JP4129077B2 - アシル化されたアミノ酸エステルおよび光学活性アミノ酸エステルの製造法、ならびに光学活性アミノ酸エステルおよびn−アシルアミノ酸エステル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項1に記載のアシル化されたアミノ酸エステルの製造方法ならびに、アミダーゼ、プロテアーゼ、エステラーゼおよびリパーゼの群から選択される加水分解酵素の存在で、アシル化剤として酸成分がカルボニル炭素原子に隣接したハロゲン原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を有するカルボン酸エステルを用いてラセミアミノ酸エステルから光学活性アミノ酸エステルを製造する方法、および引き続きアミノ酸エステルのアシル化されていない他のエナンチオマーからエナンチオ選択的にアシル化されたアミノ酸エステルの分離ならびに光学活性アミノ酸エステルおよびN−アシルアミノ酸エステルに関する。
【0002】
【従来の技術】
加水分解酵素の存在でカルボン酸エステルと反応させることによる第一アミンおよび第二アミンのラセミ体分割は、国際特許公開番号WO95/08636およびWO96/23894ならびにBalkenhohl他によるJ. prakt. Chem., 第339巻, (1997) 381〜384での評論記事に記載されている。好ましいアミンとしては、上記刊行物において第一アリールアルキルアミンおよびヘテロ原子置換されたアミンが記述されている。しかしながら、この3つの刊行物全てにおいて、アミノ酸エステルの使用可能性についての指摘は見出されない。
【0003】
Gotor他(Tetrahedron: Asymmetry, 1997, 37〜40)により、カンジダ・アンタルクチカ(Antarctica)・リパーゼ(SP 435)の触媒反応下での3−アミノ酪酸エチルエステルと酢酸エチルとのエナンチオ選択的アシル化が記載されている。しかしながら、この際、このアシル化は、触媒反応のために莫大な酵素量(基質に対して50重量%)を必要とするので、これに基づく方法は経済的ではない。加えて、この方法は、ほとんどエナンチオ選択的にならない。達成される選択率は、E=70〜90の範囲にあるだけである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
こうして、本発明の課題は、高いエナンチオ選択率を確実にし、反応条件の広い範囲で使用されることができかつこの際できるだけ少量の触媒で十分である酵素触媒反応によるアミノ酸エステルのラセミ体分割の方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
それに応じて、アミノ酸エステルのラセミ体分割のための方法は、アミダーゼ、プロテアーゼ、エステラーゼおよびリパーゼの群から選択される加水分解酵素での特殊な触媒反応下で、アシル化剤としてカルボン酸エステルと反応させ、引き続き、アシル化剤として使用されるカルボン酸エステルの酸成分がカルボニル炭素原子に隣接したハロゲン原子、窒素原子、酸素原子および硫黄原子から形成される群から選択された電子過剰のヘテロ原子を有する場合には、一方のエナンチオ選択的にアシル化されたアミノ酸エステルをアシル化されていないアミノ酸エステルの他方のエナンチオマーから分離することによって、特に良好に機能することが見出された。
【0006】
更に、アシル化されたアミノ酸エステルの製造方法は、エステルの酸成分がカルボニル炭素原子に隣接したハロゲン原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を有することを特徴とする、アミダーゼ、プロテアーゼ、エステラーゼおよびリパーゼの群から選択された加水分解酵素での特殊な触媒反応下で、アミノ酸エステルと、アシル化剤として使用されるカルボン酸エステルとを反応させることによって見出された。
【0007】
アシル化剤として本発明による方法に適当なカルボン酸エステルは、エステルの酸成分中にカルボニル炭素原子に隣接した電子過剰のヘテロ原子を有するものである。
【0008】
ヘテロ原子は、遊離の電子対少なくとも1つを有していなければならない。このヘテロ原子は、ハロゲン、殊に塩素原子またはフッ素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子であってよい。
【0009】
ヘテロ原子は、カルボニル炭素原子に隣接して存在すべきである。このことは、ヘテロ原子がカルボニル炭素に対してα−、β−またはγ−位で炭素原子上に結合していることを意味している。好ましくは、ヘテロ原子がα−C原子上に結合されているエステルの酸成分である。ヘテロ原子としては、酸素が好ましい。
【0010】
ヘテロ原子は、場合によっては他の基、例えばアルキル基またはアリール基、有利にアルキル基と結合していてよい。ヘテロ原子が、例えば酸素である場合には、エーテル基が存在する。
【0011】
本発明による方法には、エステルのアルコール成分として、場合によっては置換されていてよい分枝鎖状および非分枝鎖状のC1〜C10−アルコール、有利にC1〜C6−アルコール、殊にC2〜C5−アルコールが使用されることができる。
【0012】
特に適当なカルボン酸エステルは、式III
[式中、
R2は、HまたはC1〜C10−アルキルであり、
Xは、ハロゲン、OR3、SR3またはNR3R4であり、
R3は、HまたはC1〜C10−アルキルであるか、または場合によってはNH2、OH、C1〜C4−アルキル、C1〜C4−アルコキシもしくはハロゲンによって置換されたアリールであり、
R4は、HまたはC1〜C10−アルキルであるか、または場合によってはNH2、OH、C1〜C4−アルキル、C1〜C4−アルコキシもしくはハロゲンによって置換されたアリールであり、
R6は、C1〜C10−アルキルであり、
mは0、1または2である]で示されるものである。これらの中では、C1〜C4−アルコキシ酢酸のC1〜C4−アルキルエステル、例えばメトキシ酢酸エチルエステルまたはメトキシ酢酸イソプロピルエステルが特に好ましい。
【0013】
本発明による方法において、加水分解酵素として、多数の酵素が使用されることができる。好ましくは、アミダーゼ、プロテアーゼ、エステラーゼおよびリパーゼ、殊にリパーゼが使用される。リパーゼとして、例えば酵母または細菌から単離可能な微生物のリパーゼが殊に好適である。特に好適なのは、プソイドモナス(Pseudomonas)、例えばアマノ(Amano)Pからのリパーゼまたはプソイドモナス(Pseudomonas) spec. DSM 8246からのリパーゼである。更に特に好適な加水分解酵素は、ノボ・ノルディスク(Novo Nordisk)(エンザイム・ツールボックス(Enzyme Toolbox))から商業的に入手可能な酵素、殊にリパーゼSP 523、SP 524、SP 525、SP 526およびノボジム(Novozym)(登録商標) 435である。これらの酵素は、酵母、例えばカンジダ・アンタルクチカ(Candida Antarctica)から製造可能な微生物のリパーゼである。
【0014】
使用される酵素は、天然の形または固定された形で使用されることができる。特に、固定された酵素ノボジム(Novozym(登録商標)) 435が好適である。
【0015】
本発明による方法は、溶剤の使用下で、または液体アミノ酸エステルの場合には溶剤不含で実施されることができる。
【0016】
溶剤として、一般に有機溶剤が適当である。特に、反応は、エーテル中、例えばMTBE(=メチル−第三ブチルエーテル)もしくはTHF(=テトラヒドロキシフラン)中、または炭化水素、例えばヘキサン、シクロヘキサン、トルエンもしくはハロゲン化炭化水素、例えば塩化メチレン中で良好に進行する。難溶性前駆物質の場合には、さらにプロピレンカルボネート、アセトニトリルまたはジオキサンが添加されることができる。
【0017】
酵素触媒反応下でのカルボン酸エステルとラセミアミノ酸エステルとの反応は、通常、20〜50℃、殊に25〜35℃の温度で行われる。このための反応時間は、アミノ酸エステルに応じて1〜48時間、有利に4〜24時間である。第二アミノ酸エステルは、一般に第一アミノ酸エステルよりも反応時間を長く必要とする。また、第二アミノ酸エステルのより少ない反応率は、第一アミノ酸エステルに対して高められた量の触媒によって補償されることができる。
【0018】
使用されるアミノ酸エステルの濃度は、反応混合物の全量に対して5〜50重量%、有利に10〜30重量%の範囲内にある。
【0019】
反応すべきアミノ酸エステル1モルあたりカルボン酸エステル1〜3モル、有利に1〜2モル、殊に1〜1.5モルが添加される。
【0020】
酵素の添加すべき量は、加水分解酵素の性質および酵素調製物の活性に依存する。反応に最適な酵素量は、簡単な前試験によって容易に決定されることができる。
【0021】
反応の進行は、常法、例えばガスクロマトグラフィーを用いて簡単に追跡されることができる。ラセミ体分割の場合には、反応は、有利にラセミアミノ酸エステル50%の変換率で終了する。このことは、一般に、反応空間から触媒を取り除くことによって、例えば酵素を濾別することによって行われる。
【0022】
ラセミアミノ酸エステルとアシル化剤として使用されるカルボン酸エステルとをエナンチオ選択的に反応させることにより、一方のエナンチオマーから相当するアシル化生成物(アミド)が生成されるのに対し、他方別のエナンチオマーは不変のままである。次に、アミノ酸エステルおよびN−アシル化誘導体からなる存在する混合物を、常法で容易に分離させることができる。混合物の分離に好適なのは、例えば抽出法または蒸留法である。
【0023】
本発明による方法は、α−アミノ酸エステル、β−アミノ酸エステルおよびγ−アミノ酸エステルのアシル化ならびにラセミ体分割に適当である。特に、ラセミ体分割は、β−アミノ酸エステル、殊に次の式IV
【0024】
【化3】
【0025】
[R5は、C1〜C10−アルキル、有利にC1〜C6−アルキル、殊にC2〜C5−アルキルを表し、ならびに場合によってはNH2、OH、C1〜C4−アルキル、C1〜C4−アルコキシまたはハロゲンによって置換されたアリール、有利にフェニルまたはベンジルを表し、かつnの値は、1〜3とみなすことができる]で示される環状β−アミノ酸エステルの場合に良好に進行する。
【0026】
炭素環系は、場合によってはR1によって置換されていてよく、この場合にはR1は、C1〜C10−アルキル、有利にC1〜C6−アルキル、殊にC2〜C5−アルキル、C1〜C4−アルコキシ、OH、NH2、ハロゲン、有利にClであることができ、ならびにさらに場合によってはNH2、OH、C1〜C4−アルキル、C1〜C4−アルコキシまたはハロゲンによって置換されたアリール、有利にフェニルまたはベンジルを表わす。置換基R1の数は、指数iにより決定されかつ0〜4であってよい。
【0027】
本発明は、ラセミアミノ酸エステルから光学活性アミノ酸エステルを製造するのに適当であり、この場合には
a)ラセミアミノ酸エステルを、アシル化剤として酸成分がカルボニル炭素原子に隣接したフッ素原子、窒素原子、酸素原子および硫黄原子を有するカルボン酸エステルで加水分解酵素の存在でエナンチオ選択的にアシル化し、
b)光学活性アミノ酸エステルおよび光学活性N−アシルアミノ酸エステルからなる混合物を分離し、こうしてアミノ酸エステルの一方のエナンチオマーを得、c)所望の場合には、N−アシルアミノ酸エステルから、アミノ酸エステルの他方のエナンチオマーをアミド開裂によって得る。
【0028】
所望のエナンチオマーの除去後に、残留する望ましくないエナンチオマーをラセミ化しかつ改めてこの方法において使用する場合には、本発明による方法は、更に経済的にすることができる。こうして、例えば望ましくないアシル化されたアミノ酸エステルは、非求核塩基、例えばカリウム−第三ブチラートの存在でラセミ化され、かつ強酸(鉱酸)によって、遊離ラセミアミノ酸エステルに変換されうる。この返送により、ラセミアミンから所望のエナンチオマーを全部で50%より多く得ることも可能である。
【0029】
本発明による方法は、光学活性アミノ酸エステルの生産のための製造方法として適当であるばかりではなく、例えば医薬品または植物保護剤の製造の場合における複雑な化学的多段階合成の構成要素となることができる。
【0030】
こうして、また、本発明の対象は、式I
【0031】
【化4】
【0032】
[式中、NH2基およびメトキシカルボニル基は、互いにシスの位置またはトランスの位置にあることができる]で示される光学活性アミノ酸エステルである。好ましくは、双方の置換基は互いについてトランスの位置にある。
【0033】
同様に、本発明の対象は、式II
【0034】
【化5】
【0035】
[式中、基は次の意味を有する:
R1は、C1〜C10−アルキル、C1〜C4−アルコキシ、OH、NH2またはハロゲンであるか、または場合によってはNH2、OH、C1〜C4−アルキル、C1〜C4−アルコキシもしくはハロゲンによって置換されたアリールであり、
R2は、HまたはC1〜C10−アルキルであり、
Xは、ハロゲン、OR3、SR3またはNR3R4であり、
R3は、H、C1〜C10−アルキルであるか、または場合によってはNH2、OH、C1〜C4−アルキル、C1〜C4−アルコキシもしくはハロゲンによって置換されたアリールであり、
R4は、HまたはC1〜C10−アルキルであるか、または場合によってはNH2、OH、C1〜C4−アルキル、C1〜C4−アルコキシもしくはハロゲンによって置換されたアリールであり、
R5は、C1〜C10−アルキルであるか、または場合によってはNH2、OH、C1〜C4−アルキル、C1〜C4−アルコキシもしくはハロゲンによって置換されたアリールであり、
iは、0〜4であり、
mは、0、1または2であり、
nは、1〜3であり、かつアシルアミノ基およびCOOR5基は、互いについてシスの位置またはトランスの位置にあることができる]で示される光学活性N−アシルアミノ酸エステルである。
【0036】
Xのために好ましい基は、塩素またはOR3であり、この場合にはR3はC1〜C4−アルキルを表す。R5は、有利にC2〜C5−アルキル、ならびに場合によってはNH2、OH、C1〜C4−アルコキシまたはハロゲンによって置換されたフェニルまたはベンジルを表す。
【0037】
【実施例】
次の例は、本発明を説明するのに役立つ。
【0038】
例1:
トランス−2−アミノ−シクロヘキサンカルボン酸メチルエステルのラセミ体分割
トランス−2−アミノ−シクロヘキサンカルボン酸メチルエステル50g(0.32モル)をMTBE 200ml中に溶解させ、メトキシ酢酸イソプロピルエステル0.16モルおよびノボジム(Novozym)435 0.5g(Novo Nordisk)を添加し、室温で8時間振盪した。酵素を濾別した後に、溶剤を除去し、残留物を真空で蒸留した。
【0039】
(1S,2S)−2−アミノ−シクロヘキサンカルボン酸メチルエステル23.5gおよび(1R,2R)−(N−2−メトキシ−アセチル)−2−アミノ−シクロヘキサンカルボン酸メチルエステル35.2gをそれぞれee値99.8%で得た。アミンのee値測定を、無水酢酸でN−アシル化した後に、B−PH−GCカラム(アステク社(Fa. Astec), NJ, USA)上のガスクロマトグラフィーによって行い、N−2−メトキシアセトアミドを、このカラムから誘導体にされることなく分離した。
【0040】
例2:
フェニルアラニン−メチルエステルのラセミ体分割
ラセミフェニルアラニンメチルエステル88.4g(0.5モル)をMTBE500ml中に溶解させ、メトキシ酢酸エチルエステル0.51モルおよびノボジム435 0.8g(Novo Nordisk)を添加し、室温で8時間振盪した。酵素を濾別した後に、アシル化されていない(S)−フェニルアラニンメチルエステルを2M HCl 150mlでの抽出によって除去し、引き続き2M NaOH 160mlで処理し、その後酢酸エチル1lで抽出することによって酸性水相から単離した。アシル化エナンチオマーを直接に反応溶液から溶剤を蒸発させることによって単離した。
【0041】
(S)−フェニルアラニンメチルエステル37.12g(0.21モル)をee値99%で、および(R)−フェニルアラニンメチルエステルの相当する(N)−メトキシアセトアミド57.78g(0.23モル)をee値97.5%で得た。
【0042】
例3:
3−アミノ酪酸エチルエステルのラセミ体分割
ラセミ3−アミノ酪酸エチルエステル13.1g(0.1モル)をMTBE 60ml中に溶解させ、メトキシ酢酸イソプロピルエステル0.05モルおよびノボジム435 130mg(Novo Nordisk)を添加し、室温で12時間振盪した。酵素を濾別した後に、溶剤を除去し、残留物を真空で蒸留した。
【0043】
ee値98.5%で(3S)−3−アミノ酪酸エチルエステル5.37g(0.041モル)および99%より大きいee値で(3R)−3−アミノ酪酸エチルエステルの相当する(N)−メトキシアセトアミド9.10g(0.045モル)を得た。
Claims (4)
- ラセミアミノ酸エステルから光学活性アミノ酸エステルを製造する方法において、
a)アミダーゼ、プロテアーゼ、エステラーゼおよびリパーゼの群から選択される加水分解酵素の存在で、ラセミアミノ酸エステルを、アシル化剤として式III
R 2 は、HまたはC 1 〜C 10 −アルキルであり、
Xは、OR 3 であり、
R 3 は、C 1 〜C 10 −アルキルであり、
R 6 は、C 1 〜C 10 −アルキルであり、
mは0、1または2である]で示されるカルボン酸エステルでエナンチオ選択的にアシル化し、
b)光学活性アミノ酸エステルおよび光学活性N−アシルアミノ酸エステルからなる混合物を分離し、こうしてアミノ酸エステルの一方のエナンチオマーを得、
c)場合によってはN−アシルアミノ酸エステルからアミノ酸エステルの他方のエナンチオマーをアミド開裂によって得る
ことを特徴とする、光学活性アミノ酸エステルの製造法。 - 工程b)またはc)に引き続き、望ましくないエナンチオマーを別の工程においてラセミ化し、このラセミ混合物を請求項2記載の方法に戻す、請求項2記載の方法。
- 光学活性アミノ酸エステルの製造法において、
一部の工程として請求項2または3記載の方法の少なくとも1工程を含むことを特徴とする、光学活性アミノ酸エステルの製造法。
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