JPH01157398A - 光学活性体の合成法 - Google Patents

光学活性体の合成法

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JPH01157398A
JPH01157398A JP23077388A JP23077388A JPH01157398A JP H01157398 A JPH01157398 A JP H01157398A JP 23077388 A JP23077388 A JP 23077388A JP 23077388 A JP23077388 A JP 23077388A JP H01157398 A JPH01157398 A JP H01157398A
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は強誘電性液晶材料として極めて優れた光学活性
体の合成法に関する。
(従来技術) 不斉炭素上にハロゲン、ハロゲノアルキル基を有する光
学活性体は強誘電性液晶材料の一種であり、かかる液晶
材料は150nC/cn+2以上の大きな自発分極を持
ちμSec以下の高速応答性が得られることから、電気
光学効果素子、表示デバイスへの実用化が進められてい
る。この種の光学活性体のうち特にフッ素、フルオロア
ルキルを有する光学活性体は塩素、臭素等信のハロゲン
、ハロゲノアルキルを有する光学活性体に比して光によ
る液晶物質の分解が少なく長時間に亘って安定した電気
光学特性を持続する等特性劣化が極めて少ない特徴を有
し、特に優れた液晶材料であることが近年判明した。
フッ素、フルオロアルキルを有するこの種の光学活性体
は非天然物であり、その合成法としては酵素法と非酵素
法とが採られるが、酵素法は非酵素法に比して両鏡保体
を容易に得られる点で有利である。
(発明が解決しようとする課題) ところで、上記したフッ素、フルオロアルキルを有する
光学活性体を酵素法により合成する場合、合成に要する
工数の大部分は酵素と未反応物および酵素と反応生成物
との分離工程によって占められる。かかる合成法におけ
る分離手段としてはクロマトグラフ法が採用されるが、
この分離手段にあっては原理的に上記分離に長時間を要
し、がっ1回の分離操作によって得られる反応生成物(
光学活性体)の量が極めて少なく、最少の工業的規模と
される数百グラムの光学活性体を得るなめにも長時間を
要する。 また、未反応物と反応生成物との混合比率が
所定の値の光学活性体を得るには、極めて複雑な合成操
作および分離操作を組み合せかつこれを繰返し行う必要
がある。
従って、本発明の目的は この種の光学活性体を酵素法
にて合成する方法において、上記した分離工程における
分離操作を容易がっ短時間に行えるようにし、または単
独の分離操作それ自体を省略して、合成に要する工数の
低減および未反応物と反応生成物との混合比率を所定の
値に容易に制御することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、酵素を触媒としてフッ素またはフルオロアル
キルを有するカルビノール誘導体を不斉加水分解して光
学活性体を得る光学活性体の合成法であり、当該合成法
は前記酵素を多孔質セラミックのハニカム構造体に固定
化して同ハニカム構造体中の酵素と前記カルビノール誘
導体とを接触させて前記不斉加水分解反応を行い、反応
が所定量進行した後前記ハニカム構造体中の酵素とカル
ビノール誘導体との接触を解消することを特徴とするも
のである。
しかして、本発明において用いる酵素は基本的には加水
分解酵素であり、リパーゼを一例とするエステル類の加
水分解酵素である種々のエステラーゼ、セルラーゼを一
例とするグリコシドの加水分解酵素である種々のグリコ
シダーゼ等を用いることができる。 また、本発明にお
いて用いるカルビノール誘導体はフッ素またはハロゲノ
アルキルを有するもので、−最大 %式% (L+とじては直鎖アルキル系、例えばn−C6t11
3゜n−CBt(17;エステル系、例えばEtO(0
)CCH2,芳香族系、例えばP h C11□CH2
が代表例としてあげられ、R2はAcが好ましい)、 
R30(0)C−CF(R4)−C(0,)OR3(R
3はMe、Et、R4はH,Me、Etが好ましい)で
表わされる化合物である。具体的には、2−フルオロマ
ロン酸ジメチル、2−フルオロ−2−メチルマロン酸ジ
エチル、エチル4.4.4−トリフルオロ−3−ヒドロ
キシブチラードやCF8.C)IF2.CF2Cl等の
フルオロアルキル基を有するアセタート誘導体等を用い
ることができる。
本発明において用いる多孔質セラミックのハニカム構造
体としては、固定化すべき酵素、不斉加水分解反応の条
件等により適宜の材質、平均細孔径、細孔構造、貫通孔
の大きさ、配列のものが用いられ、コーディエライト、
ムライト、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ジルコニア
、チタニア等のセラミック材料にて形成される。
ハニカム構造体の花形状は三角、四角、六角等の多角形
状、円、楕円形状のものであり、その孔相当直径は1〜
30+nn+のちのが好ましい。ハニカム構造体の孔相
当直径が1mm未満の場合には酵素の固定が難しく、か
つ反応液をハニカム構造体の各貫通孔を流通させる反応
手段を採る場合には、圧力損失が大きくなって好ましく
ない。これとは逆に孔相当直径が30mmを超える場合
には、固定化された酵素と反応液との接触効率が低くて
反応速度の低下をもたらす。ハニカム構造体の開孔率は
50〜85%が好ましく、この範囲内においては酵素の
固定化が容易でありかつ反応液との接触効率が高い。酵
素の固定化後のハニカム構造体においては、固定化され
た酵素により各貫通孔が埋っていても使用可能であるが
、各貫通孔内に反応液が流通する流通路が存在している
ことが好ましい。この場合の各貫通孔の水力直径は0.
5〜30mm、開孔率は30〜80%であることが好ま
しく、これらの範囲内において反応液を各貫通孔を流通
させる反応手段を採る場合、流通時の圧力損失が小さく
かつ接触効率が高い。ハニカム構造体は反応液中の溶媒
に対する安定性の点からコープイライト、ムライト、ア
ルミナ、ゼオライト等のセラミック質のものが好ましく
、またゼオライト、γ−アルミナ質等表面電荷を有して
いる場合には、酵素の固定化にイオン結合、共有結合を
利用して酵素の固定状態の安定性を高めることができる
。ハニカム構造体の気孔率については25〜40%が好
ましく、気孔率が25%未満の場合には酵素との相互作
用が弱く、これとは逆に40%を超えるとハニカム構造
体の強度が低下する。
かかるハニカム構造体を固定化する手段としては、包括
法、架橋法、共有結合法、イオン結合法、物理吸着法等
公知の手段を用いることができる。
具体的には、例えば酵素を付着しやすい物質をハニカム
構造体に予・め付着してこの物質に酵素を付着する方法
、上記物質に予め酵素を混合してこの混合物をハニカム
構造体に付着する方法、ハニカム構造体の細孔、貫通孔
等空隙に酵素を挿入してその上に上記物質を付着する方
法等が好適に採用し得る。また、特に、ハニカム構造体
の各貫通孔内に反応液を流通させる反応手段を採る場合
には、酵素を各貫通孔内に上記包括法を用いて埋めるよ
うに担持させ、その後圧縮空気、振動等により余剰の酵
素を除去する手段を採用することもできる。
本発明の加水分解反応において、反応温度は一20〜8
0℃の範囲内において酵素の失活との関連の下で定める
。反応液との接触時間は、未反応物と反応生成物との混
合比率が所定の値となるように制御する。具体的には酵
素反応により光学活性体を合成する場合、一般的に加水
分解率が高くなる程すなわち未反応物と反応生成物との
混合比率が反応生成物100%に近づく程光学純度が低
下するので、ハニカム構造体の酵素と反応液との接触時
間は、光学純度が80%以上となる様に加水分解率10
〜80%の範囲内で定める。この場合の加水分解率は反
応液中のく反応生成物)/(未反応物子反応生成物)モ
ル比X100で定義されるが、10%未満であると反応
の進行が不十分であり、80%を超えると光学純度が大
きく低下する。高い光学純度を維持しながら収率も向上
させる為には加水分解率20〜70%が好ましい。ハニ
カム構造体の各貫通孔内に反応液を流通させる反応手段
を採る場合には、反応液の流速が速い方が拡散抵抗が小
さくなるため、固定した酵素の脱離が認められない程度
に流速を速くする。なお、流通方式についてはワンバス
式、循環式等を適宜選択することができる。
(発明の作用・効果) 本発明の合成法においては、フッ素またはフルオロアル
キルを有するカルビノール誘導体を不斉加水分解して光
学活性体を得るための触媒として、ハニカム構造体に固
定化した酵素を用い同ハニカム構造体の酵素とカルビノ
ール誘導体とを接触させて不斉加水分解反応を行ってい
る。このため、反応が所定量進行した後ハニカム構造体
中の酵素とカルビノール誘導体との接触を解消するには
、同ハニカム構造体を反応系から除去するかまたは反応
系から反応生成物および未反応物を除去すればよく、さ
らにハニカム構造体の各貫通孔内に反応液を流通させる
反応手段を採る場合には、特別な手段を用いることはな
く接触を解消することができる。従って、本発明によれ
ば、従来の複雑かつ長時間要していた分離操作を簡単か
つ短時間にし、または分離操作自体を省略し得て、これ
により合成に要する工数を著しく低減させかつ光学活性
体の収量を著しく増大させることができる。また、かか
る簡単かつ短時間の接触解消手段により不斉加水分解反
応の進行が停止するため、反応系中の未反応物と反応生
成物との混合比率を所定の値に極めて容易に調整するこ
とができ、これにより所望の光学活性体を容易に得るこ
とができる。
(第1実施例) 1 、のハニ ム 告 への − ハニカム構造体としてムライト質のセラミックハニカム
構造体(外径50mm、長さ10mm、孔形成四角形、
孔ピッチ2.8mm )を用い、下記のA、B。
Cの方法により固定化した。
A法:ナトリウムアルギナート2.5g(13mmol
)を水40m1に混合してなる混合液をハニカム構造体
の内外に付着し、このハニカム構造体にリパーゼ−M 
Y”7.0g(3X 104unit/g)を溶解した
CaCl2IQ%水溶液を含浸させてリパーゼ−MYを
固定化する。
方法:ナトリウムアルギナー)−2,5g(13mmo
l)、リパーゼ=M Y 7.5g(3X 10’un
it/g)、水40m1を混合し、この混合物をハニカ
ム構造体の内外に付着した後CaCl210%水溶液を
含浸させて固定化する。
C法:ナトリウムアルギナート2.5g(13m mo
l) )ニー水40m1との混合液の半量をハニカム構
造体の一端開口部の全面に付着し、同構造体の他端開口
部からリパーゼ=M Y 7.0g(3X IO’un
it/g)を各貫通孔内に注入して担持させ、次いで前
記混合液の残量を同構造体の他端開口部の全面に付着し
た後、 CaCl210%水溶液を含浸させてリパーゼ−MYを
封入して固定化する。
なお、これらの方法において、酵素としてリパーゼ−M
Yに換えてリパーゼ−pd2.セルラーゼ不3.リパー
ゼ−MIO*4を用いて、リパーゼ−MYと同量(un
it/g)固定化させた。
(注)*1:名糖産業株式会社製酵素の商品名*2〜*
4:天野製薬株式会社製酵素の商品名 −Lλユ」口え正ニー リパーゼ−MYをA法にて固定化してなるハニカム構造
体をに112PO4−Na2HPO4緩衝溶液(PII
=7j)601中に浸漬し、この溶液に2−フルオロマ
ロン酸ジメチル20+nr++olを加えて40〜41
°Cで攪拌しつつ1時間不斉加水分解した後、前記ハニ
カム構造体を溶液中から除去した。生成した油状物質を
ジエチルエーテルで抽出し、溶媒を除去した後減圧蒸留
して(−)−2−フルオロマロン酸モノメチルを収率6
7%で得た。その特性は下記の通りである。
bp:107〜109°C/2mmHg(a ) n/
MeOH(C,1,67):+3.22 、 >95%
ee19FNMR(CDCh):δ114.5 (d、
Jp−n”48Hz)PPm’IINMR(CDCl2
)  :δ 3.95(CH3,S)。
5.42(II、d、J・48f(z)。
10.22(IH,S) 0工」ト戊10L リパーゼ−MYをC法にて固定化してなるハニカム構造
体を合成例■と同じM街溶液60m1中に浸漬し、この
溶液に2−フルオロ−2−メチルマロン酸ジエチル20
mmo lを加え、40〜41’Cで攪拌しつつ108
時間不斉加水分解した後、前記ハニカム構造体を溶液中
から除去した。生成した油状物質を酢酸エチルで抽出し
、溶媒を留去した後減圧蒸留して(S)−(−)〜2−
フルオロー2メチルマロン酸モノエチルを収率75%で
得た。その特性は下記の通りである。
bp:90〜92℃70.6mm)IgCa ) o/
MeOH(C,2,81)ニー17.0. 86%ee
19FNMR(CDCl2):δ77.8(q、Jp−
Me=21.4Hz)PPm’HNMR(CIIC13
): δ1j2(CH3,tj=7.1Hz)。
1.77(CH3,d)、4.27(CH2,+1> 
10.90(CO3H,S) 一口先上イー【拠]− 各種の酵素をA、B、C法にて固定化してなるハニカム
構造体を用い、かつ反応時間を除き合成例■と同じ条件
で下記に示す2−フルオロ−2〜メチルマロン酸ジエチ
ルの不斉加水分解反応を行った。
C11,CF(Co□Et)2 →C1l、CF(CO
□Et)Co□11反応条件を第1表に、得られた反応
生成物の収率および特性を第2表にそれぞれ示す。
(以下余白) 第1表 第2表 リパーゼ−MYをB法にて固定化してなるハニカム構造
体を合成例■と同じ緩衝溶液60m1中に浸漬し、この
溶液にエチル4,4.4−4リフルオロ−3−ヒドロキ
シブチラードのアセタート体20mmolを加え、40
〜41’Cで攪拌しつつ5時間不斉加水分解した後前記
ハニカム構造体を溶液中から除去し、ヘキサン−酢酸エ
チル(5:1)を溶媒としてカラムクロマトグラフィー
にて(R)−(+)体を分離した。次いで、セルラーゼ
をB法にて固定してなるハニカム構造体を浸漬してなる
上記と同じ緩衝溶液60mmol中に回収したアセター
ト体を加え上記と同様に不斉加水分解および分離を行っ
て(S)−(−)体を得た。その特性は下記の通りであ
る。
(R)−(+)体 Ca ) o(neat):+18
.7.88%ee(S)−(−)体 (a ) n(n
eat)ニー19.6.92%ee19FNMR(CD
C13):δ2.6(d、J=6.6Hz)ppm1)
INMR(CDCl2) :δ1.25(CH13,t
、J=7jHz)。
2.62(C)I2.d、J=5.6)1z)。
4jO(4x H,m) 1恒L1艮昨L リパーゼ−MY、リパーゼ−PをB法にて固定化してな
るハニカム構造体を合成例1と同じ緩衝溶液60m1中
に浸漬し、この溶液に各種のアセタート誘導体を加えて
下記(イ)〜(ニ)式にて示す不斉加水分解反応を行っ
た。反応条件および反応生成物の特性を各式に併せて表
記する。
Cr3C)IC)I2CO□[CF3CllCH2Co
□EtOA。
マ +   CF 3 CII CII□C03Et・・・
 (イ)CHF2C)IC8)1.、        
CHF2ClIC8H1゜OA。
■ +   CllF2ClIC8H,7・・・ (υ)暢
C 十   CH2F C−HC6H□、   ・・・  
(ハ)(R)−(+)−,76%ee。
(a )o/MeOHJ7.50 01A。
+  CF2CICHCH2CII2Ph・・・に〉土
L[1良蝕■(比較例) リパーゼ−M Y 7.0g(3X tO’unit/
g)を合成例■と同じ緩衝溶液601中に分散し、この
混合液に2−フルオロマロン酸ジメチル20mmolを
加えて40〜41°Cで攪拌しつつ1時間不斉加水分解
反応を行った。反応後、リパーゼ−MYと反応生成物と
を分離するためセライトによる濾過を行ったが、8時間
の濾過工程を3回繰返し行って24時間を要した。次い
で、生成した油状物質を合成例■と同様に処理して、(
−)−2−フルオロマロン酸モノメチルを収率74%で
得た。その特性は下記の通りである。
bp:107〜109℃72mmHg ((Z  )  o/MeOH(C,1,64) 二+
2.95. 87 %ee。
19FNMR(CDCl2):δ114.5(d、J=
48Hz)ppm’HNMR(CDCl2): δ3.
95(CH3,S)。
5.42(IH,d、J・48  fiz)。
10.22(18,5) iELl−倫」λ1[■−(比較例) リパーゼ−M Y 7.0g(3X 104unit/
g)を合成例■と同じ緩衝溶液60ml中に分散し、こ
の混合液に2−フルオロ−2−メチルマロン酸ジメチル
20mmo Iを加えて40〜41°Cで攪拌しつつ1
08時間不斉加水分解反応を行った。反応後、リパーゼ
−MYと反応生成物とを分離するためセライトによる濾
過を行ったが、8時間の濾過工程を3回繰返し行って2
4時間を要した。次いで、生成した油状物質を合成例■
と同様に処理して、(S )−(−)−2−フルオロ−
2−メチルマロン酸モノエチルを収率53%で得た。そ
の特性は下記の通りである。
bp:90〜92°C10,6mm1g(α’) D/
MeOH(C,2,82)ニー15.8.80%ee。
19FNMR(CDCl2):δ77.8 (q、Jp
−Me=21.4Hz)ppmIHNMR(CDCl2
): δ1j2(CII3.t、J=7.1Hz>。
1.77(CH3,d)、4.27(Cl12.q)。
10.90(CO□H,S) (第2実施例) 1  、のハニ ム 責 への、 。
ハニカム構造体としてムライト質のセラミックハニカム
構造体(外径50mm、花形状四角形、孔ピッチ2.8
mm 、開化率75%)を用い、下記りの方法により固
定化した。
B法:ナトリウムアルイナート3wt%水溶液およびリ
パーゼ−M Y 5wt%懸濁液を体積比9:1に混合
し、これを温度37℃に保持してゲル状液とする。この
ゲル状液内にハニカム構造体(長さ100mm )を浸
漬し、同構造体のセル壁面上にゲル状液を付着させる。
次いで、圧縮空気を吹付けて付着膜厚を調整し、これに
CaCl24.5wt%水溶液を含浸させて固定化する
。固定化後の開孔率は40%である。
(2)論」U殊I− リパーゼ−MYをB法にて固定化してなるハニカム構造
体をKH2PO4−Na2HPO41J衝溶液(PH=
7j)60ml中に浸漬し、この溶液に2−フルオロ−
2−メチルマロン酸ジメチル20mmolを加えて40
〜41’Cで攪拌しつつ36時間不斉加水分解した後、
反応生成物を含む溶液をハニカム構造体を含む反応系か
ら抜出した。生成した油状物質をジエチルエーテルで抽
出し、溶媒を除去した後減圧蒸留して光学純度84%e
eの(−)−2−フルオロ−2−メチルマロン酸モノメ
チルを収率70%で得た。
l1え匠に リパーゼ−MYをD法にて固定化してなるハニカム構造
体を流通系の管壁反応器に充填し、5wt%の2−フル
オロ−2−メチルマロン酸ジメチルを含むK H2P 
O4−N a t(P O4M衝溶液(PH=7.3)
を、ハニカム構造体の各貫通孔内を流通させて不斉加水
分解反応を行った。この反応系における温度は40〜4
1′C1流速はLH5V=10/hr、ti 環方式ニ
テ’FQ 通’WLの酵素との接触時間は24時間であ
る。生成した油状物質をジエチルエーテルで抽出し、溶
媒を除去した後減圧蒸留して光学純度85%eeの(−
)−2−フルオロ−2−メチルマロン酸モノメチルを収
率66%で得た。
なお、本合成例においては、反応液をハニカム構造体の
各貫通孔内を流通させる流通系の反応手段を採用してい
るため、反応液と酵素との接触効率が良くて光学純度の
高い光学活性体が高収率で得られるとともに、ハニカム
構造体と反応生成物および未反応物との分離手段を省略
することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 酵素を触媒としてフッ素またはフルオロアルキルを有す
    るカルビノール誘導体を不斉加水分解して光学活性体を
    得る光学活性体の合成法であり、当該合成法は前記酵素
    を多孔質セラミックのハニカム構造体に固定化して同ハ
    ニカム構造体中の酵素と前記カルビノール誘導体とを接
    触させて前記不斉加水分触反応を行い、反応が所定量進
    行した後前記ハニカム構造体中の酵素とカルビノール誘
    導体の接触を解消することを特徴とする光学活性体の合
    成法。
JP23077388A 1987-09-18 1988-09-14 光学活性体の合成法 Expired - Lifetime JPH0716437B2 (ja)

Priority Applications (4)

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