KR20030089159A

KR20030089159A - 효소적 방법에 의한 광학활성 1-페닐-1-프로파놀 및 이의에스테르 제조방법

Info

Publication number: KR20030089159A
Application number: KR1020020027227A
Authority: KR
Inventors: 황순옥; 유혜연
Original assignee: 엔자이텍 주식회사
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-11-21

Abstract

본 발명은 효소적 방법에 의한 광학활성 1-페닐-1-프로파놀 및 이의 에스테르 유도체의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 유기용매 및 아실공여체 존재하에서, 또는 유기용매 없이 라세믹(racemic) 1-페닐-1-프로파놀을 리파제 효소로 에스테르화 반응시키는 효소적 방법에 의한 광학활성 1-페닐-1-프로파놀 및 이의 에스테르의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 리파제 효소를 이용하여 저렴하고, 간단한 방법으로 광학활성 1-페닐-1-프로파놀 및 이의 에스테르를 제조할 수 있다.

Description

효소적 방법에 의한 광학활성 1-페닐-1-프로파놀 및 이의 에스테르 제조방법{The method of making optical active 1-phenyl-1-propanol and their esters by enzymatic method}

본 발명은 효소적 방법에 의한 광학활성 1-페닐-1-프로파놀 및 이의 에스테르의 제조방법에 관한 것으로 좀 더 상세하게는 아실공여체로서 비닐에스테르의 존재 하에서, 라세믹 1-페닐-1-프로파놀로부터 리파제 효소를 이용하여 (S)-1-페닐-1-프로파놀 및 (R)-1-페닐-1-프로파놀의 에스테르 유도체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

라세믹 1-페닐-1-프로파놀은 (R)-1-페닐-1-프로파놀과 (S)-1-페닐-1-프로파놀으로 반반씩 존재하고 있다. (R)- 및 (S)-1-페닐-1-프로파놀은 키랄빌딩블럭(chiral building block)으로 사용되고 있고 반응에 의해 제조되는 (R)-1-페닐-1-프로파놀 에스테르 유도체는 가수분해에 의해 쉽게 (R)-1-페닐-1-프로파놀로 전환이 가능하다.

Gutman등(Tetrahedron; Asymmetry, vol. 4: 839-844, 1993)은 t-부틸메틸에테르 (t-butyl methyl ether) 존재하에서 아실공여체로서 무수숙신산 (succinicanhydride)을, 촉매로 리파제 Sam 2와 PS (아마노사)를 사용하여 라세믹 1-페닐-1-프로파놀에서 (S)-1-페닐-1-프로파놀과 (R)-1-페닐-1-프로파놀 에스테르 유도체를 제조하였고, 이때 에스테르 유도체를 가수분해하여 (R)-1-페닐-1-프로파놀을 제조하였다. 그러나 상기 제조방법은 무수숙신산이 유기용매에 잘 녹지 않으며 부유하여 리파제와 분리에 문제가 있다.

또한 Bianchi등(J. Org. Chem. vol. 53: 5531-5534, 1988)은 아실공여체로서 무수프로피온산(propoinic anhydride)을, 촉매로 리파제 P (아마노사, Pseudomonas fluorescens)를 사용하여 (S)-1-페닐-1-프로파놀 (수율 39%, 87 ee%)과 (R)-1-페닐-1-프로파놀 에스테르 유도체 (수율 34%, 95 ee%)를 제조하였다.

Eryka등(Tetrahedron vol. 12: 4397-4402,1996)은 t-부틸메틸에테르에 라세믹 1-페닐-1-프로파놀과 촉매로 노보자임 435를 넣고 40℃에서 교반한 후 아실공여체로서 MCCA(mixed carboxylic-carbonic anhydrides)를 첨가하여서, (S)-1-페닐-1-프로파놀 (73 ee%)과 (R)-1-페닐-1-프로파놀 에스테르유도체를 합성하였다.

그러나 상기 제조방법은 아실공여체로 사용된 MCCA를 별도로 제조하여야 하는 번거로움이 있으며 광학순도도 좋지 않다.

또한 Naemura등(Tetrahedron; Asymmetry, vol. 7: 1581-1584,1996)은 촉매로 리파제 QL을 이용하여 디이소프로필에테르 존재하에서 아실공여체로 초산이소프로필을 사용하여 라세믹 1-페닐-1-프로파놀로부터 (S)-1-페닐-1-프로파놀 (83 ee%)과 (R)-1-페닐-1-프로파놀 에스테르 유도체 (72 ee%)를 제조하였다.

이와같이 상기 방법들에서 아실공여체로서 사용된 무수유기산 등은 유기용매에서 잘 녹지 않으며, 광학순도 또한 좋지 않은 공정상의 문제가 있다.

이에 본 발명자들은 아실공여체로 비닐에스테르 화합물을 이용하여 리파제에 의한 (R)- 및 (S)-1-페닐-1-프로파놀을 제조하는 공정은 아직 보고되지 않았다는 점과 종래의 기술에 비하여 높은 광학활성을 갖는 키랄 화합물을 얻을 수 있는 기술이라는 점에 착안하여 라세믹 1-페닐-1-프로파놀로부터 광학활성 1-페닐-1-프로파놀 및 이의 에스테르의 합성방법을 개발하였으며, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 아실공여체로서 비닐에스테르 화합물 존재 하에서, 리파제 효소를 이용하여 라세믹 1-페닐-1-프로파놀로부터 광학활성 (S)-1-페닐-1-프로파놀 및 (R)-1-페닐-1-프로파놀 에스테르를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명시 제조방법은 유기용매및 아실공여체 존재 하에서, 또는 별도의 유기용매 없이 아실공여체만 존재하는 조건에서 액상형태의 라세믹 1-페닐-1-프로파놀을 리파제 효소로 에스테르화 반응시키는 것으로 이루어진다.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 전술한 바와같이, 라세믹 1-페닐-1-프로파놀로부터 리파제 효소를 이용하여 (S)-1-페닐-1-프로파놀이 과량으로 존재하는 1-페닐-1-프로파놀을 분리하고, (R)-1-페닐-1-프로파놀 에스테르가 과량으로 존재하는 에스테르를 합성하는 공정에 관한 것이다.

본 발명에 사용되는 리파제는 미생물 유래 리파제 또는 돼지 췌장 등에서 추출한 것으로 분말의 형태로 제공되는 효소 또는 고정화된 리파제 등이 있다. 특히 상기 리파제는 상업적으로 판매되는 것을 사용하거나 필요에 따라서는 제조하여 사용할 수 있다. 상업적으로 판매되는 리파제로는 예를들어 노보 (Novo)사의 노보자임 435(Candida antarctica), 아마노 (Amamo)사의 리파제 PS, ASY, 또는 시그마 (Sigma)사의 리파제 PPL (porcine pancreatic), CRL (Candida rugosa)등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 사용가능한 유기용매는 헥산, 옥탄, 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 염화메틸렌(methylene chloride), t-부틸메틸에테르(t-butyl methyl ether)등이 있으며, 아실공여체(acyl donor)로는 용매로도 이용되는 초산비닐, 벤조산비닐, 프로피온산비닐 등이 사용되며, 이 경우에는 별도의 용매가 필요하지 않다. 또한, 본 발명의 반응온도는 선택된 리파제의 활성온도에 따라 변화되므로, 특별히 제한되지 않는다.

한편, 라세믹 1-페닐-1-프로파놀과 광학활성 (R)- 및 (S)-1-페닐-1-프로파놀은 기체크로마토그래피(도남인스투르먼트사 모델 DS 6200)를 이용하여 분석하였으며, 이때 반응 후 별도의 전처리 없이 반응 용매를 채취하여 그대로 분석하였다.

1-페닐-1-프로파놀과 에스테르 유도체는 극성칼럼인 HP-FFAP칼럼(Agilent사 제품, 길이 30m, 내경 0.53mm)이 장착된 기체크로마토그래피를 이용하여 정량하였다. 칼럼을 70℃에서 5분간 가열 후 220℃까지 분당 10℃씩 올려주었고, 220℃에서20분을 유지하였다. 담체(carrier gas)로는 헬륨 기체를 분당 2ml 속도로 흘리고 240℃에서 FID(flame ionization detector)를 사용하여 검출하였다. 이때 1-페닐-1-프로파놀은 19.1분에서 검출되었다.

광학활성 (R)- 및 (S)-1-페닐-1-프로파놀은 모세관(capillary) 칼럼 G-TA(Alltech사, 길이 30m, 내경 0.32mm)가 장착된 기체크로마토그래피를 이용하여 정량하였다. (R)- 및 (S)-1-페닐-1-프로파놀은 칼럼을 120℃에서 20분간 가열하였고, 담체로는 헬륨기체를 사용하였으며 칼럼 헤드압력을 8 psi로 유지하면서 150℃에서 FID를 사용하여 검출하였다. (R)-1-페닐-1-프로파놀은 8.13분, (S)-1-페닐-1-프로파놀은 8.39분에서 각각 검출되었다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

벤조산비닐 1%(v/v)를 포함하고 있는 핵산 5ml가 들어있는 바이알(vial)에 액상형태의 라세믹 1-페닐-1-프로파놀 1%(v/v)을 넣은 다음, 미생물(Candidaantarctia) 유래의 리파제(노보자임 435, 노보사 제품) 효소 약 4%(w/v)를 넣고, 35℃에서 반응을 수행하였다.

약 114시간 후에 반응을 중단시킨 후, 상등액을 채취하여 전처리 과정없이 상기의 분석 방법에 따라, (S)-1-페닐-1-프로파놀과 (R)-1-페닐-1-프로파놀 에스테르유도체가 과량으로 존재하는 1-페닐-1-프로파놀 및 그의 에스테르를 분석하였다.

이때 1-페닐-1-프로파놀의 전환율(conversion)은 63.8%, (S)-1-페닐-1-프로파놀의 광학순도는 100 ee% 이었다.

실시예 2-4

실시예 1에서 아실공여체로서 사용된 벤조산비닐 대신 초산비닐, 프로피온산비닐, 또는 부틸산비닐을 사용하여 반응을 수행하였다. 반응 전환율 및 (S)-1-페닐-1-프로파놀의 광학순도는 다음과 같다.

표 1

실시예 5-8

실시예 1에서 아실공여체로서 사용된 벤조산비닐 대신 프로피온산비닐을 사용하였고, 유기용매로 사용된 헥산대신 하기 표2에 명시된 용매를 사용하여 반응을 수행하였다. 이 때 반응전환율 및 (S)-1-페닐-1-프로파놀의 광학순도는 다음과 같다.

표 2

실시예 9-12

실시예 1에서 아실공여체로서 사용된 벤조산비닐 대신 프로피온산비닐을 사용하였고, 리파제를 하기 표3에 명시한 효소로 대체하여 반응을 수행하였다. 1-페닐-1-프로파놀의 반응전환율 및 (S)-1-페닐-1-프로파놀의 광학순도는 다음과 같다.

표 3

실시예 13-16

실시예 1-3에서 유기용매로 사용된 헥산대신 하기 표 4에 명시한 비닐에스테르 화합물을 사용하여 반응을 수행하였다. 1-페닐-1-프로파놀의 반응전환율및 (S)-1-페닐-1-프로파놀의 광학순도는 다음과 같다.

표 4

상기 실시예 1-16에서 알 수 있는 바와 같이, (S)-1-페닐-1-프로파놀(100ee%)을 합성함에 있어서 반응시간을 조정하여 (S)-1-페닐-1-프로파놀이 과량으로 존재하는 키랄 화합물을 선택적으로 생산할 수 있으며, 적절한 리파제 효소와 비닐 에스테르 화합물을 선택하면 광학순도가 높은 화합물을 용이하게 제조할 수 있다.

또한 상기 방법이 환경친화적인 효소공정이므로 폐기물의 발생을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 따라서 본 발명의 방법은 저렴하고 간단한 방법으로 광학활성 1-페닐-1-프로파놀 및 이의 에스테르를 제조할 수 있다.

Claims

유기용매및 아실공여체로 비닐에스테르 화합물 존재하에서 라세믹 1-페닐-1-프로파놀을 리파제 효소로 에스테르 반응시키는 것을 특징으로 하는 효소적 방법에 의한 광학활성의 1-페닐-1-프로파놀 및 이의 에스테르 제조방법
유기용매없이 비닐에스테르 화합물 존재하에서 리파제 효소를 이용해 라세믹 1-페닐-1-프로파놀을 에스테르화 반응시키는 것을 특징으로 하는 광학활성 1-페닐-1-프로파놀 및 이의 에스테르 제조방법
제 1, 2항에 있어서 상기 리파제 효소는 분말 또는 고정화된 미생물 유래 리파제 또는 돼지췌장 추출 리파제 임을 특징으로 하는 방법
제 1, 2항에 있어서 상기 비닐에스테르 화합물은 초산비닐, 벤조산비닐, 프로피온산비닐, 또는 부틸산비닐임을 특징으로 하는 방법
제 1항에 있어서 상기 유기용매는 헥산, 테트라하이드로퓨란, 옥탄, 염화메틸렌, t-부틸메틸에테르임을 특징으로 하는 방법