KR100494811B1 - Optical resolution of racemic 2-arylpropionic acid derivatives - Google Patents
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Abstract
본 발명은 라세믹 2-아릴프로피온산 유도체의 광학 분할방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캔디다 루고사 리파제(Candida rugosa lipase) 효소를 이용하여 라세믹 2-아릴프로피온산 유도체와 소수성 알콜을 에스테르화 반응하여 (S)-2-아릴프로피온산 에스테르를 제조하고, 제조된 (S)-2-아릴프로피온산 에스테르를 화학적인 가수분해 반응하여 고 광학순도의 (S)-2-아릴프로피온산으로 전환하는 것으로 구성되는 라세믹 2-아릴프로피온산 유도체의 광학 분할방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical cleavage method of racemic 2-arylpropionic acid derivatives, and more particularly, by esterifying a racemic 2-arylpropionic acid derivative with a hydrophobic alcohol using a Candida rugosa lipase enzyme. Lase consisting of preparing (S) -2-arylpropionic acid ester and converting the prepared (S) -2-arylpropionic acid ester into chemical optical hydrolysis reaction to (S) -2-arylpropionic acid of high optical purity A method for optical cleavage of a Mic 2-arylpropionic acid derivative.
Description
본 발명은 라세믹 2-아릴프로피온산 유도체의 광학 분할방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캔디다 루고사 리파제(Candida rugosa lipase) 효소를 이용하여 라세믹 2-아릴프로피온산 유도체와 소수성 알콜을 에스테르화 반응하여 (S)-2-아릴프로피온산 에스테르를 제조하고, 제조된 (S)-2-아릴프로피온산 에스테르를 화학적인 가수분해 반응하여 고 광학순도의 (S)-2-아릴프로피온산으로 전환하는 것으로 구성되는 라세믹 2-아릴프로피온산 유도체의 광학 분할방법에 관한 것이다. The present invention relates to an optical cleavage method of racemic 2-arylpropionic acid derivatives, and more particularly, by esterifying a racemic 2-arylpropionic acid derivative with a hydrophobic alcohol using a Candida rugosa lipase enzyme. Lase consisting of preparing (S) -2-arylpropionic acid ester and converting the prepared (S) -2-arylpropionic acid ester into chemical optical hydrolysis reaction to (S) -2-arylpropionic acid of high optical purity A method for optical cleavage of a Mic 2-arylpropionic acid derivative.
키랄 의약품은 일반적인 분할방법으로는 쉽게 분리할 수 없는 두 개의 이성질체의 혼합물이 존재한다. 그러나 두 개의 이성질체 중 하나는 우수한 약리 활성을 나타내는데 반하여, 다른 하나의 이성질체는 약리 활성이 전혀 없는 경우가 대부분이며 오히려 독성을 나타내는 경우가 있어 이성질체 혼합물의 분리가 불가피하다. 이성질체 혼합물로부터 약효가 있는 이성질체만을 분리하거나 다른 화학적인 경로를 통해 합성이 가능하다면 사용 약량이 반으로 줄어드는 등 여러 가지 잇점이 있다. 따라서 광학 이성질체 혼합물인 라세믹 화합물(racemate)로부터 순수한 활성 에난티오머를 생산하는 경향이 높아져 가고 있으며, 의약품 생산에 있어서 카이로테크놀노지(chirotechnology)를 적용하여 원하는 성질의 물질만을 순수하게 얻는 것이 중요하다. Chiral drugs contain a mixture of two isomers that cannot be easily separated by the usual methods of partitioning. However, one of the two isomers exhibits good pharmacological activity, whereas the other isomer is mostly devoid of any pharmacological activity, and in some cases, it is toxic and thus, separation of the isomeric mixture is inevitable. There are several advantages, such as separating only active isomers from the isomeric mixture or reducing the amount of use in half if synthesis is possible through other chemical routes. Therefore, the tendency to produce pure active enantiomers from racemate, which is an optical isomer mixture, is increasing, and it is important to apply only chirotechnology to obtain only pure substances of desired properties in the production of pharmaceuticals. Do.
라세믹 혼합물을 분리하는 기존 방법으로 크로마토그래피법이 널리 사용되고 있으나 생산성이 낮고 그 비용이 고가이다. 그리고 비대칭 합성법으로 순수한 에난티오머를 합성할 수 있으나 촉매 제조 비용이 비싸고 여기에 적합한 촉매 선정이 쉽지 않다. 순수한 활성 에난티오머 생산 방법 중에서도 효소 촉매를 이용한 광학 분할법은 반응 조건이 온화하고, 환경 친화적이며 에너지 소비가 적은 장점을 갖고 있다. 특히 지질 분해 효소인 리파제는 기질 특이성과 입체선택성이 우수하여 이성질체 분리에 많이 사용된다. 리파제는 라세믹 혼합물 중 한 가지 이성질체에 선택적으로 작용하는 특성이 있는데, 캔디다 루고사 리파제(Candida rugosa lipase)는 (S)-에난티오머에 선택적으로 작용하고, 캔디다 안탁티카 리파제(Candida antarctica lipase)는 (R)-에난티오머에 선택적으로 작용한다. 이 효소들을 에스테르화 반응이나 가수분해에 적용하면 선택적인 반응이 이루어지고, 이 결과물로부터 (R)-형태와 (S)-형태로 각각 분리할 수 있다. Chromatography is widely used as a conventional method for separating racemic mixtures, but its productivity is low and its cost is high. In addition, pure enantiomers can be synthesized by asymmetric synthesis, but catalyst production is expensive and it is not easy to select a suitable catalyst. Among the purely active enantiomer production methods, the optical splitting method using an enzyme catalyst has the advantages of mild reaction conditions, environmental friendliness, and low energy consumption. Lipase, a lipolytic enzyme, is particularly used for isomer separation due to its excellent substrate specificity and stereoselectivity. Lipase has the property of selectively acting on one isomer of a racemic mixture. Candida rugosa lipase selectively acts on (S) -enantiomers and Candida antarctica lipase. Acts selectively on (R) -enantiomers. Applying these enzymes to esterification or hydrolysis results in a selective reaction, which can be separated into (R)-and (S) -forms, respectively.
효소 촉매인 리파제는 비극성 용매에 안정하고, 입체화학적 특성을 갖는 적합한 기질로 전환시키는 능력을 갖고 있다. 이 효소 촉매는 에스테르화 반응과 가수분해 반응에 각각 사용할 수 있다. 일반적으로 물 속에서 일어나는 가수분해 반응은 유기 용매상에서 이루어지는 에스테르화 반응에 비해 입체 선택성이 떨어진다. Lipase, an enzyme catalyst, is stable in nonpolar solvents and has the ability to convert to suitable substrates with stereochemical properties. This enzyme catalyst can be used for esterification reaction and hydrolysis reaction, respectively. In general, hydrolysis reactions occurring in water are inferior in stereoselectivity to esterification reactions in organic solvents.
2-아릴프로피온산 유도체는 해열 소염진통제 및 신경통 류마티스 관절염 치료제로서 뛰어난 효과를 보유하고 있는 화합물로서 주목받고 있다. 2-아릴프로피온산 유도체를 적용한 의약품의 대표적인 예로는 이부프로펜(ibuprofen), 케토프로펜(ketoprofen), 나프록센(naproxen), 플르비프로펜(flurbiprofen), 페노프로펜(phenoprofen) 등이 있다.2-arylpropionic acid derivatives are attracting attention as compounds having excellent effects as antipyretic anti-inflammatory analgesics and neuralgia rheumatoid arthritis therapeutics. Representative examples of medicines to which 2-arylpropionic acid derivatives are applied include ibuprofen, ketoprofen, naproxen, flurbiprofen, and phenoprofen.
2-아릴프로피온산 유도체 역시 키랄 화합물로서 (S)-에난티오머만이 약리 활성을 가지는 것으로 보고되어 있다. 라세믹 2-아릴프로피온산으로부터 순수한 (S)-에난티오머를 얻는 이상적인 방법은 캔디다 안탁티카 리파제를 이용하여 (R)-형태만을 전부 에스테르화 시키고 반응하지 않은 (S)-형태를 회수하는 것이다. 그러나 캔디다 안탁티카 리파제는 2-아릴프로피온산 에스테르화 반응에 있어서 낮은 입체선택성으로 인하여 광학순도(enantiomeric excess) 또는 수율이 저하된다(Biotechnology Letters, 1998, vol 20, 455∼458). 반면에, 캔디다 루고사 리파제는 우수한 입체 선택성 때문에 높은 전환율과 우수한 광학순도를 얻을 수 있다. 따라서 효소 촉매에 의한 2-아릴프로피온산 유도체의 광학분할은 캔디다 루고사 리파제를 사용하여 라세믹 2-아릴프로피온산을 에스테르화 반응시키는 것이 효과적인 이성질체의 분리방법이라 할 수 있다. 2-arylpropionic acid derivatives are also reported to have pharmacological activity only as (S) -enantiomers as chiral compounds. The ideal way to obtain pure (S) -enantiomers from racemic 2-arylpropionic acid is to use only Candida anthotic lipase to esterify only the (R) -form and recover the unreacted (S) -form. However, Candida antaxica lipase has lower enantiomeric excess or yield due to low stereoselectivity in the 2-arylpropionic acid esterification reaction (Biotechnology Letters, 1998, vol 20, 455-458). On the other hand, Candida Lugosa Lipase can achieve high conversion and excellent optical purity because of its excellent stereoselectivity. Therefore, the optical separation of the 2-arylpropionic acid derivative by the enzyme catalyst is an effective method for separating isomers by esterifying the racemic 2-arylpropionic acid using Candida Rugosa lipase.
본 발명자들은 라세믹 2-아릴프로피온산 유도체를 효소 촉매에 의한 광학 분할을 수행함에 있어 보다 높은 전환율으로 고 광학순도의 이성질체로 각각 광학분할하는 방법을 개발하고자 연구 노력하였다. 그 결과, 캔디다 루고사 리파제 효소 촉매를 사용하여 라세믹 2-아릴프로피온산 유도체 중의 (S)-형태를 선택적으로 에스테르화하고, 제조된 에스테르 화합물을 화학적인 가수분해 반응을 수행하는 일련의 방법을 개발하였고, 특히 에스테르화 반응을 위한 알콜의 종류 및 사용량을 최적화하고 효소 지지체의 선택 사용 등을 통하여 생물학적 에스테르화 반응조건을 최적화함으로써 보다 효율적으로 라세믹 2-아릴프로피온산 유도체를 광학 분할함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have tried to develop a method for optically dividing racemic 2-arylpropionic acid derivatives into high-isomers with high conversion in performing optical cleavage by an enzyme catalyst. As a result, a series of methods have been developed to selectively esterify the (S) -form in racemic 2-arylpropionic acid derivatives using a Candida Lugosa lipase enzyme catalyst and perform chemical hydrolysis of the prepared ester compounds. In particular, the present invention is completed by optically dividing racemic 2-arylpropionic acid derivatives more efficiently by optimizing the type and amount of alcohol for the esterification reaction and optimizing the biological esterification reaction conditions through selective use of an enzyme support. Was done.
따라서, 본 발명은 높은 전환율과 고 광학순도로 라세믹 2-아릴프로피온산 유도체를 광학 분할하여 각각의 순수한 이성질체를 얻는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of optically dividing racemic 2-arylpropionic acid derivatives with high conversion and high optical purity to obtain each pure isomer.
본 발명은 리파제 효소 촉매를 이용한 라세믹 2-아릴프로피온산 유도체를 광학 분할하는 방법에 있어서, 캔디다 루고사 리파제를 사용하여 라세믹 2-아릴프로피온산과 알콜을 에스테르화 반응하여 (R)-2-아릴프로피온산과 (S)-2-아릴프로피온산 알킬 에스테르를 제조하는 과정 및 상기 제조된 (S)-2-아릴프로피온산 알킬 에스테르를 화학적 가수분해 반응하여 (S)-2-아릴프로피온산을 제조하는 과정이 포함되는 라세믹 2-아릴프로피온산의 광학 분할방법을 그 특징으로 한다 :The present invention provides a method for optically dividing a racemic 2-arylpropionic acid derivative using a lipase enzyme catalyst, and (R) -2-aryl by esterifying a racemic 2-arylpropionic acid and an alcohol using Candida Lugosa lipase. Preparing propionic acid and (S) -2-arylpropionic acid alkyl ester; and preparing (S) -2-arylpropionic acid by chemical hydrolysis reaction of the prepared (S) -2-arylpropionic acid alkyl ester. The optical splitting method of racemic 2-arylpropionic acid is characterized by:
상기에서 Ar은 아릴 그룹으로서 p-이소부틸페닐기, m-벤조일페닐기, 6'-메톡시-2'-나프틸기, p-페닐-m-플르오로페닐기, m-페녹시페닐기 등이 포함되고, R은 C4∼C20의 알킬기를 나타낸다.In the above Ar is an aryl group includes p-isobutylphenyl group, m-benzoylphenyl group, 6'-methoxy-2'- naphthyl group, p-phenyl-m-fluorophenyl group, m-phenoxyphenyl group, R represents a C 4 to C 20 alkyl group.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in more detail as follows.
본 발명에 따른 라세믹 2-아릴프로피온산의 광학 분할방법은 효소 촉매에 의한 생물학적 에스테르화 반응과 화학적 가수분해 반응으로 구성된다. 2-아릴프로피온산으로는 이부로펜, 케토프로펜, 나프록센, 플르비프로펜, 페노프로펜 등이 포함된다.The optical cleavage method of racemic 2-arylpropionic acid according to the present invention consists of a biological esterification reaction with an enzyme catalyst and a chemical hydrolysis reaction. 2-arylpropionic acid includes ibulopene, ketoprofen, naproxen, pluprofen, phenopropene and the like.
본 발명에 따른 광학 분할방법을 각 반응별로 구체화하여 설명하면 다음과 같다.The optical division method according to the present invention will be described in detail for each reaction as follows.
생물학적 에스테르화 반응은 캔디다 루고사 리파아제, 셀라이트 및 소량의 물을 첨가하는 조건에서 라세믹 2-아릴프로피온산과 알콜을 반응시키는 것으로 이루어진다. The biological esterification reaction consists of reacting racemic 2-arylpropionic acid with an alcohol under the addition of Candida Lugosa Lipase, Celite and a small amount of water.
본 발명에 따른 에스테르화 반응에 사용되는 알콜은 소수성 알콜 또는 물에 잘 녹지 않는 알콜을 사용하는 것이 바람직하다. 알콜은 친수성 알콜과 소수성 알콜으로 구분된다. 친수성 알콜은 물과 잘 섞이는 알콜으로 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등과 같은 탄소수 3 이하의 알콜류가 포함된다. 부탄올, 펜탄올, 헥산올 등은 물에 부분적으로 용해하며, 옥탄올은 아주 소량 물에 녹으며, 데칸올과 같은 탄소수 10 이상의 알콜은 물에 전혀 녹지 않은 소수성 알콜이다. 본 발명에 따른 캔디다 루고사 리파제를 이용한 에스테르화 반응에서는 탄소수가 낮은 친수성 알콜보다는 탄소수가 높은 소수성 알콜이 훨씬 높은 전환율을 나타내는 바, 에스테르화 반응용 알콜으로서는 탄소수 4 ∼ 20의 알콜, 바람직하기로는 탄소수 8 ∼ 20의 고급 지방족 알콜 예를 들면 옥탄올, 데칸올, 도데칸올 등을 선택 사용한다. 또한, 2-아릴프로피온산과 알콜의 반응 몰(mole) 비율도 에스테르화 반응수율을 결정하는 중요 요인으로 작용하게 되는데, 알콜이 과량으로 존재하면 효소 촉매 반응의 저해제 역할을 하여 전환율이 떨어진다. 본 발명에서는 2-아릴프로피온산 1 몰에 대하여 알콜은 1 ∼ 4 몰비 범위까지 사용 가능하나, 바람직하기로는 1 ∼ 2 몰비 범위로 사용하는 것이 적당하다.The alcohol used in the esterification reaction according to the present invention preferably uses a hydrophobic alcohol or an alcohol which is insoluble in water. Alcohols are divided into hydrophilic and hydrophobic alcohols. Hydrophilic alcohols are alcohols that mix well with water and include alcohols having 3 or less carbon atoms such as methanol, ethanol, isopropanol, and the like. Butanol, pentanol, and hexanol are partially dissolved in water, octanol is soluble in very small amounts of water, and alcohols with 10 or more carbon atoms, such as decanol, are hydrophobic alcohols that are not dissolved in water at all. In the esterification reaction using candida lugosa lipase according to the present invention, the hydrophobic alcohol having a higher carbon number exhibits a much higher conversion rate than the hydrophilic alcohol having a low carbon number. As the alcohol for the esterification reaction, an alcohol having 4 to 20 carbon atoms, and preferably carbon number 8 to 20 higher aliphatic alcohols such as octanol, decanol, dodecanol and the like are optionally used. In addition, the mole ratio of 2-arylpropionic acid and alcohol also acts as an important factor in determining the yield of esterification. When the alcohol is present in excess, it acts as an inhibitor of the catalytic catalytic reaction, thereby reducing the conversion rate. In the present invention, alcohol may be used in an amount of 1 to 4 molar ratios with respect to 1 mole of 2-arylpropionic acid, but it is preferable to use in an amount of 1 to 2 molar ratios.
셀라이트는 효소의 지지체로 사용하는 것으로, 효소:셀라이트 무게 비율은 1 : 0.6 ∼ 2.4 범위가 바람직하다. 셀라이트의 사용량이 상기 범위 미만으로 소량 사용되면 효소가 잘 분산되지 않고 응집 현상이 일어나 효소 촉매의 활성이 저하 될 수 있고, 상기 범위를 초과하여 과량의 셀라이트를 사용하게 되면 경제적으로 바람직하지 못하고 반응 속도가 감소할 수 있는 문제가 있다.Celite is used as a support for an enzyme, and the enzyme: celite weight ratio is preferably in the range of 1: 0.6 to 2.4. If the amount of celite is used in a small amount below the above range, the enzyme may not be dispersed well and agglomeration may occur, thereby degrading the activity of the enzyme catalyst. If the excess of the above celite is used, it is economically undesirable. There is a problem that the reaction rate can be reduced.
본 발명에서는 효소 촉매의 활성화를 돕기 위하여 물을 소량 첨가 사용하는 바, 물은 효소 사용량에 대하여 2 ∼ 30 중량% 범위로 사용한다.In the present invention, a small amount of water is added to assist the activation of the enzyme catalyst, and water is used in the range of 2 to 30% by weight based on the amount of enzyme used.
용매로는 탄화수소류 예를 들면 이소옥탄(isooctane), 헥산, 시클로헥산 등을 사용할 수 있다. As the solvent, hydrocarbons such as isooctane, hexane, cyclohexane and the like can be used.
에스테르화 반응 온도는 10 ∼ 60 ℃ 범위 내에서 가능하나, 바람직하기로는 20 ∼ 50 ℃ 범위가 적당하다. The esterification temperature is possible within the range of 10 to 60 ° C, but preferably 20 to 50 ° C.
상기한 생물학적 에스테르화 반응 결과로 (S)-2-아릴프로피온산 알킬 에스테르 및 (R)-2-아릴프로피온산이 제조된다. 제조된 (S)-2-아릴프로피온산 알킬 에스테르는 다음과 같은 조건으로 화학적인 가수분해 반응을 수행하여 순수한 (S)-2-아릴프로피온산으로 전환한다.As a result of the biological esterification reaction described above, (S) -2-arylpropionic acid alkyl ester and (R) -2-arylpropionic acid are prepared. The prepared (S) -2-arylpropionic acid alkyl ester is converted to pure (S) -2-arylpropionic acid by performing a chemical hydrolysis reaction under the following conditions.
일반적으로 수용액상에서는 에스테르 화합물의 용해도가 낮기 때문에 가수분해 반응이 느리다. 이에, 본 발명에서는 에스테르 화합물의 용해도를 높이기 위해 친수성 유기용매인 디메틸설퍼옥사이드(DMSO)를 사용하여 가수분해반응을 수행하였다. 반응의 촉매로는 황산을 사용하였다. 효소 촉매를 사용하는 생물학적 가수분해 반응과는 달리 화학적 가수분해 반응에서는 에스테르 화합물의 알킬기의 종류에 상관없이 높은 전환율과 광학 선택성을 보였다. In general, in the aqueous phase, the hydrolysis reaction is slow because the solubility of the ester compound is low. Thus, in the present invention, a hydrolysis reaction was performed using dimethylsulfuroxide (DMSO), a hydrophilic organic solvent, to increase the solubility of the ester compound. Sulfuric acid was used as a catalyst for the reaction. Unlike biological hydrolysis using an enzyme catalyst, chemical hydrolysis showed high conversion and optical selectivity regardless of the alkyl group of the ester compound.
따라서 라세믹 2-아릴프로피온산의 광학 분할은 캔디다 루고사 리파제를 이용한 에스테르화 반응이 수율과 광학 선택성을 좌우할 수 있는 결정적 단계라 할 수 있다.Therefore, optical cleavage of racemic 2-arylpropionic acid is a critical step in which the esterification reaction with Candida Lugosa lipase can influence the yield and optical selectivity.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 광학 분할방법을 라세믹 이부프로펜의 광학분할에 적용하였을 때, 최고 90 % 이상의 수율과 98 %ee 이상의 광학순도값을 확보할 수 있었다. When the optical splitting method of the present invention as described above was applied to the optical splitting of racemic ibuprofen, a yield of up to 90% or more and an optical purity value of 98% ee or more were obtained.
키랄 화합물의 광학이성질체 선택성을 나타내는 척도로서 광학순도(enantiomeric excess, ee)는 다음 수학식 1과 같이 정의하여 사용하였다.Optical purity (enantiomeric excess, ee) as a measure of the optical isomer selectivity of the chiral compound was used as defined in Equation 1 below.
상기 수학식 1에서, [S]와 [R]은 각각 (S)-에난티오머와 (R)-에난티오머 각각의 농도를 나타낸다.In Equation 1, [S] and [R] represent the concentrations of (S) -enantiomer and (R) -enantiomer, respectively.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The present invention as described above will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited thereto.
실시예 1. 라세믹 이부프로펜의 캔디다 루고사 리파제에 의한 에스테르화 반응 Example 1 Esterification of Racemic Ibuprofen with Candida Lugosa Lipase
500 mL 라운드 플라스크에 이소옥탄 160 mL, 라세믹 이부프로펜 2.06 g(10 mmol), 옥탄올 1.3 g(10 mmol), 캔디다 루고사 리파제 10 g, 지지체인 셀라이트 10 g과 물 1 mL을 각각 넣고 반응온도 40 ℃에서 24시간 동안 에스테르화 반응을 수행하였다. 1N NaHCO3 수용액으로 미반응물의 이부프로펜을 추출하여 분리 제거한 후에 순수한 (S)-이부프로펜 옥틸 에스테르를 얻었다. 액체 크로마토그피법으로 분석한 전환율이 92.2 %이었고, 광학순도는 98.4 %ee 이었다.In a 500 mL round flask, 160 mL of isooctane, 2.06 g (10 mmol) of racemic ibuprofen, 1.3 g (10 mmol) of octanol, 10 g of Candida Lugosa Lipase, 10 g of Celite as a support, and 1 mL of water were added. The esterification reaction was carried out at 40 ° C. for 24 hours. Unreacted ibuprofen was extracted with 1N NaHCO 3 aqueous solution, followed by separation to obtain pure (S)-ibuprofen octyl ester. The conversion was analyzed by liquid chromatographic method was 92.2%, the optical purity was 98.4% ee.
실시예 2. 라세믹 이부로펜의 캔디다 루고사 리파제에 의한 에스테르화 반응 Example 2 Esterification Reaction of Racemic Iburopene with Candida Lugosa Lipase
500 mL 라운드 플라스크에 이소옥탄 160 mL, 라세믹 이부로펜 2.06 g(10 mmol), 도데칸올 3.72 g(20 mmol), 캔디다 루고사 리파제 10 g, 셀라이트 10 g 및 물 1 mL을 각각 넣고 반응온도 30 ℃에서 24시간 동안 에스테르화 반응을 수행하였다. 1N NaHCO3 수용액으로 미반응물의 이부프로펜을 추출하여 분리 제거한 후에 순수한 (S)-이부프로펜 도데실 에스테르를 얻었다. 액체 크로마토그피법으로 분석한 전환율이 80 % 이었고, 광학순도는 99.3 %ee 이었다.In a 500 mL round flask, 160 mL of isooctane, 2.06 g (10 mmol) of racemic ibulopene, 3.72 g (20 mmol) of dodecanol, 10 g of Candida Lugosa Lipase, 10 g of Celite, and 1 mL of water were added. The esterification reaction was carried out at 30 ° C. for 24 hours. Unreacted ibuprofen was extracted with 1N NaHCO 3 aqueous solution, followed by separation to obtain pure (S) -ibuprofen dodecyl ester. The conversion was 80% and the optical purity was 99.3% ee.
실시예 3. 라세믹 이부로펜의 캔디다 루고사 리파제에 의한 에스테르화 반응 Example 3 Esterification Reaction of Racemic Iburopene with Candida Lugosa Lipase
500 mL 라운드 플라스크에 이소옥탄 160 mL, 라세믹 이부로펜 2.06 g(10 mmol), 데칸올 1.58 g(10 mmol), 캔디다 루고사 리파제 10 g, 셀라이트 10 g 및 물 1 mL을 각각 넣고 반응온도 50 ℃에서 24시간 동안 에스테르화 반응을 수행하였다. 1N NaHCO3 수용액으로 미반응물의 이부프로펜을 추출하여 분리 제거한 후에 순수한 (S)-이부프로펜 데실 에스테르를 얻었다. 액체 크로마토그피법으로 분석한 전환율이 95 % 이었고, 광학순도는 98.8 %ee 이었다.In a 500 mL round flask, 160 mL of isooctane, 2.06 g (10 mmol) of racemic ibulopene, 1.58 g (10 mmol) of decanol, 10 g of Candida Lugosa Lipase, 10 g of celite, and 1 mL of water were added. The esterification reaction was carried out at 50 ° C. for 24 hours. Unreacted ibuprofen was extracted with 1N NaHCO 3 aqueous solution, followed by separation to obtain pure (S)-ibuprofen decyl ester. The conversion measured by liquid chromatography was 95% and the optical purity was 98.8% ee.
실시예 4. (S)-이부프로펜 데실 에스테르의 화학적인 가수분해반응 Example 4 Chemical Hydrolysis of (S) -Ibuprofen Decyl Ester
500 mL 라운드 플라스크에 (S)-이부프로펜 데실 에스테르(실시예 3) 0.21 g, DMSO 55.1 g, 물 20 g 및 황산 1.7 g을 100 ℃에서 6시간동안 가수분해 반응을 수행하였다. 1N NaHCO3 수용액과 헥산으로 반응물을 추출하여 순수한 (S)-이부프로펜 0.199 g을 얻었다. 액체 크로마토그피법으로 분석한 전환율이 95.1 % 이었고, 광학순도는 98.6 %ee 이었다.In a 500 mL round flask, 0.21 g of (S) -Ibuprofen decyl ester (Example 3), 55.1 g of DMSO, 20 g of water and 1.7 g of sulfuric acid were subjected to a hydrolysis reaction at 100 ° C. for 6 hours. The reaction was extracted with 1N NaHCO 3 aqueous solution and hexane to give 0.199 g of pure (S)-ibuprofen. The conversion was 95.1% and the optical purity was 98.6% ee.
캔디다 루고사 리파제에 의한 라세믹 이부프로펜과 데실 알콜의 에스테르화 반응과 이 에스테르물의 화학적인 가수분해 반응을 통해서 총괄적인 수율 90 %를 확보할 수 있었다. The total yield of 90% was obtained through the esterification of racemic ibuprofen with decyl alcohol by Candida Lugosa lipase and the chemical hydrolysis of this ester.
또한, 상기 실시예 3에 따른 생물학적 에스테르화 반응을 수행함에 있어 알콜 종류 및 알콜의 사용량 등을 변화시키면서 반응시켰을 때 에스테르 화합물의 전환율 및 광학순도를 비교하기 위하여 다음과 같은 비교 실시예를 수행하였다.In addition, in performing the biological esterification according to Example 3, the following comparative example was performed to compare the conversion rate and optical purity of the ester compound when the reaction was performed while changing the alcohol type and the amount of alcohol used.
비교예 1. 라세믹 이부로펜의 캔디다 루고사 리파제에 의한 에스테르화 반응 Comparative Example 1.Esterification of Racemic Iburopene with Candida Lugosa Lipase
500 mL 라운드 플라스크에 이소옥탄 160 mL, 라세믹 이부로펜 2.06 g(10 mmol), 에탄올 0.92 g(20 mmol), 캔디다 루고사 리파제 10 g, 셀라이트 10 g 및 물 1 mL을 각각 넣고 반응온도 30 ℃에서 24시간 동안 에스테르화 반응을 수행하였다. 1N NaHCO3 수용액으로 미반응물의 이부로펜을 추출하여 분리 제거한 후에 순수한 (S)-이부프로펜 에틸 에스테르와 (R)-이부프로펜을 얻었다. 액체 크로마토그피법으로 분석한 전환율이 7.2 % 이었고, 광학순도는 94.6 %ee 이었다.In a 500 mL round flask, 160 mL of isooctane, 2.06 g (10 mmol) of racemic ibulopene, 0.92 g (20 mmol) of ethanol, 10 g of Candida Lugosa Lipase, 10 g of Celite, and 1 mL of water were added. The esterification reaction was carried out at 占 폚 for 24 hours. The unreacted iburophene was extracted with 1N NaHCO 3 aqueous solution and then separated to obtain pure (S)-ibuprofen ethyl ester and (R)-ibuprofen. The conversion was analyzed by liquid chromatography, 7.2%, the optical purity was 94.6% ee.
비교예 2. 라세믹 이부로펜의 캔디다 루고사 리파제에 의한 에스테르화 반응 Comparative Example 2. Esterification Reaction of Racemic Iburopene with Candida Lugosa Lipase
500 mL 라운드 플라스크에 이소옥탄 160 mL, 라세믹 이부로펜 2.06 g(10 mmol), 에탄올 10.4 g(80 mmol), 캔디다 루고사 리파제 10 g, 셀라이트 10 g 및 물 1 mL을 각각 넣고 반응온도 30 ℃에서 24시간 동안 에스테르화 반응을 수행하였다. 1N NaHCO3 수용액으로 미반응물의 이부프로펜을 추출하여 분리 제거한 후에 순수한 (S)-이부프로펜 에틸 에스테르를 얻었다. 액체 크로마토그피법으로 분석한 전환율이 4.3 % 이었고, 광학순도는 91.7 %ee 이었다.In a 500 mL round flask, 160 mL of isooctane, 2.06 g (10 mmol) of racemic ibulopene, 10.4 g (80 mmol) of ethanol, 10 g of Candida Lugosa Lipase, 10 g of celite, and 1 mL of water were added. The esterification reaction was carried out at 占 폚 for 24 hours. Unreacted ibuprofen was extracted with 1N NaHCO 3 aqueous solution, followed by separation to obtain pure (S) -ibuprofen ethyl ester. The conversion rate analyzed by liquid chromatography was 4.3% and the optical purity was 91.7% ee.
상기 실시예를 통하여 설명한 바와 같이 본 발명은 유기 용매상에서 캔디다 루고사 리파아제를 이용하여 라세믹 이부프로펜의 (S)-형태를 선택적으로 에스테르화하여 (S)-이부프로펜 알킬 에스테르를 만든 후, 이를 다시 화학적으로 가수분해 반응을 통하여 순수한 (S)-이부프로펜으로 전환하였다. 이와 같이 효소를 이용한 에스테르화 반응과 화학적인 가수분해 반응을 통하여 라세믹 2-아릴프로피온산의 광학 분할법은 광학순도 및 수율이 매우 높아 비스테로이드계 소염진통제인 (S)-이부프로펜, (S)-케토프로펜, (S)-나프록센을 경제성 있게 생산할 수 있는 효과가 있으므로 제약 및 관련 산업에 매우 유용할 것으로 전망된다.As described through the above examples, the present invention selectively esterifies (S) -form of racemic ibuprofen using Candida Lugosa lipase in an organic solvent to form (S) -ibuprofen alkyl ester, and then again chemically It was converted into pure (S)-ibuprofen via a hydrolysis reaction. Thus, the optical cleavage method of racemic 2-arylpropionic acid through the esterification reaction and chemical hydrolysis reaction using enzymes has high optical purity and yield, and thus, (S) -Ibuprofen, (S) -keto, which are nonsteroidal anti-inflammatory drugs It is expected to be very useful for pharmaceutical and related industries because of the economical effect of producing propene, (S) -naproxen.
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