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JP3001332B2 - 光学活性体(−)−(1s,2s,4r)−エキソー2−ノルボルナノールの製造方法 - Google Patents

光学活性体(−)−(1s,2s,4r)−エキソー2−ノルボルナノールの製造方法

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JP3001332B2
JP3001332B2 JP4143729A JP14372992A JP3001332B2 JP 3001332 B2 JP3001332 B2 JP 3001332B2 JP 4143729 A JP4143729 A JP 4143729A JP 14372992 A JP14372992 A JP 14372992A JP 3001332 B2 JP3001332 B2 JP 3001332B2
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JP
Japan
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norbornanol
exo
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racemic
lipase
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淳一郎 都丸
博昭 大野
良一 長谷川
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Nippon Kayaku Co Ltd
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Nippon Kayaku Co Ltd
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学活性体である
(−)−(1S,2S,4R)−エキソ−2−ノルボル
ナノールの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光学活性体(−)−(1S,2S,4
R)−エキソ−2−ノルボルナノールは医薬品の中間体
として有用である。例えば、(−)−(1S,2S,4
R)−エキソ−2−ノルボルナノールを酸化し、得られ
る(+)−(1S,4R)−2−ノルボルナノン(下記
式(3))は、トロンボキサンA2の受容体きっ抗物質
で心筋梗塞、喘息などの治療及び予防に有効と考えられ
ているビシクロヘプタン系カルボン酸誘導体の重要な合
成中間体である。
【0003】
【化3】
【0004】かかる光学活性な(+)−(1R,2R,
4S)−及び(−)−(1S,2S,4R)−エキソ−
2−ノルボルナノールは、従来、光学活性フェネチルア
ミン誘導体によるラセミ体エキソ−2−ノルボルナノー
ルフタル酸モノエステルの分割、光学活性ノルボルナノ
ール類への加水分解によって得られた、(アーウィンら
(Irwin).ジャーナルオブアメリカンケミカルソ
サィェティ(J.Am.Chem.Soc.)98巻.
第8476―8481頁.1979年)同文献による
と、エキソ−2−ノルボルナノール類のエナンチオマー
濃縮はウマ肝臓アルコールデヒドロゲナーゼが触媒する
ラセミ体の不完全酸化によっても得られている。また
(−)−(1S,2S,4R)−エキソ−2−ノルボル
ナノールは不斉ハイドロボレーションによりノルボルネ
ンからも製造されている。(ブラウンら(Brown
et al.).ジャーナルオブオーガニックケミスト
リィ(J.Org.Chem.)47巻.第5065−
5069頁.1982年。)
【0005】一方、これまである種のキラルアルコール
類はほぼ無水の有機溶媒中でブタ肝臓リパーゼに触媒さ
れるエステル転移反応を用いて分割されてきた。例え
ば、ラセミ体2―オクタノールと酪酸2,2,2―トリ
クロロエチルの反応にブタ肝臓リパーゼを用いるとエス
テル転移反応が進行し、47%転化時に於て光学活性の
高い酪酸(R)−2−オクチルエステルが得られた。
(キルヒナーら(Kirchner et al.).
ジャーナルオブアメリカンケミカルソサィェティ(J.
Am.Chem.Soc.).107巻.第7072−
7076頁.1985年)そこで、この反応系にラセミ
体エンド−2−ノルボルナノールを適用すると約50%
の反応転化率で(−)−(1R,2S,4S)−エンド
−2−ノルボルナノールが光学純度約90%eeで得ら
れる。ところがラセミ体エキソ−2−ノルボルナノール
を用いた場合は、該エステル転移反応は確かに酵素に触
媒されているにもかかわらず、回収されたアルコールと
生成物である酪酸エステルは両方ともラセミ体のままで
あった(特開平3−173871)。このように、リパ
ーゼにより触媒されるエキソ−2−ノルボルナノールの
エステル転移反応については該エキソ−異性体の光学分
割に対し有効な方法が示されていない。
【0006】ところで最近、リン酸緩衝液中で脂質酵素
によるエンド―2−ノルボルネノールの酢酸エステルの
不斉加水分解を利用した(+)−(1R,2R,4R)
−エンド―2−ノルボルネノールの光学分割が行われて
いる。(イーチバーガーら(Eichberger e
t al.).テトラヘドロンレターズ(Tetrah
edron Letters).27巻.第2843―
2844頁.1986年)この反応は水溶液中で酵素と
基質を混合することより進行することから操作が簡便で
量産にも適している。反応転化率40%で目的とする
(+)−(1R,2R,4R)−エンド―2−ノルボル
ネノールを収率35%光学純度90%以上で得られてい
る。しかし、この反応系をラセミ体エキソ―2−ノルボ
ルナノールの酢酸エステルの不斉加水分解に利用すると
目的とする(−)−(1S,2S,4R)−エキソ−2
−ノルボルナノールは光学純度17%eeでしか得られ
ず、良好な結果は見いだされていない。(オーバーハウ
ザーら(Oberhauser et al.).テト
ラヘドロン(Tetrahedron).43巻.第3
931―3944頁.1987年)
【0007】
【本発明が解決しようとする課題】本発明は、光学活性
体(−)−(1S,2S,4R)−エキソ−2−ノルボ
ルナノールの効率的な製造方法を確立することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記したよ
うな課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ラセミ体
エキソ−2−ノルボルナノールの脂肪族ジカルボン酸モ
ノエステルを加水分解することにより、光学活性な
(−)−(1S,2S,4R)−エキソ−2−ノルボル
ナノールを効率良く製造できることを見出した。即ち、
本発明は (1)脂質分解酵素によってラセミ体エキソ−2−ノル
ボルナノールの脂肪族ジカルボン酸モノエステル(式
(1))を加水分解することを特徴とする光学活性体
(−)−(1S,2S,4R)−エキソ−2−ノルボル
ナノール(式(2))の製造方法
【0009】
【化4】 (式中、Aは炭素数が1から6のアルキレンまたはアル
ケニレンまたは5ないし6員環のシクロアルキレンから
成る残基を表す。)
【0010】
【化5】 を提供する。
【0011】ラセミ体エキソ−2−ノルボルナノールの
脂肪族ジカルボン酸モノエステルは反応に若干時間がか
かるが、酢酸エステルなどのカルボン酸エステルの場合
と異なり水に対して溶解性が極めて良いため反応効率へ
の影響は心配ない。また反応終了後の生成物の回収が極
めて簡便で一方の鏡像異性体を優先的に製造することが
出来るという特徴がある。
【0012】本発明を実施するに当たり、使用する酵素
としては、生体内で脂質分解の役目を担っているリパー
ゼ、ホスホリパーゼ、コレステロールエステラーゼ、ス
フィンゴミエリエーゼ、動物の臓器中に存在するエステ
ラーゼ等を挙げることが出来る。これの由来である生物
としては、微生物、植物、動物等特に限定はされない。
最近は、リパーゼについては、酵母、バクテリヤ、カビ
等の生産するものが工業的に入手できる。これらは、本
発明の製造方法での酵素として充分使用できる。これら
の例を一部下記に掲げる。
【0013】天野製薬(株)製のリパーゼAY、リパー
ゼA 、リパーゼM、リパーゼD、リパーゼGC、リパ
ーゼR、リパーゼL、リパーゼCE、リパーゼF−AP
−15、リパーゼP、名糖産業(株)製のリパーゼP
L、リパーゼOF、リパーゼMY、大阪細菌研究所製の
リパーゼサイケン、ノボ社のプロテアーゼ、パラター
ゼ、リポラーゼ、、リポザイム、ナガセ生化学工業
(株)製のリリパーゼ等が挙げられ、また、豚、或は馬
のスイ臓や肝臓に存在するエステラーゼも本発明での酵
素として使用できる。本発明の製造方法に使用する酵素
としては、工業的に安価に入手出来る上記例のものが望
ましいが、これらに限定されない。
【0014】本発明を実施するに当たり、基質として使
用される脂肪族ジカルボン酸モノエステルの例として
は、ラセミ体エキソ−2−ノルボルナノールのマロン酸
モノエステル、ラセミ体エキソ−2−ノルボルナノール
のコハク酸モノエステル、ラセミ体エキソ−2−ノルボ
ルナノールのマレイン酸モノエステル、ラセミ体エキソ
−2−ノルボルナノールのフマル酸モノエステル、ラセ
ミ体エキソ−2−ノルボルナノールのグルタル酸モノエ
ステル、ラセミ体エキソ−2−ノルボルナノールのアジ
ピン酸モノエステル、ラセミ体エキソ−2−ノルボルナ
ノールのピメリン酸モノエステル、ラセミ体エキソ−2
−ノルボルナノールのシクロペンタン1,2−ジカルボ
ン酸モノエステル、ラセミ体エキソ−2−ノルボルナノ
ールのシクロヘキサン1,2−ジカルボン酸モノエステ
ル等が挙げられる。
【0015】一般的にこれらの脂肪族ジカルボン酸モノ
エステルは、トルエン中にラセミ体エキソ−2−ノルボ
ルナノールと各種酸無水物を等モル量加え100℃に加
熱し、十数時間撹拌することにより好収率で合成でき
る。また、用いる酸無水物中にエチレン結合が存在しな
い場合はピリジンを等モル量添加することにより反応は
促進され数時間で反応を完結出来る。
【0016】本発明における反応の溶媒は水が好ましい
が、有機溶媒と水の混合物も使用できる。有機溶媒とし
ては、ベンゼン、トルエン、n−ヘキサン等のやや極性
の低いものから、メタノール、エタノール、アセトニト
リル、ジメチルスルフォキシド、ジメチルホルムアミド
等の極性の高いものまで使用できるが、極性の高い溶媒
の場合、酵素阻害を起こす場合があるので注意を要す。
【0017】反応方法は、溶媒とラセミ体エキソ−2−
ノルボルナノールの脂肪族ジカルボン酸モノエステル
と、酵素を仕込み撹拌するだけで良いが、それらの使用
量や濃度反応条件等について以下に記述する。溶媒は、
エステルの10〜400倍(重量比、以下同じ)使用す
るのがよく、そのうち水は、5〜200倍量とするのが
良い。工業的には水は、10倍から100倍とするのが
好ましい。酵素の使用量は、エステルの0.2〜30%
程度使用するのが良い。反応時はpHを3〜9程度に保
つのが良い。これはバッファ溶液を用いてもよいが、反
応の進行に応じてコントロールする方法でもかまわな
い。
【0018】反応温度は、室温〜80℃、特に、20℃
〜50℃の範囲で行うのが良い結果を与える。反応時間
は、酵素によって3日〜20日ぐらいを要する場合もあ
るが、反応転化率は20%〜45%で停止させる必要が
あり、好ましくは30〜45%で停止させるよう反応を
調節する。
【0019】反応終了後は、加水分解を受けて生成した
光学活性(−)−(1S,2S,4R)−エキソ−2−
ノルボルナノールと未反応エステルを有機溶媒(例え
ば、n−ヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、ジ
エチルエーテル、酢酸エチル)で抽出し、水層を除去し
たのち10%炭酸カリウム水溶液を用いて有機層を洗浄
して残留した脂肪酸モノエステル、及びジカルボン酸を
除去し、硫酸ナトリウム(無水)で乾燥する。その後、
有機溶媒を完全に留去することにより(−)−(1S,
2S,4R)−エキソ−2−ノルボルナノールを高純度
で取り出すことができる。
【0020】本発明の製造方法において、脂質分解酵素
による脂肪族ジカルボン酸モノエステルから光学活性
(−)−(1S,2S,4R)−エキソ−2−ノルボル
ナノールへの不斉加水分解反応は収率50%以上、光学
純度50%以上である。反応の進行状況、目的物の純度
はGLCまたはHPLCによって知ることが出来る。
【0021】参考例 以下にラセミ体エキソ−2−ノルボルナノールのコハク
酸モノエステルの合成法の例を示す。
【0022】ガラス製の500ml四つ口丸底フラスコ
にトルエン200mlに無水コハク酸20gとラセミ体
エキソ−2−ノルボルナノール22.4gさらにピリジ
ン15.8gを加えオイルバス中100℃で8時間加熱
撹拌した。室温に放冷後、水200mlを加え撹拌しな
がら濃塩酸を35g滴下し、水層のpHを1にした。そ
の後1L分液ロート中にてトルエン層を分離し、500
mlビーカー中でトルエン層と水200mlを混合撹拌
し、そこに飽和炭酸カリウム水溶液を35g加え水層の
pHを9にした。1L分液ロート中にてトルエン層を分
離除去し、残りの水層を500mlビーカー中に移し、
新たにトルエンを200ml加えたのち、混合撹拌下濃
塩酸を50g加え、水層のpHを1にした。次いで1L
分液ロート中にてトルエン層を抽出分離し、そのトルエ
ン層を硫酸ナトリウム(無水)で乾燥したのち、溶媒の
トルエンを減圧下に除去した。その結果、目的とするラ
セミ体エキソ−2−ノルボルナノールのコハク酸モノエ
ステルを収量33.5g、収率79%で得た。
【0023】
【実施例】以下に実施例により本発明の製造方法を更
に、具体的に説明する。
【0024】実施例1 ガラス製のコルベンにラセミ体エキソ−2−ノルボルナ
ノールのマロン酸モノエステル6.0g、水400m
l、リパーゼAY−30(天野製薬)1.2g、リン酸
二水素カリウム8.0g、リン酸水素二カリウム12.
0gを仕込み30℃で8日撹拌した(反応系中のpH=
6.8)。反応終了後HPLC分析により転化率38%
で、アルコールが生成していることを確認した。これに
200mlのn−ヘキサンを加え抽出し、水層を除去し
たのち10%炭酸カリウム水溶液50mlで洗浄し、硫
酸ナトリウム(無水)で乾燥した。その後、有機溶媒を
完全に留去することにより、(−)−(1S,2S,4
R)−エキソ−2−ノルボルナノールを収率55%で単
離した。光学純度は旋光計(DIP−360型旋光計)
を用いて測定した。その結果、光学純度は76%であっ
た。
【0025】実施例2 ガラス製のコルベンにラセミ体エキソ−2−ノルボルナ
ノールのマレイン酸モノエステル6.0g、水400m
l、リパーゼMY(名糖産業)1.2g、リン酸二水素
カリウム8.0g、リン酸水素二カリウム12.0gを
仕込み30℃で21日間撹拌した。反応終了後HPLC
分析により転化率30%で、アルコールが生成している
ことを確認した。これに200mlのn−ヘキサンを加
え抽出し、水層を除去したのち10%炭酸カリウム水溶
液50mlで洗浄し、硫酸ナトリウム(無水)で乾燥し
た。その後、有機溶媒を完全に留去することにより、
(−)−(1S,2S,4R)−エキソ−2−ノルボル
ナノールを収率50%で単離した。光学純度は旋光計
(DIP−360型旋光計)を用いて測定した。その結
果、光学純度は70%であった。
【0026】実施例3 ガラス製のコルベンにラセミ体エキソ−2−ノルボルナ
ノールのコハク酸モノエステル6.0g、水400m
l、リパーゼP−3(天野製薬)1.2g、リン酸二水
素カリウム8.0g、リン酸水素二カリウム12.0g
を仕込み30℃で21日間撹拌した。反応終了後HPL
C分析により転化率40%で、アルコールが生成してい
ることを確認した。これに200mlのn−ヘキサンを
加え抽出し、水層を除去したのち10%炭酸カリウム水
溶液50mlで洗浄し、硫酸ナトリウム(無水)で乾燥
した。その後、有機溶媒を完全に留去することにより、
(−)−(1S,2S,4R)−エキソ−2−ノルボル
ナノールを収率60%で単離した。光学純度は旋光計
(DIP−360型旋光計)を用いて測定した。その結
果、光学純度は68%であった。
【0027】
【発明の効果】ラセミ体エキソ−2−ノルボルナノール
の脂肪族ジカルボン酸モノエステルから酵素による加水
分解により、(−)−(1S,2S,4R)−エキソ−
2−ノルボルナノールを簡便に効率良く製造する方法が
確立された。本発明の製造方法は目的物の単離が容易と
いう特徴がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12P 1/00 - 41/00 C07C 27/02 C07C 35/29 C07C 49/433 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】脂質分解酵素によってラセミ体エキソ−2
    −ノルボルナノールの脂肪族ジカルボン酸モノエステル
    (式(1))を加水分解することを特徴とする光学活性
    体(−)−(1S,2S,4R)−エキソ−2−ノルボ
    ルナノール(式(2))の製造方法 【化1】 (式中、Aは炭素数が1から6のアルキレンまたはアル
    ケニレンまたは5ないし6員環のシクロアルキレンから
    成る残基を表す。) 【化2】
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