JPH0747562B2 - 2−メチレングルタール酸1−モノエステルとその製造法 - Google Patents

2−メチレングルタール酸1−モノエステルとその製造法

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JPH0747562B2
JPH0747562B2 JP3250693A JP3250693A JPH0747562B2 JP H0747562 B2 JPH0747562 B2 JP H0747562B2 JP 3250693 A JP3250693 A JP 3250693A JP 3250693 A JP3250693 A JP 3250693A JP H0747562 B2 JPH0747562 B2 JP H0747562B2
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monoester
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methyleneglutaric acid
lipase
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慶仁 山内
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高分子モノマーならびに
合成中間体としての利用が期待される2−メチレングル
タール酸1−モノエステルおよびその製造法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】2−メチレングルタール酸ジエステルに
ついてはいくつかの特許[米国特許3,074,999
号、特公昭41−19331号公報、特公昭42−11
047号公報、英国特許1,100,350号、特公昭
45−29646号公報]および文献[E.R.Buc
hman,A.O.Reims,M.J.Schlat
ter,Jour.Am.Chem.Soc.,64
2705(1942);M.M.Baizer,J.
D.Anderson,Jour.Org.Che
m.,30,1357(1965)]が知られており、
また2−メチレングルタール酸については前記E.R.
Buchmanらの著作の中に記載が見られる。しかし
ながら、2−メチレングルタール酸やそのジエステル同
様高分子モノマーとしてまた、合成中間体として有用で
あると考えられる2−メチレングルタール酸のモノエス
テル(1−モノエステルならびに5−モノエステル)は
従来技術資料に未載である。
【0003】上記実情に鑑み、効率よく高純度の2−メ
チレングルタール酸モノエステル類を製造するための方
法が望まれていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は2−メ
チレングルタール酸の2種類のモノエステルの内、前記
一般式[I]で表わされる2−メチレングルタール酸1
−モノエステルとその簡便かつ効率よく生産する方法を
提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、か
かる目的を達成すべく鋭意研究を進めた結果、対応する
アルキル基を有する一般式[II]で表わされるジエス
テルにリパーゼを作用させると、リパーゼの種類によっ
ては5位エステル結合を位置選択的に加水分解し、一般
式[I]で表わされる1−モノエステルが高収率で得ら
れることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【0006】すなわち、本発明の第一は一般式[I]
【0007】
【化3】 (但し式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を示す)で表
わされる2−メチレングルタール酸1−モノエステルで
ある。
【0008】本発明の第二は一般式[II]
【0009】
【化4】 (但し式中Rは前記[I]式の場合と同一の意味を有す
る)で表わされる2−メチレングルタール酸ジエステル
を、その5位エステル結合を位置選択的に加水分解する
能力を有するリパーゼを用いて加水分解し、一般式
[I]で表わされる2−メチレングルタール酸1−モノ
エステルを得ることを特徴とする当該モノエステルの製
造法である。
【0010】なお、本発明と並行して、酸やアルカリを
用いてジエステルを加水分解する試みも行なったが、反
応をモノエステルの段階で止めることは難しく、逐次的
に両方のエステル結合が加水分解されてしまい、収率が
低い上に、モノエステルの位置選択性は見られなかっ
た。
【0011】以下、本発明を具体的に説明する。
【0012】本発明において原料となる[II]式の化
合物は、例えば米国特許3,074,999号などに従
い、トリ−n−ブチルフォスフィンなどの有機燐化合物
を触媒として、対応するアルキル基を有するアクリル酸
エステルの二量化反応を行い、容易に収率よく製造する
ことが出来る。式[II]におけるRはアルキル基を示
し、特に炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチ
ル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル
などが例示できる。
【0013】本発明で使用するリパーゼとしては、一般
式[II]で表わされる2−メチレングルタール酸ジエ
ステルの5位エステル結合を位置選択的に加水分解し、
一般式[I]で表わされる1−モノエステルを与えるも
のであれば、動物、植物、微生物など起源や種類を問わ
ないが、ブタ膵臓より抽出されたリパーゼ、Rhizo
pus属糸状菌、Candida属酵母、Alcali
genes,Chromobacterium,Pse
udomonas属の細菌などの微生物により産生され
たリパーゼが用いられる。より具体的には、Porci
ne Pancreas Lipase(Sigma
製)、Rhizopus delemarのリパーゼD
(天野製薬製)、Candida cylindrac
eaのリパーゼOF,MY(各名糖産業製)、Alca
ligenes spのリパーゼPL(名糖産業製)、
Chromobacterium viscosumの
リパーゼLP(旭化成製)、Pseudomonas
spのリパーゼPS(天野製薬製)などの市販酵素を挙
げることが出来る。
【0014】本発明において基質であるジエステルにリ
パーゼを作用させる場合には、液状媒体中で反応が行な
われ、反応媒体としてはイオン交換水やリン酸塩などを
含有する緩衝液などの水性媒体、また、第3級ブタノー
ル、アセトン、テトラヒドロフラン、n−ヘキサン、n
−ヘプタン、イソオクタン、ベンゼン、トルエンなどの
有機溶媒も、これらがリパーゼの活性を阻害しない限り
において種類を問わず、用いることができる。また前記
酵素を含有する微生物の培養液または動植物組織の抽出
液も用いることが出来る。更に酵素は単独で用いてもよ
くまた固定化して用いてもよい。
【0015】反応液のpHは4〜10の範囲であること
が好ましく、より好ましくは6〜8である。加水分解反
応が進むにしたがい、pHが低下した場合には水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、アンモニアなどの塩基を添
加して反応中上記pHの範囲に維持することが好まし
い。また必要に応じて界面活性剤を添加して基質の反応
媒体中への分散を図ることもある。反応媒体中へのジエ
ステルの仕込量には特に制限はないが、一般に、反応媒
体1リットルあたり、0.1〜1,000g、好ましく
は1〜100gである。このときジエステルは反応当初
に一度に加えてもよいが回分式または連続的に加えても
よい。用いる酵素の添加量は酵素の活性により決める
が、一般の市販リパーゼの場合、基質のジエステル1モ
ルあたり、0.1〜1,000g、好ましくは1.0〜
100gである。反応温度は20〜50℃、好ましくは
25〜35℃である。以上の諸条件を、反応が48時間
以内に終了するように適宜選択する。
【0016】反応は基質の溶液または懸濁液を攪拌しな
がら行なってもよく、また、固定化した酵素や微生物を
充填したカラムに反応媒体を流通させることによって行
なってもよい。反応液からの反応生成物の分離は溶媒抽
出などにより容易に行なうことができる。例えば水性反
応媒体中で反応を行なった場合、まず反応液pHを7に
調整し、酢酸エチル、エチルエーテル、メチルイソブチ
ルケトン、などの溶媒を用いて未反応のジエステルを抽
出除去する。次いでpHを4以下に下げ生成した2−メ
チレングルタール酸1−モノエステルを抽出し、溶媒を
留去後、真空蒸留または再結晶法により精製することが
できる。
【0017】
【実施例】以下の実施例により、本発明をさらに具体的
に説明する。
【0018】実施例1 2−メチレングルタール酸1−
モノエチルエステルの合成 2−メチレングルタール酸ジエチルエステル20.0g
とリパーゼOF(名糖産業製)5.0gをM/10燐酸
緩衝液、pH7.5、200mlに加え、28℃で15
時間マグネチック・スターラーで攪拌しながら反応を行
なった。反応終了後、反応液に10%炭酸ナトリウム水
溶液を加えてpHを7.0に調整し、酢酸エチル200
mlで3回抽出を行なって未反応のジエステルを除去し
た。続いて水層に濃硫酸を加えてpHを2.0に下げ、
再び酢酸エチルで抽出を行なった。抽出は酢酸エチル2
00mlづつで3回行ない、有機層を合わせ、硫酸ナト
リウムで1晩脱水後、酢酸エチルを留去し、残渣14.
2gが得られた。この残渣の真空蒸留を行ない、2−メ
チレングルタール酸1−モノエチルエステルの精製を行
なった。沸点93〜96℃/1mmHgの留分を採取し
た。収量は11.4g、収率は73.5%であった。
【0019】この留分の 1H−NMR,IR,GLC分
析値は以下の如くである。
【0020】1H−NMR(CDCl3 ): δ(p
pm)=1.31(3H,t,J=14.3Hz)、
2.63(4H,s)、4.19(2H,q)、5.6
5(1H,s)、6.24(1H,s)、10.76
(1H,s) IR(KBr液膜): 1140、1270、163
0、1715、2940、2980cm-1 GLC[カラム:SHINCARBON Aを支持体と
するAdvanceDS(2m),温度180℃]:
2−メチレングルタール酸1−モノエチルエステル
(Rt17.6min):2−メチレングルタール酸5
−モノエチルエステル(Rt20.6min)=98:
実施例2 2−メチレングルタール酸1−モノメチルエ
ステルの合成 2−メチレングルタール酸ジメチルエステル17.2g
とリパーゼOF(名糖産業製)4.0gをM/10燐酸
緩衝液pH7.5、150mlに溶かし、28℃で15
時間マグネチック・スターラーで攪拌しながら反応を行
なった。反応終了後、反応液に実施例1と同様の処理を
施し、pH2の水層の酢酸エチル抽出物を脱水後、酢酸
エチルの留去を行ない残留物10.0gが得られた。こ
のものは2−メチレングルタール酸1−モノメチルエス
テルの結晶であった(収率68.4%)。この粗結晶を
酢酸エチルに溶かし再結晶を行ない融点55〜56℃の
結晶が得られた。その機器分析結果は次の様であった。
【0021】1H−NMR(CDCl3 ): δ(p
pm)=2.63(4H,s)、3.79(3H,
s)、5.66(1H,s)、6.24(1H,s)、
10.55(1H,s) IR(KBr錠): 1150、1270、163
5、1690、1720、2960、3020cm-1 GLC(分析条件は実施例1と同じ): 2−メチレ
ングルタール酸1−モノメチルエステル(Rt17.2
min):2−メチレングルタール酸5−モノメチルエ
ステル(Rt19.2min)=100:0実施例3 2−メチレングルタール酸1−モノ−n−ブ
チルエステルの合成 2−メチレングルタール酸ジ−n−ブチルエステル2
6.3gとリパーゼOF(名糖産業製)4.0gをM/
10燐酸緩衝液pH7.5、150mlに添加し、28
℃で19時間マグネチック・スターラーで攪拌しながら
反応を行なった。反応液は実施例1の場合と同様に処理
し、残渣8.4gが得られた。このものは2−メチレン
グルタール酸1−モノブチルエステルを主体とする2−
メチレングルタール酸モノエステルであった(収率4
2.0%)。その機器分析結果は次の如くであった。
【0022】1H−NMR(CDCl3 ): δ(p
pm)=0.94(3H,d)、1.13〜1.77
(4H,m)、2.63(4H,s)、4.18(2
H,q,J=20.0Hz)、5.64(1H,s)、
6.24(1H,s)、9.91(1H,s) IR(KBr液膜): 1140、1280、163
0、1715、2930、2955cm-1 GLC(分析条件は実施例1と同じ): 2−メチレ
ングルタール酸1−モノ−n−ブチルエステル:2−メ
チレングルタール酸5−モノ−n−ブチルエステル=7
7:33実施例4〜13 各種リパーゼによる2−メチレングルタール酸ジエチル
エステルから2−メチレングルタール酸1−モノエチル
エステルの合成 2−メチレングルタール酸ジエチルエステル50mgと
下記表1に掲げたリパーゼの中の1種10mgをM/1
0燐酸緩衝液pH7.5,1mlに添加して試験管中、
28℃で15時間振盪しながら反応を行なった。反応終
了後、反応液に2N硫酸を加えてpHを2.0に下げ、
酢酸エチル1mlで抽出を行ない、有機層のガスクロマ
トグラフィーを行なって、未反応のジエステル、酵素に
よる加水分解反応により生成した1−モノエステルと5
−モノエステルの構成比の検討を行なった。結果は表1
に示す如くであった。ちなみに参考例に挙げた酵素無添
加反応ではジエステルは全く分解していない。
【0023】
【表1】 また、酢酸エチル抽出物を硫酸ナトリウムで脱水後、酢
酸エチルを留去して次の条件でHPLC分析を行なった
ところ、表1のいずれの酵素を用いた場合も2−メチレ
ングルタール酸は生成していなかった。
【0024】HPLC分析条件 プレカラム:SHODEX SUGAR SH−101
1P 6mmφ×50mm カラム :SHODEX SUGAR SH−101
1 8mmφ×300mm カラム温度:50℃ 流出液 :N/100 H2 SO4 流速 :0.5ml/min 検出 :R1 detector実施例14 有機溶媒中での反応 2−メチレングルタール酸ジメチルエステル172m
g、リパーゼOF40mg、水30mg、NaHCO3
84mgを試験管中の第3級ブタノール3mlに添加し
て27℃で6時間振盪しながら反応を行なった。反応終
了後、反応液を濾紙で濾過して得られた濾液について実
施例4と同じ条件でGLC分析を行なったところ、未反
応のジエステル91%、1−モノエステル9%、5−モ
ノエステル0%という構成であった。
【0025】
【発明の効果】この発明に係る2−メチレングルタール
酸1−モノエステルとその製造法は、高分子モノマーな
いし合成中間体として有用な2−メチレングルタール酸
1−モノエステルを新規に実用化レベルで提供できると
いう効果を有し、また2−メチレングルタール酸ジエス
テルにリパーゼを作用させ、位置選択的に5位エステル
結合を加水分解することにより高純度の当該モノエステ
ルを高収率で得られるという効果も併せ奏する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式[I]で表わされる2−メチレン
    グルタール酸1−モノエステル。 【化1】 (但し、Rは炭素数1〜4のアルキル基)
  2. 【請求項2】 一般式[II] 【化2】 (但し、Rは炭素数1〜4のアルキル基)で表わされる
    2−メチレングルタール酸ジエステルの5位エステル結
    合を位置選択的に加水分解する能力を有するリパーゼを
    用いて、2−メチレングルタール酸ジエステルの5位エ
    ステル結合を加水分解して、請求項1に記載の一般式
    [I]で表わされる2−メチレングルタール酸1−モノ
    エステルを製造する方法。
JP3250693A 1993-01-29 1993-01-29 2−メチレングルタール酸1−モノエステルとその製造法 Expired - Lifetime JPH0747562B2 (ja)

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