JP4919421B2 - (r)‐3‐モルフォリンカルボン酸の製造方法 - Google Patents
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類似技術(2)の特許文献10は、本発明と同じL−4−オキサリジンを出発物質としているが、酵素法による(S)−3−モルフォリンカルボン酸の製造方法である。
(1)L−4−オキサリジンを酸性溶媒下にジアゾ化剤でジアゾ化し、このジアゾニウム塩溶液をアルカリ剤でpH7.0に調製するA工程;
(2)A工程で得た溶液に、L−4−オキサリジンに対して0.5〜1.2モル当量の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又は水酸化バリウムを加えて環化反応を行い、粗(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸溶液を生成させるB工程;
(3)B工程で得た粗(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸溶液のpHを6.5〜7.0に調製した後、イオン交換樹脂を用いて精製するC工程;
を含むことを特徴とする、高光学純度を有する(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の製造方法に関する。
本発明の出発物質であるL−4−オキサリジンは、市販のL−4−オキサリジン一塩酸塩(和光純薬工業社製及びAldrich社製)を購入して使用することができる。また、公知の方法によって微生物による発酵生産物から製造することもできる。一例を挙げると非特許文献7に記載のように、Streptomyces chartreusis又はStreptomyces erythrochromogenesに属する放線菌を培養し、培養液中からL−4−オキサリジンを一塩酸塩として分離・精製することが可能である。また、新たにL−4−オキサリジン生産微生物を自然界から分離して製造に使用してもよい。発酵生産によってL−4−オキサリジンを製造することで、安価に出発物質としてのL−4−オキサリジンを容易に入手することができる。
ジアゾ化反応に使用できる溶媒としては、L−4−オキサリジンが溶解してジアゾ化が進行する溶媒であれば特に限定されないが、試薬の溶解性を考慮すると特に好ましいのは水である。
酸性溶媒の酸としては、鉱酸、有機酸などが使用できるが、好ましくは、塩酸、硫酸、臭化水素酸であり、特に好ましいのは、塩酸である。
ジアゾ化するときの塩酸の濃度としては、1〜13規定にするのが好ましい。より好ましくは、6〜12規定の範囲である。
使用するジアゾ化剤は、アミノ基をジアゾ化できる亜硝酸塩試薬が使用でき、例えば、亜硝酸ナトリウムまたは亜硝酸カリウムを挙げることができる。このなかで、好ましくは亜硝酸ナトリウムである。
ジアゾ化剤の添加量は、L−4−オキサリジンに対して、0.5〜5モル当量の間であり、より好ましくは、1〜2モル当量である。
ジアゾ化反応終了後、アルカリ剤を用いて中和する。この際に、pH計などを用いて厳密にpH7.0に中和する必要がある。その範囲外では光学純度が著しく低下するか、収率が低くなるという問題が生じる。使用するアルカリ剤は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムであることが好ましく、より好ましくは水酸化ナトリウムである。
このようにして、高光学純度を有する(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸を簡便に製造することができる。
カラム:YMC社製 Hydrosphere C18(内径4.6mm、カラム長25cm)
カラム温度:40℃
検出器:UV検出器
測定波長:254nm
溶媒:アセトニトリル:水(0.025%硫酸銅、0.025%オクタンスルフォン酸ナトリウム)=13:87
流速:1.0ml/min
内部標準物質:L−バリン
溶出時間:3−モルフォリンカルボン酸 5.4(min)
カラム:ダイセル社製 CHIRALPAK WH(内径4.6mm、カラム長25cm)
カラム温度:50℃
検出器:UV検出器
測定波長:254nm
溶媒:0.25mM硫酸銅水溶液
流速:0.5ml/min
溶出時間:(R)−3−モルフォリンカルボン酸 25.4(min)
(S)−3−モルフォリンカルボン酸 30.1(min)
反応溶液を塩化ナトリウムが析出するまでエパポレーターで減圧濃縮し、結晶をろ紙でろ過して溶液と分離した。結晶を少量の冷メタノールで洗浄し、ろ液と洗浄液を混合した。この操作をもう一度行って溶液中から析出してくる塩化ナトリウムを除去した。
ろ液と洗浄液の混合液をエパポレーターで減圧濃縮してメタノールを除去し、蒸留水を加えて100mlになるよう希釈した。この溶液を強酸性陽イオン交換樹脂Duolite C20(H+型)50mlを充填したカラムに通液して、イオン交換樹脂に3−モルフォリンカルボン酸を吸着させた。イオン交換水を150ml通液してカラムを水洗後、2%アンモニア水250mlを通液して3−モルフォリンカルボン酸をイオン交換樹脂から遊離させ、カラムから溶出した。この溶出液を回収し、エパポレーターで減圧濃縮してアンモニアを除去した。
濃縮残渣に蒸留水を加えて150mlになるよう希釈した。この溶液を強酸性陽イオン交換樹脂Duolite C20(NH4 +型)50mlを充填したカラムに通液して、イオン交換樹脂に未反応のL−4−オキサリジンを吸着させた。3−モルフォリンカルボン酸を含んだカラム通過液を回収し、エパポレーターで減圧濃縮した。
濃縮残渣に蒸留水を加えて100mlになるよう希釈した。この溶液を強酸性陽イオン交換樹脂Diaion UBK530(Ca2+型)100mlを充填したカラムに通液して、合成中に生成する副生産物と3−モルフォリンカルボン酸をクロマト分離した。副生産物より先に溶出してくる3−モルフォリンカルボン酸を回収し、エパポレーターで約100mlになるまで減圧濃縮した。その溶液に活性炭(フジ活性炭 花F2)を0.5g添加して撹拌し、一晩静置して溶液の脱色を行った。この溶液をろ紙でろ過して活性炭を除去後、更に孔径0.2μmのフィルターでろ過した。そのろ液をエパポレーターで減圧濃縮し、その濃縮液にエタノールを添加して結晶化させた。この結晶をグラスフィルターでろ過して回収し乾燥させたところ、3−モルフォリンカルボン酸の白色結晶1.94g(回収率61.4%)を得た。
この結晶サンプルのNMR分析を行なったところ、次の1H‐NMR及び13C−NMRケミカルシフト値を得た。
1H−NMR;δ(ppm)3.98(1H, dd, J=2.6, 11.4Hz)、3.77(1H, dt, J=3.6, 13.2Hz)、3.51‐3.68(3H,m)、3.17(1H, dt, J=3.2, 13.2Hz)、3.01(1H,ddd,J=3.6, 9.9, 13.5Hz)
13C−NMR;δ(ppm)171.3、66.8、64.0、57.7、42.9
得られた3‐モルフォリンカルボン酸の絶対配置は(R)型で、(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の光学純度は、99.8%e.e.であった。
反応液の一部を実施例1に準じて精製して光学純度を測定したところ、(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の光学純度は98.3%e.e.であった。
反応液の一部を精製して光学純度を測定したところ、(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の光学純度は97.6%e.e.であった。
反応液の一部を実施例1に準じて精製して光学純度を測定したところ、(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の光学純度は98.2%e.e.であった。
反応液の一部を実施例1に準じて精製して光学純度を測定したところ、(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の光学純度は97.6%e.e.であった。
反応液の一部を実施例1に準じて精製して光学純度を測定したところ、(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の光学純度は97.6%e.e.であった。
L−4−オキサリジン一塩酸塩1.84gを水10.0mlに溶解し、濃塩酸12.0gを加え撹拌した。この水溶液の温度を0〜5℃に保ちながら、亜硝酸ナトリウム0.83gを水6.0mlに溶かした水溶液を滴下した。滴下終了後、溶液の温度を15℃以下に保ちながら約4.5時間撹拌した。次に溶液の温度を25℃以下に保ちながら48%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液を添加して反応溶液をpH7.0に中和した。引き続き環化剤として48%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液1.23g(L−4−オキサリジンに対して1.5モル当量)を加え、加熱還流下にて20分間反応させた。室温まで反応溶液を冷却後、塩酸水溶液でpHを6.9に調整した。この反応溶液中の3−モルフォリンカルボン酸量を測定した結果、3−モルフォリンカルボン酸生成量は0.93g(反応収率71%)であった。
反応液の一部を実施例1に準じて精製して光学純度を測定したところ、(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の光学純度は87.1%e.e.であった。
L−4−オキサリジン一塩酸塩1.84gを水10.0mlに溶解し、濃塩酸12.0gを加え撹拌した。この水溶液の温度を0〜5℃に保ちながら、亜硝酸ナトリウム0.83gを水6.0mlに溶かした水溶液を滴下した。滴下終了後、溶液の温度を15℃以下に保ちながら約4.5時間撹拌した。次に溶液の温度を25℃以下に保ちながら48%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液を添加して反応溶液をpH7.0に中和した。引き続き環化剤として48%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液1.64g(L−4−オキサリジンに対して2.0モル当量)を加え、加熱還流下にて20分間反応させた。室温まで反応溶液を冷却後、塩酸水溶液でpHを6.9に調整した。この反応溶液中の3−モルフォリンカルボン酸量を測定した結果、3−モルフォリンカルボン酸生成量は0.92g(反応収率70%)であった。
反応液の一部を実施例1に準じて精製して光学純度を測定したところ、(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の光学純度は65.9%e.e.であった。
L−4−オキサリジン一塩酸塩1.84gを水10.0mlに溶解し、濃塩酸12.0gを加え撹拌した。この水溶液の温度を0〜5℃に保ちながら、亜硝酸ナトリウム0.69gを水6.0mlに溶かした水溶液を滴下した。滴下終了後、溶液の温度を15℃以下に保ちながら約4.5時間撹拌した。次に溶液の温度を25℃以下に保ちながら48%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液を添加して反応溶液をpH7.0に中和した。引き続き環化剤として48%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液2.05g(L−4−オキサリジンに対して2.5モル当量)を加え、加熱還流下にて20分間反応させた。室温まで反応溶液を冷却後、塩酸水溶液でpHを6.9に調整した。この反応溶液中の3−モルフォリンカルボン酸量を測定した結果、3−モルフォリンカルボン酸生成量は0.66g(反応収率50%)であった。
反応液の一部を実施例1に準じて精製して光学純度を測定したところ、(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の光学純度は55.0%e.e.であった。
L−4−オキサリジン一塩酸塩1.84gを水10.0mlに溶解し、濃塩酸12.0gを加え撹拌した。この水溶液の温度を0〜5℃に保ちながら、亜硝酸ナトリウム0.69gを水6.0mlに溶かした水溶液を滴下した。滴下終了後、溶液の温度を15℃以下に保ちながら約4.5時間撹拌した。次に溶液の温度を25℃以下に保ちながら48%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液を添加して反応溶液をpH7.0に中和した。引き続き環化剤として48%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液4.20g(L−4−オキサリジンに対して5.1モル当量)を加え、加熱還流下にて20分間反応させた。室温まで反応溶液を冷却後、塩酸水溶液でpHを6.9に調整した。この反応溶液中の3−モルフォリンカルボン酸量を測定した結果、3−モルフォリンカルボン酸生成量は0.65g(反応収率50%)であった。
反応液の一部を実施例1に準じて精製して光学純度を測定したところ、(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の光学純度は25.4%e.e.であった。
L−4−オキサリジン一塩酸塩1.84gを水10.0mlに溶解し、濃塩酸12.0gを加え撹拌した。この水溶液の温度を0〜5℃に保ちながら、亜硝酸ナトリウム0.69gを水6.0mlに溶かした水溶液を滴下した。滴下終了後、溶液の温度を15℃以下に保ちながら約4.5時間撹拌した。次に溶液の温度を25℃以下に保ちながら48%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液を添加して反応溶液をpH7.0に中和した。引き続き環化剤として48%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液9.60g(L−4−オキサリジンに対して11.6モル当量)を加え、加熱還流下にて20分間反応させた。室温まで反応溶液を冷却後、塩酸水溶液でpHを6.9に調整した。この反応溶液中の3−モルフォリンカルボン酸量を測定した結果、3−モルフォリンカルボン酸生成量は0.22g(反応収率17%)であった。
反応液の一部を実施例1に準じて精製して光学純度を測定したところ、(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の光学純度は8.4%e.e.であった。
また、3種類の環化剤によって合成された(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の光学純度は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化バリウムの間で大きな差が認められないこともわかる。
Claims (2)
- 下記のA工程〜C工程、すなわち
(1)L−4−オキサリジンを酸性溶媒下にジアゾ化剤でジアゾ化し、このジアゾニウム塩溶液をアルカリ剤でpH7.0に調製するA工程;
(2)A工程で得た溶液に、L−4−オキサリジンに対して0.5〜1.2モル当量の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又は水酸化バリウムを加えて環化反応を行い、粗(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸溶液を生成させるB工程;
(3)B工程で得た粗(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸溶液のpHを6.5〜7.0に調製した後、イオン交換樹脂を用いて精製するC工程;
を含むことを特徴とする、高光学純度を有する(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の製造方法。 - C工程におけるイオン交換樹脂を用いる精製が、強酸性陽イオン交換樹脂(H+型)、強酸性陽イオン交換樹脂(NH4 +型)または弱酸性陽イオン交換樹脂(NH4 +型)および強酸性陽イオン交換樹脂(Ca2+型)を順次使用することを特徴とする、請求項1に記載の高光学純度を有する(R)‐3‐モルフォリンカルボン酸の製造方法。
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