203793. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 2-alkoxi- és 2-(fenoxi)-propionsavak enzimkatalítikus rezolválására
1 HU 203 793 B 2 A találmány tárgya új eljárás az ismert (I) általános képletű racém 2-alkoxi- és 2-fenoxi-propionsavak CH3-CH(OR!)-COOH (I)- a képletben Rí 1-4 szénatomos alkilcsoportot vagy fenilcsoportot jelent - (S) és (R) optikai izomereinek szétválasztására szerves oldószerben végzett enzimkatalitikus észterképzéssel. Az (I) általános képletű vegyületek herbicidhatással rendelkeznek, illetve herbicid-hatóanyagok szintézisében kiindulási anyagokként alkalmazhatók [Cremlyn R.: „Pesticides, Preparation and Mode of Action” 143. oldal (Wiley, Chichester, 1978)]. A racém (I) általános képletű vegyületek rezolválására többféle módszer ismeretes. A kémiai úton történd rezolválás (pl. diasztereomer vegyületpár képzése és azt követő frakcionált kristályosítás) rendkívül munka- és időigényes művelet, mert a diasztereomer sópárok kristályosodási tulajdonságai gyakran csak kevéssé különböznek, és visszanyerésük eljárástechnikailag bonyolult [K. Salz, C. Richardt: Chem. Bér. 117,3457 (1984)]. Az (I) általános képletű vegyületek enzimes úton is rezolválhatók a megfelelő sav észterének aszimmetrikus hidrolízisével [B. Cambou, A. Klibanov: Biotechn. Bioeng. 26,1449 (1984)]. Ennek a módszernek a hátránya, hogy a rezolválandó savat először kémiai reakcióval észterré kell alakítani, majd ezzel az észterrel végezhető a hidrolízis. Mivel az (I) általános képletű savak vízben gyengén oldódnak, nagyon híg vizes oldatban kell a műveleteket végezni. Az enzim ugyanakkor jól oldódik a vizes oldatban, visszanyerése abból nehézkes. Rögzített enzim alkalmazásakor viszont a rögzítés során csökken az enzim aktivitása. Ismeretes, hogy bizonyos enzimek igen kis víztartalmú szerves oldószerekben is képesek működni, mert működésükhöz elegendő az enzimet monomolekuláris rétegben körülvevő vízréteg. Ilyen közegben a hidrolitikus enzimek hatása megfordul, és a hidrolízis helyett észterképzést vagy átészterezést is képesek katalizálni [Langrand, G. és munkatársai: Tetrahedron Lett. 26, 1957 (1985)]. Kirchner és munkatársai [J. Am. Chem. Soc. 107, 7072 (1985)] különböző 2-szubsztituált karbonsavak, köztük 2-szubsztituált propionsavak rezolválását ismertetik enzimkatalitikus észterképzéssel. Katalizátorként Candida cylindracea és sertés pankreász eredetű lipázokat (E.C. 3.1.1.3) alkalmaznak, és a racém karbonsavat 0,1 tömeg% vizet tartalmazó szerves oldószerben metanollal vagy butanollal reagáltatják. Ilyen körülmények között a kiindulási karbonsav (R) izomerje az (S) izomernél lényegesen nagyobb sebességgel képez észtert, és az (R) konfigurációjú karbonsav észtere egyszerűen elkülöníthető a változatlanul maradt (S) konfigurációjú karbonsavtól. A szerzők hangsúlyozzák, hogy csak a 2-es helyzetben elektronvonzó csoportot (halogénatomot vagy halogén-fenoxi-csoportot) tartalmazó karbonsavakkal játszódik le a reakció; a 2-es helyzetben alkil- vagy hidroxilcsoportot tartalmazó karbonsavak ilyen körülmények között nem reagálnak. Ennek alapján arra számíthattunk, hogy a 2-es helyzetben alkoxi- vagy fenoxicsoportot tartalmazó racém propionsavak rezolválására a fent ismertetett eljárás alkalmatlan. Vizsgálataink során megelepő módon azt tapasztaltuk, hogy az (I) általános képletű karbonsavak sikerrel rezolválhatók lipáz enzimkatalizátor jelenlétében végzett aszimmetrikus észterképzéssel. A találmány tárgya tehát eljárás az (I) általános képletű 2-(alkoxi- vagy fenoxi)-propionsavak (S) és (R) optikai izomereinek szétválasztására enzimkatalitikus aszimmetrikus észterképzéssel és a képződött (R) konfigurációjú észter és a reagálatlan (S) konfigurációjú sav önmagában ismert módon végzett elkülönítésével. A találmány értelmében az aszimmetrikus észterképzést 0,02-2 tömeg% kiindulási víztartalmú reakcióelegyben, vízzel korlátozottan elegyedő szerves oldószeres közegben, 3-8 szénatomos primer vagy szekunder alifás alkohollal, (1:0,5)—(1:10) kiindulási sav.alkohol mólarány fenntartásával végezzük 5-60 °C hőmérsékleten, szabad vagy ismert módon rögzített lipáz enzim jelenlétében. A reakció közegeként előnyösen olyan oldószereket alkalmazunk, amelyek az (I) általános képletű savakat jól oldják, de ugyanakkor vízoldhatóságuk csekély. Ilyen oldószer például a metil-ciklohexán, a hexán, a toluol, a kloroform és az éterek. A reakcióelegy víztartalma az enzim, az oldószer és a reagensek víztartalmából tevődik össze. A víztartalom kritikus alsó határértéke 0,02 tőmeg%; ennél kevesebb víz jelenlétében az enzim már nem reagál. A víztartalom kritikus felső határértéke 2 tömeg%; ezt átlépve a reakció termodinamikai egyensúlya az észterképződés helyett a hidrolízis felé tolódik el. A reakcióelegy kiindulási víztartalma előnyösen 0,2-0,8 tömeg% lehet. A kívánt víztartalom beállításához az oldószereket szükség esetén vízmentesíteni kell (amihez például molekulaszitákat használhatunk), más esetekben víz hozzáadásával lehet a kívánt víztartalmat beállítani. Az észterképzéshez nukleofil reagensként 3-8 szénatomos primer vagy szekunder alifás alkoholokat, például 1-butanol, 1-pentánok, 2-butanolt és 2-etil-hexanolt alkalmazhatunk. 1 mól kiindulási karbonsavra vonatkoztatva 0,5-10 mól alkoholt használunk. Egyes esetekben előnyösen járunk el akkor, ha a reakció kezdetén a karbonsavra vonatkoztatva csak kis mennyiségű alkoholt adunk az elegyhez, és a reakció előrehaladásával párhuzamosan fokozatosan növeljük az alkohol mennyiségét. Ekkor ugyan kis mértékben csökken a reakciósebesség, de jelentősen javul a kapott termék optikai tisztasága. A reakció katalizátoraként lipáz enzimet alkalmazunk. Különösen előnyösen használhatunk Candida cylindracea eredetű lipázt, azonban sertés pankreász, Mucor miehei és Rhizopus arrhizmus eredetű lipázokat is felhasználhatunk. Az alkalmazott enzim mennyisége széles határok között változhat. 1 mól savra vonatkoztatva 10-600 g lipáz enzimet alkalmazhatunk. A reakció végén az enzim a reakcióelegyből kiszűrhető, és minimális aktivitáscsökkenés mellett további reakciókban felhasználható. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
