JP3204541B2 - N−アルコキシカルボニルアミノ酸の製造方法 - Google Patents

N−アルコキシカルボニルアミノ酸の製造方法

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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、N−アルコキシカルボ
ニルアミノ酸を容易に製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アミノ酸のアミノ基を保護したN−アル
コキシカルボニルアミノ酸は、ペプチド、ポリペプチ
ド、タンパク質、抗生物質およびアミノ配糖体等の化学
合成において、ペプチド結合を生成させる際、選択的に
目的物を得るための出発物質または中間体として重要な
化合物である。
【0003】従来、N−アルコキシカルボニルアミノ酸
の合成法としては、アミノ酸を水中において化学量論量
以上の水酸化ナトリウムやトリエチルアミン等の塩基性
物質と反応させて水溶性の塩とし、ジ炭酸ジ−t−ブチ
ルが水への溶解性に乏しいために、反応媒体として水と
t−ブタノール等の有機溶媒の2:1(重量比)の混合
溶媒を使用し、その後、ジ炭酸ジ−t−ブチルと反応さ
せる方法が採用されていた。(オルガニック・シンセシ
ーズ(Organic Syntheses)63巻、
160−170頁、1985年)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法においては、水酸化ナトリウムやトリエチルアミン
等の塩基性物質を使用してアミノ酸のカルボキシル基を
塩型としているために、そのままではN−アルコキシカ
ルボニルアミノ酸塩が得られる。遊離のN−アルコキシ
カルボニルアミノ酸を得るためには、反応液中の未反応
のジ炭酸ジアルキルエステルを溶媒抽出により除去し、
N−アルコキシカルボニルアミノ酸塩を酸性物質により
中和し、さらに未反応のアミノ酸と分離するためにN−
アルコキシカルボニルアミノ酸を抽出する必要があり、
非常に煩雑な操作を必要としていた。また、N−アルコ
キシカルボニルアミノ酸は、酸性側では容易に分解する
ので、中和時のpHおよび温度コントロールには細心の
注意を払う必要があり、工業的に有利な方法ではなかっ
た。
【0005】本発明者らは、上記実状に鑑み、N−アル
コキシカルボニルアミノ酸を容易に製造するため、鋭意
検討した結果、ジ炭酸ジアルキルエステルとアミノ酸と
を水の含有量が20重量%以下である有機溶媒中で反応
させることにより、N−アルコキシカルボニルアミノ酸
が容易に得られることを見いだし、すでに提案した。
(特願平4−188284号)。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、さらに容
易にN−アルコキシカルボニルアミノ酸を製造する方法
について鋭意検討した結果、反応媒体として特定の有機
溶媒を使用してN−アルコキシカルボニルアミノ酸を生
成させた後、水を混合するだけでN−アルコキシカルボ
ニルアミノ酸のみを晶析できることを見いだし、本発明
を完成するに至った。
【0007】即ち、ジ炭酸ジアルキルエステルとアミノ
酸とを、水と相溶しうる有機溶媒中で反応させてN−ア
ルコキシカルボニルアミノ酸を生成させた後、水を混合
することによりN−アルコキシカルボニルアミノ酸を晶
析させることを特徴とするN−アルコキシカルボニルア
ミノ酸の製造方法である。
【0008】本発明において、原料として使用されるジ
炭酸ジアルキルエステルは、一般式で次のように表され
る。
【0009】
【化1】
【0010】(但し、R1及びR2は、同種または異種の
アルキル基である。)本発明において好適に使用し得る
ジ炭酸ジアルキルエステルを具体的に示せば、例えば、
ジ炭酸ジメチル、ジ炭酸ジエチル、ジ炭酸ジイソプロピ
ル、ジ炭酸ジイソブチル、ジ炭酸ジ−t−ブチル、ジ炭
酸ジ−t−アミル等を挙げることができる。
【0011】本発明において使用されるもう一方の原料
であるアミノ酸は、分子内に少なくとも1つ以上のアミ
ノ基またはイミノ基およびカルボキシル基を持つ化合物
であれば特に制限されない。但し、一分子中に2個以上
アミノ基またはイミノ基を有するアミノ酸の場合は、少
なくとも1個のアミノ基またはイミノ基さえ有していれ
ば、他のアミノ基またはイミノ基はアルキル基等により
置換されていてもよい。
【0012】本発明に於いて好適に使用し得るアミノ酸
を具体的に示せば、例えば、グリシン、アラニン、β−
アラニン、バリン、ノルバリン、ロイシン、ノルロイシ
ン、イソロイシン、フェニルアラニン、チロシン、ジヨ
ードチロシン、トレオニン、セリン、ホモセリン、イソ
セリン、プロリン、ヒドロキシプロリン、トリプトファ
ン、チロキシン、メチオニン、ホモメチオニン、シスチ
ン、ホモシスチン、システイン、ホモシステイン、α−
アミノ酪酸、γ−アミノ酪酸、β−アミノ酪酸、α−ア
ミノイソ酪酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモグ
ルタミン酸、アスパラギン、グルタミン、リジン、オル
ニチン、ヒドロキシリジン、アルギニン、ヒスチジン、
アンチカプシン、N5−イミノエチルオルニチン、α−
アミノ−β−(2−イミダゾリジニル)プロピオン酸、
N−メチルグリシン、タウリン、γ−ホルミル−N−メ
チルノルバリン、Ng−トシル−アルギニン、Ng−ベン
ジルオキシカルボニル−アルギニン、アスパラギン酸−
β−ベンジルエステル、S−アセトアミドメチル−シス
テイン、S−ベンジル−システイン、グルタミン酸−γ
−ベンジルエステル、Nim−ベンジルオキシカルボニル
−ヒスチジン、N6−ベンジルオキシカルボニル−リジ
ン、N5−ベンジルオキシカルボニル−オルニチン、O
−ベンジル−セリン、O−ベンジル−トレオニン、Nin
−ホルミル−トリプトファン、2−(2−アミノ−4−
チアゾリル)−2−メトキシイミノ酢酸、2−(2−ア
ミノ−4−チアゾリル)−2−ペンテン酸、フェニルグ
リシン、4−ヒドロキシフェニルグリシン等を挙げるこ
とができる。
【0013】上記したアミノ酸の中でも、N−アルコキ
シカルボニル基を導入しようとするアミノ基の塩基性が
高い方が、得られるN−アルコキシカルボニルアミノ酸
の収率が高いために好ましい。具体的には、N−アルコ
キシカルボニル基を導入しようとするアミノ基のpKa
が9.0以上、さらには10.0以上であるアミノ酸が
好ましく使用される。
【0014】アミノ基のpKaが9.0以上10.0未
満のアミノ酸としては、具体的には次のような化合物を
例示することができる。グリシン、バリン、ノルバリ
ン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、チロ
シン、トレオニン、セリン、ホモセリン、イソセリン、
ヒドロキシプロリン、トリプトファン、メチオニン、ホ
モメチオニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモグ
ルタミン酸、グルタミン、リジン、オルニチン、ヒドロ
キシリジン、アルギニン、ヒスチジン等を挙げることが
できる。
【0015】さらに、アミノ基のpKaが10.0以上
のアミノ酸としては次のような化合物を例示することが
できる。アルギニン、β−アラニン、プロリン、リジ
ン、オルニチン、γ−アミノ酪酸、α−アミノイソ酪
酸、アンチカプシン、N5−イミノエチルオルニチン、
α−アミノ−β−(2−イミダゾリジニル)プロピオン
酸、N−メチルグリシン、γ−ホルミル−N−メチルノ
ルバリン等を挙げることができる。
【0016】これらのアミノ酸は、側鎖の官能基は保護
されてもよく、光学異性体を含むラセミ混合物であって
もよく、異種のアミノ酸の混合物であってもよい。ま
た、アミノ酸が2個以上つながったペプチドも本発明に
おいて使用することができる。
【0017】上記した原料のアミノ酸に対するジ炭酸ジ
アルキルエステルの量は、あまりに過剰に用いると経済
的ではないため、通常は保護したいアミノ酸のアミノ基
またはイミノ基に対して0.01〜5当量、好ましくは
0.5〜2当量、さらに好ましくは0.5〜1.5当量
の範囲で選べばよい。
【0018】本発明において使用される有機溶媒として
は、水と任意の割合で相溶し得る有機溶媒であれば特に
制限されない。特にアミノ酸をよく溶解するものを好適
に使用できる。例えば、有機溶媒100mLあたりのア
ミノ酸の溶解度が0.0001g以上、好ましくは0.
001g以上、さらに好ましくは0.01g以上である
有機溶媒を好適に使用することができる。
【0019】また、有機溶媒中には水ができるだけ含ま
れていないことが、生成するN−アルコキシカルボニル
アミノ酸の収率が高いために好適である。水の含有量は
少ないほどよく、20重量%以下、好ましくは10重量
%以下、さらには5重量%以下であることが好ましい。
【0020】上記の有機溶媒にアミノ酸が難溶の場合に
は、少量の塩基性物質、塩基性イオン交換樹脂、水ある
いは相間移動触媒等を添加することにより、反応を進行
させることができる。
【0021】本発明において好適に使用しうる有機溶媒
を具体的に例示すると、t−アミルアルコール、t−ブ
タノール、イソプロパノール、エタノール、メタノール
等のアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等
のエーテル類;アセトニトリル等のニトリル類;アセト
ン等のケトン類;N,N−ジメチルホルムアミド、ジメ
チルスルホキシド、N−メチルピロリドン等をあげるこ
とができる。これらの有機溶媒は単一で使用してもよ
く、また、2種類以上の混合溶媒で使用しても全く差し
支えない。
【0022】上記した有機溶媒のなかでも、アミノ酸と
ジ炭酸ジアルキルエステルを反応させると、ジ炭酸ジア
ルキルエステルのアルキル基に対応するアルコールが生
成するので、有機溶媒として該アルコールを使用すれば
有機溶媒の回収が容易になるので好ましい。
【0023】使用する有機溶媒の量は特に制限されない
が、生成するN−アルコキシカルボニルアミノ酸を全量
溶解するに十分な量を用いた場合、反応状態が最初スラ
リー状態から均一溶液へと変わるので反応の終点が容易
にわかり好ましい。
【0024】本反応における反応温度は特に制限されな
いが、あまり温度が高いと原料のジ炭酸ジアルキルエス
テルおよび生成物が分解するため、通常、系の凝固点〜
100℃の範囲、好ましくは、10〜80℃の範囲であ
ることが好適である。
【0025】反応圧力は、常圧、加圧、減圧のいずれの
場合も実施可能であり、反応に要する時間は、反応温
度、有機溶媒の種類、原料のアミノ酸の種類によっても
異なるが、通常は1〜120時間の範囲である。また、
通常、未反応のアミノ酸は溶媒に溶けないで沈澱してい
るので容易に回収が可能であるから、完全に反応を進行
させなくても何等問題はない。反応は回分式、連続式の
いずれでも実施可能である。
【0026】このようにして、N−アルコキシカルボニ
ルアミノ酸を生成させた後、N−アルコキシカルボニル
アミノ酸の単離が行われる。
【0027】本発明の最大の特徴は、得られた反応液に
水を混合してN−アルコキシカルボニルアミノ酸のみを
選択的に晶析させることにある。未反応のアミノ酸が反
応液中に残存してスラリーを形成している場合は、未反
応のアミノ酸を公知の方法、例えば、ろ過等により回収
してから水を混合すればよい。また、反応がほとんど完
全に進行している場合は、そのまま反応液に水を混合す
ればよい。
【0028】目的とするN−アルコキシカルボニルアミ
ノ酸は水の混合により析出し、一方、未反応のジ炭酸ジ
アルキルエステルは有機溶媒によく溶け、また、反応液
中に僅かに残存するアミノ酸は水に溶ける。したがっ
て、未反応原料の混入の少ないN−アルコキシカルボニ
ルアミノ酸を得ることができる。
【0029】反応液に混合する水の量は特に制限されな
いが、あまりに少なすぎるとN−アルコキシカルボニル
アミノ酸が結晶として沈澱せず、あまりに多すぎると母
液からの回収が容易でないので、通常、反応に使用した
有機溶媒の体積の1倍〜20倍、好ましくは2倍〜10
倍の範囲から選ばれる。
【0030】水を添加した後、十分晶析させるために、
溶液の冷却を行うことが好ましい。冷却温度は、通常、
系の凝固点〜15℃、さらには0℃〜10℃の範囲から
採用することが好ましく、冷却時間は、通常、10分〜
100時間、さらには30分〜30時間の範囲から採用
することが好ましい。また、水を混合する前に反応液を
冷却しておくこともできる。
【0031】析出した結晶は、公知の方法、例えばろ過
等により分離し、乾燥してN−アルコキシカルボニルア
ミノ酸を得ることができる。また、母液に含まれている
ものも、有機溶媒を濃縮後、同様にしてN−アルコキシ
カルボニルアミノ酸を回収することができる。
【0032】
【効果】本発明によれば、ジ炭酸ジアルキルエステルと
アミノ酸とを、水と相溶し得る有機溶媒中で反応させて
N−アルコキシカルボニルアミノ酸を生成させた後、水
を添加するという簡単な操作でN−アルコキシカルボニ
ルアミノ酸のみを晶析させることができる。したがっ
て、本発明は、N−アルコキシカルボニルアミノ酸を得
る方法として工業的に極めて有用である。
【0033】
【実施例】以下、実施例を掲げて本発明を説明するが、
本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
【0034】実施例1 撹はん器、温度計を備えた4つ口フラスコにL−プロリ
ン50.66g(0.44モル)、t−ブタノール(含
水量0.036重量%)180mLをいれ、さらにジ炭
酸ジ−t−ブチルを25℃で96.03g(0.44モ
ル、1当量)加え、同温度で24時間反応させた。反応
開始直後の反応液はスラリー状態であったが、反応の進
行とともに徐々に澄明な溶液となっていった。24時間
後、反応液に1000mLの水を添加して結晶を析出さ
せ、4℃に30分冷却した後、結晶をろ取し乾燥する
と、N−t−ブトキシカルボニル−L−プロリンが8
5.25g得られた。さらに母液から溶媒を除去し、同
様にt−ブタノール−水から晶析させて、6.63gの
N−t−ブトキシカルボニル−L−プロリンを得た。収
率は97.0%であった。
【0035】実施例2 アミノ酸としてβ−アラニン8.9g(0.1モル)、
有機溶媒としてt−ブタノール(含水量0.036重量
%)41mLを用いて、実施例1と同様に12時間反応
させた。反応後、未反応のβ−アラニンをろ過により除
去し、0.50g(5.6%相当)を回収した。ろ液を
実施例1と同様に操作し、N−t−ブトキシカルボニル
−β−アラニンを17.11g(収率90.4%)得
た。
【0036】実施例3〜6 表1に示すようなアミノ酸を用い、実施例1と同様に操
作した。その結果を表1に示した。
【0037】
【表1】
【0038】実施例7〜10 アミノ酸としてL−プロリンを用い、表2に示すような
溶媒を用いた以外は、実施例1と同様に操作した。その
結果を表2に示した。
【0039】
【表2】
【0040】比較例 攪はん器、温度計を備えた4つ口フラスコに、水480
mLに溶かした水酸化ナトリウム19.36g(0.4
8モル、1.1当量)の水溶液を入れ、L−プロリン5
0.66g(0.44モル)、t−ブタノール330m
Lを加えて溶解させた。さらにジ炭酸ジ−t−ブチルを
25℃で96.03g(0.44モル、1当量)を1時
間かけて滴下した。同温度で12時間反応させたあと、
110mLのn−ペンタンで2回抽出し、有機層は飽和
炭酸水素ナトリウム水溶液45mLで3回抽出した。水
層を合わせて、硫酸水素カリウム99gを660mLの
水に溶かした溶液を0〜5℃の温度で注意深く加えてp
Hを1.5に調整し、180mLの酢酸エチルで4回抽
出した。有機層を集め、90mLの水で2回洗浄し、無
水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムをろ過
し、減圧下に溶媒を除去し、残渣に370mLのn−ヘ
キサンを加えて結晶化させた。1日間4℃の冷蔵庫中に
放置した後、結晶をろ取し乾燥すると、N−t−ブトキ
シカルボニル−L−プロリンが83.25g得られた。
さらに母液から溶媒を除去し、同様にn−ヘキサンから
晶析させて、4.01gのN−t−ブトキシカルボニル
−L−プロリンを得た。収率は92.1%であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 269/04 C07C 271/22 C07D 207/16 CA(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ジ炭酸ジアルキルエステルとアミノ酸と
    を、水と相溶しうる有機溶媒中で反応させてN−アルコ
    キシカルボニルアミノ酸を生成させた後、水を混合する
    ことによりN−アルコキシカルボニルアミノ酸を晶析さ
    せることを特徴とするN−アルコキシカルボニルアミノ
    酸の製造方法。
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