JP3983407B2 - （ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルの製造方法に関する。詳しくは、（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルをシアノ化して（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルを製造する方法の改良に関する。
本発明により得られる（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルは、種々の医薬中間体として有用であり、例えば、３−ヒドロキシ−３−メチルグルタリル補酵素Ａリダクターゼ（通常「ＨＭＧ−ＣｏＡ」と略記される）の阻害剤〔Ｒ−（Ｒ＊，Ｒ＊）〕−２−（４−フルオロフェニル）−β，δ−ジヒドロキシ−５−（１−メチルエチル）−３−フェニル−４−〔（フェニルアミノ）カルボニル〕−１Ｈ−ピロール−１−ヘプタン酸カルシウム塩（２：１）の重要な中間体として用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステル類の製造法としては、Ｌ−アスコルビン酸に過酸化水素と炭酸カルシウムを反応させて得られるＬ−スレオニンカルシウム塩一水和物（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ，Ｒｅｓ．，７２，３０１（１９７９）やＬ−アラビノースに臭化水素を作用させたジブロモ体をブロムヒドリンとし、（Ｓ）−４−ブロモ−３−ヒドロキシ酪酸メチルエステルに導いた後（Ａｃｔａ Ｃｈｅｍ．Ｓｃａｎｄ．Ｂ３７，３４１（１９８３））、水酸基をテトラヒドロピラニル、トリアルキルシリル、アルキル等の保護基で保護してから、ジメチルスルホキシド中で青酸ナトリウムを反応せしめる方法（米国特許第４，６１１，０６７号明細書）、ジケテンから得られる４−ハロゲノアセト酢酸ｔ−ブチルエステルにルテニウム−光学活性ホスフィン錯体を用いて不斉水素化反応を行って（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸ｔ−ブチルエステルとした後（特開平１−２１１５５１号公報）、非プロトン性極性溶媒中でシアノ化剤との反応を行う方法（特開平５−３３１１２８号公報）等が知られている。
【０００３】
以上のような報告例のうち、前者の方法は原料として光学活性体を使用し、複数の反応を経た後に水酸基の保護と脱保護工程が必要であり、工程数が多く工業的製法とは言えない。また、後者の方法は、不斉水素化反応によって得られた原料の光学純度が約９２％ｅｅと低いため、高い光学純度を要求される医薬中間体として使用するためには、生成物をシアノ化反応液から有機溶媒により抽出して水洗後、溶媒を留去し、得られた残渣を有機溶媒により再結晶して光学純度を向上させる必要がある。
【０００４】
これらの方法とは別に、ジケテンから得られる４−ハロゲノアセト酢酸低級アルキルエステルに微生物を用いた不斉還元反応を行うことにより（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルを得る例が多数報告されている。当初は、不斉還元反応における光学純度が９２〜９５％ｅｅと不充分であったが（特開昭６１−１４６１９１号公報）、優れた微生物の発見により９８〜９９％ｅｅの光学純度が得られるまでになった（特開平８−３３６３９３号公報）。微生物により反応を行った場合の一般的な手法として、反応後、生成した（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルは、遠心分離等による除菌後、反応液から酢酸エチル、塩化メチレン、トルエン、ジエチルエーテル等の有機溶媒を用いて抽出した後、有機溶媒を留去しカラムクロマトグラフィーや蒸留等の操作により、純品として単離することができる。単離された（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルは、前述のシアノ化反応例に倣い、水酸基を保護した上でジメチルスルホキシド中でシアノ化反応を行うか、そのまま非プロトン性溶媒中でシアノ化反応を行うことにより、または、そのまま他の溶媒中でシアノ化反応を行うことにより（特表平７−５００１０５号公報）、（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルが得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
微生物による不斉還元反応により、優れた光学純度の（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルが得られるが、これを更にシアノ化反応に供する場合、従来法では、前述したように、原料エステルとしては、水系反応液から有機溶媒を用いて抽出した抽出液から再び有機溶媒を除去して単離したものを用いていた。
【０００６】
一方、工業的見地から従来法における各操作内容を検討した結果、抽出液から有機溶媒を完全に除去せずに、その濃縮液をそのままシアノ化反応の原料として使用する方法が考えられる。しかしながら、濃縮液をそのまま使用する方法は、予め単離した原料を用いた場合に比べて、目的物の収率が安定せず、むしろ大きく変動するという問題点がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる事情に鑑み鋭意検討した結果、原料として濃縮液を用いても、シアノ化反応液中の有機溶媒の含有量を特定の範囲内に限定することにより、目的物が高収率で且つ安定して得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明の要旨は、（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルを水性溶媒の存在下、シアノ化反応に付して（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルを製造する際、（１）原料として、（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルをその反応生成液から有機溶媒を用いて抽出し、次いで抽出液から該有機溶媒を所定の含有量となるように除去して得られた濃縮液を用い、（２）シアノ化反応時の全反応液中の該有機溶媒の含有量が５．０重量％以下でシアノ化反応することを特徴とする、（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルの製造方法にある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルを水性溶媒の存在下でシアノ化して（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルを製造する際に、原料として、シアノ化反応液中の含有量が５．０重量％以下、好ましくは４．０重量％以下、より好ましくは３．０重量％以下となる量の有機溶媒を含む（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルの濃縮液を用いることを特徴とする。
【００１０】
ここで、シアノ化反応液中の含有量が５．０重量％以下となる量の有機溶媒を含む（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルの濃縮液とは、例えば、微生物を用いて製造された（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルをその反応生成液から有機溶媒を用いて抽出し、次いでその抽出液から有機溶媒を所定の含有量となるように除去して得られたものを指す。
【００１１】
本発明の原料である（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルは、炭素数１〜１０、好ましくは１〜４の直鎖又は分岐状のアルキルエステルであり、その具体例としては、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル等が挙げられる。
また、ハロゲンとしては、塩素、臭素、ヨウ素等が用いられるが、これらの中、塩素が好ましい。
【００１２】
これらの（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルはそれぞれ対応する４−ハロゲノアセト酢酸低級アルキルエステルを微生物で不斉還元し、遠心分離等による除菌後、水系反応液から有機溶媒で抽出して取り出すことができる。
抽出に使用する有機溶媒としては、酢酸エチルや酢酸ブチル等の酢酸エステル類、塩化メチレンやクロロホルム等のハロゲン化炭化水素類、トルエンやベンゼン等の芳香族炭化水素類、メチルイソブチルケトン等のケトン類又はジエチルエーテルやジブチルエーテル等のエーテル類等が挙げられるが、これらの中、実質的に水不溶性のものが好ましい。なお、これらの混合物を用いることもできる。
【００１３】
有機溶媒の使用量は、生成物の抽出が充分に行える量を使用する必要があり、一般的に微生物を用いた不斉還元反応液中の目的生成物の濃度が３〜５重量％程度であることから、不斉還元反応液と同量の有機溶媒を使用すると仮定した場合、有機溶媒の使用量は、目的生成物の２０〜３５倍となる。従って、濃縮工程では多量の有機溶媒を留去することになるが、濃縮液をシアノ化反応に供する際、シアノ化反応時の全重量に対する有機溶媒の重量比が５．０重量％以下、好ましくは４．０重量％以下、更に好ましくは３．０重量％以下となるまで、充分に濃縮を行う。抽出液から有機溶媒を留去して濃縮する方法としては、一般的な撹拌下の加温による留去を行うことができ、減圧下で実施するならばより効率的に行うことができる。留去時の温度や減圧度は、使用する溶媒によって適宜に選択される。
【００１４】
シアノ化剤としては、例えばアルカリ金属シアン化物、アルカリ土類金属シアン化物が用いられる。中でも、一般的なシアン化物である青酸ナトリウムや青酸カリウムが用いられ、安価な青酸ナトリウムが好適に用いられる。
シアノ化反応の際に用いられる水性溶媒とは、水、エタノール等のアルコール類、ジメチルホルムアミド等の酸アミド類、アセトニトリル等のニトリル類、等のような水溶性有機溶媒及び水と水溶性有機溶媒との混合物を指す。これらの中、水は安価であり、水への溶解度が低い有機溶媒によりシアノ化反応生成物の抽出が可能になるので好適である。シアノ化反応の温度は、２０℃から溶媒の沸点の範囲で生産効率を考慮して適宜選択されるが、水溶媒の場合には７０℃から還流温度が好ましい。シアノ化反応の好適な実施形態は、（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルの濃度が、５〜４０重量％になるように水を添加し、約８５℃に昇温後、撹拌下に青酸ナトリウム等のシアノ化剤水溶液を８５〜９０℃の温度範囲で、連続又は間欠的に滴下して行われる。反応は比較的早く進行するが、滴下終了後、０〜１０時間の範囲で熟成してもよい。熟成終了後、室温まで冷却し、ガスクロマトグラフィーや液体クロマトグラフィー等での分析によりシアノ化生成物を分析する。
【００１５】
このシアノ化反応生成液に脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素又はハロゲン化炭化水素を加えて、目的とする（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステル及び未反応の原料（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルを抽出し、次いで蒸留により目的物を単離することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
冷却装置付きの還流凝縮器を接続したガラス製反応容器に、（Ｓ）−４−クロロ−３−ヒドロキシ酪酸エチルエステル１５０ｇと抽出に用いた酢酸エチル１７ｇを含む抽出有機溶媒の濃縮液１７２ｇ及び水４５０ｇを添加し、撹拌しながら約８５℃に昇温後、青酸ナトリウム５７ｇと水１５０ｇからなる溶液を１時間に亘って８５〜９０℃の温度範囲で連続して添加し、更に８５〜９０℃の温度範囲で１時間の熟成を行った後、室温まで冷却した。全反応液重量中に含まれる酢酸エチルの量は２．１重量％に相当する。ガスクロマトグラフィーにて分析した結果、（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸エチルエステルが７１ｇ含まれていた。シアノ化反応収率は５０．５％であった。
【００１７】
（実施例２）
（Ｓ）−４−クロロ−３−ヒドロキシ酪酸エチルエステル１５０ｇと酢酸エチル２７ｇを含む濃縮液１８２ｇを用いた他は、実施例１と同様に操作を行った。全反応液重量中に含まれる酢酸エチルの量は３．２重量％に相当する。分析の結果、（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸エチルエステルが６９ｇ含まれていた。シアノ化反応収率は４９％であった。
【００１８】
（実施例３）
（Ｓ）−４−クロロ−３−ヒドロキシ酪酸エチルエステル１５０ｇと酢酸エチル３９ｇを含む濃縮液１９４ｇを用いた他は、実施例１と同様に操作を行った。全反応液重量中に含まれる酢酸エチルの量は４．６重量％に相当する。分析の結果、（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸エチルエステルが６６ｇ含まれていた。シアノ化反応収率は４７％であった。
【００１９】
（比較例１）
（Ｓ）−４−クロロ−３−ヒドロキシ酪酸エチルエステル１５０ｇと酢酸エチル６６ｇを含む濃縮液２２１ｇを用いた他は、実施例１と同様に操作を行った。全反応液重量中に含まれる酢酸エチルの量は７．５重量％に相当する。分析の結果、（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸エチルエステルが５８ｇ含まれていた。シアノ化反応収率は４１％であった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルのシアノ化による（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルの製造において、少量の有機溶媒を含む（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルの濃縮液を用いることにより、目的物を収率の低下を来すことなく、且つ経済的に製造することができる。

Claims (6)

1. （Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルを水性溶媒の存在下、シアノ化反応に付して（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルを製造する際、（１）原料として、（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルをその反応生成液から有機溶媒を用いて抽出し、次いで抽出液から該有機溶媒を所定の含有量となるように除去して得られた濃縮液を用い、（２）シアノ化反応時の全反応液中の該有機溶媒の含有量が５．０重量％以下でシアノ化反応することを特徴とする（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルの製造方法。
2. 有機溶媒が、酢酸エステル類、ハロゲン化炭化水素類、芳香族炭化水素類、ケトン類又はエーテル類であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 水性溶媒が、（ａ）水、（ｂ）アルコール類、酸アミド類及びニトリル類
   から選ばれる水溶性有機溶媒及び、（ｃ）該水性有機溶媒と水との混合物、のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
4. （Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルを水性溶媒の存在下、シアノ化反応に付して（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルを製造する際、（１）原料として、（Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルをその反応生成液から有機溶媒を用いて抽出し、次いで抽出液から該有機溶媒を所定の含有量となるように除去して得られた濃縮液を用い、（２）シアノ化反応液の全反応液中の該有機溶媒の含有量が５．０重量％以下でシアノ化反応を行い、（３）該有機溶媒が、酢酸エステル類、ハロゲン化炭化水素類、芳香族炭化水素類、ケトン類又はエーテル類であり、（４）水性溶媒が、（ａ）水、（ｂ）アルコール類、酸アミド類及びニトリル類から選ばれる水溶性有機溶媒及び、（ｃ）該水性有機溶媒と水との混合物、のいずれかであることを特徴とする（Ｒ）−４−シアノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルの製造方法。
5. シアノ化剤が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のシアン化物であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の製造方法。
6. （Ｓ）−４−ハロゲノ−３−ヒドロキシ酪酸低級アルキルエステルが、微生物を用いて製造されたものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の製造方法。