(57)【要約】【課題】等量のステロイドアルコールとカルボン酸とをエステル化反応させても、高収率で該当するカルボン酸ステロイドエステルを得ることができる、カルボン酸ステロイドエステルの製造方法を提供する。【解決手段】ステロイドアルコールとカルボン酸とを塩化第二鉄・六水和物の存在下でエステル化させる。この方法により、オクタン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸及びステアリン酸等の炭素数の多いカルボン酸とステロイドアルコールとを、短時間かつ高収率で製造することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステロイドアルコールとカルボン酸とを塩化第二鉄・六水和物の存在下でエステル化させることを特徴とするカルボン酸ステロイドエステルの製造方法。
【請求項２】
前記カルボン酸の炭素数は８以上であることを特徴とする請求項1記載のカルボン酸ステロイドエステルの製造方法。
【請求項３】
前記ステロイドアルコールは、コレステロール、エルゴステロール及びスティグマステロールのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２記載のカルボン酸ステロイドエステルの製造方法。
【請求項４】
前記カルボン酸は、オクタン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、エライジン酸及びステアリン酸のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載のカルボン酸ステロイドエステルの製造方法。
【請求項５】
（ステロイドアルコールの仕込みモル数）／（塩化第二鉄・六水和物の添加モル数）は１００以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のカルボン酸ステロイドエステルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステロイドアルコールとカルボン酸とをエステル化してカルボン酸ステロイドエステルを製造する方法に関し、特に高級カルボン酸ステロイドエステルの製造に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、カルボン酸エステルの製造方法として、アルコールとカルボン酸とを触媒の存在下で反応させる方法が知られている。触媒としては、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ニオブ酸等の固体酸触媒や、硫酸、リン酸、塩酸、ヘテロポリ酸等の無機酸が用いられている。また、カルボン酸の誘導体を用いる方法として、カルボン酸塩化物とアルコールとを塩基の存在下で反応させ、エステルとする方法も知られている。
【０００３】
こうしたエステル化反応は、通常基質として用いる酸またはアルコールのどちらかを過剰に用いる必要があり、このため反応後に過剰に用いた基質を分離除去する作業が必要となり、作業工程が複雑化したり、困難となったりするという問題があった。
【０００４】
こうした問題を解決すべく、本発明者らは、従来困難とされていた金属塩・水和物を触媒とした長鎖カルボン酸と長鎖アルコールとのエステル化反応について、高収率で製造可能な触媒を見出している（特許文献１）。
【０００５】
一方、ステロイドアルコールのカルボン酸エステルであるカルボン酸ステロイドエステルは、電子ペーパー等の液晶材料や、ポリマー等の安定化剤や、保水剤、紫外線遮断剤等の化粧品や、食品や、医薬品等、産業界において幅広く用いられている、重要な機能性材料である。カルボン酸ステロイドエステルは、ジシクロヘキシルカルボジイミド等の縮合剤を用いてステロイドアルコールをエステル化したり（例えば非特許文献１）、カルボン酸クロライドを用いたり、エステル交換反応を行なったりして製造されている。
【特許文献１】ＷＯ２００６／０６４６８５号公報
【非特許文献１】Diane Julien-David, PhilippeGeoffroy, Eric Marchioni, Francis Raul,Dalal Aoude-Werner, Michel Miesch  STEROIDS 7 3 ( 2 0 0 8 ) 1098-1109
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、カルボン酸及びステロイドアルコールのうち、一方を過剰に加えることなく理論量で反応させて、残留する基質が少なく、純度の高いカルボン酸ステロイドエステルを得ようとするためには、更なる高い収率が求められていた。
【０００７】
本発明は上記従来の事情に鑑みなされたものであり、カルボン酸あるいはステロイドアルコールの一方を過剰に加えることなく、理論量で反応させたとしても、高い収率で相当するカルボン酸ステロイドエステルを得ることのできる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、上記課題を解決するために、ステロイドアルコールとカルボン酸によるエステル化反応において、金属塩からなる様々な触媒を検討した。その結果、塩化第二鉄・六水和物が、他の金属塩からなる触媒と比較して、極めて高いエステル化反応触媒活性を有するという、予想できない顕著な効果を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明のカルボン酸ステロイドエステルの製造方法は、ステロイドアルコールとカルボン酸とを塩化第二鉄・六水和物の存在下でエステル化させることを特徴とする。
【００１０】
発明者らの試験結果によれば、塩化第二鉄・六水和物を触媒として用いれば、ステロイドアルコールとカルボン酸から、短時間で収率よくカルボン酸ステロイドエステルを製造することができる。そして、カルボン酸及びステロイドアルコールの一方を過剰に加えることなく、理論量で反応させたとしても、高い収率で相当するカルボン酸ステロイドエステルを得ることができる。さらには、反応基質であるカルボン酸やステロイドアルコールに二重結合が存在していても、反応後に二重結合の位置が変化したりすることはない。
【００１１】
なお、塩化第二鉄を無水塩として反応系に添加し、エステル化反応により生ずる水により水和させて塩化第二鉄・六水和物を生成させてもよい。
【００１２】
本発明のカルボン酸ステロイドエステルの製造方法によれば、コレステロール、エルゴステロール、スティグマステロール等のステロイドアルコールと、オクタン酸（octanoic acid）、デカン酸（decanoic acid）、ラウリン酸（lauric acid）、ミリスチン酸（myristic
acid）、パルミチン酸（palmitic acid）、ステアリン酸（stearic acid）等の炭素数が８以上というカルボン酸、または、オレイン酸（oleic acid）、エライジン酸（elaidic acid）、リノール酸（linoleic acid）等の不飽和脂肪酸とから、カルボン酸ステロイドエステルを高収率で製造することができる。
【００１３】
本発明のカルボン酸ステロイドエステルの製造方法において、（ステロイドアルコールの仕込みモル数）／（塩化第二鉄・六水和物の添加モル数）は１００以下であることが好ましい。発明者らの試験結果によれば、（ステロイドアルコールの仕込みモル数）／（塩化第二鉄・六水和物の添加モル数）が１００を超えると、ステロイドアルコールに対する塩化第二鉄・六水和物の添加量が少なすぎて触媒作用が不十分となり、エステル化に時間がかかったり、エステル化率が不十分となったりするおそれがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施例について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。
【００１５】
（実施例１）
実施例１では触媒として塩化第二鉄・六水和物を用い、コレステロールとステアリン酸とのエステル化反応を行なった。
すなわち、まず一口丸底フラスコ（１００ｍL）にコレステロール（６ｍｍｏｌ）と、ステアリン酸（６ｍｍｏｌ）と、塩化第二鉄・六水和物（０．０６ｍｍｏｌ）とを入れ、さらに溶媒としてのメシチレン、（４０ｍＬ）入れる。そしてフッ素樹脂コーティングした磁気攪拌子を投入してから、還流冷却管を搭載したDean−Stark管を取り付け、水を連続的に除去しながら還流を行なった。還流開始から１２時間または２４時間で加熱を停止し、反応混合物を室温まで冷却した後、溶媒をエバポレータで留去させ、さらに減圧下で溶媒を完全に留去させてステアリン酸コレステリル粗製物を得た。
【００１６】
（比較例１〜１９）
比較例１〜１９では、塩化第二鉄・六水和物以外の各種金属塩からなる触媒（比較例１ではHfOCl2・8H２O、比較例２ではZrCl2O・8H２O、比較例３ではZrCl４、比較例４ではZnCl2、比較例５ではCuCl2・2H２O、比較例６ではNiCl2・6H２O、比較例７ではCoCl2・6H２O、比較例８ではFe2(SO4)3・nＨ２O、比較例９ではFe(NO3)3・9Ｈ２O、比較例１０ではFe(OAc)2、比較例１１ではFeSO4・7H２O、比較例１２ではMnCl2・4H２O、比較例１３ではCrCl３・6H２O、比較例１４ではCaCl2・2H２O、比較例１５ではKCl、比較例１６ではAlCl３・6H２O、比較例１７ではMgCl2・6H２O、比較例１８ではNaCl、比較例１９ではLiCl）を０．０６ｍｍｏｌ用いた。その他の条件については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００１７】
（比較例２０）
比較例２０では、触媒を添加しなかった。その他の条件については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００１８】
（比較例２１）
比較例２１では、触媒としてｐ−ＴｓＯＨを０．０６ｍｍｏｌ用いた。その他の条件については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００１９】
（比較例２２）
比較例２１では、触媒として硫酸を０．０６ｍｍｏｌ用いた。その他の条件については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００２０】
＜評  価＞
上記実施例１及び比較例１〜２２で得たステアリン酸コレステリル粗製物の１ＨＮＭＲを測定した。さらに、コレステロールを基準として、ヒドロキシル基のメチンプロトンの積分比から収率を求めた。また、ステアリン酸コレステリル粗製物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶離液：クロロホルム）を用いて精製を行い、ステアリン酸コレステリルを単離し、同定を行ない、ステアリン酸コレステリルが生成していることを確認した。また、コレステロールの二重結合の位置は変化しなかった。
【００２１】
【表１】
2010047502.tif 000002
【００２２】
その結果、表１に示すように、還流時間が１２時間の場合においては、塩化第二鉄・六水和物以外の金属塩からなる触媒を用いた比較例１〜１９では、１７．４％以下と低かったのに対し、塩化第二鉄・六水和物を用いた実施例１では８９％となり、収率が飛躍的に高くなった。
【００２３】
また、還流時間が２４時間の場合には、塩化第二鉄・六水和物を用いた実施例１では収率が９９．９％となり、反応がほぼ定量的に進行することが分かった。実施例１ではステアリン酸とコレステロールとを等モルで反応させているため、反応が定量的に進行するということは、反応原料がほとんど残らないことを意味し、精製が容易となり、原料利用率もきわめて高くなる。
これに対して、塩化アルミニウム・六水和物を触媒として用いた比較例１６や、塩化マンガン・４水和物を触媒として用いた比較例１２や、塩化コバルト・六水和物を触媒として用いた比較例７では、収率が３０％程度と低く、その他の金属塩からなる触媒についての比較例はさらに収率が悪かった。このことは、比較例においては未反応原料が多量に残ることを意味し、精製に多大な労力を要することとなり、原料利用率も低いものとなる。
【００２４】
また、ｐ−ＴｓＯＨを触媒として用いた比較例２１や、硫酸を触媒として用いた比較例２２では、比較的収率が良いものの、実施例１と比較して劣っていた。ｐ−ＴｓＯＨや硫酸は、反応液に溶解しているため、触媒とステアリン酸コレステリルとを分離するのに手間がかかり、そのためにひいては製造コストが高くなる。
これに対して、塩化第二鉄・六水和物を触媒として用いた実施例１では、ろ過等によって触媒を容易に分離・回収及び再利用することができ、ひいては製造コストを低廉化することができる。
【００２５】
（比較例２３〜３３）
比較例２３〜３３では、単純な高級飽和脂肪酸であるセチルアルコールCH3(CH2)15OHとミリスチン酸CH3(CH2)12ＣＯＯHとのエステル化反応を行なった。なお触媒としては各種金属塩からなる触媒（比較例２３ではNaCl、比較例２４ではAlCl３・6H２O、比較例２５ではCaCl2・2H２O、比較例２６ではCrCl３・6H２O、比較例２７ではMnCl2・4H２O、比較例２８ではFeCl３・6H２O、比較例２９ではCoCl2・6H２O、比較例３０ではNiCl２・6H２O、比較例３１ではCuCl２・2H２O、比較例３２ではZnCl2、比較例３３ではZnCl2O・8H２O）を用いた。
【００２６】
反応条件の詳細は、以下のとおりである。すなわち、ナス型フラスコにセチルアルコール（６ｍｍｏｌ）と、ミリスチン酸（６ｍｍｏｌ）と、上記各種金属塩触媒（０．０６ｍｍｏｌ）とを入れ、さらに溶媒としてのメシチレン、（４０ｍＬ）入れる。そして、実施例１の場合と同様の方法により、水を連続的に除去しながら還流を行なった。還流開始から１２時間または２４時間で加熱を停止し、反応混合物を室温まで冷却した後、溶媒をエバポレータで留去させ、さらに減圧下で溶媒を完全に留去させて比較例２３〜３３に係るミリスチン酸セチル粗製物を得た。
【００２７】
（比較例３４）
比較例３４では、触媒を用いなかった。その他については比較例２３〜３３と同様であり、説明を省略する。
【００２８】
＜評  価＞
上述のようにしてセチルアルコールとミリスチン酸とのエステル化反応を行なった比較例２３〜比較例３３について、実施例１と同様の方法によって収率を求めた。その結果を図１に示す。
また、コレステロールとステアリン酸とをエステル化させた前述の実施例１及び比較例１〜２０について、還流時間１２時間における収率を図２に示す。
【００２９】
これら図１及び図２に示す結果から、セチルアルコールのような単純な高級脂肪族アルコールと、コレステロールのようなステロイドアルコールとでは、エステル化における挙動に大きな違いがあることが分かった。
すなわち、単純な高級脂肪族アルコールであるセチルアルコールと高級脂肪酸であるミリスチン酸とのエステル化においては、図１に示すように、様々な金属塩触媒を用いた場合、12時間の還流で収率が３０％を超えるような触媒が数多く見出された。
これに対して、ステロイドアルコールの一種であるコレステロールと、高級脂肪酸であるステアリン酸とのエステル化においては、図２に示すように、塩化第二鉄・六水和物を触媒として用いた実施例１の場合の収率が顕著に良好であり、その他の金属塩触媒においては、セチルアルコールとミリスチン酸とのエステル化の収率よりも著しく悪かった。
【００３０】
（実施例２〜５）
実施例２〜５では、触媒としての塩化第二鉄・六水和物の添加量を変化させた（実施例２では０．０３ｍｏｌ、実施例３では０．０４ｍｏｌ、実施例４では０．０５ｍｏｌ、実施例５では０．１２ｍｏｌとした）。その他については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００３１】
結果を表２及び図３に示す。表２及び図３から明らかなように、Ｓ／Ｃが１００を超えるとエステル化の収率が急激に減少することが分かった。従って、（コレステロールの仕込みモル量）／（塩化第二鉄・六水和物の添加モル量）は、１００以下とすることが好ましい。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
（実施例６〜８）
実施例６〜８では、触媒として塩化第二鉄・六水和物を用い、コレステロールとステアリン酸とのエステル化反応を行なうにあたり、各種溶媒（実施例６ではベンゼン、実施例７ではトルエン、実施例８ではｍ−キシレン）を用いることにより、還流温度をいろいろに変化させた。他の反応条件については実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００３４】
結果を表３に示す。表３から明らかなように、最も沸点の高いメシチレンを用いた実施例１において、最も高い収率９９．９％が得られた。このことから、反応温度は１６０℃以上が好ましく、溶媒を用いる場合には、１６０℃以上の沸点を有する溶媒を選択することが好ましいことが分かった。
【００３５】
【表３】
2010047502.tif 000004
【００３６】
（実施例９〜１２）
実施例９〜１２では、触媒として塩化第二鉄・六水和物０．０６ｍｍｏｌを用い、コレステロール６ｍｍｏｌとステアリン酸６ｍｍｏｌとのエステル化反応を行なうにあたり、溶媒として加えるメシチレンの量を変化させた。すなわち、メシチレンの添加量は、実施例９では無添加、実施例１０では１０ｍｌ、実施例１１では２０ｍｌ、実施例１２では３０ｍｌとした。また、無溶媒の実施例９では、温度を１５５℃とし、窒素雰囲気下（１０ｃｍ３／ｍｉｎ．）で行なった。他の反応条件についてはメシチレンの添加量を４０ｍｌとした実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００３７】
還流時間を12時間としたときの収率を表４に示す。この表から明らかなように、無溶媒から溶媒量４０ｍｌの範囲において、８５．５％以上の良好な収率を示した。
【００３８】
【表４】
2010047502.tif 000005
【００３９】
（実施例１３〜１６）
実施例１３〜１５では、塩化第二鉄・六水和物０．０６mmol存在下、コレステロール６mmolとステアリン酸６mmolとを１５０℃、窒素気流下、無溶媒で行なった。反応時間については、実施例１３では1時間、実施例１４では３時間、実施例１５では6時間、実施例１６では２４時間とした。
【００４０】
（実施例１７〜１９）
実施例１７〜２０では、反応温度を１５５℃とし、反応時間については、実施例１７では1時間、実施例１８では３時間、実施例１９では6時間、実施例２０では１２時間とした。また、反応時間が２４時間の場合は、前述した実施例９である。その他については実施例１３〜１６と同様とした。
【００４１】
１５０℃で反応を行なった実施例１３〜１６の結果を表５及び図４に示し、１５５℃で反応を行なった実施例１７〜２０及び実施例９の結果を表６及び図５に示す。
【００４２】
【表５】
2010047502.tif 000006
【００４３】
【表６】
2010047502.tif 000007
【００４４】
その結果、１５０℃で２４時間反応させた実施例１６では、エステル化の収率は９１．１％であったが（表５及び図４参照）、１５５℃で２４時間反応させた実施例９では、エステル化の収率が９５．２％まで上昇している。以上の結果から、無溶媒においてもエステル化は迅速に進行し、温度を高くすることにより収率を向上させることができることが分かった。
【００４５】
（実施例２１〜２５）
実施例２１〜２５では、コレステロール６mmolと各種カルボン酸（実施例２１ではパルミチン酸、実施例２２ではミリスチン酸、実施例２３ではラウリン酸、実施例２４ではデカン酸、実施例２５ではオクタン酸）６mmolとのエステル化反応を塩化第二鉄・六水和物０．０６mmol存在下で行なった。なお、カルボン酸がステアリン酸の場合は、上述した実施例１である。反応条件については実施例１と同様であり、説明を省略する。反応式を化１に示す。
【００４６】
【化１】
2010047502.tif 000008
【００４７】
その結果、表７に示すように、炭素数８のオクタン酸（実施例２５）から炭素数１８のステアリン酸（実施例１）まで、高収率でカルボン酸コレステリルが得られた。
【００４８】
【表７】
2010047502.tif 000009
【００４９】
（実施例２６〜３１）
実施例２６〜３１では、エルゴステロール６mmolと各種カルボン酸（実施例２６ではステアリン酸、実施例２７ではパルミチン酸、実施例２８ではミリスチン酸、実施例２９ではラウリン酸、実施例３０ではデカン酸、実施例３１ではオクタン酸）６mmolとのエステル化反応を塩化第二鉄・六水和物０．０６mmol存在下で行なった。反応条件については実施例１と同様であり、説明を省略する。反応式を化２に示す。
【００５０】
【化２】
2010047502.tif 000010
【００５１】
【表８】
2010047502.tif 000011
【００５２】
その結果、表８に示すように、還流時間２４時間において、炭素数８のオクタン酸（実施例３１）から炭素数１８のステアリン酸（実施例２６）まで、ほぼ定量的にカルボン酸エルゴステリルが得られた。
【００５３】
（実施例３２〜３７）
実施例３２〜３７では、スティグマステロール６mmolと各種カルボン酸（実施例３２ではステアリン酸、実施例３３ではパルミチン酸、実施例３４ではミリスチン酸、実施例３５ではラウリン酸、実施例３６ではデカン酸、実施例３７ではオクタン酸）６mmolとのエステル化反応を塩化第二鉄・六水和物０．０６mmol存在下で行なった。反応条件については実施例１と同様であり、説明を省略する。反応式を化３に示す。
【化３】
2010047502.tif 000012
【００５４】
【表９】
2010047502.tif 000013
【００５５】
その結果、表９に示すように、還流時間２４時間において、炭素数８のオクタン酸（実施例３７）から炭素数１８のステアリン酸（実施例３２）まで、ほぼ定量的にカルボン酸スティグマステリルが得られた。
【００５６】
以上、表７〜９に示すように、本発明のカルボン酸ステロイドエステルの製造方法を用いることにより、様々なステロイドアルコールと、長鎖カルボン酸とのエステルを極めて高い収率で得ることができることが分かった。
【００５７】
＜エステル化におけるラセミ化について＞
上記実施例１〜３７において、得られたカルボン酸ステロイドエステルの構造を、１Ｈ−ＮＭＲ測定、13Ｃ−ＮＭＲスペクトル測定及びＩＲ測定で調べたところ、カルボン酸やステロイドアルコールに存在する二重結合の位置は保持された。
【００５８】
＜使用した薬剤・機器等＞
上記実施例及び比較例で使用した各種金属塩、カルボン酸（ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、デカン酸、オクタン酸、オレイン酸）およびステロイドアルコール（コレステロール、エルゴステロール、スティグマステロール）は、市販のものを更に精製せずに使用した。
また、１ＨＮＭＲおよび１３ＣＮＭＲスペクトルは、ＪＥＯL  ＥＣＡ−５００  ＮＭＲ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ（日本電子（株）製）を用い、１ＨＮＭＲでは５００ＭＨｚ、１３ＣＮＭＲスペクトルでは１２５ＭＨｚで測定を行なった。
ＩＲスペクトルは、Ｎｅｘｕｓ  ４７０（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｎｉｃｏｌｅｔ）ＦＴ−ＩＲ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを用いてＫＢＲ錠剤法により記録した。元素分析は、京都大学有機微量元素分析センターに測定を委託した。
【００５９】
この発明は、上記発明の実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】各種金属塩触媒存在下におけるセチルアルコールとミリスチン酸のエステル化収率を示したグラフである。
【図２】各種金属塩触媒存在下におけるコレステロールとステアリン酸のエステル化収率を示したグラフである。
【図３】Ｓ／Ｃ（コレステロールの仕込みモル量）／（塩化第二鉄・六水和物の添加モル量）の値と収率との関係を示すグラフである。
【図４】塩化第二鉄・六水和物０．０６mmol存在下、コレステロール６mmolとステアリン酸６mmolとを無溶媒下１５０℃でエステル化を行なった場合の反応時間とエステル化の収率との関係を示す図である。
【図５】塩化第二鉄・六水和物０．０６mmol存在下、コレステロール６mmolとステアリン酸６mmolとを無溶媒下１５５℃でエステル化を行なった場合の反応時間とエステル化の収率との関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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