(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の式（Ｉ）で表される３−メチルシクロペンタデカン−１−オールに、有機溶媒中でアシル化剤の存在下、アルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ  ｓｐ．）細菌由来の加水分解酵素を作用させて不斉エステル化反応を行い、生成物であるエステル体を分離した後、これを加水分解し、次いで酸化して（Ｒ）−（−）−ムスコンとすることを特徴とする光学活性ムスコンの製造方法。
【化１】
0003852063.tif 000003
【請求項２】
前記有機溶媒が、ジエチルエーテル、ＩＰＥ、ＴＨＦ、アセトン、アセトニトリル、ヘキサン、シクロヘキサン及びトルエンから成る群から選ばれる一種であることを特徴とする請求項１記載の光学活性ムスコンの製造方法。
【請求項３】
前記アシル化剤が、酢酸イソプロペニル、炭素数１〜１７の飽和カルボン酸ビニル、アクリル酸ビニル、メタクリル酸ビニル、コハク酸無水物、グルタル酸無水物からなる群から選ばれる一種であることを特徴とする請求項１記載の光学活性ムスコンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学活性ムスコン、特に天然型の（Ｒ）−（−）−ムスコンの製造方法に関する。詳細には、アルカリゲネス細菌由来の加水分解酵素（リパーゼ）を用いて、（Ｒ）−（−）−ムスコンの前駆体である３−メチルシクロペンタデカン−１−オールを光学分割した後、酸化することにより、麝香鹿から採取される高価な香料である天然型の（Ｒ）−（−）−ムスコンとする光学活性ムスコンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（Ｒ）−（−）−ムスコンは、天然麝香の主香成分であり、天然麝香中に０．５〜２．０重量％含有されている。また、（Ｒ）−（−）−ムスコンの香気を、光学異性体である（Ｓ）−（＋）−ムスコンの香気と比較すると、（Ｒ）−（−）−ムスコンは、拡散性が優れたボリューム感ある強いムスク香（閾値：３ｐｐｍ）であるのに対し、（Ｓ）−（＋）−ムスコンは、化学的で広がりのない貧弱な弱いムスク香（閾値：１０ｐｐｍ）であり、（−）体の方が（＋）体よりムスク香が３倍強いことが報告されている（印藤元一著、「合成香料」、４９２〜４９５頁）。
【０００３】
従来、この光学活性ムスコンである（Ｒ）−（−）−ムスコンは、主として以下の４つの方法で製造されていた。
（１）出発原料として光学活性体を用いる方法。例えば、（Ｓ）−４−ブロモ−３−メチルブタンニトリルを用いる方法（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９９０，５５，８２０〜８２６頁等）がある。
（２）（Ｅ）−２−シクロペンタデセン−１−オンに触媒の存在下で、不斉マイケル反応させる方法（Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ，１９９０，７９５〜７９７頁等）がある。
（３）３−メチル−２−シクロペンタデセン−１−オンを光学活性ホスフィン錯体を触媒として、不斉水素化する方法（特開平６−１９２１６１号公報）がある。
（４）酵素触媒を用いた光学分割法（第３９回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会要旨集，１９９５，１７７〜１７８頁）がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の製造方法の内、第１の方法（１）は、いずれの製造方法も多工程であり、出発原料の合成も困難である。また、第２の方法（２）は、高価な触媒が原料に対して約２倍モル必要であり、さらに−７８℃の低温で反応を行わなければならない。さらに、第３の方法（３）は、不斉水素化反応の基質となる（Ｅ）−及び（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセン−１−オンを合成する際に用いる触媒が高価で不安定なものであるばかりか、高度希釈法で合成する必要がある。さらに、不斉水素化を実行するには、（Ｅ）−体及び（Ｚ）−体の分離を完全に行わなければならないが、それぞれの分離が困難であり、また収率も低い。さらにまた、第４の方法（４）は、化学合成法に比べて、高価な試薬や複雑な工程を必要としない方法である。しかし、原料となるアルコールは不斉炭素が２個存在するため、図１で示すように、４種類の立体異性体が存在し、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｓｐ．）由来の酵素（リパーゼＡＫ、天野製薬株式会社製）はこれら異性体のうちの一種類のみしか選択的に反応せず、それ故に収率がかなり低い。さらに，反応時間も長い。以上のことからも光学活性ムスコンである（Ｒ）−（−）−ムスコンの工業的製造が困難である。以上のように、上記（１）〜（４）のいずれの製造方法も光学活性ムスコンである（Ｒ）−（−）−ムスコンの製造方法としては、満足できるものではなかった。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、特定の酵素を用いることにより、光学分割された光学活性ムスコンを、従来より安価で簡便に合成することができ、且つ光学活性体である（Ｒ）−（−）−ムスコン及び（Ｓ）−（＋）−ムスコンを得ることができる製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上のことから、本発明者は、酵素触媒を用いる光学活性ムスコンの製造方法について、鋭意検討した結果、出発原料として３−メチルシクロペンタデカン−１−オールを採用し、アルカリゲネス細菌由来の加水分解酵素を触媒として不斉エステル化を行い、エステル体を分離した後、これを加水分解し、次いで酸化を行えば、上記の課題を解決できることを見出した。
【０００７】
即ち、本発明は、下記の式（Ｉ）表わされる３−メチルシクロペンタデカン−１−オールに、有機溶媒中でアシル化剤の存在下、アルカリゲネス細菌由来の加水分解酵素を作用させることにより、不斉エステル化反応を行い、エステル体を分離した後、これを加水分解し、その後酸化を行って（Ｒ）−（−）−ムスコンとする光学活性ムスコンの製造方法である。
【化１】
0003852063.tif 000002
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の光学活性ムスコンの製造方法に係る反応式は、図２のようになる。図２において、式中のＲはアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基及びＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨから成る群から選ばれる一種を示す。
【０００９】
本発明において、使用できるアシル化剤即ちアシルドナーは、特に限定されるものではないが、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、及び酪酸ビニル等のＲが炭素数１〜１７の飽和カルボン酸ビニル類、アクリル酸ビニル、メタクリル酸ビニル等の不飽和カルボン酸ビニル類、芳香族カルボン酸ビニル類、コハク酸無水物、及びグルタル酸無水物等の酸無水物類等を挙げることができ、このうち酢酸イソプロペニルが最も好ましい。
【００１０】
本発明の光学活性ムスコンの出発原料である３−メチルシクロペンタデカン−１−オールは、図１に示すように、４種類の立体異性体が存在する。しかし、本発明においては、ラセミムスコンの還元により得た３−メチルシクロペンタデカン−１−オールを原料とした場合、水酸基の立体異性体が、いかなる比率で存在しようとも、高い光学純度且つ高収率で光学活性ムスコンを得ることができる。
【００１１】
本発明において用いられる加水分解酵素は、アルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ  ｓｐ．）細菌に由来したものである。加水分解酵素として、カンディア・シリンドラセア（Ｃａｎｄｉｄａ  ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ  ｎｏｖ．ｓｐ．）、ムコール・ジャバニカス（Ｍｕｃｏｒ  ｊａｖａｎｉｃｕｓ）、アスペルギラス・ニジェール（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｎｉｇｅｒ）等の微生物に由来する加水分解酵素が知られているが、これらを用いてもアシル化反応が殆ど進行せず、進行しても得られるエステル体の光学純度が非常に低い。また、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｓｐ．）由来の加水分解酵素（リパーゼＡＫ、天野製薬（株）製）を用いると非常に高い光学純度のムスコンが得られるが、収率がかなり低くなる（第３９回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会要旨集，１９９５，１７７〜１７８頁）。本発明において用いられる、アルカリゲネス細菌由来の加水分解酵素は市販されており、本発明では、これらの市販品をそのまま用いることができる。具体例としては、リパーゼＱＬ（名糖産業（株）製、加水分解活性＝３００００ユニット／ｇ。尚、３７℃で１分間に１マイクロモルの脂肪酸を遊離する酵素量を１単位とした。）を挙げることができる。
【００１２】
本発明において用いられる有機溶媒としては、例えばＩＰＥやジエチルエーテル等のエーテル系溶媒、またはヘキサン、シクロヘキサンやトルエン等を挙げることができる。
【００１３】
本発明を実施するには、反応容器に３−メチルシクロペンタデカン−１−オールを入れ、さらに有機溶媒を加え混合液とする。混合液中の３−メチルシクロペンタデカン−１−オールの濃度は、約０．０４〜０．４モル／リットルとなるように調整する。次いで、得られた混合液に、アシル化剤を３−メチルシクロペンタデカン−１−オールと等モル加え、さらにアルカリゲネス細菌由来の加水分解酵素を、力価が約３００００ユニット／ｇのもので約２０〜５０重量％となるように加える。加水分解酵素を添加した混合液を混和し、室温で攪拌することにより、不斉エステル化反応を行う。反応時間は、通常２４時間〜２０日間であるが、反応温度、酵素の量及び溶媒等を変えることにより、反応時間を短縮することも可能である。
【００１４】
反応終了後、酵素を濾過除去し、反応生成物である３−メチルシクロペンタデカン−１−オールのエステル体と未反応物である３−メチルシクロペンタデカン−１−オールの混合物を回収する。得られた混合物から、反応生成物と未反応物を分離するには、蒸留あるいはシリカゲルカラムクロマトグラフィー等の操作を行う。
【００１５】
得られたエステル体は、常法に従い、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリを用いて加水分解し、さらにジョーンズ試薬等で酸化すれば、天然型（Ｒ）−（−）−ムスコンを得ることができる。一方、未反応物を、そのまま酸化すれば、（Ｓ）−（＋）−ムスコンを得ることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、実施例中の分析は、次の分析機器を用いておこなった。
＊３−メチルシクロペンタデカン−１−オールのエステル化率；
ガスクロマトグラフィー：５８８０Ａ  （ヒューレットパッカード社製）
カラム：ＨＰ−２０Ｍ（Ｃａｒｂｏｗａｘ  ２０Ｍ）５０ｍ×０．２ｍｍ×０．１μｍ（ヒューレットパッカード社製）
温度：２００℃（定温）
＊光学活性ムスコンの旋光度；
旋光光度計：ＤＩＰ−３７０（ＪＡＳＣＯ）
【００１７】
（実施例１）
シクロヘキサン１０ｍｌに３−メチルシクロペンタデカン−１−オール１ｇ（４．１６ｍｍｏｌ）を溶解し、その混合物中に酢酸イソプロペニル４１６ｍｇ（４．１６ｍｍｏｌ）を加え、さらにリパーゼＱＬ（名糖産業（株）製、加水分解活性＝３００００ユニット／ｇ、以下同様）５００ｍｇを加え、室温で６日間攪拌した。反応の進行は、ガスクロマトグラフィーで確認し、原料と反応生成物の量がほぼ等しくなった時点をもって反応の終点とした。反応終了後、酵素を除去し、エバポレーターを用いて溶媒を留去し、反応生成物と未反応物の混合物を得た。得られた混合物から、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１（体積比））を用いて反応生成物を５２９ｍｇ（収率４５％）と未反応物４６５ｍｇ（収率４６．５％）を得た。得られた反応生成物はメタノール１０ｍｌに溶解し、その後水酸化ナトリウム１００ｍｇを加え、１時間還流した。反応終了後、反応溶液をジエチルエーテルで抽出し、飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾別後、減圧下で溶媒を留去し、反応生成物を４１２ｍｇ（３−メチルシクロペンタデカン−１−オールからの収率４１．２％）得た。反応生成物は、アセトン４０ｍｌに溶解し、ジョーンズ試薬を適量加え、その後１時間撹拌する。反応終了後、反応溶液をジエチルエーテルで抽出し、飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾別後、減圧下で溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝４０：１（体積比））を用いて天然型の（Ｒ）−（−）−ムスコンを３９８ｍｇ（３−メチルシクロペンタデカン−１−オールからの収率４０．１％）単離精製した。また、未反応物を上記と同様の方法で酸化し、（Ｓ）−（＋）−ムスコン４２３ｍｇ（３−メチルシクロペンタデカン−１−オールからの収率４２．７％）を得た。
【００１８】
得られた（Ｒ）−（−）−ムスコンの比旋光度は［α］Ｄ２５＝−１１．４°（Ｃ＝１．０２，メタノール）であった。（Ｒ）−（−）−ムスコンの比旋光度の文献値が［α］Ｄ＝−１１．７°（Ｃ＝０．８０，メタノール）（Ｈｅｌｖ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ，６０巻、１９７７、９２５頁）であることから、上記の（Ｒ）−（−）−ムスコンの光学純度が文献値と極めて近いと考えられる。また、得られた（Ｓ）−（＋）−ムスコンの比旋光度は［α］Ｄ２５＝＋１１．３°（Ｃ＝１．０２，メタノール）であった。
【００１９】
（実施例２）
トルエン１００ｍｌに３−メチルシクロペンタデカン−１−オール１ｇ（４．１６ｍｍｏｌ）を溶解し、その混合物中にコハク酸無水物４１６ｍｇ（４．１６ｍｍｏｌ）を加え、さらにリパーゼＱＬ（名糖産業（株）製、加水分解活性＝３００００ユニット／ｇ、以下同様）５００ｍｇを加え、室温で１週間攪拌した。反応終了後、酵素を除去し、１Ｍ炭酸ナトリウム水溶液で処理し、得られた水層に水酸化ナトリウム１００ｍｇを加えて１時間還流した。反応終了後、反応溶液をジエチルエーテルで抽出し、飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾別後、減圧下で溶媒を留去し、反応生成物２８０ｍｇ（３−メチルシクロペンタデカン−１−オールからの収率２８％）を得た。また、酵素反応で未反応であったアルコールは有機層に残り、有機層を飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾別後、減圧下で溶媒を留去し、未反応物を６９０ｍｇ（収率６９％）得た。反応生成物及び未反応物とも実施例１と同様の方法で酸化し、それぞれ（Ｒ）−（−）−ムスコン２５１ｍｇ（３−メチルシクロペンタデカン−１−オールからの収率２５．３％）及び（Ｓ）−（＋）−ムスコン６２０ｍｇ（３−メチルシクロペンタデカン−１−オールからの収率６２．５％）を得た。
【００２０】
得られた（Ｒ）−（−）−ムスコンの比旋光度は［α］Ｄ２５＝−１１．９°（Ｃ＝１．０２，メタノール）であった。（Ｒ）−（−）−ムスコンの比旋光度の文献値が［α］Ｄ＝−１１．７°（Ｃ＝０．８０，メタノール）（Ｈｅｌｖ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ，６０巻、１９７７、９２５頁）であることから、上記の（Ｒ）−（−）−ムスコンの光学純度は天然型とほぼ同じであると考えられる。また、得られた（Ｓ）−（＋）−ムスコンの比旋光度は［α］Ｄ２５＝＋５．７°（Ｃ＝１．１３，メタノール）であった。
【００２１】
（実施例３）
シクロヘキサン１００ｍｌに３−メチルシクロペンタデカン−１−オール１０ｇ（４１．６ｍｍｏｌ）を溶解し、そこへ酢酸イソプロペニル４．１６ｇ（４１．６ｍｍｏｌ）を加え、さらにリパーゼＱＬ（名糖産業（株）製、加水分解活性＝３００００ユニット／ｇ以下同様）２ｇを加え温室で１４日間攪拌した。反応の進行は、ガスクロマトグラフィーで確認し、原料と反応生成物の量がほぼ等しくなった時点をもって反応の終点とした。反応終了後、酵素を除去し、エバポレーターを用いて溶媒を留去し反応生成物と未反応物の混合物を得た。得られた混合物にトリメトキシボラン１．０８ｇ（１０．４ｍｍｏｌ）を加え減圧蒸留（１１０〜１３０℃／１ｍｍＨｇ）し、反応生成物を５．３０ｇ（収率４５．１％）と未反応物４．７２ｇ（収率４７．２％）を得た。得られた反応生成物はメタノール１００ｍｌに溶解し水酸化ナトリウム１ｇを加え、１．５時間還流する。反応終了後、反応溶液を酢酸エチルで抽出し飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾別後、減圧下で溶媒を留去し、反応生成物を４．１８ｇ（３−メチルシクロペンタデカン−１−オールからの収率４１．８％）得た。反応生成物は、７０％アセトニトリル水溶液１００ｍｌに溶解し、臭素酸ナトリウム２．６３ｇ（１７．４ｍｍｏｌ）、硝酸第二セリウムアンモニウム０．９５ｇ（１．７４ｍｏｌ）を加え１時間還流する。反応終了後、反応溶液をジエチルエーテルで抽出し飽和食塩水、重曹水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾別後、減圧下で溶媒を留去する。残渣を減圧蒸留（１７０〜１７５℃／１ｍｍＨｇ）し（Ｒ）−（−）−ムスコン（天然型ムスコン）を４．０１ｇ（３−メチルシクロペンタデカン−１−オールからの収率４０．４％）単離精製した。更に、未反応物を酸性処理した後、上記と同様の方法で酸化し、（Ｓ）−（＋）−ムスコン４．２５ｇ（３−メチルシクロペンタデカン−１−オールからの収率４２．９％）を得た。
【００２２】
得られた（Ｒ）−（−）−ムスコンの比旋光度は［α］Ｄ２５＝−１１．５°（Ｃ＝１．０２，メタノール）であった。（Ｒ）−（−）−ムスコンの比旋光度の文献値が［α］Ｄ＝−１１．７°（Ｃ＝０．８０，メタノール）（Ｈｅｌｖ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ，６０巻、１９７７、９２５頁）であることから、上記の（Ｒ）−（−）−ムスコンの光学純度が文献値と極めて近いと考えられる。また、得られた（Ｓ）−（＋）−ムスコンの比旋光度は［α］Ｄ２５＝＋１１．４°（Ｃ＝１．０３，メタノール）であった。
【００２３】
【発明の効果】
３−メチルシクロペンタデカン−１−オールは４種類の立体異性体が存在するが、本発明のエステル体として分離し、次いで加水分解、酸化する方法により水酸基の立体異性体が如何なる比率で存在しようとも、（Ｒ）−（−）−ムスコンを大量に合成することが可能となり、本発明の方法は、香料として有用な（Ｒ）−（−）−ムスコンを工業的に製造することのできる極めて有効な方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光学活性ムスコンの立体異性体を示す図である。
【図２】  本発明の光学活性ムスコンの製造方法を示す図である。
【図１】
0003852063.tif 000004
【図２】
0003852063.tif 000005