JP3018277B2 - エステルの転移反応方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定化生体触媒を
用い、有機溶剤中で、光学活性アルコールのラセミ混合
物に対して、脂肪酸とビニルアルコールのエステルであ
るアシル供与物質によりエステルの転移反応を行う際
に、生体触媒の失活を招くことなく効率的にエステルの
転移反応を行う方法を提供するものであり、光学活性ア
ルコールのラセミ混合物の光学分割に応用される。

【０００２】

【従来の技術】光学活性アルコールは、医薬，農薬など
の生理活性物質や液晶材料等のファインケミカルズを合
成する際の中間体として近年、需要増加の著しい化合物
である。光学活性体の優先的結晶化や合成触媒を使った
不斉反応は、工程が複雑であったり触媒が高価であった
り、効率の点で問題がある場合が多いため、生体触媒を
使った有機溶剤中での不斉反応が注目されている。

【０００３】生体触媒を用いて光学活性アルコールを製
造する方法の一つとして、有機溶剤中で光学活性アルコ
ールのラセミ混合物とアシル供与物質を混合し、生体触
媒の作用によって光学活性アルコールのいずれかに優先
的にアシル基を導入し、該アシル化合物を蒸留もしくは
抽出といった操作で未反応のアルコールから分離する光
学分割法が知られている。

【０００４】この際、アシル供与物質として一般式

【化１】 で表されるビニル化合物の優れていることが「テトラヘ
ドロン レターズ（Tetrahedron Letters ）」２８巻、
９５３−９５４（１９８７年）に報告されている。該ア
シル供与物質はアシル基をアルコールに転移するとビニ
ルアルコールになるが、ビニルアルコールは不安定で即
座にケト形になりアルデヒドを生成する。このため一度
光学活性アルコールに転移したアシル基が再びビニルア
ルコールに転移するというような逆反応が起こり得ない
ため、極めて優れたアシル供与物質として多く用いられ
ている。しかし、ビニルアルコールがケト形になり生成
するアルデヒドは反応性が高く、生体触媒に含まれるア
ミノ基やアルコール等の官能基と反応し、生体触媒の活
性を著しく低下させるという欠点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は生体触媒を用
い、有機溶剤中で、一般式

【化２】 で表される脂肪酸とビニルアルコールのエステルをアシ
ル供与物質として、光学活性アルコールのラセミ混合物
の一方に優先的にエステルの転移反応を行う際に、反応
時に生成するアルデヒドが生体触媒のアミノ基やアルコ
ール等の官能基と反応することを防止し、生体触媒の失
活を招くことなく、効率的にエステルの転移反応を行う
方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究を
行い、エステル転移反応で生成するアルデヒドを、生体
触媒のアミノ基やアルコール等の官能基と反応する前に
取り除くことで、活性の低下が防止できることを見いだ
した。即ち、光学活性アルコールのラセミ混合物に対し
て、有機溶剤中でエステルの転移反応を触媒する生体触
媒を用い、脂肪酸とビニルアルコールのエステルをアシ
ル供与物質として用い、エステルの転移反応を行う際
に、反応液中にアシル供与物質の０．０１〜０．１倍重
量の有機溶剤不溶性でアルデヒドを吸着する吸着剤を加
え、反応液中に生成するアルデヒドを吸着除去すること
で、生体触媒の失活を招くことなく、効率的にエステル
の転移反応を行うものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の固定化に用いる生体触媒
としては、エステルの転移反応を触媒する酵素，抗体，
微生物の何れでも良い。特にリパーゼ，コレステロール
エステラーゼ等の酵素触媒は発現活性，安定性，基質特
異性が高く好適である。酵素触媒の起源としては特に限
定されるものではなく、ブタ肝臓，ブタ膵臓由来リパー
ゼの他、リゾプス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属，アスペルギ
ルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属，ムコール（Ｍｕｃ
ｏｒ）属，ゲオトリウム（Ｇｅｏｔｏｒｉｃｈｕｍ）
属，キャンデイダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属，クロモバクテ
リウム（Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属，シュー
ドモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属，ペニシリウム
（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）等の細菌，糸状菌，酵母由
来のものが挙げられる。

【０００８】生体触媒はそれ単独で反応に用いてもよい
が、不溶性の担体に生体触媒を固定化した固定化生体触
媒は発現活性が高く好適である。固定化用担体としては
合成樹脂系のイオン交換体や無機系イオン交換体，セラ
イトの様な無機系濾過剤，多孔質ガラスビーズ，多糖類
系イオン交換体等があげられるが、高級脂肪酸を導入し
た架橋再生粒状多孔質キトサンは、有機溶剤に耐性が高
く固定化酵素の発現活性も大きいため好ましい。この中
でも特に固定化生体触媒としては特開平７−８７９７４
号で開示した高級脂肪酸を導入した架橋再生粒状多孔質
キトサンにリパーゼを固定化した固定化リパーゼが活性
が高く、本願のエステル転移反応に好適である。

【０００９】本発明で用いられる有機溶剤としては、ア
セトン，ジオキサン，テトラヒドロフラン，ジメチルス
ルホキシド，ジメチルアセトアミド，ジメチルホルムア
ミド等の極性溶剤，ベンゼン，トルエン，ヘキサン，ヘ
プタン，オクタン，シクロヘキサン，酢酸エチル，ブチ
ルアルコール，メチルエチルケトン，ジエチルエーテ
ル，塩化メチレン，クロロホルム，四塩化炭素等の非極
性溶剤があげられるが、一般に非極性溶剤を用いた場合
の方が生体触媒の活性発現が良好である。

【００１０】光学活性アルコールのラセミ混合物に関し
ては特に限定はなく、上記の有機溶剤に可溶であれば良
く、例えば不斉炭素をもつ芳香族、もしくは脂肪族の２
級アルコールが用いられ、また光学活性アルコールの濃
度については特に限定されるものではない。脂肪酸とビ
ニルアルコールのエステルであるアシル供与物質として
は、一般式

【化３】 で表されるものが用いられる。脂肪酸ビニルエステルの
鎖長は一般式の中のｎ数が０〜１６の中から適宜選択さ
れ、固定化生体触媒の種類とアシル供与物質の組み合わ
せに起因する反応性の違いや、光学活性アルコールとの
エステル化物の蒸留，抽出といった分離精製操作の簡便
性を考慮して、例えば酢酸ビニルエステル，カプリル酸
ビニルエステル，ラウリル酸ビニルエステル，パルミチ
ン酸ビニルエステル等が挙げられる。

【００１１】有機溶媒中の光学活性アルコールのラセミ
混合物とアシル供与物質の濃度は特に限定されるもので
はなく、それぞれ０．０５〜５０重量％の範囲で適当な
濃度のものが選ばれる。この際、アシル供与物質は生体
触媒によって加水分解を受けるため、光学活性アルコー
ルより多く使用する必要があり、アシル供与物質の濃度
は光学活性アルコールの濃度の０．５倍重量から１０倍
重量の範囲で選ばれる。勿論、アシル供与物質の加水分
解を抑えるために反応液中の制御は重要であり、含まれ
る水分は０〜１，０００ｐｐｍの範囲で選ばれるが、加
水分解反応をできる限り抑えるために好ましくは０〜５
００ｐｐｍの範囲が好適である。

【００１２】本発明では、有機溶剤不溶性でアルデヒド
を吸着する吸着剤は反応液中に懸濁されるが、このよう
な吸着剤としては、セライト，ゼオライト，ヒドロキシ
アパタイト等の無機物質、スチレン−ジビニルベンゼン
共重合体やメタクリル酸−ジビニルベンゼン共重合体等
の合成樹脂系イオン交換体、セルロース，架橋デキスト
ラン，架橋アガロース，含窒素多糖であるキトサン等の
多糖類担体，架橋コラーゲンやカゼインのような有機溶
剤に不溶性の蛋白質が好適である。

【００１３】そしてアシル供与物質から生成するアルデ
ヒドに対して反応性を有する１級，２級，３級アミノ基
を持つもの、特に反応性の高い１級アミノ基を多数持つ
ものは、アルデヒドの除去に優れた性能を発揮し、例え
ばキトサンは分子内に多数の１級アミノ基を含有してい
るのでアシル供与物質から生成するアルデヒドを除去す
るのに優れた効果を発揮する。

【００１４】反応液中に加える吸着剤の量は、アシル供
与物質の０．０１〜０．１倍重量が好適であり、好まし
くは０．０２〜０．１倍重量の範囲である。０．０１倍
重量未満では効果が小さく、０．１倍重量より多く加え
ても効果が顕著に向上しない上に、吸着剤からの不純物
の溶出や吸着剤への基質成分の吸着が顕著になったり、
エステル転移反応での攪拌操作の妨げとなる欠点を生
じ、好ましくない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例をあげて具体的に説明
するが、本発明はこの範囲に限定されるものではない。
尚、生体触媒固定化用担体の調製と、該生体触媒固定化
用担体を用いた固定化生体触媒の調製は、以下に示した
方法で行った。

【００１６】１．生体触媒固定化用担体の調製方法 脱アセチル化度８０％、平均分子量６０，０００のキト
サン１，２００ｇを３．５％酢酸水溶液１８，８００ｇ
に溶解した。該水溶液を、７％水酸化ナトリウム、２０
％エタノール、７３％水よりなる凝固溶液中に落下し、
キトサンを粒状多孔質に凝固再生し、中性になるまで充
分水洗し、平均粒径０．１mmの再生粒状多孔質キトサン
担体１０，０００ml（湿潤）を得た。

【００１７】この再生粒状多孔質キトサン担体それぞれ
５００mlに水５００mlと２．６８ｇのエチレングリコー
ルジグリシジルエーテル（エポキシ当量８７．１３）を
加えて６０℃で１時間架橋反応させた。反応終了後、水
洗し、架橋再生粒状多孔質キトサン担体５００mlを得
た。

【００１８】架橋再生粒状多孔質キトサン担体が含む水
を、ジメチルアセトアミドで充分に除去した。該架橋再
生粒状多孔質キトサン担体５００mlにジメチルアセトア
ミド５００ml、７．６２０ｇの塩化ステアロイルと２．
５３０ｇのトリエチルアミンを加えた。これを２５℃で
攪拌し１８時間反応させた。反応残液を除去したのち、
ジメチルアセトアミドで洗浄し、次いでジメチルアセト
アミドを純水で除去し、１８０ml（湿容積）の生体触媒
固定化用担体を得た。

【００１９】２．固定化生体触媒の調製方法 湿潤状態の上記１．で得た生体触媒固定化用担体を湿
重で１０ｇとる。 １００mgの生体触媒を含む水溶液１０ml、１Ｍ−リン
酸緩衝液（ｐＨ７．５）を５ml，純水を２３５ml混合し
て生体触媒水溶液とし、生体触媒固定化用担体を入れ
る。 ３７℃で１時間攪拌し生体触媒を生体触媒固定化用担
体に吸着させる。 生体触媒固定化用担体を濾別しよく水洗した。 １Ｍ−リン酸緩衝液（ｐＨ７．５）を５ml、純水を２
４２．５ml、１％グルタルアルデヒド水溶液を２．５ml
混合し固定液とした。 固定液に生体触媒吸着後の担体を入れ、３７℃で１時
間攪拌し、生体触媒を生体触媒固定化用担体と共有結合
で固定化した。 生体触媒固定化用担体を濾別し、よく水洗し、湿潤固
定化生体触媒を得た。 アセトンで固定化生体触媒に含まれる水を十分に除去
脱水し、真空乾燥することにより乾燥状態の固定化生体
触媒３ｇを得た。

【００２０】〔実施例１〕生体触媒固定化用担体に生体
触媒としてリパーゼ（旭化成工業（株）製、商品名Ｔ−
０１）を使用し、乾燥状態の固定化生体触媒としての固
定化リパーゼを得た。また、別に生体触媒固定化用担体
はジメチルアミド中で疎水基導入後、純水で処理した状
態にあるので、これに含まれる水をアセトンで十分に除
去脱水し、真空乾燥して有機溶剤不溶性のキトサン系吸
着剤を得た。５ｇのα−Ｄ、Ｌ−フェニルエチルアルコ
ール（４１，０００μｍｏｌ）と、アシル供与物質とし
て８ｇの酢酸ビニルモノマー（９３，０００μｍｏｌ）
を含むヘキサン溶液５０mlを８個用意し、各々に固定化
リパーゼ１０mgを入れ、各々に表１に示した量のキトサ
ン系吸着剤を加えた。３５℃で１３０時間回転数１００
ｒ．ｐ．ｍで攪拌し、エステル転移反応を行った。反応
終了後、瀘過によりリパーゼとキトサン系吸着剤を除
き、光学分割カラム（ダイセル化学工業（株）製、商品
名キラルセルＯＢ）を用い高速液体クロマトグラフィー
にて反応液の組成を測定し、α−Ｌ−フェニルエチルア
ルコールの減少量（μｍｏｌ）からエステルの転移量を
求め、その結果を表１に示した。

【００２１】

【表１】

【００２２】試験番号ｃ〜ｈの結果から明らかなよう
に、酢酸ビニルモノマーに対して０．０１〜０．２倍重
量のキトサン系吸着剤を反応液中に加えたとき、優れた
エステル転移活性を示した。しかし試験番号ｈについて
は、キトサン系吸着剤の添加重量が多すぎるのでキトサ
ン系吸着剤から不純物が溶出し、反応液が着色する欠点
があり、結果的には試験番号ｃ〜ｇの範囲が好適であっ
た。

【００２３】〔実施例２〕５ｇのα−Ｄ、Ｌ−フェニル
エチルアルコール（４１，０００μｍｏｌ）とアシル供
与物質として８ｇの酢酸ビニルモノマー（９３，０００
μｍｏｌ）を含むヘキサン溶液５０mlを８個用意し、各
々に実施例１で得られた固定化リパーゼ各１０mgを入
れ、有機溶剤不溶性の吸着剤としてセライト（和光純薬
工業（株）製、Ｎｏ．５４３）の表２に示した量を各々
に加えた。３５℃で１３０時間回転数１００ｒ．ｐ．ｍ
で攪拌し、エステル転移反応を行った。反応終了後、瀘
過により固定化リパーゼとセライト系吸着剤を除き、光
学分割カラム（ダイセル化学工業（株）製、商品名キラ
ルセルＯＢ）を用い高速液体クロマトグラフィーにて反
応液の組成を測定し、α−Ｌ−フェニルエチルアルコー
ルの減少量（μｍｏｌ）からエステルの転移量を求め、
その結果を表２に示した。

【００２４】

【表２】

【００２５】試験番号ｋ〜ｐの結果から明らかなよう
に、酢酸ビニルモノマーに対して０．０１〜０．２倍重
量のセライト系吸着剤を反応液中に加えたとき、優れた
エステル転移活性を示した。試験番号ｐについては、攪
拌されたセライトが固定化リパーゼを磨耗，粉砕し、反
応の妨げとなる欠点があり、結果的に試験番号ｋ〜ｏの
範囲が好適であった。

【００２６】〔実施例３〕生体触媒としてコレステロー
ルエステラーゼ（旭化成工業（株）製、商品名Ｔ−１
６）を使用し、実施例１に準じて乾燥状態の固定化コレ
ステロールエステラーゼを得た。また別に、生体触媒固
定化用担体に含まれる水をアセトンで充分に除去脱水
し、真空乾燥し有機溶剤不溶性のキトサン系吸着剤を得
た。５ｇのα−Ｄ、Ｌ−フェニルエチルアルコール（４
１，０００μｍｏｌ）とアシル供与物質として表３に示
した種類の脂肪酸ビニルエステル各８ｇを含むヘキサン
溶液各々５０mlに、固定化リパーゼ各々１０mgを入れ、
０．２ｇのキトサン系吸着剤を各々に添加した。この場
合の、脂肪酸ビニルエステルに対するキトサン系吸着剤
の添加量は、０．０２５倍重量である。３５℃で１３０
時間、回転数１００ｒ．ｐ．ｍで攪拌し、エステル転移
反応を行った。反応終了後、瀘過により固定化リパーゼ
とキトサン系吸着剤を除き、光学分割カラム（ダイセル
化学工業（株）製、商品名キラルセルＯＢ）を用い、高
速液体クロマトグラフィーにて反応液の組成を測定し、
α−Ｌ−フェニルエチルアルコールの減少量（μｍｏ
ｌ）からエステルの転移量を求めた。また同様にキトサ
ン系吸着剤を添加しないでエステル転移反応を行い、同
様に処理し測定した。その結果を表３に示した。

【００２７】

【表３】

【００２８】試験番号ｓ〜ｖおよびｓ´〜ｖ´の結果か
ら明らかなように、アシル供与物質として脂肪酸ビニル
エステルの種類を変えた場合も、キトサン系吸着剤を反
応液中に共存させたとき、優れたエステル転移活性を示
した。

【００２９】

【発明の効果】本発明は生体触媒を用い、有機溶液中
で、光学活性アルコールのラセミ混合物に対して、脂肪
酸とビニルアルコールのエステルであるアシル供与物質
によりエステルの転移反応を行う際に、アシル供与物質
の０．０１〜０．１倍重量の有機溶剤不溶性でアルデヒ
ドを吸着する吸着剤を共存させて反応を行うことを特徴
とするエステルの転移反応方法であり、有機溶剤中で、
アシル供与物質から、光学活性アルコールのラセミ混合
物の一方に、優先的にエステルの転移反応を行う際に、
生体触媒の失活を招くことなく、効率的にエステルの転
移反応が行える効果がある。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定化生体触媒を用い、有機溶剤中で、
   光学活性アルコールのラセミ混合物に対して、脂肪酸と
   ビニルアルコールのエステルであるアシル供与物質によ
   りエステルの転移反応を行う際に、アシル供与物質の
   ０．０１〜０．１倍重量の有機溶剤不溶性でアルデヒド
   を吸着する吸着剤を共存させて反応を行うことを特徴と
   するエステルの転移反応方法。