KR20050103691A - Process for preparation of alkyl s-(l)-lactate and alkyl r-(d)-o-acyllactate using lipase - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리파제 효소촉매 하에 하기 화학식 1의 라세믹 알킬 락테이트를 카르보닐 공여체와 반응시켜 알킬 R-락테이트의 수산기만을 입체 선택적으로 카르보닐화하는 단계를 포함하는 알킬 S-(L)-락테이트 및/또는 알킬 R-(D)-O-아실락테이트의 제조방법으로, 본 발명은 기존의 방법에 비하여 수율 및 광학적 순도가 높은 알킬 S-(L)-락테이트 및 알킬 R-(D)-O-아실락테이트를 제조할 수 있으므로 산업적으로 유용하게 활용될 수 있다.The present invention provides a method of reacting a racemic alkyl lactate of Formula 1 with a carbonyl donor under a lipase enzyme catalyst to stereoselectively carbonylate only the hydroxyl group of an alkyl R -lactate alkyl S- (L)- In the process for preparing lactate and / or alkyl R- (D) -O-acyl lactate, the present invention provides higher yield and optical purity of alkyl S- (L) -lactate and alkyl R- ( D) -O-acyl lactate can be prepared, and thus may be useful industrially.
<화학식 1><Formula 1>
상기 화학식 1에서 R은 C1 내지 C10의 포화 또는 불포화 알킬, 또는 알킬 치환된 아릴 또는 헤테로아릴을 의미한다.In Formula 1, R means C 1 to C 10 saturated or unsaturated alkyl, or alkyl substituted aryl or heteroaryl.
Description
본 발명은 리파제를 이용하여 라세믹(racemic) 알킬 락테이트로부터 알킬 S-(L)-락테이트 및/또는 알킬 R-(D)-O-아실락테이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing alkyl S- (L) -lactate and / or alkyl R- (D) -O-acyltate from racemic alkyl lactate using lipases.
락트산(lactic acid) 및 그 유도체는 식품, 의약, 가죽 및 섬유 등의 산업분야에 널리 이용되며, 최근에는 전문 의학품 및 친환경 생분해 물질 등에 주로 사용되는 폴리락트산(polylactic acid)의 원료로 중요한 의미를 가지고 있다. 따라서, 락트산 및 그 유도체의 산업적으로 이용 가능한 제조방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다(Jong-sun Yun et al., Enzyme and Microbial Technology, 33, 416-423, 2003).Lactic acid and its derivatives are widely used in industrial fields such as food, medicine, leather, and textiles. Recently, lactic acid and its derivatives have important significance as a raw material of polylactic acid, which is mainly used in specialty medicines and eco-friendly biodegradable materials. Have. Therefore, studies on industrially available methods for producing lactic acid and its derivatives are being actively conducted (Jong-sun Yun et al., Enzyme and Microbial Technology , 33, 416-423, 2003).
락트산은 L- 및 D- 또는 S- 및 R-의 광학 이성질체로 나뉘며, S-(L)-락트산 유도체는 천연물로서 미생물의 발효에 의해서 쉽게 얻을 수 있으나, R-(D)-락트산 유도체는 그 제조가 매우 어렵다. R-(D)-락트산 유도체는 상기의 여러 산업분야에서 S-(L)-락트산 유도체들로 치환할 수 없는 제제를 만들기 위한 출발물질로서 그 수요가 증가하고 있기 때문에, 높은 수율 및 광학적 순도를 지닌 R-(D)-락트산 유도체를 제조하는 방법의 개발이 요구되고 있다.Acid is divided into L- and D- optical isomers or in the S- and R-, S - (L) - lactic acid derivative may be easily obtained by the fermentation of microorganisms. However, R a natural - (D) - lactic acid derivatives that Very difficult to manufacture R- (D) -lactic acid derivatives have high yield and optical purity because of the increasing demand as a starting material for making a formulation which cannot be substituted with S- (L) -lactic acid derivatives in the above various industrial fields. There is a need for the development of a process for the preparation of R- (D) -lactic acid derivatives.
기존에 보고된 R-(D)-락트산 유도체의 다양한 제조방법들을 살펴보면, 락트산을 생산하는 균주의 돌연변이체(mutants)중에서 (D)-락트산을 생산하는 균주를 스크리닝(screening)하는 방법(Demirci, J. Indus, Microbial, 11, 23-28, 1992), 라세믹 락트산을 화학적으로 분해하여 D-락트산을 분리하는 방법 및 세균의 할리도하이드롤레이즈(halidohydrolase)를 이용하여 L-2-클로로프로피온산(L-2-chloropropionic acid)을 D-락트산으로 치환하는 방법(Goldman, J. Biol. Chem., 243, 428-434, 1968) 등이 보고 되었으나, 이들은 D-락트산의 수율이 낮고 절차가 복잡하거나 생산 균주의 성장속도가 느리다는 단점이 있다. 또한, D-락테이트 탈수소효소(D-lactate dehydrogenase)로 피루브산(pyruvic acid)을 환원시켜 D-락트산을 제조하거나(Simon, Appl. Biochem. Biotech., 22, 169-179, 1989), L-락테이트 탈수소효소를 이용하여 L-락트산을 D-락트산으로 치환하는 경우(Biade, J. Am. Chem. Chem., 114, 893-897, 1992) 역시 수율이 낮거나 사용된 효소 및 조효소(coenzyme) NAD(nicotinamide adenine dinucleotide)의 가격이 높아 산업적 활용도가 낮은 문제점이 있다.Looking at a variety of previously reported manufacturing methods of R- (D) -lactic acid derivative, screening (D) -lactic acid-producing strain among the mutants of the lactic acid-producing strain (Demirci, J. Indus, Microbial, 11, 23-28, 1992), a method for chemically degrading racemic lactic acid to separate D-lactic acid, and L-2-chloropropionic acid (Hydrohydrolase) L-2-chloropropionic acid) has been reported to replace D-lactic acid (Goldman, J. Biol. Chem. , 243, 428-434, 1968), but these have low yields and complicated procedures. There is a disadvantage that the growth rate of the production strain is slow. In addition, D-lactic acid is produced by reducing pyruvic acid with D-lactate dehydrogenase (Simon, Appl. Biochem. Biotech. , 22, 169-179, 1989), L- Substitution of L-lactic acid with D-lactic acid using lactate dehydrogenase (Biade, J. Am. Chem. Chem., 114, 893-897, 1992) also yielded low or used enzymes and coenzymes (coenzyme). ) The high price of NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) has low industrial utility.
한편, 리파제를 이용하여 라세믹 알킬 락테이트의 카르복실 에스테르기를 입체 선택적으로 가수분해하여 분리하거나(미국 특허 제5,605,833호), 히드록시 에스테르 그룹을 입체 선택적으로 가수분해하여 분리하는(Kazulauskas, J. Org. Chem., 56, 2656-2665, 1991; Scilimati, Tetrahedron Lett., 29, 4927-4930, 1989) 방법이 보고 되었으나, 이 방법들은 계면활성제를 사용하기 때문에 환경오염의 소지가 있고, 기질 당 사용되는 리파제의 양이 많은 단점이 있다. 또한 라세믹 알킬 락테이트의 알킬 그룹이 t-부틸인 경우를 제외하고는 카르보닐화(carbonylation) RS 광학 이성질체의 분리 효율이 낮다.Meanwhile, lipases are used to separate carboxyl ester groups of racemic alkyl lactates by stereoselective hydrolysis (US Pat. No. 5,605,833), or sterically selective hydrolysis of hydroxy ester groups (Kazulauskas, J. Org.Chem ., 56, 2656-2665, 1991; Scilimati, Tetrahedron Lett. , 29, 4927-4930, 1989), but these methods are susceptible to environmental pollution due to the use of surfactants and per substrate. The amount of lipase used is disadvantageous. In addition, the separation efficiency of the carbonylation RS optical isomer is low except that the alkyl group of racemic alkyl lactate is t -butyl.
이에 본 발명자들은 수율과 순도가 낮고 비경제적인 기존의 R-(D)-O-락트산 유도체 제조방법의 문제점을 해결하고자 예의 연구한 결과, 라세믹(racemic) 알킬 락테이트로부터 리파제를 이용하여 수율 및 광학적 순도가 높은 알킬 S-(L)-락테이트 및 알킬 R-(D)-O-아실락테이트를 제조 및 정제하는 방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have diligently researched to solve the problems of the conventional method for preparing R- (D) -O-lactic acid derivatives, which are inexpensive, low-purity, and inexpensive. The present invention was completed by developing a method for preparing and purifying alkyl S- (L) -lactate and alkyl R- (D) -O-acyltate with high optical purity.
본 발명의 목적은 수율 및 광학적 순도가 높은 알킬 S-(L)-락테이트와 알킬 R-(D)-락트산 유도체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a process for preparing alkyl S- (L) -lactate and alkyl R- (D) -lactic acid derivatives with high yield and optical purity.
상기 목적에 따라, 본 발명에서는 하기 반응식 1에서와 같이 리파제 효소촉매 하에서 하기 화학식 1의 라세믹(racemic) 알킬 락테이트를 카르보닐 공여체와 반응시켜 알킬 R-락테이트의 수산기만을 입체 선택적으로 카르보닐화하는 단계를 포함하는 하기 화학식 2의 알킬 S-(L)-락테이트 및 하기 화학식 3의 알킬 R-(D)-O-아실락테이트를 제조하는 방법을 제공한다.In accordance with the above object, in the present invention, a racemic alkyl lactate of Formula 1 is reacted with a carbonyl donor under a lipase enzyme catalyst as shown in Scheme 1 to stereoselectively select only a hydroxyl group of an alkyl R -lactate. Provided is a method for preparing alkyl S- (L) -lactate of formula (2) and alkyl R- (D) -O-acylactate of formula (3) comprising the step of carbonylating.
상기 반응식에서 R은 C1 내지 C10의 포화 또는 불포화 알킬, 또는 알킬 치환된 아릴 또는 헤테로아릴을 의미하고, R1은 C1 내지 C10의 포화 또는 불포화 알킬, 또는 아릴을 의미한다.In the above scheme, R means C 1 to C 10 saturated or unsaturated alkyl, or alkyl substituted aryl or heteroaryl, and R 1 means C 1 to C 10 saturated or unsaturated alkyl, or aryl.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
상기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 따라 화학식 1의 라세믹(racemic) 알킬 락테이트로부터 화학식 2의 알킬 S-(L)-락테이트 및 화학식 3의 알킬 R-(D)-O-아실락테이트를 제조하는 방법은 리파제를 촉매로 사용하여 라세믹(racemic) 형태의 알킬 락테이트를 카르보닐 공여체와 반응시켜 알킬 R-락테이트의 수산기만을 입체 선택적으로 카르보닐화 하는 단계를 포함하며, 추가로 반응 생성물로부터 S-(L)-락테이트 및 알킬 R-(D)-O-아실락테이트를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.As shown in Scheme 1, the alkyl S- (L) -lactate of Formula 2 and the alkyl R- (D) -O-acyl of Formula 3 from the racemic alkyl lactate of Formula 1 according to the present invention The method for preparing lactate comprises the step of stereoselectively carbonylating only the hydroxyl group of the alkyl R -lactate by reacting a racemic form of alkyl lactate with a carbonyl donor using lipase as a catalyst. , Further comprising separating S- (L) -lactate and alkyl R- (D) -O-acylactate from the reaction product.
본 발명에서 촉매로 사용되는 리파제 효소는, 예를 들면, 당분야에 알려진 리파제인 슈도모나스 세파시아 리파제(Pseudomonas cepacia lipase; LPS), 칸디다 안타르티카 리파제(Candida antarctica lipase; CAL), 칸디다 루거사 리파제(Candida rugosa lipase; CRL, 혹은Candida cylindracea lipase; CCL), 아스퍼질러스 니거 리파제(Aspergillus niger lipase; ANL), 무코 미에헤이 리파제(Mucor miehei lipase), 슈도모나스 플로로센스 리파제(Pseudomonas fluorecens lipase; LAK), 리조퍼스 아리주스 리파제(Rhizopus arrhizus lipase), 리조퍼스 니베우스 리파제(Rhizopus niveus lipase), 호그 판그레스 리파제(Hog pancreas lipase), 칸디다 리폴리티카 리파제(Candida lipolytica lipase), 무코 자바니쿠스 리파제(Mucor javanicus lipase), 페니실리움 로퀘포티 리파제(Penicillium roqueforti lipase), 또는 리조무코 미에헤이 리파제(Rhizomucor miehei lipase) 등일 수 있으며, 바람직하게는 칸디다 안타르티카 유래 리파제이다. 상기 리파제는 반응기질 100 g 당 0.1 내지 10 g으로 첨가할 수 있고, 액제, 고상제제 및 고정화 제제 등의 형태로 사용될 수 있다.Lipase enzymes used as catalysts in the present invention are, for example, Pseudomonas cepacia lipase (LPS), Candida antarctica lipase (CAL), Candida lugera lipase known in the art. ( Candida rugosa lipase; CRL, or Candida cylindracea lipase; CCL), Aspergillus niger lipase (ANL), Mucor miehei lipase, Pseudomonas fluorecens lipase; , Rhizopus Perth Ari juice lipase (Rhizopus arrhizus lipase), Rhizopus Perth nibe mouse lipase (Rhizopus niveus lipase), Hog plate Ingress lipase (Hog pancreas lipase), Candida Li poly urticae lipases (Candida lipolytica lipase), Muko jabani kusu lipase (Mucor javanicus lipase, Penicillium roqueforti lipase, or Rhizomucor miehei lipase ), Preferably Candida antartica derived lipase. The lipase may be added in an amount of 0.1 to 10 g per 100 g of the reactor, and may be used in the form of a liquid, a solid and an immobilized formulation.
또한, 상기 카르보닐화 반응은 0 내지 80℃, 바람직하게는 25 내지 70℃에서 1 내지 100시간 동안 수행할 수 있다. 이때, 반응에 사용되는 카르보닐 공여체로는 에스테르() 작용기를 갖고 있는 화합물들, 즉 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 부티레이트, 메톡시비닐 아세테이트, 2,2,2-트리플로로에틸 부티레이트, 비닐 피발레이트, 아세틸아세톤 옥심, 디알릴 카보네이트 및 디벤질 카보네이트 등의 유기산 에스테르, 디케텐 및 숙신산 무수물 등의 유기산 무수물 또는 부틸산 및 벤조산 등의 유기 카르복실산 등이 있으며, 라세믹 알킬 락테이트 대비 0.5 내지 100당량, 바람직하게는 0.6 내지 5 당량으로 사용할 수 있다.In addition, the carbonylation reaction may be performed at 0 to 80 ℃, preferably 25 to 70 ℃ for 1 to 100 hours. In this case, the carbonyl donor used in the reaction may include ester ( ) Compounds with functional groups such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, methoxyvinyl acetate, 2,2,2-trifluoroethyl butyrate, vinyl pivalate, acetylacetone oxime, diallyl carbonate and di Organic acid esters such as benzyl carbonate, organic acid anhydrides such as diketene and succinic anhydride, or organic carboxylic acids such as butyric acid and benzoic acid, and the like, and 0.5 to 100 equivalents, preferably 0.6 to 5 equivalents, relative to racemic alkyl lactate. Can be used.
한편, 상기 카르보닐화 반응은 용매 존재 하에 또는 무용매 상태로 수행될 수 있으며, 용매 존재 하에 수행할 때는 용매로 헥산, 디에틸에테르, 디이소프로필 에테르, t-부틸메틸에테르, 아세토니트릴, 테트라히드로퓨란, 메틸렌클로라이드, 에틸 아세테이트, 디클로로에탄, 벤젠, 톨루엔 및 크실렌 등의 일반적인 유기용매를 사용한다. 반응에 사용되는 용매의 양은 라세믹 알킬 락테이트 대비 0 내지 100 중량배로 사용될 수 있으나 그 양이 크게 영향을 주는 것은 아니며, 알킬 락테이트의 농도가 진하면 반응속도가 충분히 빨라지므로 용매를 사용하지 않는 경우가 경제성, 친환경성 및 안전성 면에서 유리하다.On the other hand, the carbonylation reaction may be carried out in the presence of a solvent or in the absence of a solvent, when carried out in the presence of a solvent as a solvent hexane, diethyl ether, diisopropyl ether, t -butyl methyl ether, acetonitrile, tetra Common organic solvents such as hydrofuran, methylene chloride, ethyl acetate, dichloroethane, benzene, toluene and xylene are used. The amount of the solvent used in the reaction may be used in an amount of 0 to 100 times by weight compared to the racemic alkyl lactate, but the amount thereof is not significantly affected. When the concentration of the alkyl lactate is high, the reaction rate is sufficiently high, and thus the solvent is not used. It is advantageous in terms of economy, eco-friendliness and safety.
상기 카르보닐화 반응에서 얻은 반응 생성물을 분리하여 알킬 S-(L)-락테이트와 알킬 R-(D)-O-아실락테이트를 별도로 수득할 수 있는데, 본 발명에 따르면, 상기 분리공정은 상압 혹은 진공 증류 공정 또는 알킬 S-(L)-락테이트의 높은 수용해도 특성을 고려하여 물을 이용한 추출 공정을 이용하여 수행할 수 있다. 진공 증류 공정에 있어서, 알킬 S-(L)-락테이트는 80 내지 82℃에서, 알킬 R-(D)-O-아실 락테이트는 114 내지 117℃에서 분리해낼 수 있다.The reaction product obtained in the carbonylation reaction can be separated to obtain alkyl S- (L) -lactate and alkyl R- (D) -O-acylactate separately. According to the present invention, the separation process In consideration of the high water solubility characteristics of the atmospheric pressure or vacuum distillation process or alkyl S- (L)-lactate can be carried out using an extraction process using water. In the vacuum distillation process, the alkyl S- (L) -lactate can be separated at 80 to 82 ° C, and the alkyl R- (D) -O-acyl lactate at 114 to 117 ° C.
본 발명의 제조방법은 기존의 방법에 비해 높은 수율 및 높은 광학적 순도로 알킬 S-(L)-락테이트 및 알킬 R-(D)-O-아실 락테이트를 제조할 수 있으며, 이렇게 제조된 락트산 유도체들은 식품, 의약, 가죽 및 섬유 등의 제조에 이용될 뿐만 아니라 전문 의학품 및 친환경 생분해 물질 등의 원료로 그 활용도가 높으므로 여러 산업 분야에서 유용하게 적용될 수 있다.The production method of the present invention can prepare alkyl S- (L) -lactate and alkyl R- (D) -O-acyl lactate in higher yield and higher optical purity than the conventional methods, and thus prepared lactic acid Derivatives are not only used in the manufacture of food, medicine, leather and textiles, but also can be usefully applied in various industrial fields because of their high utilization as raw materials for specialty medicines and eco-friendly biodegradable materials.
이하 본 발명을 하기 실시 예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예 1 내지 4 Examples 1-4
상기 반응식에 나타낸 바와 같이, 용매인 헥산 3 ㎖ 및 하기 표 1에 나타낸 각각의 리파제 10 ㎎ 존재 하에 라세믹 에틸 락테이트 0.3 mmol과 카르보닐 공여체로써비닐 아세테이트 0.6 mmol을 25℃에서 26시간 동안 200 rpm으로 진탕하면서 반응시킨 후, 최종 반응생성물을 사이클로실-B 컬럼(CycloSil-B column, 애질런트사)을 이용한 기체 크로마토그라피로 분석하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.As shown in the above scheme, 0.3 mmol of racemic ethyl lactate and 0.6 mmol of vinyl acetate as carbonyl donors in the presence of 3 ml of hexane as a solvent and 10 mg of each lipase shown in Table 1 below at 200 ° C. for 200 hours at 200 rpm After reacting with shaking, the final reaction product was analyzed by gas chromatography using a CycloSil-B column (Agilent) and the results are shown in Table 1 below.
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 칸디다 안타르티카 리파제 효소촉매 하에 반응시켰을 때 반응속도 및 키랄 선택성이 우수함을 알 수 있다. As shown in Table 1, it can be seen that the reaction rate and chiral selectivity are excellent when reacted under the Candida antartica lipase enzyme catalyst.
실시예 5 내지 24Examples 5 to 24
상기 반응식에 나타낸 바와 같이, 하기 표 2에 나타낸 각각의 용매 3 ㎖ 및 칸디다 안타르티카 리파제 10 ㎎ 존재 하에 라세믹 에틸 락테이트 0.3 mmol과 카르보닐 공여체인 비닐 알카노에이트(R1=에틸(CH2CH3) 또는 n-프로필(CH 2CH2CH3)) 0.6 mmol을 25℃에서 19시간 동안 200 rpm으로 진탕하면서 반응시킨 후, 최종 반응생성물을 실시예 1과 동일한 조건의 기체 크로마토그라피로 분석하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.As shown in the above scheme, 0.3 mmol of racemic ethyl lactate and vinyl alkanoate (R 1 = ethyl (CH) in the presence of 3 ml of each solvent shown in Table 2 and 10 mg of Candida antartica lipase 0.6 mmol of 2 CH 3 ) or n -propyl (CH 2 CH 2 CH 3 )) was reacted with shaking at 200 rpm at 25 ° C. for 19 hours, and then the final reaction product was subjected to gas chromatography under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 2 below.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 칸디다 안타르티카 리파제 존재 하에서 라세믹 에틸 락테이트와 카르보닐 공여체인 비닐 알카노에이트를 반응시키는 경우, 그 중 R-이성체의 수산기만이 입체 선택적으로 카르보닐화되어 높은 광학적 순도의 알킬 R-(D)-O-아실락테이트가 생성됨을 알 수 있다. 또한, 동일한 용매 하에 반응시켜도 카르보닐 공여체의 알킬기 탄소수가 에틸, 프로필로 증가할수록 반응속도가 증가함을 알 수 있다.As shown in Table 2 above, when the racemic ethyl lactate and the carbonyl donor vinyl alkanoate are reacted in the presence of Candida antartica lipase, only the hydroxyl group of the R -isomer is stereoselectively carbonylated. It can be seen that high optical purity alkyl R- (D) -O-acylactate is produced. In addition, it can be seen that the reaction rate increases as the carbon number of the carbonyl donor increases with ethyl and propyl, even when reacted under the same solvent.
실시예 25 내지 48Examples 25-48
상기 반응식에 나타낸 바와 같이, 용매를 디이소프로필 에테르 3 ㎖로 고정시키고 칸디다 안타르티카 리파제 10 ㎎ 존재 하에 라세믹 알킬 락테이트(R=Me, Et 또는 Bu) 0.3 mmol과 카르보닐 공여체인 비닐 알카노에이트(R1=Me, Et 또는 Pr) 0.6 mmol를 25, 35, 50 또는 65℃에서 200 rpm으로 진탕하면서 반응시킨 후, 최종 반응물을 기체 크로마토그라피로 분석하여 알킬 R-락테이트가 검출되지 않는 시점에서 반응을 종결하고, 총 반응시간을 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.As shown in the above scheme, the solvent was fixed with 3 ml of diisopropyl ether and 0.3 mmol of racemic alkyl lactate (R = Me, Et or Bu) and carbonyl donor in the presence of 10 mg of Candida antartica lipase. After reacting 0.6 mmol of canoate (R 1 = Me, Et or Pr) at 200 rpm at 25, 35, 50 or 65 ° C., the final reaction was analyzed by gas chromatography to detect no alkyl R -lactate. The reaction was terminated at no time and the total reaction time was measured and the results are shown in Table 3 below.
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따르는 방법에 의하면 카르보닐 공여체인 비닐 알카노에이트의 알칸(R1) 그룹이 길어질수록 반응속도가 증가함을 알 수 있다(실시예 21, 23 및 25). 25 내지 65℃ 범위의 온도에서 2 내지 72시간 동안 반응을 수행하는 것에 의해 높은 광학적 순도로 광학 이성체를 분할할 수 있으며 반응온도가 높을수록 입체선택성에 영향 없이 반응이 빨리 종결될 수 있다.As shown in Table 3, according to the method according to the present invention it can be seen that the reaction rate increases as the alkan (R 1 ) group of the vinyl alkanoate which is a carbonyl donor increases (Examples 21, 23 and 25). ). By performing the reaction for 2 to 72 hours at a temperature in the range of 25 to 65 ℃ can divide the optical isomer with high optical purity, the higher the reaction temperature can be terminated quickly without affecting the stereoselectivity.
실시예 49 내지 52Examples 49-52
상기 반응식에 나타낸 바와 같이, 반응기질인 부틸 락테이트(mmol)/비닐 부티레이트(mmol)/리파제(㎎)의 비를 10/20/20으로 일정하게 유지하면서 용매인 디이소프로필 에테르의 양을 0 내지 3 ㎖로 변화시켰고, 65℃에서 200 rpm으로 진탕하면서 알킬 R-락테이트가 검출되지 않는 시점에서 반응을 종결하고, 총 반응시간을 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.As shown in the above scheme, the amount of diisopropyl ether as a solvent was kept at a constant ratio of butyl lactate (mmol) / vinyl butyrate (mmol) / lipase (mg) as 10/20/20 as a solvent. The reaction was terminated at the point where no alkyl R -lactate was detected while shaking at 65 ° C. and 200 rpm, and the total reaction time was measured. The results are shown in Table 4 below.
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 용매가 없어도 반응기질의 농도가 진할수록 입체선택성에는 영향 없이 반응속도가 증가함을 알 수 있다. As shown in Table 4, it can be seen that the reaction rate increases without increasing the stereoselectivity as the concentration of the reactor is increased even without the solvent.
실시예 53Example 53
상기 실시예의 결과들을 바탕으로 용매 없이 칸디다 안타르티카 리파제 200 ㎎ 존재 하에 라세믹 부틸 락테이트 73.1 g(0.5 mol)과 카르보닐 공여체인 비닐 부티레이트 114.1 g(1 mol)을 65℃에서 100 rpm으로 회전시키면서 반응시켰다. 이를 기체 크로마그라피로 분석하여 부틸 R-락테이트가 검출되지 않는 시점인 47시간 후, 칸디다 안타르티카 리파제는 여과에 의해, 과량의 비닐 부티레이트는 진공증발기를 이용하여 제거하였다.Based on the results of the above example, 73.1 g (0.5 mol) of racemic butyl lactate and 114.1 g (1 mol) of carbonyl donor, vinyl butyrate, in the presence of 200 mg of Candida antartica lipase without solvent were rotated at 65 rpm at 100 rpm. The reaction was carried out. 47 hours after the point when no butyl R -lactate was detected by gas chromatography, Candida antartica lipase was removed by filtration and excess vinyl butyrate was removed using a vacuum evaporator.
이로부터 얻은 여액을 진공증류하여 부틸 S-락테이트 35.1 g 및 부틸 R-O-부티릴락테이트 51.9 g을 얻었고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.The filtrate thus obtained was vacuum distilled to obtain 35.1 g of butyl S -lactate and 51.9 g of butyl R- O-butyryllactate, the results of which are shown in Table 5 below.
상기 표 5에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따르면 높은 수율 및 광학적 순도의 부틸 S-락테이트 및 부틸 R-O-부티릴락테이트가 생성된다.As can be seen in Table 5, according to the present invention, butyl S -lactate and butyl R- O-butyryllactate of high yield and optical purity are produced.
실시예 54Example 54
상기 실시예의 결과들을 바탕으로, 용매 없이 칸디다 안타르티카 리파제 500 ㎎ 존재 하에 라세믹 에틸 락테이트 59.1 g(0.5 mol)과 카르보닐 공여체인 비닐 부티레이트 114.1 g(1 mol)을 65℃에서 100 rpm으로 회전시키면서 반응시켰다. 이를 기체 크로마그라피로 분석하여 부틸 R-락테이트가 검출되지 않는 시점인 30시간 후, 칸디다 안타르티카 리파제는 여과에 의해, 과량의 비닐 부티레이트는 진공증발기를 이용하여 제거하였다.Based on the results of the above example, 59.1 g (0.5 mol) of racemic ethyl lactate and 114.1 g (1 mol) of carbonyl donor vinyl butyrate in 100 mg at 100 rpm at 65 ° C. in the presence of 500 mg of Candida antartica lipase without solvent. The reaction was carried out while rotating. This was analyzed by gas chromatography, and after 30 hours at which no butyl R -lactate was detected, the candida antartica lipase was removed by filtration and excess vinyl butyrate was removed using a vacuum evaporator.
이로부터 얻은 여액에 에틸 아세테이트 100 ㎖를 가하고 물 100 ㎖로 3회 추출하여 에틸 S-락테이트를 물층으로 추출해내고 물층과 유기층으로 분리하였다. 분리한 유기층은 마그네슘설페이트로 건조 후 진공증발기에서 용매를 제거한 다음 남은 유기물을 진공증류하여 에틸 R-O-부티릴락테이트 43.7 g(수율 93%, 광학순도 >99.5%ee)을 얻었다. 에틸 S-락테이트를 포함하는 물층은 에틸 아세테이트로 추출하고 진공증류하여 에틸 S-락테이트 27.3g(수율 93%, 광학순도 >99.5%ee)을 얻었다.The filtrate obtained from this was added 100 ㎖ ethyl acetate and extracted three times with water 100 ㎖ ethyl S - out extracting lactate to the water layer were separated to an aqueous layer and an organic layer. The separated organic layer was dried over magnesium sulfate, solvent was removed from the vacuum evaporator, and the remaining organic material was distilled under vacuum to obtain 43.7 g of ethyl R- O-butyryl lactate (yield 93%, optical purity> 99.5% ee). The water layer containing ethyl S -lactate was extracted with ethyl acetate and vacuum distilled to give 27.3 g of ethyl S -lactate (yield 93%, optical purity> 99.5% ee).
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 칸디다 안타르티카 리파제를 이용하여 라세믹(racemic) 알킬 락테이트로부터 알킬 S-(L)-락테이트 및 알킬 R-(D)-O-아실락테이트를 제조하는 방법은, 기존의 방법에 비하여 수율 및 광학적 순도가 높은 알킬 S-(L)-락테이트 및 알킬 R-(D)-O-아실락테이트를 제조할 수 있고, 이들은 또한 간단히 분리될 수 있어, 본 발명의 방법은 산업적으로 유용하게 활용될 수 있다.As discussed above, alkyl S- (L) -lactate and alkyl R- (D) -O-acyltate are prepared from racemic alkyl lactate using Candida antartica lipase according to the present invention. The method of preparation can produce alkyl S- (L) -lactate and alkyl R- (D) -O-acylactate with higher yields and optical purity compared to conventional methods, which can also be simply separated Therefore, the method of the present invention can be industrially useful.
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