KR100893763B1 - Method for preparing optically active alkyl 3-hydroxybutanoate derivatives - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광학활성 알킬 3-하이드록시부타노에이트 유도체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 캔디다 안타르크티카(Candida antarctica) 유래의 리파제, 슈도모나스 세파시아(Pseudomonas cepacia) 유래의 리파제, 리조무코어 미에헤이(Rhizomucor miehei) 유래의 리파제, 버코올데리아 세파시아(Burkholderia cepacia) 유래의 아마노(Amano) PS 리파제, 아마노 리파제 PS-CI, 아마노 리파제 PS-CII, 또는 아마노 리파제 PS-DI, 리파제-OF 촉매 존재 하에, 라세믹 β-락톤 유도체를 알코올과 반응시켜 입체선택적으로 가알코올분해(alcoholysis) 반응을 수행한 후, 다시 산 존재하에 가알코올분해하여 (S) 및 (R)-형태의 광학활성체로서의 광학활성 알킬 3-하이드록시부타노에이트를 얻는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a method for preparing an optically active alkyl 3-hydroxybutanoate derivative, more specifically Candida antarctica lipase derived from antarctica , Pseudomonas lipase from cepacia ), Rhizomucor lipase derived from miehei ), Amano PS lipase derived from Burkholderia cepacia , Amano lipase PS-CI, Amano lipase PS-CII, or Amano lipase PS-DI, and lipase-OF catalyst , By reacting the racemic β-lactone derivatives with alcohols to perform stereoselective alcoholysis reactions, and then to the alcohols in the presence of an acid to provide optical (S) and (R) -type optically active agents. It is characterized by obtaining an active alkyl 3-hydroxybutanoate.
광학활성 알킬 3-하이드록시부타노에이트, 리파제 촉매, 라세믹 β-락톤 Optically active alkyl 3-hydroxybutanoate, lipase catalyst, racemic β-lactone
Description
본 발명은 라세믹 알킬 3-하이드록시부타노에이트 유도체로부터 목적하는 광학활성 유도체를 효율적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for efficiently preparing a desired optically active derivative from racemic alkyl 3-hydroxybutanoate derivatives.
광학활성의 3-하이드록시부타노에이트 유도체는 (3R, 5S)-다이하이드록시헥사노에이트 유도체를 합성하는 데 필요한 전구 물질로서 매우 중요하다. Optically active 3-hydroxybutanoate derivatives are very important as precursors for the synthesis of ( 3R , 5S ) -dihydroxyhexanoate derivatives.
광학활성 (3R, 5S)-다이하이드록시헥사노에이트 유도체는 체내의 콜레스테롤 수치를 저해시키는 3-하이드록시-3-메틸글루타릴 (HMG)-CoA 환원제 저해제의 매우 중요한 빌딩 블록이다. 오늘날 HMG-CoA 환원제의 저해제는 세계 의약품 시장을 주도하는 품목으로 약 200억 달러의 매출을 올리고 있으며, 화이자(Pfizer) 사의 리피토(아토바스타틴)는 세계에서 가장 많이 팔리는 의약품이며, 머크사의 조코(심바스타틴)나 아스트라제네카에서 새롭게 개발한 크레스토(로수바스타틴) 같은 약품도 블록버스터로 알려져 있다.Optically active (3 R , 5 S ) -dihydroxyhexanoate derivatives are very important building blocks of inhibitors of 3-hydroxy-3-methylglutaryl (HMG) -CoA reducing agents that inhibit cholesterol levels in the body. Today's inhibitors of HMG-CoA reductants are the world's leading pharmaceutical market with $ 20 billion in sales, Pfizer's Lipitor (atorvastatin) is the world's best-selling drug, and Merck's Zoco ( Drugs such as simvastatin or AstraZeneca's newly developed cresto (rosuvastatin) are also known as blockbusters.
따라서 현재 광학활성의 (3R, 5S)-다이하이드록시헥사노에이트 유도체는 세계적으로 매년 220톤의 시장을 갖고 있으며 여러 스타틴 계열의 화합물에 공급되는 (3R, 5S)-다이하이드록시헥사노에이트 유도체의 반 정도는 미생물로부터 얻어지고 있으며, 그 외의 생산은 합성을 통하여 얻어지고 있다. 두 개의 키랄 중심(chiral center)을 갖는 이 화합물은 99.5% 이상의 거울상이성체 초과량(enantiomeric excess, 간단히 ee) 값과 99% 이상의 부분입체 이성체 초과량(diastereomeric excess) 값을 갖춰야하므로 전통적인 화학합성법으로 얻기가 쉽지 않은 구조이다. 따라서 이 화합물을 생산하기 위한 새로운 합성법을 개발하는 데 여러 정밀화학 회사들이 경쟁을 벌이고 있으며, 접근법으로는 생촉매를 이용한 합성법이 특히 주목받고 있다. Therefore, the current optically active (3 R , 5 S ) -dihydroxyhexanoate derivatives have a market of 220 tons annually worldwide and (3 R , 5 S ) -dihydroxy supplied to various statin compounds About half of the hexanoate derivatives are obtained from microorganisms, and other production is obtained through synthesis. This compound, which has two chiral centers, must have enantiomeric excess (simply ee) value of 99.5% or more and diastereomeric excess value of 99% or more, so it is obtained by conventional chemical synthesis. This is not easy structure. Therefore, many fine chemical companies are competing for the development of new synthetic methods to produce this compound, and biocatalyst synthesis is particularly noticeable.
현재 개발 중인 대부분의 합성법은 (3R, 5S)-다이하이드록시헥사노에이트 유도체를 얻는 연구보다도 이의 전구물질인 광학활성의 알킬 3-하이드록시부타노에이트 유도체의 합성법 연구가 더 활발히 진행되고 있다. 다이셀 케미칼 인더스트리와 가네카에서는 알코올 디하이드로지네이즈(alcohol dehydrogenase, ADH)나 카보닐 환원제(carbonyl reductase)를 이용하여 에틸 4-클로로아세토아세테이트로부터 에틸 (S)-4-클로로-3-하이드록시부타노에이트(ECHB)를 생성하는 생환원 반응계를 개발하였다. 이 반응계에서는 다시 글루코스 디하이드로지네이즈(alcohol dehydrogenase)나 포메이트 디하이드로지네이즈(formate dehydrogenase)를 이용하여 조효소를 재활용하게 된다. Most of the synthetic methods that are currently under development is (3 R, 5 S) - dihydroxy hexanoate alkyl of all, an optically active thereof precursor studies to obtain a benzoate derivative of 3-hydroxy-butanoate synthesis research of benzoate derivative is more active in progress have. In Daicel Chemical Industries and Kaneka, ethyl (S) -4-chloro-3-hydroxy from ethyl 4-chloroacetoacetate using alcohol dehydrogenase (ADH) or carbonyl reductase Bioreduction reaction systems have been developed to produce butanoate (ECHB). In this reaction system, the coenzyme is recycled using glucose dehydrogenase or formate dehydrogenase.
유사하게, 와커 케미(Wacker Chemie)와 쥬리히(Julich) 정밀화학(현재 코덱 시스의 지사)은 분리된 ADH로 3-하이드록시쿠타노에이트를 합성하는 방법을 개발하였다. 코덱시스는 유전자 셔플링(gene-shuffling) 기술을 이용하여 효소의 활성과 안정성을 높였고, 할로히드린 디할로지네이즈(halohydrin dehalogenase) 효소를 이용하여 클로라이드 기를 시아노 그룹으로 바꾸는 반응계를 설계하여 에틸 (R)-4-시아노-3-하이드록시부타노에이트를 얻어냄으로써 한 단계 더 진행한 의약품 빌딩 블록을 얻었다. 론자(Lonza)는 이 반응계를 산업적인 규모로 개발하였다. Similarly, Wacker Chemie and Jurich Fine Chemicals (now a branch of Codec Sheath) have developed a method for synthesizing 3-hydroxykutanoate with isolated ADH. Codecsys used the gene-shuffling technology to enhance the activity and stability of enzymes, and designed a reaction system that converts chloride groups into cyano groups using halohydrin dehalogenase enzymes. R) -4-cyano-3-hydroxybutanoate was obtained to obtain a drug building block that was further advanced. Lonza developed the reaction system on an industrial scale.
다우파마(Dowpharma)는 다이버사(Diversa)의 니트릴레이즈(nitrilase)를 이용하여 3-하이드록시글루타로니트릴의 비대칭 가수분해 반응을 통한 (R)-4-시아노-3-하이드록시부타노산의 합성법을 개발하였다(Org . Process Res . Dev . 2006, 661). 이 반응은 저렴한 에피클로로히드린(epichlorohydrin)을 시작물질로 글루타로니트릴을 합성한다는 장점을 가지고 있다. 다이버사는 이 반응에 이용하는 효소를 생산성, 선택성 및 고농도 반응에 대한 저항성을 높이기 위하여 최적화 연구를 진행하였고(J. Am . Chem . Soc . 2003, 125, 11476), 다우파마는 효소를 대량 발현하고 경제적으로 생산하기 위한 프로세스 개발을 위하여 페넥스(Pfenex) 기술을 사용하였다. Dowpharma (Dowpharma) is a ( R ) -4-cyano-3-hydroxybutanoic acid through asymmetric hydrolysis of 3-hydroxyglutaronitrile using the Nitrile of Divers (Diversa) It developed a synthetic method (Org. Process Res . Dev . 2006 , 661). This reaction has the advantage of synthesizing glutaronitrile as a starting material with inexpensive epichlorohydrin. Divers conducted optimization studies to increase the productivity, selectivity and resistance to high concentration reactions of enzymes used in this reaction ( J. Am . Chem . Soc . 2003 , 125 , 11476). Pfenex technology was used to develop the process for production.
디에스엠(DSM)과 다이소(Daiso)는 디할로지네이즈를 이용하여 1,3-디클로로-2-프로판올로부터 에피클로로히드린을 거쳐 광학활성의 4-클로로-3-하이드록시부타노니트릴을 분리해내는 프로세스를 개발하였다. 디에스엠은 효소 개발사인 엔지스(Enzis)와 함께 이 연구를 진행하였는데, 이 반응은 이론적으로 분리 과정이므로 50% 이상의 수율을 얻을 수 없으나 에피클로로히드린 중간체가 라세믹화 반응을 일 으키게 되므로 유사동적 속도론적 광학 분할(pseudodynamic kinetic resolution) 반응처럼 일어나게 된다. 그러나 아직까지도 최종적으로 얻어지는 생성물의 광학활성은 상대적으로 낮은 92% ee에 머무르고 있다. DSM and Daiso are separated from 1,3-dichloro-2-propanol via epichlorohydrin via 1,3-dichloro-2-propanol to separate optically active 4-chloro-3-hydroxybutanonitrile. We have developed a process for doing this. DSM worked with Enzis, an enzyme developer. This reaction is theoretically a separation process, so yield cannot be higher than 50%. However, epichlorohydrin intermediates cause racemic reactions. It happens like a dynamic dynamic kinetic resolution reaction. However, the optical activity of the final product still remains at 92% ee.
캘리포니아의 스크립스 연구소에 있는 치후이 웡(Chi-Huey Wong)은 10년 전에 알돌레이즈(aldolase)를 사용하여 단일 단계의 반응으로 2개의 키랄 중심을 갖는 (3R, 5S)-다이하이드록시헥사노에이트 유도체를 얻는 알돌 축합(aldol condensation) 반응을 발표하였다. 디에스엠은 이에 이용된 2-디옥시리보스-5-포스페이트 알돌레이즈(2-deoxyribose-5-phosphate aldolase, DERA)를 개선하여 처음 발표된 효소에 비하여 10배 이상 생산성이 높고 시작물질에 안정한 효소로 개선하였고, 이 프로세스를 산업에 이용하기 위하여 대규모 반응에 대한 연구를 하고 있다. 이 반응은 단일 단계 반응을 통하여 광학활성 유도체를 얻을 수 있다는 장점과 가격이 싼 클로로아세트알데하이드와 아세트알데하이드를 시작물질로 이용하므로 가격 경쟁력에서 매우 우수하다.Chi Hui Wong (Chi-Huey Wong) at the Scripps Research Institute in California has two chiral centers in the reaction in a single step using the aldolase (aldolase) 10 years ago, (3 R, 5 S) - dihydroxy-hexafluoro An aldol condensation reaction was obtained to obtain noate derivatives. DSM improves 2-deoxyribose-5-phosphate aldolase (DERA), which is more than 10 times more productive than the first enzyme released and stable as starting enzyme. We are working on large scale reactions to use this process in industry. This reaction has the advantage of obtaining optically active derivatives through a single step reaction and it is very competitive in price because it uses inexpensive chloroacetaldehyde and acetaldehyde as starting materials.
2004년 다이버사는 DNA 라이브러리(DNA libraries)를 스크린하여 새로운 알돌레이즈를 찾았다. 이들이 발표한 효소는 높은 효율성을 갖고, 가격 경쟁력을 갖추었으며, 반응 규모를 높일 수 있고, 또한 99.9% 이상의 거울상 이성체 초과량 값과 96.6% 이상의 부분입체 이성체 초과량 값을 갖는 생성물을 얻을 수 있다. In 2004, Diver screened DNA libraries and found new aldolases. The enzymes they published are highly efficient, competitive in price, can increase the scale of the reaction, and can result in products with enantiomeric excess values of at least 99.9% and diastereomeric excess values of at least 96.6%.
10년 전 브리스톨 마이어스 스큅(Bristol-Myers Squibb, BMS)의 파텔은 키토리덕테이즈(ketoreductase)를 이용하여 에틸 6-벤질옥시-3,5-디옥소헥사노에이트에 두 차례의 환원 반응을 실행한 결과를 보고하였다. 이 생성물도 앞선 알돌레이즈 의 예처럼 2개의 키랄 중심을 갖는 (3R, 5S)-다이하이드록시헥사노에이트 유도체이다. BMS는 최근 에틸 및 t-부틸 키토에스터에 대하여 멀티플 키토리덕테이즈 반응계를 보고하였다(Tetrahedron : Asymmetry 2006, 17, 1589). Ten years ago, Patel of Bristol-Myers Squibb (BMS) conducted two reduction reactions on ethyl 6-benzyloxy-3,5-dioxohexanoate using ketoductase. One result was reported. This product is also a ( 3R , 5S ) -dihydroxyhexanoate derivative having two chiral centers, as in the previous Aldolase example. BMS recently reported multiple chitoriductase reaction systems for ethyl and t -butyl chitoesters ( Tetrahedron : Asymmetry 2006 , 17 , 1589).
본 발명의 목적은 특정 리파제 생촉매(biocatalyst)를 이용하여 라세믹 β-락톤 유도체로부터 목적하는 광학활성 알킬 3-하이드록시부타노에이트 유도체를 고순도로 효율적으로 수득하는 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a method for efficiently and efficiently obtaining desired optically active alkyl 3-hydroxybutanoate derivatives from racemic β-lactone derivatives using specific lipase biocatalysts.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 In order to achieve the above object, the present invention
(1) 유기용매 중에서, 캔디다 안타르크티카(Candida antarctica) 유래의 리파제, 슈도모나스 세파시아(Pseudomonas cepacia) 유래의 리파제, 리조무코어 미에헤이(Rhizomucor miehei) 유래의 리파제, 버코올데리아 세파시아(Burkholderia cepacia) 유래의 아마노(Amano) PS 리파제, 아마노 리파제 PS-CI, 아마노 리파제 PS-CII, 또는 아마노 리파제 PS-DI, 리파제-OF 촉매 존재 하에, 라세미체로서의 하기 화학식 1의 화합물을 하기 화학식 2의 알코올과 반응시켜 입체선택적으로 가알코올분해(alcoholysis) 반응을 수행함으로써 (S)-형태의 광학활성체로서의 화학식 1의 화합물과 (R)-형태의 광학활성체로서의 하기 화학식 3의 알킬 3-하이드록시부타노에이트 유도체를 얻는 단계(단, X=CN일 경우에는 (R)-형태의 화학식 1의 화합물과 (S)-형태의 화학식 3의 화합물이 얻어짐); 및 (1) Among organic solvents, Candida antarctica lipase derived from antarctica , Pseudomonas lipase from cepacia ), Rhizomucor lipase derived from miehei ), Amano PS lipase derived from Burkholderia cepacia , Amano lipase PS-CI, Amano lipase PS-CII, or Amano lipase PS-DI, and lipase-OF catalyst , By reacting a compound of formula 1 as a racemate with an alcohol of formula 2 to undergo stereoalcoholization reaction of a compound of formula 1 as an optically active substance of ( S ) -form and ( R ) Obtaining an alkyl 3-hydroxybutanoate derivative of formula (3) as an optically active compound of the form (wherein X = CN, the compound of formula (1) in the form of ( R )-and the formula of the form ( S )) Compound of 3); And
(2) (S)-형태의 광학활성체로서의 화학식 1의 화합물과 (R)-형태의 화학식 3의 에스테르 유도체를 분리한 후, (S)-형태의 광학활성체로서의 화학식 1의 화합물 을 다시 화학식 2의 알코올로 가알코올분해하여 (S)-형태의 광학활성체로의 화학식 3의 화합물을 얻는 단계(단, X=CN일 경우에는 (S)-형태의 화학식 3의 화합물과 분리된 (R)-형태의 화학식 1의 화합물이 (R)-형태의 화학식 3의 화합물로 전환됨)(2) After separating the compound of formula (1) as the ( S ) -form optically active and the ester derivative of formula (3) in the ( R ) -form, the compound of formula (1) as the ( S ) -form by the decomposition of alcohol with an alcohol of formula 2 (S) - to afford a compound of formula (3) in the form of optically active body (where, X = CN days, (S) case - of the type separate from the compound of formula III (R ) Is converted to the compound of formula 3 in the form ( R )-)
를 포함하는, 광학활성체로서의 화학식 3의 알킬 3-하이드록시부타노에이트 화합물의 제조 방법을 제공한다:Provided is a method of preparing an alkyl 3-hydroxybutanoate compound of Formula 3 as an optically active agent, comprising:
상기 식에서,Where
X는 Br, Cl, N3 또는 CN이고;X is Br, Cl, N 3 or CN;
R은 메틸, 에틸, n-프로필 또는 n-부틸이다.R is methyl, ethyl, n -propyl or n -butyl.
본 발명의 방법에 따르면, 광학활성을 갖는 목적하는 알킬 3-하이드록시부타노에이트 유도체를 라세믹 원료화합물로부터 용이하게 얻을 수 있으며, 수득된 광 학활성 화합물은 최대 99% ee 이상의 높은 광학순도를 갖는다.According to the method of the present invention, the desired alkyl 3-hydroxybutanoate derivative having optical activity can be easily obtained from the racemic raw material compound, and the obtained optically active compound has high optical purity of up to 99% ee or more. Have
본 발명에 따른 광학활성 알킬 3-하이드록시부타노에이트 유도체의 제조방법을 하기 반응식 1에 구체적으로 나타내었다.The method for preparing the optically active alkyl 3-hydroxybutanoate derivative according to the present invention is shown in Scheme 1 below.
상기 식에서, X 및 R은 앞에서 정의된 바와 같다(단, X=CN 일 경우에는 (R)-형태와 (S)-형태가 바뀜).Wherein X and R are as defined above (except for ( R ) -form and ( S ) -form when X = CN).
<단계 (1)><Step (1)>
단계 (1)에서는, 유기용매 중에서 캔디다 안타르크티카(Candida antarctica) 유래의 리파제, 슈도모나스 세파시아(Pseudomonas cepacia) 유래의 리파제, 리조무코어 미에헤이(Rhizomucor miehei) 유래의 리파제, 버코올데리아 세파시아(Burkholderia cepacia) 유래의 아마노(Amano) PS 리파제(시그마 알드리치 코리아로부터 구매 가능함), 아마노 리파제 PS-CI(시그마 알드리치 코리아로부터 구매 가능함), 아마노 리파제 PS-CII(시그마 알드리치 코리아로부터 구매 가능함), 또는 아마노 리파제 PS-DI(시그마 알드리치 코리아로부터 구매 가능함), 리파제-OF(아미코겐(Amicogen)으로부터 구매 가능함) 촉매 존재 하에, 라세미체로서의 화학식 1의 라세믹 β-락톤 유도체를 화학식 2의 알코올과 20 내지 60℃에서 반응시켜 입체선택적으로 가알코올분해 반응을 수행함으로써 (R)-형태의 광학활성 화합물과 화학식 3의 에스테르 유도체를 얻는다(단, X=CN 일 경우에는 (R)-형태와 (S)-형태가 바뀜).In step (1), a lipase derived from Candida antarctica , a lipase derived from Pseudomonas cepacia , a lipase derived from Rhizomucor miehei , and a Burco-Orderia sepa in an organic solvent. Amano PS Lipase from Burkholderia cepacia (available from Sigma Aldrich Korea), Amano Lipase PS-CI (available from Sigma Aldrich Korea), Amano Lipase PS-CII (available from Sigma Aldrich Korea), Or a racemic β-lactone derivative of Formula 1 as racemate in the presence of Amano lipase PS-DI (commercially available from Sigma Aldrich Korea), Lipase-OF (commercially available from Amicogen) catalyst in the form of optical-and (R) by carrying out the alcoholysis reaction in stereoselective and allowed to react at 20 to 60 ℃ To obtain a compound with the ester derivative of formula (3) (if one, X = CN, the (R) - form and (S) - form is changed).
상기 반응에 사용되는 라세미체로서의 화학식 1의 바람직한 예로는 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온(4-(bromomethyl)oxetan-2-one), 4-(클로로메틸)옥세탄-2-온(4-(chloromethyl)oxetan-2-one), 2-(4-옥소옥세탄-2-일)아세토니트릴(2-(4-oxooxetan-2-yl)acetonitrile), 4-(아지도메틸)옥세탄-2-온(4-(azidomethyl)oxetan-2-one)을 들 수 있다.Preferred examples of Formula 1 as the racemate used in the reaction include 4- (bromomethyl) oxetan-2-one (4- (bromomethyl) oxetan-2-one), 4- (chloromethyl) oxetane- 2- (4- (chloromethyl) oxetan-2-one), 2- (4-oxooxetan-2-yl) acetonitrile (2- (4-oxooxetan-2-yl) acetonitrile), 4- (a Mido methyl) oxetan-2-one (4- (azidomethyl) oxetan-2-one) is mentioned.
상기 반응에 사용되는 유기용매로는 다이에틸에테르, t-부틸메틸에테르, 헥산, CH2Cl2, 테트라하이드로퓨란, 톨루엔 및 이들의 혼합물이 적합하며, 특히 다이에틸에테르 및 t-부틸메틸에테르가 바람직하게 사용될 수 있다.As the organic solvent used in the reaction, diethyl ether, t -butyl methyl ether, hexane, CH 2 Cl 2 , tetrahydrofuran, toluene and mixtures thereof are suitable. Especially, diethyl ether and t -butyl methyl ether are used. It can be used preferably.
본 발명에 의하면, 라세미체로서의 화학식 1의 화합물 및 화학식 2의 알코올을 1 : 0.5~5의 몰비로 사용할 수 있으며, 리파제 촉매는 라세미체로서의 화학식 1의 화합물 100 중량부를 기준으로 10 내지 100 중량부의 양으로 사용할 수 있다.According to the present invention, the compound of Formula 1 as the racemate and the alcohol of Formula 2 may be used in a molar ratio of 1: 0.5 to 5, and the lipase catalyst is 10 to 100 based on 100 parts by weight of the compound of Formula 1 as the racemate. It can be used in the amount of parts by weight.
<단계 (2)><Step (2)>
단계 (2)에서는, 상기 단계 (1)에서 얻은 (S)-형태의 광학활성 화합물과 (R)-형태의 화학식 3의 에스테르 유도체를, 예를 들어 컬럼 크로마토그래피에 의해 분리한 다음, 에탄올과 같은 유기용매 중에서 화학식 1의 (S)-형태 광학활성 화합물을 p-톨루엔설폰산(toluenesulphonic acid)과 같은 산의 존재하에 20℃에서 가알코올분해함으로써 (S)-형태의 광학활성 화합물을 얻는다(단, X=CN 일 경우에는 (R)-형태와 (S)-형태가 바뀜). 이로써, (R)- 및 (S)-형태의 광학활성체로서의 화학식 3의 알킬 3-하이드록시부타노에이트 유도체를 수득할 수 있다.In step (2), the (S) -form optically active compound obtained in step (1) and the ester derivative of formula ( R ) in the ( R ) -form are separated, for example, by column chromatography, and then ethanol and In the same organic solvent, an (S) -form optically active compound is obtained by subjecting the ( S ) -form optically active compound of Formula 1 to an alcoholic decomposition at 20 ° C. in the presence of an acid such as p -toluenesulphonic acid ( However, when X = CN, the ( R ) -form and ( S ) -form are reversed). Thereby, an alkyl 3-hydroxybutanoate derivative of formula (3) as an optically active agent in ( R )-and ( S ) -forms can be obtained.
이와 같이, 본 발명의 방법에 따르면, 목적하는 광학활성 알킬 3-하이드록시부타노에이트 유도체를 라세믹 β-락톤 유도체로부터 용이하게 얻을 수 있으며, 수득된 광학활성 화합물은 최대 99% ee 이상의 높은 광학순도를 갖는다. As such, according to the method of the present invention, the desired optically active alkyl 3-hydroxybutanoate derivatives can be easily obtained from racemic β-lactone derivatives, and the optically active compounds obtained are high optical up to 99% ee or more. Has purity.
이하 본 발명을 하기 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 실시예에 의하여 국한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited by the embodiment.
<라세믹 화합물의 합성>Synthesis of Racemic Compound
본 발명에 사용되는 라세미체로서의 화학식 1의 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온, 4-(클로로메틸)옥세탄-2-온, 2-(4-옥소옥세탄-2-일)아세토니트릴, 4-(아지도메틸)옥세탄-2-온의 합성을 다음과 같이 수행하였다. 4- (Bromomethyl) oxetane-2-one, 4- (chloromethyl) oxetan-2-one, 2- (4-oxooxetane-2-one of formula 1 as the racemate used in the present invention I) The synthesis of acetonitrile, 4- (azidomethyl) oxetan-2-one was carried out as follows.
4-(브로모메틸)옥세탄-2-온(1a)의 경우, 3-뷰테논산(3-butenoic acid)을 Br2 와 반응시켜 약 50% 수율로 합성하였다(Tetrahedron Lett . 1971, 2595). 4-(클로로메틸)옥세탄-2-온(1b)의 경우, 3-뷰테논산을 ZnCl2 촉매 하에서 NaOCl과 반응시켜 합성하였다(Tetrahedron Lett . 2007).In case of 4- (bromomethyl) oxetan-2-one ( 1a ), 3-butenoic acid was synthesized by reacting with Br 2 in about 50% yield ( Tetrahedron Lett . 1971 , 2595). For 4- (chloromethyl) oxetan-2-one ( 1b ), 3-butenoic acid was synthesized by reaction with NaOCl under a ZnCl 2 catalyst ( Tetrahedron Lett . 2007).
한편 2-(4-옥소옥세탄-2-일)아세토니트릴(1c) 및 4-(아지도메틸)옥세탄-2-온(1d)은 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온(1a)을 각각 NaCN 및 NaN3와 DMSO 용매 하에서 반응시켜 약 50%의 수율로 얻었다. Meanwhile, 2- (4-oxooxetan-2-yl) acetonitrile ( 1c ) and 4- (azidomethyl) oxetan-2-one ( 1d ) are 4- (bromomethyl) oxetan-2-one ( 1a ) was reacted with NaCN, NaN 3 and DMSO solvent, respectively, to obtain a yield of about 50%.
2-(4-옥소옥세탄-2-일)아세토니트릴(1c)의 합성: 50 mL 둥근 플라스크에 화합물 1a(1.2 mmol, 200 mg)과 DMSO 혹은 DMF(5 mL)을 넣고 교반시킨 다음 0℃하에서 NaCN(1.8 mmol, 90 mg)을 서서히 넣는다. 그 후 20℃에서 4시간 동안 교반시켜주었다. 물을 첨가한 후 반응을 종결시키고 CH2Cl2와 염수를 사용하여 추출하였다. 유기층만을 모아 MgSO4로 건조시킨 후 추출하였다. 잔유물을 실리카겔 크로마토그래피(CH2Cl2/MeOH = 49 : 1)로 분리하여 화합물 1c를 54%(70 mg)의 수율로 얻었다. Synthesis of 2- (4-oxooxetan-2-yl) acetonitrile ( 1c ): Compound 1a (1.2 mmol, 200 mg) and DMSO or DMF (5 mL) were added to a 50 mL round flask, followed by stirring. NaCN (1.8 mmol, 90 mg) was added slowly. Thereafter, the mixture was stirred at 20 ° C. for 4 hours. After adding water, the reaction was terminated and extracted using CH 2 Cl 2 and brine. The combined organic layers were dried over MgSO 4 and extracted. The residue was separated by silica gel chromatography (CH 2 Cl 2 / MeOH = 49: 1) to give compound 1c in a yield of 54% (70 mg).
1H NMR (300 MHz, CDCl3), δ 5.17 (1H, m), 2.69 (4H, m); 13C NMR (125 MHz, CDCl3), δ 173.8, 116.3, 64.9, 27.2, 26.3; MS, m/z (relative intensity) 111 (M+, 12), 67 (24), 56 (67), 41 (100). 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ), δ 5.17 (1H, m), 2.69 (4H, m); 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ 173.8, 116.3, 64.9, 27.2, 26.3; MS, m / z (relative intensity) 111 (M + , 12), 67 (24), 56 (67), 41 (100).
4-(아지도메틸)옥세탄-2-온(1d)의 합성: 50 mL 둥근 플라스크에 화합물 1a(0.9 mmol, 150 mg)과 DMSO(5 mL)을 넣고 교반시키며 NaN3(1.35 mmol, 60 mg)을 서서히 넣는다. 그 후 4시간 동안 교반 시켜준 후 물을 첨가하여 반응을 종결시키고 CH2Cl2와 염수를 사용하여 추출하였다. 유기층만을 모아 MgSO4로 건조시킨 후 증발시켰다. 잔유물을 실리카겔 크로마토그래피(헥산/에틸아세테이트 = 4 : 1)로 분리하여 화합물 1d을 50%(57 mg)의 수율로 얻을 수 있었다.Synthesis of 4- (azidomethyl) oxetan-2-one ( 1d ): Compound 1a (0.9 mmol, 150 mg) and DMSO (5 mL) were added to a 50 mL round flask and stirred, followed by NaN 3 (1.35 mmol, 60 slowly add mg). After stirring for 4 hours, the reaction was terminated by adding water, and extracted with CH 2 Cl 2 and brine. The combined organic layers were dried over MgSO 4 and evaporated. The residue was separated by silica gel chromatography (hexane / ethyl acetate = 4: 1) to give compound 1d in a yield of 50% (57 mg).
1H NMR (300 MHz, CDCl3), δ 4.60 (1H, m), 3.70 (1H, dd, J = 3.5, 3.5 Hz), 3.53 (1H, dd, J= 4.6, 3.6 Hz), 3.47 (1H, dd, J = 5.9, 5.9 Hz), 3.32 (1H, dd, J = 4.2, 4.2 Hz); 13C NMR (125 MHz, CDCl3), δ 166.5, 68.3, 52.5, 40.6, 30.9; IR (neat) V max: 3880, 3658, 2924, 2348, 2116, 1832 cm-1; MS, m/z (relative intensity) 127 (M+, 7), 71 (91), 54 (22), 43 (100), 42 (65), 41(20), 40 (10). 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ), δ 4.60 (1H, m), 3.70 (1H, dd, J = 3.5, 3.5 Hz), 3.53 (1H, dd, J = 4.6, 3.6 Hz), 3.47 (1H , dd, J = 5.9, 5.9 Hz), 3.32 (1H, dd, J = 4.2, 4.2 Hz); 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ 166.5, 68.3, 52.5, 40.6, 30.9; IR (neat) V max : 3880, 3658, 2924, 2348, 2116, 1832 cm −1 ; MS, m / z (relative intensity) 127 (M + , 7), 71 (91), 54 (22), 43 (100), 42 (65), 41 (20), 40 (10).
<라세믹 화합물의 종류에 따른 크로마토그래피 분석 조건> <Chromatographic analysis conditions according to the type of racemic compound>
● 라세믹 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온(rac-1a)의 경우● In the case of racemic 4- (bromomethyl) oxetan-2-one ( rac - 1a )
광학활성 극성 컬럼인 리포덱스(lipodex)-A(MN사, 30m×0.25mm ID)가 장착된 기체 크로마토그래피(Agilent 6890N)를 이용하여 정량하였다. 분석조건으로는 60℃에서 30분간 가열하고 분당 1℃씩 100℃까지 증가시킨 후 10분 동안 유지시켰다. 담체로서 질소 기체를 흘리고 220℃에서 화염 이온화 검출기(FID, flame ionization detector)를 사용하여 검출하였다. (S)-형태는 43.92분에, (R)-형태는 45.06분에 검출되고 에탄올에 의하여 가알코올분해된 에스테르 유도체인 에틸 4-브로모-3-하이드록시부타노에이트는 (S)-형태가 63.50분에 (R)-형태가 64.30분에 검출되어 ee 값을 확인하였다. 또한 메탄올에 의하여 가알코올분해된 에스테르 유도체인 메틸 4-브로모-3-하이드록시부타노에이트는 (S)-형태가 52.8분에 (R)-형태가 53.4분에 검출되어 ee 값을 확인하였고, 프로판올에 의하여 가알코올분해된 에스테르 유도체인 프로필 4-브로모-3-히드록시부타노에이트는 (S)-형태가 73.9분에 (R)-형태가 74.6분에 검출되어 ee 값을 확인하였다. 부탄올에 의하여 가알코올분해된 에스테르 유도체인 부틸 4-브로모-3-하이드록시부타노에이트는 (S)-형태가 85.9분에 (R)-형태가 86.4분에 검출되어 ee 값을 확인하였다.Quantification was carried out using gas chromatography (Agilent 6890N) equipped with lipodex-A (MN, 30m × 0.25mm ID), an optically active polar column. Analytical conditions were heated for 30 minutes at 60 ℃, increased to 100 ℃ by 1 ℃ per minute and maintained for 10 minutes. Nitrogen gas was flowed as a support | carrier, and it detected using the flame ionization detector (FID) at 220 degreeC. (S) - form in 43.92 minutes, (R) - forms of ethyl is detected in 45.06 minutes by the decomposition of ethanol alcohol ester derivatives of 4-bromo-3-hydroxy-butanoate is (S) - form ( R ) -form was detected at 63.50 minutes at 64.30 minutes to confirm the ee value. In addition, methyl 4-bromo-3-hydroxybutanoate, an ester derivative hydrolyzed by methanol, was detected at 52.8 minutes in the ( S ) -form and 53.4 minutes in the ( R ) -form to confirm the ee value. , a by-propanol in a 4-propyl ester derivative decomposition alcohol-bromo-3-hydroxy-butanoate is (S) - form in 73.9 minutes (R) - is the form is detected in 74.6 minutes to determine the ee value . Butyl 4-bromo-3-hydroxybutanoate, an ester derivative that was alcohol-decomposed with butanol, was detected at 85.9 minutes in the ( S ) -form and at 86.4 minutes in the ( R ) -form to confirm the ee value.
● 라세믹 4-(클로로메틸)옥세탄-2-온(rac-1b)의 경우● In the case of racemic 4- (chloromethyl) oxetan-2-one ( rac - 1b )
광학활성 극성 컬럼인 리포덱스(lipodex)-A(MN사, 30m×0.25mm ID)가 장착된 기체 크로마토그래피(Agilent 6890N)를 이용하여 정량하였다. 분석조건으로는 50℃에서 40분간 가열하고 분당 1℃씩 80℃까지 증가시킨 후 30분 동안 유지시켰다. 담체로서 질소 기체를 흘리고 280℃에서 화염 이온화 검출기(FID, flame ionization detector)를 사용하여 검출하였다. (S)-형태는 47.60분에, (R)-형태는 49.46분에 검출되고 에탄올에 의하여 가알코올분해된 에스테르 유도체인 에틸 4-클로로-3-하이드록시부타노에이트는 (S)-형태가 71.49분에 (R)-형태가 89.46분에 검출되어 ee 값을 확인하였다. Quantification was carried out using gas chromatography (Agilent 6890N) equipped with lipodex-A (MN, 30m × 0.25mm ID), an optically active polar column. Analytical conditions were heated for 40 minutes at 50 ℃, increased to 80 ℃ 1 ℃ per minute and maintained for 30 minutes. Nitrogen gas was flowed as a support, and it detected using the flame ionization detector (FID) at 280 degreeC. (S) - form in 47.60 minutes, (R) - form is detected in 49.46 minutes by ethanol in the alcohol decomposition ester derivatives of ethyl 4-chloro-3-hydroxy-butanoate is (S) - form At 71.49 minutes ( R ) -form was detected at 89.46 minutes to confirm the ee value.
● 라세믹 2-(4-옥소옥세탄-2-일)아세토니트릴(rac-1c)의 경우● In the case of racemic 2- (4-oxooxetan-2-yl) acetonitrile ( rac - 1c )
광학활성 극성 컬럼인 감마 사이클로덱스트린 트라이플루오로아세틸(Gamma Cyclodextrin trifluoroacetyl)(아스텍(astec)사, 30m×0.25mm ID)가 장착된 기체 크로마토그래피(아질런트(Agilent) 6890N)를 이용하여 정량하였다. 분석조건으로는 60℃에서 10분간 가열하고 분당 10℃씩 170℃까지 증가시킨 후 20분 동안 유지시켰다. 담체로서 질소 기체를 1.0 mL/min으로 흘리고 220℃에서 화염 이온화 검출기(FID, flame ionization detector)를 사용하여 검출하였다. (R)- 형태는 19.94분에, (S)-형태는 22.91분에 검출되고, 에탄올에 의하여 가알코올분해된 에스테르 유도체인 에틸 4-시아노-3-하이드록시부타노에이트(ethyl 4-cyano-3-hydroxybutanoate)는 (R)-형태가 29.10분에 (S)-형태가 29.30분에 검출되어 ee 값을 확인하였다.Quantification was performed using a gas chromatography (Agilent 6890N) equipped with an optically active column, Gamma Cyclodextrin trifluoroacetyl (30 m × 0.25 mm ID of Astec, Inc.). Analytical conditions were heated for 10 minutes at 60 ℃, increased to 170 ℃ by 10 ℃ per minute and maintained for 20 minutes. Nitrogen gas was flowed at 1.0 mL / min as a carrier and detected using the flame ionization detector (FID) at 220 degreeC. The (R) -form was detected at 19.94 minutes, and the (S) -form was detected at 22.91 minutes, and ethyl 4-cyano-3-hydroxybutanoate, an ester derivative, which was alcohol-decomposed by ethanol. -3-hydroxybutanoate) was detected at 29.10 min for the ( R ) -form and 29.30 min for the ( S ) -form, confirming the ee value.
● 라세믹 4-(아지도메틸)옥세탄-2-온(rac-1d)의 경우● In the case of racemic 4- (azidomethyl) oxetan-2-one ( rac - 1d )
광학활성 극성 컬럼인 감마 사이클로덱스트린 트라이플루오로아세틸(아스텍사, 30m×0.25mm ID)가 장착된 기체 크로마토그래피(아질런트 6890N)를 이용하여 정량하였다. 분석조건으로는 60℃에서 2분간 가열하고 분당 10℃씩 100℃까지 증 가시킨 후 15분 동안 유지시키고 다시 분당 2℃씩 150℃ 증가시킨 후 13분 동안 유지시켰다. 담체로서 질소 기체를 1.0 mL/min으로 흘리고 220℃에서 화염 이온화 검출기(FID, flame ionization detector)를 사용하여 검출하였다. (S)-형태는 41.32분에, (R)-형태는 43.82분에 검출되고 에탄올에 의하여 가알코올분해된 에스테르 유도체인 에틸 4-아지도-3-하이드록시부타노에이트(ethyl 4-azido-3-hydroxybutanoate)는 (S)-형태가 37.99분에 (R)-형태가 38.30분에 검출되어 ee 값을 확인하였다.Quantification was carried out using gas chromatography (Agilent 6890N) equipped with an optically active column, gamma cyclodextrin trifluoroacetyl (Astec, 30 m × 0.25 mm ID). Analytical conditions were heated at 60 ° C. for 2 minutes, increased to 10 ° C. per minute to 100 ° C., maintained for 15 minutes, increased to 150 ° C. at 2 ° C. per minute, and maintained for 13 minutes. Nitrogen gas was flowed at 1.0 mL / min as a carrier and detected using the flame ionization detector (FID) at 220 degreeC. Ethyl 4-azido-3-hydroxybutanoate, an ester derivative detected by ( S ) -form at 41.32 minutes and ( R ) -form at 43.82 minutes, is an alcohol-degraded ester derivative by ethanol. 3-hydroxybutanoate) was detected at 37.99 min for ( S ) -form and 38.30 min for ( R ) -form, confirming ee values.
실시예 1Example 1
캔디다 안타르크티카 유래의 리파제 촉매인 노보자임(Novozym) 435(노보자임사제)를 이용하여 라세믹 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온(rac-1a)의 속도 분할에 의한 입체선택적인 가알코올분해 반응을 수행하였다.Three-dimensional selection by rate division of racemic 4- (bromomethyl) oxetan-2-one ( rac - 1a ) using Novozym 435 (manufactured by Novozyme), a lipase catalyst derived from Candida antarctica Significant alcoholic reaction was carried out.
구체적으로, 7 mL 바이알(vial)에, 라세믹 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온(rac-1a) 13.2 mg(0.08 mmol), 에탄올(2a) 3.7 mg(0.08 mmol), 노보자임 435 10 mg 및 용매로서 t-부틸메틸에테르 1 mL를 넣은 후, 30 ℃에서 인큐베이터를 이용하여 200 rpm으로 쉐이킹(shaking)하면서 24시간 동안 반응시켰다. 반응 완료 후, 반응액을 여과하여 리파제 촉매를 제거한 다음 컬럼 크로마토그래피하여 반응액 중의 고형물, 즉 잔존하는 (S)-형태의 광학활성 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온((S)-1a)과 입체선택적으로 생성된 에스테르 유도체((R)-3a)를 분리하였다(하기 반응식 2 참조). 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Specifically, in a 7 mL vial, racemic 4- (bromomethyl) oxetan-2-one ( rac - 1a ) 13.2 mg (0.08 mmol), ethanol ( 2a ) 3.7 mg (0.08 mmol), Novo 10 mg of Zyme 435 and 1 mL of t -butylmethylether as a solvent were added and then reacted for 24 hours while shaking at 200 rpm using an incubator at 30 ° C. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered to remove the lipase catalyst and then column chromatography to give a solid in the reaction solution, that is, the remaining ( S ) -form optically active 4- (bromomethyl) oxetan-2-one (( S ) -1a ) and the stereoselectively produced ester derivative (( R ) -3a ) were separated (see Scheme 2 below). The results are shown in Table 1 below.
실시예Example 2 내지 8 2 to 8
하기 표 1에 제시된 바와 같이 리파제 촉매의 종류를 변화시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 속도 분할에 의한 입체선택적인 에스테르화 반응을 수행하여 반응액 중의 고형물을 분리하였다. 이때, 실시예 8의 경우만 반응시간을 48시간으로 하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다:Except for changing the type of lipase catalyst as shown in Table 1 below, the stereo-selective esterification reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to separate the solid in the reaction solution. At this time, in the case of Example 8, the reaction time was 48 hours. The results are shown in Table 1 below:
상기 표 1로부터, 캔디다 안타르크티카(Candida antarctica) 유래의 리파제, 슈도모나스 세파시아(Pseudomonas cepacia) 유래의 리파제, 리조무코어 미에헤이(Rhizomucor miehei) 유래의 리파제, 버코올데리아 세파시아(Burkholderia cepacia) 유래의 아마노(Amano) PS 리파제, 아마노 리파제 PS-CI, 아마노 리파제 PS-CII, 또는 아마노 리파제 PS-DI, 리파제-OF 촉매 각각을 이용하여 해당 라세미체의 속도 분할을 수행한 실시예 1~8에서 에스테르 화합물로의 높은 전환율을 달성할 뿐만 아니라, 광학순도가 훨씬 높은 광학활성체를 생성함을 알 수 있다.From Table 1, Candida antarctica lipase derived from antarctica , Pseudomonas lipase derived from cepacia ), lipase derived from Rhizomucor miehei , Amano PS lipase derived from Burkholderia cepacia , Amano lipase PS-CI, Amano lipase PS-CII, Alternatively, in Examples 1 to 8, where the rate-division of the racemates was carried out using each of Amano lipase PS-DI and lipase-OF catalyst, not only high conversion to ester compounds but also optical activity with much higher optical purity were obtained. It can be seen that it produces a sieve.
참조예Reference Example 1: 용매 종류의 차이에 따른 시험 1: Test according to the difference of solvent type
용매 종류의 차이에 따른 시험결과를 확인하기 위하여, 총 7개의 7 mL 바이알에, 라세믹 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온(rac-1a) 13.2 mg(0.08 mmol), n-부탄올(2d) 17.8 mg(0.24 mmol), 노보자임 435 2 mg 및 유기용매 1 mL를 넣은 후, 20℃에서 인큐베이터를 이용하여 200 rpm으로 쉐이킹(shaking)하면서 5시간 동안 반응시켰다.In order to confirm the test results according to the difference in solvent type, racemic 4- (bromomethyl) oxetan-2-one ( rac - 1a ) 13.2 mg (0.08 mmol), n − Butanol ( 2d ) 17.8 mg (0.24 mmol), 2 mg of Novozyme 435 and 1 mL of an organic solvent were added, and then reacted for 5 hours while shaking at 200 rpm using an incubator at 20 ° C.
상기 용매로서 다이에틸에테르, t-부틸메틸에테르, CH2Cl2, 테트라하이드로퓨란(THF), 헥산, 톨루엔 및 헥산/다이에틸에테르(9:1) 중에서 하나를 선택하여 사용하였다. 반응 완료 후, 반응액을 여과하여 리파제 촉매를 제거한 다음 컬럼 크로마토그래피하여 반응액 중의 고형물, 즉 잔존하는 (S)-형태의 광학활성 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온((S)-1a)과 입체선택적으로 생성된 에스테르 유도체((R)-3d)를 분리하였다(하기 반응식 3 참조). 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.As the solvent, one of diethyl ether, t -butyl methyl ether, CH 2 Cl 2 , tetrahydrofuran (THF), hexane, toluene, and hexane / diethyl ether (9: 1) was used. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered to remove the lipase catalyst and then column chromatography to give a solid in the reaction solution, that is, the remaining ( S ) -form optically active 4- (bromomethyl) oxetan-2-one (( S ) -1a ) and the stereoselectively produced ester derivative (( R ) -3d ) were separated (see Scheme 3 below). The results are shown in Table 2 below.
상기 표 2로부터, 본 발명의 방법에 사용되는 유기용매로는 다이에틸에테르, t-부틸메틸에테르, 헥산, 톨루엔 그리고 헥산/다이에틸에테르가 적합함을 알 수 있고, 테트라하이드로퓨란(THF)을 사용한 경우에는 반응속도가 느리고, CH2Cl2는 반응이 진행하지 않음을 알 수 있다. Table 2 shows that diethyl ether, t -butyl methyl ether, hexane, toluene and hexane / diethyl ether are suitable as the organic solvent used in the method of the present invention, and tetrahydrofuran (THF) is used. When used, the reaction rate is slow, and it can be seen that the reaction does not proceed with CH 2 Cl 2 .
참조예Reference Example 2: 온도의 차이에 따른 시험 2: test according to temperature difference
온도의 차이에 따른 시험결과를 확인하기 위하여, 총 5개의 7 mL 바이알에, 라세믹 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온(rac-1a) 13.2 mg(0.08 mmol), 부탄올(2d) 17.8 mg(0.24 mmol), 노보자임 435 2 mg 및 용매로서 다이에틸에테르 1 mL를 넣은 후, 인큐베이터에서 200 rpm으로 쉐이킹하면서 반응시켰다. 이때, 인큐베이터의 온도를 20, 30, 40, 50 및 60℃로 하여 반응시간을 달리하였다. 반응 도중 소량을 분출하여 반응의 진행 정도를 확인하여 50% 진행하였을 때 반응을 완료하였다. 반응 완료 후, 반응액을 여과하여 리파제 촉매를 제거한 다음 컬럼 크로마토그래피하여 반응액 중의 고형물, 즉 잔존하는 (S)-형태의 광학활성 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온((S)-1a)과 입체선택적으로 생성된 에스테르 유도체((R)-3d)를 분리하였다(상기 반응식 3 참조). 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다:In order to confirm the test results according to the temperature difference, a total of 5 7 mL vials, racemic 4- (bromomethyl) oxetan-2-one ( rac - 1a ) 13.2 mg (0.08 mmol), butanol ( 2d ) 17.8 mg (0.24 mmol), 2 mg of Novozyme 435 and 1 mL of diethyl ether as a solvent were added and then reacted with shaking at 200 rpm in an incubator. At this time, the temperature of the incubator was 20, 30, 40, 50 and 60 ℃ to vary the reaction time. During the reaction, a small amount was ejected to check the progress of the reaction. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered to remove the lipase catalyst and then column chromatography to give a solid in the reaction solution, that is, the remaining ( S ) -form optically active 4- (bromomethyl) oxetan-2-one (( S ) -1a ) and the stereoselectively produced ester derivative (( R ) -3d ) were separated (see Scheme 3 above). The results are shown in Table 3 below:
참조예Reference Example 3: 알코올 종류의 차이에 따른 시험 3: test according to alcohol type difference
알코올 종류의 차이에 따른 시험결과를 확인하기 위하여, 총 4개의 7 mL 바이알에, 라세믹 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온(rac-1a) 13.2 mg(0.08 mmol), 알코올(2), 노보자임 435 2 mg 및 용매로서 다이에틸에테르 1 mL를 넣은 후, 60℃의 인큐베이터에서 200 rpm으로 쉐이킹하면서 반응시켰다. 이때, 알코올(2)로서, 3.7 mg(0.08 mmol)의 에탄올(2a), 2.6 mg(0.08 mmol)의 메탄올(2b), 4.8 mg(0.08 mmol)의 n-프로판올(2c), 5.9 mg(0.08 mmol)의 n-부탄올(2d)을 각각 사용하고, 1시간 동안 반응시켰다. 반응 완료 후, 반응액을 여과하여 리파제 촉매를 제거한 다음 컬럼 크로마토그래피하여 반응액 중의 고형물, 즉 잔존하는 (S)-형태의 광학활성 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온((S)-1a)과 입체선택적으로 생성된 에스테르 유도체((R)-3)를 분리하였다(하기 반응식 4 참조). 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다:In order to confirm the test results according to the alcohol type difference, a total of four 7 mL vials, racemic 4- (bromomethyl) oxetan-2-one ( rac - 1a ) 13.2 mg (0.08 mmol), alcohol ( 2 ), 2 mg of Novozyme 435 and 1 mL of diethyl ether as a solvent were added and then reacted with shaking at 200 rpm in an incubator at 60 ° C. At this time, as alcohol ( 2 ), 3.7 mg (0.08 mmol) ethanol ( 2a ), 2.6 mg (0.08 mmol) methanol ( 2b ), 4.8 mg (0.08 mmol) n -propanol ( 2c ), 5.9 mg (0.08) mmol) of n -butanol ( 2d ) were used and reacted for 1 hour. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered to remove the lipase catalyst and then column chromatography to give a solid in the reaction solution, that is, the remaining ( S ) -form optically active 4- (bromomethyl) oxetan-2-one (( S ) -1a ) and the stereoselectively produced ester derivative (( R ) -3 ) were separated (see Scheme 4 below). The results are shown in Table 4 below:
상기 식에서, R은 본원에서 앞서 정의된 바와 같다.Wherein R is as previously defined herein.
참조예Reference Example 4: 4: nn -- 부탄올Butanol 첨가량의 차이에 따른 시험 Test by difference of addition amount
n-부탄올(2d) 첨가량의 차이에 따른 시험결과를 확인하기 위하여, 총 4개의 7 mL 바이알을 준비한 후, 그 중 3개의 7 mL 바이알에, 라세믹 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온(rac-1a) 13.2 mg(0.08 mmol), n-부탄올(2d), 노보자임 435 2 mg 및 용매로서 다이에틸에테르 1 mL를 넣은 후, 60℃의 인큐베이터에서 200 rpm으로 쉐이킹하면서 1시간 동안 반응시켰다. 이때, n-부탄올(2d)을 5.9 mg(0.08 mmol), 17.8 mg(0.24 mmol) 및 29.6 mg(0.04 mmol)의 양으로 각각 사용하였다. 나머지 1개의 7 mL 바이알에는, 라세믹 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온(rac-1a) 13.2 mg(0.08 mmol), n-부탄올(2d) 593.0 mg(8 mmol), 노보자임 435 2 mg를 넣은 후, 60℃의 인큐베이터에서 200 rpm으로 쉐이킹하면서 1시간 동안 반응시켰다. 반응 완료 후, 반응액을 여과하여 리파제 촉매를 제거한 다음 컬럼 크로마토그래피하여 반응액 중의 고형물, 즉 잔존하는 (S)-형태의 광학활성 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온((S)-1a)과 입체선택적으로 생성된 에스테르 유도체((R)-3d)를 분리하였다(상기 반응식 3 참조). 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다: In order to confirm the test results according to the difference in the amount of n -butanol ( 2d ), a total of four 7 mL vials were prepared, and then three 7 mL vials were racemic 4- (bromomethyl) oxetane-2. -one (rac-1a) 13.2 mg (0.08 mmol), n-butanol (2d), as Novozymes 435 2 mg and a solvent while shaking at 200 rpm in an incubator of the insert the 1 mL of diethyl ether, 60 ℃ 1 sigan Reacted for a while. In this case, n -butanol ( 2d ) was used in amounts of 5.9 mg (0.08 mmol), 17.8 mg (0.24 mmol) and 29.6 mg (0.04 mmol), respectively. One remaining 7 mL vial contains 13.2 mg (0.08 mmol) of racemic 4- (bromomethyl) oxetan-2-one ( rac - 1a ), 593.0 mg (8 mmol) of n -butanol ( 2d ), novozyme After adding 2 mg of 435, it was reacted for 1 hour while shaking at 200 rpm in an incubator at 60 ° C. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered to remove the lipase catalyst and then column chromatography to give a solid in the reaction solution, that is, the remaining ( S ) -form optically active 4- (bromomethyl) oxetan-2-one (( S ) -1a ) and the stereoselectively produced ester derivative (( R ) -3d ) were separated (see Scheme 3 above). The results are shown in Table 5 below:
상기 표 5에 기재된 분리 수율 결과로부터, n-부탄올의 첨가량에 따른 반응속도는 거의 차이가 나지 않음을 알 수 있다.From the separation yield results shown in Table 5, it can be seen that the reaction rate according to the addition amount of n -butanol hardly differs.
참조예Reference Example 5: 5: 라세믹Racemic 원료물질(기질)의 차이에 따른 시험 Test according to the difference of raw materials (substrate)
라세믹 원료물질의 차이에 따른 시험결과를 확인하기 위하여, 총 4개의 7 mL 바이알에, 라세믹 원료물질(rac-1), 에탄올(2a)(원료물질에 대하여 1당량), 노보자임 435, 및 용매로서 다이에틸에테르 혹은 t-부틸메틸에테르를 넣은 후, 60℃의 인큐베이터에서 200 rpm으로 쉐이킹하면서 반응시켰다. 이때, 각각에 대해서 반응시간을 달리하였다. 반응 도중 소량을 분출하여 반응의 진행 정도를 확인하여 50% 진행하였을 때 반응을 완료하였다. 반응 완료 후, 반응액을 여과하여 리파제 촉매를 제거한 다음 컬럼 크로마토그래피하여 반응액 중의 고형물, 즉 잔존하는 (S)-형태의 β-락톤 유도체((S)-1)와 입체선택적으로 생성된 에스테르 유도체((R)-3)를 분리하였다(단, X=CN일 경우에는 (R)-형태의 화학식 1의 화합물과 (S)-형태의 화학식 3의 화합물이 얻어짐)(하기 반응식 5 참조). 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다:In order to confirm the test results according to the difference of racemic raw materials, racemic raw materials ( rac - 1 ), ethanol ( 2a ) (1 equivalent of the raw materials), Novozyme 435, in a total of 4 7 mL vials. And diethyl ether or t -butyl methyl ether was added as a solvent, and it reacted by shaking at 200 rpm in the 60 degreeC incubator. At this time, the reaction time was different for each. During the reaction, a small amount was ejected to check the progress of the reaction. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered to remove the lipase catalyst, and then column chromatography was performed to obtain solids in the reaction solution, that is, a stereo-selectively produced ester (( S ) -1 ) with the remaining ( S ) -form β-lactone derivative (( S ) -1 ). A derivative (( R ) -3 ) was isolated, provided that when X = CN, a compound of formula (1) in ( R ) -form and a compound of formula (3) in ( S ) -form are obtained (see Scheme 5 below). ). The results are shown in Table 6:
상기 식에서, X는 본원에서 앞서 정의된 바와 같다(단, X=CN일 경우에는 (R)-형태의 화학식 1의 화합물과 (S)-형태의 화학식 3의 화합물이 얻어짐).Wherein X is as previously defined herein, provided that X = CN yields a compound of Formula 1 in ( R ) -form and a compound of Formula 3 in ( S ) -form.
실시예Example 9: 잔존하는 광학활성의 화합물 1로부터 화합물 3의 합성 9: Synthesis of Compound 3 from Remaining Optically Active Compound 1
실시예 1-8의 반응을 통해 라세믹 원료물질(rac-1)로부터 잔존하는 (S)-형태의 β-락톤 유도체((S)-1)와 입체선택적으로 생성된 에스테르 유도체((R)-3)를 얻어 분리한 후, 잔존하는 (S)-형태의 β-락톤 유도체((S)-1)에 에탄올 용매 하에서 p-톨루엔설폰산과 같은 산을 첨가하여 가알코올분해 반응을 통하여 입체선택적인 (S)-형태의 에스테르 유도체를 얻는 실험을 실시하였다(하기 반응식 6 참조)(단, X=CN일 경우에는 (R)-형태의 화학식 1의 화합물과 (S)-형태의 화학식 3의 화합물이 얻어지고, (R)-형태의 화학식 1의 화합물을 다시 가알코올분해하여 (R)-형태의 화학식 3의 화합물을 얻게 됨).Through the reaction of Example 1-8 racemic starting material - remaining from (rac 1) (S) - forms of β- lactone derivative ((S) - 1) and the stereoselective ester derivative ((R generated) -3 ), and then separating, and then ( S )-form β-lactone derivatives (( S ) -1 ) by adding an acid such as p -toluenesulfonic acid in an ethanol solvent to steric selection through the alcoholic decomposition reaction Experiments were conducted to obtain ester derivatives of the ( S ) -form (see Scheme 6 below), provided that when X = CN, the compounds of Formula 1 in the ( R ) -form and the Formula 3 in the ( S ) -form being obtained in the form of a compound of formula (3)) - compound is obtained, (R) - and again the alcoholysis of a compound of general formula (I) of the form (R).
반응식 6에 나타낸 바와 같이, 라세믹 4-(브로모메틸)옥세탄-2-온(rac-1a)를 노보자임 435 하에서 에탄올과 반응시켜 잔존하는 (S)-1a와 (R)-형태의 에스테르 유도체 ((R)-3a)를 얻은 후, 잔존하는 (S)-1a를 에탄올 용매 하에서 p-톨루엔설폰산과 같은 산을 첨가하여 반응시킨 결과 (S)-3a를 80%의 수율로 얻을 수 있었다. 각 반응에서 얻은 (R)-3a의 [α]25=+10.9(c 1.0, EtOH)이었으며, (S)-3a의 [α]25=-9.9 (c 1.0, EtOH)이었다. As shown in Scheme 6, racemic 4- (bromomethyl) oxetan-2-one ( rac - 1a ) is reacted with ethanol under Novozyme 435 to form the remaining ( S ) -1a and ( R ) -forms. After obtaining an ester derivative (( R ) -3a ), the remaining ( S ) -1a was reacted with an acid such as p -toluenesulfonic acid in an ethanol solvent to obtain ( S ) -3a in 80% yield. there was. (R) obtained from each reaction was [α] 25 = + 10.9 ( c 1.0, EtOH) of 3a, (S) - was [α] 25 = -9.9 (c 1.0, EtOH) of 3a.
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