JP7748689B2 - ジアステレオマー調製方法及び固相光増感剤 - Google Patents

ジアステレオマー調製方法及び固相光増感剤

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Description

本発明は、ジアステレオマー調製方法及び固相光増感剤に関する。
従来、異性体同士は、それぞれ異なる性質を有することが知られている。例えば、カルボニル化合物のオレフィン化反応で生じるアルケンのジアステレオマー(シス-トランス異性体におけるE体及びZ体)は異なる物性を有している。そして、例えば、アルケン骨格を有する医薬品では、臨床試験や医薬品の製造段階で片方の異性体を高純度で得ることが望まれている。
このような背景から、一方のジアステレオマーを選択的に調製する合成方法が種々提案されている(例えば、非特許文献1、2参照)。
しかし、一方のジアステレオマーのみを選択的に調製することは不可能に近い。また、クロマトグラフィー法によるジアステレオマーの分離も行われているが、分取した残りのジアステレオマーが無駄になっていた。
Y. Zhao et al., J. Am. Chem. Soc. 2015, 137,pp.5199-5203 江澤 哲也,外6名,"ジアステレオ収束的な(3+2)環化付加型反応の開発",[online],2021年6月10日,理化学研究所,[令和4年8月19日検索],インターネット<URL:https://www.riken.jp/press/2021/20210610_3/index.html>
本発明は、ジアステレオマー混合物から所望のジアステレオマーを高収率に得ることが可能なジアステレオマー調製方法、及びそのジアステレオマー調製方法に用いられる固相光増感剤を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1> シス-トランス異性体を分離する分離カラムと、光異性化反応を誘起する光異性化反応器とを連続的に循環可能なリサイクルHPLCを利用して、シス-トランス異性体のうち一方のジアステレオマーを選択的に調製するジアステレオマー調製方法であって、
工程A:シス-トランス異性体混合物を前記分離カラムに導入し、前記一方のジアステレオマーを分取する分離工程、
工程B:前記工程A又は工程Cの後の他方のジアステレオマーを含む溶液に前記光異性化反応器内で光増感剤の存在下で光を照射し光異性化反応を誘起する光異性化反応工程、及び
工程C:前記工程Bで生成したシス-トランス異性体混合物を前記分離カラムに導入し、前記一方のジアステレオマーを分取する工程
を含み、
前記光増感剤が下記式(1)で表されるチオキサントン骨格を含む、ジアステレオマー調製方法。
<2> 前記光増感剤が、下記式(2)で表される構造がリンカーを介して前記光異性化反応器内の担体に共有結合により固相化された固相光増感剤である、<1>に記載のジアステレオマー調製方法。
[式(2)中、Rは、炭素原子数2~3のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアルコキシカルボニル基を示し、mは0~5の整数を示し、mが2~5の整数である場合、複数存在するRはそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。]
<3> 前記リンカーは、アルキレン基、アリーレン基、-NR-C(O)-基(Rは、独立して、水素原子、アルキル基、又は置換アルキル基を示す。)、又はこれらの組合せを含む官能基を有する、<2>に記載のジアステレオマー調製方法。
<4> 前記固相光増感剤が下記式(3)で表される構造を有する、<3>に記載のジアステレオマー調製方法。
[式(3)中、R及びmは、前記式(2)と同義である。pは1~10の整数を示し、qは2~10の整数を示す。Xは、担体を示す。]
<5> 前記光増感剤が下記式(4)で表される、<1>に記載のジアステレオマー調製方法。
[式(4)中、Rは、炭素原子数2~3のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアルコキシカルボニル基を示し、mは0~5の整数を示し、mが2~5の整数である場合、複数存在するRはそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。rは1~7の整数を示す。Rは、水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を示す。]
<6> 前記工程Aの前段に以下の工程Dを有する、<1>に記載のジアステレオマー調製方法。
工程D:シスートランス異性体のうち、前記他方のジアステレオマーのみを含む溶液に前記光異性化反応器内で光増感剤の存在下で光を照射し光異性化反応を誘起することでシス-トランス異性体混合物を生成する光異性化反応工程
<7> 前記担体の材料は、シリカ、ガラス、或いはポリマー材料、或いはこれらの複合材料である、<2>に記載のジアステレオマー調製方法。
<8> 前記シス-トランス異性体は、分子内にアミド基を有するアルケンのシス-トランス異性体である<1>に記載のジアステレオマー調製方法。
<9> 前記分子内にアミド基を有するアルケンは、ワインレブアミドである<8>に記載のジアステレオマー調製方法。
<10> 下記式(3)で表される構造を有する固相光増感剤。
[式(3)中、Rは、炭素原子数2~3のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアルコキシカルボニル基を示し、mは0~5の整数を示し、mが2~5の整数である場合、複数存在するRはそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。pは1~10の整数を示し、qは2~10の整数を示す。Xは、担体を示す。]
<11> 下記式(3)で表される構造を有する固相光増感剤の製造方法であって、
下記式(5)で表される化合物を、下記式(6)で表されるジカルボン酸又はその無水物と反応させて、下記式(7)で表される化合物を得る工程、及び
下記式(8)で表される構造を有する担体を、下記式(7)で表される化合物と反応させて、下記式(3)で表される構造を有する固相光増感剤を得る工程を含む、固相光増感剤の製造方法。
[式(3)中、Rは、炭素原子数2~3のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアルコキシカルボニル基を示し、mは0~5の整数を示し、mが2~5の整数である場合、複数存在するRはそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。pは1~10の整数を示し、qは2~10の整数を示す。Xは、担体を示す。]
[式(5)中、R及びmは、前記式(3)と同義である。]
[式(6)中、pは、前記式(3)と同義である。]
[式(7)中、R、m、及びpは、前記式(3)と同義である。]
[式(8)中、q及びXは、前記式(3)と同義である。]
<12> 下記式(4)で表される化合物。
[式(4)中、Rは、炭素原子数2~3のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアルコキシカルボニル基を示し、mは0~5の整数を示し、mが2~5の整数である場合、複数存在するRはそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。rは1~7の整数を示す。Rは、水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を示す。]
本発明によれば、ジアステレオマー混合物から所望のジアステレオマーを高収率に得ることが可能なジアステレオマー調製方法、及びそのジアステレオマー調製方法に用いられる固相光増感剤を提供することができる。
本実施形態に係るリサイクルHPLCの概略構成の一例を示す図である。 光増感剤であるチオキサントンを単独で用いた場合と、チオキサントンを担体に共有結合させて得られる固相光増感剤を用いた場合とで、それぞれ光異性化反応を進行させた場合の、他方のジアステレオマーの存在比の時間変化を示す図である。 光増感剤であるチオキサントンを単独で用いた場合と、チオキサントンを担体に共有結合させて得られる固相光増感剤を用いた場合とで、浸出試験を行った場合の、他方のジアステレオマーの存在比の時間変化を示す図である。 本実施形態に係るジアステレオマー調製システムによる異性体検出強度の時間変化を示す図である。
<ジアステレオマー調製方法>
本実施形態に係るジアステレオマー調製方法は、シス-トランス異性体を分離する分離カラムと、光異性化反応を誘起する光異性化反応器とを連続的に循環可能なリサイクルHPLCを利用して、シス-トランス異性体のうち一方のジアステレオマーを選択的に調製するジアステレオマー調製方法であって、下記の工程A~工程Cを含む。
工程A:シス-トランス異性体混合物を上記分離カラムに導入し、一方のジアステレオマーを分取する分離工程、
工程B:工程A又は工程Cの後の他方のジアステレオマーを含む溶液に上記光異性化反応器内で光増感剤の存在下で光を照射し光異性化反応を誘起する光異性化反応工程、及び
工程C:工程Bで生成したシス-トランス異性体混合物を上記分離カラムに導入し、一方のジアステレオマーを分取する工程。
本実施形態に係るジアステレオマー調製方法は、上記の工程A~工程Cに加えて、上記の工程Aの前段に下記の工程Dを有していてもよい。
工程D:シスートランス異性体のうち、上記他方のジアステレオマーのみを含む溶液に上記光異性化反応器内で光増感剤の存在下で光を照射し光異性化反応を誘起することでシス-トランス異性体混合物を生成する光異性化反応工程
(シス-トランス異性体混合物)
シス-トランス異性体混合物としては、化学構造中の原子、結合、或いは面を基準として、IUPACで定められるE体及びZ体のシス-トランス異性体が存在する化合物であれば特に制限されない。
好適なシス-トランス異性体混合物としては、例えば、分子内にアミド基を有するアルケンが挙げられる。分子内にアミド基を有するアルケンとしては、例えば、下記式(9)に示すワインレブアミド、及び下記式(10)に示すシンナムアミド等が挙げられる。なお、シス-トランス異性体混合物は上記に限定されない。
[式(9)中、Rは、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアリールアルキル基、又は置換基を有していてもよいヘテロアリールアルキル基を示す。Rは、水素原子又はアルキル基を示す。]
上記式(9)中、Rで示されるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
上記式(9)中、R又はRで示されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基等の炭素原子数1~20の直鎖状、分岐鎖状、又は環状のアルキル基が挙げられる。
上記式(9)中、Rで示されるアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基、1,3-ブタジエニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等の炭素原子数2~20の直鎖状又は分岐鎖状のアルケニル基が挙げられる。
上記式(9)中、Rで示されるアルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基等の炭素数2~20の直鎖状又は分岐鎖状のアルキニル基が挙げられる。
上記式(9)中、Rで示されるアリール基としては、例えば、炭素数6~20の単環式又は多環式芳香族炭化水素基が挙げられる。アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基等が挙げられる。
上記式(9)中、Rで示されるヘテロアリール基としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、及び窒素原子から選ばれるヘテロ原子を1~4個含む、環構成炭素数2~9の単環式又は多環式芳香族複素環基が挙げられる。ヘテロアリール基の具体例としては、ピロリル基、ピリジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、フラニル基、チエニル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、チアジアゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンズイミダゾリル基、インダゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、テトラヒドロキノリル基、キノリル基、テトラヒドロイソキノリル基、イソキノリル基、キノリジニル基、シンノリニル基、フタラジニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、ピロロピリジル基、イミダゾピリジル基、ピラゾロピリジル基、ピリドピラジル基、プリニル基、プテリジニル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾイソオキサゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、チアゾロピリジル基等が挙げられる。
上記式(9)中、Rで示されるアリールアルキル基としては、例えば、上記のアリール基で置換された炭素数1~6のアルキル基が挙げられる。アリールアルキル基の具体例としては、ベンジル基、フェネチル基、3-フェニルプロピル基、4-フェニルブチル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルプロパン-2-イル基等が挙げられる。
上記式(9)中、Rで示されるヘテロアリールアルキル基としては、例えば、上記のヘテロアリール基で置換された炭素数1~6のアルキル基が挙げられる。ヘテロアリールアルキル基の具体例としては、ピリジルメチル基、ピリジルエチル基、イミダゾリルメチル基、イミダゾリルエチル基、ピラゾリルメチル基、ピラゾリルエチル基、ピラジニルメチル基、ピラジニルエチル基、ピリダジニルメチル基、ピリダジニルエチル基、ピリミジニルメチル基、ピリミジニルエチル基、オキサゾリルメチル基、オキサゾリルエチル基、チアゾリルメチル基、チアゾリルエチル基等が挙げられる。
上記のアリール基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基、又はヘテロアリールアルキル基が有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、ニトロ基、ニトロキシ基、メルカプト基、シアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、スルホ基、スルファミノ基、スルフィノ基、スルファモイル基、ホスホ基、ホスホノ基、ボロニル基、シアノ基等が挙げられる。置換基の数は特に制限されない。
上記式(9)で表されるワインレブアミドの具体例を下記に示す。ただし、本実施形態におけるワインレブアミドは、これらの例に限定されない。なお、便宜上、E体のみを下記に示すが、本実施形態に係るシス-トランス異性体混合物には、下記の物質のZ体も含まれる。
(工程A)
工程Aでは、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によって、分離カラムを用いて、シス-トランス異性体混合物を一方のジアステレオマーと他方のジアステレオマーとに分離する。
シス-トランス異性体混合物は、Z体及びE体が含まれていれば特に制限されない。シス-トランス異性体混合物の異性体過剰率(一方のジアステレオマーの割合(%)-他方のジアステレオマーの割合(%))は、0%~25%であってもよく、0~10%であってもよく、0~5%であってもよい。
シス-トランス異性体を分離する分離カラムは特に制限されず、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)に用いられる任意の分離カラムを採用することができる。例えば、シラノール基を利用した順相系カラムを採用することが好ましい。
(工程B)
工程Bでは、工程A又は後述する工程Cにて得られた他方のジアステレオマーに光異性化反応器内で光増感剤の存在下で光を照射し光異性化反応を誘起することで、該ジアステレオマーからシス-トランス異性体混合物を生成する。後述するように、他方のジアステレオマーに特定の波長を有する光を照射することにより、光異性化反応が誘起される。
光の照射対象となる他方のジアステレオマーは、溶媒に溶解した状態である。即ち、工程Aにおいて溶出する、他方のジアステレオマーを含む溶出液に対して光を照射することができる。
工程Bにおいて、他方のジアステレオマーを含む溶液は、溶媒を含んでいてもよい。上記溶媒としては、特に限定されないが、例えば、メタノール(MeOH)、エタノール(EtOH)、イソプロパノール(iPA)、ジエチルエーテル(EtO)、酢酸エチル(AcOEt)、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、アセトニトリル(MeCN)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジクロロメタン(CHCl)、からなる群より選択される1種又は2種以上の溶媒が挙げられる。上記の溶媒は、2種以上が混合されていてもよく、水(HO)又はヘキサン(Hex)と混合されていてもよい。
工程Bにおける、他方のジアステレオマーを溶解する上記の溶媒としては、メタノール(MeOH)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジクロロメタン(CHCl)、エタノール(EtOH)からなる群より選択される1種又は2種以上の溶媒であることが好ましく、ジクロロメタン(CHCl)とメタノール(MeOH)との混合溶媒(CHCl:MeOHの混合比(体積比)が1:1~9:1の混合溶媒)、又はメタノール(MeOH)を用いることがより好ましい。上記の溶媒を用いることで、工程Bにおける光異性化反応の反応速度を向上させることができる。
工程Bにおいて照射する光の波長は、シス-トランス異性体混合物及び光増感剤の種類等によって適宜調整することが好ましく、例えば200nm~450nmであってもよく、200nm~400nmであってもよく、254nm~365nmであってもよい。光の照射時間は、シス-トランス異性体混合物の種類、照射する光の波長等によって異なるが、一般的には5分間~2時間の光照射で十分に光異性化反応を誘起することができる。
(工程C)
工程Cでは、工程Bにて得られたシス-トランス異性体混合物を一方のジアステレオマーと他方のジアステレオマーとに分離する。シス-トランス異性体混合物の異性体過剰率(一方のジアステレオマーの割合(%)-他方のジアステレオマーの割合(%))は、0%~25%であってもよく、0~10%であってもよく、0~5%であってもよい。
工程Cにおける分離方法は、工程Aと同一の分離カラムを用いた高速液体クロマトグラフィー法が採用される。
以上の工程B及び工程Cを経ることで、工程Aのみを実施する場合に比べて、所望のジアステレオマーの収率を大幅に向上させることができる。必要に応じて上記の工程B及び工程Cを繰り返すことにより、所望のジアステレオマーの収率をより向上させることも可能である。
(工程D)
工程Dは、工程Aの前段で行われる。工程Dでは、Z体及びE体のうち他方のジアステレオマーのみを出発物質とする場合に、上記他方のジアステレオマーのみを含む溶液に上記光異性化反応器内で光増感剤の存在下で光を照射し光異性化反応を誘起することでシス-トランス異性体混合物を生成する。光の照射対象となる他方のジアステレオマーは、溶媒に溶解した状態である。工程Dにおいて照射する光の照射条件は、工程Bと同様である。
[光増感剤]
工程Bでは、光増感剤の存在下で光を照射することにより、光異性化反応の効率をより高めることが可能となる。光増感剤は、下記式(1)で表されるチオキサントン骨格を含む。
光増感剤は、シリカゲル等の担体に共有結合によって固相化された固相光増感剤であることが好ましい。固相光増感剤を用いることにより、工程Bにて得られたシス-トランス異性体混合物と光増感剤とを分離することが容易になる。固相光増感剤は、下記式(2)で表される構造がリンカーを介してシリカゲル等の担体に共有結合によって固相化されたものであることが好ましい。
[式(2)中、Rは、炭素原子数2~3のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアルコキシカルボニル基を示し、mは0~5の整数を示し、mが2~5の整数である場合、複数存在するRはそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。]
上記式(2)中、Rで示されるアルキル基としては、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。上記式(2)中、Rで示されるアルコキシカルボニル基としては、例えば、炭素原子数1~3の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル部分を有する基が挙げられる。
光増感剤は、リンカーを介して上記担体に共有結合により固相化されていることにより、反応系に光増感剤が漏出することを好ましく抑制できる。リンカーは、アルキレン基、アリーレン基、-NR-C(O)-基(Rは、独立して、水素原子、アルキル基、又は置換アルキル基を示す。)、又はこれらの組合せを含む官能基を有することが好ましい。
固相光増感剤は、例えば、下記式(3)で表される構造を有する。
[式(3)中、R及びmは、上記式(2)と同義である。pは1~10の整数を示し、qは2~10の整数を示す。Xは、担体を示す。]
上記式(3)において、pは1~8の整数であることが好ましく、1~6の整数であることがより好ましい。qは2~8の整数であることが好ましく、2~6の整数であることがより好ましい。
光増感剤が固相化される担体としては、ケイ素、ガラス、或いはポリマー材料等の任意の材料で構成された担体を採用することができる。上記担体は、上記材料の複合材料であってもよい。上記担体としては、例えば、シリカゲルが挙げられる。担体の粒径は60~100μmであることが好ましい。
<固相光増感剤の製造方法>
上記式(3)で表される構造を有する固相光増感剤の製造方法は、下記式(5)で表される化合物を、下記式(6)で表されるジカルボン酸又はその無水物と反応させて、下記式(7)で表される化合物を得る工程、及び下記式(8)で表される構造を有する担体を、下記式(7)で表される化合物と反応させて、上記式(3)で表される構造を有する固相化光増感剤を得る工程を含む。
[式(5)中、R及びmは、上記式(3)と同義である。]
[式(6)中、pは、上記式(3)と同義である。]
[式(7)中、R、m、及びpは、上記式(3)と同義である。]
[式(8)中、q及びXは、上記式(3)と同義である。]
<その他の光増感剤>
上記以外に、本実施形態に係るジアステレオマー調製方法に適用できる光増感剤として、下記式(4)で表される化合物が挙げられる。下記式(4)で表される化合物は、担体に固相化されたものであってもよい。
[式(4)中、Rは、炭素原子数2~3のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアルコキシカルボニル基を示し、mは0~5の整数を示し、mが2~5の整数である場合、複数存在するRはそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。rは1~7の整数を示す。Rは、水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を示す。]
<リサイクルHPLC>
本実施形態に係るリサイクルHPLCは、上述したジアステレオマー調製方法に用いられるリサイクルHPLCであって、シス-トランス異性体混合物を一方のジアステレオマーと他方のジアステレオマーとに分離する分離カラムと、分離カラムにて得られた他方のジアステレオマーに光を照射し、該ジアステレオマーの光異性化反応を誘起する光異性化反応器と、を備える。
本実施形態に係るリサイクルHPLCの概略構成の一例を図1に示す。図1に示すとおり、リサイクルHPLC1は、分離カラム10と、光異性化反応器20と、を備える。
分離カラム10は、シス-トランス異性体混合物を一方のジアステレオマー(例えば、Z体)と、他方のジアステレオマー(例えば、E体)とに分離する。分離カラム10は、高速液体クロマトグラフィー法に用いられる任意の分離カラムを採用することができる。
光異性化反応器20は、分離カラム10にて得られた他方のジアステレオマー(例えば、E体)に光増感剤の存在下で光を照射し、該ジアステレオマーの光異性化反応を誘起させて、シス-トランス異性体混合物を生成する。光異性化反応器20の光源は、他方のジアステレオマーの光異性化反応を誘起させるために必要な波長の光が照射される限り、特に制限されない。光源の具体例としては、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンランプ、LEDランプ等が挙げられる。なお、光源と他方のジアステレオマーとの間に光源からの光を吸収する材料、又は光源からの光の波長を変化させる材料が介在している場合には、光の吸収又は光の波長の変化を考慮した上で、光を照射することが好ましい。光異性化反応器20は、得られたシス-トランス異性体混合物を再び分離カラム10に送る。
光異性化反応器20は、例えば、ガラスカラム等の光透過性を有する流路に上述の固相光増感剤が充填され、上記流路を流通する他方のジアステレオマー(例えば、E体)に対して光源から光を照射する。上記流路には、固相光増感剤以外に、光透過性粒子が充填されていてもよい。これにより、上記流路の中心部にまで光源から照射される光を十分に行き渡らせることができる。また、固相光増感剤の使用量を低減することができると共に、固相光増感剤の漏出リスクも低減することができる。光透過性粒子としては、特に制限されないが、ガラスビーズ、不定形ガラス粉末、樹脂ビーズ等が挙げられる。光透過性粒子のメディアン径(D50)は、例えば10~100μm程度のものを採用できる。上記流路に対して充填される固相光増感剤と光透過性粒子との質量割合は、固相光増感剤と光透過性粒子との合計質量に対して、固相光増感剤の質量割合が1~50質量%であることが好ましく、5~25質量%であることがより好ましく、5~10質量%であることがさらに好ましい。
このように、リサイクルHPLC1によれば、分離カラム10及び光異性化反応器20において光学分割及び光ラセミ化を繰り返すことで、所望のジアステレオマーの収率を大幅に向上させることができる。また、循環式のシステムであるリサイクルHPLC1を採用することで、溶媒の再利用が可能となり、かつ、ジアステレオマーの分離及び光異性化反応を繰り返すことが容易になる。
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって制限されるものではない。
<固相化したチオキサントンの調製>
(1)4-オキソ-4-[(9-オキソ-9H-チオキサンテ-2-ニル)アミノ]ブタン酸(下記式:7)の合成
100mLナスフラスコに4-アミノチオキサントン(上記式:6)544mg(2.4mmol,1.0eq)とコハク酸360mg(3.6mmol,1.5eq)を加え、アルゴン気流下でトルエン(24mL,0.1M)に溶解し、2時間加熱還流した。室温に戻し、トルエンで洗浄し、目的化合物(上記式:7)を黄色固体としてろ取した(収量738mg、収率94%)。
(2)4-オキソ-4-[(9-オキソ-9H-チオキサンテ-2-ニル)アミノ]ブタン酸の固相化:固相化したチオキサントン(下記式:8)の合成
50mLナスフラスコに3-アミノプロピルシリカゲル1g(0.6-1.3mmol,1.0eq)、4-オキソ-4-[(9-オキソ-9H-チオキサンテ-2-ニル)アミノ]ブタン酸(上記式:7)426mg(1.3mmol,1.0eq)、1H-ベンゾトリアゾール-1-イルオキシトリピロリジノホスホ二ウムヘキサフルオロりん酸塩1.35g(2.6mmol,2.0eq)、N-エチルジイソプロピルアミン1.1mL(6.5mmol,5.0eq)をDMF(13mL,0.1M)に溶解し、室温で24時間攪拌した。その後固相をろ取し、ジクロロメタンとアセトニトリルで充分洗浄した後に乾燥させた。乾燥後、固相をピリジン:無水酢酸=9:1の混合溶媒10mLに加え、室温で24時間攪拌する。その後固相をろ取し、ジクロロメタンで充分洗浄した後に乾燥させた。乾燥後、共有結合型固相光増感剤(上記式:8)が黄色固体として得られた。
(光異性化反応試験)
図2は、光増感剤であるチオキサントンを担体に固相化せずに用いた場合(5mol% Thioxanthone)と、上記調製した固相化したチオキサントンを用いた場合とで、それぞれ光異性化反応を進行させた場合の、他方のジアステレオマーの存在比の時間変化を示す図である。光異性化反応の対象としては(E)-シンナムアミドを用い、照射光は405nmとした。図2に示すように、固相化したチオキサントンを用いることで、チオキサントンを担体に固相化せずに用いた場合よりも好ましく光異性化反応を進行させることができる結果が明らかである。
(漏出試験)
図3は、光増感剤であるチオキサントンを担体に固相化せずに用いた場合(5mol% Thioxanthone)と、光増感剤を用いない場合(No Catalyst)と、上記調製した固相化したチオキサントンを用いた場合とで、光増感剤を溶媒中で一定時間攪拌し、そのろ液(光増感剤を除去した溶媒)に(E)-シンナムアミドを添加し、光を照射して異性化が起こるか、即ち光増感剤が系外に流出しているか否かを確認した試験結果を示す図である。図3に示すように、固相化したチオキサントンを用いることで、光増感剤が系外に流出しない結果が明らかである。
(必要紫外線照射量の算出)
上記により調製した固相化したチオキサントンを用いて、必要紫外線照射量(J/cm)の算出を行った。算出は、それぞれ5mol%の光増感剤の存在下で、それぞれ下記式に示すE体のジアステレオマー(溶媒:アセトニトリル 0.01M)に対して405nm(LED)の光を照射し、E体のジアステレオマーの存在比が55%(Z体のジアステレオマーの存在比が45%)に達するまでに要した光量(J/cm)として算出した。結果を表1に示した。
<参考例:光増感剤の調製>
上記固相化したチオキサントンと同様に、下記式にてそれぞれ担体に固相化されていない状態の光増感剤を調製した。
(必要紫外線照射量の算出)
上記により調製した下記式の光増感剤をそれぞれ用いて、必要紫外線照射量(J/cm)の算出を行った。算出は、それぞれ5mol%の光増感剤の存在下で、(E)-シンナムアミド(溶媒:アセトニトリル 0.01M)に対して405nm(LED)の光を照射し、(E)-シンナムアミドの存在比が55%((Z)-シンナムアミドの存在比が45%)に達するまでに要した光量(J/cm)として算出した。結果を表2に示した。
表2に示すように、チオキサントン(TX)よりも、リンカーを結合させた6や固相光増感剤である7の方が、必要紫外線照射量が少ない結果が明らかである。また、チオキサントンがアミド結合を有することで必要紫外線照射量が低減される結果が明らかである。
<実施例1:リサイクルHPLCを利用したシンナムアミドの選択的調製>
フジガラスビーズ(FGB-200)5.7gと、上記調製した固相化したチオキサントンである共有結合型光増感剤300mgを総量6g、95:5の存在比となるよう混合し、ガラスカラム[YMC製、ECOPLUS(φ5mm)]に全長210mmとなるよう充填した。Multiple Preparative HPLC Forteにガラスカラムを接続し、縦方向にガラスカラムを立てて流速1.0mL/min、溶媒アセトニトリル100%で通液した。その後、ガラスカラムをYMC-Pack SIL-06(250×20.0mml.D.S-5μm,6nm)と連結した。ガラスカラムを光異性化反応器(岩崎電気製作)に設置し、流速4.7mL/min、溶媒アセトニトリル100%にて通液した。
続いて、(E)-シンナムアミド10mg(0.0679mmol)をアセトニトリル1mLに溶かした試料を調製した。光異性化反応器付属の冷却用送風装置の電源を入れ、405nmの光を照射するため、直流安定化電源を電流値1.0Aにて点灯した後、試料を全量投入した。投入後、五分経過時点で照射を終了した。検出された(Z)-シンナムアミドのピークを分取し、(E)-シンナムアミドのリサイクルを開始すると同時に再度光照射を開始した。リサイクル終了から五分経過時点で照射を終了した。この工程を6回繰り返した。Z体及びE体のピーク強度とリサイクル開始からの経過時間との関係を図4のグラフに示した。
固相化したチオキサントンの存在下でリサイクルHPLCにより(E)-シンナムアミドの異性化を進行させることで、(Z)-シンナムアミドが収率95%、Z/E比=99:1の純度で得られ、光異性化反応が効率的に進行していることが確認された。
<実施例2:リサイクルHPLCを利用した(2E)-N-メトキシ-3-(4-メトキシフェニル)-N-メチル2-プロペンアミドの選択的調製>
実施例1と同様に、上記調製した固相化したチオキサントンを用いてリサイクルHPLCを設定した。
続いて、下記式に示す(2c-E):(2E)-N-メトキシ-3-(4-メトキシフェニル)-N-メチル2-プロペンアミド10mg(0.0679mmol)をアセトニトリル1mLに溶かした試料を調製した。光異性化反応器付属の冷却用送風装置の電源を入れ、405nmの光を照射するため、直流安定化電源を電流値1.0Aにて点灯した後、試料を全量投入した。投入後、五分経過時点で照射を終了した。検出された下記式に示す(2c-Z):(2Z)-N-メトキシ-3-(4-メトキシフェニル)-N-メチル2-プロペンアミドのピークを分取し、(2c-E)のリサイクルを開始すると同時に再度光照射を開始した。リサイクル終了から五分経過時点で照射を終了した。この工程を6回繰り返した。
固相化したチオキサントンの存在下でリサイクルHPLCにより上記式における(2c-E)の異性化を進行させることで、上記式における(2c-Z)が収率60%、Z/E比=>99:1の純度で得られ、光異性化反応が効率的に進行していることが確認された。
<工程Bにおける溶媒と反応速度との関係>
(E)-シンナムアミド(3.0mg、0.02mmol)を、以下の表3及び表4に示す各溶媒(0.01M)に溶解した溶液とした。上記溶液に対し、光増感剤であるチオキサントン(5mol%)の存在下で、405nm(LED、18.1mW/cm)の光を照射し、(E)-シンナムアミドの存在比が50%((Z)-シンナムアミドの存在比が50%)に達するまでに要した時間(t1/2(s))を算出した。また、この際の速度定数(k(M-1-1)を求めた。結果を表3及び表4に示した。なお、表3及び表4に示す溶媒の略号の意味は、上記実施形態に示した略号の意味と同一であり、溶媒の比率は、混合比率(体積比)を意味する。
表3及び表4に示す結果から、工程Bにおける溶液に含まれる溶媒として、メタノール(MeOH)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジクロロメタン(CHCl)、エタノール(EtOH)からなる群より選択される1種又は2種以上の溶媒を用いることで、光異性化反応の反応速度を向上させることができることが明らかである。また、上記の観点から、上記溶媒は、ジクロロメタン(CHCl)とメタノール(MeOH)との混合溶媒(CHCl:MeOHの混合比(体積比)が1:1~9:1の混合溶媒)、又はメタノール(MeOH)であることがより好ましいことが明らかである。
1 リサイクルHPLC、10 分離カラム、20 光異性化反応器

Claims (7)

  1. 二重結合に基づくシス-トランス異性体を分離する分離カラムと、光異性化反応を誘起する光異性化反応器とを連続的に循環可能なリサイクルHPLCを利用して、前記シス-トランス異性体のうち一方のジアステレオマーを選択的に調製するジアステレオマー調製方法であって、
    工程A:シス-トランス異性体混合物を前記分離カラムに導入し、前記一方のジアステレオマーを分取する分離工程、
    工程B:前記工程A又は工程Cの後の他方のジアステレオマーを含む溶液に前記光異性化反応器内で光増感剤の存在下で光を照射し光異性化反応を誘起する光異性化反応工程、及び
    工程C:前記工程Bで生成したシス-トランス異性体混合物を前記分離カラムに導入し、前記一方のジアステレオマーを分取する工程
    を含み、
    前記光増感剤が下記式(3)で表される、リンカーを介して前記光異性化反応器内の担体に共有結合により固相化された固相光増感剤であるか、又は前記光増感剤が下記式(4)で表される構造を有する、ジアステレオマー調製方法。
    [式(3)中、mは0である。pは1~10の整数を示し、qは2~10の整数を示す。Xは、前記担体を示す。]
    [式(4)中、mは0である。rは1~7の整数を示す。R は、水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を示す。]
  2. 前記担体の材料は、シリカ、ガラス、ポリマー材料、或いはこれらの複合材料である、請求項に記載のジアステレオマー調製方法。
  3. 前記シス-トランス異性体は、分子内にアミド基を有するアルケンのシス-トランス異性体である請求項1に記載のジアステレオマー調製方法。
  4. 前記分子内にアミド基を有するアルケンは、ワインレブアミドである請求項に記載のジアステレオマー調製方法。
  5. 下記式(3)で表される構造を有する固相光増感剤。
    [式(3)中、mは0である。pは1~10の整数を示し、qは2~10の整数を示す。Xは、担体を示す。]
  6. 下記式(3)で表される構造を有する固相光増感剤の製造方法であって、
    下記式(5)で表される化合物を、下記式(6)で表されるジカルボン酸又はその無水物と反応させて、下記式(7)で表される化合物を得る工程、及び
    下記式(8)で表される構造を有する担体を、下記式(7)で表される化合物と反応させて、下記式(3)で表される構造を有する固相光増感剤を得る工程を含む、固相光増感剤の製造方法。
    [式(3)中、mは0である。pは1~10の整数を示し、qは2~10の整数を示す。Xは、担体を示す。]
    [式(5)中、は、前記式(3)と同義である。]
    [式(6)中、pは、前記式(3)と同義である。]
    [式(7)中、、及びpは、前記式(3)と同義である。]
    [式(8)中、q及びXは、前記式(3)と同義である。]
  7. 下記式(4)で表される化合物。
    [式(4)中、mは0である。rは1~7の整数を示す。Rは、水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を示す。]
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