JPH0625093A - ＤＬ−スレオ−２−（３，４−ジ低級アルキルオキシ−α−ヒドロキシベンジル）イソ吉草酸アルキル及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ＤＬ-スレオ-3-イソプロピルリン
ゴ酸を製造する際の合成中間体として有用なＤＬ-スレ
オ-2-（3,4-ジ低級アルキルオキシ-α-ヒドロキシベン
ジル）イソ吉草酸アルキルを提供することを目的とす
る。 【構成】 イソ吉草酸アルキルをリチウム＝ジイソプロ
ピルアミドの存在下に3,4-ジ低級アルキルオキシベンズ
アルデヒドと反応させ、アルドール縮合させるに当り、
ヘキサメチルホスホラス＝トリアミドを共存させること
を特徴とするＤＬ-スレオ-2-(3,4-ジ低級アルキルオキ
シ-α-ヒドロキシベンジル）イソ吉草酸アルキルの製造
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明はＤＬ-スレオ-3-イソプロ
ピルリンゴ酸を製造する際の合成中間体として有用なＤ
Ｌ-スレオ-2-（3,4-ジ低級アルキルオキシ-α-ヒドロキ
シベンジル）イソ吉草酸アルキル及びその製造法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ロイシン生合成系の第三段階を触媒する
酵素である3-イソプロピルマレート＝デヒドロゲナーゼ
は、微生物界に広く分布、Ｄ-スレオ-3-イソプロピルリ
ンゴ酸はこの酵素の基質である。3-イソプロピルリンゴ
酸は分子中に２個の不斉炭素原子を持ち、四個の立体異
性体、即ちＤ-スレオ体、Ｌ-スレオ体、Ｄ-エリスロ
体、Ｌ-エリスロ体があるが、基質はＤ-スレオ体であっ
て、従来これを収得する方法は、幾つか試みられて来
た。生合成法は、例えばメソッズ＝イン＝エンザイモロ
ジイ（Methods in Enzymology）17A巻791〜793頁（アカ
デミック・プレス刊、1970年）に示されているが、例え
ば20lの培養タンクで粗製物を得、これをカラムを使っ
て分離精製し、不要な異性体15〜30gを収得すると共
に、目的物を３〜６g得ているという状態であり、収量
は十分でない。尚、目的物はＤ-エリスロ体とＤ-スレオ
体の混合物である。 合成化学による方法は、例えば雑
誌バイオケミストリィ（Biochemistry）1巻6号1157〜11
61頁（1962年）に示されているが、例えば２−ブロムイ
ソ吉草酸エチルから出発して、取扱い好ましくない試薬
などを用いる数工程を経て、収率約５％で目的物を得て
いるようになっている。しかし、副生する2-イソプロピ
ル置換体との分離が困難であることが述べられており、
且つ目的物として得られたものは、前記の四つの立体異
性体の混合物である。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】このように、従来の
製法は効率が悪く、得られたとされる目的物も、必要な
Ｄ-スレオを豊富に含有するものでなく、例えばＤ-エリ
スロとの等量混合物であったり、他の三種の立体異性体
を含んで、その1/4がＤ-スレオであるに過ぎなかったり
するものであった。勿論製造の効率が良好で、工業的に
実用するに足る方法であるべきであると共に、よしんば
必要としない立体異性体の他方のものが同時に生成して
も、必要とするＤ-スレオ体、即ちＤＬ-スレオ-イソプ
ロピルリンゴ酸がより多く含有する成績体を得ること
は、極めて要望されるところであった。

【０００４】本発明者は、この要望に対応して種々研究
した結果、新規にして有用な合成経路を踏む方法を発明
し、これを完成した。近時遺伝子工学分野に於いて、遺
伝子クローニング技術が進歩し、極めて一般的な手法に
なるに至った。バクテリアのロイシン生合成系に関与す
る酵素は三つあり、夫々の遺伝子は、関与の順に記せ
ば、ロイＡ、ロイＣ、及びロイＢである。この内3-イソ
プロピルマレート＝デヒドロゲナーゼ（酵素番号1.1.1.
85）を作る遺伝子が、ロイＢである。ロイＢ及びそれと
相同な遺伝子は、バクテリア、かび等の微生物及び植物
に広く存在し、取扱い易く、容易にクローニングできる
遺伝子である。クローニングの宿主として利用される大
腸菌などでは、ロイシン、トリプトファンなどの欠損株
がよく使われ、就中ロイＢの欠損株は安定で取扱い易
く、種類も多くてよく利用されている。それ故に、ロイ
Ｂは、遺伝子工学でクローニングを試みようとするとき
のトレーニングには、殊に不可欠の材料である。また高
度耐熱菌など特殊な菌の遺伝子のクローニングを行う場
合にも、最初にクローニングされる遺伝子が、ロイＢで
あることが多い。

【０００５】このロイシン生合成系の第三段階を触媒す
る酵素である3-イソプロピルマレート＝デヒドロゲナー
ゼの基質であるＤ-スレオ-3-イソプロピルリンゴ酸は、
この酵素の遺伝子ロイＢの種差の解明とか同定に必須の
ものであるが、前記の通り好ましい製法がなく、従って
市販品もなく、遺伝子工学のより円滑な展開の支障とな
っているのが実情である。この分野に於ける遺伝子工学
の発展は、遺伝子組換え技術の利用によって、従前生産
性の良くない発酵法によっていたものを改良し、バイオ
リアクターによる、必須アミノ酸であるロイシンの、大
量生合成という段階を期待させるものである。

【０００６】

【問題を解決するための手段】本発明は、ＤＬ-スレオ-
2-（3,4-ジ低級アルキルオキシ-α-ヒドロキシベンジ
ル）イソ吉草酸アルキルの発明である。また、本発明は
イソ吉草酸アルキルを、リチウム＝ジイソプロピルアミ
ドの存在下に、3,4-ジ低級アルキルオキシベンズアルデ
ヒドと反応させ、アルドール縮合させるに当り、ヘキサ
メチルホスホラス＝トリアミドを共存させることを特徴
とする、ＤＬ-スレオ-2-（3,4-ジ低級アルキルオキシ-
α-ヒドロキシベンジル）イソ吉草酸アルキルの製造法
の発明である。即ち、本発明者は、合成化学的に効率良
く、且つ工業的に実施容易な、ＤＬ-スレオ-3-イソプロ
ピルリンゴ酸の製法を求めて鋭意研究の途上、上記本発
明の新規化合物及びその製造法を見出し、これを経由す
るＤＬ-スレオ-3-イソプロピルリンゴ酸の新規な製造法
を得、本発明を完成した。

【０００７】最終目的化合物はＤ-スレオ-3-イソプロピ
ルリンゴ酸であるが、生体内所産ではないので、そのＬ
体が共存する。Ｄ体とＬ体とは、研究的には分離可能で
あるが、工業的にはＬ体の共存が実用に当って全く障碍
にならないので、経済的な負担を敢えて負うことないよ
うに、本発明はＤＬ-スレオ-3-イソプロピルリンゴ酸の
製法を目的とする。

【０００８】本発明に関与する化合物は、キラルな部分
を２個以上もって、その異性体はジアステレオマーと呼
ばれるものであるから、これを完璧に紙面に式示するこ
とはできないが、慣例に従って本発明の化合物及び製造
法を用いたＤＬ-スレオ-3-イソプロピルリンゴ酸の製法
を式示すれば、以下の如くである。

【０００９】

【式１】

【００１０】

【式２】

【００１１】

【式３】

【００１２】

【式４】 （ここで、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は、同種又は異種の低級アル
キル基、Ｒ⁴はアルキル基又はアリール基を示す。）上
記式中、化合物［１］

【００１３】

【化１】

【００１４】はイソ吉草酸アルキル、化合物［Ａ］

【００１５】

【化２】

【００１６】は3,4-ジ低級アルキルオキシベンズアルデ
ヒド、化合物［２］

【００１７】

【化３】

【００１８】はＤＬ-スレオ-2-（3,4-ジ低級アルキルオ
キシ-α-ヒドロキシベンジル）イソ吉草酸アルキル、化
合物［３］

【００１９】

【化４】

【００２０】はＯ-アシル化ＤＬ-スレオ-2-（3,4-ジ低
級アルキルオキシ-α-ヒドロキシベンジル）イソ吉草酸
アルキル、化合物［４］

【００２１】

【化５】

【００２２】はＯ-アシル化ＤＬ-スレオ-3-イソプロピ
ルリンゴ酸モノアルキル、化合物［５］

【化６】 はＤＬ-スレオ-3-イソプロピルリンゴ酸である。

【００２３】ここに化合物［２］、［３］，及び［４］
は、文献未載の新規な化合物である。本発明の方法は、
化合物［１］を、リチウム＝ジイソプロピルアミド（Ｌ
ＤＡと称す）の存在下に、3,4-ジ低級アルキルオキシベ
ンズアルデヒドと反応させ、アルドール縮合させるに当
り、ヘキサメチルホスホラス＝トリアミド（ＨＭＰＡと
称す）を共存させることを特徴とする、化合物［２］の
製法である。ＤＬ-スレオ-3-イソプロピルリンゴ酸を得
るためには、この化合物［２］のヒドロキシ基をアシル
基で保護して化合物［３］とした後、三塩化ルテニウム
又は二酸化ルテニウムを触媒として、これら触媒を酸化
し得る酸化剤、例えば過沃素酸アルカリを反応させて、
化合物［４］を得る。この間、副生する少量のエリスロ
体を分離除去するとか、化合物［４］に水酸化アルカリ
を反応させてエステルを加水分解するとか、或は各化合
物を精製するとかのことは、通常のことである。そうし
て、化合物［４］を加水分解すれば、最終目的化合物Ｄ
Ｌ-スレオ-3-イソプロピルリンゴ酸［５］が収得される
のである。

【００２４】更に本発明製法を詳記する。ＬＤＡの調製
は常法で行われる。アルゴン等不活性ガス雰囲気中、テ
トラヒドロフラン（ＴＨＦと称す）等エーテル型溶媒中
のジイソプロピルアミンに、市販のブチルリチウムのヘ
キサン溶液を加え冷時に反応を行った後、これにＨＭＰ
Ａを加える。次いで、-50℃程度に保ちながら、化合物
［１］のエーテル型溶媒溶液をゆっくり滴下する。攪拌
反応の後、3,4-ジ低級アルキルオキシベンズアルデヒド
のエーテル型溶媒溶液を加える。薄層クロマトグラフィ
で監視して反応完了したら、飽和塩化アンモニウム水溶
液を加え、nーヘキサン、エーテル等の溶媒で抽出、抽出
液を水洗し乾燥し、要すればシリカゲルのショートカラ
ムを通してＨＭＰＡを除去した後溶媒を留去し、スレオ
体及びエリスロ体の混合成績体を得る。収率は80％以上
である。この混合成績体に於いて、スレオ体とエリスロ
体の比率は４：１と、スレオ体が圧倒的に多く、これが
本発明方法、ＨＭＰＡを共存させた効果である。ＨＭＰ
Ａの共存がない場合、通常その比は逆に１：５〜７であ
る。次いでシリカゲルカラムを、例えばエーテルとヘキ
サン、酢酸エチルとヘキサン等の混合溶媒を使用して通
し、スレオ体とエリスロ体とを分離する。両異性体の性
状は実施例に於いて更に詳記するが、スレオ体即ち化合
物［２］は油状のものであり、エリスロ体は結晶状のも
のである。化合物［２］をピリジンに溶解し、無水酢酸
を加えて、室温乃至冷却下数時間乃至一昼夜反応させた
後反応液を氷水にあけ、エーテル、ヘキサン等適当な溶
媒で抽出し、抽出液を洗浄し乾燥すれば化合物［３］が
得られる。これをエーテル、四塩化炭素等の溶媒に溶解
し、この溶液を更に、適宜水性の混合溶媒中に加え、次
いで、適当な酸化剤、例えば過沃素酸アルカリ等を加
え、触媒の三塩化ルテニウム又は二酸化ルテニウム等を
与え、薄層クロマトグラム上の原料（即ち化合物
［３］）スポットが消失するまで反応する。溶媒を除去
して得た化合物［４］を、水酸化アルカリ水溶液と室温
で反応させ、エステルを加水分解する。反応後塩酸酸性
で溶媒（エーテル、酢酸エチル等）抽出し、水洗乾燥の
後溶媒を除去すれば、化合物［５］の結晶が収得され
る。

【００２５】

【作用】本発明に於いて、ＨＭＰＡの共存が、目的の異
性体を圧倒的に多く与える機構については、尚純学問的
な解明に俟つべきものであり、今の段階で確言すべきも
のではない。しかし本発明アルドール縮合を、ＨＭＰＡ
共存で行うことは不可欠の要件である。以下本発明の実
施例を示すが、本発明はこれに限定されるものでない。

【００２６】

【実施例】

実施例１．ＤＬ-スレオ-2-（3,4-ジメトキシ-α-ヒドロ
キシベンジル）イソ吉草酸エチルの合成 １lの四頸フラスコに、アルゴン気流下、ジイソプロピ
ルアミン39.4g、ＴＨＦ100mlを加え、０〜５℃で攪拌し
た。この状態のまま、これにブチルリチウム15％ヘキサ
ン溶液142.2gを滴下し、滴下後30分間攪拌を続け、更に
これにＨＭＰＡ133.5gを加えた。次に、内温を約-50℃
に下げ、これにＴＨＦ100mlにイソ吉草酸エチル42.2gを
溶解したものを滴下し、滴下後30分間攪拌を続け、更に
この状態のまま、これに3,4-ジメトキシベンズアルデヒ
ド59.2gをＴＨＦ200mlに溶解したものを滴下し、滴下後
０℃で30分間攪拌した。反応終了後、反応液の温度を室
温にもどし、これにヘキサン500mlを加え抽出を行な
い、このヘキサン層を飽和NH₄Cl水溶液300mlで２回、１
N HCl 300mlで２回、蒸留水300mlで２回、この順序で洗
浄した。洗浄後ヘキサン層をNa₂SO₄で乾燥し、減圧下溶
媒留去することにより、黄色油状物 87.4g（収率84％）
を得た。《スレオ体とエリスロ体の混合物》 ＮＭＲ（CCl₄）：δ 0.85〜1.25（m,9H,(CH₃ )₂CH-，-CH
₂CH₃ ）、1.45〜2.25（m,1H,(CH₃)₂CH-）、2.30〜2.60
（t,1H,iPr-CH-）、2.95〜3.50（broad,1H,-OH）、3.70
〜3.75（s,6H,-C₆H₃(OCH₃ )₂）、3.85〜4.20（q,2H,-CH₂
CH₃）、4.55〜4.85（d,1H,HO-CH-）、6.65〜6.85ppm
（m,3H,ベンゼン環のプロトン）。 次いで、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル［ワコ
ーゲルＣ-300，和光純薬工業(株)商品名］，展開溶媒
ヘキサン：酢酸エチル＝２：１）により異性体分離を行
ない、目的とするスレオ体の淡黄色油状物 68.2g（異性
体分離工程の収率78％）を得た。 ＮＭＲ（CDCl₃）：δ 0.75〜1.30（m,9H,(CH₃ )₂CH-，-C
H₂CH₃ ）、1.50〜2.05（m,1H,(CH₃)₂CH-）、2.35〜2.65
（t,1H,iPr-CH-）、3.00〜3.60（broad,1H,-OH）、3.75
〜3.85（s,6H,-C₆H₃(OCH₃ )₂）、3.85〜4.25（q,2H,-CH₂
CH₃）、4.75〜4.95（d,1H,HO-CH-）、6.70〜7.00ppm
（m,3H,ベンゼン環のプロトン）

【００２７】参考例１． (a)Ｏ-アセチル-ＤＬ-スレオ-2-（3,4-ジメトキシ-α-
ヒドロキシベンジル）イソ吉草酸エチルの合成 500mlの四頸フラスコに、実施例１で得られたＤＬ-スレ
オ-2-（3,4-ジメトキシ-α-ヒドロキシベンジル）イソ
吉草酸エチル27g、ピリジン200mlを加え、０〜５℃で攪
拌した。この状態のまま、これに無水酢酸46.4gを加え
１時間攪拌を行ない、更に温度を25〜30℃に上げ、７時
間攪拌反応を行なった。反応終了後、反応液を200mlの
氷水中に注ぎ、これにヘキサン−酢酸エチル溶液（ヘキ
サン：酢酸エチル＝２：１）300mlを加え抽出を行なっ
た。抽出操作を３回行なった後有機層を合わせ、これを
１N HCl 500mlで２回、５％NaHCO₃ 200mlで２回、飽和
食塩水200mlで１回、この順序で洗浄した。洗浄後有機
層をNa₂SO₄で乾燥し、減圧下溶媒留去することにより、
淡黄色油状物27g（収率87.5％）を得た。 ＮＭＲ（CCl₄）：δ 0.75〜1.00（d,6H,(CH₃ )₂CH-）、
1.05〜1.45（t,3H,-CH₂CH₃ ）、1.45〜2.00（m,1H,(CH₃)
₂CH-）、1.85〜2.00（s,3H,CH₃COO-）、2.60〜2.95（d
d,1H,iPr-CH-）、3.75〜3.85（m,6H,-C₆H₃(OCH₃ )₂）、
3.90〜4.30（q,2H,-CH₂ CH₃）、5.75〜5.95（d,1H,CH₃CO
O-CH-）、6.65〜6.85ppm（m,3H,ベンゼン環のプロト
ン）。

【００２８】(b)Ｏ-アセチル-ＤＬ-スレオ-3-イソプロ
ピルリンゴ酸モノエチルの合成 １lの四頸フラスコに、前工程(a)で得られたＯ-アセチ
ル-ＤＬ-スレオ-2-(3,4-ジメトキシ-α-ヒドロキシベン
ジル)イソ吉草酸エチル27g、CCl₄200ml、CH₃CN200ml、
蒸留水300mlを加え、５〜８℃で攪拌溶解を行なった。
この状態のまま、これにRuCl₃ 0.4g、NaIO₄ 56.8gを加
え、10分間攪拌反応後、NaIO₄ 100gを加え、10分間攪拌
反応を行なった。更に５〜８℃でNaIO₄ 100gを加え、30
分間攪拌反応後、反応温度を25〜30℃に上げ、７時間攪
拌反応させた。反応終了後、イソプロピルアルコール10
0mlを加え酸化反応を停止し、セライト濾過によりNaIO₃
とRuCl₃を除去した。濾液にヘキサン−酢酸エチル溶液
（ヘキサン：酢酸エチル＝２：１）を加え抽出を行なっ
た。抽出操作を３回行なった後有機層を合わせ、これを
蒸留水500mlで洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥後、減
圧下溶媒留去することにより、褐色油状物16.7g（収率8
5％）を得た。 ＮＭＲ（CDCl₃）：δ 0.80〜1.10（d,6H,(CH₃ )₂CH-）、
1.15〜1.50（t,3 H,-CH₂CH₃ ）、1.70〜2.50（m,1H,(C
H₃)₂CH-）、2.05〜2.20（s,3H,CH₃COO-）、2.65〜2.90
（m,1H,iPr-CH-）、3.95〜4.45（q,2H,-CH₂ CH₃）、5.15
〜5.40（d,1H,CH₃COO-CH-）、8.30〜8.65ppm（s,1H,-CO
OH）。

【００２９】(c)ＤＬ-スレオ-3-イソプロピルリンゴ酸
の合成 500mlの四頸フラスコに、KOH22.4g、蒸留水20
0mlを加え、25〜30℃で攪拌溶解し、これに前工程(b)で
得たＯ-アセチル-ＤＬ-スレオ-3-イソプロピルリンゴ酸
モノエチル16.7gを加え、１時間攪拌反応させた。反応
終了後、反応液に２N HCl 250mlを加え、pＨ２以下とし
た。これに酢酸エチル300mlを加え抽出を行なった。抽
出操作を３回行なった後有機層を合わせ、Na₂SO₄で乾燥
後、減圧下溶媒留去することにより、褐色結晶11g（収
率92％）を得た。この粗結晶５gを水100mlに溶解し、ヘ
キサン100mlで洗浄する操作を５回行なった後、水層を
濃縮乾固することにより、黄色結晶4.4gを得た。この黄
色結晶4.4gを1,2-ジクロロエタン200mlに加え、10分間
加熱還流後、10℃に冷却し結晶を濾取した（得量3.9
g）。この結晶3.9gを更に1,2-ジクロロエタン500mlに加
え、10分間加熱還流後、25℃に放冷し、結晶を濾取する
ことにより、白色結晶3.2g（収率64％）を得た。 ＮＭＲ（アセトン-d₆）：δ 0.90〜1.45（d,6H,(CH₃ )₂-
CH-）、1.80〜2.55（m,1H,(CH₃)₂-CH-）、2.55〜2.90
（dd,1H,iPr-CH-）、4.35〜4.65（d,1H,HO-CH-）、6.50
〜9.00ppm（broad,3H,-COOH×２,-OH）。

【００３０】

【発明の効果】ＤＬ-スレオ-3-イソプロピルリンゴ酸の
製造は、従前の生合成も化学合成も、目的異性体を収得
するには余りにも無力であった。効率も低く、到底工業
化できるものではなかった。本発明は、この目的物を収
得するのに、画期的な中間体と製法とを与え、比較的穏
やかな条件とすぐれた効率を示し、工業的生産を容易に
することを期待させるものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＤＬ-スレオ-2-（3,4-ジ低級アルキルオキ
   シ-α-ヒドロキシベンジル）イソ吉草酸アルキル。
2. 【請求項２】イソ吉草酸アルキルを、リチウム＝ジイソ
   プロピルアミドの存在下に、3,4-ジ低級アルキルオキシ
   ベンズアルデヒドと反応させ、アルドール縮合させるに
   当り、ヘキサメチルホスホラス＝トリアミドを共存させ
   ることを特徴とする、ＤＬ-スレオ-2-（3,4-ジ低級アル
   キルオキシ-α-ヒドロキシベンジル）イソ吉草酸アルキ
   ルの製造法。 【０００１】