專利名稱：內(nèi)酯類的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)于內(nèi)酯類的制備方法。內(nèi)酯類系適用于醫(yī)藥品、農(nóng)藥等種種的化合物的合成原料或溶劑等。
然而，所制備的γ-內(nèi)酯依照種類而有所差異，而在多數(shù)的場合具有產(chǎn)生副產(chǎn)物、低產(chǎn)率、具爆發(fā)性、原料合成不易等問題，因此迫切的希望新的合成法。
3-羥基-γ-丁內(nèi)酯類之有機合成的制備法，例如是糖醇與一氧化碳在高溫高壓下以貴金屬觸媒做為觸媒反應(yīng)的方法(美國專利第4968817號)，3-丁烯酸于白金觸媒下與過氧化氫作用環(huán)氧化的物質(zhì)，此物質(zhì)在水合后內(nèi)酯化的方法(Angew.Chem.，Int.Ed.Eng994-1000(1966))等而為所知，然而上述任一種皆為可能爆發(fā)而為具有高危險性的方法，而且，作為出發(fā)原料使用的L-抗壞血酸或是D-異抗壞血酸系為經(jīng)由7步驟制備的方法(Synthesis 570-572(1987))，L-蘋果酸系為經(jīng)由3步驟制備的方法(日本早期公開平-6-172256號)等而為所知，由于必須經(jīng)由多步驟的反應(yīng)而使得操作變得繁雜，由產(chǎn)率面觀之亦絕非所期望的。
再者，3-羥基-γ-丁內(nèi)酯類之生物學的制備方法，系以假單胞菌屬細菌或是腸道桿菌屬細菌做為微生物觸媒，經(jīng)由4-氯-3-羥基丁酸乙酯制備(S)-羥基-γ-丁內(nèi)酯的方法[Tereahedr.Asym.11.3109-3112(1996)等]而為所知。但是，任一方法皆不易滿足酵素的安定性。而且，由于基質(zhì)的調(diào)制繁雜而很難稱得上為有利于工業(yè)生產(chǎn)的方法。
本發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q上述的問題而銳意研究的結(jié)果，驚異的發(fā)現(xiàn)4-鹵代-丁基醯胺與水反應(yīng)的話鹵素與氨會快速的脫離，而能夠高產(chǎn)率的生成對應(yīng)的γ-丁內(nèi)酯類而完成本發(fā)明。
亦即是，本發(fā)明系為包含結(jié)構(gòu)式(I) [X表示鹵素原子、R、R’以及R1～R6系表示個別獨立的氫原子或是任意的取代基，n表示為0～2的整數(shù)。]所示的醯胺化合物與水性介質(zhì)反應(yīng)之內(nèi)酯類的制備方法。
而且，本發(fā)明系為包含結(jié)構(gòu)式(II) [X表示鹵素原子、R、R’以及R1～R6系表示個別獨立的氫原子或是任意的取代基。]所示的4-鹵代-丁基醯胺與水性介質(zhì)反應(yīng)，以生成結(jié)構(gòu)式(III) [R1～R6系表示個別獨立的氫原子或是取代基。]所示之γ-丁內(nèi)酯類之γ-丁內(nèi)酯類的制備方法。于前述方法中，結(jié)構(gòu)式(II)所示的4-鹵代-丁基醯胺，例如是所舉的4-鹵代-3-羥基丁基醯胺。而且，結(jié)構(gòu)式(II)所示的化合物，例如是結(jié)構(gòu)式(IV) [X表示鹵素原子、R1～R6系表示個別獨立的氫原子或是任意的取代基。]所示的4-鹵代-丁腈以腈水化酶處理所得物質(zhì)?！鸽嫠浮固幚硐抵附逵蒒itrilases的觸媒作用以進行水合。
此處的腈水化酶例如是所舉的藉由節(jié)桿菌(Arthrobacter)屬、短棒桿菌(Brevibacterium)屬、Caseobacter屬、棒狀桿菌(Corynebacterium)屬、假單胞菌(Pseudeomonas)屬、紅球菌(Rhodococcus)屬所組之族群中任一屬所屬的至少一種微生物，或是一個屬中所屬的至少一種微生物與其它屬中所屬的至少一種微生物的混合微生物所產(chǎn)生之物。而且，亦可以藉由包含編碼腈水化酶之基因的轉(zhuǎn)化體以產(chǎn)生腈水化酶。
再者，本發(fā)明系為包含結(jié)構(gòu)式(V) [X表示鹵素原子、R1～R8系表示個別獨立的氫原子或是任意的取代基。]所示的5-鹵代-戊基醯胺與水性介質(zhì)反應(yīng)，生成結(jié)構(gòu)式(VI) [R1～R8系表示個別獨立的氫原子或是任意的取代基。]所示的δ-戊內(nèi)酯之δ-戊內(nèi)酯類的制備方法。
于前述方法中，反應(yīng)時的溫度例如是攝氏30～100度，反應(yīng)時的pH值例如是1.0～6.0。
本發(fā)明系藉由結(jié)構(gòu)式(I)所示的醯胺化合物與水性介質(zhì)反應(yīng)，以產(chǎn)生鹵素原子與氨的脫離反應(yīng)，以得到目標的內(nèi)酯類。藉由本發(fā)明系能夠提供步驟少且高產(chǎn)率之內(nèi)酯類的制備方法。特別是由4-鹵代-丁基醯胺類能夠制備γ-丁內(nèi)酯類是之前全然無法預(yù)先推知的。
此處于式(I)中n表示0～2的整數(shù)，X表示鹵素原子。鹵素原子意味著氟原子、氯原子、溴原子與碘原子，較佳為氯原子。n為0時做為原料的醯胺化合物系為結(jié)構(gòu)式(II) 所示的4-鹵代-丁基醯胺，所生成的內(nèi)酯類系為系為結(jié)構(gòu)式(III) γ-丁內(nèi)酯類。n為1時，做為原料的醯胺化合物系為結(jié)構(gòu)式(V) 所示的5-鹵代-戊基醯胺，所生成的內(nèi)酯類系為結(jié)構(gòu)式(VI) 所示的δ-戊內(nèi)酯類。然后，n為2時做為原料的醯胺化合物系為6-鹵代-己基醯胺，所生成的內(nèi)酯類系為ε-己內(nèi)酯類。
式I～式VI中，R1～R8以及R與R’(于式I中n為1時，R與R’系個別對應(yīng)R7、R8)，系個別為互相獨立之相同或是不同的氫原子或是任意的取代基。此處所謂「任意的取代基」，系為可以具有取代基的碳數(shù)1～20(C1～C20)的CH基，可以具有取代基的碳數(shù)1～20(C1～C20)的碳氫基，具有取代基的碳數(shù)1～20(C1～C20)的烷氧基，可以具有取代基的碳數(shù)6～20(C6～C20)的芳基羥基，可以具有取代基的碳數(shù)7～20(C7～C20)的烷基芳基羥基，可以具有取代基的碳數(shù)2～20(C2～C20)的烷氧基羰基，可以具有取代基的氨基，可以具有取代基的甲硅烷基或是氫氧基。而且，亦能夠是可以具有取代基的烷基硫基、可以具有取代基的芳基硫基、可以具有取代基的烷基磺醯基或是可以具有取代基的烯丙基磺醯基。
碳氫基亦可以是飽和或是不飽和的非環(huán)式或是飽和或是不飽和的環(huán)式。在碳氫基為非環(huán)式的場合可以為直鏈狀或是分枝狀。碳氫基包含C1～C20烷基、C2～C20鏈烯基、C2～C20炔基、C4～C20烷基二烯基、C6～C18芳基、C6～C20烷基芳基、C6～C20芳基烷基、C4～C20環(huán)烷基、C4～C20環(huán)烯基、(C3～C20環(huán)烷基)C1～C10烷基。
C1～C20烷基較佳為C1～C10烷基。烷基例如是所舉的甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、sec-丁基、tert-丁基、戊基、己基、辛基、壬基、癸基、十一基、十二基等。
C2～C20鏈烯基較佳為C2～C10鏈烯基，例如是所舉的乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、2-甲基烯丙基、2-丁烯基等。
C2～C20炔基較佳為C2～C10炔基，炔基例如是所舉的乙炔基、丙炔基、丁炔基等。
C4～C20烷基二烯基較佳為較佳為C4～C10烷基二烯基，烷基二烯基例如是所舉的1，3-丁基二烯基。
C6～C18芳基較佳為C6～C10芳基，芳基例如是所舉的苯基、1-萘基、2-萘基、茚基、聯(lián)苯基、蔥基、菲基等。
C6～C20烷基芳基較佳為C6～C12烷基芳基，烷基芳基例如是所舉的o-甲苯基、m-甲苯基、p-甲苯基、2，3-二甲苯基、2，4-二甲苯基、2，5-二甲苯基、o-異丙苯基、m-異丙苯基、p-異丙苯基、三甲苯基等。
C6～C20芳基烷基較佳為C6～C12芳基烷基，芳基烷基例如是所舉的芐基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-苯基乙基、苯基丙基、苯基丁基、苯基戊基、苯基己基、甲基芐基、二甲基芐基、三甲基芐基、乙基芐基、甲基苯乙基、二甲基苯乙基、二乙基苯乙基等。
C4～C20環(huán)烷基較佳為C4～C10環(huán)烷基，環(huán)烷基例如是所舉的環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)庚基、環(huán)辛基等。
C4～C20環(huán)烯基較佳為C4～C10環(huán)烯基，環(huán)烯基例如是所舉的環(huán)丙烯基、環(huán)丁烯基、環(huán)戊烯基、環(huán)戊基二烯基、環(huán)己烯基等。
C1～C20烷氧基較佳為C1～C10烷氧基，烷氧基例如是所舉的甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基等。
C6～C20芳基羥基較佳為C6～C10芳基羥基，芳基羥基例如是所舉的苯基羥基、萘基羥基、聯(lián)苯基羥基等。
C7～C20烷基芳基羥基較佳為C7～C10烷基芳基羥基，芳氧基例如是所舉的甲基苯基羥基、乙基苯基羥基、丙基苯基羥基、丁基苯氧基萘基羥基、二甲基苯基羥基、二乙基苯基羥基、二丙基苯基羥基、二丁基苯基羥基、甲基乙基苯基羥基、甲基丙基苯基羥基、乙基丙基苯基羥基等。
C2～C20烷氧基羰基較佳為C2～C20烷氧基羰基，烷氧基羰基例如是所舉的甲氧基羰基、乙氧基羰基、2-甲氧基乙氧基羰基、t-丁基羰基等。
可以具有取代基的氨基例如是所舉的氨基、二甲基氨基、甲基氨基、甲基苯基氨基、苯基氨基等。
可以具有取代基的甲硅烷基，例如是所舉的二甲基甲硅烷基、二乙基甲硅烷基、三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基、二苯基甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、三苯氧基甲硅烷基、二甲基乙基甲硅烷基、二甲基苯氧基甲硅烷基、甲基甲氧基苯基等。
于本發(fā)明中，其特征是使用與其它有機溶劑相比極為便宜且安全的水性介質(zhì)，水性介質(zhì)除了自來水、蒸餾水之外，系為所舉的磷酸緩沖液Tris-氯酸緩沖液等。
本發(fā)明于反應(yīng)時所使用的醯胺類(例如是4-鹵代-丁基醯胺類)以及水性溶液，亦能夠以任意的比例混合，水性介質(zhì)的使用量沒有特別的限制，通常較佳系對化合物(I)為1～50重量倍左右，更佳為1～30重量倍左右。此些反應(yīng)溶劑的調(diào)制系可以將水性介質(zhì)與醯胺類一起混合，亦可以在預(yù)定量的水性介質(zhì)中分次加入醯胺以混合。
而且于反應(yīng)液中，為了使pH容易調(diào)整等目的，在反應(yīng)液中系存在適當?shù)木彌_液，為了提高4-鹵代-丁基醯胺類的溶解度，亦可以存在適當?shù)挠袡C溶劑。
反應(yīng)溫度系可以視原料的安定性作適當?shù)倪x擇，例如是攝氏30～100度，較佳為攝氏50～70度，更佳為攝氏70度。
用以實施反應(yīng)的反應(yīng)pH，例如是pH1.0～6.0，較佳為1.2～5，更佳為3.5。而且，在反應(yīng)中pH降低的場合，加入適當?shù)膲A例如是氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨等進行調(diào)整是有效的。例如是在從4-鹵代-3-羥基丁基醯胺生成3-羥基-γ-丁內(nèi)酯時，藉由堿將pH調(diào)整到1.2～5，與未調(diào)整pH相比能夠高產(chǎn)率的得到3-羥基-γ-丁內(nèi)酯。
反應(yīng)液中生成累積的內(nèi)酯類，系能夠使用公知的方法收集以及精制，例如是在制備γ-丁內(nèi)酯的場合，系能夠藉由目標之γ-丁內(nèi)酯為非水溶性時互相分離，為水溶性時藉由將水餾去或是使用適當?shù)娜軇┹腿　?br> 萃取溶劑例如是所舉的吡喀酮類、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環(huán)己酮、乙酸乙酯、n-丁醇、異丁醇、己烷、甲苯等，而適當?shù)倪x擇此些溶劑，而且，由于反應(yīng)液會生成鹵化銨因此夠添加適當鹽類以將鹵化銨分相。依此，使用乙腈或tert-丁醇等水溶性溶劑的場合系能夠分相，特別是有效于制備親水姓高的γ-丁內(nèi)酯類。而且亦可以藉由蒸餾而更精制。
于本發(fā)明中，醯胺類(例如是4-鹵代丁基醯胺類)，系藉由一般的合成法，例如是酸鹽化物或是酸酐亦或是此些的酯化物與氨作用，于高溫下羧酸與氨的脫水縮合，藉由與對應(yīng)之4-鹵代丁基腈類的無機酸或是堿水合而得。
但是，藉由將腈類腈水化酶的作用水合的方法，就產(chǎn)率、純度優(yōu)良的觀點為較佳。
以下，以4-鹵代丁基腈水合的場合為例說明。
此時，作為腈水化酶使用者，系包含能夠?qū)⑾掠浗Y(jié)構(gòu)式(IV) 所示的4-鹵代丁基腈類變換為下記結(jié)構(gòu)式(II) 所示4-鹵代丁基醯胺類的任意物質(zhì)。
此些包含腈水化酶的微生物例如是節(jié)桿菌(Arthrobacter)屬、短桿菌(Brevibacterium)屬、Caseobacter屬、棒狀桿菌(Corynebacterium)屬、假單胞菌(Pseudomonas)屬、紅球菌(Rhodococcus)屬所屬的微生物。具體而言例如是所舉的Arthrobacter oxydans IFO 12183、Brevibacterium helvolum ATCC 11822、Corynebacterium flavescensIAM 1642、Rhodococcus erythropolis IFO 12540、Rhodococcuserythropolis IFO 12539等。此些微生物系能夠從AmeracanTypecreature collection(ATCC)、財團法人發(fā)酵研究所(IFO)或是從東京大學分子細胞生物學研究所(IAM)輕易的取得。而且，亦可以是例示的Arthrobacter sp.SK103、Caseobacter sp.BC23、Rhodococcuserythropolis J-1(FERM BP-1478)、Pseudomonas sp.BC15-2(FERMBP-3320)、Pseudomonas sp.SK31、Pseudomonas sp.SK87、Pseudomonas sp.SK13(FERM BP-3325)、Rhodococcus sp.SK70、Rhodococcus sp.HR70 Rhodococcus sp.SK49等。此些微生物系記載于第3014171號專利公報中，熟悉此技藝者系能夠參照此公報而輕易的取得。再者，于此些微生物中，Rhodococcus erythropolis J-1(FERMBP-1478)、Pseudomonas sp.BC15-2(FERM BP-3320)、Pseudomonassp.SK87、Pseudomonas sp.SK13(FERM BP-3325)系依照布達佩斯條約而國際寄存于獨立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)總合研究所專利生物寄存中心(郵政編碼305-8566茨城縣Tsukuba市東1-1-1中央第6)。寄存信息如述。
于本發(fā)明中，系能夠單獨或復(fù)數(shù)種組合的使用前記任一屬所屬的微生物。而且，亦可以將一個屬所屬的一種或是復(fù)數(shù)種微生物，與其它屬所屬的一種或是復(fù)數(shù)種微生物組合而作為混合微生物使用。
再者，亦可能使用由前述微生物采取編碼腈水化酶的基因，于適當?shù)乃拗?媒介系發(fā)現(xiàn)的微生物。
例如是由前述微生物調(diào)制染色體DNA調(diào)制染色體DNA，使用適當?shù)馁|(zhì)體媒介以制作染色體DNA庫。腈水化酶基因的復(fù)制，例如是能夠藉由復(fù)制雜交等進行。藉由使用經(jīng)由腈水化酶的部分氨基酸配列(例如是N末端配列)設(shè)計的PCR用初階，將染色體做為模型以進行PCR，而能夠得到目標之DNA片段。尚且，編碼腈水化酶之DNA的鹽基配列，系可以使用市售的鹽基配列決定裝置以決定。
于使用所得的腈水化酶基因以生產(chǎn)腈水化酶中，首先此基因系連結(jié)于適當?shù)陌l(fā)現(xiàn)媒介以制作質(zhì)體，此些例如是導(dǎo)入適當?shù)乃拗饕缘玫睫D(zhuǎn)化體。
腈水化酶基因的復(fù)制以及基因的組換技術(shù)，于該當技術(shù)領(lǐng)域中系為周知(例如是請參照第2840253號專利公報、第2907479號專利公報)。
其次，藉由培養(yǎng)轉(zhuǎn)化體，以在宿主細胞內(nèi)大量的生產(chǎn)。此酵素系能夠以菌體形態(tài)而使用于變換反應(yīng)，亦可以將菌體弄碎以作為無細胞抽出液，或是作為精制酵素使用。
前述用以培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基，只要是可以培養(yǎng)此些微生物者系可以任意的使用。例如是作為碳來源的葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖等糖類，乙酸、檸檬酸等的有機鹽類，乙醇、丙三醇等的醇類，作為氮來源的胨、肉萃取物、酵母萃取物、蛋白質(zhì)加水分解物、氨基酸等一般的氮來源之外，可以使用無機、有機酸銨鹽，因應(yīng)需要所使用其它無機鹽、微量金屬類、維他命等。
此時，為了引發(fā)更高的腈水化酶活性，在培養(yǎng)基加入n-丙腈、n-丁腈、異丁腈、4-氯-3-羥基丁基腈、芐基苯氨腈等各種的腈化合物，n-丙醯胺、n-丁醯胺、異丁醯胺等的各種醯胺化合物，γ-丁內(nèi)醯胺、δ-戊內(nèi)醯胺、ε-己內(nèi)醯胺、等的內(nèi)醯胺化合物系為有效的場合。
前述微生物的培養(yǎng)亦可以依一般方法培養(yǎng)，例如是ph4～10、溫度攝氏10～40度的范圍，需氧的培養(yǎng)10～180小時。培養(yǎng)亦可以使用液體培養(yǎng)、固體培養(yǎng)的任意方法。
于前述反應(yīng)中，腈水化酶系以粗酵素、精制酵或是培養(yǎng)所得微生物的培養(yǎng)液，藉由過濾或是離心分離所得的菌體、菌體碎裂物、菌體抽出物等形態(tài)使用。而且前述形態(tài)物系能夠固定化于丙烯醯胺、鹿角膠、瓊脂糖等適當?shù)妮d體，或是吸附于離子交換樹脂。前述使用形態(tài)系可以依照反應(yīng)樣式而適當?shù)倪x擇。于反應(yīng)樣式中，系為添加反應(yīng)基質(zhì)與微生物培養(yǎng)同時反應(yīng)的方法，將此些腈水化酶因應(yīng)需要添加入懸浮于適當水性介質(zhì)的基質(zhì)的方法，將懸浮有此些腈水化酶的水性介質(zhì)中添加基質(zhì)的方法。
腈水化酶反應(yīng)所使用的水性介質(zhì)，除了水之外尚可以使用在水中含有有機酸、磷酸、硼酸、醯胺類等的鹽所構(gòu)成的緩沖液。反應(yīng)時間與反應(yīng)溫度沒有特別的限定，較佳為個別于攝氏0～50度、pH3～10的范圍進行。
而且，藉由腈水化酶由4-鹵代丁基腈類得到4-鹵代丁基醯胺類同時以及/或是反應(yīng)后，系能夠?qū)?-鹵代丁基醯胺類變換為γ-丁內(nèi)酯類。
此場合為了高產(chǎn)率的得到γ-丁內(nèi)酯，較佳為于攝氏0～50度施行腈水化酶的觸媒反應(yīng)，僅將4-鹵代丁基腈類消耗掉之后，設(shè)定為攝氏30～100度，施行成為γ-丁內(nèi)酯類的變換反應(yīng)。
由于從4-鹵代丁基腈類得到4-鹵代丁基醯胺類的反應(yīng)，或是從4-鹵代丁基醯胺類得到γ-丁內(nèi)酯類的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，因應(yīng)需要于反應(yīng)槽內(nèi)使用護套、內(nèi)部線圈、熱交換器等以冷卻。
而且此些的反應(yīng)、回收、精制等的操作，系能夠任意為逐次或是連續(xù)的操作。用以實施發(fā)明的最佳形態(tài)以下藉由實施例以進行更具體的說明。但是本發(fā)明并不限定于此些實施例。[第一實施例]將34.5質(zhì)量％的4-氯-3-羥基丁基醯胺水溶液100毫升，在攝氏70度的水浴中反應(yīng)3小時。
反應(yīng)液中β-羥基-γ-丁內(nèi)酯的確認，系由反應(yīng)液中以乙酸乙酯進行萃取，將溶劑減壓蒸餾去除后，殘渣以IR、1H-NMR以及13CNMR進行分析。各化合物的定量系使用高速液體層析以下述條件進行。<高速氣體層析分析條件>
層析管Inertsil ODS-3V(4.6mmID×25mm)GL Sciences公司制移動相0.1％磷酸流速1ml/min層析管溫度攝氏40度檢測差示折射檢測器(日本分光社制)此結(jié)果，殘存的4-氯-3-羥基丁基醯胺為初期量的1％以下，β-羥基-γ-丁內(nèi)酯的產(chǎn)率為65.2％。反應(yīng)結(jié)束液體的pH為0.9。而且，于反應(yīng)中、反應(yīng)后，未檢測出4-氯-3-羥基丁酸。[第二實施例]將含有20mM的磷酸緩沖液之34.5質(zhì)量％的4-氯-3-羥基丁基醯胺水溶液100毫升，在攝氏70度的水浴中反應(yīng)3小時。此時使用pH控制器，以24質(zhì)量％的氫氧化鈉保持pH為1.2、2.0、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5，并與未控制pH者作比較。
與第一實施例相同的對反應(yīng)液中的β-羥基-γ-丁內(nèi)酯進行定量，殘存的4-氯-3-羥基丁基醯胺亦為初期量的1％以下。
而且，其中任一無論是于反應(yīng)中或是反應(yīng)后皆未檢測出4-氯-3-羥基丁酸。<表1>
將含有20mM的磷酸緩沖液之34.5質(zhì)量％的4-氯-3-羥基丁基醯胺水溶液100毫升，在攝氏30、50、70、100度的水浴中，反應(yīng)至殘存的4-氯-3-羥基丁基醯胺為初期量的1摩爾％以下。此時使用pH控制器，以24質(zhì)量％的氫氧化鈉保持pH為3.5。
與第一實施例相同的對反應(yīng)液中的β-羥基-γ-丁內(nèi)酯進行定量，產(chǎn)率如表2所示。
而且，其中任一無論是于反應(yīng)中或是反應(yīng)后皆未檢測出4-氯-3-羥基丁酸。<表2>
將含有20mM的磷酸緩沖液之11.5、23、34.5質(zhì)量％的4-氯-3-羥基丁基醯胺水溶液100毫升，在攝氏70度的水浴中，反應(yīng)至殘存的4-氯-3-羥基丁基醯胺為初期量的1摩爾％以下。此時使用pH控制器，以24質(zhì)量％的氫氧化鈉保持pH為3.5。
與第一實施例相同的對反應(yīng)液中的β-羥基-γ-丁內(nèi)酯進行定量，產(chǎn)率如表3所示。而且，其中任一無論是于反應(yīng)中或是反應(yīng)后皆未檢測出4-氯-3-羥基丁酸。<表3>
將含有20mM的磷酸緩沖液之23質(zhì)量％的4-氯-3-羥基丁基醯胺水溶液100毫升，在攝氏70度的水浴中，反應(yīng)至殘存的4-氯-3-羥基丁基醯胺為初期量的1摩爾％以下。此時使用pH控制器，以24質(zhì)量％的氫氧化鈉保持pH為3.5。
于反應(yīng)結(jié)束液50ml中加入50ml的甲基乙基酮，激烈的搖晃之后使其分相，萃取其有機層，反復(fù)此操作3回，將所取得之約170ml的有機層使用旋轉(zhuǎn)蒸餾機，于水浴攝氏60度、10托將揮發(fā)成分蒸餾去除以得澄清液。
與第一實施例相同的對反應(yīng)液中的β-羥基-γ-丁內(nèi)酯進行定量，β-羥基-γ-丁內(nèi)酯的濃度為94.5％，卡爾費雪法之水分測定結(jié)果為0.2％。
再于此液中加入200ml的甲基乙基酮，由于產(chǎn)生氯化銨為主成分的白濁，以1μm的濾紙加壓過濾，與上述相同蒸餾除去揮發(fā)成分以得到澄清液，β-羥基-γ-丁內(nèi)酯的濃度為98.1％，水分為0.1％以下。由初期使用的4-氯-3-羥基丁基醯胺所得之β-羥基-γ-丁內(nèi)酯的總產(chǎn)率為64％。[第六實施例]將含有20mM的磷酸緩沖液之23質(zhì)量％的4-氯-3-羥基丁基醯胺水溶液100毫升，在攝氏70度的水浴中，反應(yīng)至殘存的4-氯-3-羥基丁基醯胺為初期量的1摩爾％以下。此時使用pH控制器，以24質(zhì)量％的氫氧化鈉保持pH為3.5。
于反應(yīng)結(jié)束液50ml中加入50ml的環(huán)己酮，使用旋轉(zhuǎn)蒸餾機，于水浴攝氏60度、60托將揮發(fā)成分蒸餾去除以得澄清液，將氯化銨為主成分的白濁，以1μm的濾紙加壓過濾，使用旋轉(zhuǎn)蒸餾機，于水浴攝氏60度、10托將殘余的揮發(fā)成分蒸餾去除。與第一實施例相同的對反應(yīng)液中的β-羥基-γ-丁內(nèi)酯進行定量，β-羥基-γ-丁內(nèi)酯的濃度為92.3％，水分為0.1％以下。由初期使用的4-氯-3-羥基丁基醯胺所得之β-羥基-γ-丁內(nèi)酯的總產(chǎn)率為90.4％。[第七實施例]將葡萄糖10g/l、K2HPO40.g/l、KH2PO40.5g/l、MgSO4·7H2O0.5g/l、酵母萃取物1g/l、聚胨7.5g/l所構(gòu)成的培養(yǎng)基(pH7.2)10ml置入試管，于攝氏121度經(jīng)15分鐘壓力鍋殺菌后，接種Rhodococcuserythropolis J-1菌株，以攝氏28度震動48小時培養(yǎng)，此作為前培養(yǎng)液。
于上述組成的培養(yǎng)基中，將加入尿素15g/l、CoCl210mg/l的培養(yǎng)基(pH7.2)100ml置入500ml容量的三角燒瓶，于攝氏121度經(jīng)15分鐘壓力鍋殺菌后，接種于前培養(yǎng)液，以攝氏28度震動96小時培養(yǎng)。
藉由上述方法所培養(yǎng)出的菌體以離心分離集菌，加入與培養(yǎng)液同量之50mM磷酸緩沖液(pH7.7)，離心分離集菌，于10ml的同緩沖液中使菌體懸浮。
調(diào)制包含上述菌體懸浮液10g、4-氯-羥基丁基腈30g以及20mM磷酸緩沖液(pH7.0)的水溶液100g，于攝氏30度反應(yīng)1小時。途中由于溶液溫度上升，將之適當冷卻保持于攝氏30度。
與第一實施例相同的對反應(yīng)液中的4-氯-3-羥基丁基醯胺進行定量，產(chǎn)率為99％。
此溶液于攝氏70度的水浴中反應(yīng)3小時，此時使用pH控制器，以24質(zhì)量％的氫氧化鈉保持pH為3.5。
與第一實施例相同的對反應(yīng)液中的β-羥基-γ-丁內(nèi)酯進行定量，由4-氯-3-羥基丁基醯胺的產(chǎn)率為84.3％，未檢測出4-氯-3-羥基丁基腈、4-氯-3-羥基丁基醯胺、4-氯-3-羥基丁酸。[第八實施例]將11.5質(zhì)量％的4-氯-3-羥基丁基醯胺以及包含10質(zhì)量％水的甲基乙基酮溶液100ml，在攝氏60度的水浴中反應(yīng)24小時。與第一實施例相同的對反應(yīng)液中的β-羥基-γ-丁內(nèi)酯進行定量，產(chǎn)率為92％。而且，4-氯-3-羥基丁基醯胺殘留5％，于反應(yīng)中、反應(yīng)后，未檢測出4-氯-3-羥基丁酸。[參考例]于專利3014171號說明書所記載的條件，于由4-氯-3-羥基丁基腈生成4-氯-3-羥基丁基醯胺的反應(yīng)提供Rhodococcus erythropolisJ-1，確認β-羥基-γ-丁內(nèi)酯是否生成。
下記組成的培養(yǎng)基5ml徐徐分注于試驗管，于攝氏120度經(jīng)15分鐘殺菌后，將異丁腈以及異丁醯胺之個別為5(w/v)％的水溶液，以薄膜過濾殺菌而徐徐添加0.1ml。于此培養(yǎng)基接種Rhodococcuserythropolis J-1，于攝氏30度震動72小時以進行培養(yǎng)。藉由將菌體離心分離以集菌，添加50mM磷酸緩沖液(pH7.2)1.5ml洗凈后，添加包含88mM之4-氯-3-羥基丁基腈的50mM磷酸緩沖液(pH7.2)1ml，于攝氏20度反應(yīng)24小時。培養(yǎng)基組成葡萄糖0.5％K2HPO40.05％KH2PO40.05％MgSO4·7H2O0.05％酵母萃取物0.2％聚胨 0.5％MgCl20.04％KCl 0.004％MnSO40.4×10-3％FeCl30.6×10-5％ZnSO4 0.3×10-4％與第一實施例相同的對反應(yīng)液中的4-氯-3-羥基丁基醯胺進行定量，系為77.6mM。β-羥基-γ-丁內(nèi)酯系為檢測界限(1mM)以下。[第九實施例]
Rhodococcus erythropolis J-1菌株藉由第七實施例相同的方法培養(yǎng)，調(diào)制菌體懸浮液。
1g[化學純度92％]以及菌體懸浮液1g加入10mM磷酸緩沖液(pH6.6)18.9ml，于攝氏5～10度反應(yīng)10小時。使用高速液體層析以下述條件進行4-氯-3-羥基丁基醯胺甲基丙烯酸酯的定量，產(chǎn)率為99％。<高速氣體層析分析條件>
層析管Inertsil ODS-3V(4.6mmID×25mm)GL Sciences公司制移動相0.1％磷酸-乙腈20％流速1ml/min層析管溫度攝氏40度檢測差示折射檢測器(日本分光社制)此溶液于攝氏70度的水浴中反應(yīng)7小時。此時使用pH控制器，以24質(zhì)量％的氫氧化鈉保持pH為2.5～3.0。
反應(yīng)結(jié)束后，以同量的甲苯進行兩次萃取，于旋轉(zhuǎn)蒸餾機將甲苯層濃縮，得到油狀液體0.43g。以上述高速液體層析對濃縮物中的4-氯-3-羥基丁內(nèi)酯甲基丙烯酸酯進行定量，純度為62％。[第十實施例]Rhodococcus erythropolis J-1菌株藉由第七實施例相同的方法培養(yǎng)，調(diào)制菌體懸浮液。
2-氰基芐基溴化物1g以及菌體懸浮液1g加入10mM磷酸緩沖液(pH7.0)98ml，于攝氏5～10度反應(yīng)3天。
與第九實施例相同的進行4-氯-3-羥基丁基醯胺甲基丙烯酸酯的定量，產(chǎn)率為99％。
此溶液于攝氏70度的水浴中反應(yīng)7小時。此時使用pH控制器，以24質(zhì)量％的氫氧化鈉保持pH為3.0。
將反應(yīng)物以甲苯進行萃取，將溶液于減壓下蒸餾去除后，將殘渣以IR、1H-NMR以及13C-NMR進行分析，確認生成下述式(VII) 所示的γ-內(nèi)酯類，進行如同第九實施例的定量，產(chǎn)率為21％。[第十一實施例]將含有20mM的磷酸緩沖液之10質(zhì)量％的4-氯-2-羥基丁基醯胺水溶液100毫升，在攝氏70度的水浴中反應(yīng)3小時。此時使用pH控制器，以24質(zhì)量％的氫氧化鈉保持pH為3.5。
將反應(yīng)物以乙酸乙酯進行萃取，將溶液于減壓下蒸餾去除后，將殘渣以IR、1H-NMR以及13C-NMR進行分析，確認生成α-羥基-γ-丁內(nèi)酯，與第一實施例相同的進行定量，殘存的4-氯-3-羥基丁基醯胺其中任一皆在初期量的1％以下，產(chǎn)率為54％。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性藉由本發(fā)明，提供γ-丁內(nèi)酯類或是δ-戊內(nèi)酯類的制備方法。依本發(fā)明的話，由于能夠以4-鹵代-丁基醯胺類等做為原料，能夠步驟少、且副產(chǎn)物少的制造上述內(nèi)酯類，而有用于工業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)酯類的制造方法，其特征在于包括結(jié)構(gòu)式(I) [X表示鹵素原子、R、R’以及R1～R6系表示個別獨立的氫原子或是任意的取代基，n表示為0～2的整數(shù)]所示的醯胺化合物與水性介質(zhì)的反應(yīng)。
2.一種γ-丁內(nèi)酯類的制備方法，其特征在于包括結(jié)構(gòu)式(II) [X表示鹵素原子、R、R’以及R1～R6系表示個別獨立的氫原子或是任意的取代基]所示的4-鹵代-丁基醯胺與水性介質(zhì)反應(yīng)，以生成結(jié)構(gòu)式(III) [R1～R6系表示個別獨立的氫原子或是取代基]所示之γ-丁內(nèi)酯類。
3.如權(quán)利要求2所述之γ-丁內(nèi)酯類的制備方法，其特征在于上述結(jié)構(gòu)式(II)所示的4-鹵代-丁基醯胺系為4-鹵代-3-羥基丁基醯胺。
4.如權(quán)利要求2所述之γ-丁內(nèi)酯類的制備方法，其特征在于上述結(jié)構(gòu)式(II)所示的4-鹵代-丁基醯胺，系為結(jié)構(gòu)式(IV) [X表示鹵素原子、R1～R6系表示個別獨立的氫原子或是任意的取代基]所示的4-鹵代-丁腈以腈水化酶處理所得的物質(zhì)。
5.如權(quán)利要求4所述之γ-丁內(nèi)酯類的制備方法，其特征在于上述腈水化酶系為藉由節(jié)桿菌(Arthrobacter)屬、短棒桿菌(Brevibacterium)屬、Caseobacter屬、棒狀桿菌(Corynebacterium)屬、假單胞菌(Pseudeomonas)屬、紅球菌(Rhodococcus)屬所組之族群中任一屬所屬的至少一種微生物，或是一個屬中所屬的至少一種微生物與其它屬中所屬的至少一種微生物的混合微生物所產(chǎn)生之物。
6.如權(quán)利要求4所述之γ-丁內(nèi)酯類的制備方法，其特征在于上述腈水化酶系藉由包含編碼腈水化酶之基因的轉(zhuǎn)化體所產(chǎn)生。
7.一種δ-戊內(nèi)酯類的制備方法，其特征在于包括結(jié)構(gòu)式(V) [X表示鹵素原子、R1～R8系表示個別獨立的氫原子或是任意的取代基]所示的5-鹵代-戊基醯胺與水性介質(zhì)反應(yīng)，生成結(jié)構(gòu)式(VI) [R1～R8系表示個別獨立的氫原子或是任意的取代基]所示的δ-戊內(nèi)酯。
8.如權(quán)利要求1至7其中之一項所記載的方法，其特征在于反應(yīng)時的溫度是攝氏30～100度。
9.如權(quán)利要求1至7其中之一項所記載的方法，其特征在于反應(yīng)時的pH值是1.0～6.0。
全文摘要
一種內(nèi)酯類的制備方法，系包含結(jié)構(gòu)式(I)[X表示鹵素原子、R、R’以及R
文檔編號C07D309/30GK1436775SQ0310234
公開日2003年8月20日 申請日期2003年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月8日
發(fā)明者金子真, 二宮康裕, 中村哲二, 佐藤榮治 申請人:三菱麗陽株式會社