KR100255040B1 - 아미노산실릴에스터를 이용한 d-(-)-펜토락톤의제조방법 - Google Patents

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본 발명은 D-(-)-판토락톤의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 라세미 DL-판토락톤과 광학분할제로서 다음 화학식 1로 표시되는 L-아미노산 실릴에스터를 반응시켜 라세미 DL-판토일-L-아미노산의 부분입체이성질체를 합성하고, 이를 부분입체이성질체의 용해도 차이를 이용한 광학분할방법에 의해 선택적으로 D-판토일-L-아미노산을 석출시키고 가수분해하여 다음 화학식 2로 표시되는 D-(-)-판토락톤을 높을 수율과 높은 광학순도로 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 화학식 1에서: R은 C1∼ C7의 알킬기, 페닐기, C1∼ C4의 알콕시기가 1 ∼ 2개 치환된 페닐기를 나타낸다.

Description

아미노산 실릴에스터를 이용한 Ｄ-(-)-펜토락톤의 제조방법 {Process for preparing D-(-)-pantolacton with amino acid silyl ester}
본 발명은 D-(-)-판토락톤의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 라세미 DL-판토락톤과 광학분할제로서 다음 화학식 1로 표시되는 L-아미노산 실릴에스터를 반응시켜 라세미 DL-판토일-L-아미노산의 부분입체이성질체를 합성하고, 이를 부분입체이성질체의 용해도 차이를 이용한 광학분할방법에 의해 선택적으로 D-판토일-L-아미노산을 석출시키고 가수분해하여 다음 화학식 2로 표시되는 D-(-)-판토락톤을 높을 수율과 높은 광학순도로 제조하는 방법에 관한 것이다.
화학식 1
화학식 2
상기 화학식 1에서: R은 C1∼ C7의 알킬기, 페닐기, C1∼ C4의 알콕시기가 1 ∼ 2개 치환된 페닐기를 나타낸다.
광학활성을 갖는 D-(-)-판토락톤은 D-(-)-판토탄산 및 D-(-)-판토탄산 칼슘염 제조에 사용되는 중요한 물질로서 매우 유용하며, 이의 제조방법에 대해서도 활발한 연구가 진행되어 왔다.
공업적으로 이용가능한 D-(-)-판토락톤의 일반적인 제조방법에서는 라세미 DL-판토락톤에 광학분할제를 이용한 광학분할방법에 의해 제조하고 있다.
예컨대, 미국특허 제 2,319,545 호에는 천연알카로이드인 퀴닌을 사용하여 광학분할하는 방법이 제시되어 있고, 동독특허 제 32,628 호에는 L-(+)-1-(p-니트로페닐)-2-아미노-1,3-프로판디올을 사용하여 광학분할하는 방법이 제시되어 있다. 그러나, 퀴닌은 가격이 매우 고가이고 분자량이 커서 당량으로 사용되는 양이 많아 공업적인 방법으로 불리한 면이 있다. 또, L-(+)-1-(p-니트로페닐)-2-아미노-1,3-프로판디올의 경우도 고가의 가격을 형성하고 있고 공업적으로 사용할 수 있는 충분한 양의 확보가 불가능하다.
한편, 독일특허 제 1,568,755 호에 의하면, 디하이드로아비에틸아민을 사용하여 라세미 DL-판토락톤을 광학분할하는 방법이 소개되고 있다. 디하이드로아비에틸아민은 아비에틸산으로부터 합성되는데, 아비에틸산은 천연으로부터 얻는 양이 한정되어 있어 가격도 고가이며 순수한 형태로 정제하기가 매우 어려운 단점이 있다.
보다 개선된 방법으로 미국특허 제 3,996,246 호에 의하면 광학분할제로 (+)-3-아미노메틸피넨을 이용한 방법에 제시되고 있다. 그러나 (+)-3-아미노메틸피넨을 이용하는 방법은 (-)-α-피넨으로부터 일산화탄소 100기압 하에서 반응이 진행되며 액체 암모니아를 사용하는 등 실제 응용성에서 많은 문제점을 가지고 있다.
또한, 일본특허공고 소 43-12149 호에 의하면, 광학활성 아미노산을 이용하여 라세미 DL-판토락톤을 광학분할하는 방법이 제시되어 있다. 이 방법은 아미노산의 아민작용기에 친핵성을 주기 위해 산작용기를 나트륨염으로 바꿔 주는 과정에서 나트륨금속을 사용하게 되어 위험을 초래할 수 있다. 나트륨금속은 수분과의 접촉시 폭발적인 반응을 일으키기 때문에 취급에 많은 주의를 요하게 된다.
본 발명에서는 상기 종래의 D-(-)-판토락톤의 제조과정 중에 발생되는 문제점을 해결하기 위해 노력한 결과, 광학활성을 가지는 아미노산실릴에스터를 활용하여 라세미 DL-판토락톤을 D-부분입체이성질체로 광학분할하여 높은 수율과 높은 순도로 D-(-)-판토락톤을 분리해내는 새로운 광학분할방법을 개발함으로써 본 발명은 완성하였다.
따라서, 본 발명은 종래 광학분할제로 사용된 아민류에 비해 안전한 화합물이며, 특히 나트륨금속과 같은 위험성 약품을 취급하지 않고 쉽게 구입이 가능한 원료물질로부터 제조한 광학분할제를 사용하여 라세미 DL-판토락톤으로부터 D-(-)-판토락톤을 고수율 및 고순도로 분할하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 광학분할제를 이용하여 라세미 DL-판토락톤으로부터 D-(-)-판토락톤을 광학분할하는 방법에 있어서, 상기 광학분할제로는 다음 화학식 1로 표시되는 아미노산 실릴에스터를 사용하는 것을 그 특징으로 한다.
화학식 1
상기 화학식 1에서: R은 C1∼ C7의 알킬기, 페닐기, C1∼ C4의 알콕시기가 1 ∼ 2개 치환된 페닐기를 나타낸다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 라세미 DL-판토락톤에 광학분할제를 반응시켜 부분입체이성질체를 제조하고 용해도 차이를 이용하여 각각의 부분입체이성질체를 분리한 다음 가수분해하여 D-(-)-판토락톤을 제조할시에 현재까지 광학분할제로 적용된 바 없는 상기 화학식 1로 표시되는 아미노산 실릴에스터를 광할분할제로 사용하므로써 공업적인 D-(-)-판토락톤의 생산이 가능하도록 한 것이다.
본 발명에서 광학분할제로 사용되고 있는 상기 화학식 1로 표시되는 아미노산 실릴에스터는 아미노산으로부터 실릴화 반응에 의해 쉽게 합성할 수 있으며, 아미노산의 실릴화반응은 이미 공지되어 있다[Birkofer L., Ritter. A., Angew. Chem. Int. Ed. Ergl., 1965, 4, 417; Pellegata R., Pinza M., Pifferi G., Synthesis 1978, 614]. 예를들면, L-페닐글리신, L-p-메톡시페닐글리신, L-루이신 등과 같은 아미노산과 헥사메틸디실라잔 또는 트리메틸실릴 아이오다이드 등의 실릴화 시약과 반응시켜 제조한다.
상기에서 설명한 바와 같은 광학분할제를 이용한 라세미 DL-판토락톤의 관학분할방법을 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 라세미 DL-판토락톤과 상기 화학식 2로 표시되는 아미노산 실릴에스터를 8 ∼ 10시간동안 환류하여 아미드 형태 즉, 라세미 DL-판토일-L-아미노산의 부분입체이성질체를 합성한다. 이때, 반응용매로는 메틸렌클로라이드 또는 1,2-디클로로에탄을 사용한다. 그리고, 광학분할제는 라세미 DL-판토락톤에 대하여 당량비로 사용한다.
그리고, 상기에서 제조한 라세미 DL-판토일-L-아미노산의 부분입체이성질체에 산처리하여 D-판토일-L-아미노산의 부분입체이성질체만을 결정으로 석출한다. 이때, 산(Acid)은 통상적으로 사용되는 유기산 또는 무기산 용액이며, 이는 반응용액의 pH가 2 ∼ 4 범위를 유지하도록 투입한다.
결정으로서 석출된 D-판토일-L-아미노산의 부분입체이성질체는 산용액에서 0.5 ∼ 1시간동안 가열하여 가수분해시킴으로써 D-(-)-판토락톤을 유리시킨 후, 연속추출장치를 이용해 메틸렌클로라이드 또는 1,2-디클로로에탄으로 추출하여 원하는 D-(-)-판토락톤을 얻는다.
상기와 같은 제조방법에 의한 경우, D-(-)-판토락톤의 수율은 90 ∼ 96% 정도이고, 광학적 순도는 99.97% 정도이었으며, [α]D 값은 -50°∼ -50.2°이었다.
이와 같은 본 발명은 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
환류냉각기와 교반기가 부착된 500 ㎖ 플라스크에 1,2-디클로로에탄(200 ㎖), 헥사메틸디실라잔(48 g) 및 L-페닐글라신(82.5 g, 0.5 mole)을 넣고 10 시간동안 교반하면서 환류하였으며 생성된 암모니아는 제거하였다. 상기 반응용액에 라세미 DL-판토락톤(65 g)을 첨가하고 6 ∼ 10 시간 환류반응하고 상온으로 냉각한 후 증류수(100 ㎖)를 첨가하고 2N 염산수용액으로 중화하여 반응용액의 pH를 4로 조절하면 결정(D-판토일-L-페닐글리신 124 g(수율 95 %))이 석출된다. 건조된 D-판토일-L-페닐글리신은 물(500 ㎖)에 녹인 후, 진한염산(5 g)을 넣고 30분 동안 환류하였다. 반응용액을 연속추출장치에 넣고 1,2-디클로로에탄(500 ㎖)으로 5시간동안 추출하였다. 추출된 1,2-디클로로에탄용액을 감압하에서 증류하면 D-(-)-판토락톤 47 g(수율 95 %)을 얻을 수 있다.
[α]D= -50.2°(c=1, H2O)
실시예 2
환류냉각기와 교반기가 부착된 500 ㎖ 플라스크에 1,2-디클로로에탄(200 ㎖), 헥사메틸디실라잔(48 g) 및 L-루이신(65.5 g, 0.5 mole)을 넣고 6 ∼ 12시간동안 교반하면서 환류하였으며, 생성된 암모니아는 제거하였다. 상기 반응 용액에 라세미 DL-판토락톤(65 g)을 첨가하고 6 ∼ 8시간 환류반응시킨 후 상온으로 냉각한 다음, 증류수(100 ㎖)를 첨가하고 2N 염산수용액으로 중화하여 반응용액의 pH를 4로 조절하면 결정(D-판토일-L-페닐글리신 18 g(수율 96 %))이 석출된다. 건조된 D-판토일-L-루이신을 물(500 ㎖)에 녹인 후 진한염산 5 g을 넣고 30분동안 환류하였다. 반응용액을 연속추출장치에 넣고 1,2-디클로로에탄(500 ㎖)으로 5시간동안 추출하였다. 추출된 1,2-디클로로에탄용액을 감압하에서 증류하면 D-(-)-판토락톤47 g(수율 95 %)을 얻을 수 있다.
[α]D= -50.1°(c=1, H2O)
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 광학분할방법에서 적용된 바 없는 아미노산 실릴에스터를 광학분할제로 사용하며, 그 신규성, 응용성 및 용이성이 매우 선도적이며 특히 공업적인 응용성이 매우 높은 신기술이라 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 라세미 DL-판토락톤으로부터의 D-(-)-판토락톤을 광학분할하는 방법으로 목적물을 고수율 및 고순도로 합성해낼 수 있는 효과를 가지고 있다.

Claims (1)

  1. 광학분할제를 이용하여 라세미 DL-판토락톤으로부터 D-(-)-판토락톤을 광학분할하는 방법에 있어서, 상기 광학분할제로는 다음 화학식 1로 표시되는 아미노산 실릴에스터를 사용하는 것을 특징으로 하는 D-(-)-판토락톤의 제조방법.
    화학식 1
    상기 화학식 1에서: R은 C1∼ C7의 알킬기, 페닐기, C1∼ C4의 알콕시기가 1 ∼ 2개 치환된 페닐기를 나타낸다.
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