KR100463878B1 - 효소적 방법에 의한 광학활성 ｎ-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드 및 이의 에스테르 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 효소적 방법에 의한 [반응식1]로 표시되는 광학활성N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드(N-methyl-3-hydroxy-3-phenylpropanamide) 및 이의 에스테르 유도체의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 유기용매상(organic phase)에서 또는 유기용매없이 아실공여체(acyl donor)만 존재하는 경우에 라세믹N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드를 리파제(lipase) 효소로 에스테르 반응(esterification)하여 광학활성N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드 및 이의 에스테르를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 이전에 보고된 바 없는 제조 방법으로 리파제를 이용하여 비용이 저렴하고 광학순도가 높은 광학활성N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드 및 이의 에스테르를 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 효소에 의한 광학활성N-메틸-3-히드록시-3-페닐 프로판아미드 및 이의 에스테르 제조 방법에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는 라세믹N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드에서 리파제 효소를 이용하여 (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드 및 (R)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 에스테르 유도체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
라세믹N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드는 (R)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드와 (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드로 반반씩 존재하고 있으며, (R)- 및 (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드는 우울증 치료제나 두통약으로 이용되고 있는 (S)- 및 (R)-플루옥세틴(fluoxetine), 토목세틴(tomoxetine), 니속세틴(nisoxetine)등의 중간체로서 활용범위가 매우 넓다. 본 방법에 의해 제조되는 (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드는 기존의 키랄중간체로 사용되는 (S)-에틸 3-히드록시-3-페닐 프로피오네이트(ethyl3-hydroxy-3-phenyl propionate)에서 합성되는 중간체로 훨씬 유용하게 사용될 것으로 판단된다. (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 보고된 제조 방법은 다음과 같다.
Quiros 등(Tetrahedron:Asymmetry, 1997,8:3035-3038)은Mortierella isabellina균주로 48시간 반응후N-메틸-3-옥소-3-페닐프로판아미드(N-methyl-3-oxo-3-phenylpropanamide)에서 43 % ee의 (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐 프로판아미드((S)-N-methyl-3-hydroxy-3-phenylpropanamide)를 제조하였다.
Huang 등(Tetrahedron:Asymmetry, 1998,9:1637-1640)은 BINAP-ruthenium(Ⅱ) 촉매를 사용하여 3-옥소-3-페닐프로파노익산N-메틸 아미드(3-oxo-3-phenylpropanoic acidN-methyl amide)에서 (S)-(-)-3-히드록시-3-페닐프로파노익산N-메틸 아미드((S)-(-)-3-hydroxy-3-phenylpropanoic acidN-methyl amide)를 합성하였는데, 재결정 과정을 통한 수율은 50 %, 광학순도는 99.9 % ee 이상이었다.
전술한 바와 같이 중간체로 사용되는 화합물인 3-클로로-1-페닐-1-프로파놀 또는 3-히드록시-3-페닐 프로판니트릴 등은 리파제에 의한 에스테르 반응을 통하여 제조하는 공정이 개발되거나 진행중이고, 에틸 3-히드록시-3-페닐 프로피오네이트의 경우에는 베이커 이스트를 이용하여 에틸 벤조일 아세테이트로부터 환원반응에 의하여 얻고 있다.N-메틸-3-히드록시-3-페닐 프로판아미드의 경우에는 리파제로에스테르 반응을 하여 (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드 및 (R)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 에스테르 유도체를 제조 하였다는 보고가 없다는 점과, 위에서 언급한 중간체에서 다양한 경로로 합성이 가능한 화합물임에 착안하여 리파제 효소를 써서 광학활성 중간체를 합성하고자 하였다. 라세믹N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드에 아실공여체를 첨가하고 리파제를 이용하여 에스테르 반응하여 (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드와 (R)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 에스테르를 제조하는 방법을 개발하였으며, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 리파제 효소를 이용하여 라세믹N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드로부터 광학활성의 (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드 및 (R)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 에스테르 유도체를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 제조방법은 유기용매상에서 아실공여체 존재하에서, 또는 별도의 유기용매 없이 아실공여체만 존재하는 조건에서 라세믹N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드를 리파제 효소로 에스테르화 반응시키는 것으로 이루어진다.
이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 전술한 바와 같이, 라세믹N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드로부터 리파제 효소를 이용하여 (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드가 과량으로 존재하는N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드와, (R)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 에스테르 유도체가 과량으로 존재하는 에스테르를 합성하는 공정에 관한 것이다.
본 발명에 사용되는 리파제는 분말의 형태로 제공되는 효소 또는 고정화된 리파제 등이 있다. 특히 상기 리파제는 상업적으로 판매되는 것을 사용하거나 필요에 따라서는 제조하여 사용할 수 있다. 상업적으로 판매되는 리파제로는 예를 들어 노보(Novo)사의 노보자임 435(CAL), 아마노(Amano)사의 리파제 PS-C, AK 또는 시그마(Sigma)사의 CRL(Candida rugosalipase)등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 사용가능한 유기용매는 이소프로필에테르(isopropylether), t-부틸메틸에테르(t-butylmethylether), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran) 등이 있으며, 아실공여체(acyl donor)로는 용매로도 이용되는 초산비닐(vinyl acetate), 프로피온산비닐(vinyl propionate), 무수초산(acetic anhydride), 무수헥손산(hexanoic anhydride), 초산이소프로페닐(isopropenyl acetate) 등이 있다.
한편, 라세믹N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드는 반응 후 반응물을 채취하여 분석하였는데, 비극성 칼럼인 BP-1(SGE사, 30m×0.53mm)이 장착된 기체크로마토그래피(도남인스트루먼트사, 모델 DS6200)를 이용하여 정량하였다. 이때 분석조건은 70℃에서 5분간 가열 후 220℃까지 분당 10℃씩 올려주었고, 220℃에서 15분을 유지하였다. 담체(carrier gas)로는 헬륨 기체를 분당 2ml의 속도로 흘리고 230℃에서 FID(flame ionization detector)를 사용하여 검출하였다. 이때 라세믹N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드는 22.24분에서 검출되었고,N-메틸-3-O-아세틸-3-페닐프로판아미드(N-methyl-3-O-acetyl-3-phenylpropanamide)는 23.66분,N-메틸-3-O-프로피오닐-3-페닐프로판아미드(N-methyl-3-O-propionyl-3-phenylpropanamide)는 25.32분,N-메틸-3-O-헥사노일-3-페닐 프로판아미드(N-methyl-3-O-hexanoyl-3-phenylpropanamide)는 35.50분에서 각각 검출되었다.
광학활성 (R)- 및 (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드는 키랄 칼럼 OD-H(Daicel사, 0.46cm×25cm)가 장착된 HPLC(Lab Alliance사, 모델 201)를 이용하여 정량하였는데, 분석조건은 헥산과 이소프로파놀을 95:5의 비율로 혼합하여 분당 0.7ml로 흘려주었고, HPLC의 UV흡광도는 220nm로 하여 분석하였다. 이때 (R)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드는 32.53분, (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드는 30.44분에서 각각 검출되었다. 또한 (R)-N-메틸-3-O-아세틸-3-페닐프로판아미드는 66.82분, (S)-N-메틸-3-O-아세틸-3-페닐프로판아미드는 61.68분에서 각각 검출되었고, (R)-N-메틸-3-O-프로피오닐-3-페닐프로판아미드는 55.63분, (S)-N-메틸-3-O-프로피오닐-3-페닐프로판아미드는 61.85분에서 각각 검출되었다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
초산비닐 4%(v/v)를 포함하고 있는 t-부틸메틸에테르 5ml가 들어있는 바이알(vial)에 액상의 라세믹N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드 1%(v/v)를 넣은 다음, 리파제 PS-C(아마노사)를 4%(w/v)를 넣고, 45℃에서 반응을 수행하였다. 약 16시간 후에 상등액을 채취하여 상기의 분석 방법에 따라 분석하였다. 이때N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 전환율은 61.9%, (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 광학순도는 99.5 % ee 이었고, (R)-N-메틸-3-O-아세틸-3-페닐프로판아미드의 광학순도는 93.8 % ee이었다.
실시예 2-5
실시예 1에서 사용된 초산비닐 대신 하기 표1에 명시한 아실공여체를 사용하여 반응을 수행하였다. 이때N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 반응전환율 및 (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드와 (R)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 에스테르 유도체의 광학순도는 다음과 같다.
표1
| 실시예 | 리파제종류 | 아실공여체 | 반응시간(시간) | 전환율(%) | 알코올 광학순도(% ee) | 에스테르광학순도(% ee) |
| 2 | PS-C | 프로피온산비닐 | 22 | 61.5 | 99.5 | 94.2 |
| 3 | PS-C | 무수초산 | 22 | 58.6 | 81.8 | 88.4 |
| 4 | PS-C | 무수헥손산 | 23 | 58.9 | 99.3 | - |
| 5 | PS-C | 초산이소프로페닐 | 23 | 62.3 | 99.5 | 90.8 |
실시예 6-8
실시예 1에서 리파제 PS-C대신 하기 표2에 명시한 리파제를 사용하여 반응을 수행하였다.N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 반응전환율 및 (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드와 (R)-N-메틸-3-O-아세틸-3-페닐프로판아미드의 광학순도는 다음과 같다.
표2
| 실시예 | 리파제 종류 | 반응시간(시간) | 전환율(%) | 알코올 광학순도 (% ee) | 에스테르 광학순도(% ee) |
| 6 | AK | 70 | 51.1 | 99.5 | 99.3 |
| 7 | CAL | 70 | 58.9 | 99.6 | 86.5 |
| 8 | CRL | 84 | 17.7 | 17.5 | 99.2 |
실시예 9-10
실시예 1에서 유기용매로 사용된 t-부틸메틸에테르 대신 테트라하이드로퓨란(THF) 또는 이소프로필에테르(IPE) 등을 사용하여 반응을 수행하였다. 이때N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 반응전환율 및 (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드와 (R)-N-메틸-3-O-아세틸-3-페닐프로판아미드의 광학순도는 다음과 같다.
표3
| 실시예 | 유기용매 | 반응시간(시간) | 전환율(%) | 알코올 광학순도 (% ee) | 에스테르 광학순도(% ee) |
| 9 | THF | 84 | 52.6 | 99.5 | 99.3 |
| 10 | IPE | 22 | 53.4 | 99.4 | 99.1 |
실시예 11
실시예 1에서 유기용매로 사용된 t-부틸메틸에테르 대신 아실공여체인 초산비닐만을 넣고 반응을 수행하였다. 24시간 후,N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 전환율은 47.7%, (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드의 광학순도는 99.0 % ee 이었고, (R)-N-메틸-3-O-아세틸-3-페닐프로판아미드의 광학순도는 99.5 % ee이었다.
상기 실시예 1-11 에서 알수 있는 바와 같이, (S)-N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드 또는 (R)-N-메틸-3-O-아실-3-페닐프로판아미드를 합성함에 있어서, 적절한 리파제 효소와 아실공여체를 선택하면 광학순도가 높은 화합물을 용이하게 제조할 수 있다. 본 발명의 방법은 효소를 이용한다는 점에서 환경친화적이고, 반복사용이 가능하여 제조 공정에서 비용을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
Claims (4)
- 유기용매상에서 아실공여체 존재하에 라세믹N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드를 리파제 효소로 에스테르 반응시키는 것을 특징으로 하는 광학활성N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드 및 이의 에스테르 제조방법
- 비용매상에서 아실공여체 존재하에 리파제 효소를 이용해 라세믹N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드를 에스테르 반응시키는 것을 특징으로 하는 광학활성N-메틸-3-히드록시-3-페닐프로판아미드 및 이의 에스테르 제조방법
- 제 1, 2항에 있어서 아실공여체로는 비닐에스테르 화합물, 초산이소프로페닐, 무수유기산 임을 특징으로 하는 방법
- 제 1항에 있어서 상기 유기용매는 이소프로필에테르, t-부틸메틸에테르, 테트라하이드로퓨란임을 특징으로 하는 방법
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