JPWO2003066563A1 - 光学活性2−ハロゲノカルボン酸の製造法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光学活性2−ハロゲノカルボン酸の製造法に関する。特に、光学活性な2−ブロモイソ吉草酸、とりわけ、(R)−2−ブロモイソ吉草酸は、医薬品、特にACE/NEP阻害剤の製造中間体として有用な化合物である(例えば、Organic Process Research & Development(1988),2,238−244)。
背景技術
光学活性2−ハロゲノカルボン酸の製造法として、例えば、光学活性2−ブロモイソ吉草酸については、以下の製法が開示されている。
Organic Process Research & Development(1988),2,238−244において、光学活性バリンを水中で亜硝酸存在下に立体を保持してハロゲン化した後、生成した光学活性2−ブロモイソ吉草酸をメチルt−ブチルエーテルで抽出した後、ジイソプロピルアミンを添加して光学活性2−ブロモイソ吉草酸のジイソプロピルアミン塩を形成するとともに晶析する方法(得られる結晶の光学純度:98−98.5%ee程度)が開示されている。
しかしながら、本発明者らの検討の結果、上記方法には以下のような品質に影響する諸問題があることが分かった。
(1)反応時のラセミ化により、得られる光学活性2−ブロモイソ吉草酸の光学純度が低い。また、上記アミン塩を精製して化学純度、光学純度を高めることが必ずしも容易ではない。
(2)光学活性2−ブロモイソ吉草酸は反応〜晶析の一連の過程で分解して2−ヒドロキシカルボン酸や臭素成分を副生しやすい。
(3)副生した2−ヒドロキシイソ吉草酸は抽出除去しにくく、最終の晶析工程まで同伴されやすい。
(4)臭素成分は抽出〜晶析で除去しにくく、製品に混入しやすい。
上記の問題は、最終の晶析工程に大きな負荷をかける。上記方法では、高品質の光学活性2−ハロゲノカルボン酸を取得することは難しく、高品質化のためには、例えば、カラムクロマトグラフィー、再結晶化等の労力のかかる精製工程を別途必要とする。
発明の要約
本発明は、現状に鑑み、上記問題を解決し、高品質の光学活性2−ハロゲノカルボン酸を製造するための工業的に好ましい方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、
(1)水中で亜硝酸存在下に行われるハロゲン化反応に際して、疎水性有機溶剤、好ましくは炭化水素系溶剤を共存させることにより、ラセミ化を劇的に抑制することができること
(2)抽出溶剤として脂肪族炭化水素系溶剤、又は、芳香族炭化水素系溶剤を用いることにより、2−ハロゲノカルボン酸に共存する2−ヒドロキシカルボン酸を効果的に除去することができること
(3)2−ハロゲノカルボン酸の抽出液から、2−ハロゲノカルボン酸を塩基との塩、好ましくは2−ハロゲノカルボン酸の金属塩として水相に移行させた後、再度、2−ハロゲノカルボン酸を有機溶剤相に移行させることにより、ハロゲン成分の同伴を抑制することができること
(4)光学活性2−ハロゲノカルボン酸をアミン塩、好ましくはジアルキルアミン塩、より好ましくはジシクロヘキシルアミン塩として特定の条件下に晶析することにより、高品質の上記アミン塩が得られることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、一般式(1);
(式中、Rは、置換基を有していても良いアルキル基を表す。)で表される光学活性アミノ酸(以下「光学活性アミノ酸(1)」ともいう)を水中で亜硝酸存在下に立体を保持してハロゲン化するに際して、疎水性有機溶剤を共存させることによりラセミ化を抑制することを特徴とする、一般式(2);
(式中、Rは、置換基を有していても良いアルキル基であり、Xはハロゲン原子を表す。)で表される光学活性2−ハロゲノカルボン酸(以下「光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)」ともいう)の製造法に関する。
本発明は、また、光学活性アミノ酸(1)を水中で亜硝酸存在下に立体を保持してハロゲン化した反応液から、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)を脂肪族炭化水素系溶剤、又は、芳香族炭化水素系溶剤で抽出することを特徴とする、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)の製造法にも関する。これにより、副生した2−ヒドロキシカルボン酸を効果的に除去することができる。
本発明は、また、光学活性アミノ酸(1)を水中で亜硝酸存在下に立体を保持してハロゲン化して光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)を合成した後の光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)の抽出液から、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)を塩基との塩として水相に移行させて有機溶剤相を除いた後、再度、前記塩基との塩を酸で中和して光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)に変換し、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)を有機溶剤相に移行させて水相を除くことを特徴とする、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)の製造法にも関する。これにより、ハロゲン成分、特に臭素成分を効率的に除去することができる。
本発明は、更に、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)にアミンを1/2時間以上かけて連続又は分割して添加する、及び/又は、晶析溶媒として疎水性有機溶剤と親水性有機溶剤を併用することにより、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)をアミンとの塩として析出させることを特徴とする、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)とアミンとの塩の晶析法に関する。本方法によれば、光学純度及び化学純度の向上した、高品質の光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)を取得することができる。
また、本発明は、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)のジシクロヘキシルアミン塩に関する。該アミン塩は本発明により見出された新規化合物である。
発明の詳細な開示
以下に本発明を詳述する。
本発明では、まず、光学活性アミノ酸(1)を水中で亜硝酸存在下に立体を保持してハロゲン化して光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)を合成する。光学活性アミノ酸(1)が(S)体である場合、得られる2−ハロゲノカルボン酸は(S)体が優勢であり、光学活性アミノ酸(1)が(R)体である場合、得られる2−ハロゲノカルボン酸は(R)体が優勢である。光学活性アミノ酸(1)としては(R)体がより好ましく用いられる。
上記一般式(2)において、Xはハロゲン原子を表す。なかでも塩素原子、臭素原子が好ましく、とりわけ上記ハロゲン化反応の収率の高さ及び光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)の2−位への置換基導入反応における反応性の高さから、臭素原子が好ましい。
上記一般式(1)及び(2)において、Rは、置換基を有していても良いアルキル基を表す。上記アルキル基とは、普通炭素数1〜12、好ましくは炭素数1〜8、より好ましくは炭素数1〜6、更に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。具体的には例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等が挙げられ、好ましくはイソプロピル基、イソブチル基であり、さらに好ましくはイソプロピル基である。
上記Rの置換基としては、メトキシ基、エトキシ基、t−ブチルオキシ基、n−オクチルオキシ基等の炭素数1〜8のアルコキシ基;フェニルオキシ基、p−ヒドロキシフェニルオキシ基等の炭素数6〜10のアリールオキシ基;ベンジルオキシ基、p−クロロベンジルオキシ基;アセチル基、ベンゾイル基等の炭素数2〜10のアシル基;ハロゲン原子;水酸基、アミノ基、チオール基等を挙げることができる。
本発明のハロゲン化は、水中で実施される。特に、光学活性アミノ酸(1)の水溶液においてハロゲン化を実施するのが好ましい。ハロゲン化においては、水のほか、有機溶剤が共存していてもよい。上記反応は、水中で、疎水性有機溶剤の共存下に実施するのがより好ましい。上記疎水性有機溶剤としては、特に制限されないが、好ましくは、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤等を挙げることができ、炭化水素系溶剤が特に好ましく用いられる。
炭化水素系溶剤としては、好ましくは、脂肪族炭化水素系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、又は、ハロゲン化炭化水素系溶剤を挙げることができ、より好ましくは、脂肪族炭化水素系溶剤、又は、芳香族炭化水素系溶剤である。
脂肪族炭化水素系溶剤としては、特に制限されないが、好ましくは、炭素数5〜8の脂肪族炭化水素、具体的には、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン等を挙げることができる。なかでも、炭素数6又は7の脂肪族炭化水素、具体的には、ヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン等が好ましい。芳香族炭化水素系溶剤としては、特に制限されないが、好ましくは、炭素数6〜8の芳香族炭化水素、具体的には、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等を挙げることができる。なかでも、炭素数7又は8の芳香族炭化水素、具体的には、トルエン、キシレン等が好ましい。ハロゲン化炭化水素系溶剤としては、特に制限されないが、好ましくは、塩化メチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、1,2−ジクロロエタン等を挙げることができる。なかでも、塩化メチレンが好ましい。
エステル系溶剤としては、特に制限されないが、好ましくは、酢酸エステル類を挙げることができる。酢酸エステル類としては、好ましくは、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル等を挙げることができる。なかでも、酢酸エチルが好ましい。
エーテル系溶剤としては、特に制限されないが、好ましくは、非環式エーテル系溶剤を挙げることができる。非環式エーテル系溶剤としては、好ましくは、メチルt−ブチルエーテル、ジブチルエーテル等を挙げることができる。なかでも、メチルt−ブチルエーテルが好ましい。
言うまでもなく、上記溶剤は、2種以上の混合溶剤として使用することができる。
上記の有機溶剤の使用量は、特に制限されないが、光学活性アミノ酸(1)1重量部に対して、下限が普通0.1重量部、好ましくは0.5重量部、より好ましくは1重量部である。上限は特に制限されないが、経済性を考慮して、普通10重量部、好ましくは5重量部、より好ましくは3重量部である。
本反応は、例えば、亜硝酸塩、ハロゲン化塩及び強酸を用いて行うことができるし、又、亜硝酸塩及びハロゲン化水素を用いて行うこともできる。好ましくは、亜硝酸塩及びハロゲン化水素を用いて行われる。
上記亜硝酸塩としては、例えば、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム等の亜硝酸アルカリ金属塩を挙げることができ、好ましくは亜硝酸ナトリウムである。上記強酸としては、例えば、塩化水素、臭化水素、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸;メタンスルホン酸やベンゼンスルホン酸等の有機スルホン酸やトリフルオロ酢酸等のハロゲン化有機カルボン酸等の有機酸を挙げることができ、好ましくは、無機酸であり、とりわけ塩化水素、臭化水素、硫酸である。上記ハロゲン化塩としては、例えば、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム等のアルカリ金属ハロゲン化物を挙げることができる。
上記ハロゲン化水素としては、例えば、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素、フッ化水素を挙げることができ、好ましくは塩化水素、臭化水素であり、より好ましくは臭化水素である。言うまでもなく、上記のハロゲン化水素は、水に溶解させて水溶液(ハロゲン化水素酸)として用いることもできる。
亜硝酸塩、ハロゲン化塩及び強酸を用いる場合、これらの使用量は、特に制限されないが、亜硝酸塩は、好ましくは、光学活性アミノ酸(1)の等モル以上、より好ましくは光学活性アミノ酸(1)1モルに対して、下限、普通1倍モル、好ましくは1.5倍モル、より好ましくは2倍モルであり、上限が普通5倍モル、好ましくは4倍モル、より好ましくは3倍モルであり、ハロゲン化塩は、好ましくは、光学活性アミノ酸(1)の等モル以上、より好ましくは光学活性アミノ酸(1)1モルに対して、下限が普通2倍モル、好ましくは3倍モル、より好ましくは4倍モルであり、上限が普通20倍モル、好ましくは15倍モル、より好ましくは10倍モルであり、強酸は、好ましくは、光学活性アミノ酸(1)の等モル以上、より好ましくは光学活性アミノ酸(1)1モルに対して、下限が普通2倍モル、好ましくは3倍モル、より好ましくは4倍モルであり、上限が普通20倍モル、好ましくは15倍モル、より好ましくは10倍モルである。
亜硝酸塩及びハロゲン化水素を用いる場合、これらの使用量は、特に制限されないが、亜硝酸塩は、好ましくは、光学活性アミノ酸(1)の等モル以上、より好ましくは光学活性アミノ酸(1)1モルに対して、下限が普通1倍モル、好ましくは1.5倍モル、より好ましくは2倍モルであり、上限が普通5倍モル、好ましくは4倍モル、より好ましくは3倍モルであり、ハロゲン化水素は、好ましくは、光学活性アミノ酸(1)の等モル以上、より好ましくは光学活性アミノ酸(1)1モルに対して、下限が普通2倍モル、好ましくは3倍モル、より好ましくは4倍モルであり、上限が普通20倍モル、好ましくは15倍モル、より好ましくは10倍モルである。
反応温度は、特に制限されないが、下限が普通−20℃、より好ましくは−10℃であり、上限が普通20℃、より好ましくは10℃である。一般に、−10〜10℃の範囲で好適に実施しうる。
上記反応においては、亜硝酸塩を他の成分とは分離して、反応系中に添加するのが好ましい。亜硝酸塩の添加時間は、特に制限されないが、好ましくは、下限が普通1時間、好ましくは2時間、より好ましくは3時間であり、上限が普通20時間、好ましくは15時間、より好ましくは10時間である。上記亜硝酸塩は、水溶液(例えば、20〜40重量%亜硝酸ナトリウム水溶液等)として使用するのが好適である。
上記反応における水の使用量は、特に限定されず、光学活性アミノ酸(1)1重量部に対して、普通0.1〜100重量部、好ましくは0.5〜50重量部、より好ましくは1〜30重量部であり、生産性、収率及び品質を勘案して、適切な量を設定すればよい。
上記ハロゲン化反応において、光学純度は、普通92%eeが期待でき、上記疎水性有機溶剤の共存によって、普通97%ee以上、好ましくは98%ee以上に高められる。また、上記ハロゲン化反応によって得られる光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)の光学純度が92%eeより低い場合でも、上記疎水性有機溶剤を共存させることにより、光学純度は普通3%ee以上、好ましくは5%ee以上、さらに好ましくは8%ee以上、向上させることができる。
このようにして得られた反応液から、生成した光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)は疎水性有機溶剤に抽出される。疎水性有機溶剤としては上述のものを挙げることができる。上記疎水性有機溶剤は、反応時に用いた上記疎水性有機溶剤が抽出溶剤の一部又は全部を兼ねるのが好ましいが、抽出に際して別途添加したものであっても良い。上記疎水性有機溶剤は、上述の脂肪族炭化水素系溶剤又は上述の芳香族炭化水素系溶剤であるのが好ましい。言うまでもなく、これらの混合溶剤としても使用しうる。これにより、生成した光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)の抽出、並びに、副生した2−ヒドロキシカルボン酸の除去が効率よく実施できる。
上記の疎水性有機溶剤による抽出に際しては、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)の抽出液から、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)を塩基との塩、好ましくは光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)の金属塩(具体的には、好ましくはナトリウム塩やカリウム塩等のアルカリ金属塩等)として水相に移行させた後、再度、上記の塩基との塩を酸で中和して光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)に変換し、これを有機溶剤相に移行させて水相を除く操作を行うのが好ましい。上記操作は、1回又は2回以上実施しうる。上記の水相への移行は、弱酸性〜弱塩基性、好ましくは弱酸性〜中性、例えば、普通pH4〜8、好ましくはpH4〜6で行われ、又、上記の有機溶剤相への移行は、酸性、例えば、普通pH2以下、好ましくはpH0〜2で行われる。
これにより、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)に同伴しやすいハロゲン成分、特に臭素成分を減じることができる。
上記塩基としては、無機塩基、有機塩基を問わず使用しうるが、好ましくは、無機塩基であり、具体的には、特に制限されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩;炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属炭酸水素塩等を挙げることができ、上記アルカリ金属水酸化物、特に水酸化ナトリウムが好ましい。上記中和に用いる酸は特に制限されないが、例えば、塩酸、硫酸等の無機酸が好適に使用しうる。
上記抽出においては、適宜、洗浄操作を組み入れることができるが、特に光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)を含有する抽出液や有機溶剤相の水洗浄(特に好ましくは、塩化ナトリウム等のアルカリ金属塩化物、硫酸ナトリウム等のアルカリ金属硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム等のアルカリ金属チオ硫酸塩等、又は、これらの混合物の水溶液(好ましくは、1重量%〜飽和濃度の水溶液)による1回又は2回以上の洗浄)を組み合わせるのが好ましく、これは上記不純物の除去を助成する。
このようにして得られた光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)は、アミンとの塩として晶析するのが好ましい。
上記アミンとしては、特に制限されず、アンモニア、アルキルアミン、アラルキルアミン、アミノ酸エステル、アミノ酸アミド等を挙げることができるが、好ましくは、アルキルアミンである。アルキルアミンとしては、イソプロピルアミン、シクロヘキシルアミン等のモノアルキルアミン;ジイソプロピルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン等のトリアルキルアミン;エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミンを挙げることができるが、好ましくはモノアルキルアミン、ジアルキルアミンであり、より好ましくはジアルキルアミンである。高品質化の観点からは、ジシクロヘキシルアミンを用いるのが特に好適である。
上記アミンの使用量としては、特に制限されないが、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)に対しておよそ等モル程度、下限が普通0.9倍モル、好ましくは0.95倍モル、より好ましくは0.97倍モルであり、上限は特に制限されないが、経済性を考慮して、普通1.2倍モル、好ましくは1.1倍モル、より好ましくは1.05倍モル、とりわけ1.0倍モルである。普通0.9〜1.1倍モル、好ましくは0.95〜1.0倍モルで好適に実施しうる。
晶析溶媒としては、特に制限されず、上述した疎水性有機溶剤や、例えば、THF、ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル類、アセトニトリル等のニトリル類、アセトン等のケトン類、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の低級アルコール類(炭素数1〜4のアルコール類)等の親水性有機溶剤を使用することができる。しかし、好ましくは晶析溶媒として疎水性有機溶剤を用いるのが良く、より好ましくは炭化水素系溶剤、とりわけ脂肪族炭化水素系溶剤である。これらは上述のものを挙げることができ、又、上述のものが好ましい。上記溶剤は2種以上の混合溶剤として使用することもできる。晶析に際しては、上記の疎水性有機溶剤からなる上記抽出液を好ましく用いることができ、必要に応じて、そしてより好ましくは、収量、生産性を高めるために、上記抽出液を濃縮(濃縮脱水)して、晶析濃度を高める又は水分濃度を減じることができる。
得られる結晶の品質を高めるためには、晶析時に上記疎水性有機溶剤とともに上記親水性有機溶剤を併用するのがより好ましい。この場合、親水性有機溶剤としては、特に制限されず上述のものを使用しうるが、なかでも特に上記低級アルコール類が好ましく、従って、例えば、脂肪族炭化水素系溶剤と低級アルコール類との混合溶剤、具体的には、ヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン等の炭素数5〜8の脂肪族炭化水素系溶剤とメタノール、エタノール、イソプロパノール等の低級アルコール類との混合溶剤を好ましく使用できる。この場合、上記親水性有機溶剤の使用量は、特に制限されないが、親水性有機溶剤/(親水性有機溶剤+疎水性有機溶剤)の容量比として、下限が普通0.05、好ましくは0.1、上限が普通0.95、好ましくは0.75、より好ましくは0.5である。
晶析方法としては、特に限定されないが、例えば、冷却晶析法、濃縮晶析法、溶媒置換を用いる晶析法、貧溶媒添加法、中和晶析法(反応晶析法)等の一般に知られている晶析方法を用いることができる。これらの晶析法を適宜組み合わせて実施するのも好ましい。従来から知られている中和晶析法(反応晶析法)、すなわち、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)にアミンを添加することにより、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)をアミンとの塩として析出させる方法を特に好ましく使用しうる。晶析は、窒素ガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気下等の脱酸素雰囲気下に行うのが高品質化のために特に好適である。
上記の中和晶析法(反応晶析法)においては、アミンは、その全量を1/2時間以上、好ましくは1時間以上かけて、連続又は分割して添加するのが特に好ましい。
尚、晶析に際して種晶を添加するのが、過飽和形成の抑制・スムースな核化による安定的に高品質化を図る上で好適である。
晶析温度は、特に制限されないが、普通60℃以下、好ましくは40℃以下、より好ましくは20℃以下であり、下限は系の固化温度である。普通−20〜40℃、好ましくは−10〜20℃程度で好適に実施しうる。上記の中和晶析法(反応晶析法)においては、普通20℃以下、好ましくは10℃以下で特に好適に実施しうる。
晶析に際しては、単位容積当たりの撹拌所要動力0.3kW/m3以上、好ましくは0.4kW/m3以上、より好ましくは0.5kW/m3以上の強撹拌下で析出させるのが好ましい。
このようにして得られる光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)とアミンとの塩は、遠心分離、加圧濾過、減圧濾過等の一般的な固液分離方法を用いて結晶を採取することができる。尚、結晶の採取に際しては、晶析液を最終的に10℃以下に冷却して晶出量を高めることも好ましく行われる。得られた結晶は、更に、必要に応じて、例えば減圧乾燥(真空乾燥)することにより乾燥結晶として取得することができる。
尚、本発明は、光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)の分解を最小化するために、好ましくは、窒素ガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気下に行われる。
本発明により、再結晶化操作を必要とせず、高品質の光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)を工業的規模で製造することができる。得られる光学活性2−ハロゲノカルボン酸(2)を光学純度99%ee以上、好ましくは99.5%ee以上が期待できる。また、化学純度も98%以上、好ましくは99%以上が期待できる。
発明を実施するための最良の形態
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、もとより本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、2−ブロモイソ吉草酸及びその塩の定量、見かけ含量の測定、及び2−ヒドロキシイソ吉草酸、臭素成分の含有量の測定は、以下の分析系を用いて行った。
[カラム:野村化学製 Develosil ODS−HG−3 150mmX4.6mmI.D.,移動相:0.1wt/v%リン酸水/アセトニトリル=75/25、流速:1.0ml/min、検出:UV 210nm、カラム温度:40℃、保持時間:2−ブロモイソ吉草酸 11.0分,2−ヒドロキシイソ吉草酸 2.4分,臭素成分 1.8分,トルエン 50.0分]
上述の2−ブロモイソ吉草酸及びその塩の見かけ含量とは、上記分析系において、下記式1で表される。
(式1)
見かけ含量=(2−ブロモイソ吉草酸のピーク面積値/検出された化合物のピーク面積値の総和(溶媒ピークを除く))×100(%)
上述の2−ヒドロキシイソ吉草酸、臭素成分の含有量とは、上記分析系において、下記式2で表される。
(式2)
含有量=(2−ヒドロキシイソ吉草酸(又は臭素成分)のピーク面積値/検出された化合物のピーク面積値の総和)×100(%)
また、2−ブロモイソ吉草酸及びその塩の光学純度は、以下の方法に従って対応するメチルエステルに誘導し、ガスクロマトグラフィー(GC)分析により決定した。
2−ブロモイソ吉草酸及びその塩の光学純度評価
生成物20mg(0.11mmol)をメタノール1mlとトルエン3.5mlの混合溶液に溶かし、10%トリメチルシリルジアゾメタン溶液152mg(0.14mmol)を滴下し、室温で30分反応した後、減圧下、溶媒を留去し、濃縮物をシリカゲルカラム(ヘキサン/酢酸エチル=4/1)で精製して、2−ブロモイソ吉草酸メチルエステルを得た。このメチルエステルをガスクロマトグラフィー(GC)で分析し、光学純度を求めた。
GC分析条件
カラム:GLサイエンス社製 CP−Chiralsil−Dex CB 内径0.25mm,長さ25m,膜厚0.25μm
温度:カラム 60℃,注入口 200℃,検出器 220℃
検出:FID
キャリアガス:水素、及びヘリウム(約50kPa)
保持時間:(S)−2−ブロモイソ吉草酸メチルエステル 20.3min,(R)−2−ブロモイソ吉草酸メチルエステル 22.9min
(実施例1) (R)−2−ブロモイソ吉草酸の製造
47%臭化水素酸816g、水300ml、及びトルエン300mlからなる混合液に対して、内温0℃にて、D−バリン200gを加え、内温−5℃に冷却し、引き続き、亜硝酸ナトリウム155.1gと水310gの混合溶液を7時間かけて添加した。添加終了後、内温−5℃で3時間攪拌(単位容積当たりの撹拌所要動力0.2kW/m3)した。トルエン500mlを加えた後に、20℃まで昇温し、1時間攪拌した後に有機層を分離した(抽出液−1)。更に、水層にはトルエン500mlを添加し、30分攪拌した後、有機層を分離した(抽出液−2)。抽出液−1と抽出液−2を混合した抽出液を、20%チオ硫酸ナトリウム水溶液200ml、20%食塩水200ml、水100mlの順で洗浄した。このようにして得られた抽出液を減圧濃縮し、(R)−2−ブロモイソ吉草酸247.22gを含有するトルエン溶液609.4gを得た。
光学純度98.1%ee、収率80%、不純物含有量 2−ヒドロキシイソ吉草酸:0.18%,臭素成分:3.21%
(実施例2) (R)−2−ブロモイソ吉草酸の製造
47%臭化水素酸816g、水300ml、及びヘキサン300mlからなる混合液に対して、内温0℃にて、D−バリン200gを加え、内温−5℃に冷却し、引き続き、亜硝酸ナトリウム155.1gと水310gの混合溶液を7時間かけて添加した。添加終了後、内温−5℃で3時間攪拌(単位容積当たりの撹拌所要動力0.2kW/m3)した。ヘキサン500mlを加えた後に、20℃まで昇温し、1時間攪拌した後に有機層を分離した(抽出液−1)。更に、水層にはヘキサン500mlを添加し、30分攪拌した後、有機層を分離した(抽出液−2)。抽出液−1と抽出液−2を混合した抽出液を、20%チオ硫酸ナトリウム水溶液200ml、20%食塩水200ml、水100mlで順次洗浄した。このようにして得られた抽出液を減圧濃縮し、(R)−2−ブロモイソ吉草酸241.0g(光学純度96.8%ee、収率78%、見かけ含量91.3%、不純物含有量 2−ヒドロキシイソ吉草酸:検出せず,臭素成分:3.24%)を含有するヘキサン溶液948.8gを得た。
(比較例1)
47%臭化水素酸408gを水150mlで希釈した液に対して、内温0℃にてD−バリン100g加え、内温−5℃に冷却し、引き続き、亜硝酸ナトリウム77.5gと水155gの混合溶液を7時間かけて添加した。添加終了後、内温−5℃で3時間攪拌(単位容積当たりの撹拌所要動力0.2kW/m3)した。トルエン400mlを加えた後に、20℃まで昇温し、1時間攪拌した後に有機層を分離した(抽出液−1)。更に、水層にはトルエン250mlを添加し、30分攪拌した後、有機層を分離した(抽出液−2)。抽出液−1と抽出液−2を混合した抽出液を、20%チオ硫酸ナトリウム水溶液100ml、20%食塩水100ml、水50mlで順次洗浄した。このようにして得られた抽出液を減圧濃縮し、(R)−2−ブロモイソ吉草酸108.7g(光学純度92.9%ee、収率70%、不純物含有量 2−ヒドロキシイソ吉草酸:検出せず,臭素成分:3.74%)を含有するトルエン溶液355.2gを得た。
(比較例2)
本比較例は、Organic Process Research & Development(1998),2,238−244記載の反応成績を確認したものである。
47%臭化水素酸60ml、水39ml、D−バリンからなる溶液に対して、亜硝酸ナトリウム16.0gと水29mlの混合溶液を−5℃で2.5時間かけて添加した。添加終了後、0℃で1時間攪拌した後に、23℃まで昇温し、メチルt−ブチルエーテル50mlで3回抽出した。得られた抽出液を混合し、10%チオ硫酸ナトリウム水溶液40ml、水40ml、食塩水40mlで順次洗浄した。このようにして得られた抽出液128.9g中に、(R)−2−ブロモイソ吉草酸は22.3g(光学純度93.5%ee、収率72%、不純物含有量 2−ヒドロキシイソ吉草酸:2.60%,臭素成分:4.67%)含有していた。
(実施例3) (R)−2−ブロモイソ吉草酸の製造
実施例1で得られた(R)−2−ブロモイソ吉草酸のトルエン溶液281g((R)−2−ブロモイソ吉草酸115.0g含有)に対して、水250gを添加した後に、5℃で30%水酸化ナトリウム水溶液76.3gを添加して、pH4.6に調整し、引き続き30分攪拌後、分液し水層を得た。得られた水層をヘキサン150mlで洗浄した後に、ヘキサン650mlを添加し、5℃で濃塩酸60.67gを添加して、pH1.0に調整し、引き続き30分攪拌後、分液し有機層を得た(抽出液−1)。更に、水層にはヘキサン250mlを添加し、5℃で30分攪拌後、分液し有機層を得た(抽出液−2)。抽出液−1と抽出液−2を混合した抽出液を、20%食塩水50mlで洗浄した。このようにして得られた抽出液を濃縮して、(R)−2−ブロモイソ吉草酸103.7g(光学純度98.1%ee、見かけ含量 94.8%、不純物含有量 2−ヒドロキシイソ吉草酸:0.04%,臭素成分:1.28%)を含有するヘキサン溶液341.2gを得た。
(実施例4) (R)−2−ブロモイソ吉草酸の製造
実施例2で得られた(R)−2−ブロモイソ吉草酸のヘキサン溶液787.4g((R)−2−ブロモイソ吉草酸200.0g含有)に対して、水400gを添加した後に、5℃で30%水酸化ナトリウム水溶液132.2gを添加して、pH4.6に調整し、引き続き30分攪拌後、水層を分離した。得られた水層をヘキサン200mlで洗浄した後に、ヘキサン1300mlを添加し、5℃で濃塩酸98.4gを添加して、pH1.2に調整し、引き続き30分攪拌後、有機層を分離した(抽出液−1)。更に、水層にはヘキサン1000mlを添加し、5℃で30分攪拌後、有機層を分離した(抽出液−2)。抽出液−1と抽出液−2を混合した抽出液を濃縮して、(R)−2−ブロモイソ吉草酸187.6g(光学純度96.8%ee、見かけ含量 95.7%、不純物含有量 2−ヒドロキシイソ吉草酸:検出せず,臭素成分:0.95%)を含有するヘキサン溶液813.6gを得た。
(実施例5) (R)−2−ブロモイソ吉草酸ジシクロヘキシルアミン塩の製造
実施例4で得られた(R)−2−ブロモイソ吉草酸のヘキサン溶液325.2g((R)−2−ブロモイソ吉草酸75.0g含有)に対して、更にヘキサンを530.9g、2−プロパノールを269.7g添加した。窒素雰囲気下5℃にてジシクロヘキシルアミン72.5gの約2/3を1.0時間かけて連続添加した時点で種晶を添加して結晶を析出させた。更に、5℃にて0.5時間かけて上記ジシクロヘキシルアミンの残り約1/3を連続添加した後に、5℃にて1時間攪拌した。得られた結晶を減圧濾過し、次いでヘキサン150mlにて結晶を3回洗浄した。得られた湿結晶を減圧乾燥し、(R)−2−ブロモイソ吉草酸ジシクロヘキシルアミン塩126.45g(光学純度98.0%ee、晶析収率87%、見かけ含量98.9%ee、不純物含有量 2−ヒドロキシイソ吉草酸:検出せず,臭素成分:0.64%)を得た。
1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)1.07(m,4H),1.15−1.28(m,6H),1.53(m,4H),1.64(m,2H),1.78−1.81(m,4H),2.03(m,4H),2.24(m,1H),2.99−3.04(m,2H),4.13(d,J=6.4Hz,1H)),IR(KBr)3059,2932,2861,2635,2432,1624,1581,1520,1472,1455,1420,1367,1302,1253,1238,1186,1115,1071,1036,976,916,899,887,855,839,764,706,654,594,561,492,447,405(cm−1)。
(実施例6) (R)−2−ブロモイソ吉草酸ジイソプロピルアミン塩の製造
実施例3で得られた(R)−2−ブロモイソ吉草酸のヘキサン溶液12.00g((R)−2−ブロモイソ吉草酸3.00g含有)に2−プロパノールを0.79g添加した液に対して、窒素雰囲気下5℃にてジイソプロピルアミン1.68gを1時間かけて連続添加して結晶を析出させた後に、引き続き5℃にて2時間攪拌した。得られた結晶を減圧濾過し、次いで5℃に冷却したヘキサン/2−プロパノール=15/1(V/V)混合液3mlにて結晶を洗浄した。得られた結晶を減圧乾燥し、(R)−2−ブロモイソ吉草酸ジイソプロピルアミン塩4.35g(光学純度99.1%ee、晶析収率93%、見かけ含量98.2%、不純物含有量 2−ヒドロキシイソ吉草酸:検出せず,臭素成分:0.69%)を取得した。
(実施例7)
実施例1で得られた(R)−2−ブロモイソ吉草酸のトルエン溶液11.81g((R)−2−ブロモイソ吉草酸3.00g含有)に対して、更にトルエンを3.19g添加した。窒素雰囲気下5℃にてジシクロヘキシルアミン3.00gを1時間かけて連続添加して結晶を析出させた後に、引き続き5℃にて2時間攪拌した。得られた結晶を減圧濾過し、次いでトルエン3mlにて結晶を洗浄した。得られた結晶を減圧乾燥し、(R)−2−ブロモイソ吉草酸ジシクロヘキシルアミン塩4.84g(光学純度99.4%ee、晶析収率81%、見かけ含量94.5%、不純物含有量 2−ヒドロキシイソ吉草酸:0.04%,臭素成分:3.02%)を取得した。
(比較例3)
本比較例は、Organic Process Research & Development(1988),2,238−244記載の晶析時の成績を確認したものである。
比較例2で取得した(R)−2−ブロモイソ吉草酸のメチルt−ブチルエーテル溶液128.9gに対して、−4℃でジイソプロピルアミン16mlを12分かけて連続添加して結晶を析出させた後に、引き続き0℃にて1時間攪拌した。得られた結晶を減圧濾過し、次いでメチルt−ブチルエーテル30mlで洗浄した。得られた結晶を減圧乾燥し、(R)−2−ブロモイソ吉草酸ジイソプロピルアミン塩27.81g(光学純度98.1%ee、晶析収率80%、見かけ含量92.5%、不純物含有量 2−ヒドロキシイソ吉草酸:0.31%,臭素成分:4.58%)を取得した。
(実施例8) (R)−2−ブロモプロピオン酸の製造
水110gに濃硫酸(16.16g、0.16mol)をゆっくり入れ、続いてL−アラニン(5.90g,0.066mol)、KBr(39.4g,0.33mol)及びトルエン50mlを添加した。このスラリーを−10℃に冷却し、水12.9gに溶解した亜硝酸ナトリウム(7.0g,0.10mol)を2時間かけて添加した。−10℃で一晩攪拌後、室温に昇温し、分液した。水層を廃棄し、得られた有機層を水30mlで2回洗浄し、(R)−2−ブロモプロピオン酸のトルエン溶液を得た。上記(R)−2−ブロモプロピオン酸の光学純度をHPLCで評価すると、76.0%eeであった。
尚、(R)−2−ブロモプロピオン酸の光学純度の評価は、以下の分析系を用いて行った。
[カラム ダイセル化学製{Chiralpak AD 250×4.6mm}×2(2本直結)、移動相:ヘキサン/イソプロパノール/トリフルオロ酢酸=95/5/0.1、流速:0.5ml/min、検出:UV 210nm、カラム温度:10℃、保持時間:(S)−2−ブロモプロピオン酸 29.9分、(R)−2−ブロモプロピオン酸 32.7分]
(比較例4) (R)−2−ブロモプロピオン酸の製造
水110gに濃硫酸(16.16g、0.16mol)をゆっくり入れ、続いてL−アラニン(5.90g,0.066mol)、KBr(39.4g,0.33mol)を添加した。このスラリーを−10℃に冷却し、水12.9gに溶解した亜硝酸ナトリウム(7.0g,0.10mol)を2時間かけて添加した。−10℃で一晩攪拌後、トルエン50mlを入れ、室温に昇温し、分液した。水層を廃棄し、得られた有機層を水30mlで2回洗浄し、(R)−2−ブロモプロピオン酸のトルエン溶液を得た。上記(R)−2−ブロモプロピオン酸の光学純度をHPLCで評価すると、67.0%eeであった。
(実施例9) (R)−2−ブロモ−4−メチル吉草酸の製造
水110gに濃硫酸(16.16g、0.16mol)をゆっくり入れ、続いてL−ロイシン(8.68g,0.066mol)、KBr(39.4g,0.33mol)及びトルエン50mlを添加した。このスラリーを−10℃に冷却し、水12.9gに溶解した亜硝酸ナトリウム(7.0g,0.10mol)を2時間かけて添加した。−10℃で一晩攪拌後、室温に昇温し、分液した。水層を廃棄し、得られた有機層を水30mlで2回洗浄し、(R)−2−ブロモ−4−メチル吉草酸のトルエン溶液を得た。上記(R)−2−ブロモ−4−メチル吉草酸の光学純度をHPLCで評価すると、98.0%eeであった。
尚、2−ブロモ−4−メチル吉草酸の光学純度の評価は、以下の分析系を用いて行った。
[カラム ダイセル化学製{Chiralpak AD 250×4.6mm}×2(2本直結)、移動相:ヘキサン/イソプロパノール/トリフルオロ酢酸=95/5/0.1、流速:0.5ml/min、検出:UV 210nm、カラム温度:10℃、保持時間:(R)−2−ブロモ−4−メチル吉草酸 22.3分、(S)−2−ブロモ−4−メチル吉草酸 22.9分]
(比較例5) (R)−2−ブロモ−4−メチル吉草酸の製造
水110gに濃硫酸(16.16g、0.16mol)をゆっくり入れ、続いてL−ロイシン(8.68g,0.066mol)、KBr(39.4g,0.33mol)を添加した。このスラリーを−10℃に冷却し、水12.9gに溶解した亜硝酸ナトリウム(7.0g,0.10mol)を2時間かけて添加した。−10℃で一晩攪拌後、トルエン50mlを入れ、室温に昇温し、分液した。水層を廃棄し、得られた有機層を水30mlで2回洗浄し、(R)−2−ブロモ−4−メチル吉草酸のトルエン溶液を得た。上記(R)−2−ブロモ−4−メチル吉草酸の光学純度をHPLCで評価すると、92%eeであった。
産業上の利用可能性
本発明は、上述の構成よりなるので、医薬品等の製造上重要な光学活性2−ハロゲノカルボン酸及び光学活性2−ハロゲノカルボン酸アミン塩を、高い光学純度且つ高い化学純度で、経済的に且つ効率的に製造することができる。
Claims (33)
- Rが炭素数1から12のアルキル基である請求の範囲第1項記載の製造法。
- Xが臭素原子である請求の範囲第1又は2項記載の製造法。
- 疎水性有機溶剤が炭化水素系溶剤である請求の範囲第1、2又は3項記載の製造法。
- 炭化水素系溶剤が脂肪族炭化水素系溶剤、又は、芳香族炭化水素系溶剤である請求の範囲第4項記載の製造法。
- 疎水性有機溶剤の使用量は、光学活性アミノ酸1重量部に対して、0.1重量部以上である請求の範囲第1、2、3、4又は5項記載の製造法。
- 亜硝酸存在下のハロゲン化反応は、亜硝酸塩及びハロゲン化水素を用いて行われる請求の範囲第1、2、3、4、5又は6項記載の製造法。
- ハロゲン化水素が臭化水素である請求の範囲第7項記載の製造法。
- 請求の範囲第1〜8項の何れかの方法により得られた反応液を用いる請求の範囲第9項記載の製造法。
- 一般式(1);
(式中、Rは、置換基を有していても良いアルキル基を表す。)で表される光学活性アミノ酸を水中で亜硝酸存在下に立体を保持してハロゲン化して一般式(2);
(式中、Rは、置換基を有していても良いアルキル基であり、Xはハロゲン原子を表す。)で表される光学活性2−ハロゲノカルボン酸を合成した後の前記光学活性2−ハロゲノカルボン酸の抽出液から、前記光学活性2−ハロゲノカルボン酸を塩基との塩として水相に移行させて有機溶剤相を除いた後、再度、前記塩基との塩を酸で中和して前記光学活性2−ハロゲノカルボン酸に変換し、前記光学活性2−ハロゲノカルボン酸を有機溶剤相に移行させて水相を除くことを特徴とする、前記光学活性2−ハロゲノカルボン酸の製造法。 - 光学活性2−ハロゲノカルボン酸と塩基との塩は、光学活性2−ハロゲノカルボン酸の金属塩である請求の範囲第11項記載の製造法。
- 水相への移行は弱酸性〜弱塩基性で行われ、有機溶剤相への移行は酸性で行われる請求の範囲第11又は12項記載の製造法。
- 光学活性2−ハロゲノカルボン酸を含有する抽出液及び/又は有機溶剤相をさらに水洗浄する請求の範囲第11、12又は13項記載の製造法。
- 水洗浄は、アルカリ金属塩化物、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ金属チオ硫酸塩、又は、これらの混合物の水溶液による洗浄である請求の範囲第14項記載の製造法。
- 光学活性2−ハロゲノカルボン酸は請求の範囲第1〜11項の何れかの方法により得られたものである請求の範囲第11、12、13、14又は15項記載の製造法。
- Rがイソプロピル基、Xが臭素原子である請求の範囲第1から16項記載の光学活性2−ハロゲノカルボン酸の製造法。
- 不活性ガス雰囲気下に行われる請求の範囲第18項記載の晶析法。
- 晶析に際して種晶を添加する請求の範囲第18又は19項記載の晶析法。
- 疎水性有機溶剤は、炭化水素系溶剤である請求の範囲第18、19又は20項記載の晶析法。
- 炭化水素系溶剤は、脂肪族炭化水素系溶剤である範囲第21項記載の晶析法。
- 親水性有機溶剤の使用量は、親水性有機溶剤/(親水性有機溶剤+疎水性有機溶剤)の容量比として、0.05〜0.95である請求の範囲第18、19、20、21又は22項記載の晶析法。
- 親水性有機溶剤が炭素数1〜4のアルコール類である請求の範囲第18、19、20、21、22又は23項記載の晶析法。
- アミンは、ジアルキルアミンである請求の範囲第18、19、20、21、22、23又は24項記載の晶析法。
- ジアルキルアミンは、ジシクロヘキシルアミンである請求の範囲第25項記載の晶析法。
- 請求の範囲第1〜17項の何れかの方法により得られた光学活性2−ハロゲノカルボン酸を晶析に用いる請求の範囲第18、19、20、21、22、23、24、25又は26項記載の晶析法。
- Rがイソプロピル基、Xが臭素原子である請求の範囲第18、19、20、21、22、23、24、25、26又は27に記載の製造法。
- Rがイソプロピル基である請求の範囲第29項記載の光学活性2−ハロゲノカルボン酸のジシクロヘキシルアミン塩。
- Yが塩素原子又は臭素原子である請求の範囲第29又は30項記載の光学活性2−ハロゲノカルボン酸のジシクロヘキシルアミン塩。
- 光学活性2−ブロモイソ吉草酸のジシクロヘキシルアミン塩。
- 光学活性2−ブロモイソ吉草酸は(R)体である請求の範囲第32項記載のジシクロヘキシルアミン塩。
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