JPH0286797A - ２−アルカノールの光学活性エステルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は酵素を用いる２−アルカノールの光学活性エス
テルの製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、酵素を用いた２−アルカノールの光学分割や２−
アルカノールの光学活性エステルの合成方法としては、
下記式のように２−アルカノールの脂肪酸エステルを特
異的に加水分解する方法が（式中、Ｒ１１は炭素数ｌ〜
１２のアルキル基と、Ｒ１２は炭素数１−１０のアルキ
ル基を示す。）しかし、この種の反応を触媒する酵素は
反応によって生成する脂肪酸による阻害効果を受は易く
、反応が途中て停止したり１反応が遅くなるという欠点
を持っている。また、下記式のように加水分解の逆反応
であるエステル化を用いて光学活性エステルを合成する
方法も知られている。

脂肪酸 アルコール （ラセミ体） 光学括性エステル （式中、Ｒ及びＲ１２は前記と同し意味をもつ。）この
場合も原料である脂肪酸による阻害効果あるいは酵素の
失活を防ぐため濃い緩衝剤を用いられている。また、逆
反応を用いているので、反応の平衡をずらすため一方の
基質（一般にはアルコール）を大過刺に使用して行われ
ており、目的物の分離面てコスト高になるという欠点が
ある。

これに対して、反応自体に水が関与しないエステル交換
を用いれば多量の脂肪酸を生成させることなしに目的と
する２−アルカノールの光学活性エステルの合成や２−
アルカノールの光学分割か原理的に可能となる。この方
法はすてにＫ１１ｂａｎｏｖら　　［［１，Ｃｏｍｂｏ
ｕ、　　Ａ、　　Ｍ−Ｋｌｉｖａｎｏｖ、　　Ｇ、　　
Ａｍ、　　Ｃｈｅｍ。

Ｓｏｃ、、　１．０６．２６８７〜２６９２（１９８４
）　］によって報告されている。彼らの方法は多孔性担
体の孔に酵素を固定化して、多孔体の孔の界面（酵素は
孔の中の緩衝液中に溶解）て行う、いわゆる二相系反応
により光学活性エステルを合成する方法である。

Ｋ１１ｂａｎｏｖらの行った固定化てはＣａｎｄｉｄａ
ｃｙｌ　１ｎｄｒａｃｅａ由来のリパーゼを用いて、１
−リブチリンと数種の２−アルカノールとのエステル交
換を行っているか、本発明者らの追試の結果ｌ）酵素タ
ンパクの孔への固定化の再現性か乏しく、むし多孔性担
体の表面に酵素が付着する。

２）そのため１反応中に酵素タンパクか敲脱し、文献に
示されるような反応は殆ど起こらない（同一条件でのト
リブチリンと２−オクタツールとの反応では高々４〜５
％位てあった）。

という問題点があることがわかった。

（発明か解決しようとする課題） したかって本発明は加水分解による方法では必然的（主
反応の生成物として）生ずる脂肪酸の阻害効果を除くか
、もしくは軽減し、かつ、固定化などのはん雑な操作な
しに容易に２−アルカノールの光学活性エステルを製造
する方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明の上記目的は、トリグリセリドと２−アルカノー
ルとを実質的に無水の条件下、粉末状リパーゼの存在下
てエステル交換反応させることを特徴とする２〜アルカ
ノールの光学活性エステルの製造方法により達成された
。

本発明の反応は次式によって表わすことができる。

（式中、Ｒ１及びＲ２はアルキル基を示す。）本発明に
用いられるトリグリセリド（Ｚ）においてＲ１のアルキ
ル基の炭素数は特に制限はないが、３以上か好ましく、
３〜２２かより好ましい。このアルキル基の炭素数か大
きくなるとトリグリセリドは常温で固体となるが、有機
溶媒中て反応を行わせることによりその反応に使用する
ことかてきる。

また式（ＩＩ　）で表わされる２−アルカノールにおけ
るＲ２て表わされるアルキル基の炭素数は通常１〜３０
てあり、好ましくは３〜１２である。

本発明の反応は実質的に無水の条件下で行われるが、実
質的に無水とは含有水分量か１ｖｏ１％以下のことをい
い、これは無溶媒又は非水溶媒中での反応させることに
より達成てきる。このように実質的に無水で反応させる
ことにより副反応（加水分解）による脂肪酸の生成を防
ぐことかてきる。

本発明の反応に用いられる非水溶媒（有機溶媒）として
はヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、四塩
化炭宋、イソプロピルエーテル、シーｎ−ブチルエーテ
ルなどが挙げられる。

本発明に用いられるリパーゼとして、ポルシン０バンク
レアス（Ｐｏｒｃｉｎ　ｐａｎｃｒｅａｓ）　、シュー
トモナース・フローレスセンス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａ
ｓｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ）　、シュートモナース・ス
ベーシーズ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　５ｐｅｃｉｅｓ
）か好ましいものとして挙げられる。

このリパーゼは粉末状で反応系に添加されるが、リパー
ゼは粉末状態のまま加え、通常の化学反応で用いられる
ような攪拌下で行う、この場合、コストを下げるため、
酵素は安価で入手可能な粗精製品を用いることができる
。

リパーゼの使用量は、反応溶液１ｍｌに対し通常１０ｏ
＋ｇ以上、より好ましくは５０〜３００ｍｇの範囲であ
る。

トリグリセリド（Ｉ）と２−アルカノール（ｎ）とのモ
ル比（ＩＩ　）　／　ＣＩ　）は通常１〜２０、好まし
くは１〜３である。

反応温度は１０〜９０℃、好ましくは常温であり、反応
時間は５時間以上、好ましくは１０時間以上、より好ま
しくは３０〜１５０時間である。

本発明において目的の光学活性エステルの反応系からの
分離は常法に従って行うことができる。

具体的には減圧蒸留、カラムクロマトグラフィーなどを
採用して行うことができる。

（発明の効果） 本発明によれば、反応は無溶媒又は非水溶媒中で行われ
脂肪酸等の生成を経ることなく、選択率良く、トリグリ
セリドから２−アルカノールの光学活性エステルを得る
ことができるという優れた効果を奏する。この際、酵素
（リパーゼ）の固定化などのはん雑な操作を必要とせず
、工業的に実施する方法として好適である。

さらに本発明方法は有機溶媒中て行う場合ても酵素の活
性が発現されるばかりでなく常温で液体のトリグリセリ
ドの代わりに常温て固体のもの（例えばトリラウリン）
を原料として利用でき、原料選択の幅か広いという優れ
た効果を奏する。

本発明方法により得られる光学活性エステルは医薬品の
中間体である光学活性２−アルカノールの製造、光学活
性液晶材料の製造などに有用である。

（実施例） 次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。

実施例ｌ Ｒ３−２−オクタツール０．２Ｍを含むトリブチリンｌ
ｏｄと第１表に示す酵素１．０ｇを丸底フラスコに採り
さらに反応液所定量の水を添加した。次に、３０℃でフ
ットボール型攪拌子により５００ｒｐｍ以上で回転させ
ながら反応液を攪拌した。２４時間後、反応液の一部（
０，Ｓｌ）を５ｍｌのクロロホルムに希釈し、濾過で酵
素を除き、ガスクロマトグラフィーで分析を行った。結
果を第２表に示した。

第１表　酵素（リパーゼ）の略号。

起源及び酵素活性 略号　　　　　起　　源　　　　　　活性８ＩＣ，ｃ、
　　　Ｃａｎｄｉｄａ　ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ　　　
　　６０Ｐ、ｓ、　　　Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　５ｐ
ｅｃｉｅｓ　　　　　３３Ｐ、ｌ　　　Ｐｓｅｕｄｏｗ
ｏｎａｓ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ　　　３２Ｐ、ｐ、
　　　Ｐｏｒｃｉｎｅ　ｐａｎｃｒｅａｓ　　　　　　
１１Ｐ、ｃ、　　　Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ　ｃｙｃｌ
ｓｐｉｕｍ　　　　２０注）業ｌオリーブ油の加水分解
から求めたもの。

単位：用／　ｍ　ｇ 第２表　トリブチリン中、リパーゼによるＲ３−２−オ
クタノールとトリブチリンとの エステル交換反応率１） １）Ｒ３−２−オクタノールを基準とした反応率を示す
。

２）酵素タンパクの凝集か起こり、攪拌か不良てあった
。なお、添加水分量が５．１０％の時はすべての場合に
酵素タンパクの凝集が認められた。

第２表の結果より明らかなようにＣ，ｃ、リパーゼでは
添加水分量が０．５％の時に最大の活性を示すが、他の
三種のリパーゼでは添加水分量が０％のときに最大活性
（反応率）を示す。また、いずれの場合も、添加水分量
か１％を越えると極端に反応性が低下する。

上記の実験とそれぞれ同様の反応条件て、添加水分量の
効果を詳しく調べた。本実験では特に反応初期について
調べた。結果を第１図に示す。

リパーゼの種類と添加水分量Ｏ％のときの反応溶液中の
水分量は次の通りである。

Ａ　：　Ｃ，ｃ、（０，：１４ｖｏｌＸ）　　Ｂ　：　
Ｐ、ｓ、（０，２：１ｖｏｌ＄）Ｃ：　Ｐ、ｆ、（０，
１７ｖｏｌＸ）　　Ｄ　：　Ｐ、ｐ、（０，０７ｖｏｌ
りＥ　：　Ｐ、ｃ、（０，１４ｖｏｌ＄）反応時間（１
）は次の通りである。

ａ　：　ｔ＝３０分　　ｂ　：　ｔ＝６５分　　Ｃ：　
ｔ＝　１時間ｄ　：　ｔ＝　２時間　ｅ　：　ｔ＝　３
時間　ｆ　：　ｔ＝　５時間ｇ　：　ｔ＝１０時間　ｈ
　：　ｔ−２３時間第１図の結果から明らかなようにＣ
，ｃ、リパーゼでは添加水分量か０．５ｖｏ１％のとき
に最大の活性を示すか、他の５種の酵素ては添加水分量
か０％のときに最大の活性を示し、添加水分量か増加す
ると酵素活性が低下する。

実施例２ Ｒ（−）−２−才クタノール０．２ＭまたはＳ　（＋）
−２−オクタツール０．２Ｍを含むトリブチリン溶液１
０ｍ１に酵素１ｇを加え（Ｃ，ｃ、の場合のみ水を０．
５ｖｏ１％＝５０ｐ、！；Ｌを添加した）、３０°ＣＣ
１５００ｒｐ以上で攪拌しながら反応を行った。各反応
の反応率を１０時間にわたって測定した結果を第２図に
示した。

第２図の結果より、明らかなように、Ｐ、ｐ、、Ｐ、ｓ
、、　Ｐ、ｆ、リパーゼの場合はＲ（−）　−２−オク
タノールの方がＳ　（＋）　−２−オクタツールよりも
かなり速く反応する。すなわち、Ｒ３−２−オクタツー
ルとトリブチリンとのエステル交換ではＲ（−）−２−
オクタノールのエステルを優先的に生成することかわか
る。

一方、Ｐ、ｃ、、Ｐ、乙、リパーゼの場合は１）、２）
とは逆に８体の方がＲ体よりも反応か速く、ラセミ体を
用いた合成ては８体アルコールのエステルか多く発生す
ることかわかる。

実施例３ ＲＳ−２−オクタツール２４ｇとトリブチリン７０ｇと
の混合物に酵素（Ｐ、ｆ、リパーゼ）１０ｇを加え、３
０℃、５００ｒｐｍ以上で攪拌して反応させた。５０時
間後１反応液を３００ｍ１のヘキサンに溶解させ、濾過
により酵素タンパクを除去し、無水硫酸ナトリウムで脱
水し、エバポレーターで溶媒を除去した。残留物の重量
は９１．６ｇてあった。この残留物を減圧蒸留し、７７
〜ｂ テルか主成分）を合わせ、シリカゲル（２４０ｇ）を充
填したカラムに負荷した。５０％ベンゼン／ヘキサンて
溶出すると０．４〜１．６１のフラクションから目的と
する光学活性２−オクチル酪酸（純度１００％）が得ら
れた。

Ｐ、　ｆ、以外の酵素も同様の方法で、目的とするエス
テルを得た。結果を第３表に示した。

第３表　酵素（リパーゼ）を用いたＲ３−２−オクタツ
ールとトリブチリンとのエステル交換による光学エステ
ルの合成 （注）１）Ｒ３−２−オクタノールに対する反応率を示
す。

２）反応率から計算した理論量に対する純度１００％の
エステルの収率 ３）　ＲはＲ（−）−２−オクチル酪酸、ＳはＳ　（＋
）　−２−オクチル酪酸を示す。

また、光学純度は下式から計算した。

ここで、標品の［α］、　は第３表のＲの場合（Ｐ、ｓ
、、Ｐ、　ｆ、、Ｐ、ｐ、　）はＲ（−）　−２−オク
タノールから合成した醋酸エステルの［α］。

を示す。

第３表の結果から明らかなようにＰ、ｓ、、Ｐ、ｆ、、
ｐ、ｐ、リパーゼを用いてＲ（−）　−２−オクチル酪
酸（光学活性エステル）か得られ、反応は遅いかｐ、ｐ
、が最も優れており、Ｐ、ｐ、＞Ｐ、ｓ、＞Ｐ、ｆ、の
順の特異性を示す。

実施例４ ２−オクタツール以外の２−アルカノールを用いた以外
は実施例３と同様にしてエステル交換による対応光学活
性エステルの合成を行った。その結果を第４表に示した
。

実施例５ Ｒもしくは５−２−オクタツール０．２Ｍとトリブチリ
ン０．２Ｍとの混合物を下記第５表に示す溶媒に溶解し
リパーゼを１００ｍｇ／Ｗｉｇの濃度て加え、水分量の
０．２〜０．６ｖｏ　１％で、３０℃、５００ｒｐｍ以
上で攪拌してそれぞれの反応の経時変化を調べた。以下
実施例２と同様に処理して目的とするエステルの生成率
を求めた。

その結果を第５表に示した。

同表から明らかなようにＲ体及び８体アルコールの一定
時間後の反応率から［Ｒ（％）−８（％）］／［Ｒ（％
）＋Ｓ（％）コを計算すると、はとんど一定となった。

ここでＲ（％）及びＳ（％）は一定時間後（いずれも同
一時間）の反応率を示す。また［Ｒ（％）−８（％）コ
／［Ｒ（％）＋Ｓ（％）コはＲ５−２−オクタツールと
トリブチリンとのエステル交換から合成した光学活性エ
ステル、光学純度（ｅ、ｅ、）に相当する０例えばトリ
ブチリン中、Ｐ、ｓ、リパーゼによるエステル交換ては
［Ｒ（％）−８（％）］／［Ｒ（％）＋Ｓ（％）］の値
は０．８０〜０．８３てあり、単離したエステルのｅ、
ｅ、は０．８１とほぼ一致する。また、ｐ、ｐ、てはＡ
＝　［Ｒ，Ｃ％）−３（％）］／［Ｒ（％）＋Ｓ（％）
］は０．８７で、ｅ、ｅ、は０．９９以上であり、単離
エステルの方かＡの値から予想するよりも高いｅ、ｅ−
を有することになる。したかって、第５表からは、有機
溶媒中では［Ｒ（％）　−３（％）　コ　／　［Ｒ（％
）　＋Ｓ　（％）　］と同程度か、それ以上のｅ、ｅ、
　（光学純度）を有するエステルか合成てきることが分
る。

仇５表　リパーゼによる２−オクタツールの［Ｒ（％）
−３（％）］／［Ｒ（％）＋Ｓ（％）］／

【図面の簡単な説明】

ｆ５１［Ｚ（Ａ）〜（Ｅ）はエステル交換反応率と反応
系の含有水分量との関係を示すグラフである。第２図Ｒ
（＝）又はＳ　（＋）　−２−オクタツールのエステル
交換反応率をそれぞれ示すグラフである。 ａ）基質濃度：２−オクタツール（Ｒあるいは３体）０
．２０Ｍ、ＴＢ　　０．２０Ｍ。 酵素濃度；　１００　ｍｇ／ｍ！ｌ！。 反応温度；３０°Ｃ１ 水分ｌ；　０．２〜０．６　ｖｏ１％ ｂ）いずれもＲ体アルコールの方が早く、符号は正であ
った。 第 図 ０．５ 添加した水分量 （容量比。 ％） 第 図（その１） 反応時間（５＋間）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、トリグリセリドと２−アルカノールとを実質的に無
   水の条件下、粉末状リパーゼの存在下でエステル交換反
   応させることを特徴とする２−アルカノールの光学活性
   エステルの製造方法。