JP3790325B2

JP3790325B2 - Ｎ−アセチルシステイン誘導体の製造方法

Info

Publication number: JP3790325B2
Application number: JP10660497A
Authority: JP
Inventors: 晃岩崎; 良彦八十原; 淳三長谷川
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2017-04-08
Also published as: JPH10287642A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高収率でＮ−アセチルシステイン誘導体を製造する方法に関する。本発明により製造されるＮ−アセチルシステイン誘導体は、光学活性Ｓ−フェニル−Ｌ−システインの製造原料等として有用である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｎ−アセチルシステイン誘導体、特にＮ−アセチル−Ｓ−フェニルシステインの合成法としては、
（Ａ）Ｓ−フェニルシステインのアセチル化、
（Ｂ）ヨウ化フェニルとＮ−アセチル−Ｌ−システインとの求核置換反応により合成する方法（オーストラリアン・ジャーナル・オブ・ケミストリー（Ａｕｓｔ．Ｊ．Ｃｈｅｍ．）、３８巻、８９９−９０４頁、（１９８５年））、
（Ｃ）Ｎ−アセチルデヒドロアラニンとチオフェノールとをピペリジンの存在下、１，４−ジオキサン中で加熱還流する方法（ジャスタス・リービッグス・アナーレン・デア・ケミイ（Ｊｕｓｔｕｓ．ＬｉｅｂｉｇｓＡｎｎ．Ｃｈｅｍ．）、５６４巻、７３−７８頁、（１９４９年））、
等の各種の方法が知られている。
【０００３】
（Ａ）の方法では、まず、Ｓ−フェニルシステインを安価に取得する必要があるが、従来公知の方法としては、
▲１▼β−クロロアラニンとチオフェノールとの置換反応（特開昭６０−２５８１６１号公報）、
▲２▼α−クロロアクリル酸にチオフェノールを付加させ、２−クロロ−３−フェニルプロピオン酸とした後、クロル基をアジド置換し、それを還元する方法（ケーミッシュ・ベリヒテ（Ｃｈｅｍ．Ｂｅｒ．）、１２１巻、２２０９−２２２３頁、（１９８８年））、
▲３▼アジリジンカルボン酸とチオフェノールとの反応（テトラヘドロン（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ）、４３巻、３８８１−３８８８頁、（１９８７年））、
等が挙げられる。しかし、▲１▼〜▲３▼の方法では、原料合成、反応収率等の点で不充分であり、安価にＳ−フェニルシステインを得ることは難しかった。
【０００４】
（Ｂ）の方法も、Ｎ−アセチル−Ｌ−システインが高価であり、かつ、反応収率も２８〜３１％と低いので、（Ａ）の方法と同様にコスト的に有利な方法とはいえなかった。
また、（Ｃ）の方法は、基質であるＮ−アセチルデヒドロアラニンは、ピルビン酸とアセタミドより容易に合成が可能であるが、Ｎ−アセチルデヒドロアラニンとチオフェノールとの付加反応の収率は、文献には８５％と記載されているが、加熱を必要とするため副生成物が多く、収率もそれ以上高くならない等の問題があった。
このように、これまでの方法は、いずれも必ずしも満足しうる方法とはいいがたかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記に鑑み、経済的に優れかつ効率的なＮ−アセチルシステイン誘導体の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、副反応、基質の分解を抑え、高い収率を得るには、より温和な条件で反応を行う必要があると考え、反応条件について詳細な検討を行った結果、本反応は、反応溶媒、塩基の種類に非常に影響を受け、溶媒、塩基を選べば温和な条件下でも容易に反応が進行することを見い出し本発明に至った。
すなわち本発明は、Ｎ−アセチルデヒドロアラニンと、下記一般式（Ｉ）；
Ｒ−ＳＨ（Ｉ）
（式中、Ｒは、アルキル基又は置換されてもよいアリール基を表す。）で表されるチオール化合物とを、炭素数１〜４のアルカノールを溶媒として、酢酸ナトリウム又は炭酸水素ナトリウムの存在下に反応させることにより得られる下記一般式（ＩＩ）；
【０００７】
【化２】

【０００８】
（式中、Ｒは、上記と同じ。）で表されるＮ−アセチルシステイン誘導体の製造方法である。
【０００９】
本発明のＮ−アセチルシステイン誘導体は、Ｎ−アセチルデヒドロアラニンと一般式（Ｉ）で表されるチオール化合物とを溶媒、塩基の存在下に反応させることにより製造される。
【００１０】
上記一般式（Ｉ）で表されるチオール化合物としては特に限定されず、例えば、アルキルメルカプタン、アリールメルカプタン等が挙げられ、具体的には、メチルメルカプタン、エチルメルカプタン、プロピルメルカプタン、イソプロピルメルカプタン、ｎ−ブチルメルカプタン、アリルメルカプタン、ベンジルメルカプタン、チオフェノール等を挙げることができる。なかでも、チオフェノールが好ましく用いられる。
【００１１】
上記溶媒としては、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、エーテル、エステル、ハロゲン化炭化水素等の反応に不活性な溶媒であれば特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトン、ベンゼン、トルエン、酢酸エチル、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、シクロヘキサン等を挙げることができる。なかでも、本発明では、炭素数１〜４のアルカノールが好ましく用いられ、上記炭素数１〜４のアルカノールとしては、例えば、アルキル部がメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチル等の直鎖及び分枝のアルキル基であるもの等を挙げることができる。
【００１２】
上記塩基としては特に限定されず、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酢酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩類；トリエチルアミン、ピリジン、Ｎ−メチルピペラジン等の有機アミン類等を挙げることができる。なかでも、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウムが好ましく用いられる。
上記塩基の使用量は特に制限されず、Ｎ−アセチルデヒドロアラニンに対し、通常、０．１〜５当量がよく、好ましくは１．１〜２当量である。
【００１３】
上記溶媒として炭素数１〜４のアルカノール、上記塩基として酢酸ナトリウム又は炭酸ナトリウムを用いると、温和な条件でも反応は速やかに進行し、副反応も殆どなく、Ｎ−アセチル−Ｓ−フェニルシステイン等のＮ−アセチル−Ｓ−置換システインを９０％以上の収率で得ることができる。
上記反応温度は、通常０〜１００℃であるが、好ましくは１０〜５０℃である。
【００１４】
本発明の製造方法においては、具体的には、Ｎ−アセチルデヒドロアラニン、チオール化合物、及び、塩基を溶媒中でかき混ぜながら反応させる。得られた反応液は必要に応じて、濾過を行い、その後減圧下溶媒を除去し、濃縮残渣を一度アルカリ水溶液に溶解した後、塩酸等の酸でｐＨ４以下に調整することにより、容易に高純度のＮ−アセチル−Ｓ−フェニルシステインを結晶として得ることができる。
【００１５】
一方、基質であるＮ−アセチルデヒドロアラニンは、ピルビン酸とアセタミドから比較的容易に合成されるが、得られる結晶には、Ｎ−アセチルデヒドロアラニンの他に副生成物であるジアセタミドプロピオン酸が多く含まれ、また、両者の分離は非常に困難である。しかし、本発明では、このようなＮ−アセチルデヒドロアラニンとジアセタミドプロピオン酸との混合物を基質として用いても、ジアセタミドプロピオン酸の混在に関係なく、高収率でＮ−アセチルシステイン誘導体を合成することができる。
更に、本発明では、未反応のジアセタミドプロピオン酸は、反応終了後、濾過を行い、濾液より溶媒を除去し、濃縮残渣に水を加えて晶析を行うことにより除去することができ、高純度のＮ−アセチルシステイン誘導体を結晶として得ることができる。
【００１６】
したがって、本発明の製造方法は、特別な操作を行うことなく、容易に、ピルビン酸とアセタミドとを出発原料として、Ｎ−アセチルシステイン誘導体を得ることができる。さらにこのものは、ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサエティー、（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，）、１１１巻、６３５４−６３６４頁（１９８９年）にあるように、アシラーゼの良好な基質となることから、光学活性Ｌ−システイン誘導体の製造原料等として利用することができる。例えば、本発明により合成されたＮ−アセチル−Ｓ−フェニルシステインを市販のアシラーゼで光学分割することにより、容易に光学活性Ｓ−フェニル−Ｌ−システインを得ることができる。
【００１７】
【実施例】
以下に参考例及び実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００１８】
参考例１
Ｎ−アセチルデヒドロアラニン１ｇとチオフェノール０．９ｇを１，４−ジオキサン１０ｍｌ中でかき混ぜながら、これにピペリジン１滴を加え、１時間加熱還流した。反応後放冷し、溶媒を減圧除去した後、濃縮残渣をメタノールで溶解し、ＨＰＬＣにより生成したＮ−アセチル−Ｓ−フェニルシステインを定量したところ０．７８ｇ、収率４２％であった。
【００１９】
ＨＰＬＣ条件
使用カラム：ＣＯＳＭＯＳＩＬ５Ｃ１８−ＡＲ
移動相：水／ＣＨ₃ＣＮ／ＫＨ₂ＰＯ₄／Ｈ₃ＰＯ₄＝８００ｍｌ／２００ｍｌ／２．５ｇ／１ｇ
流速：０．８ｍｌ／ｍｉｎ
波長：２１０ｎｍ
【００２０】
実施例１
Ｎ−アセチルデヒドロアラニン０．５ｇと炭酸水素ナトリウム０．６４ｇとをメタノール１０ｍｌ中でかき混ぜながら、チオフェノール０．５１ｇを添加し、３０℃で１９時間攪拌した。反応終了後、濾過を行い濾液より溶媒を減圧除去した後、濃縮残渣をメタノールで溶解し、ＨＰＬＣにより生成したＮ−アセチル−Ｓ−フェニルシステインを定量したところ０．８４ｇ、収率９１％であった。
【００２１】
実施例２
Ｎ−アセチルデヒドロアラニン８．０ｇと酢酸ナトリウム１０．２ｇとをメタノール３０ｍｌ中でかき混ぜながら、チオフェノール８．２ｇを添加し、３０℃で１５時間攪拌した。反応終了後、濾過を行い濾液より溶媒を減圧除去した後、濃縮残渣に５０ｍｌの水を加え、６Ｎ水酸化ナトリウムを用いてｐＨを１１に調整した後、不溶物を濾過した。さらにその濾液を６Ｎ塩化水素を用いてｐＨを２．５に調整し、生じた結晶を濾過することによりＮ−アセチル−Ｓ−フェニルシステイン１４．１ｇ（収率９５％）を得た。
【００２２】
参考例２
ピルビン酸１５．０ｇとアセタミド１２．１ｇをベンゼン１００ｍｌ中でかき混ぜ、窒素雰囲気下で９時間加熱還流した。反応後放冷し、析出した結晶を濾過により分離し、得られた結晶をアセトン４０ｍｌで２回洗浄することにより、白色結晶２１．０ｇを取得した。この結晶をＨＰＬＣで分析した結果、Ｎ−アセチルデヒドロアラニン１２．９ｇ（収率５９％）、ジアセタミドプロピオン酸８．０ｇが含まれていた。
【００２３】
実施例３
参考例２で得た結晶８．０ｇ（Ｎ−アセチルデヒドロアラニン４．９ｇ、ジアセタミドプロピオン酸３．１ｇを含む）と酢酸ナトリウム９．８ｇとをメタノール２０ｍｌ中かき混ぜながら、チオフェノール５．１ｇを添加し、３０℃、２０時間攪拌した。反応終了後、濾過を行い、濾液より溶媒を除去した。濃縮残渣に３０ｍｌの水を加え、６Ｎ水酸化ナトリウムを用いてｐＨを１１に調整した後、不溶物を濾過した。更にその濾液を６Ｎ塩化水素を用いてｐＨ２．５に調整し、生じた結晶を濾過することによりＮ−アセチル−Ｓ−フェニルシステイン８．５ｇ（収率９３％）を得た。
【００２４】
参考例３
実施例３で得たＮ−アセチル−Ｓ−フェニルシステイン２ｇを０．１Ｍトリス緩衝液（ｐＨ８．０）３０ｍｌに溶解し、ｐＨを８．０に調整した後、アシラーゼ（アマノ１５０００、天野製薬社製）０．０４ｇを添加し、３０℃、２４ｈｒ攪拌した。その後、反応液を６Ｎ塩化水素を用いてｐＨ２．５に調整し、酢酸エチル１００ｍｌで３回抽出することによりＳ−フェニル−Ｌ−システインを水層に、Ｎ−アセチル−Ｓ−フェニル−Ｄ−システインを有機層に分離した。水層をＨＰＬＣにより測定したところ、Ｓ−フェニル−Ｌ−システイン０．７４ｇ（収率４５％、光学純度１００％ｅ．ｅ．）を含んでいた。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下溶媒を除去することにより光学活性Ｎ−アセチル−Ｓ−フェニル−Ｄ−システイン０．９３ｇを得た。
【００２５】
ＨＰＬＣ条件（光学純度測定）
使用カラム：ＣＲＯＷＮＰＡＫＣＲ（＋）（ダイセル化学社製）
移動相：ＨＣｌＯ₄水溶液（ｐＨ２）／メタノール＝８５／１５
流速：０．４ｍｌ／ｍｉｎ
波長：２１０ｎｍ
【００２６】
【発明の効果】
本発明のＮ−アセチルシステイン誘導体の製造方法は、上述の構成よりなるので、温和な条件下で反応を行わせることができ、反応時に副反応がほとんど生じないため高収率でＮ−アセチル−Ｓ−フェニルシステインをはじめとするＮ−アセチルシステイン誘導体を得ることができる。更に、得られたＮ−アセチルシステイン誘導体はアシラーゼで処理することにより、容易に光学活性システイン誘導体へ変換することが可能である。

Claims

Ｎ−アセチルデヒドロアラニンと、下記一般式（Ｉ）；
Ｒ−ＳＨ（Ｉ）
（式中、Ｒは、アルキル基又は置換されてもよいアリール基を表す。）で表されるチオール化合物とを、炭素数１〜４のアルカノールを溶媒として、酢酸ナトリウム又は炭酸水素ナトリウムの存在下に反応させることを特徴とする下記一般式（ＩＩ）；

（式中、Ｒは、前記と同じ。）で表されるＮ−アセチルシステイン誘導体の製造方法。
Ｒが、フェニル基である請求項１記載のＮ−アセチルシステイン誘導体の製造方法。
炭素数１〜４のアルカノールが、メタノール又はエタノールである請求項１記載のＮ−アセチルシステイン誘導体の製造方法。