JPWO2009063804A1 - Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンの製造法 - Google Patents

Abstract

本願発明は、ｔｅｒｔ−ロイシンと、ｔｅｒｔ−ロイシンに対して０．９倍モル以上１．１倍モル以下のイソシアン酸化合物とを、ｐＨを８．０以上１３．５以下に維持しつつ混合することを特徴とする、Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンの製造方法に関する。これにより、ジペプチド様の化合物や尿素型化合物の副生を抑えつつ、Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンを簡便かつ効率良く製造することが可能である。

Description

本発明は、各種医薬品又は農薬の中間体として有用なＮ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンの製造法に関する。

ｔｅｒｔ−ロイシン（２−アミノ−３，３−ジメチルブタン酸）のアミノ基をカルバモイル化した、Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンは、各種医薬品又は農薬の中間体として有用であり、特に、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルカルバモイル−Ｌ−ｔｅｒｔ−ロイシンについては、特許文献１において、Ｃ型肝炎ウイルスプロテアーゼインヒビターの原料として非常に有用である事が報告されている。

一般に、Ｎ−カルバモイルアミノ酸の合成手段としては、アミノ酸にイソシアン酸化合物を混合して、反応させる方法が広く知られている（非特許文献１、特許文献２）。
丸善株式会社「第５版実験化学講座」１４巻、ｐ．４２９ 特表２００６−５２８１３３ 特開昭６０−１５５９６８

しかしながら、本発明者らが詳細に検討した結果、上記方法によりＮ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンを製造した場合、二量化によるジペプチド様の化合物や、イソシアン酸化合物に起因する尿素型化合物が副生し、効率良くＮ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンを製造出来ない事が判った。

尚、「ジペプチド様化合物」とは、Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンとｔｅｒｔ−ロイシンの縮合物であり、「尿素型化合物」とはイソシアン酸化合物が分解して副生するアミンとイソシアン酸化合物とが反応した生成物である。

本発明の課題は、上記に鑑み、ジペプチド様の化合物や尿素型化合物等の副生を抑え、Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンを効率良く製造する方法を提供する事にある。

本発明者らは、上記技術課題について鋭意検討した結果、反応時のｐＨと、反応に用いる試剤の量比を制御する事で、Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンを簡便、且つ効率良く製造し得る事を見出した。

即ち、本発明は、ｐＨを８．０以上１３．５以下に維持しつつ、ｔｅｒｔ−ロイシンと、ｔｅｒｔ−ロイシンに対して０．９倍モル以上１．１倍モル以下のイソシアン酸化合物（１）とを混合する事によって、Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシン（２）を得る事を特徴とする、Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンの製造法に関する。

本発明にかかる方法によれば、ジペプチド様の化合物や尿素型化合物等の副生を抑えつつ、Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンを簡便且つ効率良く製造することができる。

本発明においては、ｔｅｒｔ−ロイシンと一般式（１）：
Ｒ^１−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ （１）
で表されるイソシアン酸化合物とを反応させることにより、一般式（２）：

で表されるＮ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンを得る。

一般式（２）におけるＲ^１は反応に用いるイソシアン酸化合物由来のものであって、上記一般式（１）のＲ^１と同一である。

まず、本発明で用いられる原料、及び目的化合物について説明する。

本発明で用いられる、一般式（１）
Ｒ^１−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ （１）
で表されるイソシアン酸化合物（以下において、「イソシアン酸化合物（１）」とする場合がある）において、Ｒ^１は水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１〜１０のアルキル基、又は置換基を有していてもよい炭素数６〜１２のアリール基を表す。

炭素数１〜１０のアルキル基としては、直鎖、分岐、環状もしくは非環状を問わず特に制限されないが、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、シクロペンチル基、ｎ−ヘキシル基、シクロヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基等が挙げられる。

炭素数６〜１２のアリール基としては、特に制限されないが、フェニル基、インデニル基、ビフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。

これらのなかでも、Ｒ^１としては、炭素数１〜１０のアルキル基および炭素数６のアリール基が好ましい。より好ましくは炭素数２〜６のアルキル基および炭素数６のアリール基であり、更に好ましくは、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｔ−ブチル基であり、最も好ましくはｔ−ブチル基である。

尚、上記の「置換基」としては特に制限されず、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エーテル基などが挙げられる。

また、本発明で使用されるｔｅｒｔ−ロイシンは、その光学純度については特に制限されず、ラセミ体、光学活性体を問わずに用いることができる。本発明にかかる方法では、光学活性体を用いた場合、ラセミ化することなく目的物を得ることができる。

ｔｅｒｔ−ロイシンは、市販品を用いてもよいが、別途、公知技術によって取得したものを用いることもできる。例えば、特開平１０−７２４１９に報告される合成反応や、特表平９−５０４３０４で報告されるバイオ反応などの公知技術を用いて合成してもよい。いずれの方法においても、ｔｅｒｔ−ロイシンの使用形態は、特に制限されず、結晶として用いてもよいし、水溶液などの溶液としても用いることもできる。

次に、本発明における反応条件を具体的に説明する。

本発明で使用する溶媒は特に制限されず、水、有機溶媒を問わず、いずれも好適に使用できる。有機溶媒としては、特に限定されないが、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素系溶媒；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、塩化メチレン、クロロベンゼン、クロロホルム、１，１，１−トリクロロエタン等のハロゲン系溶媒；テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、ジエチルエーテル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒；酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｔｅｒｔ−ブチル等のエステル系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール系溶媒；アセトニトリル等のニトリル系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド系溶媒；その他ジメチルスルホキシド等を挙げることができる。なお、これらの有機溶媒及び水は、それぞれ単独で使用しても良く、これら２種以上の溶媒を任意の比率で混合して用いてもよい。混合の順番も特に限定されない。

中でも、アミノ酸であるｔｅｒｔ−ロイシンは水や水混和性溶媒への溶解度が高いことから、少ない溶媒量で好適な反応性や反応液の流動性を得るためには、水、及び／又は水混和性有機溶媒が好ましく、水、及び／又はテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、アセトン、アセトン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトニトリルがより好ましい。

また、溶媒の使用量については特に制限されないが、製造効率の観点から、上記溶媒単独、もしくは組み合わせた溶媒の総量が、ｔｅｒｔ−ロイシンに対して、１倍重量以上５０倍重量以下である事が好ましく、更に好ましくは、２倍重量以上２０倍重量以下である。

また、共存物という点では、有機溶媒以外にも、無機塩が共存していても構わない。共存可能な無機塩としては、塩化ナトリウム、塩化アンモニウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、臭化アンモニウムなどが挙げられるが、これらに制限されるものではなく、共存の可否は、簡便な実験によって、容易に判断する事が出来る。

本発明における反応温度としては、特に制限されないが、通常、溶液の凝固点から沸点の範囲で好適に実施でき、中でも−２０℃から１００℃が好ましく、−１０℃から５０℃がより好ましい。尚、溶液の沸点は、一般に、圧力に依存するが、反応時の圧力についても、常圧以外、減圧下、加圧下のいずれにおいても好適に実施できる。

反応中のｐＨは、以下に記載の所定の範囲内に制御する。反応中のｐＨが低い場合、反応時間が遅延する傾向にあり、且つ、二量化したジペプチド様の化合物が生じ易くなる。一方で、反応ｐＨが高い場合、イソシアン酸化合物（１）が分解し易くなり、分解で生じるアミンとイソシアン酸化合物（１）との縮合による尿素型化合物が多く副生する。本願発明者らは、このように、反応液を適切なｐＨ範囲としなければ、品質や収量低下に繋がり、製造効率を著しく低めることを見出した。

適切なｐＨ範囲とは、下限が８．０であり、８．５が好ましく、９．０が更に好ましい。上限は、１３．５であり、１３．０がより好ましい。尚、それぞれの不純物が断続的に副生し続けることがないような、例えばごく短時間の間であれば、反応液のｐＨが上記範囲外となってもよい。

上記範囲にｐＨを調整、維持する方法については、特に制限が無く、通常、反応の進行と共に低下するｐＨを、塩基を用いて上記範囲に都度調整してもよいし、上記ｐＨ範囲内で反応が終了できるのであれば、反応の初発ｐＨを上記範囲内の高めに調整した上で、反応の成り行きでｐＨを管理する方法であってもよい。ｐＨが維持できれば、これら試剤の添加順、添加速度、連続添加や間欠添加などの添加方式についても特に問わない。

本発明で使用する塩基は、ｔｅｒｔ−ロイシンとイソシアン酸化合物（１）との反応を阻害しない限りにおいては、特に制限は無いが、例えば、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；水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物；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、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属炭酸水素塩；ピリジン、トリエチルアミン等の有機塩基が使用可能な塩基として挙げられる。中でも安価であることや取り扱い易さから、無機塩基が好ましく、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩がより好ましい。また、塩基は水溶液の溶液状態としてもよいし、固体のまま用いてもよい。

次に、ｔｅｒｔ−ロイシンとイソシアン酸化合物（１）の量比について説明する。

イソシアン酸化合物（１）が、ｔｅｒｔ−ロイシンよりも過剰の場合、上述したように、イソシアン酸化合物の分解に由来する尿素型化合物が多く副生し、化合物（１）の取得量、及び品質が低下する。これを回避する為には、ｔｅｒｔ−ロイシンに対して、イソシアン酸化合物（１）の使用量を減らす必要があるが、減らしすぎると、言うまでも無く収率が低下する。また、言うまでもなく、残存するｔｅｒｔ−ロイシンは不純物として混入し、化合物（１）の品質が低下する。従って、製造効率を極大化する為には、イソシアン酸化合物（１）の使用量について最適範囲が存在する。その下限は、ｔｅｒｔ−ロイシンに対して０．９倍モルであり、０．９５倍モルがより好ましい。また、上限は１．１倍モルであり、１．０５倍モルがより好ましい。

上述の方法によって前記式（２）で表されるＮ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシン（化合物（２）とも称する）が調製される。反応混合物から目的物である化合物（２）を取得する方法については、特に限定されず、一般的な後処理法を使用することが出来る。通常、上記ｐＨ範囲においては、カルボン酸である化合物（１）は使用する塩基との塩として存在するため、塩酸や硫酸等の汎用的な酸を加えて溶液を酸性化することにより、化合物（２）を得ることができる。この時、目的物が固体として遊離すれば、そのまま分離して目的物を固体として取得可能であるが、固体として遊離しない場合や、所望の精製効率・収率が得られない場合は、トルエン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、ヘキサンといった汎用的な有機溶媒を加え、抽出操作を行っても良い。

抽出操作を行う場合に用いる有機溶媒は、化合物（２）の溶解度に依存するが、特に限定されず、単独で用いても、２種以上を併用しても良い。また、多くの場合に富溶媒として働くような、上述した水、又は水混和性の有機溶媒を、通常の抽出溶媒と併用すれば、抽出濃度が向上できることもある。

抽出液は、そのまま通常の晶析操作に供しても良いが、必要に応じて、水洗する事で水溶性の夾雑物を除いたり、溶液を塩基性として再度目的物を水層に転溶することで夾雑物を除去することもできる。また、水層に再転溶した場合は、再度、溶液を酸性化して、目的物を結晶化させたり、有機溶媒に抽出するといった処理が可能である。

尚、このようにして得られた目的物の溶液は、一般的に知られている晶析操作、すなわち、冷却晶析、濃縮晶析、貧溶媒添加晶析に供することで、目的物を結晶化させることが可能である。また、目的物に適当な塩基を作用させ、塩を形成させて結晶を得るような造塩晶析でもよい。このようにして得られる目的物は、ほぼ純粋なものであるが、カラムクロマトグラフィー等の一般的な手法によって精製を加え、更に純度を高めてもよい。

以下に本発明の実施例を記載するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

尚、実施例中、Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンの定量、純度評価、並びにジペプチド様化合物と尿素型化合物の副生量の評価については、下記のＨＰＬＣ条件−１、及び計算式−１、２、及び３をそれぞれ用いて実施した。

ＨＰＬＣ条件−１
カラム：Ｗａｔｅｒｓ Ｓｙｍｍｅｔｒｙ Ｃ１８（３．５μｍ、１５０ｍｍ Ｘ ４．６ｍｍ ｉ．ｄ．）
カラム温度：３５℃
検出器：ＵＶ検出器（波長２１０ｎｍ）
移動相：０．１重量％リン酸水溶液をＡ液、アセトニトリルをＢ液として、以下のタイムプログラムを採用した。

流速：１．０ｍＬ／ｍｉｎ．

計算式−１
ジペプチド様化合物の含量（％）＝（ジペプチド様化合物の面積値）／（Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンの面積値）
計算式−２
尿素型化合物の含量（％）＝（尿素型化合物の面積値）／（Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンの面積値）
計算式−３
Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンの純度（％）＝（Ｎ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンの面積値）／（総面積値）。

また、実施例中、Ｎ−カルバモイル−Ｌ−ｔｅｒｔ−ロイシン中のエナンチオマー含量の評価については、下記のＨＰＬＣ条件−２、及び計算式−４を用いて実施した。

ＨＰＬＣ条件−２
カラム：ダイセル製キラルパックＡＳ−Ｈ（２５０ｍｍ Ｘ ４．６ｍｍ ｉ．ｄ．）
カラム温度：３０℃
検出器：ＵＶ検出器（波長２１０ｎｍ）
移動相：ｎ−ヘキサン／イソプロパノール＝９０／１０（ｖ／ｖ）
流速：１．０ｍＬ／ｍｉｎ．
計算式−４
エナンチオマー含量（％）＝（エナンチオマーの面積値）／（Ｎ−カルバモイル−Ｌ−ｔｅｒｔ−ロイシンの面積値）。

（実施例１）
１００ｇのｔｅｒｔ−ロイシン（７６２ｍｍｏｌ）を含む水溶液１１５０ｇを、攪拌下、４８重量％の水酸化ナトリウム水溶液を用いてｐＨ１１．５に調整した。その後、氷浴下、ゆっくりと７５．５ｇのイソシアン酸ｔｅｒｔブチル（７６２ｍｍｏｌ）を添加し、添加を終了してから６時間経過後に反応を終了した。反応液をＨＰＬＣにより分析したところ、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルカルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンが１７２ｇ生成していた（収率９８％）。ジペプチド様化合物は０．０２％、Ｎ，Ｎ’−ジｔｅｒｔブチル尿素は０．０７％生成していた。また、この際の溶液のｐＨは９．３であった。

（実施例２）
１００ｇのＬ−ｔｅｒｔ−ロイシン（７６２ｍｍｏｌ）を含む水溶液１１５０ｇを、攪拌下、４８重量％の水酸化ナトリウム水溶液を用いてｐＨ１１．５に調整した。その後、氷浴下、ゆっくりと７５．５ｇのイソシアン酸ｔｅｒｔブチル（７６２ｍｍｏｌ）を添加し、添加を終了してから６時間経過後に反応を終了した。反応液をＨＰＬＣにより分析したところ、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルカルバモイル−Ｌ−ｔｅｒｔ−ロイシンが１７２ｇ生成していた（収率９８％）。ジペプチド様化合物は０．０２％、Ｎ，Ｎ’−ジｔｅｒｔブチル尿素は０．０７％生成していた。エナンチオマーは、検出限界（０．０１％）以下であった。また、溶液はｐＨ９．３であった。

（実施例３）
４８重量％の水酸化ナトリウム水溶液を用いて初発ｐＨを１２．４とし、イソシアン酸ｔｅｒｔブチルの使用量を８３．１ｇ（８３８ｍｍｏｌ）とした以外は実施例１と同様にして反応を行った。反応終了時（イソシアン酸ｔｅｒｔブチルの添加を終了してから６時間経過後）に、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルカルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンは１７４ｇ生成しており（収率９９％）、溶液のｐＨは８．６であった。また、ジペプチド様化合物は０．３％、Ｎ，Ｎ’−ジｔｅｒｔブチル尿素が０．２％生成していた。

得られた水溶液に酢酸エチル１２００ｇを加え、３５％塩酸にてｐＨ３．０として抽出した。抽出液を水２００ｇにて洗浄後、約１／５程度に濃縮した後にトルエン７００ｇを加え、析出した結晶を分離して、溶媒を乾燥し、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルカルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンの白色結晶を１６８ｇ得た（収率９６％、純度９９．９％）。

（実施例４）
２．４０ｇのｔｅｒｔ−ロイシン（１８．３ｍｍｏｌ）を含む水溶液２０．６ｇを、攪拌下、３０重量％濃度の水酸化ナトリウム水溶液を用い、ｐＨ１２．５に調整した。その後、常温で、ゆっくりとイソシアン酸フェニルを２．１８ｇ（１８．３ｍｍｏｌ）添加した。３時間攪拌後、Ｎ−フェニルカルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンは４．４９ｇ生成していた（収率９８％）。このときのｐＨは１０．６であった。なお、ジペプチド様化合物は検出されず、Ｎ，Ｎ’−ジｔｅｒｔフェニル尿素は０．５％生成していた。

（比較例１）
６６．２ｇのｔｅｒｔ−ロイシン（５０５ｍｍｏｌ）を含む水溶液５７４ｇを、攪拌下、４８重量％の水酸化ナトリウム水溶液を用いてｐＨ１０．３に調整した。その後、氷浴下、ゆっくりと５０．８ｇのイソシアン酸ｔｅｒｔブチル（５１２ｍｍｏｌ）を添加した。１３時間撹拌後、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルカルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンは１０１ｇ生成しており（収率８７％）、このときのｐＨは７．６であった。また、ジペプチド様化合物は５．３％、Ｎ，Ｎ’−ジｔｅｒｔブチル尿素は０．２％生成していた。

その後、４８重量％の水酸化ナトリウムを用いて、ｐＨ１１．０に再度調整したが、ｐＨ調整前後で反応成績に変化は認められなかった。

（比較例２）
４．４７ｇのｔｅｒｔ−ロイシン（３４．１ｍｍｏｌ）を含む水溶液４５．０ｇを、攪拌下、４８重量％の水酸化ナトリウム水溶液を用いてｐＨ１０．２に調整した。その後、氷浴下、ゆっくりと４．０６ｇのイソシアン酸ｔｅｒｔブチル（４１．０ｍｍｏｌ）を添加した。反応終了時に、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルカルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンは７．１５ｇ生成していた（収率９１％）。このときのｐＨは８．２であった。また、ジペプチド様化合物は０．３％、Ｎ，Ｎ’−ジｔｅｒｔブチル尿素は５．６％生成していた。

Claims (3)

1. 下記一般式（２）：
   

   

   （式中、Ｒ^１は水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１〜１０のアルキル基、又は置換基を有していてもよい炭素数６〜１２のアリール基を表す）で表されるＮ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンの製造法であって、ｐＨを８．０以上１３．５以下に維持しつつ、ｔｅｒｔ−ロイシンと、ｔｅｒｔ−ロイシンに対して０．９倍モル以上１．１倍モル以下の下記一般式（１）：
   Ｒ^１−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ （１）
   （式中、Ｒ^１は前記と同じ）で表されるイソシアン酸化合物を混合する事を特徴とする製造法。
2. Ｒ^１が炭素数２〜６のアルキル基又は炭素数６のアリール基である請求項１に記載の製造法。
3. 前記式（２）で表されるＮ−カルバモイル−ｔｅｒｔ−ロイシンが光学活性体である事を特徴とする請求項１または２に記載の製造法。