1〜30分間超音波を照射処理することが簡便であ
る。
【0020】反応温度は81℃以上、より好ましくは9
1〜130℃、最も好ましくは101〜120℃に設定
し、ゆるやかに攪拌もしくは振とうしながら、反応率を
例えばガスクロマトグラフィーでチェックして、所定の
時間、望ましくは10分から10時間、エステル交換反
応を行わせる。反応温度が81℃を下回ると該反応の進
行が遅く、逆に130℃を超えるとリパーゼの失活を招
く。なお原料のエステルの種類によっては、エステル交
換反応にともない低級アルコールを生じるので、これを
例えば減圧留去しながら反応を行うことによりさらに効
率良くエステル交換反応を行わせることができる。
【0021】エステル交換反応物は、濾紙等の精密濾過
膜を用いてリパーゼを除去した後、未反応物として存在
するR体またはS体いずれか一方の光学活性アルコール
を単蒸留、溶剤の存在下または非存在下に分別、再結
晶、シリカゲルカラムクロマトグラフィー等の比較的簡
単な方法で処理して除き、残分を水酸化ナトリウムや水
酸化カリウムを用いてアルカリ加水分解または塩酸や硫
酸を用いて酸加水分解し、必要に応じてアセトン、メチ
ルエチルケトン、酢酸エチル、ヘキサン等を用いて分別
処理することにより残りの他の光学活性アルコールを物
質純度および光学純度ともに高めて分離、精製すること
ができる。
【0022】
【実施例】以下の実施例および比較例において得られた
化合物の物質純度はガスクロマトグラフィー((株)島
津製作所製、GC−14A)を用いて、また光学純度は
比旋光度を旋光度計(日本分光(株)製、DIP−37
0)を用いてそれぞれ測定し、その測定値を標準試料の
値と比較することにより算出した。
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】実施例5 リパーゼQL3g、(R,S)−2−オクタノール50
gおよびトリベヘン150gを用いて、120℃にて実
施例3と同様に22時間エステル交換反応を行った。反
応系中の水分含量:0.03重量%、リパーゼ粒子サイ
ズ:91%が20〜40μmであった。反応物をガスク
ロマトグラフィーで測定したところ、(R,S)−2−
オクタノールの64モル%が2−オクチルベヘネートに
変換されていた。反応物を実施例3と同様に処理して6
5℃、5mmHgの条件下で単蒸留を行い、(S)−(+)
−2−オクタノール(収率34%、物質純度99.9
%、光学純度98.2%ee)を得た。一方、残分である
(R)−(−)−2−オクタノールのベヘン酸エステル
を実施例1と同様にアルカリ加水分解処理して(R)−
(−)−2−オクタノール(収率85%、物質純度9
9.6%、光学純度62%ee)を得た。
【0029】実施例6 リパーゼQL1gおよび(R,S)−2−デカノール4
0gを300mlセパラブルフラスコに入れ、室温で超音
波発生装置(実施例1と同じ)を用いて90kHz で1分
間超音波を照射した。その後ステアリン酸イソプロピル
60gを加え、95℃にて攪拌速度250rpm で攪拌し
て、副生するイソプロパノールを減圧留去しながら20
時間エステル交換反応を行った。反応系中の水分含量:
0.02重量%、リパーゼ粒子サイズ:96%が10〜
40μmであった。反応物をガスクロマトグラフィーで
測定したところ、(R,S)−2−デカノールの58モ
ル%が2−デカノイルステアレートに変換されていた。
実施例1と同様にリパーゼを濾別し、70℃、5mmHgの
条件下で単蒸留を行い、(S)−(+)−2−デカノー
ル(収率73.5%、物質純度99.9%、光学純度9
8.5%ee)を得た。一方、残分である(R)−(−)
−2−デカノールのステアリン酸エステルおよび未反応
ステアリン酸イソプロピルの混合物を実施例2と同様に
酸加水分解後、アセトン1000mlを加えて5℃に冷却
して析出したステアリン酸を同様に濾別し、さらにメタ
ノールを減圧留去して(R)−(−)−2−デカノール
(収率72%、物質純度99.6%、光学純度84%e
e)を得た。
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、2−アルカノールと高
融点のエステルとを、耐熱性リパーゼを用いて高温にて
極めて短時間でエステル交換反応させることができ、こ
れによりラセミ体のうちのいずれか一方が未反応のまま
で残存し、かつ他方が高融点および高沸点のエステル交
換物となるので、この物性の差異を利用して、単蒸留、
溶剤分別等といった簡便かつ安価な精製手段を用いて、
物質純度および光学純度がともに高い光学活性アルコー
ルを収率良く分割することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12P 41/00 BIOSIS(DIALOG) CA(STN) REGISTRY(STN) WPI(DIALOG)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェニル基を含まない2−アルカノール
    と、炭素数14以上の飽和ジカルボン酸の低級1価アル
    コールジエステルとを、粒子の90%以上が粒径1〜1
    00μmである粉末状耐熱リパーゼの共存下、前記原料
    の溶媒を使用することなく、かつ実質的に水分を含まな
    い条件下で、81℃以上にてエステル交換反応せしめ、
    該反応物からR体またはS体のいずれか一方に富む光学
    活性アルコールを分割することを特徴とする光学活性ア
    ルコールの製造法。
  2. 【請求項2】 耐熱性リパーゼがアルカリゲネス属に属
    する微生物から得られるものである請求項1に記載の製
    造法。
  3. 【請求項3】 耐熱性リパーゼを用いるエステル交換反
    応温度が101〜120℃である請求項1または2のい
    ずれか1項に記載の製造法。
  4. 【請求項4】 飽和ジカルボン酸が直鎖状のものである
    請求項1に記載の製造法。
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JP2852545B2 (ja) * 1989-11-14 1999-02-03 チッソ株式会社 複数の不斉点を持つ光学活性化合物および製造法

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