JP3471540B2 - 3−エピジベレリン酸の製造方法 - Google Patents

3−エピジベレリン酸の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、植物成長調整剤と
して有用な3-エピジベレリン酸の製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】植物ホルモンであるジベレリンは、発
芽、伸長、開花、着果等、植物の様々な生理現象の発現
に関与する重要な生理活性物質である。現在、カビの培
養により工業的に製造されているジベレリン酸が果実及
び花卉分野を中心に植物成長調整剤(植調剤)として実
用化されており、無種子化熟期促進、果実肥大、花数増
加、開花促進などに用いられている。しかしながら、ジ
ベレリン酸は実験室的な検定系から予測される量よりも
はるかに多量に適用する必要があるうえ、多様な生理作
用を有しているために、所望の植物成長調整作用を選択
的に発現させるためには、適用量や適用時期を厳密に管
理する必要があった。
【0003】例えば、ジベレリン酸の発現する伸長活性
はセロリ、ウドの栽培に実際に利用されているものの、
その伸長の形態は軸径の増加を伴わない徒長伸長であ
り、その他の利用局面ではこの作用を排除しなければな
らない。通常の簡便な散布法を用いた場合には茎部位に
過剰な徒長伸長が顕れてしまうので、このような伸長作
用を抑制するために、所定の部位(例えば、花房、蕾、
葉面など)にジベレリン酸製剤を塗布または浸漬するな
どの多大な労力が必要になる。従って、これらの問題点
を解決するとともに、現在は利用不可能な種々のジベレ
リン作用を利用するための研究が行われている。例え
ば、圃場効果が高く、かつ多様なジベレリン作用のうち
の特定の作用を選択的に利用できるジベレリン誘導体の
開発が望まれている。また、徒長伸長作用のないジベレ
リン酸誘導体を提供することは農園芸分野において非常
に有意義である。
【0004】ジベレリン酸の多様な植物成長調節作用と
化学構造との関連(構造活性相関)については、最も特
徴的な伸長効果について詳しく研究されており、3β−
水酸基及び6位カルボン酸がその活性発現に必須である
ことが明らかにされているが、その他の活性と構造の関
連についてはいまだ不明な点が多い。本発明者らは、伸
長活性が抑制され、かつ所望のジベレリン酸作用が分離
された選択的な植物成長調節剤を提供するために、ジベ
レリン酸の3β−水酸基の立体配置をα配置に反転して
得られる3-エピジベレリン酸誘導体に着目した。これら
の誘導体のジベレリン酸作用について種々のスクリーニ
ングを行い、その特徴的な植物成長調節作用を明らかに
していくためには、3-エピジベレリン酸誘導体を効率的
かつ大量に製造する方法の開発が必要である。
【0005】ジベレリンA1(GA1) の3β−水酸基の立体
配置の反転方法については古くから知られている。例え
ば、ジベレリンA1(GA1) をアルカリで処理すると分子内
で逆アルドール−アルドール反応が起こり、3位水酸基
のエピマー (エピ-GA1) とジベレリンA1(GA1) との平衡
混合物が得られることが知られている(Cross, B.E. et
al., J. Chem. Soc., pp.2498-2515, 1961, 下記スキー
ム参照)。しかしながら、その平衡比は、例えば 2N 水
酸化ナトリウム水溶液中ではGA1:エピ-GA1= 2:3 であ
り、エピ-GA1を製造するために満足のいく条件とは言い
がたい。
【0006】
【化1】
【0007】また、同条件下でジベレリン酸を反応させ
た場合には同様のエピ化(下記スキーム中のルートa)は
起こらず、ラクトン環の転位反応が優先的に起こり(ル
ートb)、イソ−ジベレリン酸(B) のラクトン環開環体
(C) のみが得られる。
【化2】
【0008】このような理由から、従来、エピ−ジベレ
リン酸の合成はもっぱら下記スキームに示されるボイク
トらの酸化−還元法に基づいて行われてきた (Voigt,
B., et al., Z. Chem., 17, pp.372-374, 1977)。しか
しながら、この方法においてもエピ−ジベレリン酸の収
率はわずか35% にすぎず、しかも分離困難な種々の生成
物を副生するという問題がある。
【化3】
【0009】最近、キルクウッドらは、ジベレリン酸
(GA3)を tert-ブタノール中でカリウム tert-ブトキシ
ド及び微量の水の存在下に18時間処理し、200 mgの原料
(GA3)からエピ−ジベレリン酸(3-epi-GA3、70%)を含む
150 mg の混合物を得、この混合物をクロマトグラフィ
ーで精製して純粋なエピ−ジベレリン酸を得たこと、並
びに、上記反応を無水条件で行ったところジベレリン酸
(GA3):イソ−ジベレリン酸 (19,2-lactone) :エピ−
ジベレリン酸 (3-epi-GA3)=4:51:45の混合物(GC-MS
比)が得られたことを報告している (Kirkwood, P.S. e
t al., J. Chem. Soc. Perkin Trans I, pp.707-711, 1
980)。
【0010】しかしながら、本発明者らの研究によれ
ば、この反応は極めて再現性に乏しく、反応を忠実に追
試しても、多くの場合に報告された実験結果とは異なる
結果を与えることが判明した。すなわち、水を付加した
条件では目的のエピ−ジベレリン酸の収率は低く、主生
成物はイソ−ジベレリン酸(B) のラクトン環開環体(C)
であった。一方、無水条件では、イソ−ジベレリン酸
(B) とともにエピ−ジベレリン酸が得られるものの、原
料のジベレリン酸が大量に残存した (>20%)。
【0011】上記キルクウッドらの無水条件での反応に
より得られる反応混合物中には、原料として用いたジベ
レリン酸が残存するが、エピ−ジベレリン酸とジベレリ
ン酸とは構造が類似しており、ほとんど同一の極性を示
すことから、通常のクロマトグラフィー操作によって上
記混合物からエピ−ジベレリン酸を分離・精製すること
は極めて困難である。ジベレリン酸は強力かつ多様な植
物成長調節作用を有しているため、エピ−ジベレリン酸
について植物成長調節作用を正確に評価するためには、
最終生成物からジベレリン酸を完全に除かなければなら
ないが、上記刊行物にはこのような問題点を解決するた
めの手段についての示唆ないし教示はない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ジベ
レリン酸の3β−水酸基の立体配置を反転させ、3位水
酸基のエピマーであるエピ−ジベレリン酸を効率的に製
造する方法を提供することにある。より具体的には、反
応原料であるジベレリン酸の混入のない純粋なエピ−ジ
ベレリン酸を簡便かつ高収率に製造する方法を提供する
ことが本発明の課題である。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意努力した結果、 tert-ブタノール中
でジベレリン酸を過剰の tert-ブトキシドで室温下に長
時間(例えば1週間以上)処理することにより、エピ−
ジベレリン酸、イソ−ジベレリン酸、イソ−ジベレリン
酸のラクトン環開環体、及びジベレリン酸を約70:22:
6:2の割合で含む平衡混合物が再現性よく得られるこ
とを見いだした。キルクウッドらの刊行物に開示された
無水反応における条件は室温下に18時間であり、反応が
平衡に達していなかったと考えられる点、及び、上記刊
行物にはイソ−ジベレリン酸のラクトン環開環体の生成
について全く言及されていない点で、上記知見は新規な
知見である。
【0014】また、本発明者は、この平衡混合物をアル
カリ水溶液で処理すると、残存したジベレリン酸が全て
イソ−ジベレリン酸を経由してイソ−ジベレリン酸のラ
クトン環開環体に変換されること;アルカリ処理で生成
するエピ−ジベレリン酸のラクトン環開環体は、中和後
に加熱処理することにより容易にラクトン環を形成して
エピ−ジベレリン酸に変換されるが、イソ−ジベレリン
酸のラクトン環開環体は加熱処理によってもラクトン環
を再生しないこと;並びに、最終的に反応系内に残るエ
ピ−ジベレリン酸とイソ−ジベレリン酸のラクトン環開
環体とはそれぞれの化合物の極性が異なるためクロマト
グラフィー等により容易に分離可能であることを見いだ
した。本発明はこれらの知見を基にして完成されたもの
である。
【0015】すなわち本発明は、下記の工程: (a) 溶媒中でジベレリン酸類とジベレリン酸類に対して
過剰のアルカリ金属アルコラートとを室温下に反応させ
て、エピ−ジベレリン酸類、イソ−ジベレリン酸類、イ
ソ−ジベレリン酸類のラクトン環開環体、及びジベレリ
ン酸類を含む平衡混合物を得る工程; (b) 該平衡混合物をアルカリ処理し、得られた反応混合
物を加熱処理してエピ−ジベレリン酸類とイソ−ジベレ
リン酸類のラクトン環開環体とを含む混合物を得る工
程;及び (c) 上記工程(b) で得られた混合物からエピ−ジベレリ
ン酸類を分離する工程を含むエピ−ジベレリン酸類の製
造方法を提供するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の方法の原料化合物として
用いるジベレリン酸類としては、ジベレリン酸(GA3) の
ほか、例えば、GA7 などを用いることができる。ジベレ
リン酸類の代表的な化合物であるジベレリン酸(GA3) を
用いる場合について、下記の合成スキームを参照しつ
つ、本発明の方法を具体的に説明するが、本発明はこの
特定の態様に限定されることはない(スキーム中、ジベ
レリン酸(GA3) は(A) で表される化合物である)。
【化4】
【0017】本発明の第一工程は、溶媒中でジベレリン
酸と該ジベレリン酸に対して過剰のアルカリ金属アルコ
ラートとを室温下に反応させて、エピ−ジベレリン酸
(上記スキーム中、(1) で表される化合物)、イソ−ジ
ベレリン酸(上記スキーム中、(B) で表される化合
物)、イソ−ジベレリン酸類のラクトン環開環体(上記
スキーム中、(C) で表される化合物)、及び原料として
用いたジベレリン酸(A) を含む平衡混合物を得る工程で
ある。溶媒としては、反応に関与せず、目的物を効率よ
く生成できるものを適宜選択すればよいが、例えば ter
t-ブタノールなどのアルコール系溶媒が好適である。反
応系は無水であったほうが望ましい。
【0018】上記第一工程に塩基として用いるアルカリ
金属アルコラートは特に限定されないが、通常は、反応
に用いるアルコール系溶媒に対応するアルコラートを用
いることが好ましい。アルカリ金属としては、例えば、
リチウム、ナトリウム、又はカリウムなどを用いること
ができる。溶媒との好適な組み合わせとして、例えば、
tert-ブタノールとカリウム tert-ブトキシドを用いる
ことができる。塩基の量は、例えば、原料のジベレリン
酸に対して5モル程度を用いればよい。第一工程の反応
は、上記4種類の化合物を含む平衡混合物が得られるま
で、例えば、室温、好ましくは20〜30℃程度で3〜14日
程度、好ましくは7日程度継続する必要がある。反応を
窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス下に行っても
よい。
【0019】一般的には、平衡混合物は、エピ−ジベレ
リン酸(1) 、イソ−ジベレリン酸(B) 、イソ−ジベレリ
ン酸類のラクトン環開環体(C) 、及びジベレリン酸(A)
を約70:22:6:2の割合で含んでいるが、各生成物の
比はこの特定の比率に限定されることはない。上記反応
が平衡に到達しているか否かは、例えば、ガスクロマト
グラフィーや高速液体クロマトグラフィーなどによる定
量分析を行い、上記生成物の生成比率に実質的な経時的
変化がないことを確認することにより容易に判定可能で
ある。なお、上記キルクウッドらの報告に従って実質的
な平衡が得られる前に反応を中止すると、効率的にエピ
−ジベレリン酸を製造することができなくなるので好ま
しくない。上記第一工程の反応を中止するには、通常の
方法に従がい、例えば、溶媒を留去した後に残渣を酸
(例えば 2N HCl など)で処理し、混合物を有機溶媒で
抽出すればよい。
【0020】本発明の第二工程は、第一工程で得られた
平衡混合物をアルカリ処理し、得られた反応混合物を加
熱処理してエピ−ジベレリン酸類とイソ−ジベレリン酸
類のラクトン環開環体とを含む混合物を得る工程であ
る。アルカリ処理は、例えば、第一工程で得られた混合
物を 1N-NaOH水溶液などのアルカリ水溶液に溶解し、例
えば、室温、好ましくは15〜25℃程度で12〜36時間程
度、好ましくは1日程度反応を継続することにより行わ
れる。反応を窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス
の存在下に行ってもよい。このアルカリ処理により、イ
ソ−ジベレリン酸(B) のラクトン環は開環してラクトン
環開環体(C) に変換される。また、ジベレリン酸(A) は
イソ−ジベレリン酸(B) に変換された後、さらにイソ−
ジベレリン酸のラクトン環開環体(C) に変換される。
【0021】上記アルカリ処理において、エピ−ジベレ
リン酸(1) のラクトン環が開環して、ラクトン環開環体
(D) を与える。このラクトン環開環体は、上記アルカリ
処理により得られる反応混合物を中和した後、さらに加
熱処理に付することによってエピ−ジベレリン酸(1) に
変換される。一方、この加熱処理によっても、イソ−ジ
ベレリン酸のラクトン環開環体(C) は実質的にイソ−ジ
ベレリン酸(B) に変換されない。加熱処理は、例えば、
適宜の不活性溶媒、例えばアセトン中にアルカリ処理後
の混合物を溶解し、10〜60分程度加熱還流すればよい。
このような処理により、最終的に、エピ−ジベレリン酸
(1) とイソ−ジベレリン酸のラクトン環開環体(C) とを
含む混合物を得ることができる。
【0022】本発明の第三工程は、エピ−ジベレリン酸
(1) とイソ−ジベレリン酸のラクトン環開環体(C) とを
含む上記の混合物から、エピ−ジベレリン酸(1) を分離
・精製する工程である。本発明の特徴は、エピ−ジベレ
リン酸を製造するにあたり、反応混合物中に極性の類似
する化合物(例えば、ジベレリン酸(A) やイソ−ジベレ
リン酸(B) など)が混入するのを回避し、目的物のエピ
−ジベレリン酸(1) とは極性が大きく異なるジカルボン
酸化合物(ラクトン環開環体(C) )のみを副生物として
含むように反応を制御した点にある。エピ−ジベレリン
酸(1) とラクトン環開環体(C) とは、通常のカラムクロ
マトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー、薄層ク
ロマトグラフィーなどにより、容易に分離することがで
き、高度に精製されたエピ−ジベレリン酸(1) を容易に
製造することができる。
【0023】
【実施例】ジベレリン酸 (1.0 g)を無水 tert-ブタノー
ル (100 ml) に溶解し、窒素気流中でカリウム tert-ブ
トキシド (1.6 g)を加えて室温(約25℃)で1週間攪拌
した。この反応混合物には、エピ−ジベレリン酸、イソ
−ジベレリン酸、イソ−ジベレリン酸のラクトン環開環
体、及びジベレリン酸が約70:22:6:2の割合で含ま
れていることを高速液体クロマトグラフィーで確認し
た。反応混合物を減圧濃縮して残渣を水に溶解した。こ
の混合物を 2N HCl 水溶液で酸性 (pH 3〜4)にし、酢酸
エチルで抽出した。有機層を水及び飽和食塩水で洗浄
し、硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧下に溶媒を留去
した。得られた残渣 (1.1 g)を1N-NaOH 水溶液 (50 ml)
に溶解し、窒素気流中で24時間攪拌した。反応液を 2N
HCl 水溶液で酸性(pH 3 〜4)とし、酢酸エチルで抽出し
た後、有機層を水及び飽和食塩水で洗浄して硫酸ナトリ
ウムで乾燥した。減圧下に溶媒を留去し、得られた残渣
(0.85 g) をアセトン(50 ml) に溶解して30分間加熱還
流した。溶媒を減圧留去し、残渣をシリカゲルカラムク
ロマトグラフィー (酢酸エチル:酢酸=50:1)で精製
してエピ−ジベレリン酸 (0.51 g) を得た。この精製エ
ピ−ジベレリン酸には原料のジベレリン酸が全く混入し
ていないことを高速液体クロマトグラフィーで確認し
た。
【0024】
【発明の効果】本発明の方法によれば、ジベレリン酸な
どの類似化合物の混入のない純粋なエピ−ジベレリン酸
を効率よく大量に製造することができる。
フロントページの続き (56)参考文献 Kirkwood, Paul S. MacMillan, Jake H utchinson, Michae l,1β−Hydroxygibber ellin A5. Prepara tion and compariso n with gibberellin A3,Journal of the Chemical Society, Perkin Transactio ns 1,1982年,3,707−711 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07D 307/77 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の工程: (a) 溶媒中でジベレリン酸ジベレリン酸に対して過剰
    のアルカリ金属アルコラートとを室温下に反応させて、
    エピ−ジベレリン酸イソ−ジベレリン酸イソ−ジベ
    レリン酸のラクトン環開環体、及びジベレリン酸を含む
    平衡混合物を得る工程; (b) 該平衡混合物をアルカリ処理し、中和後に得られた
    反応混合物を加熱処理してエピ−ジベレリン酸イソ−
    ジベレリン酸のラクトン環開環体とを含む混合物を得る
    工程;及び (c) 上記工程(b) で得られた混合物からエピ−ジベレリ
    ン酸を分離する工程を含むエピ−ジベレリン酸の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 平衡混合物がエピ−ジベレリン酸イソ
    −ジベレリン酸イソ−ジベレリン酸のラクトン環開環
    体、及びジベレリン酸を約70:22:6:2の割合で含む
    請求項に記載の方法。
  3. 【請求項3】 工程(a) の反応を tert-ブタノール中で
    カリウム tert-ブトキシドの存在下に行う請求項1又は
    2に記載の方法。
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Kirkwood, Paul S. MacMillan, Jake Hutchinson, Michael,1β−Hydroxygibberellin A5. Preparation and comparison with gibberellin A3,Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1,1982年,3,707−711

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