JPH06500458A - 4―ヒドロキシ―2―シクロペンテン―1―オン及び2′,2′―ジメチルプロパン―1′,3′―ジオールとのケタールのs(−)―及びr(+)―エステルの酵素によるエナンチオ選択的合成 - Google Patents
4―ヒドロキシ―2―シクロペンテン―1―オン及び2′,2′―ジメチルプロパン―1′,3′―ジオールとのケタールのs(−)―及びr(+)―エステルの酵素によるエナンチオ選択的合成Info
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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】
4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−オン及び2’、 2’−ジメチルプ
ロパン−1’、 3’−ジオールとのケタールの5(−)−及びR(+)−エス
テルの酵素によるエナンチオ選択的合成
本発明は、4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−オン及び2’、 2’−
ジメチルプロパン−1’、 3’−ジオールとのケタールの5(−)−及びR(
+)−エステルの酵素によるエナンチオ選択的合成法に係り、特に、本発明はそ
れぞれ下記式(Ia)及び(Ib)で表される前記5(−)−及びR(+)−エ
ステル[各種用途において重要な中間体、すなわち化合物(特に保存時に安定な
キラルブロスタグランジン誘導体)の立体選択的及びエナンチオ選択的合成にお
ける中間体である]のエナンチオ選択的製法に係る。
ドイツ国特許公開明細書第3724721号には、酵素の存在下におけるエステ
ルの加水分解開裂による、換言すれば酵素加水分解によるラセミケタールアセテ
ートからの相当する5(−)−アルコール(R(+ )−エステルはそのままで
残る)の製法が開示されている。しかしながら、反応混合物(p[I7)中に含
有される5(−)−アルコールは水性反応系中では不安定であり、エステル化反
応によってさらにこれらを処理して5(−)−エステルとすることは技術的に極
めて煩雑であり、得られる所望最終生成物の収率は比較的低い。
従って、本発明の目的は、4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−オン及び
2’、 2’−ジメチルプロパン−1’、 3’−ジオールとのケタールの5(
−)−及びR(+)−エステルを選択的に製造できる方法(該方法は極めて工業
的であり、所望最終生成物を高純度及び高収率で生成できる)を開発することに
ある。
発明者らは、本発明によれば、当該目的が、上述の特許公開明細書に開示された
pH7に緩衝化した水性媒体中でのラセミケタールアセテートの酵素によるエナ
ンチオ選択的開裂の逆反応において、酵素の存在下、有機溶媒中における相当す
るラセミヒドロキシ化合物及び酸エステル(アシル供与体として)からの酵素に
よる立体選択的及びエナンチオ選択的合成法により4−ヒドロキシ−2−シクロ
ペンテン−1−オン及び2′。
2′−ジメチルプロパン−1’、 3’−ジオールとのケタールの5(−)−及
びR(+)−エステルを調製することによって達成されるとの知見を得た。
従って、本発明は、それぞれ式(Ia)及び(I b)で表される4−ヒドロキ
シ−2−シクロペンテン−1−オン及び2’、 2’−ジメチルプロパン−1’
、 3’−ジオールとのケタールの5(−)−及びR(+)−エステルのエナン
チオ選択的製法において、
a)式(n)で表される4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−オン又は2
’、 2’−ジメチルプロパン−1’、3’−ジオールとのケタールのラセミ混
合物を、酵素の存在下、有機相中、好ましくは無水有機相中、室温又はそれ以上
の温度でアシル供与体である一般式(I[[)で表されるエステルと下記反応式
に従って反応させて、式(I a)で表される相当する5(−)−エステルを生
成すると共に、式(n b)で表されるR(+)−アルコールをそのままで残し
、
[ここで、Acylは各種の所望な酸残基、好ましくは有機性Cl−22カルボ
ン酸残基であり、Rは任意に置換された非分枝状又は分枝状の炭素数1ないし2
2、好ましくは1ないし12、特に1ないし6のアルキル基、アルケニル基又は
アルキニル基、任意に置換された炭素数6ないし12、好ましくは6ないし10
のアリール基、又は任意に置換された環構成原子数5ないし10、好ましくは5
ないし7の複素環基(ヘテロ原子として少なくとも1の窒素、酸素及び/又はイ
オウ原子を含有する)である];
b)前記工程a)で得られた生成物の混合物を、クロマトグラフィー又は抽出に
よって、式(I a)で表される5(−)−エステル(第1の最終生成物として
得られる)及び式(ff b)で表されるR(十)−アルコールに分別し:
C)前記工程b)のR(+)−アルコールを、下記反応式に従い、一般式(m)
で表されるエステルでの化学的又は酵素によるエステル化反応によって式(Ib
)で表されるR(+)−エステルに変化させ、得られたR(+)−エステルをク
ロマトグラフィー又は抽出によって第2の最終生成物として純粋な形で得ること
を特徴とする。
本発明による方法では、直接的な酵素によるエナンチオ選択的合成法によって、
不安定な5(−)−ヒドロキシ化合物の生成を回避して4−ヒドロキシ−2−シ
クロペンテン−1−オン及び2’、 2’−ジメチルプロパン−1′、 3’−
ジオールとのケタール(これらは、保存時に安定なキラルブロスタグランジンシ
ントン(5ynthon)の合成用の重要な中間体である)を工業的にかつ経済
的に調製できる。特に、4−アセトキシシクロベンテノン及びそのケタールは、
シクロペンタノイド天然物質の合成におけるキー物質である[ドイツ国特許公開
明細書第3724721号; R,Noyoriら。
Angevandte Chemie、96,854(1984)及びE、Wi
nterfeldtら、Angevandte Chemie、 94.496
(1982)参照コ。
本発明による方法を行う際には、所望の最終生成物が安定な形でかつ非常に高い
純度及び収率で得られる。
さらに、本発明による方法は、ドイツ国特許公開明細書第3724721号に開
示された方法と比べて次の工業的利点を有する。、すなわち、合成工程の数が少
ないこと以外に、溶媒の要求量が明らかに低減すること;反応を非常に少ない容
量で実行できること;直接的なワーキングアップ(working up)が可
能であるため、有毒性又は発ガン性の抽出溶媒を使用する必要がないこと(エネ
ルギーの節約にもなる);酵素が容易に回収されるため(たとえば濾過による)
、不動化が必要でないこと;酵素カートリッジ(固定床)の連続使用が可能であ
ること;及び可溶化剤の使用が不要であることである。
本発明による方法の実施に当たり、好適に使用されるアシル供与体は、一般式(
V)
R,−C−OR2
(式中、R1及びR2は同−又は異なるものであって、それぞれ前記Rについて
示した意義を有する)で表されるエステルである。
特に、アシル供与体として酢酸エチルエステル及び炭素数1ないし22の有機酸
のグリセリントリエステル(特にトリアセチン、トリブチリン等)(無毒性及び
高反応速度により特徴づけられる)を使用することが好適である。
本発明による方法を実施する際、後述の実施例で使用しているように、抽出操作
よりも一般的なフラッシュカラムクロマトグラフィーが好適である[5till
ら。
J、 Org、 Chew、、 43.2923 (1978)参照]。本発明
による方法の工程C)の実施の際には、標準的な化学的エステル化反応(酸クロ
リド/酸無水物及びピリジン及びアルコールによる)よりも酵素によるエステル
化反応が好適である。この方法の操作手続は、エナンチオ選択的エステル化反応
の手続と同じである。ケタール化化合物に関しては、本発明による直接的な酵素
によるエナンチオ選択的エステル化反応が特に有利であり、2’、 2’−ジメ
チルプロパン−1’、 3’−ジオールとのケタール(=ケタールアルコール)
と共に鏡像体の完全分離を達成でき、この場合、つづく脱ケタール化反応[たと
えば、室温において1時間振とつするか又はMerck製シリカケシリカゲルN
o85上に48時間放置することによる酢酸又はギ酸の接触付加反応にょるコに
より、非ケタール化4−ヒドロキシシクロベンテノン(=ケトアルコール)の鏡
像異性的に純粋なエステルを得ることが容易である。
一方、式(n)で表されるケト物質の場合、本発明による方法の工程a)におい
て好適に使用される酵素は豚の肝臓からのエステラーゼであり、式(n)で表さ
れるケタールの場合に好適に使用される酵素はリパーゼ、特にシュードモナス・
フルオレッセンス(Pseudoa+onas fluorescens)から
得られたリパーゼ(^manoリパーゼP1バッチNo、 LPL 0551g
)である。
本発明によれば、シュードモナス・フルオレッセンスからのリパーゼ(たとえば
AmanoリパーゼP1バッチNo、LPL 05518又はRohm、 EL
220−88)を使用した場合、ケト物質の酵素によるエナンチオ選択的エス
テル化率60%を達成できる。ケタール化化合物の場合には、次のリパーゼ、す
なわちシュードモナス・フルオレッセンスからのリパーゼ(たとえば、Aman
oリパーゼP1バッチNo、 LPL 0551g又はRQhi、 EL 22
0−88)、カンジダ・シリンドラセア(Candina cylindrac
ea)からのリパーゼ(中でもAmanoリパーゼAY1バッチNo。
LAY MO3517又はSigma、 cat、 No、L−1754、バッ
チNo。
34F−0621)、ポルシン・パンクレアス(pOrctnepancrea
s)からのリパーゼ(中でも、R(5ha、バッチNo。
7023C; Siga+a、 cat、 No、 L−3126、バッチNo
、 74F−0470)及びムコール・ミエイ(Mucor m1ehei)か
らのリパーゼ(G15t −Brocades、バッチNo、 0282)によ
り、鏡像体の完全分離を達成できる。
好ましくは、酵素は過剰量で使用される。酵素の活性度(U)に左右されるが、
酵素/アルコールの比(容量) 0.5: 1ないし10:1が有利であること
が証明されている[対照反応ニトリグリセリド又は溶媒エステルの加水分解、U
=酵素製造者の報告に従い、水性エマルジョン中、一定pHにおける1分当たり
の脂肪酸当量(μモル)]。たとえば、RC1hm製の不動化シュードモナス系
リパーゼは6倍低い活性を有し、従って、これに応じて多量使用する必要がある
。
本発明による方法の実施に当たり工程a)で好適に使用される有機溶媒は、n−
へブタン、i−オクタン等の炭化水素、又はエステル(特にシクロヘキシルアセ
テート、特異的にはアシル供与体として使用されるエステル、中でもトリブチリ
ン)である。
本発明による方法の工程a)におけるエステル交換反応は、室温又はそれ以上の
温度、好ましくは40ないし75℃、特に58ないし62℃の温度(特に60℃
)で行われる。
本発明による方法の工程a)において、有機溶媒及び式(l[lのアルコールは
、好ましくは比(容量)4:1ないし100:1、特に5:1ないし10:1で
使用される(溶媒:アルコールの比は、使用するアルコールの溶解度によって厳
しく決定される)。
本発明による方法の工程a)において、酵素及び式(U)のアルコールは、比(
容量)0.5:1ないし10.1、好適には0.5・1ないし1.5:I、特に
0.7:1ないし0.9:1で使用される。
本発明の方法の特に好適な具体例によれば、工程C)での式(、n b)で表さ
れるR(+)−アルコールのエステル化反応中に、該アルコールのラセミ化及び
工程a)への再循環を行うことができ、これにより、式(n)のラセミヒドロキ
シ化合物の式(Ia)で表される5(−)−エステルへの完全なエナンチオ選択
的エステル化の達成が可能になる。
反応の進行及び鏡像異性体の比率は、高圧液クロマトグラフィー(キラルDai
cel O^HPLCカラム、溶離液:n−ヘキサン/イソプロパツール=10
:1を使用するHPLC)又はキャピラリーガスクロマトグラフィー(Lipo
dex Aカラム: Macherey & Nagel)によって測定される
。これらの操作の詳細は一般的な実験室的基準に相当するものである(製造者の
マニュアルを考慮する)。最後に、鏡像異性体の比率及び給体配置は、Mo5h
erエステルのtlNMI?による常法で確認される[J、^。
Daleら、JAC3,95,512−519(1973)及びドイツ国特許公
開明細書第3724721号参照)。
本発明に従って使用される酵素は、遊離形(すなわち有機反応媒体中に溶解又は
懸濁されたもの)又は不動化形(たとえば重合体基材に係止された形状)で使用
される。
上述の式(Ia)、(Ib)、(n)及び(It b)は、反応式の表示を簡略
化するために、4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−オン及びそのエステ
ル、及び2’、 2’−ジメチルプロパン−1’、 3’−ジオールとのケター
ル及びそのエステル誘導体の2つの構造式を併せて1つの式で示すようにした併
合形の式である。たとえば、下記の如(、式(n)は式(■′)及び(■′)の
組合せを示す。
上述の定義を考慮すると、4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−オン(A
)、又は2’、 2’−ジメチルプロパン−1’、 3’−ジオールとのケター
ル(B)を原料として、アシル供与体として酢酸エチルを使用する場合の本発明
による方法の過程は、下記の如く表さ本発明の方法によるアセチル化反応に関す
る好適な反応パラメーターは、変動する条件、たとえば比(容量)又は各場合で
使用する酵素の比活性度、所望の酸残基(たとえば、酢酸残基、酪酸残基又はオ
レイン酸残基)の選択等に左右される。本発明の方法によるアセチル化反応に関
する最適パラメーターは次のとおりである。
酵素:豚の肝臓からのエステラーゼ又はシュードモナス・フルオレッセンスから
のリパーゼ(AmanoリパーゼP1パッチNo、LPL 05518)溶媒ニ
トリアセチン(グリセリントリアセテート;天然物質であるため、環境問題を全
(生じない)
乾燥したエステル/ケタールアルコールの比(容量)=6=1
酵素/ケタールアルコールの比(容量) = 1 : 1反応部度:40℃±1
℃
酵素の水分含量:3.17%(凍結乾燥した酵素:製造者から入手したものを直
接反応に
使用)
本発明を下記の実施例によりさらに詳述するが、これらに限定されない。
実施例1
磁石スタークー上に設置した油浴(40℃)に浸漬した丸底フラスコ(1011
)内において、トリブチリン3冨A’(3,19,9ミリモル)中、ケタールア
ルコール( 2. 83ミリモル)及びAmanoリパーゼP (バッチNo.
LPL05518) 511.3りを反応させた。
45時間後、反応を停止させ、酵素を濾取し、アセトンで洗浄し、全抽出液を5
04Fシリカカラム( Merck製フラッシフラッシュシリカゲル60. 9
385)及び流動相として石油エーテル/エーテル( 2/ 1)を使用して分
別した。
S(−)−ケタールブチレート(鏡像異性純度〉95%ee ; HPLCによ
る) 240.119 (0.98ミリモル)及びR (+ ) −ケタールア
ルコール(〉95%ee ; HPLCによる’) 281.2m9 (1.5
3ミリモル) を得た。
実施例2
磁石スタークー上に設置した油浴(60℃)に浸漬した丸底フラスコ( Low
l)内において、乾燥したシクロヘキシルアセテート2寓l(13.6ミリモル
)、AmanoリパーゼP(実施例1のものと同じ) 250mg及びケタール
アルコール 30g. Ot9( 1. 68ミリモル)を反応させた。
20時間後、反応を停止し、酵素を濾取し、アセトンで洗浄し、濾液を509シ
リカカラム(Merckl!!!No. 9385)及び石油エーテル/エーテ
ル混合物( 1/ 1)を使用して分別した。
収量:R(+)−ケタールアルコール(〉95%ee:HPLC及びMoshe
rエステルのHNMRによる)140. 2冨9(0.フロミリモル)及びS(
−)−ケタールブチレート(〉95%ee:■PLCIこよる) 203. 4
B ( 0. 83ミリモル)
補正書の写しく翻訳文)提出書
(特許法第184条の8)
平成4年3月24日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 それぞれ式(Ia)及び(Ib) ▲数式、化学式、表等があります▼(Ia)▲数式、化学式、表等があります▼ (Ib)で表される4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−オン及び2′, 2′−ジメチルプロパン−1′.3′−ジオールとのケタールのS(−)−及び R(+)−エステルのエナンチオ選択的製法において、 a)式(II)で表される4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−オン又は 2′,2′−ジメチルプロパン−1′,3′−ジオールとのケタールのラセミ混 合物を、酵素の存在下、有機相中、アシル供与体である一般式(III)で表さ れるエステルと下記反応式に従って反応させて、式(Ia)で表される相当する S(−)−エステルを生成すると共に、式(IIb)で表されるR(+)−アル コールをそのままで残し、 ▲数式、化学式、表等があります▼(II)+Acy1−OR(III)→▲数 式、化学式、表等があります▼(Ia)+▲数式、化学式、表等があります▼( IIb)+R−OH(I■)[ここで、Acy1は各種の所望な酸残基、好まし くは有機性C1−22カルボン酸残基であり、Rは任意に置換された非分枝状又 は分枝状の炭素数1ないし22、好ましくは1ないし12、特に1ないし6のア ルキル基、アルケニル基又はアルキニル基、任意に置換された炭素数6ないし1 2、好ましくは6ないし10のアリール基、又は任意に置換された環構成原子数 5ないし10、好ましくは5ないし7の複素原基(ヘテロ原子として少なくとも 1の窒素、酸素及び/又はイオウ原子を含有する)である]; b)前記工程a)で得られた生成物の混合物を、クロマトグラフィー又は抽出に よって、式(Ia)で表されるS(−)−エステル(第1の最終生成物として得 られる)及び式(IIb)で表されるR(+)−アルコールに分別し; c)前記工程b)のR(+)−アルコールを、下記反応式に従い、一般式(II I)で表されるエステルでの化学的又は酵素によるエステル化反応によって式( Ib)で表されるR(+)−エステルに変化させ、▲数式、化学式、表等があり ます▼(IIb)+Acy1−OR(III)→▲数式、化学式、表等がありま す▼(Ib)+R−OH(IU)得られたR(+)−エステルをクロマトグラフ ィー又は抽出によって第2の最終生成物として純粋な形で得ることを特徴とする 、4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−オン及び2′,2′−ジメチルプ ロパン−1′,3′−ジオールとのケタールのS(−)−及びR(+)−エステ ルのエナンチオ選択的製法。 2 請求の範囲第1項記載の製法において、前記アシル供与体が、一般式(V) ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R1及びR2は同一又は異なるものであって、それぞれ請求の範囲第1 項に記載のRについて示した意義を有する)で表されるエステルである、4−ヒ ドロキシ−2−シクロペンテン−1−オン及び2′,2′−ジメチルプロパン− 1′,3′−ジオールとのケタールのS(−)−及びR(+)−エステルのエナ ンチオ選択的製法。 3 請求の範囲第1項又は第2項記載の製法において、前記アシル供与体として 、酢酸のエチルエステル(酢酸エチル)又は炭素数22以下の有機酸のグリセリ ントリエステル、特にトリアセチン又はトリブチリンを使用する、4−ヒドロキ シ−2−シクロペンテン−1−オン及び2′.2′−ジメチルプロパン−1′, 3′−ジオールとのケタールのS(−)−及びR(+)−エステルのエナンチオ 選択的製法。 4 請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか1項記載の製法において、前記式 (II)で表されるケト物質の場合の酵素として豚の肝臓からのエステラーゼを 使用する、4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−オン及び2′,2′−ジ メチルプロパン−1′,3′−ジオールとのケタールのS(−)−及びR(+) −エステルのエナンチオ選択的製法。 5 請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか1項記載の製法において、前記式 (II)で表されるケタール物質の場合の酵素として、シュードモナス・フルオ レッセンス(Pseudomonas fluorescens)からのリパー ゼを使用する、4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−オン及び2′,2′ −ジメチルプロパン−1′,3′−ジオールとのケタールのS(−)−及びR( +)−エステルのエナンチオ選択的製法。 6 請求の範囲第1項ないし第5項のいずれか1項記載の製法において、前記工 程a)における有機溶媒として、炭化水素及び/又はエステル(好ましくは前記 アシル供与体として使用するエステル)を使用する、4−ヒドロキシ−2−シク ロペンテン−1−オン及び2′,2′−ジメチルプロパン−1′,3′−ジオー ルとのケタールのS(−)−及びR(+)−エステルのエナンチオ選択的製法。 7 請求の範囲第1項ないし第6項のいずれか1項記載の製法において、前記工 程a)におけるエステル交換反応を、室温又はそれ以上の温度、好ましくは40 ないし75℃、好ましくは58ないし62℃、特に60℃で行う、4−ヒドロキ シ−2−シクロペンテン−1−オン及び2′,2′−ジメチルプロパン−1′, 3′−ジオールとのケタールのS(−)−及びR(+)−エステルのエナンチオ 選択的製法。 8 請求の範囲第1項ないし第7項のいずれか1項記載の製法において、前記工 程a)に当たり、有機溶媒及び一般式(III)で表されるアルコールを、比( 容量)4:1ないし100:1、好ましくは5:1ないし10:1で使用する、 4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−オン及び2′,2′−ジメチルプロ パン−1′,3′−ジオールとのケタールのS(−)−及びR(+)−エステル のエナンチオ選択的製法。 9 請求の範囲第1項ないし第8項のいずれか1項記載の製法において、前記工 程a)に当たり、酵素及び一般式(III)で表されるアルコールを、比(容量 )0.5:1ないし10:1、好ましくは0.5:1ないし1.51、特に0. 7:1ないし0.9:1で使用する、4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1 −オン及び2′,2′−ジメチルプロパン−1′,3′−ジオールとのケタール のS(−)−及びR(+)−エステルのエナンチオ選択的製法。 10 請求の範囲第1項ないし第9項のいずれか1項記載の製法において、前記 工程c)における式(IIb)で表されるR(+)−アルコールのエステル化反 応中に、R(+)−アルコールのラセミ化及び前記工程a)への再循環を行い、 式(II)で表されるラセミ化合物を式(Ia)で表されるS(−)−エステル に完全にエナンチオ選択的変換させる、4−ヒドロキシ−2−シクロペンテン− 1−オン及び2′,2′−ジメチルプロパン−1′,3′−ジオールとのケター ルのS(−)−及びR(+)−エステルのエナンチオ選択的製法。
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LU87593 | 1989-09-25 | ||
LU87593A LU87593A1 (de) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | Enantioselektive enzymatische synthese von s(-)-und r(+)-estern des 4-hydroxy-cyclopenten-1-ons und seines 2',2'-dimethylpropan-1',3'-diol-ketals |
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JP51238090A Pending JPH06500458A (ja) | 1989-09-25 | 1990-09-17 | 4―ヒドロキシ―2―シクロペンテン―1―オン及び2′,2′―ジメチルプロパン―1′,3′―ジオールとのケタールのs(−)―及びr(+)―エステルの酵素によるエナンチオ選択的合成 |
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