JP7325729B2 - 光学活性シクロペンテノン誘導体 - Google Patents
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Description
式(I)
(式中、R1は、式(i)
(式中、R3、R4及びR5は、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよいアリールアルキル基である。)で表されるシリル基、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基または水酸基の酸素原子と共にアセタール結合を形成する基であり、R2は、水素原子またはアシル基であり、*の符号は不斉炭素原子を表わす。)で表される化合物またはその光学活性体。
〔2〕
R1が、式(i)で表されるシリル基(ここで、R3、R4およびR5は〔1〕で定義した通りである。)、またはアリールアルキル基である、〔1〕に記載の化合物またはその光学活性体。
〔3〕
前記R3、R4及びR5が、それぞれ置換基を有していてもよいC1~C6アルキル基、置換基を有していてもよいC6~C10アリール基または置換基を有していてもよいC7~C14アリールアルキル基である、〔1〕または〔2〕に記載の化合物またはその光学活性体。
〔4〕
前記R3、R4及びR5が、それぞれ置換基を有していてもよいC1~C6アルキル基である、〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載の化合物またはその光学活性体。
〔5〕
前記アリールアルキル基が、C7~C20アリールアルキル基である、〔1〕または〔2〕に記載の化合物またはその光学活性体。
〔6〕
R1が、式(i)で表されるシリル基、またはアリールアルキル基であり、
R2が、水素原子である、〔1〕に記載の化合物またはその光学活性体。
〔7〕
R1が、式(i)で表されるシリル基、またはアリールアルキル基であり、
R2が、アシル基である、〔1〕に記載の化合物またはその光学活性体。
〔8〕
式(1)の化合物を塩基の存在下、シリルハライドまたはアリールアルキルハライドと反応させることを特徴とする、式(2)(式中、R1は〔1〕で定義した通りである。)の化合物またはその光学活性体を製造する方法。
〔9〕
式(2)の化合物と、不飽和アルコールのカルボン酸エステルとを、加水分解酵素の存在下に反応させ、式(3)および式(4)(ここで、R1は〔1〕で定義した通りであり、R2はアシル基である。)の混合物を得、次いで該混合物を分離して、式(3)および式(4)の光学活性シクロペンテノンを製造する方法。
〔10〕
不飽和アルコールのカルボン酸エステルが、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルバレレート、イソプロペニルアセテート、イソプロペニルプロピオネート、またはイソプロペニルバレレートであり、加水分解酵素が、リパーゼである、〔9〕に記載の方法。
〔11〕
不飽和アルコールのカルボン酸エステルが、ビニルアセテートであり、加水分解酵素が、リパーゼPS(アマノ社製)またはリパーゼAK(アマノ社製)である、〔9〕に記載の方法。
本明細書において用いられる用語について以下に説明する。
特に言及しない限り、本明細書および特許請求の範囲で用いた用語は以下に述べる意味を有する。
化合物(1)の水酸基の保護(化合物(2)の製造
化合物(1)の水酸基のシリル化反応およびアルキル化反応について説明する。化合物(1)の水酸基のシリル化反応は、塩基の存在下に、シリルハライドを作用させて行うことができる。 例えば、以下に示す方法又はこれに準じた方法等(例えば、Corey, E.J. et al., J. Am. Chem. Soc., 94, 6190, 1972; Morita, T. et al., Tetrahedron Lett., 21, 835, 1980; Y. Kita, et al., Tetrahedron Lett., 4311, 1979に記載されたシリルエーテル化等。総説として、Lalonde, M.,Chan, T.H., Synthesis, 817-845, 1985等も参照のこと)によって化合物(i)をシリルハライド化合物と反応させて行うことができる。化合物(1)の水酸基のアルキル化反応は、塩基の存在下に、アルキルハライドを作用させて行うことができる。例えば、以下に示す方法又はこれに準じた方法等(例えば、S. K. Chaudhary et al., Tetrahderon let., 20, 95, 1979;S. Schiltz et al., J. Organomet. Chem., 691, 5438, 2006に記載されたシリルエーテル化等)によって化合物(i)をシリルハライド化合物と反応させて行うことができる。
シリルハライド化合物の種類は特に限定されず、当業界で用いられるものはいずれも本発明の方法に使用できる。例えば、トリアルキルシリルハライド化合物、モノアルキルジアリールシリルハライド化合物、トリアリールシリルハライド化合物等を用いることができる。シリルハライド化合物がアルキル基を有する場合には、アルキル基として、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、イソブチル基、又はtert-ブチル基等を用いることができる。これらのうち、メチル基又はエチル基が好ましい。シリルハライド化合物がアリール基を有する場合にはフェニル基等を用いることができる。シリルハライド化合物を構成するハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子等を用いることができ、塩素原子を用いることが好ましい。シリルハライド化合物として、より具体的には、トリメチルシリルクロライド(トリメチルクロロシランと呼ばれる場合もある。以下の化合物についても同様である。)、トリエチルシリルクロライド、tert-ブチルジメチルシリルクロライド、tert-ブチル、tert-ブチルジフェニルシリルクロライド、トリフェニルシリルクロライド等を挙げることができる。
アリールアルキルハライドとしては、例えば、ベンジルクロリド、2-フェニルエチルクロリド、3-フェニルプロピルクロリド、2-フェニルプロピルクロリド、1-フェニルプロピルクロリド、α-ナフチルメチルクロリド、α-ナフチルエチルクロリド、β-ナフチルメチルクロリド、β-ナフチルエチルクロリド、ジフェニルメチルクロリド、トリフェニルメチルクロリド、
ベンジルブロミド、2-フェニルエチルブロミド、3-フェニルプロピルブロミド、2-フェニルプロピルブロミド、1-フェニルプロピルブロミド、α-ナフチルメチルブロミド、α-ナフチルエチルブロミド、β-ナフチルメチルブロミド、β-ナフチルエチルブロミド、ジフェニルメチルブロミド、トリフェニルメチルブロミド、
ベンジルヨージド、2-フェニルエチルヨージド、3-フェニルプロピルヨージド、2-フェニルプロピルヨージド、1-フェニルプロピルヨージド、α-ナフチルメチルヨージド、α-ナフチルエチルヨージド、β-ナフチルメチルヨージド、β-ナフチルエチルヨージド、ジフェニルメチルヨージド、トリフェニルメチルヨージド等が挙げられる。
使用塩基としては、有機塩基および無機塩基が挙げられ、有機塩基としては、これらに限られないが、トリエチルアミン、N,N-ジイソプロピルエチルアミン、イミダゾール、ピリジン、4-ジメチルアミノピリジン(DMAP)、n-ブチルリチウム、カリウムtert-ブトキシドが挙げられ、トリエチルアミン、N,N-ジイソプロピルエチルアミンが好ましい。無機塩基としては、これらに限られないが、水素化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム又は炭酸セシウムが挙げられる。塩基の使用量としては、原料化合物の当量以上が好ましい。さらには、原料化合物1モルに対して通常1.0~10.0モルの範囲を例示できるが、好ましくは2.0~6.0モルの範囲が良く、より好ましくは2.0~4.0モルの範囲であることが良い。
反応の円滑な進行等の観点から、本発明の反応は溶媒の存在下で実施することが好ましい。本発明の反応における溶媒は、反応が進行する限りは、いずれの溶媒でもよい。
本発明の反応温度は、特に制限されない。一つの態様においては、収率の向上、副生成物の抑制、および経済効率等の観点から、-20℃~50℃(すなわち、マイナス20℃~プラス50℃)、好ましくは-10℃~30℃(すなわち、マイナス10℃~プラス30℃)、より好ましくは0℃~25℃の範囲を例示できる。
本発明の反応時間は、特に制限されない。一つの態様においては、収率の向上、副生成物の抑制、および経済効率等の観点から、0.5時間~120時間、好ましくは1時間~72時間、より好ましくは1時間~48時間、さらに好ましくは1時間~24時間の範囲を例示できる。しかしながら、本発明の反応時間は当業者により適切に調整されることができる。
化合物(2)のアシル化反応について説明する。化合物(2)のアシル化反応は、加水分解酵素の存在下に、化合物(2)と不飽和アルコールのカルボン酸エステルを作用させて行うことができる。
使用する加水分解酵素としては、例えば市販されている加水分解酵素リパーゼAK(アマノ社製)、リパーゼ PS(アマノ社製)、リパーゼ PSアマノSD(アマノ社製)、リパーゼAYS(アマノ社製)、リパーゼ G アマノ 50(アマノ社製)、リパーゼ PSIM(アマノ社製)、リパーゼ F-AP15(アマノ社製)、CHIRAZYME L-6 (ロシュ社製)、リパーゼ-OML(名糖産業社製)、リパーゼTL(名糖産業社製)、リパーゼ-MY-30(名糖産業社製)、リパーゼ-SL(名糖産業社製)、リリパーゼA-10D(ナガセケムテックス社製)、KM-109(ナガセケムテックス社製)、Immobilizedlipase (東洋紡社製)が使用でき、好ましくは、リパーゼAK(アマノ社製)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
使用する不飽和アルコールのカルボン酸エステルとしては、例えばビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルバレレート、イソプロペニルアセテート、イソプロペニルプロピオネート、イソプロペニルバレレート等を挙げることができ、その使用量は化合物(2)に対し、通常0.5モル倍以上、好ましくは2モル倍以上である。また、不飽和アルコールのカルボン酸エステルを溶媒として用いることもできる。
該反応においては溶媒を使用することもでき、その溶媒としては前記した不飽和アルコールのカルボン酸エステルの他、例えばヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、ジクロルメタン、クロロホルム、ジブチルエーテル等の脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エーテル類等の単独または混合物を挙げることができる。その使用量は化合物(2)に対し、通常0.5~10重量倍である。
反応温度は通常10~50℃であり、反応時間は、通常0.5~50時間で充分である。反応の推移は、例えば光学活性化合物用の充填剤を備えた液体クロマトグラフィー等を用いて化合物(3)または化合物(4)の光学純度を測定することにより追跡することができ、またこれにより反応終点を決めることもできる。また、通常の(特に光学活性化合物用でなくともよい)液体クロマトグラフィー等により、アルコール類(化合物(2)および/または光学活性シクロペンテノン誘導体(化合物(4))とエステル類(光学活性シクロペンテノンエステル類(化合物(3))との割合を測定し、その比がほぼ1:1となるときを反応終点とすることもできる。反応終了後、必要により、反応マスにヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、ジクロルメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロルエタン、酢酸エチル、エチルエーテル等の脂肪族もしくは芳香族炭化水素、エーテル、ケトン、エステル、ハロゲン化炭化水素等の溶媒を加え、例えば酵素を濾別した後、濾液を濃縮することにより、光学活性シクロペンテノン誘導体(化合物(4))および光学活性シクロペンテノンエステル類(化合物(3))の混合物を得ることができる。また、さらに例えば通常のクロマトグラフィー処理を付すことにより、光学活性シクロペンテノン誘導体(化合物(4))と、光学活性シクロペンテノンエステル類(化合物(3))とに分離することもできる。
以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。本明細書中、室温は10℃から35℃を示す。なお、実施例および参考例の各物性の測定には次の機器を用いた。融点:Yanaco Mp‐500V(アナテック・ヤナコ社製)。1H核磁気共鳴スペクトル(1H‐NMR):AVANCE-400(Burker)内部基準物質:テトラメチルシラン。質量分析:mircOTOF-Q II-S1(Burker)
tert-ブチルジメチルシリルクロリド (3.29 g, 21.8 mmol) とトリエチルアミン (3.8 mL, 27.3 mmol) を4-ヒドロキシ-2-ヒドロキシメチル)シクロペンタ-2-エン-1-オン(1.4 g, 10.9 mmol) の THF溶液(20 mL) に室温で加えた。反応溶液を同温度で24時間攪拌後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、反応を停止した。酢酸エチル (2 × 30 mL)で分液操作を行い、有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧留去後に残った残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(hexane/EtOAc 2:1 → 1:1)で精製し、4-ヒドロキシ-2-(tert-ブチルジメチルシリル)オキシメチル)シクロペンタ-2-エン-1-オン(2.17 g, 82%) を無色~淡黄色の油状物質として得た。
1H NMR (400 Mz, CDCl3): δ 0.080 (s, 3H), 0.085 (s, 3H), 0.92 (s, 3H), 1.91 (d, J = 5.2 Hz), 2.37 (dd, J = 2.0, 18.8 Hz, 1H), 2.86 (dd, J = 6.0, 18.8 Hz, 1H),4.37-4.38 (m, 2H),4.99 (brs, 1H),7.37-7.38 (m, 1H) ppm; 13C NMR (100 Mz, CDCl3) δ 5.35, 5.32, 18.4, 26.0 (3C), 45.8, 58.0, 68.9, 148.4, 155.9, 204.8 ppm.
Lipase AK amano (1.1 g) を4-ヒドロキシ-2-(tert-ブチルジメチルシリル)オキシメチル)シクロペンタ-2-エン-1-オン (2.2 g, 9.04 mmol) のアセトン-酢酸ビニル溶液 (26 mL, 1:1)に室温で加え、同温度で一晩攪拌した。酵素をろ過で除去した後、ろ液を減圧留去した。得られた残渣を得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(hexane/EtOAc 3:1 → 1:1) で精製し、4R-アセトキシ-2-(tert-ブチルジメチルシリル)オキシメチル)シクロペンタ-2-エン-1-オン((R) -Ac体)(1.25 g, 48%) および 4S-ヒドロキシ-2-(tert-ブチルジメチルシリル)オキシシチル)シクロペンタ-2-エン-1-オン((S) -モノTBS体 )(1.1 g, 50%) をそれぞれ得た。
(R)-Ac体:
1H NMR (400 Mz, CDCl3) δ0.084 (s, 3H), 0.086 (s, 3H), 0.92 (s, 9H), 2.10 (s, 3H), 2.41 (dd, J = 2.0, 18.8 Hz, 1H), 2.91 (dd, J = 6.0, 18.2 Hz, 1H), 4.40 (t, J = 2.0Hz, 2H),5.78-5.82 (m, 2H), 7.36 (q, J = 2.4,1H) ppm;13C NMR (100 Mz, CDCl3) δ 5.36, 18.4, 21.1, 26.0 (3C), 42.6, 58.1, 70.5, 150.0, 152.1, 170.7, 203.6ppm.
鏡像異性体過剰率:92%ee(Chiral ART(YMC), Cellulose-SC, 250×4.6mmI.D., ヘキサン/i-プロパノール=90/10)
(S) -モノTBS体:[α]D 19 = -11.6 (c = 1.0 in CHCl3)
tert-ブチルジメチルシリルクロリド (405mg, 2.69mmol) とトリエチルアミン (0.5 mL, 3.58mmol) を4S-ヒドロキシ-2-ヒドロキシメチルシクロペンタ-2-エン-1-オン(230mg, 1.79mmol) の THF溶液(6 mL) に室温で加えた。反応溶液を同温度で24時間攪拌後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、反応を停止した。酢酸エチル (2 × 10 mL)で分液操作を行い、有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧留去後に残った残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(hexane/EtOAc 2:1 → 1:1)で精製し、4S-ヒドロキシ-2-(tert-ブチルジメチルシリルオキシメチル)シクロペンタ-2-エン-1-オン(306mg, 70%) を無色~淡黄色の油状物質として得た。各種スペクトルデータは実施例1のデータと同じである。また、旋光度は実施例2と良い一致を示した。[α]D 19 = -11.8 (c = 1.0 in CHCl3)
塩化トリフェニルメチル (993mg, 3.56mmol) とジイソプロピルエチルアミン (1.13 mL, 6.48mmol) を4-ヒドロキシ-2-ヒドロキシメチル)シクロペンタ-2-エン-1-オン(415mg, 3.24mmol) の THF溶液(20 mL) に室温で加えた。反応溶液を同温度で24時間攪拌後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、反応を停止した。酢酸エチル (2 × 30 mL)で分液操作を行い、有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧留去後に残った残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(hexane/EtOAc 1:1)で精製し、4-ヒドロキシ-2-(トリフェニルメチルオキシメチル)シクロペンタ-2-エン-1-オン(390mg, 32%) を淡黄色のアモルファス~粘性油状物質として得た。1H NMR (400 Mz, CDCl3): δ 1.85 (d, J = 6.4 Hz, 1H), 2.30 (dd, J = 2.0, 18.8 Hz, 1H), 2.80 (dd, J = 6.0, 18.8 Hz, 1H),3.93-3.94 (m, 2H), 4.98-5.02 (m, 1H), 7.22-7.45 (m, 15H) 7.61 (q, J = 2.0 Hz, 1H) ppm; 13C NMR (101 Mz, CDCl3) δ 45.2, 58.6, 68.8, 87.1, 127.2, 127.9, 128.5, 143.6, 145.8, 156.1, 204.5 ppm.
Lipase AK amano (81mg) を4-ヒドロキシ-2-(トリフェニルメチルオキシメチル)シクロペンタ-2-エン-1-オン(81.7mg, 0.22 mmol)の酢酸ビニル-アセトン溶液(1:1、2.2 mL)に室温で加え、同温度で24時間攪拌した。酵素をろ過で除去し、ろ液を減圧留去した。得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(hexane/EtOAc=2:1)で精製し、4R-アセトキシ-2-(トリフェニルメチルオキシメチル)シクロペンタ-2-エン-1-オン((R) -Ac体)(32mg, 36%)、4S-ヒドロキシ-2-(トリフェニルメチルオキシメチル)シクロペンタ-2-エン-1-オン((S)-モノトリチル体)(40 mg, 49%)をそれぞれ得た。
1H NMR (400 Mz, CDCl3): δ 2.13 (s, 3H), 2.36 (dd, J = 2.0, 18.8 Hz), 2.86 (dd, J = 6.0, 18.8 Hz, 1H), 3.92-3.93 (m, 2H), 5.81-5.84 (m, 1H), 7.22-7.44 (m, 15H) 7.63 (d, J = 2.4,1H)ppm;13C NMR (101 Mz, CDCl3) δ 20.9, 41.9, 58.7, 70.4, 87.1, 127.2, 127.9, 128.4, 143.4, 147.5, 152.0, 170.5, 203.1ppm.
Claims (9)
- 式(I)
(式中、R 1 は、tert-ブチルジメチルシリル(TBS)基であり、R 2 は、水素原子、アセチル基、プロプオニル基、n-ブチリル基、iso-ブチリル基、n-バレリル基、またはカプロイル基であり、*の符号は不斉炭素原子を表わす。)で表される化合物またはその光学活性体。 - R1が、tert-ブチルジメチルシリル(TBS)基であり、R2が、アセチル基である、請求項1に記載の化合物またはその光学活性体。
- 式(I)
(式中、R 1 は、トリフェニルメチル基であり、R 2 は、水素原子、またはアシル基であり、*の符号は不斉炭素原子を表わす。)で表される化合物またはその光学活性体。 - R1が、トリフェニルメチル基であり、R2が、アセチル基、プロプオニル基、n-ブチリル基、iso-ブチリル基、n-バレリル基、またはカプロイル基である、請求項3に記載の化合物またはその光学活性体。
- R1が、トリフェニルメチル基であり、R2が、アセチル基である、請求項3に記載の化合物またはその光学活性体。
- 式(1)の化合物を塩基の存在下、シリルハライドまたはアリールアルキルハライドと反応させることを特徴とする、式(2)(式中、R1 はtert-ブチルジメチルシリル(TBS)基、またはトリフェニルメチル基である。)の化合物またはその光学活性体を製造する方法。
- 式(2)の化合物と、不飽和アルコールのカルボン酸エステルとを、加水分解酵素の存在下に反応させ、式(3)および式(4)(ここで、R 1 はtert-ブチルジメチルシリル(TBS)基、またはトリフェニルメチル基であり、R2はアシル基である。)の混合物を得、次いで該混合物を分離して、式(3)および式(4)の光学活性シクロペンテノンを製造する方法。
- 不飽和アルコールのカルボン酸エステルが、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルバレレート、イソプロペニルアセテート、イソプロペニルプロピオネート、またはイソプロペニルバレレートであり、加水分解酵素が、リパーゼである、請求項7に記載の方法。
- 不飽和アルコールのカルボン酸エステルが、ビニルアセテートであり、加水分解酵素が、リパーゼPS、またはリパーゼAKである、請求項7に記載の方法。
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