173_091-002AP-TW
發佈日期 :
2009-04-29
| 發明專利說明書 | |
| ※申請案號： 087120140 | |
| ※申請日期： 19981204 ※ＩＰＣ分類： Int.Cl.(7) C07C 43/168 |
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| 一、發明名稱： (中文/英文) | |
光學活性S形a--芳香取代基丙酸(profens)或其S形酯類之製造方法(全文下載) Processes for preparing optically active S-α-aryl propionic acids or esters thereof.
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| 二、申請人： 共 1 人
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| 1 . 姓名或名稱：(中文/英文) 行政院國家科學委員會 / NATIONAL SCIENCE COUNCIL 代 表 人：(中文/英文) / 住居所或營業所地址：(中文/英文) 台北巿和平東路二段一○六號十八樓 / 國 籍：(中文/英文) 中華民國 / TW
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| 三、發明人： 共 2 人
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| 1 . 姓名：(中文/英文) 蔡少偉 / TSAI, SHAU-WEI 國 籍：(中文/英文) 中華民國 / TW 2 . 姓名：(中文/英文) 張春生 / JANG, CHUEN-SHENG 國 籍：(中文/英文) 中華民國 / TW
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四、聲明事項 |
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| □主張專利法第二十二條第二項 □ 第一款或 □ 第二款規定之事實，其事實發生日期為：年 月 日
□申請前已向下列國家(地區)申請專利: 【格式請依:受理國家(地區)、申請日、申請案號、 順序註記】
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| □ 有主張專利法第二十七條第一項國際優先權：
□無主張專利法第二十七條第一項國際優先權： |
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| □ 主張專利法第二十九條第一項國內優先權：
【格式請依:申請日、申請案號、順序註記】
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□ 主張專利法第三十條生物材料： □ 須寄存生物材料者： 國內生物材料【格式請依:寄存機構、日期、號碼、順序註記】 國外生物材料【格式請依:寄存國家、機構、日期、號碼、順序註記】 |
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| □ 不須寄存生物材料者: 所屬技術領域中具有通常知識者易於獲得時，不須寄存。 |
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| 五、中文發明摘要： | |
| 一種光學活性S形α-芳香取代基丙酸或其S形酯類之製造方法，其係利用具有S形立體選擇性之脂酶為觸媒，在不同溫度下，各種含水有機溶劑中進行外消旋α-芳香取代基丙酸硫酯化合物水解反應，得到S形α-芳香取代基丙酸產物，而未反應之R形α-芳香取代基丙酸硫酯可藉溶液中添加之鹼為觸媒，進行消旋反應(racemization)得到S形α-芳香取代基丙酸硫酯，然後再藉由脂酶繼續水解，故理論上可以得到100％轉化率之S形α-芳香取代基丙酸產物。同理，在額外添加醇基質之各種含微水有機溶劑中進行外消旋α-芳香取代基丙酸硫酯化合物轉酯化反應，得到S形α-芳香取代基丙酸酯類產物，而未反應之R形α-芳香取代基丙酸硫酯可藉溶液中添加之鹼為觸媒，進行消旋比反應得到S形α-芳香取代基丙酸硫酯，然後再藉由脂酶繼續轉酯化，故理論上可以得到100％轉化率之S形α-芳香取代基丙酸酯類產物。 | |
| 六、英文發明摘要： | |
| The invention describes a process for preparing optically activeS-α-aryl propionic acids from their racemic thioesters by usinglipase-hydrolysis and base-racemization in different aqueous organicsolvents. The invention also relates to a process for preparingoptically active s-α-aryl propionic acid esters from racemic α-arylpropionic acid thioesters by using lipase-transesterification and base-racemization in different organic solvents. The processes according tothe invention are novel and practical in view of the high optical purityand conversion higher than 50% of the product. | |
| 七、指定代表圖： | |
| （一）本案指定代表圖為： | |
| （二）本代表圖之元件符號簡單說明：
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| 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： | |
| 九、發明說明： | |
| 本發明係關於一種光學活性S形α-芳香取代基丙酸或其S形酯類之製造方法，其係利用具有S形立體選擇性之脂肪酶為觸媒，在不同溫度下，各種含水有機溶劑中進行外消旋α-芳香取代基丙酸硫酯化合物水解反應，得到S形α-芳香取代基丙酸產物，而未反應之R形α-芳香取代基丙酸硫酯可藉溶液中添加之鹼為觸媒，進行消旋反應得到S形α-芳香取代基丙酸硫酯，然後再藉由脂肪酶繼續水解，故理論上可以得到100％轉化率之S形α-芳香取代基丙酸產物，由於反應得到之高產物光學純度超過50％轉化率結果顯示本製作方法具有實用性，而可應用在市面上α-芳香取代基丙酸非固醇類藥物(Ⅰ)或其酯類(Ⅱ)之製造。 α-芳香取代基丙酸（α-arylpropionic acids，通稱profens，如(Ⅰ)所示）為非固醇類藥物(NSAIDs)，具有鎮痛、解熱、消炎藥效，市面上此類藥品之種類繁多，例如ibuprofen(1)、aproxen(2)、ketoprofen(3)、flurbiprofen(4)等。依1995年統計【Ahuja,1997】，前三種藥物每年全球之銷售總額已達三十億美元，故甚具市場價值而為各製藥廠或研究機構所努力開發。    其中R為芳香取代基，R1及R2為取代基。 α-芳香取代基丙酸具有R及S構形對掌異構物，其在生物體中藥效不盡相同。以naproxen為例，其S形異構物之藥效為R形異構物之28倍；而S形ibuprofen之藥效則為R形異構物之100倍以上。隨著藥物管理日益嚴格之政策要求下，目前以外消旋物(racemates)形式出售之藥物未來勢必規定以純光學活性形式銷售，因此以有效方法製造光學活性物來滿足市場需求勢必更受重視。此外，過去研究顯示以口服方式投藥【Shanbhag et al.,1992】，α-芳香取代基丙酸可能引起腸胃出血或潰瘍之副作用，故而開發其S形酯類(Ⅱ)或醯胺類衍生物前驅藥(prodrugs)，以降低因α-芳香取代基丙酸之酸基引起之毒性，遂成為大家努力的目標。 獲得光學活性物的方法包括以下幾種方法【Sheldon，1993】：(1)自天然中具有光學活性前驅物合成。(2)利用微生物或酵素等生物觸媒或非對稱金屬觸媒經不齊合成、或不齊誘導由前光學活性物(prochiralcompoundS)合成。(3)利用拆分法(resolution)自外消旋物獲得，此又可細分為層析法、非對掌異構鹽結晶法(diastereomeric salt crystallization)、優先晶出法(preferential cryStallization)以及利用生物觸媒或非對稱金屬觸媒之動力拆分法(kinetic resolution)。以S形naproxen為例，目前工業上之製程主要是利用與甲基苯基胺等鹼形成之非對掌異構鹽結晶法，以及利用非對稱金屬觸媒之不齊合成。 近年來由於酵素工程技術突飛猛進，使得利用酯酶(esterases)或脂肪酶之高立體選擇性，在有機溶劑存在下進行外消旋α-芳香取代基丙酸酯類化合物之水解(hydrolysis)或轉酯化(transesterification)拆分【Cesti, 1986; Palomer et al.,1993；Sih et al., 1988;Sih, 1986】、以及外消旋α-芳香取代基丙酸之酯化(esterification)拆分【Mertoliet al., 1996； Mustranta,1992；Tsai et al.,1994】之製程深具應用潛力。 然而不管是應用那一種拆分法進行外消旋物分割，理論上最多只能獲得50％所要之光學活性產物。本研究開發一種同時利用脂肪酶及鹼為觸媒，在有機溶劑存在下進行外消旋α-芳香取代基丙酸硫酯類化合物(Ⅲ)之水解或轉酯化動態拆分(dynalmic resolution)，可以突破超過50％所要光學活性產物轉化率之限制，得到理論上100％轉化率之S形α-芳香取代基丙酸或其S形酯類之製造方法。由於過去文獻上尚無人應用此方法於S形α-芳香取代基丙酸或其S形酯類之製造而具創新性，再由高光學純度產物與超過50％轉化率結果可知其深具實用性。 圖式簡單說明 請參閱以下有關本發明之附圖，將可進一步瞭解本發明之技術內容及其目的功效；有關該實施例之附圖為： 圖一為顯示不同鹼濃度下ee S 與X t 隨時間之變化。三辛基胺濃度：0mM,（●）;25mM,(○);50mM，(□);75mM,(△);100mM,(▽);125mM,(◇)。 圖二為不同三辛基胺濃度下ee P 隨時間之變化（符號說明與圖一同）。 圖三為異辛烷中S形naproxen三氟乙硫酯ee S 隨時間之變 化。改質IRA904陰離子交換樹脂：帶OH - 基，(●)；帶AcO - 基，(▼)；帶CO 3-2 基，(■)；帶HCO -3 基，(▲)； 三辛基胺，(◆)。 圖四為異辛烷中S形naproxen苯硫酯ee S 隨時間之變化（符號說明與圖三同）。 圖五為外消旋naproxen三氟乙硫酯之轉酯化動態拆分：Xt,(●);ee P,M ,(○);X MA ,(■);X NA ,(□)。 綜上所述，本發明提出一種光學活性S形α－芳香取代基丙酸〔profens〕或其S形酯類之製造方法，其係利用具有S形立體選擇性之脂肪酶為觸媒，在不同溫度下各種含水有機溶劑中進行外消旋α－芳香取代基丙酸硫酯化合物水解反應，得到S形α－芳香取代基丙酸產物，而未反應之R形α－芳香取代基丙酸硫酯可藉溶液中添加之鹼為觸媒，進行消旋反應得到S形α－芳香取代基丙酸硫酯，然後再藉由脂肪酶繼續水解，故理論上可以得到100％轉化率之S形α－芳香取代基丙酸產物。同理，在額外添加醇基質之各種含微水有機溶劑中進行外消旋α－芳香取代基丙酸硫酯化合物轉酯化反應，得到S形α－芳香取代基丙酸酯類產物，而未反應之R形α－芳香取代基丙酸硫酯可藉溶液中添加之鹼為觸媒，進行消旋化反應得到S形α－芳香取代基丙酸硫酯，然後再藉由脂肪酶繼續轉酯化，故理論上可以得到100％轉化率之S形α－芳香取代基丙酸酯類產物。 S形α－芳香取代基丙酸或其酯類前驅藥具有鎮痛、解熱、消炎藥效，依照傳統化學合成法可先獲得其外消旋硫酯化合物。為了自外消旋化合物中獲得S形α－芳香取代基丙酸或其酯類前驅藥，本發明將在有機溶劑存在下，利用具有S形立體選擇性之脂肪酶進行水解或轉酯化反應，並同時藉由添加之鹼觸媒進行R形α－芳香取代基丙酸硫酯化合物消旋化，得到高光學純度且超過傳統拆分法50％理論轉化率之產物。 適用於本發明之脂肪酶選自不同微生物生產來源，可列舉計有黑麴菌Aspergillus niger，皺落假絲酵母Candidarugosa，白地黴Geotrichum candidum，洋蔥假單胞菌Pseudomonas cepacia，米根黴Rhizopus oryzae等，其中以皺落假絲酵母所衍生的脂肪酶為宜。適用於本發明之外消旋α-芳香取代基丙酸硫酯化合物，可列舉計有ibuprofen、aproxen、ketoprofen、flurbiprofen等硫酯化合物，其中以naproxen硫酯化合物為宜。適用於本發明之有機溶劑，可列舉計有異辛烷、庚烷、己烷、環己烷、戊烷、甲苯、苯等，其中以異辛烷或環己烷為宜。適用於本發明之鹼類，可列舉計有如三乙基胺、三丁基胺、三辛基胺類之有機鹼，及陰離子型交換樹脂（美國Sigma公司IRA904陰離子交換樹脂改質而得）類之無機鹼，其中以三辛基胺或帶Ac0陰離子型交換樹脂為宜。 下面實例進一步說明本發明之可行性與實用性，但非限制本發明之範圍。凡有關本發明製作技術者，亦即利用具有S形立體選擇性之脂肪酶，在鹼觸媒以及有機溶劑存在下進行外消旋α-芳香取代基丙酸硫酯水解或轉酯化反應，以得到S形α-芳香取代基丙酸或其酯類之製作方法，均包含於本專利範圍。 【實施例1】 於15毫升異辛烷有機溶劑中配製濃度為3mM外消旋naproxen三氟乙硫酯、每毫升20毫克lipaseMY脂肪酶（日本名堂產業株式會社，活性為每小時每毫克108毫莫耳）以及不同濃度三辛基胺，在攝式45度下進行水解動態拆分，以及不添加三辛基胺進行水解拆分。於不同時間取樣，並經高效液柱層析儀分析（流動相組成為正己烷：異丙醇：醋酸=97:3:1，流速每分鐘0.4毫升，日本Daicel公司Chiralcel OD管柱）得到外消旋物轉化率(X t )、反應物光學純度(ee S )及產物光學純度(ee P )隨時間變化如圖一及圖二所示’其中X t 、ee S 及ee P 定義為  A及B分別為S形與R形naproxen三氟乙硫酯濃度，P及Q則代表S形與R形naproxen濃度。 結果顯示提高三辛基胺濃度，可增加外消旋naproxen三氟乙硫酯反應速率以及R形硫酯之消旋程度，故相同反應時間時ee S 下降且X t 增加。此外，產物ee P 值均能保持大於95％。以反應時間290小時為例，添加三辛基胺系統均能突破超過50％S形naproxen轉化率之瓶頸。與未添加三辛基胺之傳統拆分製程比較，本製程確可提高外消旋物轉化率X t 及產物ee P 值，故本發明之可行性與實用性由此得知。 【實施例2】 除了實施例1所使用如三辛基胺之有機鹼外，其他無機鹼例如陰離子交換樹脂（美國Sigma公司IRA904陰離子交換樹脂改質而得）亦可有效地用來進行R形或S形naproxen硫酯之消旋化。例如以異辛烷中含230mM三辛基胺或10毫克陰離子交換樹脂，濃度為1.5mM之S形naproxen三氟乙硫酯之消旋為例。於攝式37度進行消旋化反應，ee S 值變化結果如圖三所示；又以濃度為1.5mM之S形naproxen苯硫酯為例，ee S 值變化結果如圖四所示。 【實施例3】 於15毫升異辛烷有機溶劑中配製濃度為3mM外消旋naproxen三氟乙硫酯，50mM醇類基質2-N-嗎啉基乙醇（2-N-morpholinoethanol），96mM三辛基胺，以及618毫克含固定化lipase MY脂肪分解酵素之聚丙烯單體（相當於使用每毫升30毫克之lipaSe MY脂肪酶），在攝氏45度下進行轉酯化動態拆分，合成所要之S形naproxen 2-N-嗎啉基乙醇酯類前驅藥。於不同時間取樣，並經高效液柱層析儀分析（流動相組成為正己烷：異丙醇：醋酸＝97:3:1，流速每分鐘0.4毫升，日本Daicel公司Chiralce1 OD管柱）得到外消旋物轉化率(Xt)、S形naproXen水解副產物轉化率(X NA )、S形酯類產物光學純度(ee P ,M)及轉化率(X MA )隨時間變化如圖五所示，其中X t 、X NA 、ee P , M 及X MA 定義為   A O 及B O 分別為S形與R形naproxen三氟乙硫酯初始濃度，P M 及Q M 分別代表S形與R形naproxen酯類濃度，P N 及Q N 則代表S形與R形naproxen水解副產物濃度。以反應303小時結果為例，得到X t =82.6%，ee P,M =96%與X MA =65%結果。 【實施例4】 除了實施例3使用之外消旋naproxen三氟乙硫酯外，其他外消旋naproxen硫酯亦可當做反應基質，部份結果如表一之轉酯化拆分所示。當合成硫酯之硫醇含有吸電子基如三氟乙硫醇或苯硫醇時，所用酵素具有較高之活性。  反應條件：15毫升異辛烷中含3mM外消旋naproxen硫酯，10mM 2-N-嗎啉基乙醇，每毫升20毫克lipase MY脂肪酶，反應溫度攝氏37度。 【實施例5】 除了實施例3使用之脂肪酶及溶劑外，其他來源之酵素或溶劑亦具有類似之結果，部份結果如表二之轉酯化拆分所示。  反應條件：15毫升溶劑中含3mM外消旋naproxen三氟乙硫酯，10mM2-N-嗎啉基乙醇及每毫升20毫克酵素，反應溫度為攝氏37度。美國Sigma公司產品lipaSe Ⅶ脂肪酶源自皺落假絲酵母Candida rugosa，活性每小時每毫克1010毫莫耳。 綜上所述，本案不但在技術思想上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。
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| 十、申請專利範圍： | |
| 1.一種光學活性S形α-芳香取代基丙酸(profens)或其S形酯類之製造方法，其特徵在於利用具有S形立體選擇性之脂肪分解酵素，選自Aspergillusniger、candidarugosa、Geotrichum candidum、Pseudomonas cepacia或Rhizopusoryzae，並於攝氏25至70度，與非極性有機溶劑，如異辛烷、庚烷、己烷、環己烷或苯，以及鹼，如三乙基胺、三丁基胺、三辛基胺之有機鹼或陰離子交換樹脂改質之無機鹼存在下，進行外消旋naproxen硫酯之水解或轉酯化動態拆分。 2.如申請專利範圍第1項之製造方法，其中所用之外消旋α-芳香取代基丙酸硫酯係由外消旋naproxen三氟乙硫酯、外消旋naproxen苯硫酯、外消旋naproxen乙硫酯、外消旋naproxen丙硫酯、外消旋naproxen丁硫酯而成的群體選出者。 3.如申請專利範圍第1項之製造方法，其中有機鹼為三辛基胺，無機鹼則為陰離子交換樹脂改質帶有AcO官能基之陰離子型交換樹脂。 4.如申請專利範圍第1項之製造方法，其中所用之外消旋naproxen硫酯係由外消旋naproxen與含有吸電子基硫醇合成而得者。 5.如申請專利範圍第4項之製造方法，其中所用含有吸電子基硫醇係由三氟乙硫醇及苯硫醇選出者。 6.如申請專利範圍第1項之製造方法，其中所用之脂肪分解酵素係對外消旋α-芳香取代基丙酸硫酯具有S形立體選擇性，其選自Candida rugosa。 7.如申請專利範圍第1項之製造方法，其中所用之非極性有機溶劑以異辛烷及環己烷。 |
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| 十一、圖式： | |
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