JP6255343B2 - D−アロイソロイシンの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、安価なL−イソロイシンからD−アロイソロイシンを製造する工業的方法に関する。
D−アロイソロイシンは、医薬品(特許文献1参照)の中間体として有用な化合物である。しかし、D−アロイソロイシンは非天然アミノ酸であるため化学合成によって製造する必要があり、その工業的に安価な製造方法は限られていた。
従来、D−アロイソロイシンの実用的な合成法としては、安価なL−イソロイシンから誘導する方法が知られている。例えば、L−イソロイシンをヒダントインに変換した後、容易にエピメリ化するヒダントインのD体のみを酵素的に加水分解し、D−アロイソロイシンを得る方法(特許文献2、3参照)が知られている。これらの方法はエピメリ化を伴いながら加水分解反応が進行するため、50%を超える収率でD−アロイソロイシンを得ることができるが、酵素反応の前にL−イソロイシンをヒダントインに誘導する必要があるため、直接的かつ効率的な方法であるとはいえない。また、酵素反応は水中で実施されるため、水溶性のD−アロイソロイシンを単離、精製することは容易ではない。
一方、L−イソロイシンのα位をエピメリ化して、L−イソロイシンとD−アロイソロイシンのエピマー混合物を得ることができる(特許文献4参照)。また、このエピマー混合物を、溶媒中で(2S,3S)−ジベンゾイル酒石酸等を用いて分割する方法が報告されている(特許文献5、非特許文献1参照)。この方法は、L−イソロイシンからの誘導化工程を必要とせずにD−アロイソロイシンを得ることができ、有用である。しかしながら、L−イソロイシンのエピメリ化工程、分割剤との錯体形成工程、錯体の分解工程の3工程を要する。さらに、1:1のエピマー混合物からの分割であるため、収率が50%を超えることはできない。
また、非天然型アミノ酸の効率的な合成法として、不斉転換反応が知られている(非特許文献2、3参照)。これは、アミノ酸のラセミ化(またはエピメリ化)と分割剤による光学分割を同一条件下で行い、目的とするアミノ酸と分割剤の塩を結晶として取り出すことで、目的とするアミノ酸の塩を50%以上の収率で得る方法である。しかしながら、不斉転換反応による無保護天然アミノ酸からの非天然アミノ酸合成はごくわずかしか報告されておらず、D−アロイソロイシンの合成例はない。これは、通常80℃以上のラセミ化(またはエピメリ化)条件と、効率的な分割条件を両立させる反応条件を見つけることが非常に困難であることによると考えられる。
国際公開公報第1994/028901号 US2003/0219879 US2005/0202542 EP57092B1 特開平11−228512号
Tetrahedron Asym.,2002,13,2649. Top.Curr.Chem.,2007,269,83. Tetrahedron,1997,53,9417.
本発明は、安価なL−イソロイシンから、医薬中間体として有用なD−アロイソロイシンを、誘導化工程なく、短工程かつ高収率で製造する実用上適した工業的方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、L−イソロイシンの不斉転換反応により、D−アロイソロイシンを短工程かつ高収率で製造できることを見出した。
本発明の不斉転換反応は、L−イソロイシンとD−アロイソロイシンのエピメリ化反応条件に、D−アロイソロイシンの晶析を組み合わせることで達成された。このL−イソロイシンとD−アロイソロイシンのエピメリ化は、以下の反応機構で進行していると考えられる(非特許文献2参照)。すなわち、L−イソロイシンとアルデヒド類からイミンが生成し、酸性度の高まったα位の脱プロトン、プロトン化、イミンの加水分解によりD−アロイソロイシンが生成、エピメリ化が進行する。ここで、L−イソロイシンは2つの不斉中心を持つため、この過程で得られるD−アロイソロイシンは、L−イソロイシンのエナンチオマーではなくジアステレオマーであり、この過程はラセミ化ではなくエピメリ化となる。L−イソロイシンとD−アロイソロイシンは熱力学的にほぼ等しいため、このエピメリ化はほぼ1:1の比率で平衡に達する。
不斉転換反応の原理に基づいて、この反応条件下に、D−アロイソロイシンと溶解度の低い塩を作る化合物(X)を共存させ、D−アロイソロイシン塩を結晶として系外に除去できれば、平衡によりさらにD−アロイソロイシンが供給され、D−アロイソロイシン塩を50%以上の収率で得ることができると考えられる。
しかしながら、前述したように、これまで不斉転換反応により無保護天然アミノ酸からの非天然アミノ酸合成はごくわずかしか報告されておらず、D−アロイソロイシンを合成する方法は報告されていない。これは、通常80℃以上の高温が必要なエピメリ化条件と、通常冷却して結晶を取り出す分割条件を両立させる反応条件を見つけることが非常に困難であることによると考えられる。実際、(2S,3S)−ジベンソイル酒石酸は、D−アロイソロイシンと錯体を形成することが知られているが(特許文献5、非特許文献1参照)、これらの文献において錯体形成は水やメタノールを含む水中で行われ、25℃において晶析を行っている。このような錯体形成条件ではエピメリ化は起こり得ず、文献中でも不斉転換反応の可能性は論じられていない。
本発明者らは、分割剤や反応条件を種々検討した結果、L−イソロイシンとD−アロイソロイシンとが相互にエピメリ化している反応系において、具体的には、L−イソロイシン、またはL−イソロイシンとD−アロイソロイシンのエピマー混合物を、有機溶媒中、アルデヒド類の存在下、加熱条件下で特定の酒石酸誘導体と反応させて、D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体を析出させ、それを系外に除去することによって、平衡によりさらにD−アロイソロイシンが供給され、その結果、D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体を高い収率で得ることができることを見出し、発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
[1] L−イソロイシン、またはL−イソロイシンとD−アロイソロイシンのエピマー混合物と、下記一般式(1):
(式中、n個のRは、それぞれ独立して、水素原子、C1−6アルキル基、C1−6アルコキシ基、塩素原子、臭素原子またはニトロ基を示し、nは0、1または2である。)
で表される酒石酸誘導体を、有機溶媒中、アルデヒド類の存在下、60℃〜150℃の温度で反応させることにより、D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体を晶析させる工程
を包含することを特徴とするD−アロイソロイシンの製造方法。
[2] 有機溶媒が、沸点が70℃以上であって、炭化水素系溶媒、エステル系溶媒および脂肪酸系溶媒から選択される沸点が70℃以上の少なくとも1種の溶媒であることを特徴とする、上記[1]に記載のD−アロイソロイシンの製造方法。
[3] D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体を晶析させる工程において、さらに有機酸を存在させることを特徴とする上記[1]または[2]に記載のD−アロイソロイシンの製造方法。
本発明によれば、安価なL−イソロイシンから、医薬品の中間体として有用なD−アロイソロイシンを、(2S,3S)−酒石酸誘導体を用いた不斉転換反応により簡便な操作で収率良く製造できる。
本発明のD−アロイソロイシンの製造方法は、不斉転換反応(エピメリ化反応条件下での不溶性錯体形成)により行われる。
具体的には、有機溶媒中、アルデヒド類の存在下、60℃〜150℃の温度で、L−イソロイシン、またはL−イソロイシンとD−アロイソロイシンの混合物(エピマー混合物)と下記一般式(1):
(式中、n個のRは、それぞれ独立して、水素原子、C1−6アルキル基、C1−6アルコキシ基、塩素原子、臭素原子またはニトロ基を示し、nは0、1または2である。)
で表される酒石酸誘導体を反応させることにより、D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体を析出させる工程を包含する。この工程においては、L−イソロイシンとD−アロイソロイシンとが相互にエピメリ化している。即ち、この工程は、エピメリ化と、錯体形成および晶析を、同一反応系で、しかも同一条件で行うことを特徴としている。
L−イソロイシンとD−アロイソロイシンとが相互にエピメリ化している状態は、L−イソロイシン、またはL−イソロイシンとD−アロイソロイシンの混合物に、有機溶媒中、60℃〜150℃の温度で、アルデヒド類を存在させることにより実現できる。
L−イソロイシンとD−アロイソロイシンの混合物は、その混合比は任意の割合であってよく、L−イソロイシンの十分なエピメリ化によって得られるほぼ1:1の混合物でもよい。本発明では、工業的に入手可能なL−イソロイシンを原料として用いることが、工程短縮の観点から好ましい。
上記アルデヒド類としては、エピメリ化を触媒するものであれば特に限定されず、例えば、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド、4−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−アニスアルデヒド、2−ニトロベンズアルデヒド、5−ニトロサリチルアルデヒド、フルフラール等の芳香族アルデヒド;ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデヒド、n−ヘプチルアルデヒド、クロチルアルデヒド等の脂肪族アルデヒドが挙げられる。中でも、副反応が少ない点から、芳香族アルデヒドが好ましく、エピメリ化の触媒作用の高い点から、サリチルアルデヒド、2−ニトロベンズアルデヒド、5−ニトロサリチルアルデヒド、フルフラールがより好ましく、工業的に安価かつ安定な点から、サリチルアルデヒドが特に好ましい。
アルデヒド類の使用量は、L−イソロイシン、またはL−イソロイシンとD−アロイソロイシンの混合物に対して、通常0.001〜10当量、好ましくは0.05〜1当量であり、さらに好ましくは、十分なエピメリ化速度を保ちつつ、D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体の結晶化を妨げない点から、0.1〜0.5当量である。
また、有機酸を共存させることにより、上記エピメリ化は円滑に進行する。有機酸としては、特に限定されないが、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ヘキサン酸等の脂肪酸;安息香酸、サリチル酸、テレフタル酸等の芳香族カルボン酸が挙げられる。中でも、一般に常温で液体のため、D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体に混入しにくい点から、脂肪酸が好ましく、安価で毒性の低い点から、酢酸がより好ましい。
有機酸、特に脂肪酸は、D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体の溶解度が高く、過剰使用は収率の低下を招くが、逆に少ないと十分なエピメリ化速度を保つことができないため、その使用量は、L−イソロイシン、またはL−イソロイシンとD−アロイソロイシンの混合物1gに対して、通常0.1〜50ml、好ましくは0.5〜10ml、より好ましくは1〜5mlである。また、有機酸を有機溶媒として用いてもよい。
なお、本明細書において「倍体積量」とは、基準物質が常温常圧液体の場合は液体体積に対する使用液体の体積倍率、基準物質が常温常圧固体の場合は固体の重量(g)値に対する使用液体の体積(ml)値の比(ml/g)とする。
上述のように、L−イソロイシンとD−アロイソロイシンとは、相互にエピメリ化しており、このうち、D−アロイソロイシンは、反応系中に存在する上記一般式(1)で表される酒石酸誘導体との錯体を形成する。当該錯体は、D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体が1:1の比率で混合していること、また、後述するように、アルコール中で容易に分離できることから、通常のジアステレオマー塩ではなく、より弱い相互作用によって結びついた錯体であると考えられる(特許文献5、非特許文献1参照)。
上記一般式(1)中、Rで示される「C1−6アルキル基」としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、1−エチルプロピル、ヘキシル、イソヘキシル、1,1−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル等が挙げられる。また、Rで示される「C1−6アルコキシ基」としては、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、ペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、へキシルオキシ等が挙げられる。
Rは、好ましくは、水素原子またはC1−6アルキル基であり、より好ましくは水素原子またはメチルであり、特に好ましくは水素原子である。
なお、上記一般式(1)で表される酒石酸誘導体は2つの不斉中心を持ち、その立体配置は(2S,3S)である。
上記一般式(1)で表される酒石酸誘導体の具体例としては、(2S,3S)−ジベンゾイル酒石酸、(2S,3S)−ジ(p−トルオイル)酒石酸、(2S,3S)−ジ(3,4−ジメチルベンゾイル)酒石酸、(2S,3S)−ジ(2−クロロベンゾイル)酒石酸などが挙げられる。中でも、工業的に安価に入手可能な点から、(2S,3S)−ジベンゾイル酒石酸(R=H、以下「DBTA」と略称する。)および(2S,3S)−ジ(p−トルオイル)酒石酸(R=p−Me、n=1、以下「DTTA」と略称する。)が好ましく、高収率で上記錯体を得ることができる点から、DBTAが特に好ましい。また、上記一般式(1)で表される酒石酸誘導体は、水和物等の溶媒和物やアミンやアルカリ金属等の塩であってもよい。
上記一般式(1)で表される酒石酸誘導体の使用量は、L−イソロイシン、またはL−イソロイシンとD−アロイソロイシンの混合物に対して、通常0.5〜2当量である。上記酒石酸誘導体はD−アロイソロイシンと1:1の比率で錯体を形成するため、経済性の点から、好ましくは0.8〜1.2当量、さらに好ましくは0.9〜1.1当量である。
上記一般式(1)で表される酒石酸誘導体は、L−イソロイシンとD−アロイソロイシンとが相互にエピメリ化している反応系において存在しさえすれば、その添加時期は限定されない。L−イソロイシンを出発原料として用いる際には、L−イソロイシンとD−アロイソロイシンとが相互にエピメリ化している反応系に添加してもよく(即ち、原料のL−イソロイシンがD−アロイソロイシンへと十分にエピメリ化した後に添加する)、あるいは、L−イソロイシンがD−アロイソロイシンへとエピメリ化する前に添加してもよい(即ち、原料のL−イソロイシンと酒石酸誘導体を同時に添加する)。
これらのうち、L−イソロイシンを原料に用いる場合には、十分にエピメリ化した後に添加するのが好ましい。これは、酒石酸誘導体は高温の反応条件下で徐々に分解するため、反応系にD−アロイソロイシンが存在しないと収率の低下を招くためである。十分エピメリ化が進行した時点で酒石酸誘導体を添加すると、D−アロイソロイシンの存在量に応じた酒石酸誘導体が錯体を形成して系外に除去されるため、分解反応を抑制することができる。
L−イソロイシンを出発原料として用い、十分にエピメリ化した後に上記一般式(1)で表される酒石酸誘導体を添加する場合に、不斉転換反応に用いる有機溶媒共存下にL−イソロイシンとアルデヒド類を加熱してもよいが、有機酸(例えば酢酸)のみを有機溶媒として加熱することが、速やかに十分にエピメリ化したL−イソロイシンとD−アロイソロイシンの混合物を得られるため好ましい。錯体を析出させる必要がないため、反応温度は高温で良く、通常80℃〜150℃であり、好ましくは80℃〜130℃であり、より好ましくは80℃〜120℃である。
上記不斉転換反応で用いられる有機溶媒は、エピメリ化が十分に進行し、かつD−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体が十分に晶析するような溶媒を選択することが重要である。エピメリ化の進行の点からは、沸点がエピメリ化に必要な温度以上であることが必要である。有機溶媒の沸点としては、好ましくは60℃以上、より好ましくは65℃以上、さらに好ましくは70℃以上、特に好ましくは80℃以上である。具体的には、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒;n−プロピルエーテル、イソプロピルエーテル、n−ブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒;2−プロパノール、t−ブタノール、2−エチルヘキサノール等のアルコール系溶媒;ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ヘキサン酸等の脂肪酸系溶媒等が挙げられ、これらは単独でも複数の有機溶媒を任意の割合に混合して用いてもよい。当該錯体を収率良く得るためには、不斉転換反応の温度において、当該錯体の溶解度が十分に低く、大部分の成分が当該錯体として析出すること、かつL−イソロイシンが十分量溶解して反応系に供給されることが望ましい。従って、好ましい有機溶媒は、炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒および脂肪酸系溶媒から選択される沸点が70℃以上の溶媒であり、より好ましい有機溶媒は、炭化水素系溶媒、エステル系溶媒および脂肪酸系溶媒から選択される沸点が70℃以上の溶媒であり、更に好ましくはヘプタン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ヘキサン酸であり、特に好ましくは沸点が80℃以上のヘプタン、トルエン、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸である。
有機溶媒の使用量は、L−イソロイシン、またはL−イソロイシンとD−アロイソロイシンの混合物1gに対して、通常1〜50mlである。溶媒が少なすぎると晶析したD−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体の析出により、反応系の攪拌が困難になるため、好ましくは1ml以上、更に好ましくは2ml以上、特に好ましくは3ml以上である。一方、有機溶媒の過剰使用は当該錯体の溶解量が増加し、溶液中のD−アロイソロイシン量が増加し、エピメリ化の平衡が移動しないため、好ましくは20ml以下、更に好ましくは10ml以下、特に好ましくは5ml以下である。
また、段階的に冷却しながら溶媒を添加する方法が特に好ましい。即ち、反応中の溶媒量を、L−イソロイシン、またはL−イソロイシンとD−アロイソロイシンの混合物1gに対して、2〜5mlとして十分に不斉転換反応を進行させた後、エピメリ化速度が遅くなる温度まで冷却したところで溶媒を追加してから、エピメリ化の平衡が移動しないように、速やかに更に冷却する。エピメリ化速度が遅くなる温度は、種々の条件によって異なるが、例えば、0℃〜60℃であり、好ましくは、40℃〜60℃である。この手法により、反応時の溶媒量を少なくして当該錯体の析出量を増加させ、冷却によって錯体が析出しても十分攪拌できる量の溶媒を共存させることができる。
また、有機溶媒には、若干の量の有機溶媒以外の溶媒(特に、水)が混合されていてもよい。有機溶媒以外の溶媒(特に、水)はエピメリ化を阻害するため極力少ないことが好ましく、その使用量は、有機溶媒の使用量の1倍体積量以下であることが好ましく、0.2倍体積量以下であることが更に好ましく、0.1倍体積量以下であることが特に好ましい。しかしながら、エピメリ化の反応機構の第1段階に示したイミン形成において水が生成することから、反応系中には少量の水が存在していると考えられ、極少量の水は反応に悪影響を与えない。
上記不斉転換反応の反応温度は、エピメリ化が十分に進行し、かつD−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体が十分に析出するような温度を選択することが重要であり、通常、60℃〜150℃である。エピメリ化が進行するためには十分な加熱が必要であるため、反応温度は好ましくは65℃以上であり、更に好ましくは70℃以上であり、特に好ましくは80℃以上である。その一方、必要以上の高温は、D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体の溶解度を高め、溶液中のD−アロイソロイシン量が増加し、エピメリ化の平衡が移動せず、収率が低下する。そのため、反応温度は好ましくは120℃以下であり、更に好ましくは100℃以下であり、特に好ましくは90℃以下である。
上記不斉転換反応では、酸性の添加剤を加えることで、反応後に残存するL−イソロイシンを溶解度の高い塩へ変換でき、錯体中のジアステレオ選択性の向上が期待できる。酸性の添加剤は、L−イソロイシンを溶解度の高い塩へ変換できる限り、特に限定されないが、塩酸、硫酸、リン酸等の鉱酸;メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等のスルホン酸;トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、シュウ酸等の有機酸が挙げられる。なお、ここでジアステレオ選択性とは、以下の式で表されるジアステレオマー純度を示す。
ジアステレオマー純度(%de)=(D−アロイソロイシン定量値−L−イソロイシン定量値)/(D−アロイソロイシン定量値+L−イソロイシン定量値)
ここでD−アロイソロイシン及びL−イソロイシンの定量値は、反応により得られた結晶等を実施例記載の方法で定量した値であり、酒石酸誘導体との錯体を形成しているかどうかは問わない。すなわち、酒石酸誘導体との錯体を形成するD−アロイソロイシンの定量値は、D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体と錯体を形成していないD−アロイソロイシン及びその塩の総量であり、酒石酸誘導体との錯体を形成しないL−イソロイシンの定量値は、L−イソロイシン及びその塩の量である。
酸性の添加剤の使用量は、L−イソロイシン、またはL−イソロイシンとD−アロイソロイシンの混合物に対して、通常0.01〜0.2当量である。過剰に使用するとD−アロイソロイシンとも塩を形成して溶解するため、好ましくは0.01〜0.1当量、さらに好ましくは0.01〜0.05当量である。
酸性の添加剤の添加時期は、反応の開始前でも反応中でも反応後でもよいが、強酸性成分は反応速度を低下させるため、また、完全に冷却した後ではL−イソロイシンの再溶解の効率が低下するため、反応終了前後〜冷却中に添加することが好ましい。
上記不斉転換反応の反応時間は、反応に悪影響を与えない範囲であれば特に限定されないが、製造コストの点から、1〜24時間の範囲で行うことが好ましく、更に好ましくは2〜10時間である。
D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体の析出は、溶媒や酒石酸誘導体の種類にもよるが、不斉転換反応開始直後から始まるが、反応系を冷却する、および/または、D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体の溶解度が低い溶媒を添加する、等の手段により、析出を促進させることができる。
不斉転換反応の終了後は、冷却により上記錯体を十分に析出させた後、ろ過することが収率向上につながるが、冷却しすぎるとL−イソロイシンも析出し、ジアステレオ選択性が低下する。冷却温度は通常−20℃〜50℃であり、好ましくは0℃〜30℃である。
特に残存するL−イソロイシンの量が多い場合は、ジアステレオ選択性が顕著に低下する。L−イソロイシンの残存量を減らすためには、エピメリ化条件でD−アロイソロイシン錯体が十分に析出する条件を選ぶことが好ましい。具体的には、反応温度を徐々に下げて錯体の析出を促進しながらエピメリ化を行う、反応の途中でヘプタン等の貧溶媒を添加して錯体をより析出させる、等の方法がある。
特に、水の添加は、水への溶解度が低い上記錯体は溶解させずにL−イソロイシンを溶解させることで、ジアステレオ選択性を向上させることができる。多量の水を添加することでエピメリ化が停止するため、十分に不斉転換反応が進行した後に添加することが好ましい。添加する水の量は上記の効果が得られれば特に限定されないが、L−イソロイシン、またはL−イソロイシンとD−アロイソロイシンの混合物1gに対して、通常0.1〜50mlである。過剰使用は錯体の溶解量が増えるため、好ましくは0.2〜20ml、更に好ましくは0.5〜10mlである。添加する温度は特に限定されないが、高温での添加は酒石酸誘導体の分解を招く恐れがあり通常0℃〜100℃、好ましくは20℃〜80℃、低温での添加は析出したL−イソロイシンの再溶解に時間がかかることから、更に好ましくは40℃〜70℃である。
上記不斉転換反応で得られるD−アロイソロイシンと上記一般式(1)で表される酒石酸誘導体との錯体は、イソプロピルアルコールと水の混合溶媒中、加熱する公知の方法(特許文献5、非特許文献1参照)を用いて分解することができる。この時、純粋なD−アロイソロイシンは結晶として残るため、ろ過等の方法でD−アロイソロイシンを単離する。さらに、この処理により、不純物として残留していたL−イソロイシンが溶媒に溶解し、D−アロイソロイシンが選択的に結晶として残るため錯体時に比べてジアステレオマー純度を大幅に向上させることができる。
一方、ろ液には、上記酒石酸誘導体と少量のD−アロイソロイシン及びL−イソロイシンが回収され、再利用することができる。ろ液を濃縮し、D−アロイソロイシン及びL−イソロイシンを含む、上記一般式(1)で表される酒石酸誘導体として再利用しても良く、また、ろ液の濃縮液を上記不斉転換反応で用いられる溶媒に溶かし、水または酸性の水溶液で洗浄してD−アロイソロイシンやL−イソロイシンを除去した後、上記酒石酸誘導体溶液として使用してもよい。
このようにして、ジアステレオ選択性が良好でかつ高い収率でD−アロイソロイシンを得ることができる。
具体的には、ジアステレオマー純度が50%de以上、更に70%de以上、更に80%de以上、特に90%de以上で、かつ収率が55%以上、更に60%以上、更に70%、特に80%以上で、D−アロイソロイシンと上記一般式(1)で表される酒石酸誘導体との錯体を得ることができる。
また、当該錯体を処理することにより、ジアステレオマー純度が95%de以上、更に99%de以上、特に99.8%de以上で、かつ収率が60%以上、特に70%以上という高効率でD−アロイソロイシンを得ることができる。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、以下の実施例におけるD−アロイソロイシンのジアステレオマー純度は、HPLCを用いて下記の条件で行った。
カラム:ダイセルChiralpakMA(+)4.6mm×50mm、移動相:2mmolCuSO水溶液/MeOH=85/15、流量:0.5ml/min、カラム温度:30℃、検出波長:254nm
また、ジアステレオマー純度は以下の式で計算した。
ジアステレオマー純度(%de)=(D−アロイソロイシン定量値−L−イソロイシン定量値)/(D−アロイソロイシン定量値+L−イソロイシン定量値)
[参考例]
L−イソロイシンとD−アロイソロイシンの1:1エピマー混合物の合成は、特開平11−228512号の方法により行った。フラスコにL−イソロイシン1.00g(7.50mmol)、トルエン5ml、酢酸1.72ml、サリチルアルデヒド183.2mg(1.50mmol)を仕込み、100℃で3時間攪拌した。反応液を室温まで冷却した後、結晶をろ過、トルエン4mlで洗浄し、白色結晶としてL−イソロイシンとD−アロイソロイシンの1:1エピマー混合物837.3mg(6.28mmol、収率84%)を得た。
[実施例1]
フラスコに、参考例の方法により得たエピマー混合物100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.4mlを仕込み、80℃で4.5時間攪拌した。反応液を20℃まで冷却した後結晶をろ過、酢酸で洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体234mg(0.48mmol、収率63%)を得た。ジアステレオマー純度は97.8%deであった。
[実施例2]
フラスコに、参考例の方法により得たエピマー混合物100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.2mlを仕込み、80℃で4時間攪拌、さらに60℃で水0.4mlを加えて反応を停止させた後、1時間攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、水と含水酢酸で洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体269mg(0.55mmol、収率72%)を得た。ジアステレオマー純度は95.8%deであった。
[実施例3]
フラスコに、参考例の方法により得たエピマー混合物100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)、トルエン0.4mlを仕込み、80℃で4時間攪拌、さらに60℃でトルエン0.4mlを加えて1時間攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、トルエンで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体289mg(0.59mmol、収率78%)を得た。ジアステレオマー純度は85.2%deであった。
[実施例4]
フラスコに、参考例の方法により得たエピマー混合物100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)、酢酸ブチル0.4mlを仕込み、80℃で4時間攪拌、さらに60℃で酢酸ブチル0.4mlを加えて1時間攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体306mg(0.63mmol、収率82%)を得た。ジアステレオマー純度は91.3%deであった。
[実施例5]
フラスコに、参考例の方法により得たエピマー混合物100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)、酢酸ブチル0.4mlを仕込み、80℃で2時間攪拌、さらに60℃で酢酸ブチル0.4mlを加えて1時間攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体324mg(0.66mmol、収率87%)を得た。ジアステレオマー純度は80.3%deであった。
[実施例6]
フラスコに、参考例の方法により得たエピマー混合物100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)、酢酸ブチル0.4mlを仕込み、80℃で6時間攪拌、さらに60℃で酢酸ブチル0.4mlを加えて1時間攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体306mg(0.63mmol、収率82%)を得た。ジアステレオマー純度は91.9%deであった。
[実施例7]
フラスコに、参考例の方法により得たエピマー混合物100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)、酢酸ブチル0.8mlを仕込み、80℃で4時間攪拌、さらに60℃で1時間攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体307mg(0.63mmol、収率82%)を得た。ジアステレオマー純度は77.2%deであった。
[実施例8]
フラスコに、参考例の方法により得たエピマー混合物100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.087ml(1.5mmol)、酢酸ブチル0.8mlを仕込み、80℃で4時間攪拌、さらに60℃で1時間攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体306mg(0.63mmol、収率82%)を得た。ジアステレオマー純度は69.2%deであった。
[実施例9]
フラスコに、参考例の方法により得たエピマー混合物100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)、酢酸ブチル0.4mlを仕込み、80℃で2時間攪拌後、さらにヘプタン0.8mlを加えて80℃で2時間、60℃で1時間攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体336mg(0.69mmol、収率90%)を得た。ジアステレオマー純度は85.1%deであった。
[実施例10]
フラスコに、参考例の方法により得たエピマー混合物100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)、酢酸ブチル0.4mlを仕込み、80℃で2時間攪拌後、さらにヘプタン0.8mlを加えて80℃で2時間、60℃で1時間攪拌した。反応液を25℃に冷却後、水1.2mlを添加して攪拌、さらに氷冷した後結晶をろ過、水と酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体265mg(0.54mmol、収率71%)を得た。ジアステレオマー純度は94.6%deであった。
[実施例11]
フラスコに、L−イソロイシン100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)、トルエン0.4mlを仕込み、80℃で8時間攪拌、さらに60℃でトルエン0.4mlを加えて20分攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体231mg(0.47mmol、収率62%)を得た。ジアステレオマー純度は83.7%deであった。
[実施例12]
フラスコに、L−イソロイシン100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)、酢酸ブチル0.4mlを仕込み、80℃で8時間攪拌、さらに60℃で酢酸ブチル0.4mlを加えて20分攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体264mg(0.54mmol、収率71%)を得た。ジアステレオマー純度は93.9%deであった。
[実施例13]
フラスコに、L−イソロイシン100mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)を仕込み、100℃で1時間攪拌した。80℃に冷却後、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、酢酸ブチル0.4mlを仕込み、80℃で4時間攪拌、さらに60℃でヘプタン0.4mlを加えて15分攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体257mg(0.53mmol、収率69%)を得た。ジアステレオマー純度は88.7%deであった。
[実施例14]
フラスコに、L−イソロイシン100mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)を仕込み、100℃で2時間攪拌した。80℃に冷却後、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、酢酸ブチル0.4mlを仕込み、80℃で4時間攪拌、さらに60℃で酢酸ブチル0.4mlを加えて15分攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体295mg(0.60mmol、収率79%)を得た。ジアステレオマー純度は92.0%deであった。
[実施例15]
フラスコに、L−イソロイシン100mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)を仕込み、100℃で1時間攪拌した。80℃に冷却後、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、酢酸ブチル0.4mlを仕込み、80℃で4時間攪拌、さらに60℃で酢酸ブチル0.4mlを加えて10分攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体312mg(0.64mmol、収率84%)を得た。ジアステレオマー純度は88.2%deであった。
[実施例16]
フラスコに、L−イソロイシン100mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)を仕込み、100℃で1時間攪拌した。80℃に冷却後、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、酢酸ブチル0.4mlを仕込み、80℃で4時間攪拌、ヘプタン0.1mlを添加して80℃で2時間攪拌、さらに60℃で酢酸ブチル0.4mlを加えて15分攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体317mg(0.65mmol、収率85%)を得た。ジアステレオマー純度は94.2%deであった。
[実施例17]
フラスコに、L−イソロイシン100mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)を仕込み、100℃で1時間攪拌した。80℃に冷却後、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、トルエン0.4ml、酢酸0.09mlを仕込み、80℃で9時間攪拌、さらに60℃でトルエン0.4mlを加えて15分攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、トルエン−酢酸(20:1)で洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体295mg(0.60mmol、収率79%)を得た。ジアステレオマー純度は80.9%deであった。
[実施例18]
フラスコに、L−イソロイシン100mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)を仕込み、100℃で1時間攪拌した。80℃に冷却後、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、キシレン0.4ml、酢酸0.09mlを仕込み、80℃で9時間攪拌、さらに60℃でキシレン0.4mlを加えて15分攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、キシレン−酢酸(20:1)で洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体296mg(0.60mmol、収率79%)を得た。ジアステレオマー純度は83.3%deであった。
[実施例19]
フラスコに、L−イソロイシン100mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)を仕込み、100℃で1時間攪拌した。80℃に冷却後、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、酢酸イソプロピル0.4mlを仕込み、80℃で4時間攪拌、さらに60℃で酢酸イソプロピル0.4mlを加えて30分攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸イソプロピルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体287mg(0.59mmol、収率77%)を得た。ジアステレオマー純度は88.2%deであった。
[実施例20]
フラスコに、L−イソロイシン100mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)を仕込み、100℃で1時間攪拌した。80℃に冷却後、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、ジブチルエーテル0.4mlを仕込み、80℃で4時間攪拌、さらに60℃で酢酸ブチル0.4mlを加えて30分攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体297mg(0.61mmol、収率80%)を得た。ジアステレオマー純度は82.0%deであった。
[実施例21]
フラスコに、L−イソロイシン100mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)を仕込み、100℃で1時間攪拌した。80℃に冷却後、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、メチルイソブチルケトン0.4mlを仕込み、80℃で6時間攪拌、さらに60℃でメチルイソブチルケトン0.2mlを加えた。反応液を氷冷した後結晶をろ過、メチルイソブチルケトンで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体249mg(0.51mmol、収率67%)を得た。ジアステレオマー純度は73.7%deであった。
[実施例22]
フラスコに、L−イソロイシン500mg(3.81mmol)、サリチルアルデヒド81μl(0.76mmol)、酢酸0.44ml(7.6mmol)を仕込み、100℃で1時間攪拌した。80℃に冷却後、(2S,3S)−DTTA1.47g(3.81mmol)、酢酸ブチル1mlを仕込み、80℃で4時間攪拌、さらに60℃で10分攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DTTAの1:1錯体1.16g(2.25mmol、無水物として、収率59%)を得た。ジアステレオマー純度は50.9%deであった。また、ろ液にはD−アロイソロイシン36mg(0.28mmol:HPLC定量)が含まれており、結晶中のD−アロイソロイシン(1.79mmol:HPLC定量)とろ液中のD−アロイソロイシンをあわせた収率は54%であった。
[実施例23]
フラスコに、L−イソロイシン500mg(3.81mmol)、サリチルアルデヒド81μl(0.76mmol)、酢酸0.87ml(15.2mmol)を仕込み、100℃で1時間攪拌した。80℃に冷却後、(2S,3S)−DBTA1.37g(3.81mmol)、酢酸ブチル2mlを仕込み、80℃で6時間攪拌、さらに60℃で酢酸ブチル2mlを加えて30分攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体1.54g(3.15mmol、収率83%)を得た。ジアステレオマー純度は94.6%deであった。
フラスコに、上記反応で得られた錯体1.52g(3.10mmol)、イソプロピルアルコール13.6ml、水1.5mlを仕込み、1時間加熱還流させた。室温に冷却後結晶をろ過、イソプロピルアルコールで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシン355mg(2.67mmol、収率86%)を得た。ジアステレオマー純度は99.85%deであった。
[実施例24]
実施例23と同様にして、錯体1.51g(3.07mmol)からD−アロイソロイシンを取得し、(2S,3S)−DBTAを含むろ液を得た。このろ液を濃縮、1N塩酸0.75ml、水3mlを添加した後さらに濃縮し、残存するイソプロピルアルコールを留去した。得られた2層分離した油状物を酢酸ブチル3mlで抽出、水層を酢酸ブチル1mlで再抽出した。有機層を合わせて濃縮し、(2S,3S)−DBTAの酢酸ブチル溶液を得た。HPLCで定量したところ、(2S,3S)−DBTAの純分は1.12g、回収率は定量的であった。
[実施例25]
フラスコに、L−イソロイシン500mg(3.81mmol)、サリチルアルデヒド81μl(0.76mmol)、酢酸0.87ml(15.2mmol)を仕込み、100℃で1時間攪拌した。80℃に冷却後、実施例24で回収した(2S,3S)−DBTA酢酸ブチル溶液2.27g(純度48%、3.01mmol)、(2S,3S)−DBTA0.29g(0.80mmol)、酢酸ブチル0.65mlを仕込み、80℃で攪拌した。4時間後、ヘプタン0.5mlを加え2時間攪拌し、さらに60℃で酢酸ブチル2mlを加えて10分攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体1.56g(3.19mmol、収率84%)を得た。ジアステレオマー純度は90.2%deであった。
[比較例1]
フラスコに、L−イソロイシン100mg(0.76mmol)、サリチルアルデヒド16μl(0.15mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)を仕込み、100℃で1時間攪拌した。80℃に冷却後、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、水0.4mlを仕込み、80℃で6時間攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルと水で洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体108mg(0.22mmol、収率29%)を得た。ジアステレオマー純度は91.0%deであった。収率が50%を大きく下回っており、反応溶媒として水を用いた場合には異性化が進行しない。
[比較例2]
フラスコに、参考例の方法により得たエピマー混合物100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)、酢酸ブチル0.4mlを仕込み、80℃で4時間攪拌、さらに60℃で酢酸ブチル0.4mlを加えて1時間攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶218mgを得た。HPLC定量分析の結果、ジアステレオマー純度は15.2%deであり、D−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体0.38mmol(収率50%)とL−イソロイシン0.28mmolからなる混合物であった。アルデヒドが存在しない条件では不斉転換反応は進行しなかった。
[比較例3]
フラスコに、参考例の方法により得たエピマー混合物100mg(0.76mmol)、(2S,3S)−DBTA273mg(0.76mmol)、酢酸0.17ml(3.0mmol)、酢酸ブチル0.4mlを仕込み、100℃で4時間攪拌、さらに60℃で酢酸ブチル0.4mlを加えて1時間攪拌した。反応液を氷冷した後結晶をろ過、酢酸ブチルで洗浄し、白色結晶としてD−アロイソロイシンと(2S,3S)−DBTAの1:1錯体51mg(0.10mmol、収率14%)を得た。ジアステレオマー純度は84.9%deであった。アルデヒドが存在しない条件で100℃に加熱したところ、回収率が著しく低下した。
本発明によれば、安価なL−イソロイシンから、医薬品の中間体として有用なD−アロイソロイシンを、(2S,3S)−酒石酸誘導体を用いた不斉転換反応により簡便な操作で収率良く製造できる。

Claims (3)

  1. L−イソロイシン、またはL−イソロイシンとD−アロイソロイシンのエピマー混合物と、下記一般式(1):
    (式中、n個のRは、それぞれ独立して、水素原子、C1−6アルキル基、C1−6アルコキシ基、塩素原子、臭素原子またはニトロ基を示し、nは0、1または2である。)
    で表される酒石酸誘導体を、炭化水素系溶媒、エステル系溶媒および脂肪酸系溶媒から選択される沸点が70℃以上の少なくとも1種の有機溶媒中、アルデヒド類の存在下、60℃〜150℃の温度で反応させることにより、D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体を晶析させる工程
    を包含することを特徴とするD−アロイソロイシンの製造方法。
  2. 有機溶媒が、ヘプタン、トルエン、酢酸イソプロピル、酢酸ブチルおよび酢酸から選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項1に記載のD−アロイソロイシンの製造方法。
  3. D−アロイソロイシンと酒石酸誘導体との錯体を晶析させる工程において、さらに有機酸を存在させることを特徴とする請求項1または2に記載のD−アロイソロイシンの製造方法。
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