JPH06319589A - 光学活性δ−ラクトンの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 香料素材として香気的に優れ、調合素材とし
て応用できる安価な光学活性ラクトン類を提供すること
にある。 【構成】 常時入手可能であり、安価なラセミ体ラクト
ンを工業原料として微生物起源のリパーゼを作用させる
ことによりラセミ体ラクトンを光学分割し、得られるヒ
ドロキシカルボン酸を環化することにより、任意に天然
存在比に調合できる調合素材として有用なＲ体、Ｓ体両
光学活性ラクトン類を工業的に製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微生物が生産するリパ
ーゼによるラセミ体ラクトン類の光学分割方法に関する
ものである。さらに詳しく述べれば、本発明は香気的に
も優れ、任意に天然存在比に調合できる調合素材として
有用な光学活性δ−ラクトン類の製造法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来か
ら調合用素材としてのラクトン類はその特徴的な香気か
ら食品、香粧品を問わず多方面で使用されてきたが、そ
れらはラセミ体ラクトンであった。近年になり分析技術
も進歩したことから天然物中に存在するラクトンのＲ／
Ｓ比が明らかになってきた（“１２ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎ
ａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｆｌａｖｏ
ｕｒｓ Ｆｒａｇｒａｎｃｅｓ ａｎｄ Ｅｓｓｅｎｔ
ｉａｌ Ｏｉｌｓ”，Ｖｉｅｎａ，Ｏｃｔ．４−８，１
９９２）と同時に、消費者ニーズがより天然感のある香
りを求めるようになってきた。Ｒ体、Ｓ体でその香気特
性が異なっていることから、より天然感のある香りを創
り出すためには目的に応じ最も適したＲ／Ｓ比で調合す
ることが望まれる。

【０００３】光学活性を有するラクトンの一部は昆虫の
フェロモンとして以前より知られており有機化学的な合
成法が数多く試みられている（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅ
ｍ．，４４，２１６９，１９７９）。しかしながら反応
ステップが長かったり、何れも前駆体となるキラル化合
物の調製に困難を要するか、市販されていても高価なも
のとなっており、安価な調合素材を提供するには不向き
である。

【０００４】最近になりパン酵母を利用した不斉還元法
によりケト酸よりヒドロキシカルボン酸を調製する方法
が数多く紹介されている中で、ラクトンの合成法に応用
された例があるが（有機合成化学，４９，３７，１９９
１）、生成物に多量の酵母由来の香気成分が含まれ、調
合素材と利用するにはさらに精製工程が必要となる欠点
がある。また（Ｒ）−（＋）しかできないなど問題があ
る。

【０００５】ラセミ体ヒドロキシカルボン酸をリパーゼ
を用い環化し光学活性なラクトンを得る方法は酵素を利
用した方法の中で最も一般的な方法であるが、基質とな
るヒドロキシカルボン酸の調達や、基質に対する酵素の
使用量が多いなど問題がある（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ
Ｌｅｔｔ．，２８，３８６１，１９８７）。

【０００６】ラセミ体ラクトンを動物起源の酵素により
分割する方法が紹介されているが、Ｓ体のみ調製可能で
あり、Ｒ体の調製ができない（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ
Ｌｅｔｔ．，２９，１９１５，１９８８）。

【０００７】本発明は、上述のような実情に鑑みなされ
たものであり、その目的は、香料素材として香気的に優
れ、調合素材として応用できる安価な光学活性ラクトン
類の製造法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに鋭意研究の結果、常時入手可能で、安価なラセミ体
ラクトンを工業原料として用い、微生物起源のリパーゼ
を作用させることによりラセミ体混合物を光学分割し、
任意に天然存在比に調合できる有用な調合素材として両
Ｒ体、Ｓ体光学活性ラクトン類を工業的に製造し得るこ
とを見出し、本発明に到ったものである。

【０００９】即ち本発明は一般式（Ｉ）

【００１０】

【化３】

【００１１】（式中、Ｒは炭素数３〜７の飽和直鎖アル
キル基である）で表されるラセミ体ラクトンに、微生物
起源の不斉加水分解能を有するリパーゼを作用させ、得
られたヒドロキシカルボン酸を脱水環化することを特徴
とする一般式（ＩＩ）

【００１２】

【化４】

【００１３】（式中、Ｒは炭素数３〜７の飽和直鎖アル
キル基であり、＊を付した炭素原子は光学活性な炭素原
子である）で表される光学活性δ−ラクトンの製造法で
ある。

【００１４】本発明で用いるラセミ体ラクトンは一般式
（Ｉ）で表されるものであればいずれの使用も可能であ
る。本発明ではこれらラセミ体ラクトンに微生物起源の
リパーゼを作用させＲ体、Ｓ体のうちいずれか一方を優
先的に不斉加水分解させる。次いで反応液より未反応ラ
クトンと生成したヒドロキシカルボン酸を分離・採取す
ることにより光学分割することができる。次いでヒドロ
キシカルボン酸を常法に従い脱水環化反応させて目的物
である式（ＩＩ）の光学活性ラクトンを得る。

【００１５】尚上記反応で得られた未反応ラクトンに前
記反応で使用したリパーゼとは光学基質選択性の異なる
リパーゼを作用させることにより光学活性の異なるヒド
ロキシカルボン酸を得ることができる。この操作を繰り
返すことによりラセミ体ラクトンから同時にＲ体、Ｓ体
をより効果よく採取することができる。

【００１６】本発明で用いるリパーゼは微生物起源の不
斉加水分解能を有するものであればよく、一般的に市販
されているシュードモナス属、キャンディダ属、ペニシ
リウム属、アスペルギルス属、ムコール属、リゾープス
属、ジオトリカム属等の微生物起源のリパーゼから適宜
選択しうるが、δ−ラクトンに対して高い光学基質選択
性を有しているシュードモナス属、アスペルギルス属の
微生物が生産するリパーゼが特に好ましい。

【００１７】本発明において好ましく用いられる市販の
リパーゼの例を挙げると次のようなものがある。

【００１８】

【表１】

【００１９】これらリバーゼはそれ自体を用いてもまた
固定化して用いてもよい。

【００２０】本発明の不斉加水分解は一般的な酵素反応
条件に準じて行いうる。以下に反応条件を例示的に説明
する。

【００２１】まず選択した酵素を一般的に用いられる燐
酸系緩衝液（０．１Ｍ、ＰＨ７．０）に溶解する。この
酵素溶液にラセミ体ラクトンを混合することにより反応
が行われる。基質と緩衝液の割合は１：１０〜１：３０
（重量比）、特に１：２０（重量比）が好ましい。基質
と酵素量の割合は、酵素量が多い方が収率、分割率が向
上するが、酵素が比較的高価なことから１：２〜１０：
１（重量比）程度、特に１：１〜３：１程度が好まし
い。このとき、生成したヒドロキシカルボン酸を沈澱さ
せる目的でＣａ塩や、酵素反応を促進する目的でＢＳＡ
など添加してもよい。

【００２２】反応温度は光学分割率を考慮し一般的な至
適温度より低い温度が好ましく、０〜１０℃が特に好ま
しい。反応率は通常５〜５０％に設定するが、光学分割
率を高めるためには５〜２０％が望ましい。反応時間
は、５〜１００時間であるが、反応温度、酵素の種類、
酵素濃度、基質濃度、反応率を変化させることにより短
縮も可能である。

【００２３】この様にしてラセミ体ラクトンの加水分解
反応により光学分割を行った後適宜の手段で酵素反応を
停止し、加水分解生成物と未反応ラクトンを分離する。
酵素反応を停止させる方法の一例としてはセライト、ラ
ジオライト等の濾過助剤を添加する方法がある。この濾
液のｐＨを７．５〜１１．０、好ましくは８．０〜８．
５に調製した後、未反応のラクトンをこの濾液より有機
溶剤で抽出する。このとき使用する有機溶剤としてはペ
ンタン、ヘキサン、ヘプタンなど比較的極性の低い溶剤
が好ましい。

【００２４】分離した有機溶剤画分は常法により、水洗
・乾燥・濃縮を行い、未反応ラクトンを回収することが
できる。この未反応ラクトンは次の酵素反応に使用する
ことができる。ヒドロキシカルボン酸を含有する濾液は
そのｐＨを通常０．０〜４．０、より好ましくは２．０
〜３．０に調整しジエチルエーテル、トルエンなど比較
的極姓の高い有機溶剤で抽出する。分離した有機層は同
様に水洗・乾燥・濃縮操作を行いヒドロキシカルボン酸
濃縮物を得る。

【００２５】ヒドロキシカルボン酸からラクトンへの変
換は一般的に用いられている脱水環化反応が応用でき
る。たとえば通常の酸触媒の存在下、有機溶媒中で加熱
することにより容易に脱水反応が起こり環化する。一例
をあげれば、ヒドロキシカルボン酸に対し０．５％相当
のパラトルエンスルホン酸（ＰＴＳ）を添加しトルエン
中で共沸脱水操作を行いヒドロキシカルボン酸の環化反
応を行い、反応終了後、有機層を５％重曹水で洗浄した
後、常法の水洗・乾燥・濃縮操作によりトルエンを除去
し目的物である光学活性を有するラクトンを得ることが
できる。さらに必要に応じ精留法、カラムクロマト法な
ど簡便な精製操作により精製を行うことも好ましい。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳述するが、本
発明がこれらに限定されるものでないことはいうまでも
ない。

【００２７】実施例１ ０．１Ｍ燐酸系緩衝液２００ｍｌを０℃に冷却しシュー
ドモナス属リパーゼ、リパーゼＰ（長瀬生化学工業）
５．０ｇを懸濁させた後、ラセミ体δ−デカラクトン１
０ｇを加え、１００ｒｐｍで振盪しながら４８時間反応
させた。反応終了後、ラジオライト＃２０００を加え、
吸引濾過により濾液を得た。この濾液のｐＨを８．０に
調整した後、ヘキサンで抽出した。このヘキサンを５％
重曹水で洗浄、洗浄液は濾液部と混合し次処理に供し
た。有機層は水洗・乾燥後、減圧下でヘキサンを留去
し、未反応δ−ラクトン７．９８ｇを回収した。キラル
カラムを付したＧＣ（Ｃｈｉｒａｌｄｅｘ Ｇ−ＴＡ，
０．２５ｍｍ×１０ｍ）測定からＲ：Ｓ＝４５：５５で
あった。上記の洗浄液と混合した濾液部のｐＨを２．０
に調整しジエチルエーテルで反応生成物であるヒドロキ
シカルボン酸を抽出した。このエーテル層より常法通り
回収操作を行った結果、δ−ヒドロキシデカン酸０．７
０ｇを得た。０．５％相当（３．５ｍｇ）のＰＴＳ触媒
を加え、トルエンを溶媒として共沸脱水操作を行い上記
ヒドロキシカルボン酸の環化反応を行った。トルエン層
は水洗・乾燥後、減圧によりトルエンを留去し、該δ−
デカラクトン０．６７ｇを得た。ＧＣ測定の結果Ｒ：Ｓ
＝８９．７：１０．３で光学純度７９．４％であった。

【００２８】実施例２ 実施例１で得られた未反応δ−デカラクトン（Ｒ：Ｓ＝
４５：５５）７．９８ｇを用い、０．１Ｍ燐酸系緩衝液
１６０ｍｌ中、０℃にてアスペルギルス属リパーゼ、リ
パーゼＡＰ４（天野製薬）４．０ｇにより反応を行い、
同様の操作の結果、未反応ラクトン５．２５ｇ（Ｒ：Ｓ
＝５５：４５）、及び該δ−デカラクトン０．９５ｇ
（Ｒ：Ｓ＝８．５：９１．５、光学純度 ８３．０％ｅ
ｅ）が得られた。

【００２９】尚、実施例２で用いた未反応回収ラクトン
（Ｒ：Ｓ＝４５：５５）の代わりにラセミ体δ−デカラ
クトン（８ｇ）を基質とし、アスペルギルス属リパーゼ
を作用させた結果、収量は０．７２ｇとなり基質に対す
る収率は落ちた。従って、光学純度のかたよった原料を
基質として用いた方が効率的に反応が進む。

【００３０】実施例３ 実施例１で用いた基質であるラセミ体δ−デカラクトン
をラセミ体δ−ドデカラクトンに代え同様の操作を行っ
た。光学純度Ｒ：Ｓ＝９０．０：１０．０、Ｒ：Ｓ＝
８．８：９１．２のδ−ドデカラクトンをそれぞれ得る
ことができた。

【００３１】実施例４ 実施例１で用いた基質であるラセミ体δ−デカラクトン
をラセミ体δ−オクタラクトンに代え同様の操作を行
い、ほぼ同様の結果が得られた。

【００３２】比較例１ 実施例１で使用したシュードモナス属リパーゼをムコー
ル属リパーゼに代え同様の操作を行い反応物０．７０ｇ
を得たが光学分割は全くされていなかった。

【００３３】

【発明の効果】δ−ラクトンに対し、光学基質選択性の
異なるリバーゼを使用することにより両Ｒ体、Ｓ体光学
活性δ−ラクトンを製造することができ、任意に天然存
在比に調合できる調合素材として利用できる効果があ
る。

【００３４】さらに、本発明では光学基質選択性の異な
る２種のリバーゼを光学活性のかたよった回収未反応ラ
クトンに順次繰り返し作用させることにより効率よく、
両Ｒ体、Ｓ体δ−光学活性ラクトンを製造できるという
効果がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１２Ｒ 1:66）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（Ｉ） 【化１】 （式中、Ｒは炭素数３〜７の飽和直鎖アルキル基であ
   る）で表されるラセミ体ラクトンに、微生物起源の不斉
   加水分解能を有するリパーゼを作用させ、得られたヒド
   ロキシカルボン酸を脱水環化することを特徴とする一般
   式（ＩＩ） 【化２】 （式中、Ｒは炭素数３〜７の飽和直鎖アルキル基であ
   り、＊を付した炭素原子は光学活性な炭素原子である）
   で表される光学活性δ−ラクトンの製造法。
2. 【請求項２】 使用する微生物起源のリパーゼがシュー
   ドモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属）およびアスペ
   ルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ属）起源のリパー
   ゼである請求項１記載の光学活性δ−ラクトンの製造
   法。
3. 【請求項３】 光学基質選択性の異なるシュードモナス
   属起源のリパーゼおよびアスペルギルス属起源のリパー
   ゼのうち何れか一方の光学基質選択性を有すリパーゼを
   ラセミ体ラクトンに作用させＲ体、Ｓ体何れか一方の反
   応生成物を得ると共に、この操作により回収された未反
   応ラクトンをさらに前反応で使用したリパーゼとは光学
   基質選択性の異なるリパーゼにより順次光学分割を行わ
   しめることを特徴とする請求項１記載の光学活性ラクト
   ンの製造法。