JP4560309B2 - 光学活性なアミノ酸誘導体の製造方法 - Google Patents

光学活性なアミノ酸誘導体の製造方法 Download PDF

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本発明は、光学活性なアミノ酸誘導体の製造方法に関する。
アミノ酸の製造方法には、化学的方法と生物学的方法(醗酵法、酵素反応法)があり、前者は高生産性、後者は選択性(L体のみの選択的生産)にその特徴がある。
しかし、近年、高生産性、経済性、および化学合成法ならではの特性を生かした化学的手法によるアミノ酸の製造研究が精力的に進められており、グリシンを初めとして、DL−アラニン、DL−メチオニン、DL−トリプトファン、DL−セリン等が化学的手法により製造されている。また、生理活性の増強や効果の持続のみならず、しばしば新たな薬理活性が発現することを狙い例えば、フッ素原子を導入したアミノ酸誘導体の合成も知られている。(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−354634号公報
この特許文献1では、含フッ素アルコール類を溶媒として使用し、不斉配位子と有機金属錯体触媒の存在下に、α−イミノエステル誘導体を水素還元することにより含フッ素アミノ酸誘導体を製造している。この方法は特殊な不斉配位子を使用するのに対し、本発明は安価で容易に入手できる不斉化合物を利用した出発原料で、簡便な反応を利用する点に最大の特徴がある。
本発明の課題は、光学活性なアミノ酸誘導体の製造方法を提供することにある。
本発明は、一般式(1)で示される化合物をパラジウム炭素触媒存在下、水素還元し、一般式(2)で示されるアミノ酸誘導体を得ることを特徴とするアミノ酸誘導体の製造方法に係る。
Figure 0004560309
〔式中、RおよびRは、同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アミノ基、−NHCOR、−OR、−OCORを示す。Rはアルキル基、アミノ基、−NHCOR、−OR、−OCORを示す。Rは水素原子、アルキル基、アリール基を示す。ただし、R〜Rのうち少なくとも1つは上記−NHCORである。〕
Figure 0004560309
〔式中、R〜Rは上記と同じ。*は不斉炭素を示す。〕
また、本発明は、一般式(3)で示される化合物をパラジウム炭素触媒存在下、水素還元し、一般式(4)で示されるアミノ酸誘導体を得ることを特徴とするアミノ酸誘導体の製造方法に係る。
Figure 0004560309
〔式中、RおよびRは、同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アミノ基、−NHCOR、−OR、−OCORを示す。Rはアルキル基、アミノ基、−NHCOR、−OR、−OCORを示す。Rは水素原子、アルキル基、アリール基を示す。ただし、R〜Rのうち少なくとも1つは上記−NHCORである。〕
Figure 0004560309
〔式中、R〜Rは上記と同じ。*は不斉炭素を示す。〕
本発明によれば、工業的生産に適した簡便な光学活性なアミノ酸誘導体の製造方法を提供することができる。
本発明は、光学活性なアミノ酸誘導体の製造方法を提供する。
本発明の原料は下記に示す式(1)又は式(3)で表される化合物である。
Figure 0004560309
Figure 0004560309
〔式中、R〜Rは上記と同じ。〕
上記一般式(1)および式(3)中のRおよびRは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アミノ基、−NHCOR、−OR、−OCORを示す。Rは、アルキル基、アミノ基、−NHCOR、−OR、−OCORを示す。Rは、水素原子、アルキル基、アリール基である。ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等が挙げられ、アリール基としては、フェニル基、トルイル基、キシリル基、ヒドロキシフェニル基等が挙げられる。
好ましい一般式(1)で示される化合物としては、例えば、2−メチルアクリル酸−L−メンチル、2−アミノアクリル酸−L−メンチル、2−アセトアミドアクリル酸−L−メンチル、2−ヒドロキシアクリル酸−L−メンチル、2−アセトキシアクリル酸−L−メンチル、3−メチルメタクリル酸−L−メンチル、3−アミノメタクリル酸−L−メンチル、3−アセトアミドメタクリル酸−L−メンチル、3−ヒドロキシメタクリル酸−L−メンチル、3−アセトキシメタクリル酸−L−メンチル等が挙げられる。
好ましい一般式(3)で示される化合物としては、例えば、2−メチルアクリル酸−D−メンチル、2−アミノアクリル酸−D−メンチル、2−アセトアミドアクリル酸−D−メンチル、2−ヒドロキシアクリル酸−D−メンチル、2−アセトキシアクリル酸−D−メンチル、3−メチルメタクリル酸−D−メンチル、3−アミノメタクリル酸−D−メンチル、3−アセトアミドメタクリル酸−D−メンチル、3−ヒドロキシメタクリル酸−D−メンチル、3−アセトキシメタクリル酸−D−メンチル等が挙げられる。
化合物(1)および化合物(3)は、種々の方法で製造される。化合物(1)の例としてR=R=水素原子、R=−NHCOCHである化合物(5)(2−アセトアミドアクリル酸−L−メンチル)の代表的な方法を説明する。
Figure 0004560309
ピルビン酸、L−メントール、p−トルエンスルホン酸をベンゼンに溶解し、塩化カルシウム管とDean−Stark分留器を備えた還流冷却器をフラスコに取り付け一定時間還流する。反応後、反応混合液を炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、分液後、ベンゼン溶液を無水硫酸マグネシウムで乾燥する。その後、ベンゼンを留去し、残った油状物を減圧蒸留することによりピルビン酸L−メンチルを製造する。
ついで、上記で得たピルビン酸L−メンチル、アセトアミド、p−トルエンスルホン酸をベンゼンに溶解し、塩化カルシウム管とDean−Stark分留器を備えた還流冷却器をフラスコに取り付け一定時間還流する。反応後、反応混合液を炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、分液後、ベンゼン溶液を無水硫酸マグネシウムで乾燥する。その後、ベンゼンを留去し、残った油状物をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒は、ヘキサン:酢酸エチル=4:1)により単離、精製することにより化合物(5)を製造することができる。
上記のL−メントールをD−メントールにし、その他の物質を適宜選択することにより、種々の化合物(3)を製造することができる。
本発明の化合物(2)の製造方法としては、化合物(1)をパラジウム炭素触媒存在下、水素還元し、一般式(2)で示されるアミノ酸誘導体を製造することができる。該反応は、適当な溶媒中で行われる。具体的には溶媒に化合物(1)とパラジウム炭素を加え、水素ガスを吹き込み攪拌することにより、式(2)で示されるアミノ酸誘導体を製造することができる。
Figure 0004560309
〔式中、R〜Rは上記と同じ。*は不斉炭素を示す。〕
好ましい化合物(2)としては、例えば、2−メチルプロピオン酸−L−メンチル、2−アミノプロピオン酸−L−メンチル、2−アセトアミドプロピオン酸−L−メンチル、2−ヒドロキシプロピオン酸−L−メンチル、2−アセトキシプロピオン酸−L−メンチル、2−ブタン酸−L−メンチル、3−アミノ−2−メチルプロピオン酸−L−メンチル、3−アセトアミド−2−メチルプロピオン酸−L−メンチル、3−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸−L−メンチル、3−アセトキシ−2−メチルプロピオン酸−L−メンチル等が挙げられる。
パラジウム炭素触媒の使用量は、化合物(1)の1molに対して、1mmol〜1molであるが、反応が進行する量であれば適宜増減してもかまわない。
水素還元は、反応中系内に水素ガスを吹き込めばよく、この時の水素圧としては、好ましくは、0.001MPa〜100.0MPa程度とすればよい。
用いられる溶媒としては、化合物(1)を溶解し、反応に悪影響を及ぼさない溶媒である限り、公知のものを広く使用できる。このような溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、tert−ブタノール等の低級アルコール;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル;n−ヘキサン、n−ヘプタン等の脂肪族炭化水素;シクロヘキサン等の脂環式炭化水素等が挙げられる。これらの中でも、トルエン等の芳香族炭化水素およびジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素が好ましい。斯かる溶媒は、1種単独でまたは2種以上混合して使用できる。
溶媒の使用量としては、化合物(1)の1gに対し、溶媒を1〜100ml用いるのが好ましい。
反応条件としては、水素還元として適当な条件を選択することができるが、反応温度としては、好ましくは15℃〜100℃程度、より好ましくは、20℃〜40℃程度の温度範囲とすればよく、反応時間としては、2時間〜72時間程度、より好ましくは10時間〜48時間の範囲とすればよい。
上記反応により得られる目的化合物は、通常の分離手段、例えば、濃縮、洗浄、有機溶媒抽出、クロマトグラフィー、再結晶等の慣用の単離および精製手段により、反応混合物から容易に単離、精製できる。
このようにして得られる化合物(2)は、光学活性なアミノ酸誘導体であり、化合物(2a)と化合物(2b)の混合物である。
Figure 0004560309
〔式中、R〜Rは上記と同じ。〕
Figure 0004560309
〔式中、R〜Rは上記と同じ。〕
化合物(2a)及び化合物(2b)はそれぞれ単離して得ることができ、単離は、再結晶、クロマトグラフィー等の慣用の方法で行うことができる。
本発明の化合物(4)の製造方法としては、上記化合物(2)の製造方法において化合物(1)を化合物(3)に変えることにより同様にして製造することができる。このようにして得られる化合物(4)は、光学活性なアミノ酸誘導体であり、化合物(4a)と化合物(4b)の混合物である。
Figure 0004560309
〔式中、R〜Rは上記と同じ。*は不斉炭素を示す。〕
好ましい化合物(4)としては、例えば、2−メチルプロピオン酸−D−メンチル、2−アミノプロピオン酸−D−メンチル、2−アセトアミドプロピオン酸−D−メンチル、2−ヒドロキシプロピオン酸−D−メンチル、2−アセトキシプロピオン酸−D−メンチル、2−ブタン酸−D−メンチル、3−アミノ−2−メチルプロピオン酸−D−メンチル、3−アセトアミド−2−メチルプロピオン酸−D−メンチル、3−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸−D−メンチル、3−アセトキシ−2−メチルプロピオン酸−D−メンチルが挙げられる。
Figure 0004560309
〔式中、R〜Rは上記と同じ。〕
Figure 0004560309
〔式中、R〜Rは上記と同じ。〕
化合物(4a)及び化合物(4b)はそれぞれ単離して得ることができ、単離は、再結晶、クロマトグラフィー等の慣用の方法で行うことができる。
また、化合物(2a)、化合物(2b)、化合物(4a)および化合物(4b)は、それぞれ酸加水分解等の方法により容易に種々のアミノ酸を製造することができる。
具体的には、例えば、化合物(2a)、化合物(2b)、化合物(4a)あるいは化合物(4b)を酸あるいは塩基を使って加水分解することにより、容易に種々のアミノ酸を製造することができる。酸としては、硫酸、塩酸、硝酸等の鉱酸やトリフルオロメタンスルホン酸やトリフロロ酢酸等の有機強酸を挙げることができ、硫酸、塩酸が好ましい。
塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化塩やDBUのような有機強塩を挙げることができ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましい。
このように、本発明の製造方法は、工業的生産に適した簡便に光学活性なアミノ酸誘導体の製造することができる。また得られた種々のアミノ酸誘導体を酸加水分解することにより容易に種々のアミノ酸を製造することができる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが何らこれらに限定されるものではない。また、合成例および実施例において、各種物性測定は以下の方法で行った。
NMR:日本電子 JEOL EX−400(400NHz)
旋光計:日本分光工業 JASCO DIP−360
IR:日本分光工業 JASCO FT/IR−230
合成例1 化合物(5)の合成
100mlのナス型フラスコに、ピルビン酸 17g(0.19mol)、L−メントール 30g(0.19mol)、p−トルエンスルホン酸 0.8gをベンゼン 40mlに溶解し、塩化カルシウム管とDean−Stark分留器を備えた還流冷却器をフラスコに取り付け4時間還流した。反応後、反応混合液を炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、分液後、ベンゼン溶液を無水硫酸マグネシウムで乾燥する。その後、ベンゼンを留去し、残った油状物を減圧蒸留(73℃/1mmHg)することによりピルビン酸L−メンチル 37.3g(収率86.7%)を得た。
ついで、上記で得たピルビン酸L−メンチル 35.9(0.16mol)、アセトアミド 9.5g(0.16mol)、p−トルエンスルホン酸 0.8gをベンゼン 40mlに溶解し、塩化カルシウム管とDean−Stark分留器を備えた還流冷却器をフラスコに取り付け28時間還流した。反応後、反応混合液を炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、分液後、ベンゼン溶液を無水硫酸マグネシウムで乾燥する。その後、ベンゼンを留去し、残った油状物をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒は、ヘキサン:酢酸エチル=4:1)により単離、精製することにより化合物(5) 11.2g(収率26.2%、[α]=−79.0度を得た。
合成例2 化合物(6)の合成
L−メントールをD−メントールに変えた以外は合成例1と同様にして化合物(6)を得た。
Figure 0004560309
実施例1
無水ジクロロメタン 20mlに合成例1で製造した化合物(5) 1g、パラジウム炭素触媒 0.195gを加え、水素ガスを吹き込みながら室温(25℃)で15時間攪拌した。反応後、溶媒のジクロロメタンを留去し、残渣を冷蔵庫に静置した。3日後、生成した板状結晶を炉別し、ジアステレオマー化合物(7)を得た。残った炉液を精製し、ジアステレオマー化合物(8)を得た。化合物(7)と化合物(8)の合計収率は約100%であった。また、化合物(7)と化合物(8)の生成モル比は7:4.3であった。
Figure 0004560309
H−NMR(CDCl、TMS、ppm)
0.76(d,J=7.2Hz,3H,CH),0.90(d,J=7.2Hz,3H,CH),0.91(d,J=6.8Hz,3H,CH),0.90−1.90(m,9H,メンチル),1.40(d,J=6.9Hz,3H,CH),2.02(s,3H,COCH),4.56(dq,J=7.2Hz,1H,CH),4.70(dt,J=4.2,11Hz,1H,CH),6.24(br s,1H,NH)
IR
3344cm−1(NH伸縮振動),1721cm−1(エステル C=O 伸縮振動),1684cm−1(アセトアミド C=O 伸縮振動)
旋光度
[α]=−72.0度
Figure 0004560309
H−NMR(CDCl、TMS、ppm)
0.75(d,J=6.8Hz,3H,CH),0.86−0.92(m,6H,CH),0.90−1.90(m,9H,メンチル),1.39(d,J=6.4Hz,3H,CH),2.02(s,3H,COCH),4.56(dt,J=7.2Hz,1H,CH),4.73(dt,J=4.3,11Hz,1H,メンチル),6.19(br d,J=6.1Hz,1H,NH)
IR
3344cm−1(NH伸縮振動),1721cm−1(エステル C=O 伸縮振動),1652cm−1(アセトアミド C=O 伸縮振動)
実施例2
化合物(5)を化合物(6)に変えた以外は実施例2と同様にして化合物(9)と化合物(10)を生成モル比=7:4.3で得た。
Figure 0004560309
H−NMR(CDCl、TMS、ppm)
0.76(d,J=7.2Hz,3H,CH),0.90(d,J=7.2Hz,3H,CH),0.91(d,J=6.8Hz,3H,CH),0.90−1.90(m,9H,メンチル),1.40(d,J=6.9Hz,3H,CH),2.02(s,3H,COCH),4.56(dq,J=7.2Hz,1H,CH),4.70(dt,J=4.2,11Hz,1H,CH),6.24(br s,1H,NH)
IR
3344cm−1(NH伸縮振動),1721cm−1(エステル C=O 伸縮振動),1684cm−1(アセトアミド C=O 伸縮振動)
Figure 0004560309
H−NMR(CDCl、TMS、ppm)
0.75(d,J=6.8Hz,3H,CH),0.86−0.92(m,6H,CH),0.90−1.90(m,9H,メンチル),1.39(d,J=6.4Hz,3H,CH),2.02(s,3H,COCH),4.56(dt,J=7.2Hz,1H,CH),4.73(dt,J=4.3,11Hz,1H,メンチル),6.19(br d,J=6.1Hz,1H,NH)
IR
3344cm−1(NH伸縮振動),1721cm−1(エステル C=O 伸縮振動),1652cm−1(アセトアミド C=O 伸縮振動)
参考例1
実施例1で得られた化合物(7)1.42g、95%メタノール10ml、85%水酸化カリウム3.3gの混合物を2時間還流する。反応終了後反応液を半量まで濃縮し、水を添加し溶液量を10mlにした後、2.5M硫酸で中和する。反応混合液よりジエチルエーテル20mlで2回有機物を抽出する。得られた水溶液にメタノール100mlを加え5℃以下に冷却する。析出した沈殿物を濾取し、沈殿物をろ紙上でメタノールとエーテルで数回洗浄する。得られた結晶を5mlの水に再度溶解させ、100mlのメタノール加えて冷却し再結晶してアミノ酸(L−アラニン)5.5g(11)を得た。
Figure 0004560309

Claims (2)

  1. 一般式(1)で示される化合物をパラジウム炭素触媒存在下、水素還元し、一般式(2)で示されるアミノ酸誘導体を得ることを特徴とするアミノ酸誘導体の製造方法。
    Figure 0004560309
    〔式中、RおよびRは、同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アミノ基、−NHCOR、−OR、−OCORを示す。Rはアルキル基、アミノ基、−NHCOR、−OR、−OCORを示す。Rは水素原子、アルキル基、アリール基を示す。ただし、R〜Rのうち少なくとも1つは上記−NHCORである。〕
    Figure 0004560309
    〔式中、R〜Rは上記と同じ。*は不斉炭素を示す。〕
  2. 一般式(3)で示される化合物をパラジウム炭素触媒存在下、水素還元し、一般式(4)で示されるアミノ酸誘導体を得ることを特徴とするアミノ酸誘導体の製造方法。
    Figure 0004560309
    〔式中、RおよびRは、同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アミノ基、−NHCOR、−OR、−OCORを示す。Rはアルキル基、アミノ基、−NHCOR、−OR、−OCORを示す。Rは水素原子、アルキル基、アリール基を示す。ただし、R〜Rのうち少なくとも1つは上記−NHCORである。〕
    Figure 0004560309
    〔式中、R〜Rは上記と同じ。*は不斉炭素を示す。〕
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