KR20030082730A - Method of optical resolution by enzyme using solvent-free two-phase system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method of optical resolution by an enzyme using a solvent-free two-phase system is provided, thereby cheaply carrying out the optical resolution without causing environment pollution. CONSTITUTION: A method of optical resolution by an enzyme comprises the steps of: forming a solvent-free two-phase system consisting a racemic ester layer as a reaction substrate and a water layer; adding an enzyme to the system to optic selectively hydrolyze the racemic ester; and separating the hydrolysate from the system during the hydrolysis reaction, wherein the racemic ester is ketoprofen ester, ibuprofen ester, or naproxen ester; the enzyme is lipase, esterase, or protease having the optical selectivity to racemic ester; the separation is carried out by evaporation of the hydrolysate or solubilization of hydrolysate in other system; and the hydrolysis temperature is 30 to 100 deg. C.

Description

무용매 이상계 시스템을 이용한 효소적 광학분할 방법{Method of optical resolution by enzyme using solvent-free two-phase system}Method of optical resolution by enzyme using solvent-free two-phase system

본 발명은 라세미 혼합물을 분리하는 광학분할 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 라세믹 에스테르(racemic ester)를 효소를 이용하여 가수 분해함으로써 광학적으로 순수한 각각의 에난티오머(enantiomer)로 분리할 수 있는 광학분할 방법에 대한 것이다.The present invention relates to an optical splitting method for separating racemic mixtures, and more particularly, it is possible to separate racemic esters into individual optically pure enantiomers by hydrolysis using enzymes. To optical splitting method.

케토프로펜, 이부프로펜, 슈프로펜, 나프록센 등의 비스테로이드계 소염 진통제는 대부분이 (S)-에난티오머에만 약리적 활성을 가지고 있어서 이를 순수하게 분리해 낼 필요가 있다.Most nonsteroidal anti-inflammatory drugs, such as ketoprofen, ibuprofen, sperprofen, and naproxen, have pharmacological activity only in ( S ) -enantiomer and need to be separated purely.

또한 (R)-에난티오머도 그 쓰임이 늘어나고 있기 때문에 이러한 라세믹 의약품의 광학 분할은 필수적인 것으로 보여진다(Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 10, 2000, p 523-529).In addition, since the use of ( R ) -enantiomers is increasing, optical splitting of such racemic drugs appears to be essential (Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 10, 2000, p 523-529).

이러한 물질의 광학분할에 대한 연구는, 대부분 용매 내에서 에스테르화 반응을 통해 만들어진 에스테르화물을 효소를 이용하여 가수 분해함으로써 순수한 에난티오머를 분리해 내는 것에 대한 것이었다(Biotechnology Letters 21, 1999, p143-146).The study of the optical splitting of these materials has been directed to the separation of pure enantiomers by hydrolysis of the esterifications made through esterification reactions in solvents (Biotechnology Letters 21, 1999, p143-). 146).

그러나 이러한 방법에 의할 경우, 에스테르를 효과적으로 녹이기 위하여 사용되는 유기 용매로 인해 반응 부피가 증가되고, 반응 기질의 농도를 떨어뜨려 저농도 효소 반응이 진행됨으로써 생산성 면에서 큰 효과를 거두지 못할 뿐 아니라, 이러한 유기 용매의 처리 과정에서 환경 오염을 유발하는 등의 문제점이 예상된다. 특히 이러한 문제점은 대량 생산을 위하여 반응 규모를 확대하였을 때 더 큰 문제로 나타날 것이다.However, in this method, the reaction volume increases due to the organic solvent used to effectively dissolve the ester, and the concentration of the reaction substrate is lowered, so that the low concentration enzyme reaction proceeds. Problems such as causing environmental pollution during the treatment of organic solvents are expected. In particular, this problem will appear to be a bigger problem when the reaction scale is increased for mass production.

또 다른 광학분할 방법으로서, 효소를 이용하여 서로 섞이지 않는 반응물로 이상계 시스템을 구성하여 광학분할을 행하는 방법이 있는데, 이 경우는 실관 막, 고분자 막 등 다양한 막 반응기를 이용하여 효소를 사용하는 것들이었다(Journal of Membrane Science 125, 1997, p177-187).As another optical splitting method, there is a method of optical splitting by forming an ideal system with reactants that do not mix with enzymes. In this case, enzymes are used by using various membrane reactors such as chamber tube membranes and polymer membranes. (Journal of Membrane Science 125, 1997, p177-187).

무용매 시스템의 적용예는 아직까지 지방산과 글리세롤을 이용한 글리세라이드 생산이나 왁스 에스테르 생산이 대부분이며, 또한 광학 분할에의 적용도 연구가 시작되고 있으나 아직까지는 미미한 실정이다.Application examples of the solvent-free system are the production of glycerides or wax esters using fatty acids and glycerol, and the application to optical splitting is still under way.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 용매 없이 반응 기질과 효소로만으로 구성된 무용매 이상계 시스템을 이용하여 보다 단순한 방법으로 광학활성 물질을 각각의 에난티오머로 분리하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to separate the optically active material into each enantiomer in a simpler manner by using a solvent-free ideal system composed only of a reaction substrate and an enzyme without a solvent.

도 1a는 반응 초기 무용매 이상계 광학 분할 시스템을 나타낸 모식도이고,Figure 1a is a schematic diagram showing a reaction-free solvent-free ideal optical splitting system,

도 1b는 반응이 진행된 후 무용매 이상계 광학 분할 시스템을 나타낸 모식도이고,Figure 1b is a schematic diagram showing a solvent-free ideal optical splitting system after the reaction proceeds,

도 2는 시간에 따른 케토프로펜 데실 에스테르의 가수 분해 반응 전환율을 나타낸 선도이다.2 is a diagram showing the hydrolysis reaction conversion rate of ketoprofen decyl ester over time.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 라세믹 에스테르를 효소를 이용하여 광학분할하는 방법에 있어서, 반응 기질인 라세믹 에스테르층과 물층으로 이루어진 무용매 이상계(solvent-free two-phase) 시스템을 형성하는 단계; 상기 시스템에 효소를 첨가하여, 상기 라세믹 에스테르를 광학선택적으로 가수분해하는 단계; 및 상기 가수분해 반응과 동시에 가수분해 생성물이 반응이 일어나는 계에서 분리되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라세믹 에스테르의 광학분할 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a solvent-free two-phase system consisting of a racemic ester layer and a water layer as a reaction substrate in a method for optically dividing a racemic ester using an enzyme. Forming; Adding an enzyme to the system to optically hydrolyze the racemic ester; And simultaneously causing the hydrolysis product to be separated in the system in which the reaction takes place at the same time as the hydrolysis reaction.

이 때, 라세믹 에스테르는 광학활성을 갖는 에스테르류라면 특별히 제한되지는 않지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 비스테로이드성 소염 진통제일 수 있으며, 더욱 상세하게는 케토프로펜 에스테르, 이부프로펜 에스테르, 슈프로펜 에스테르, 또는 나프록센 에스테르 등일 수 있다. 또한 광학선택성이 있는 효소는, 반응 물질에 대하여 광학 선택성을 나타내는 효소라면 특별히 제한되지 않으며, 리파아제, 에스터라아제, 또는 프로테아제 등일 수 있다.In this case, the racemic ester is not particularly limited as long as the ester has optical activity, but according to a preferred embodiment of the present invention, the racemic ester may be a nonsteroidal anti-inflammatory analgesic agent, and more particularly, ketoprofen ester, ibuprofen ester, and soup. Lofen ester, naproxen ester and the like. The enzyme having optical selectivity is not particularly limited as long as it is an enzyme that exhibits optical selectivity with respect to the reactant, and may be a lipase, an esterase, a protease, or the like.

더욱 바람직하게는, 상기 효소는 소수성을 갖는 고정화된 형태의 효소이다. 이러한 구성을 통하여 효소가 에스테르층에 머물게 함으로써, 효소의 효율을 높일수 있다.More preferably, the enzyme is an enzyme in immobilized form with hydrophobicity. Through this configuration, the enzyme stays in the ester layer, thereby increasing the efficiency of the enzyme.

본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 상기 분리 단계는 가수분해 생성물이 기화되거나 다른 계로 용해됨으로써 이루어질 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the separation step may be achieved by vaporizing or dissolving the hydrolysis product into another system.

이 때 바람직한 가수분해 반응의 온도 범위는 30 내지 100℃이며, 물층은 염기를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 통하여, 생성물인 카르복실산과 알콜이 에스테르층으로부터 더욱 잘 분리될 수 있다. 이 때, 염기는 특별히 제한되지는 않으나, NaHCO3인 것이 바람직하다.At this time, the temperature range of a preferable hydrolysis reaction is 30-100 degreeC, and it is preferable that a water layer contains a base further. Through this configuration, the product carboxylic acid and alcohol can be better separated from the ester layer. At this time, the base is not particularly limited, but is preferably NaHCO 3 .

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail.

본 발명은 광학적으로 순수한 물질을 얻기 위하여, 용매 없이 반응 기질인 에스테르와 물, 그리고 효소만으로 이루어진 무용매 이상계 시스템을 통하여 광학 분할을 수행한다.In order to obtain an optically pure material, the optical division is performed through a solvent-free ideal system consisting of ester, water, and enzyme, which are reaction substrates without solvent.

본 발명의 무용매 이상계 시스템에 의할 경우, 에스테르류의 효소적 광학 분할을 높은 선택도로써 수행할 수 있다. 광학분할이 가능한 에스테르류 화합물은 제한이 없으나, 케토프로펜 에스테르, 이부프로펜 에스테르, 슈프로펜 에스테르, 및 나프록센 에스테르 등이 바람직하다. 이들 화합물들은 비스테로이드 소염 진통제류로서, 이러한 화합물들을 상기 무용매 이상계 시스템에 의하여 광학선택적으로 가수분해함으로써 광학분할을 수행할 수 있다.By the solvent-free ideal system of the present invention, enzymatic optical cleavage of esters can be performed with high selectivity. Although there is no restriction | limiting in the ester compound which can be optically divided, Ketoprofen ester, ibuprofen ester, a sperpropene ester, a naproxen ester, etc. are preferable. These compounds are nonsteroidal anti-inflammatory analgesics, which can perform optical splitting by optically hydrolyzing these compounds by the solvent-free ideal system.

본 발명의 방법은, 상기 화합물들의 가수분해 반응을 촉진하고 보다 높은 반응 전환율을 얻기 위하여, 반응이 일어나는 계로부터 생성물을 제거하는 것이 바람직하다. 대부분의 효소 반응은 가역반응이므로 생성물을 제거하면, 화학 평형적으로 원하는 반응쪽으로 유리하기 때문에 전환율과 반응속도가 증가할 수 있다.The process of the invention preferably removes the product from the system in which the reaction takes place in order to promote the hydrolysis reaction of the compounds and to obtain higher reaction conversion. Since most enzymatic reactions are reversible reactions, removal of the product can increase conversion and reaction rates because the chemical equilibrium favors the desired reaction.

에스테르 화합물의 경우, 가수분해 반응이 일어나면, 카르복실산과 알콜이 생성된다. 이러한 생성물 중 카르복실산은 염기를 이용하여 다른 계로 이동시켜 제거할 수 있고, 알콜은 기화시키거나 또는 용해시킴으로 제거가 가능하다. 이와 같이 반응 생성물을 제거해줌으로써 효율적인 가수분해 반응을 유도할 수 있다.In the case of an ester compound, when a hydrolysis reaction occurs, carboxylic acid and alcohol are produced. Carboxylic acids in these products can be removed by transfer to another system using a base, and alcohols can be removed by vaporizing or dissolving. By removing the reaction product in this way, an efficient hydrolysis reaction can be induced.

본 발명의 광학분할 방법을, 예시의 방법으로 더욱 상세히 설명하고자 한다.The optical splitting method of the present invention will be described in more detail by way of example.

본 발명의 방법을 설명하기 위하여, 광학분할을 행할 에스테르로는 케토프로펜 에스테르를 사용한다. 케토프로펜 에스테르는 공지의 문헌에 기재된 방법으로 용이하게 얻을 수 있다.In order to explain the method of the present invention, ketopropene ester is used as the ester to be optically divided. Ketoprofen ester can be easily obtained by the method as described in well-known literature.

또한 본 발명의 방법의 설명을 위하여 가수분해 효소로는, 고정화 효소 Novozym 435(Candida antarcticatype B lipase)를 사용함으로써, 도 1a 및 도 1b와 같이 특별한 장치 없이 자연스럽게 효소를 에스테르가 있는 층에 유지시킬 수 있도록 하였다. 여기에서 사용된 Novozym 435는 소수성인 아크릴 수지(acrylic resin)에 고정화된 형태의 지질 분해 효소로 Novo Industries (Denmark)로부터 얻을 수 있다.In addition, for the explanation of the method of the present invention, by using the immobilizing enzyme Novozym 435 ( Candida antarctica type B lipase) as a hydrolase, the enzyme is naturally maintained in the ester layer without any special device as shown in FIGS. 1A and 1B. To make it possible. Novozym 435 as used herein is a lipolytic enzyme immobilized in a hydrophobic acrylic resin, available from Novo Industries (Denmark).

먼저 케토프로펜 에스테르층과 물층을 형성한 후, 여기에 상기의 Novozym 435를 첨가하면, 가수분해 반응이 에스테르층 내에서 일어나며, 도1a 및 도 1b와 같이 반응이 진행됨에 따라 Novozym 435에 선택성을 나타내는 (R)-케토프로펜 에스테르가 가수분해 반응을 통하여 (R)-케토프로펜이 되면서 물층으로 녹아들어 간다.First, the ketopropene ester layer and the water layer are formed, and when Novozym 435 is added thereto, hydrolysis reaction occurs in the ester layer, and as the reaction proceeds as shown in FIGS. 1A and 1B, the selectivity to Novozym 435 is increased. The ( R ) -ketoprofen ester represented is dissolved into the water layer as it becomes ( R ) -ketoprofen through a hydrolysis reaction.

상기에서 설명한 바와 같이, 높은 반응 전환율을 얻기 위하여 반응이 일어나는 계, 즉 도 1a에서의 에스테르 층에서의 반응 생성물인 카르복실산은 염기를 이용하여 물층으로 분리함으로써 효율적인 가수 분해 반응을 유도한다. 즉, 반응 생성물인 케토프로펜(2-(3-벤졸페닐)프로피온산)을 녹이기 위해 물에 약염기성을 띠는 NaHCO3를 첨가한다.As described above, the system in which the reaction takes place in order to obtain a high reaction conversion, that is, the carboxylic acid which is the reaction product in the ester layer in FIG. 1A, is separated into a water layer using a base to induce an efficient hydrolysis reaction. That is, NaHCO 3 which is weakly basic in water is added to dissolve the reaction product ketopropene (2- (3-benzolphenyl) propionic acid).

따라서 반응이 진행됨에 따라 도1b에 나타낸 것과 같이 (R)-케토프로펜은 물층에 존재하게 되고, (S)-케토프로펜 데실 에스테르는 에스테르 층에 존재하게 된다. 여기서 (S)-케토프로펜에 선택성이 있는 효소를 사용할 경우는 위의 경우와 반대로 (S)-케토프로펜이 물속에 존재하게 되고, 위층에는 (R)-케토프로펜 에스테르만이 남게 된다.Therefore, as the reaction proceeds, as shown in FIG. 1B, ( R ) -ketoprofen is present in the water layer, and ( S ) -ketoprofen decyl ester is present in the ester layer. The (S) - When using enzymes in the selectivity to ketoprofen in contrast (S) in the case of the above-ketoprofen is present in water, the upper level, the (R) - only the ketoprofen ester is left .

또한 에스테르를 이루고 있는 알코올의 특성에 따라, 가수분해 반응으로 생성되는 또 하나의 생성물인 알코올도 반응온도에서 부분적으로 기화되거나 물에 녹음으로써 이러한 반응 촉진 효과를 더욱 나타낼 수 있다.In addition, depending on the characteristics of the alcohol constituting the ester, the alcohol, another product produced by the hydrolysis reaction may further exhibit this reaction promoting effect by partially vaporizing at the reaction temperature or recording in water.

상기의 방법으로 라세믹 케토프로펜 에스테르를 보다 쉽게 광학적으로 순수한 (R), (S)형태의 케토프로펜으로 각각 분리할 수 있다.In this way, racemic ketoprofen esters can be more easily separated into ketoprofen in optically pure ( R ) and ( S ) forms.

이러한 방법에 의한 광학분할에 대해, 비소염 진통제에 속하는 이부프로펜 에스테르, 슈프로펜 에스테르, 나프록센 에스테르 등도 유사한 반응성을 보였다.With respect to the optical splitting by this method, ibuprofen esters, sperpropene esters, naproxen esters, etc. belonging to the arsenic salt analgesics showed similar reactivity.

이러한 효소 반응 과정은 하기 반응식 1로 나타낼 수 있다.This enzymatic reaction process can be represented by the following scheme 1.

(식 중, Ar은(케토프로펜),(이부프로펜),(슈프로펜), 또는(나프록센)을 나타내며, R1은 치환 또는 비치환된 알킬 또는 아릴을 나타낸다)(In the formula, Ar (Ketoprofen), (Ibuprofen), (Spropene), or (Naproxen), R 1 represents substituted or unsubstituted alkyl or aryl)

본 발명의 무용매 시스템을 광학 분할 반응에 시도함으로써 기존에 방법과는 달리 여러 가지 장점을 얻을 수 있다.By attempting the optical splitting reaction of the solventless system of the present invention, various advantages can be obtained unlike the conventional method.

첫째, 고농도 반응을 가능케 하여 높은 생산성을 기대 할 수 있고, 둘째 유기 용매를 비롯한 어떠한 용매도 사용하지 않기 때문에 반응 부피를 최소화함으로써 반응에 수반되는 장치 및 설계 비용도 줄일 수 있다. 셋째, 반응 기질만으로 시스템이 구성되었기 때문에 생성물의 분리 및 회수도 용이하고, 넷째 환경에 유해한 유기 용매를 사용하지 않으므로 환경 친화적인 반응 시스템을 구성할 수 있다.First, high productivity can be expected by enabling high concentration reaction, and second, since no solvent including organic solvent is used, the reaction volume can be minimized and the apparatus and design costs involved in the reaction can be reduced. Third, since the system is composed of only the reaction substrate, it is easy to separate and recover the product. Fourth, an environmentally friendly reaction system can be configured because no organic solvent is harmful to the environment.

따라서 광학적으로 순수한 물질을 얻기 위하여 새로이 개발된 무용매 이상계 시스템은 구성이 간편하면서도 경제적일 뿐 아니라 생산물 분리도 용이하기 때문에비스테로이드계 소염 진통제를 비롯한 다양한 물질의 효소 반응에 쉽게 적용될 수 있을 것으로 보아진다.Therefore, the new solvent-free ideal system developed to obtain optically pure material is easy to configure and economical, and also easy to separate products. Therefore, it can be easily applied to the enzymatic reaction of various materials including nonsteroidal anti-inflammatory analgesics. .

이하 본 발명은 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하지만 본 발명 권리범위는 이들 실시예에만 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited only to these Examples.

실시예 1Example 1

케토프로펜 데실 에스테르 (ketoprofen decyl ester)의 광학분할Optical splitting of ketoprofen decyl ester

라세믹 케토프로펜 데실 에스테르 2 ml(4.9 mmol)와 약염기인 1N NaHCO3를 포함한 용액 25 ml만으로 무용매 이상계 시스템을 구성하였다.A solvent-free biphasic system was constructed with only 2 ml (4.9 mmol) of racemic ketoprofen decyl ester and 25 ml of solution containing the weak base 1N NaHCO 3 .

여기에 소수성을 띠는 고정화 효소 Novozym 435를 0.3 g 넣어서 반응을 시작하였다. 반응은 70oC, 150rpm으로 유지되는 항온조 반응기에서 행하였다.The reaction was started by adding 0.3 g of the hydrophobic immobilizing enzyme Novozym 435. The reaction was carried out in a thermostat reactor maintained at 70 ° C., 150 rpm.

시간이 지남에 따라 물 층과 에스테르 층에서 시료를 각각 채취하였고, 이를 물과 아세토나이트릴(acetonitrile)에 녹여 케토프로펜 데실 에스테르의 가수 분해 반응에 대한 반응성을 조사하였다.Over time, samples were taken from the water and ester layers, respectively, and dissolved in water and acetonitrile to investigate the reactivity of the ketoprofen decyl ester with hydrolysis.

그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에 나타낸 것과 같이 반응 후 24시간 내에는 비교적 급격하게 반응이 진행됨을 알 수 있었다.The results are shown in FIG. As shown in FIG. 2, the reaction proceeded relatively rapidly within 24 hours after the reaction.

실시예 2Example 2

1N NaHCO3를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 가수분해 반응을 행하였다.The hydrolysis reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 1N NaHCO 3 was not added.

실시예 3Example 3

1N Na2CO3를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 가수분해 반응을 행하였다.The hydrolysis reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 1N Na 2 CO 3 was used.

실시예 4Example 4

1N NaOH를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 가수분해 반응을 행하였다.The hydrolysis reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 1N NaOH was used.

상기의 실시예 1 내지 실시예 4에서 행한 가수분해 반응의 전환율을 조사한 결과 하기하는 표 1과 같았다.The conversion rates of the hydrolysis reactions performed in Examples 1 to 4 above were as shown in Table 1 below.

구분division 실시예 2Example 2 실시예 1Example 1 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 물층 pHWater layer pH 6.86.8 8.78.7 11.211.2 13.13. 반응전환율, CReaction conversion rate, C 0.080.08 0.230.23 0.150.15 0.090.09

순수한 증류수를 이용한 실시예 2의 결과와 비교하여 볼 때 약 염기인 NaHCO3을 첨가하였을 때의 실시예 1에서 약 3배 정도 반응 전환율이 향상되었음을 알 수 있었다. Na2CO3를 첨가하였을 때도 어느 정도의 반응 전환율을 높일 수 있었다.Compared with the result of Example 2 using pure distilled water, it was found that the reaction conversion was improved by about 3 times in Example 1 when NaHCO 3 , which was about base, was added. When Na 2 CO 3 was added, the degree of reaction conversion could be increased to a certain degree.

실시예 5-7Example 5-7

반응온도를 30℃(실시예 5), 50℃(실시예 6) 및 90℃(실시예 7)로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 가수분해를 행하였다.Hydrolysis was carried out in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was set to 30 ° C (Example 5), 50 ° C (Example 6), and 90 ° C (Example 7).

실시예 5-7에서의 가수분해반응의 반응전환율과 광학선택성은 하기하는 표 2와 같았다.The reaction conversion rate and optical selectivity of the hydrolysis reaction in Example 5-7 were as shown in Table 2 below.

구분division 30℃(실시예 5)30 ° C. (Example 5) 50℃(실시예 6)50 ° C. (Example 6) 70℃(실시예 1)70 ° C. (Example 1) 90℃(실시예 7)90 ° C. (Example 7) 반응 전환율, CReaction Conversion Rate, C 0.070.07 0.180.18 0.230.23 0.160.16 광학 선택성,E Optical selectivity, E 6.06.0 5.05.0 5.35.3 4.84.8

실시예 8-10Example 8-10

케토프로펜 부틸 에스테르(실시예 8), 케토프로펜 헥실 에스테르(실시예 9), 케토프로펜 옥틸 에스테르(실시예 10)에 대하여도 실시예 1과 같은 방법으로 무용매 이상계 시스템을 이용하여 가수분해하여 광학 분할을 행하였다.Ketoprofen butyl ester (Example 8), ketoprofen hexyl ester (Example 9), and ketoprofen octyl ester (Example 10) were also used in the same manner as in Example 1 using a solvent-free ideal system. It was decomposed and optical division was performed.

실시예 8-10에서의 가수분해반응의 반응전환율과 광학선택성은 하기하는 표 3와 같았다.The reaction conversion rate and optical selectivity of the hydrolysis reaction in Example 8-10 were as shown in Table 3 below.

구분division 케토프로펜부틸 에스테르(실시예 8)Ketoprofenbutyl ester (Example 8) 케토프로펜헥실 에스테르(실시예 9)Ketoprofenhexyl ester (Example 9) 케토프로펜옥틸 에스테르(실시예 10)Ketoprofenoctyl ester (Example 10) 케토프로펜데실 에스테르(실시예 1)Ketopropenedecyl ester (Example 1) 반응전환율, CReaction conversion rate, C 0.500.50 0.320.32 0.230.23 0.230.23 광학 선택성,E Optical selectivity, E 7.27.2 6.46.4 5.15.1 5.35.3

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 케토프로펜 에스테르를 이루는 알코올의 길이가 짧을수록 높은 반응 전환율을 나타내는 경향을 보였다. 카본 (carbon) 8개와 10개로 이루어진 케토프로펜 옥틸 에스테르와 데실 에스테르는 같은 반응 전환율을 보이고 있다. 이렇게 케토프로펜 부틸 에스테르와 같이 짧은 알코올로 이루어진 물질에서 반응 전환율이 높은 이유는 반응 기질이 효소의 활성 부위와 잘 결합할 수 있고, 또 반응 생성물인 알코올의 끓는점이 비교적 낮아서 반응 온도에서 부분적으로 기화될 수 있고 또한 물에 대한 녹을 수 있기 때문에 반응 생성물 케토프로펜과 더불어 반응이 일어나는 에스테르 층에서 제거되어 가역 반응(에스테르화 반응, 가수 분해 반응)을 일으키는 효소 반응을 가수 분해 반응쪽으로 효율적으로 진행할수 있었기 때문으로 보아졌다.As shown in Table 3, the shorter the length of the alcohol constituting the ketoprofen ester showed a tendency to show a higher reaction conversion rate. Ketoprofen octyl and decyl esters, consisting of 8 and 10 carbons, show the same reaction conversion rates. The reason why the reaction conversion rate is high in a short alcohol substance such as ketoprofen butyl ester is that the reaction substrate is able to bind well with the active site of the enzyme, and the boiling point of the reaction product alcohol is relatively low so that it partially evaporates at the reaction temperature. It can also be dissolved in water, so that the reaction with the reaction product ketoprofen can be removed from the ester layer where the reaction takes place, leading to a reversible reaction (esterification, hydrolysis reaction) towards the hydrolysis reaction. It was seen because there was.

실시예 11-13Example 11-13

비소염 진통제 계열에 속하는 이부프로펜 부틸 에스테르(실시예 11), 슈프로펜 부틸 에스테르(실시예 12), 나프록센 부틸 에스테르(실시예 13)에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 무용매 이상계 시스템을 이용하여 가수분해하여 광학 분할을 수행하였다.Ibuprofen butyl ester (Example 11), sperpropen butyl ester (Example 12), and naproxen butyl ester (Example 13) belonging to the arsenic salt analgesic series, using the solvent-free ideal system in the same manner as in Example 1 Hydrolysis was performed to perform optical cleavage.

실시예 11-13에서의 가수분해반응의 반응전환율과 광학선택성은 하기하는 표 4와 같았다.The reaction conversion rate and optical selectivity of the hydrolysis reaction in Examples 11-13 were as Table 4 below.

구분division 이부프로펜부틸 에스테르(실시예 11)Ibuprofenbutyl ester (Example 11) 슈프로펜부틸 에스테르(실시예 12)Spropenebutyl Ester (Example 12) 나프록센부틸 에스테르(실시예 13)Naproxenbutyl Ester (Example 13) 반응 전환율, CReaction Conversion Rate, C 0.470.47 0.230.23 0.370.37 광학 선택성,E Optical selectivity, E 6.86.8 5.65.6 6.26.2

이부프로펜 부틸 에스테르는 케토프로펜 부틸 에스테르와 비슷한 반응 전환율을 나타내었고, 슈프로펜 부틸 에스테르와 나트록센 부틸 에스테르는 비교적 낮은 반응성을 나타내었다. 이는 반응 물질에 따른 특성으로 보아졌다.Ibuprofen butyl esters exhibited similar reaction conversions to ketoprofen butyl esters, while sperprofen butyl esters and natroxene butyl esters showed relatively low reactivity. This was seen as a property of the reactants.

상기와 같은 결과는 종래 유기용매를 사용한 광학분할 방법에 비하여 그 반응전환율 및 광학선택성에 있어서 매우 우수한 것으로 나타났는데, 종래의 유기용매를 사용한 예로써, 이부프로펜 에틸 에스테르를 메탄올의 존재 하에서 효소적 광학분할을 시킨 것이 보고되어 있다(Monatschefte fur Chemie 131, 2000, 633-638) 이 보고에 의하면, 본 발명의 실시예에서 사용한 효소(Novzym 435)와 유사한 효소, 즉, 동일한 Candida 속 미생물에 의하여 생산되는 리파아제(CAL-B)를 이용하여, 이부프로펜 에틸 에스테르를 유기용매인 메탄올의 존재하에서 효소적 광학분할을 행한 경우, 반응전환율은 0.33, 광학 선택성은 2 이하에 그쳐, 본 발명이 종래의 발명에 비하여 매우 우수하다는 것을 알 수 있다.The results showed that the reaction conversion rate and the optical selectivity are very superior to the optical splitting method using the conventional organic solvent. As an example using the conventional organic solvent, ibuprofen ethyl ester was enzymatic optical splitting in the presence of methanol. (Monatschefte fur Chemie 131, 2000, 633-638) According to this report, the enzyme similar to the enzyme (Novzym 435) used in the embodiment of the present invention, ie lipase produced by the same Candida genus microorganism When ibuprofen ethyl ester was subjected to enzymatic optical split using (CAL-B) in the presence of methanol as an organic solvent, the reaction conversion rate was 0.33 and the optical selectivity was 2 or less. It can be seen that it is excellent.

상기에서 설명한 바와 같이 무용매 이상계 시스템은 반응 기질과 효소만으로 이루어진 비교적 단순한 광학 분할 시스템으로 효소를 이용하여 비스테로이드계 소염 진통제를 비롯한 여러 광학 의약품의 생산에 널리 적용될 수 있을 것으로 예상된다. 뿐만 아니라 여러 효소를 이용한 다양한 에스테르 물질의 가수 분해 반응에도 폭 넓게 적용될 수 있기 때문에 산업적인 가치가 크다고 보아진다.As described above, the solvent-free ideal system is a relatively simple optical splitting system consisting only of a reaction substrate and an enzyme, and is expected to be widely applied to the production of various optical medicines including nonsteroidal anti-inflammatory drugs using enzymes. In addition, it is considered to be of great industrial value because it can be widely applied to hydrolysis reaction of various ester materials using various enzymes.

Claims (7)

라세믹 에스테르를 효소를 이용하여 광학분할하는 방법에 있어서,In the method of optically separating the racemic ester using an enzyme, 반응 기질인 라세믹 에스테르층과 물층으로 이루어진 무용매 이상계(solvent-free two-phase) 시스템을 형성하는 단계;Forming a solvent-free two-phase system consisting of a racemic ester layer and a water layer as a reaction substrate; 상기 시스템에 효소를 첨가하여, 상기 라세믹 에스테르를 광학선택적으로 가수분해하는 단계; 및Adding an enzyme to the system to optically hydrolyze the racemic ester; And 상기 가수분해 반응과 동시에 가수분해 생성물이 반응이 일어나는 계에서 분리되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라세믹 에스테르의 광학분할 방법.And simultaneously causing the hydrolysis product to be separated in the system in which the reaction takes place, simultaneously with the hydrolysis reaction. 제 1 항에 있어서, 라세믹 에스테르는 케토프로펜 에스테르, 이부프로펜 에스테르, 슈프로펜 에스테르, 또는 나프록센 에스테르인 것을 특징으로 하는 라세믹 에스테르의 광학분할 방법.The method of claim 1, wherein the racemic ester is ketoprofen ester, ibuprofen ester, sperpropene ester, or naproxen ester. 제 1 항에 있어서, 효소는, 라세믹 에스테르에 대해 광학 선택성을 나타내는 리파아제, 에스터라아제, 또는 프로테아제인 것을 특징으로 하는 라세믹 에스테르의 광학분할 방법.The method of claim 1, wherein the enzyme is a lipase, esterase, or protease that exhibits optical selectivity to the racemic ester. 제 1 항에 있어서, 효소는 소수성을 갖는 고정화된 형태의 효소인 것을 특징으로 하는 라세믹 에스테르의 광학분할 방법.The optical splitting method of racemic ester according to claim 1, wherein the enzyme is an immobilized form of enzyme having hydrophobicity. 제 1 항에 있어서, 상기 분리 단계는 가수분해 생성물이 기화되거나 다른 계로 용해됨으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 라세믹 에스테르의 광학분할 방법.The optical separation method of racemic ester according to claim 1, wherein the separation step is performed by vaporizing or dissolving the hydrolysis product into another system. 제 5 항에 있어서, 상기 가수분해 반응의 온도 범위는 30 내지 100℃인 것을 특징으로 하는 라세믹 에스테르의 광학분할 방법.The optical splitting method of racemic ester according to claim 5, wherein the temperature range of the hydrolysis reaction is 30 to 100 ° C. 제 5 항에 있어서, 물층은 염기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라세믹 에스테르의 광학분할 방법.6. The method of optical separation of racemic esters according to claim 5, wherein the water layer further comprises a base.
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