JP2726114B2 - Process for producing optically active 3-chloro-1,2-propanediol and its esters - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学活性な３−クロロ−1,2−プロパンジオ
ールおよびそのエステルの製造法に関する。光学活性な
３−クロロ−1,2−プロパンジオールは、種々の医薬品
や生理活性物質、およびそのエステルの中間体として重
要な化合物である。The present invention relates to a method for producing optically active 3-chloro-1,2-propanediol and its ester. Optically active 3-chloro-1,2-propanediol is an important compound as an intermediate of various pharmaceuticals, physiologically active substances, and esters thereof.

（従来技術及び本発明が解決しようとする課題） 従来、光学活性な３−クロロ−1,2−プロパンジオー
ルおよびそのエステルを製造する方法としては、メチ
ル−５−クロロ−５−デオキシ−α−Ｌ−アラビノフラ
ノシドから合成する方法〔Chemistry and industry,p.5
33,15 July,1978〕、1,2;5,6−ジアセトニル−Ｄ−マ
ンニトールから合成する方法〔Chem.Biol.Interaction
s,13,193（1976）〕、３−クロロ−1,2−ジアシロキ
シプロパンを微生物または酵素を用いて不斉加水分解す
る方法〔特公昭61−55954号公報〕、３−クロロ−２
−アシロキシ−１−ｐ−トルエンスルホニルオキシプロ
パンを微生物または酵素を用いて不斉加水分解する方法
〔特開昭61−173787号、特開昭61−212299号、特開昭61
−227797号〕、３−クロロ−２−ｐ−トルエンスルホ
ニルオキシ−１−アシロキシプロパンを微生物または酵
素を用いて不斉加水分解する方法〔特開昭61−189258
号〕、３−クロロ−1,2−プロパンジオールのラセミ
体を微生物を用いて不斉資化する方法〔特開昭62−1225
96号、特開昭62−122597号〕等が知られている。(Prior art and problems to be solved by the present invention) Conventionally, as a method for producing optically active 3-chloro-1,2-propanediol and its ester, methyl-5-chloro-5-deoxy-α- Synthesis from L-arabinofuranoside [Chemistry and industry, p.
33, 15 July, 1978], a method of synthesizing from 1,2; 5,6-diacetonyl-D-mannitol [Chem. Biol. Interaction
s, 13, 193 (1976)], a method of asymmetric hydrolysis of 3-chloro-1,2-diasiloxypropane using a microorganism or an enzyme (Japanese Patent Publication No. 61-55954), 3-chloro-2.
Asymmetric hydrolysis of acyloxy-1-p-toluenesulfonyloxypropane using a microorganism or an enzyme (JP-A-61-173787, JP-A-61-212299, JP-A-61-212299,
-227797], a method of asymmetrically hydrolyzing 3-chloro-2-p-toluenesulfonyloxy-1-acyloxypropane using a microorganism or an enzyme [JP-A-61-189258].
No.], a method of asymmetrically assimilating a racemic 3-chloro-1,2-propanediol using a microorganism [Japanese Patent Laid-Open No.
No. 96, JP-A-62-122597] and the like.

しかし、は原料物質が入手しにくかったり、工程
が複雑であったりして工業的製法とはいいがたく、
は光学純度及び仕込み量に問題があるため、経済的
に優れ、かつ、簡便な手段で光学純度の高い光学活性な
３−クロロ−1,2−プロパンジオールおよびそのエステ
ルを得る方法の確立が望まれている。However, it is difficult to obtain raw materials, or the process is complicated, so it is not an industrial manufacturing method,
However, there is a problem in the optical purity and the charged amount. Therefore, it is desired to establish a method for obtaining optically active 3-chloro-1,2-propanediol and its ester which is economically excellent and has high optical purity by a simple means. It is rare.

また、リパーゼによるエステル交換反応を利用したア
ルコールのエステル化反応は、最近、活発に研究されて
いる。例えば、油化学，36、55（1987）においては、リ
パーゼによる脂肪族第一級アルコールとトリ−ｎ−ブチ
リンとのエステル交換反応が研究されており、反応液中
の微量水分の効果、脂肪族第一級アルコールの反応性、
反応温度の効果等を検討している。また、リパーゼによ
るエステル交換反応をアルコールの光学分割に利用した
例としては、（R,S）アルコールとトリグリセリドを基
質として用いた特開昭63−112998,特開昭64−60398等が
ある。しかし、リパーゼによるエステル交換反応を３−
クロロ−1,2−プロパンジオールの光学分割に利用した
例は知られていない。In addition, the esterification reaction of alcohol utilizing the transesterification reaction with lipase has been actively studied recently. For example, in Oil Chemistry, 36 , 55 (1987), a transesterification reaction between an aliphatic primary alcohol and tri-n-butyrin by lipase has been studied. The reactivity of primary alcohols,
We are studying the effects of reaction temperature. Examples of the use of transesterification with lipase for optical resolution of alcohol include JP-A-63-112998 and JP-A-64-60398 using (R, S) alcohol and triglyceride as substrates. However, the transesterification reaction with lipase
There is no known example of using chloro-1,2-propanediol for optical resolution.

（課題を解決するための手段） 本発明者らは経済的に優れ、かつ、簡便な方法で光学
純度の高い光学活性な３−クロロ−1,2−プロパンジオ
ールおよびそのエステルを得る手段として、安価なラセ
ミ体の３−クロロ−1,2−プロパンジオールを原料とし
た酵素による製造方法に着目し、この目的に適した酵素
を得ることを目的に鋭意研究した結果、アスペルギルス
層、シュードモナス属および、ペニシリューム属に属す
る微生物の生産するリパーゼが、３−クロロ−1,2−プ
ロパンジオールに対して極めて高い不斉エステル交換能
を有していることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。(Means for Solving the Problems) The present inventors are economically excellent, and as a means for obtaining optically active 3-chloro-1,2-propanediol and its ester having high optical purity by a simple method, Focusing on a production method using an enzyme using inexpensive racemic 3-chloro-1,2-propanediol as a raw material, as a result of intensive research aimed at obtaining an enzyme suitable for this purpose, Aspergillus layer, Pseudomonas genus and The present inventors have found that a lipase produced by a microorganism belonging to the genus Penicillium has an extremely high asymmetric transesterification ability with respect to 3-chloro-1,2-propanediol, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は、３−クロロ−1,2−プロパンジ
オールのエナンチオマー混合物を、一般式（Ｉ） R¹−COOR² （Ｉ） （式中、R¹は、直鎖または分枝鎖状のC₁〜C₁₈のアルキ
ル基またはアルケニル基を示す。R²は、C₁〜C₆のアルキ
ル基またはアルケニル基を示し、このアルキル基または
アルケニル基はハロゲンで置換されていてもよい） で表わされる化合物、または、一般式（II） （式中、R¹は前記と同じ） で表わされる化合物とともに、リパーゼと反応させるこ
とにより、ヒドロキシル基を立体選択的にエステル化す
ることを特徴とする光学活性３−クロロ−1,2−プロパ
ンジオールおよびそのエステルの製造法を提供する。That is, the present invention relates to an enantiomer mixture of 3-chloro-1,2-propanediol represented by the general formula (I) R ¹ -COOR ² (I) wherein R ¹ is a straight-chain or branched-chain .R ² represents an alkyl or alkenyl group of C ₁ -C ₁₈ represents an alkyl or alkenyl group of C ₁ -C _6, represented by the alkyl group or alkenyl group may be substituted with halogen) Compound represented by the general formula (II) (Wherein R ¹ is the same as described above), and a hydroxyl group is stereoselectively esterified by reacting with a lipase together with a compound represented by the formula: Provided are methods for producing diols and esters thereof.

本発明に於いて、−COR¹で表されるアシル基の具体例
としては、アセチル基、プロピオニル基、イソブチリル
基、バレリル基、パルミトイル基、オレイル基、ステア
ロイル基等を挙げることができる。また、R²で表される
アルキル基またはアルケニル基の具体例としては、メチ
ル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソプ
ロペニル基、ブチル基、イソブチル基、ヘキシル基、ト
リクロルエチル基、ビニル基等を挙げることができる。In the present invention, specific examples of the acyl group represented by —COR ¹ include an acetyl group, a propionyl group, an isobutyryl group, a valeryl group, a palmitoyl group, an oleyl group, a stearoyl group, and the like. Specific examples of the alkyl group or alkenyl group represented by R ² include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an isopropenyl group, a butyl group, an isobutyl group, a hexyl group, a trichloroethyl group, and a vinyl group. And the like.

本発明において基質として用いられる３−クロロ−1,
2−プロパンジオールは、その価格の面でラセミ体が好
ましいが、そのエナンチオマー混合比率は特に限定され
るものではなく、本発明は該混合比率がいかなるものに
も適用できる。3-chloro-1, used as a substrate in the present invention,
Racemic 2-propanediol is preferred in terms of its price, but its enantiomeric mixture ratio is not particularly limited, and the present invention can be applied to any mixture thereof.

本発明で用いることのできるリパーゼとしては、アス
ペルギルス属、シュードモナス属および、ペニシリュー
ム属に属する微生物の生産するリパーゼで本発明の目的
を達し得るものであればどのようなものでもよいが、好
適な例としては、アスペルギルス・ニガー（Aspergillu
s niger）、シュードモナス・フルオレッセンス（Pseu
domonas fluorescens）、ペニシリューウム・シクロピ
ウム（Penicilullium cyclopium）由来のリパーゼ等が
挙げられる。これらのリパーゼは、それらを生産する微
生物を培養することによって得られるが、その使用形態
は、菌体培養液そのまま、粗酵素、精製酵素として等、
限定されるものではない。また、アスペルギルス・ニガ
ー（Aspergillus niger）由来のものはPalatase 750
Ｌ（ノボ製）として、シュードモナス・フルオレッセ
ンス（Pseudomonas fluorescens）由来のものはリパー
ゼＰ『アマノ』（天野製薬製）として、ペニシリューウ
ム・シクロピウム（Penicillium cyclopium）由来のも
のはリパーゼＧ（天野製薬製）として、市販されてお
り、これらを使用することができる。As the lipase that can be used in the present invention, any lipase produced by a microorganism belonging to the genus Aspergillus, Pseudomonas, and Penicillium can be used as long as the object of the present invention can be achieved. Aspergillus niger
s niger), Pseudomonas fluorescens (Pseu)
domonas fluorescens) and lipases derived from Penicilullium cyclopium. These lipases can be obtained by culturing microorganisms that produce them, and their use forms are as a cell culture solution, crude enzymes, purified enzymes, etc.
It is not limited. Aspergillus niger derived from Palatase 750
As L (manufactured by Novo), those derived from Pseudomonas fluorescens are referred to as lipase P "Amano" (manufactured by Amano Pharmaceutical), and those derived from Penicillium cyclopium are referred to as lipase G (manufactured by Amano Pharmaceutical). Are commercially available, and these can be used.

これらのリパーゼは、それぞれ単独でも、あるいは、
必要に応じて混合して用いることもできる。These lipases can be used alone or
If necessary, they can be mixed and used.

また、これらを常法により固定化して用いることもで
きる。Further, these can be immobilized and used by a conventional method.

本発明において、反応液中の３−クロロ−1,2−プロ
パンジオールと、一般式（Ｉ）または一般式（II）で表
わされる化合物との割合は、1:0.6〜1:5（モル比）であ
り、好ましくは1:0.9〜1:3である。In the present invention, the ratio of 3-chloro-1,2-propanediol in the reaction solution to the compound represented by the general formula (I) or (II) is 1: 0.6 to 1: 5 (molar ratio). ), Preferably from 1: 0.9 to 1: 3.

反応温度は使用する酵素により異なるが、通常、０℃
〜60℃、好ましくは４℃〜50℃が適当である。The reaction temperature varies depending on the enzyme used, but is usually 0 ° C.
-60 ° C, preferably 4-50 ° C.

反応液中の酵素濃度は、市販品を用いる場合それぞれ
の酵素標品の酵素活性に応じて決めることができるが、
例えば0.1〜10重量％を例示することができる。When a commercially available product is used, the enzyme concentration in the reaction solution can be determined according to the enzyme activity of each enzyme sample.
For example, 0.1 to 10% by weight can be exemplified.

反応は、撹拌下、あるいは静置下のいずれの方法でも
行う事ができるが、好ましくは撹拌下で行われる。The reaction can be carried out by any method with stirring or standing, but is preferably carried out with stirring.

３−クロロ−1,2−プロパンジオールと、一般式
（Ｉ）または一般式（II）で表われる化合物と反応させ
るに際しては、特に溶媒類を加える必要はないが、適当
な有機溶媒、例えばｎ−ヘキサン、クロロホルム等を加
えて行なってもよく、0.5〜２％程度の少量の水を加え
て行なってもよい。When 3-chloro-1,2-propanediol is reacted with the compound represented by the general formula (I) or the general formula (II), it is not necessary to add a solvent, but a suitable organic solvent such as n -It may be carried out by adding hexane, chloroform or the like, or may be carried out by adding a small amount of water of about 0.5 to 2%.

反応終了後、酵素は遠心分離または濾過操作等で除去
することができ、再使用することができる。酵素を除去
した反応液を蒸留あるいはカラムクロマトグラフィー等
の常法により光学活性３−クロロ−1,2−プロパンジオ
ールとそのエステルにそれぞれ分離することができる。
また、酵素を除去した反応液に水を加えた後適当な有機
溶剤、例えば、クロロホルム等で抽出し、蒸留あるいは
カラムクロマトグラフィー等の常法により、残った水層
からは光学活性３−クロロ−1,2−プロパンジオール
を、抽出した有機溶媒からは光学活性３−クロロ−1,2
−プロパンジオールのエステルを精製、取得することが
できる。After completion of the reaction, the enzyme can be removed by centrifugation or filtration, and can be reused. The reaction solution from which the enzyme has been removed can be separated into optically active 3-chloro-1,2-propanediol and its ester by a conventional method such as distillation or column chromatography.
Further, after adding water to the reaction solution from which the enzyme has been removed, extraction with an appropriate organic solvent, for example, chloroform or the like is performed, and optically active 3-chloro-chloroform is extracted from the remaining aqueous layer by a conventional method such as distillation or column chromatography. 1,2-propanediol was separated from the extracted organic solvent by optically active 3-chloro-1,2.
-The ester of propanediol can be purified and obtained.

以上の反応で得られた光学活性３−クロロ−1,2−プ
ロパンジオールのエステルは、常法により加水分解して
光学活性３−クロロ−1,2−プロパンジオールへ変換す
ることもできる。The ester of optically active 3-chloro-1,2-propanediol obtained by the above reaction can be converted to optically active 3-chloro-1,2-propanediol by hydrolysis in a conventional manner.

以下、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明は
これらの実施例により限定されるものではない。Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例１ 直径21mmのねじ口試験管にリパーゼＧ（天野製薬製）
0.2gを取り、３−クロロ−1,2−プロパンジオールのラ
セミ体2.0g、トリアセチン5.9g、水50mgを加え、30℃で
94時間振盪した。反応終了後、ガスクロマトグラフィー
（カラム条件：島津製Thermon−3000 ５％,2m,140℃）
で、残存する３−クロロ−1,2−プロパンジオールを定
量し収率を求めた。反応液0.1mlを取り、遠心分離で酵
素を除き、水3mlを加えた後、３−クロロ−1,2−プロパ
ンジオールモノアセテート、３−クロロ−1,2−プロパ
ンジオールジアセテート及びトリアセチン等をクロロホ
ルムで抽出・除去した。水槽から水を留去し、残った３
−クロロ−1,2−プロパンジオールを常法により、３−
クロロ−1,2−プロパンジオールジベンゾエートに変換
した後、光学分割カラムを用いた高速液体クロマトグラ
フィー（カラム：ダイセル化学工業製キラルセルOJ,溶
媒:n−ヘキサン/2−プロパンノール＝19:1）により絶対
配置及び光学純度を求めた。その結果、収率は68％であ
り、残存する３−クロロ−1,2−プロパンジオールの絶
対配置及び光学純度はＲ体32％eeであった。Example 1 Lipase G (manufactured by Amano Pharmaceutical Co., Ltd.) was placed in a 21 mm diameter screw-in test tube.
Take 0.2 g, add 2.0 g of racemic 3-chloro-1,2-propanediol, 5.9 g of triacetin, 50 mg of water, and at 30 ° C.
Shake for 94 hours. After completion of the reaction, gas chromatography (column conditions: Thermo-3000 5%, 2m, 140 ° C, manufactured by Shimadzu)
The remaining 3-chloro-1,2-propanediol was quantified to determine the yield. Take 0.1 ml of the reaction solution, remove the enzyme by centrifugation, add 3 ml of water, and add 3-chloro-1,2-propanediol monoacetate, 3-chloro-1,2-propanediol diacetate and triacetin. Extracted and removed with chloroform. The water was distilled off from the water tank and the remaining 3
-Chloro-1,2-propanediol was converted to 3-
After conversion into chloro-1,2-propanediol dibenzoate, high performance liquid chromatography using an optical resolution column (column: Chiral Cell OJ manufactured by Daicel Chemical Industries, solvent: n-hexane / 2-propananol = 19: 1) Was used to determine the absolute configuration and optical purity. As a result, the yield was 68%, and the absolute configuration and optical purity of the remaining 3-chloro-1,2-propanediol were R-form 32% ee.

実施例 ２ 共栓付き100ml三角フラスコにリパーゼＰ『アマノ』
（天野製薬製）1.0gを取り、３−クロロ−1,2−プロパ
ンジオールのラセミ体10g、酢酸イソプロペニル18.4g、
水250mgを加え、30℃で18時間振盪した。反応終了後、
実施例１と同様の操作を行ない、反応収率と残存する３
−クロロ−1,2−プロパンジオールの絶対配置及び光学
純度を求めた結果、収率は82％であり、Ｓ体28％eeであ
った。Example 2 Lipase P "Amano" in a 100 ml Erlenmeyer flask with a stopper
1.0 g (manufactured by Amano Pharmaceutical Co.), 10 g of racemic 3-chloro-1,2-propanediol, 18.4 g of isopropenyl acetate,
250 mg of water was added, and the mixture was shaken at 30 ° C. for 18 hours. After the reaction,
The same operation as in Example 1 was performed, and the reaction yield and remaining 3
The absolute configuration and optical purity of -chloro-1,2-propanediol were determined. As a result, the yield was 82% and the S-form was 28% ee.

実施例 ３ 直径21mmのねじ口試験管にリパーゼＰ『アマノ』（天
野製薬製）0.2gを取り、３−クロロ−1,2−プロパンジ
オールのラセミ体1.0g、酢酸ビニル1.8g、クロロホルム
8mlを加え、30℃で48時間振盪した。反応終了後、実施
例１と同様の操作を行ない、反応収率と残存する３−ク
ロロ−1,2−プロパンジオールの絶対配置及び光学純度
を求めた結果、収率は49％であり、Ｒ体44％eeであっ
た。Example 3 0.2 g of Lipase P “Amano” (manufactured by Amano Pharmaceutical Co., Ltd.) was placed in a 21 mm-diameter screw-mouth test tube, and 1.0 g of racemic 3-chloro-1,2-propanediol, 1.8 g of vinyl acetate, and chloroform were used.
8 ml was added and shaken at 30 ° C. for 48 hours. After completion of the reaction, the same operation as in Example 1 was performed to determine the reaction yield and the absolute configuration and optical purity of the remaining 3-chloro-1,2-propanediol. As a result, the yield was 49%. The body was 44% ee.

実施例 ４ 直径21mmのねじ口試験管にPalatase 750 Ｌ（ノボ
製）0.2gを取り、３−クロロ−1,2−プロパンジオール
のラセミ体2.0g、酢酸ビニル4.6gを加え、30℃で71時間
振盪した。反応終了後、実施例１と同様の操作を行な
い、反応収率と残存する３−クロロ−1,2−プロパンジ
オールの絶対配置及び光学純度を求めた結果、収率は35
％であり、Ｒ体86％eeであった。Example 4 0.2 g of Palatase 750 L (manufactured by Novo) was placed in a 21 mm-diameter screw-mouth test tube, and 2.0 g of racemic 3-chloro-1,2-propanediol and 4.6 g of vinyl acetate were added. Shake for hours. After completion of the reaction, the same operation as in Example 1 was performed, and the reaction yield and the absolute configuration and optical purity of the remaining 3-chloro-1,2-propanediol were determined.
%, And the R form was 86% ee.

（発明の効果） 本発明の光学活性３−クロロ−1,2−プロパンジオー
ルおよびそのエステルの製造法は、簡便に光学活性３−
クロロ−1,2−プロパンジオールおよび光学活性３−ク
ロロ−1,2−プロパンジオールのエステルを製造するこ
とを可能にさせるものであり、工業的に極めて有用であ
る。(Effects of the Invention) The process for producing optically active 3-chloro-1,2-propanediol and its ester according to the present invention can be carried out simply and easily.
It makes it possible to produce esters of chloro-1,2-propanediol and optically active 3-chloro-1,2-propanediol, and is extremely useful industrially.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】３−クロロ−1,2−プロパンジオールのエ
ナンチオマー混合物を、一般式（Ｉ） R¹−COOR² （Ｉ） （式中、R¹は、直鎖または分枝鎖状のC₁〜C₁₈のアルキ
ル基またはアルケニル基を示す。R²は、C₁〜C₆のアルキ
ル基またはアルケニル基を示し、このアルキル基または
アルケニル基はハロゲンで置換されていてもよい）で表
わされる化合物、または、一般式（II） （式中、R¹は前記と同じ） で表わされる化合物とともに、リパーゼと反応させるこ
とにより、ヒドロキシル基を立体選択的にエステル化す
ることを特徴とする光学活性３−クロロ−1,2−プロパ
ンジオールおよびそのエステルの製造法。1. An enantiomer mixture of 3-chloro-1,2-propanediol is represented by the general formula (I) R ¹ —COOR ² (I) wherein R ¹ is a straight-chain or branched C Represents an alkyl group or an alkenyl group of _{1 to} C _18. R ² represents an alkyl group or an alkenyl group of C _{1 to} C ₆ , and the alkyl group or the alkenyl group may be substituted with halogen. Compound or general formula (II) (Wherein R ¹ is the same as described above), and a hydroxyl group is stereoselectively esterified by reacting with a lipase together with a compound represented by the formula: A method for producing diols and esters thereof. 【請求項２】リパーゼが、アスペルギルス（Aspergillu
s）属、シュードモナス（Pseudomonas）属またはペニシ
リューム（Penicillium）属に属する微生物の生産する
リパーゼである請求項１記載の製造法。2. The method according to claim 1, wherein the lipase is Aspergillus.
2. The method according to claim 1, wherein the lipase is produced by a microorganism belonging to the genus, genus Pseudomonas or genus Penicillium.