JPH03170453A - ω―アミノ―α―ヒドロキシカルボン酸の製造法 - Google Patents

ω―アミノ―α―ヒドロキシカルボン酸の製造法

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JPH03170453A
JPH03170453A JP1311519A JP31151989A JPH03170453A JP H03170453 A JPH03170453 A JP H03170453A JP 1311519 A JP1311519 A JP 1311519A JP 31151989 A JP31151989 A JP 31151989A JP H03170453 A JPH03170453 A JP H03170453A
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acid
amino
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ester
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Satomi Takahashi
高橋 里美
Yoshibumi Yanagida
義文 柳田
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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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、α−アミノ酸−ω一エステルを出発原料とし
て光学活性なω−アミノーα−ヒドロキシカルボン酸類
を製造する新規な方法に関する。
光学活性なω−アミノーα−ヒドロキシカルボン酸類は
医薬合成中間体として有用である。とりわけL−γ−ア
ミノーα−ヒドロキシ酪酸(LAHBA)およびL−β
−アミノーα−ヒドロキシブロピオン酸(L−AHPA
)は、それぞれアミカシン(Amikacin)、イゼ
バミシン( E sepamicin)といった代表的
な半合威アミノグリコシド系抗生物質の側鎖中間体とし
て重要である。
[従来の技術] L−AHBAの製法としては、L−アスパラギンを出発
原料とし、β−アミノカルボニル基をシアノ基とした後
、還元によりアミノメチレン基に変換する一方、α−ア
ミノ基をジアゾ化して水酸基とする方法(特開昭54−
100316号公報およびブレティン・オプ・ザ・ケミ
カル・ソサエテイ・オブ・ジャパン(Bull. Ch
em. Soc.J pn.)第51巻3296頁(1
978年)参照)およびL−グルタミン酸を出発原料と
して、α−アミノ基をジアゾ化した後、α−ヒドロキシ
グルタミン酸を脱水環化してγ一カルボキシーγ−プチ
ロラクトンを得、これをアミノ化してグルタラミン酸と
し、更に、活性ハロゲンによりホフマン(Hofman
n)反応する方法(特開昭50−4019号公報参照)
などが知られている。
一方、L−AHPAの製法としては、L−アスパラギン
を出発原料とし、α−アミノ基をジアゾ化して水酸基と
し、β−アミノカルボニル基を活性ハロゲンでホフマン
反応する方法(アグリカルチエラル・アンド・バイオロ
ジカル・ケミストリ−(Agr. B iol. Ch
ew.)第40@1651頁(1976年)参照)、L
−リンゴ酸を用い、そのジエチルの酵素による位置選択
的加水分解を利用してβ−モノアルキルエステルとし、
次いでこのエステルをアミド化してβ−マラミド酸とし
、更に、これに活性ハロゲンを作用させる方法(特開昭
62−190093号公報)、およびD−グルカラミン
を用いる方法(特開昭58−35152号公報)などが
知られている。
[発明が解決しようとする課a] しかしながら、L−アスパラギン、L−リンゴ酸または
D−グルカラミンを用いる上述のような公知方法は、出
発原料そのものが比較的高価であり、また、収率的にも
必ずしも満足できる方法とはいい難い。
また、L−グルタミン酸を用いる方法の場合、原料は入
手容易で安価であるが、中間体のγ一カルボキシ−γ−
プチロラクトンの製造が煩雅で簡便なAHBAの製法と
はいい難い。
[課題を解決するための手段コ 本発明者らは、経済性に優れ、簡便かつ効率的な光学活
性なω−アミノーα−ヒドロキシカルボン酸類の工業的
な製造法を確立すべく鋭意検討を重ねた結果、安価な光
学活性アスパラギン酸もしくはグルタミン酸またはそれ
らの塩をω−モノエステルとして用いる極めて実用的な
光学活性ω−アミノーα−ヒドロキシカルボン酸類の新
規製造法を見出した。
即ち、本発明は、一般式; HtN  CH  (CHt)n  COOR  (I
)C O O H [式中、Rは01〜C,のアルキル基またはアラルキル
基、nはlまたは2である。] で表わされる光学活性α−アミノ酸一ω一エステル(1
)を出発原料として用い、酸性条件下、亜硝酸と反応さ
せてω−アルコキシカルボニルーα−ヒドロキシカルボ
ン酸(11)とtる工程,次いで、これをアンモニアと
反応させてω−アミノカルボニル−α−ヒドロキシカル
ボン酸(I[I)を得る工程、およびこれに活性ハロゲ
ンを作用させてω−アミノーα−ヒドロキシカルボン酸
(IV)に変換する工捏を含んで成る光学活性ω−アミ
ノーα−ヒドロキシカルボン酸の製造法を提供する。
一般式を用いると、上記本発明の製造法を次のように表
現できる COOII COOH COOH              COOII以下
、本発明を詳細に説明する。
出発原料である光学活性α−アミノ酸一の一エステル(
I)は、光学活性アスパラギン酸またはグルタミン酸お
よびそれらのアルカリ金属塩(例えばナトリウム塩、カ
リウム塩など)をアルコール中、酸触媒を用いてω−モ
ノエステル化することにより容易に調製できる。
アルコールとしてはメタノール、エタノール、イソブロ
パノール、n−ブタノールなどが利用でき、酸触媒とし
ては硫酸、塩酸、p−}ルエンスルホン酸などが好適に
利用できる。
ω−モノエステル化には特に制限がな<、一般に用いら
れるエステル化条件を採用でき、酸触媒量(通常1〜2
当A)、反応温度(通常室温程度)および反応時間(通
常20時間程度)を制御することにより90%程度の収
率は容易に達成できる。要すれば、生威したα−アミノ
酸一ω一エステルを例えばイオン変換カラムクロマトグ
ラフィーなどにより単離し、精製して使用することもて
きる。
また、反応液を中和した後、アルコールを減圧留去する
などしてそのまま使用することらできる。
上述のように調製した光学活性α−アミノ酸ω一エステ
ルと亜硝酸との反応は、酸性水性媒体中、亜硝酸塩を徐
々に添加するなどして、反応系中で亜硝酸を発生させな
がら実施するのが好ましい。強酸を多量に使用すると、
エステルの加水分解が起こり易いので、塩酸や硫酸のよ
うな強酸はα−アミノ酸一ω一エステルに対して1当量
程度の使用量とするのが好ましい。副反応の抑制、反応
速度の向上の観点から、使用する酸としては弱酸、特に
酢酸が最も好ましい。反応温度は、一般的に−5〜40
゜C、好ましくは0〜30°C1より好ましくは5〜2
0℃である。
使用する亜硝酸塩には特に制限はなく、亜硝酸アルカリ
金属塩(例えばNaNOt)または亜硝酸アルカリ土類
金属塩(例えばC a(N O x)z)を好適に使用
できる。上述の好適な条件を採用することにより、α−
アミノ酸一ω一エステルをほぼ化学量論的な収率でα−
ヒドロキシカルボン酸一ω一エステルに変換することが
できる。
α−ヒトロキシカルボン酸−ω一エステルのαヒドロキ
シカルボン酸−ω−アミドへの変換は過剰のアンモニア
水またはアンモニア/アルコールを用いて0〜50℃、
特に室温付近の反応温度で容易に行なうことができる。
使用するアンモニア量は、ω一エステルに対して少なく
とも2当量以上は必要で、通常、大過剰用いるのが好ま
しい。
生成したα−ヒドロキンカルボン酸一ω−アミドはアン
モニアを減圧留去した後、陰イオン交換樹脂を用いて結
晶状に精製単離できるが、減圧awi物をそのまま次工
程で使用することもできる。
α−ヒドロキシカルボン酸一ω−アミドの活性ハロゲン
との反応によるω−アミノーα−ヒドロキンカルボン酸
への変換(ホフマン反応)は、アミド体に対して、塩基
性下、0.8〜1.2当量、好ましくは1.00当量の
活性ハロゲンを用いてアミド基をイソシアネート基とし
た後、40〜100℃に加熱脱炭酸することにより行う
ことができる。
使用する活性ハロゲンとしては、アルカリ金属水酸化物
水溶液にハロゲンを添加し調製したものでもかまわない
が、次亜塩素酸ナトリウム水溶液が最も実際的に使用し
易く好ましい。生成したωアミノーα−ヒドロキシカル
ボン酸は陽イオン交換樹脂処理するなどして精製単離で
きるが、アルコール/水を溶媒として脱塩しつつ再結晶
することにより精製することができる。
上述のような本発明の合成経路で得られるωアミノーα
−ヒドロキシカルボン酸は光学的に純粋であり、L体の
α−アミノ酸一ω一エステルからはL体のω−アミノー
α−ヒドロキシカルボン酸が、D体のα−アミノ酸−ω
一エステルからはD体のω−アミノーα〜ヒドロキシカ
ルボン酸を製造できる。
参考例1 5−メチルーL−グルタメート( I a)の製造メタ
ノール300rxQおよび濃硫酸24.39から成る溶
液中にL(+)一グルタミン酸ナトリウム(水和物)3
09を加え、室温で一夜撹拌した。高速液体クロマトグ
ラフィー(HPLC)による分析の結果、5−メチルー
L−グルタメート(Ia)23.29(純度89.9%
)の生成を認めた。
実施例l L−2−ヒドロキシグルタラミン酸(Illa)の製造
水50′!Rl2および酢酸5QRQの混合溶液に、5
ーメチルーL−グルタメート(Ia)1 09(6 2
.0 5mmo l )を加え、撹拌下、15〜20℃
で40%(W/W)亜硝酸ナトリウム水溶液14.29
を約5時間かけて添加し、そのまま一夜撹拌した。
減圧下、反応混合物から酢酸を留去し濃縮物を水冷した
28%アンモニア水溶液にゆっくり添加した。添加後、
反応液を徐々に室温まで戻し、夜放置し、減圧下、蒸発
させてシロップを得た。
これに水20ruQを加えて溶解し、「アンバーライト
IR−120BJ樹脂(I4′″型,200mQ)のカ
ラムに通し水洗した。pH4.0以下の酸性溶出液(約
1.00を集め、減圧下蒸発させて、L−2−ヒドロキ
シグルタラミン酸(Ilra)の白色結晶7.069(
純度77.4%)を得た。これにエタノール45xQを
加え加熱溶解した後、冷却して晶出させ、結晶を濾過し
て真空乾燥した。
得られたL−2−ヒドロキシグルタラミン酸についての
測定結果を示す: 融点(mp):  119 〜120°C比旋光度[α
]9’= + 2 . 0 4゜(c=2.5,水)薄
層シリカゲルカラムクロマトグラフィ−(リンモリブデ
ン酸発色)Rr=0.4(エタノール:酢酸:ブタノー
ル:水=10:2:2:1)?(〜)−4−アミノー2
−ヒドロキシ酪酸(■a)の製造 水冷した5%次亜塩素酸ナトリウム水溶液40.59お
よび2.5N水酸化ナトリウム水溶液65.3mQの混
合液に、撹拌下、実施例lで得られたL−2−ヒドロキ
シグルタラミン酸(I[[a)4.09(27 . 2
 1 mmol)を添加した。室温で10分間混合物を
撹拌後、70℃で20分撹拌して冷却した。その後、濃
塩酸により酸性(pH 4 . 0 )とし、「アンバ
ーライトIR−120BJ樹脂(H+型、400x(2
)のカラムに吸着させ、洗液のpHが中性(pH5〜6
)になるまで水洗した後、1Nアンモニア水溶液で溶離
した。
溶離液をフラクシゴンとして集め、ニンヒドリン陽性フ
ラクシ■ンを混合し、減圧下蒸発させて黄色味を帯びた
シロップ状濃縮物を得た。これを水ton(lに溶解し
た後、エタノール28w(lを加えて晶出させ、結晶を
濾過し、真空乾燥して、L(−)−4−アミノー2−ヒ
ドロキシ酪酸(IVa)2.499(純度76.9%)
を得た。次いで水一エタノルより再結晶した。
得られたL(−)−4−アミノ2−ヒドロキシ酪酸につ
いての測定結果を示す; 融点(mp):  2 0 8 〜2 0 9℃比旋光
度[αp3,S=2 g . 5゜(c=2.5,水)
D ’ H − N M Rスペクトル(DtO):δ(p
pm)4.20−3.98(lH.Q), 3.23−2.93(2H.t). 2.23−1.70(2H,m) 実施例2 参考例1で調製した5−メチルーL−グルタメート合成
液5 0 0叶(2 2 4.7mmol)を、飽和重
炭酸ナトリウム水溶液で中和(pH6.0)L、減圧下
、メタノールを留去した後、水を加えて全量を2403
IQに調製した。これに酢酸60.79を加え、撹拌下
15〜20℃で40%(w/ w)亜硝酸ナトリウム水
溶液5 9.Oyを約5時間かけて添加し、そのまま一
夜撹拌した。減圧下で酢酸を留去した反応混合物を濃塩
酸にて酸性(PH 2 . 0 )として、酢酸エチル
503!12で5回抽出した。有機層を硫酸マグネシウ
ムで乾燥した後、酢酸エチルを減圧留去してシロップ状
濃縮物4 t.e9を得た。
次に、これを水50尻12に溶解し、水冷した28%ア
ンモニア水溶液にゆっくり添加した後、徐々に室温にも
どし一夜放置した。高速液体クロマトグラフィーによる
分析の結果、L−2−ヒドロキシグルタラミン酸(II
Ia)2 4 .69(1 6 7.3 4mmol)
の生戚を確認した。
減圧下、反応液からアンモニアと水を留去し、得られた
濃縮物を、水冷した5%次亜塩素酸ナトリウム249.
39と2.5N水酸化ナトリウム水溶肢401.6xQ
の混合液に、撹拌下、一挙に添加した。
混合物を室温で10分間撹拌した。次に70℃で20分
間撹拌した後、濃塩酸で酸性(pH 4 . 0 )と
した。この溶液を「アンバーライトIR−120BJ樹
脂(H“型,1000z(!)のカラムに通し吸着させ
、洗液のp}{が中性(pH5〜6)になるまで水洗し
た。これをINアンモニア水溶液で溶離し、溶離肢をフ
ラクションとして集め、ニンヒドリン陽性フラクション
を混合し、減圧下蒸発させて黄色味を帯びたシロップ状
a縮物を得た。これを水50πQとエタノール160z
l2から晶出させ、結晶を濾過し真空乾燥してL(−)
−4−アミノー2ーヒドロキシ酪酸(IVa)14.1
9を得た。
得られたL(−)−4−アミノ2−ヒドロキシ酪酸につ
いての測定結果を示す: 融点(mp):  1 9 1=1 9 2℃比旋光度
[(Z ],,”’= − 2 6 . 5゜(c=2
.5,水)’H−NMRスペクトル: 実施例lと同じ
参考例2 4−メチルーL−アスパルテート( I b)の製造メ
タノール300xQと濃硫酸31.99の溶液中にL−
アスパラギン酸309を加え、室温で一夜撹拌した。高
速液体クロマトグラフィーによる分析の結果、4−メチ
ルーL−アスパルテート(Ib)28.39(純度85
,3%)の生成を認めた。
実施例3 L−2−ヒドロキシアスパラギン([[b)の製造参考
例2で調製した4−メチルーL−アスパル?ート合成液
1 7 5i&(1 0 3.5mmol)を、飽和重
炭酸ナトリウム水溶液で中和(pI{6.0)L、減圧
下メタノールを留去し、水を加えて全量を100村に調
製した。
これに酢酸28.0gを加え、撹拌下15〜20℃で4
0%(w/w)亜硝酸ナトリウム水溶液27.19を約
5時間かけて添加し、そのまま一夜撹拌した。減圧下酢
酸を留去した反応混合物を濃塩酸にて酸性(pH 2 
. 0 )とし、酢酸エチル50+Nで5回抽出した。
有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、酢酸エチルを
減圧留去してシロップ状濃縮物(nb)13.59を得
た。
次いで、これを水20vQに溶解し、水冷した28%ア
ンモニア水溶液にゆっくり添加した後、徐々に室温に戻
し一夜放置した。反応岐を減圧下蒸発させてシロップ状
L−2−ヒドロキシアスパラギン(Ib)を得た。
これに水10yt0.を加え溶解し、「アンバーライト
IR−120BJ樹脂(H+型,2 0 0ay■ノカ
ラムに通して水洗した。pH 4 . 0以下の酸性溶
出液(約700mQ)を集め減圧下蒸発させて、L−2
一ヒドロキシアスパラギン(IIIb)の白色結晶9.
2g(67.3%)を得た。これにエチルアルコール4
0xCを加え加熱溶解した後、冷却し晶出させ結晶を濾
過し真空乾燥した。
L〜2−ヒドロキシアスパラギン(II[b)について
の測定値を以下に示す: 融点(mp):  131−133℃ 比旋光度[α]5’=−7.47゜(c= 2 5 ,
水)薄層シリカゲルヵラムクロマトグラフィー(リンモ
リブデン酸発色’):  Rf=0.6(エタノールニ
酢酸:ブタノール:水−10:2二2:1)水冷した5
%次亜塩素酸ナトリウム56.09と2.5N水酸化ナ
トリウム水溶液90.0*(7の混合液に、撹拌下、実
施例3で得られたL−2−ヒドロキシアスパラギン(I
IIb)5,Oy(3 7.51Ilmol)を添加し
た,,混合物を室温で10分間撹拌後、7o℃で20分
間撹拌し冷却した後、濃塩酸で酸性(pH4.0)とし
た。この溶液を「アンバーライトIR−120BJ樹脂
(H+型,400収)のカラムに通し吸着させ、洗液の
pI{が中性(pH5〜6)になるまで水洗した後、I
Nアンモニア水溶液で溶離した。溶離液をフラクション
として集め、ニンヒドリン陽性フラクションを混合し、
減圧下蒸発させて黄色味を帯びたシロップ状濃縮物を得
た。
これを水15N+2に溶解した後、エタノ一ル34iQ
を加えて晶出させ、結晶を濾過して真空乾燥し、L(−
)−3−アミノー2−ヒドロキシプロピオン酸(IVb
)2.99(7 3.6%)を得た。次いで水−エタノ
ールより再結晶した。
得られたL(−)−3−アミノー2−ヒドロキシブロピ
オン酸(IVb)についての測定値を以下に示す: 融点(mp):  193 〜194℃比旋光度[α]
”=−31.2゜(c= 2 5 .水)D ’H−NMRスペクトル(D*O+Del2中):δ(
ppm)  4.6 6−4.4 0(IH,m),3
.6 0−3.0 0(2H.m) 実施例5 実施例3と同様に反応を繰り返してシロップ状濃縮物(
Ilb)12.8gを得た。次に、これを水20ttt
Qに溶解し、水冷した28%アンモニア水溶液にゆっく
り添加した後、徐々に室温にもどし一夜放置した。高速
液体クロマトグラフィー(14PLC)による分析の結
果、L−2−ヒドロキシアスパラギン(I[b)9.7
9(7 2.8mmol)の生成を確認した。
減圧下、アンモニアと水を反応液から留去し、得られた
濃縮物を水冷した5%次亜塩素酸ナトリウム1 0 8
.49と2.5N水酸化ナトリウム水溶液174.7x
Qの混合液に撹拌下一挙に添加した。
混合物を室温で10分間撹拌後、70℃で20分間撹拌
し冷却した後、濃塩酸で酸性(pH4.0)とした。こ
の溶液を「アンバーライトI R− 1 2 QB」樹
脂(H”型,400x(2)カラムに通・し吸着させ、
洗液のpHが中性(pH 5〜6)になるまで水洗した
後、INアンモニア水溶液で溶離した。溶離肢をフラク
ションとして集め、ニンヒドリン陽性フラクションを混
合し、減圧下蒸発させて黄色味を帯びたシロップ状濃縮
物を得た。これを水15mQに溶解した後、エタノール
36村を加えて晶出させ、結晶を濾過し、真空乾燥して
、L(−)−3−アミノー2−ヒドロキシブロピオン酸
(IVb)5.29を得た。
得られたL(−)−3−アミノー2−ヒドロキシブロピ
オン酸(It/b)についての測定値を以下に示す; 融点(mp):  1 8 7〜188℃比旋光度[α
コ”=−31.4゜(c=2.5,水)D

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(1)一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) [式中、RはC_1〜C_7のアルキル基またはアラル
    キル基、nは1または2である。] で表わされるα−アミノ酸−ω−エステルを酸性条件下
    、亜硝酸と反応させてアミノ基をヒドロキシ基に変換し
    て一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼(II) [式中、Rおよびnは前記と同義である。]で表される
    ω−アルコキシカルボニル−α−ヒドロキシカルボン酸
    とする工程、 (2)ω−アルコキシカルボニル−α−ヒドロキシカル
    ボン酸(II)をアンモニアと反応させて、アルコキシカ
    ルボニル基をアミド基に変換して一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼(III) [式中、Rおよびnは前記と同義である。]で表される
    ω−アミノカルボニル−α−ヒドロキシカルボン酸とす
    る工程、および (3)ω−アミノカルボニル−α−ヒドロキシカルボン
    酸(III)を活性ハロゲンと反応させてアミド基をアミ
    ノ基に変換して一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼(IV) [式中、Rおよびnは前記と同義である。]で表される
    ω−アミノ−α−ヒドロキシカルボン酸とする工程 を含んで成るω−アミノ−α−ヒドロキシカルボン酸の
    製造法。 2、工程(1)において、酢酸酸性水性媒体中で亜硝酸
    アルカリ金属塩または亜硝酸アルカリ土類金属塩を用い
    てアミノ基をヒドロキシ基に変換する請求項1記載の製
    造法。 3、活性ハロゲン供出体として次亜塩素酸ソーダを用い
    る請求項1または2記載の製造法。 4、一般式( I )で表される化合物がL−α−アミノ
    酸−ω−エステルである請求項1〜3のいずれかに記載
    の製造法。 5、一般式( I )で表される化合物がL−α−アミノ
    酸−ω−メチルエステルである請求項4記載の製造法。
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