KR101106804B1 - 가수분해 효소를 이용한 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의광학분할 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가수분해 효소를 이용한 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 (1-(4-methoxyphenyl)-2-propanol)의 광학분할 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 용매 및 산업용 가수분해 효소의 존재하에서 아실기 주게를 이용하여 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 광학선택적으로 에스테르화하여 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 광학분할하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법은 신규이며 활성이 우수한 산업용 효소와 아실기 주게를 이용하여 단시간 내에 별도의 부가 장치없이 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올만을 광학선택적으로 에스테르화하여 광학순도 99%e.e. 이상의 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 얻을 수 있고, 또한 에스테르화된 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올은 가수분해하여 높은 광학순도의 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 제조하는 실제적인 방법이다.
(S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올, (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올, 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올, 가수분해 효소, 광학분할

Description

가수분해 효소를 이용한 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 광학분할 방법 {Method of optically resolving 1-(4-methoxyphenyl)-2-propanol using a hydrolytic enzyme}
본 발명은 가수분해 효소를 이용한 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 광학분할 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 산업적으로 이용가능한 미생물 유래의 가수분해 효소의 존재하에서 기질로 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 사용하고 아실기 주게(acyl group donor)를 이용하여 광학선택적으로 에스테르화하여 높은 광학순도와 높은 수율로 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올과 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 동시에 제조하는 방법에 관한 것이다.
(S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올은 일본의 야마노우치(Yamanouchi)사에서 판매중인 탐술로신TM(TamsulosinTM)과 같은 전립선 비대증 치료제(Prostatic antihypertrophic)의 중간체로 사용할 수 있기 때문에 많은 연구가 진행되어 몇 가지의 선행기술이 보고되어 있다. 그러나, 현재까지 본 발명에서와 같이 활성이 우수한 산업용 효소를 이용하여 높은 광학순도 및 수율을 유지하면서 효율적으로 생 산할 수 있는 기술이 보고된 바는 없다.
현재 광학활성을 갖는 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 제조하는 방법은 미생물 균주를 이용하여 전구체인 케톤화합물을 광학선택적으로 환원하는 것이다. 즉, 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판온(1-(4-methoxyphenyl)-2-propanone)과 미생물 균주를 이용하여 광학선택적으로 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 제조하는 방법이다.
페라보쉬(Ferraboschi) 등은 효모(Baker's yeast)를 이용하여 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판온을 광학선택적으로 환원하여 98%e.e.의 광학순도를 갖는 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 제조하였다. 그러나, 효모와 기질의 비율이 10으로 높으면서도 수율이 15%로 낮아 경제적인 생산이 매우 어렵다(Ferraboschi P. et al., E. J. Chem. Soc. Perkin Trans. I(1972-1999), 9, 2469, 1990).
돈젤리(Donzelli) 등은 뷰베리아 바시아나(Beauveria bassiana ATCC 7159)를 이용하여 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판온을 광학선택적으로 환원한 결과, 50%의 수율로 94%e.e.의 광학순도를 갖는 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 제조하였다. 그러나, 광학순도가 94%e.e.로 낮을 뿐 아니라, 장시간을 필요로 하는 단점이 있다(Donzelli F. et al., Tetrahedron: Asymmetry. 7(11), 3129, 1996).
슈베르트(Schubert)는 캔디다 파라실로시스(Candida parapsilosis)를 이용하여 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판온을 광학선택적으로 환원하여 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 제조하였다. 그러나, 1-페닐-2-프로판온에 비해 활성도가 1/4 정도로 낮은 단점이 있다(Schubert T. et al., Synthesis, 12, 2045, 1999).
따라서, 99%e.e. 이상의 높은 광학순도를 나타내는 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 간단하면서도 경제적인 공정을 통해서 제조할 수 있는 방법이 시급히 요구되고 있다.
이에 본 발명자들은 효율적인 생산공정의 개발을 위해서 산업용 효소와 아실기 주게를 이용하여 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올과 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 숙신산 에스테르로 광학분할하는 방법을 채택하였다. 이 방법은 반응이 완료된 후 추출을 통해 두가지 형태의 광학 이성질체 화합물을 쉽게 분리할 수 있고, 분리된 에스테르 화합물은 가수분해를 통해 높은 광학순도의 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올로 완전히 전환할 수 있다는 장점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 광학분할하여 높은 광학순도를 갖는 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 및 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 간단하면서도 경제적인 공정을 통해서 동시에 고수율로 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가수분해 효소를 이용한 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 광학분할 방법은:
(a) 염기의 존재하에서 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판온을 환원시켜 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 얻는 단계;
(b) 유기용매 및 산업용 가수분해 효소의 존재하에서 상기 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 아실기 주게로 광학선택적으로 에스테르화시켜 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 및 에스테르화된 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 혼합물을 얻는 단계;
(c) 상기 혼합물로부터 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 유기용매로 추출하여 회수하는 단계; 및
(d) 상기 추출 후 얻어진 수용액에 존재하는 에스테르화된 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 알칼리 조건하에서 가수분해시켜 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 얻는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 용매 및 산업용 효소의 존재하에서 아실기 주게를 이용하여 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 광학선택적으로 에스테르화하여 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 광학분할하는 방법이 제공된다.
본 발명의 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 광학분할 방법에 따르면, 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판온을 환원시켜 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 제조한 후, 용매하에서 상기 라세믹 알코올을 기질로 하여 산업용 가수분해 효소 및 아실기 주게를 이용하여 광학분할하고 추출을 통해 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 회수한다. 다음으로, 상기 추출 후 수층에 존재하는 에스테르화된 (R)-1-(4-메톡 시페닐)-2-프로판올을 알칼리 조건하에서 가수분해하여 고순도의 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 회수함으로써 각각 광학활성을 갖는 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 및 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 동시에 제조한다.
본 발명에 따르면, 우선, 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판온을 염기의 존재하에서 환원시켜 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 제조한다. 여기서, 상기 염기는 당해업계에 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 바람직하게는 LiAlH4, NaBH4, LiBH4 또는 NaBH3CN 등이 사용될 수 있다.
상기 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올은 유기용매의 존재하에서 광학분할시키는데, 본 발명에 있어서 중요한 광학분할 방법은 그 일례를 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이 효소적 분할방법을 사용한다.
Figure 112004028564092-pat00001
즉, 상기 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 기질로 하여 이소프로필 에테르(isopropyl ether)와 같은 용매에 용해시킨 후 리파제 PS-C를 비롯한 산업용 가수분해 효소와 무수 숙신산과 같은 아실기 주게를 첨가한 다음 교반시켜 (R)-이성질체만을 선택적으로 에스테르화(esterification)하여 광학활성을 갖는 에스테르 화된 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올, 즉 광학활성을 갖는 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 숙신산 에스테르 화합물과 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 제조한다. 생성된 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올은 상기 혼합용액으로부터 유기용매로 추출하여 회수한다. 바람직하게는, 상기 에스테르화된 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올과 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올은 포화 중조 수용액과 염화메틸렌(methylene chloride)을 사용하여 추출과정을 수행할 경우 쉽게 분리되지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 산업용 가수분해 효소는 아마노(Amano)사의 리파제 AK, 리파제 PS, 리파제 PS-C, 리파제 PS-D 등과, 유로파(Europa)사의 유로파 리파제 4, 유로파 리파제 13, 유로파 리파제 20, 유로파 리파제 21, 노보(Novo)사의 리포짐 IM, 로슈(Roche)사의 키라짐 L2, 키라짐 L9, 키라짐 L10 등이 있으며, 이들의 분말이나 액상형태, 또는 담체로 고정화된 형태를 모두 포함하며 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 가수분해 효소는 상기 효소반응 후, 여과분리 및 회수하여 1∼10회 정도 반복사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 유기용매로는 이소프로필 에테르, 아세토니트릴, 시클로헥산, 디클로로에탄, 다이옥산, 초산 에틸, 아세톤, 톨루엔, 헥산, 헵탄, 다이글라임 등이 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 아실기 주게로는 무수 숙신산(succinic anhydride), 초산 비닐(vinyl acetate), 부틸산 비닐(vinyl butyrate), 벤조산 비닐(vinyl benzoate) 등이 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 효소반응은 25∼50℃의 온도에서 바람직하게는 24시간 이내로 수행하는 것이 바람직하며, 상기 온도가 25℃ 미만이면 반응속도가 너무 느려지는 단점이 있고, 반응온도가 50℃를 초과하면 광학순도가 떨어지는 문제점이 있다.
여기서, 효소와 기질의 비율, 즉 상기 산업용 가수분해 효소와 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 비율은 부피 대 무게비(V:W)로 1:0.5∼10이 바람직하며, 상기 범위를 벗어날 경우 효소의 양이 너무 많아 경제성이 떨어지거나 반응속도가 너무 느려지는 문제점이 있다.
한편, 상기 효소반응액 중의 기질의 농도는 1∼20%(V/V)인 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어날 경우 전체부피에 비해 기질의 양이 너무 적어 경제성이 맞지 않고, 반대로 너무 많은 경우 반응속도가 느려지고 수율이 감소하는 단점이 있다.
다음 단계로, (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 추출후 수층에 존재하는 (R)형의 에스테르 화합물은 그 일례를 하기 반응식 2에 나타낸 바와 같이 알칼리 조건하에서 가수분해하고 추출을 통해 회수함으로써 광학 활성을 갖는 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 제조한다.
Figure 112004028564092-pat00002
예를 들어, 상기 반응식 1에 의해 제조된 광학활성을 갖는 (R)-1-(4-메톡시 페닐)-2-프로판올 숙신산 에스테르 화합물의 경우, 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 60℃에서 가수분해 반응시키고, 이를 염화메틸렌을 용매로하여 추출하여 광학활성을 갖는 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 제조한다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만 하기 예에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
(a) 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 제조
500㎖ 둥근 바닥 플라스크에 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판온 20g(0.122mol)을 넣고 메탄올 100㎖에 용해시킨다. 온도를 5℃로 낮춘 후, NaBH4 2.11g(0.061mol)을 천천히 첨가한다. 첨가 완료 후, 상온에서 1시간 교반하고, 1N HCl 용액 150㎖을 천천히 적가한다. 에틸아세테이트 100㎖로 2회 추출한 후, 용매를 감압증류로 제거하여 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 19.4g (0.117mol; 수율 96 %)을 얻었다.
(b) 가수분해 효소를 이용한 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 분할
15㎖ 바이알에 기질로 상기 (a) 단계에서 얻은 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 100㎕와 무수 숙신산(Succinic anhydride, 알드리치사 제품) 65㎎을 첨가하고 가수분해 효소의 하나인 리파제 PS-C(아마노사 제품, 일본) 100㎎을 정량하여 넣은 뒤 최종부피가 5㎖가 되도록 이소프로필 에테르(Isopropyl ether)를 첨가한 뒤, 30℃에서 반응을 수행하였다. 반응 후 일정시간마다 반응액 100㎕를 취하고, 이를 감압증류를 통해 용매를 제거하여 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올과 (R)-1- (4-메톡시페닐)-2-프로판올 숙신산 에스테르를 얻었다.
이와 같이 제조된 알코올과 에스테르 화합물의 광학순도는 액체 크로마토 그래피를 이용하여 분석하였다.
액체 크로마토 그래피의 분석조건은 다음과 같다.
컬럼으로는 아밀로스 유도체로 이루어진 키랄셀 오비-에이치(Chiralcel OB-H, Daicel사 제품)와 키랄셀 오디-에이치(Chiralcel OD-H, Daicel사 제품)를 연결하여 사용하였고, 용리액으로는 헥산, 이소프로판올을 98:2의 비율로 사용하여 분당 0.6㎖의 속도로 흘려주었으며, 반응생성물은 UV 220㎚에서 검출하였다. 상기 반응의 반응물인 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올은 49.8분, (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올은 62.3분, 반응의 생성물인 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 숙신산 에스테르는 112.2분, (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 숙신산 에스테르는 115.1분에서 검출되었다.
분석결과는 (S)-알코올의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.], (R)-에스테르 화합물의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.]로 나타내었다.
알코올의 수율은 하기 수학식 1과 같이 반응물인 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 농도 대비 남아있는 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 농도의 백분율로 나타내었고, 에스테르 화합물의 수율은 하기 수학식 2와 같이 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 농도 대비 생성된 에스테르 화합물의 농도의 백분율로 나타내었다. 알코올 및 에스테르 화합물의 농도는 표준곡선을 작성하여 구하였다.
또한, (S)형의 알코올 화합물의 광학순도는 하기 수학식 3을 사용하여 계산 하였고, (R)형의 에스테르 화합물의 광학순도는 하기 수학식 4를 사용하여 계산하였다.
Figure 112004028564092-pat00003
Figure 112004028564092-pat00004
Figure 112004028564092-pat00005
Figure 112004028564092-pat00006
상기와 같은 조건으로 반응시간에 따른 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 및 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 숙신산 에스테르의 수율[%] 및 광학순도[%e.e.]를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
반응시간에 따른 (S)-알코올의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.] 및 (R)-에스테르 화합물의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.]
반응시간
(시간)		 (S)-알코올 화합물 (R)-에스테르 화합물
수율[M/M, %] 광학순도(%e.e.) 수율[M/M, %] 광학순도(%e.e.)
4 49.9 68.6 40.7 99.4
8 49.7 87.9 46.8 98.7
12 49.6 93.0 48.2 98.5
16 49.6 97.9 49.5 98.4
20 49.7 99.0 49.8 98.7
24 49.6 99.6 49.9 98.3
실시예 2
100㎖ 반응기에 상기 실시예 1의 (a) 단계에서 얻은 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 1.067g과 무수 숙신산 650㎎을 첨가하고 리파제 PS-C 0.5g을 정량하여 넣은 뒤 최종부피가 50㎖가 되도록 이소프로필 에테르를 첨가하고, 30℃에서 반응을 수행하였다. 반응후 일정시간마다 반응액 100㎕를 취하여 실시예 1과 같은 방법으로 분석하여 (S)-알코올의 광학순도가 99% 이상 되었을 때 반응을 종료하였다. 반응이 완료된 후, 여과를 통해 효소를 제거하고 남은 여액을 분별깔때기에 넣고, 50㎖의 포화중조 수용액을 첨가한 뒤 잘 혼합하고 정치하여 유기층을 얻었다. 동량의 염화 메틸렌을 이용하여 1회 더 추출하고, 유기층을 합하여 500㎖ 둥근바닥 플라스크에 담는다. 황산마그네슘을 이용하여 수분을 제거하고 감압증류를 통해 용매를 제거한 결과 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 0.503g(수율: 47.1%)을 얻어서 HPLC로 확인한 결과 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 광학순도는 99.1%였다.
실시예 3
실시예 2에서 추출후 남은 수용액 50㎖에 1-노르말 수산화나트륨용액 5㎖를 넣고 60℃에서 강하게 교반하였다. (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 숙신산 에스테르가 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올로 전환된 것을 확인한 후, 실시예 2와 같 은 방법으로 염화 메틸렌을 이용하여 2회 추출하고 황산마그네슘을 이용하여 용매내의 수분을 제거하고 감압증류를 통해 용매를 제거한 결과 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 0.437g(수율:41.0%)을 얻어서 HPLC로 확인한 결과 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 광학순도는 94.2%였다.
실시예 4∼7
실시예 1의 조건 중 효소의 양, 용매의 종류, 최종부피 및 반응온도는 실시예 1과 동일한 조건하에서 유지시키고 기질의 부피를 50, 250, 500, 1000㎕, 무수 숙신산의 양도 각각 33, 163, 325, 650㎎으로 변화시킨 뒤 24∼72시간 동안 반응을 수행하고 실시예 1과 같은 방법으로 분석한 결과를 표 2에 나타내었다.
기질의 부피(㎕) 변화에 따른 (S)-알코올의 수율[M/M, %]과 광학순도[% e.e.] 및 (R)-에스테르 화합물의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.]
실시예 기질부피
(㎕)		 무수
숙신산 양(㎎)		 반응시간
(시간)		 (S)-알코올 화합물 (R)-에스테르 화합물
수율
[M/M, %]		 광학순도
(%e.e.)		 수율
[M/M, %]		 광학순도
(%e.e.)
4 50 33 24 48.9 99.3 49.8 95.7
5 250 163 24 49.6 99.6 49.9 98.3
6 500 325 24 49.9 99.7 49.9 99.7
7 1000 650 72 50.0 98.9 49.7 100.0
실시예 8∼10
실시예 1의 조건 중 기질의 부피, 무수 숙신산의 양, 용매의 종류, 최종부피 및 반응온도는 실시예 1과 동일한 조건하에서 유지시키고 효소인 PS-C의 양을 25, 50, 250㎎으로 다양하게 변화시킨 뒤 24시간 동안 반응을 수행하고 실시예 1과 같 은 방법으로 분석한 결과를 표 4에 나타내었다.
효소양(㎎) 변화에 따른 (S)-알코올의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.] 및 (R)-에스테르 화합물의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.]
실시예 효소양
(㎎)		 (S)-알코올 화합물 (R)-에스테르 화합물
수율[M/M, %] 광학순도
(%e.e.)		 수율[M/M, %] 광학순도
(%e.e.)
8 50 49.6 96.8 49.2 98.6
9 50 49.8 99.1 49.8 99.4
10 250 48.2 99.6 49.9 93.0
실시예 11∼13
실시예 1의 조건 중 기질의 부피, 무수 숙신산의 양, 효소의 양 및 용매의 종류, 최종부피는 실시예 1과 동일한 조건하에서 유지시키고 반응온도를 25, 40, 50℃로 다양하게 변화시킨 뒤 24시간 동안 반응을 수행하고 실시예 1과 같은 방법으로 분석한 결과를 표 5에 나타내었다.
온도(℃) 변화에 따른 (S)-알코올의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.] 및 (R)-에스테르 화합물의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.]
온도
(℃)		 (S)-알코올 화합물 (R)-에스테르 화합물
수율[M/M, %] 광학순도
(%e.e.)		 수율[M/M, %] 광학순도
(%e.e.)
실시예 11 25 49.6 99.7 49.9 98.6
실시예 12 40 49.8 99.8 50.0 99.0
실시예 13 50 49.8 99.6 49.9 99.2
실시예 14∼24
실시예 1의 조건 중 기질의 부피, 무수 숙신산의 양, 효소의 양, 용매의 종 류, 최종부피 및 반응온도는 실시예 1과 동일한 조건하에서 유지시키고 효소를 리파제 AK, 리파제 PS, 리파제 PS-D, 유로파 리파제 4, 유로파 리파제 13, 유로파 리파제 20, 유로파 리파제 21, 리포짐 IM, 키라짐 L2, 키라짐 L9, 키라짐 L10으로 다양하게 변화시킨 뒤 48시간 동안 반응을 수행하고 실시예 1과 같은 방법으로 분석한 결과를 표 6에 나타내었다.
효소의 변화에 따른 (S)-알코올의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.] 및 (R)-에스테르 화합물의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.]
실시예 효소 (S)-알코올 화합물 (R)-에스테르 화합물
수율[M/M, %] 광학순도
(%e.e.)		 수율[M/M, %] 광학순도
(%e.e.)
14 리파제 AK 49.9 98.0 49.5 99.5
15 리파제 PS 50.0 76.1 43.2 99.9
16 리파제 PS-D 50.0 99.1 49.8 99.9
17 유로파 리파제 4 50.0 98.0 49.5 99.9
18 유로파 리파제 13 49.9 40.1 28.7 99.4
19 유로파 리파제 20 49.5 99.8 49.9 98.2
20 유로파 리파제 21 49.8 100.0 50.0 99.1
21 리포짐 IM 49.9 73.9 42.5 99.5
22 키라짐 L2 49.9 51.6 34.1 99.5
23 키라짐 L9 49.9 63.3 38.8 99.5
24 키라짐 L10 49.5 99.1 49.8 98.1
실시예 25∼34
실시예 1의 조건 중 기질의 부피, 무수 숙신산의 양, 효소의 종류, 양, 용매의 부피 및 반응온도는 실시예 1과 동일한 조건하에서 유지시키고 용매를 아세토니트릴, 시클로헥산, 디클로로에탄, 다이옥산, 초산 에틸, 아세톤, 톨루엔, 헥산, 헵탄, 다이글라임으로 다양하게 변화시킨 뒤 48시간 동안 반응을 수행하고 실시예 1 과 같은 방법으로 분석한 결과를 표 7에 나타내었다.
용매의 변화에 따른 (S)-알코올의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.] 및 (R)-에스테르 화합물의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.]
실시예 용매 (S)-알코올 화합물 (R)-에스테르 화합물
수율[M/M, %] 광학순도
(%e.e.)		 수율[M/M, %] 광학순도
(%e.e.)
25 아세토니트릴 50.0 91.1 47.7 99.9
26 시클로헥산 49.9 50.0 33.3 99.7
27 디클로로에탄 50.0 98.2 49.5 99.8
28 다이옥산 50.0 99.4 49.8 99.9
29 초산 에틸 50.0 67.6 40.3 100.0
30 아세톤 50.0 93.3 48.3 100.0
31 톨루엔 48.8 99.3 49.8 95.5
32 헥산 49.5 94.4 48.6 97.8
33 헵탄 49.9 95.3 48.8 99.4
34 다이클라임 50.0 80.7 44.7 99.9
실시예 35∼36
실시예 1의 조건 중 기질의 부피, 효소의 종류, 양, 용매의 종류, 최종부피 및 반응온도는 실시예 1과 동일한 조건하에서 유지시키고 아실기 주게를 각각 초산비닐 및 부틸산 비닐로 바꾸고 기질의 5당량이 되도록 하여 8시간 동안 반응을 수행하였다. 분석은 실시예 1과 같은 방법으로 실시하였는데, 반응의 생성물인 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 초산 에스테르는 44.2분, (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 초산 에스테르는 46.9분, (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 부틸산 에스테르는 25.6분, (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 초산 에스테르는 28.6분에서 검출되었으며 분석한 결과를 표 8에 나타내었다.
아실기 주게의 변화에 따른 (S)-알코올의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.] 및 (R)-에스테르 화합물의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.]
실시예 아실기 주게 아실기 주게
양 (㎕)		 (S)-알코올 화합물 (R)-에스테르 화합물
수율
[M/M, %]		 광학순도
(%e.e.)		 수율
[M/M, %]		 광학순도
(%e.e.)
35 초산 비닐 300 49.7 99.8 50.0 98.7
36 부틸산 비닐 413 49.5 99.8 50.0 98.2
실시예 37∼46
실시예 1의 방법에 따라 24시간 동안 반응시킨 후, 내용물을 회수하여 원심분리기로 효소와 반응생성물을 분리시켜 상등액은 실시예 1과 같은 방법으로 분석하였다. 또한 분리된 효소는 반복사용을 위하여 이소프로필 에테르를 사용하여 2회 세척한 후 건조하여 재사용하였다. 상기와 동일한 방법으로 효소를 10회 반복 사용하여 반응하고 상등액은 회수하여 분석한 결과는 하기 표 9에 나타내었다.
효소의 반복사용 횟수에 따른 (S)-알코올의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.] 및 (R)-에스테르 화합물의 수율[M/M, %]과 광학순도[%e.e.]
실시예 반복사용 횟수 [회] (S)-알코올 화합물 (R)-에스테르 화합물
수율[M/M, %] 광학순도
(%e.e.)		 수율[M/M, %] 광학순도
(%e.e.)
37 1 49.6 99.6 49.9 98.3
38 2 49.1 99.8 50.0 96.6
39 3 49.8 99.3 49.8 99.2
40 4 49.9 99.3 49.8 99.7
41 5 49.8 99.1 49.8 99.2
42 6 50.0 99.6 49.9 99.8
43 7 50.0 99.8 49.9 99.9
44 8 50.0 99.9 50.0 99.9
45 9 50.0 99.9 50.0 99.9
46 10 49.9 99.8 49.9 99.8
전술한 바와 같이, 본 발명의 방법은 광학순도 및 수율이 우수한 산업용 가 수분해 효소를 이용하여 광학순도 99% 이상의 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 및 높은 광학순도의 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 실제적으로 동시에 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 발명에 따른 제조방법은 종래의 방법들에 비해 생산이 용이하고 효율적이므로, 실제적인 생산이 가능한 공정을 제공한다. 특히, 20%(V/V) 이상의 기질농도에서도 광학순도 99%e.e. 이상의 매우 높은 광학순도를 갖는 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 및 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 제공한다는 장점이 있다.

Claims (8)

  1. (a) 염기의 존재하에서 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판온을 환원시켜 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 얻는 단계;
    (b) 유기용매 및 산업용 가수분해 효소의 존재하에서 상기 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 아실기 주게로 광학선택적으로 에스테르화시켜 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 및 에스테르화된 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올 혼합물을 얻는 단계, 상기 산업용 가수분해 효소는 리파제 PS-C, 리파제 AK, 리파제 PS, 리파제 PS-D, 유로파 리파제 4, 유로파 리파제 13, 유로파 리파제 20, 유로파 리파제 21, 리포짐 IM, 키라짐 L2, 키라짐 L9, 및 키라짐 L10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나임;
    (c) 상기 혼합물로부터 (S)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 유기용매로 추출하여 회수하는 단계; 및
    (d) 상기 추출 후 얻어진 수용액에 존재하는 에스테르화된 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 알칼리 조건하에서 가수분해시켜 (R)-1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올을 얻는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가수분해 효소를 이용한 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 광학분할 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 용매는 이소프로필 에테르, 아세토니트릴, 시클로헥산, 디클로로에탄, 다이옥산, 초산 에틸, 아세톤, 톨루엔, 헥산, 헵탄, 다이글라임 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 가수분해 효소를 이용한 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 광학분할 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 아실기 주게가 무수 숙신산, 초산 비닐, 부틸산 비닐 및 벤조산 비닐로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 가수분해 효소를 이용한 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 광학분할 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 반응액 중 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 함량이 1∼20%[V/V]인 것을 특징으로 하는 가수분해 효소를 이용한 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 광학분할 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가수분해 효소 대비 상기 라세믹 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 비율이 1:0.5∼10[V/W]인 것을 특징으로 하는 가수분해 효소를 이용한 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 광학분할 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 반응온도는 25∼50℃인 것을 특징으로 하 는 가수분해 효소를 이용한 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 광학분할 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 가수분해 효소는 (b) 단계 반응후 여과분리하여 반복사용하는 것을 특징으로 하는 가수분해 효소를 이용한 1-(4-메톡시페닐)-2-프로판올의 광학분할 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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