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タイトル:再公表特許(A1)_光学活性α−置換プロリン類の製造方法
出願番号:2012058452
年次:2015
IPC分類:C07D 207/16,C07D 207/20


特許情報キャッシュ

上原 久俊 三宅 良磨 坂東 敬祐 川端 潤 前田 智子 JP WO2012165023 20121206 JP2012058452 20120329 光学活性α−置換プロリン類の製造方法 株式会社エーピーアイ コーポレーション 396020464 高島 一 100080791 土井 京子 100125070 鎌田 光宜 100136629 田村 弥栄子 100121212 山本 健二 100122688 村田 美由紀 100117743 小池 順造 100163658 當麻 博文 100174296 上原 久俊 三宅 良磨 坂東 敬祐 川端 潤 前田 智子 JP 2011122587 20110531 C07D 207/16 20060101AFI20150127BHJP C07D 207/20 20060101ALI20150127BHJP JPC07D207/16C07D207/20 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC,VN 再公表特許(A1) 20150223 2013517907 64 4C069 4C069AA20 4C069AB03 4C069BA01 4C069BD09 4C069CC02 本発明は、鎖状ケトン化合物から光学活性α−置換プロリン類を製造する工業的方法に関する。本発明によって製造される光学活性α−置換プロリン類は、ペプチドの構造化学において、また医薬中間体として有用な化合物である。 光学活性α−置換プロリン類は、それを含むペプチドにおいて非常に限られたねじれ角しか許容しないため、回転自由度が低く限られた立体構造のペプチドのみを生成すると考えられ、近年非常に注目されている(例えば非特許文献1参照。)。さらにその揺らぎの少ない構造から、高選択的な医薬品の部分構造として有用であると考えられ、創薬研究において盛んに利用されている。 光学活性α−置換プロリン類の合成法としては、L−プロリンを原料とし、アミノ酸をピバルアルデヒドで保護した後、強塩基とアルキル化剤を用いてアルキル化する方法が知られている(例えば非特許文献2参照。)。また、この改良法として、ピバルアルデヒドの替わりにクロラールを用いる方法(例えば非特許文献3参照。)がある。しかしながらいずれの方法でも、−78℃の極低温でLDA等の高価な強塩基を用いる必要があり、工業的に適しているとは言えない。また、これらの方法では、安価なL−プロリンからはS体のα−置換プロリンのみしか製造できないという問題もある。 L−アラニン等のアミノ酸を原料とし、分子内環化反応で光学活性α−置換プロリン類を合成する方法も知られている(例えば非特許文献4、特許文献1参照。)。しかしながら分子内環化反応工程でカリウムヘキサメチルジシラジドやリチウムヘキサメチルジシラジド等の高価な強塩基を必要とするという問題があった。一方、類似の反応を安価な水酸化カリウムを用いて実施する方法(非特許文献5参照。)も報告されているが、水酸化カリウムを粉体にすりつぶすという工業的に困難な操作が必要であり、また溶媒として30倍体積量のDMSOを用いるため生産性が低いという課題が残されていた。さらにいずれの場合でも、分子内環化反応工程で、カルボキシル基及びアミノ基を保護しておく必要があり、保護、脱保護のため、全体の製造工程が多くなるという欠点があった。 光学活性4級アンモニウム塩を用いた触媒的不斉合成法も知られている(例えば非特許文献6参照。)。この方法の立体選択性及び収率は非常に高いものの、基質としてターシャリーブチルエステル、アルキル化剤としてヨウ化物、塩基として水酸化セシウムを用いる必要がある。これらの資材はいずれも工業的に高価であり、この手法は安価な製造が求められる医農薬中間体向けには適切ではない。 一方、ラセミ体のα−メチルプロリンアミドを酵素的に分割し、光学活性α−メチルプロリン及び光学活性α−メチルプロリンアミドを得る方法も知られている(非特許文献1参照。)。この酵素分割において、オクロバクテリウム・アンスロピ(Ochrobactrum anthropi)NCIMB40321及びマイコバクテリウム・ネオオーラム(Mycobacterium neoaurum)ATCC25975は、選択性の指標となるE値としてそれぞれ317と240を示し、酵素分割自体は比較的効率的であるものの、分割の原料であるラセミ体のα−メチルプロリンアミドの合成に多段階を要する。すなわち、アラニンアミドとベンズアルデヒドのイミン形成、水素化ナトリウムを用いたアクリロニトリルへの付加、イミンの加水分解、水素添加の4工程が必要であり、安価な工業的製造を志向する製造法として好ましいとは言えない。ここで、E値とは反応の転化率(c)と残存する基質の光学純度(eeS)から、次の式により算出される指標である。 E=ln[(1−c)(1−eeS)]/ln[(1−c)(1+eeS)] この手法以外のラセミ体のα−メチルプロリンアミドの実用的な製造方法は知られておらず、工業的に優れたラセミ体のα−置換プロリンアミドの製造方法の開発が望まれていた。 短工程でラセミ体のα−置換プロリンアミドを製造する方法として、2−シアノ−2−置換ピロリジン類を水和することによって合成する方法が考えられる。この方法の鍵となる2−シアノ−2−置換ピロリジン類のうち、2−シアノ−2−メチルピロリジンは公知化合物であるが(特許文献2参照。)、その製造方法はこれまでに報告例がなく、実用的な製造方法は知られていなかった。類似の化合物として、N−(1−フェニルエチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジンの合成例が報告されているが(非特許文献7参照。)、特殊なアミノニトリルを必要とする上、目的物は13%の低収率でしか得られていない。一方、同一著者の別の論文(非特許文献8参照。)では、ビシクロ骨格を有する2−シアノピロリジンが比較的高収率(最大80%)で得られている。この結果の違いは、ビシクロ骨格によってシアノ基の脱離が抑制されている系では高収率で2−シアノピロリジンが得られるものの、そのような安定化がない場合には、2−シアノピロリジンを高収率で得ることは困難であることを示している。また、1,7−ジクロロ−4−ヘプタノンからビシクロ骨格を有する2−シアノピロリジンを合成する例も報告されている(非特許文献9参照。)。この例においてもビシクロ骨格が高収率の達成に必須であることは明白である。なお、この報告においてシアン化カリウムを用いた含水溶媒中の反応では副反応が顕著であり、アセトンシアノヒドリンや2−アミノ−2−メチルプロパンニトリルを用い、非水系で反応させる必要があると述べられているが、いずれも熱分解等で青酸ガスを発生する危険があり、工業的に好ましい製造方法とは言えない。 ピロリン類、特に2−メチルピロリンは試薬としても販売されている有用性の高い化合物であるが高価であり、安価な工業的製造方法はこれまで報告されていない。例えば、5−クロロ−2−ペンタノンを原料とした2−メチルピロリンの製造方法は知られている(例えば非特許文献10参照。)が、塩素原子をアジド等に置換した後に、トリフェニルホスフィンで還元しつつ環化する等、2工程の反応を必要とし、大量の廃棄物を生じるため、工業的に好ましい方法ではなかった。一方、クロロアセトンを原料とした2−メチルチアゾリン類の製造方法は知られている(例えば特許文献3参照。)が、5−クロロ−2−ペンタノンは塩基性条件下で容易にシクロプロピルメチルケトンへと変換されることが知られており(例えば非特許文献11参照。)、本発明者らがアンモニア水を用いる特許文献3の方法を試みたところ、大量のシクロプロピルメチルケトンの副生が観測されたことから、特許文献3の手法は2−メチルピロリンの製造法として用いることができなかった。国際公開第2006/110816号特開昭49−31614号国際公開第2004/090152号Chem.Eur.J.,2009,15,8015.Org.Synth.,1995,72,62.Synlett,1999,33.J.Am.Chem.Soc.,2006,128,15394.J.Am.Chem.Soc.,2008,130,4153.Tetrahedron,2010,66,4900.Tetrahedron Asym.,2007,18,290.Tetrahedron Asym.,2006,17,252.Heterocycles,1997,45,1447.Bull.Soc.Chim.Fr.,1986,83.Org.Synth.,1951,31,74. 本発明は、鎖状ケトン化合物から光学活性α−置換プロリン類を、短工程かつ温和な条件で製造する実用上適した工業的方法を提供することを目的とする。 本発明者らが上記課題を解決するために鋭意検討した結果、鎖状ケトン化合物をアンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種、及びシアノ化剤と反応させることで環状含窒素化合物とする工程、更に当該環状含窒素化合物を水和してα−置換プロリンアミド類とする工程、当該α−置換プロリンアミド類を分割する工程を経ることで、光学活性α−置換プロリン類及び/又は光学活性α−置換プロリンアミド類が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 即ち、本発明によれば、以下の発明が提供される。[1] 下記工程(a)乃至(c)を含む、一般式(4)(式中、R1は置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、又は置換されていてもよいヘテロアリール基を示し、R2は水素原子、置換されていてもよいアルキル基、又はアミノ基の保護基を示し、R3はそれぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいヘテロアリール基、置換されていてもよい水酸基、置換されていてもよいアミノ基、置換されていてもよいチオール基、又はハロゲン原子を示し、2つ以上のR3が1つ又は複数の環構造を形成していてもよく、*は不斉炭素を示す。)で表される光学活性α−置換プロリン類若しくはその塩、及び/又は、一般式(5)(式中、各記号は前述と同義である。)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類若しくはその塩の製造方法;(a)一般式(1)(式中、R1及びR3は前述と同義であり、Xはハロゲン原子、又はスルホニルオキシ基を示す。)で表される鎖状ケトン化合物をアンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種、及びシアノ化剤と反応させ、必要によりピロリジン環上の窒素原子を保護することにより、一般式(2)(式中、R1及びR3は前述と同義であり、Yは窒素原子又はR2で置換された窒素原子、Zは炭素原子又はシアノ基で置換された炭素原子を示す。Yが窒素原子、Zが炭素原子を示すとき、YとZの間の結合は二重結合であり、YがR2で置換された窒素原子、Zがシアノ基で置換された炭素原子を示すとき、YとZの間の結合は単結合である。R2は前述と同義である。)で表される環状含窒素化合物又はその塩を得る;及び(b)一般式(2)で表される環状含窒素化合物又はその塩を水和することにより、一般式(3)(式中、各記号は前述と同義である。)で表されるα−置換プロリンアミド類又はその塩を得る;及び(c)一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類又はその塩を分割することにより、一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類若しくはその塩、及び/又は、一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類若しくはその塩を得る。[2] 下記工程(a)及び(b)を含む、一般式(3)(式中、各記号は前記[1]と同義である。)で表される2−置換プロリンアミド類又はその塩の製造方法;(a)一般式(1)(式中、各記号は前記[1]と同義である。)で表される鎖状ケトン化合物をアンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種、及びシアノ化剤と反応させ、必要によりピロリジン環上の窒素原子を保護することにより、一般式(2)(式中、各記号は前記[1]と同義である。)で表される環状含窒素化合物又はその塩を得る;及び(b)一般式(2)で表される環状含窒素化合物又はその塩を水和することにより、一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類又はその塩を得る。[3] 下記工程(a)を含む、一般式(2)(式中、各記号は前記[1]と同義である。)で表される環状含窒素化合物又はその塩の製造方法;(a)一般式(1)(式中、各記号は前記[1]と同義である。)で表される鎖状ケトン化合物をアンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種、及びシアノ化剤と反応させ、必要によりピロリジン環上の窒素原子を保護することにより、一般式(2)で表される環状含窒素化合物又はその塩を得る。[4] 下記工程(c)を含む、一般式(4)(式中、各記号は前記[1]と同義である。)で表される光学活性α−置換プロリン類若しくはその塩、及び/又は、一般式(5)(式中、各記号は前記[1]と同義である。)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類又はその塩の製造方法;(c)一般式(3)(式中、各記号は前記[1]と同義である。)で表されるα−置換プロリンアミド類又はその塩を分割することにより、一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類若しくはその塩、及び/又は、一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類若しくはその塩を得る;当該分割が下記工程(d)ないし(f)のいずれかである。(d)リゾプス・オリゼー由来のアミダーゼ活性を有する酵素によるアミド基の不斉加水分解反応である。(e)ジアステレオマー塩形成による分割である。(f)カラムクロマトグラフィーによる分離である。[5] 一般式(8)(式中、R2は1−フェニルエチル基、1−(1−ナフチル)エチル基、1−(2−ナフチル)エチル基、又はカルバモイルフェニルメチル基を示す。)で表されるα−メチルプロリンアミド類又はその塩。 本発明によれば、安価かつ入手容易な公知化合物から、ペプチドの構造化学において、また医薬品の鍵合成中間体として有用な光学活性α−置換プロリン類及び/又は光学活性α−置換プロリンアミド類を効率的に製造できる。 本発明において、R1は置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、又は置換されていてもよいヘテロアリール基を示す。 「置換されていてもよいアルキル基」の「アルキル基」としては、炭素数1〜10の直鎖、分枝鎖又は環状のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等の炭素数1〜10の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等の炭素数3〜10の分岐状アルキル基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜10の環状アルキル基が挙げられる。 当該アルキル基が有していてもよい置換基としては、フッ素原子;炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等);炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等);炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等)、ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等)、炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等)などから選ばれる1〜3個の置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基(例、フェニル基、ナフチル基等)等が挙げられる。当該置換基の数は、特に限定されないが、1〜3個が好ましい。置換基が2個以上ある場合は、置換基の種類は同一でも異なっていてもよい。 置換アルキル基としては、具体的には、ベンジル基、4−メトキシベンジル基、アリル基、2−フルオロエチル基等が挙げられる。 「置換されていてもよいアリール基」の「アリール基」としては、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基、例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。 当該アリール基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子);炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等);炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等);炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等);ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等)、炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等)、炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等)などから選ばれる1〜3個の置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基(例、フェニル基、ナフチル基等)等が挙げられる。当該置換基の数は、特に限定されないが、1〜3個が好ましい。置換基が2個以上ある場合は、置換基の種類は同一でも異なっていてもよい。 「置換されていてもよいヘテロアリール基」の「ヘテロアリール基」としては、環構成原子として、炭素原子以外に、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子から選ばれる1〜4個のヘテロ原子を含む5又は6員の芳香族へテロ環基、例えば、ピロリル(例、1−ピロリル、2−ピロリル、3−ピロリル)、フリル(例、2−フリル、3−フリル)、チエニル(例、2−チエニル、3−チエニル)、ピラゾリル(例、1−ピラゾリル、3−ピラゾリル、4−ピラゾリル)、イミダゾリル(例、1−イミダゾリル、2−イミダゾリル、4−イミダゾリル)、イソオキサゾリル(例、3−イソオキサゾリル、4−イソオキサゾリル、5−イソオキサゾリル)、オキサゾリル(例、2−オキサゾリル、4−オキサゾリル、5−オキサゾリル)、イソチアゾリル(例、3−イソチアゾリル、4−イソチアゾリル、5−イソチアゾリル)、チアゾリル(例、2−チアゾリル、4−チアゾリル、5−チアゾリル)、トリアゾリル(1,2,3−トリアゾール−4−イル、1,2,4−トリアゾール−3−イル)、オキサジアゾリル(1,2,4−オキサジアゾール−3−イル、1,2,4−オキサジアゾール−5−イル)、チアジアゾリル(1,2,4−チアジアゾール−3−イル、1,2,4−チアジアゾール−5−イル)、テトラゾリル、ピリジル(例、2−ピリジル、3−ピリジル、4−ピリジル)、ピリダジニル(例、3−ピリダジニル、4−ピリダジニル)、ピリミジニル(例、2−ピリミジニル、4−ピリミジニル、5−ピリミジニル)、ピラジニル(例、2−ピラジニル、3−ピラジニル)等が挙げられる。 当該ヘテロアリール基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子);炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等);炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等);炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等);ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等)、炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等)、炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等)などから選ばれる1〜3個の置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基(例、フェニル基、ナフチル基等)等が挙げられる。当該置換基の数は、特に限定されないが、1〜3個が好ましい。置換基が2個以上ある場合は、置換基の種類は同一でも異なっていてもよい。 これらの中で好ましくは、R1は置換されていてもよいアルキル基であり、更に好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、ベンジル基、アリル基であり、特に好ましくは、最も簡単な構造でα−置換プロリンの特性を示すメチル基である。 本発明において、R2は水素原子、置換されていてもよいアルキル基、又はアミノ基の保護基を示す。 「置換されていてもよいアルキル基」の「アルキル基」としては、炭素数1〜10の直鎖、分枝鎖又は環状のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等の炭素数1〜10の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等の炭素数3〜10の分岐状アルキル基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜10の環状アルキル基が挙げられる。 当該アルキル基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子);炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等);炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等);炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基(例、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等);カルバモイル基;カルボキシル基;炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等)、ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等)、炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等)などから選ばれる1〜3個の置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基(例、フェニル基、ナフチル基等)等が挙げられる。当該置換基の数は、特に限定されないが、1〜3個が好ましい。置換基が2個以上ある場合は、置換基の種類は同一でも異なっていてもよい。また置換されていてもよいアルキル基が不斉点を有する場合、R体であってもS体であっても、ラセミ体であってもよい。 アミノ基の保護基の具体例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、ホルミル基、アセチル基、クロロアセチル基、ジクロロアセチル基、トリクロロアセチル基、トリフルオロアセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基、4−クロロベンゾイル基等のアシル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基等の置換されていてもよいアルコキシカルボニル基;ベンジル基、4−メトキシベンジル基、4−ブロモベンジル基、1−フェニルエチル基、1−(1−ナフチル)エチル基、1−(2−ナフチル)エチル基、カルボキシフェニルメチル基、カルバモイルフェニルメチル基、2−ヒドロキシ−1−フェニルエチル基等の置換されていてもよいアリールアルキル基;アリル基、クロチル基等の置換されていてもよいアリル基;プロパルギル基;メタンスルホニル基、p−トルエンスルホニル基、2−ニトロベンゼンスルホニル基等のスルホニル基が挙げられる。またアミノ基の保護基が不斉点を有する場合、R体であってもS体であっても、ラセミ体であってもよい。 これらの中で好ましくは、R2は水素原子、アシル基、置換されていてもよいアルコキシカルボニル基、置換されていてもよいアリールアルキル基であり、更に好ましくは水素原子又は容易に除去可能なアセチル基、クロロアセチル基、トリフルオロアセチル基、ベンゾイル基、t−ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、ベンジル基、4−メトキシベンジル基、4−ブロモベンジル基、1−フェニルエチル基、1−(1−ナフチル)エチル基、1−(2−ナフチル)エチル基、カルバモイルフェニルメチル基であり、特に好ましくは水素原子、又は工程(a)で1級アミンを用いることで導入可能であり、工業的にも安価なことからベンジル基、1−フェニルエチル基、カルバモイルフェニルメチル基である。 本発明において、R3はそれぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、又は置換されていてもよいヘテロアリール基、置換されていてもよい水酸基、置換されていてもよいアミノ基、置換されていてもよいチオール基、又はハロゲン原子を示す。また、可能な場合は2つ以上のR3が1つ又は複数の環構造を形成してもよい。 「置換されていてもよいアルキル基」の「アルキル基」としては、炭素数1〜10の直鎖、分枝鎖又は環状のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等の炭素数1〜10の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等の炭素数3〜10の分岐状アルキル基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜10の環状アルキル基が挙げられる。 当該アルキル基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子);炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等);炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等);炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等)、ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等)、炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等)などから選ばれる1〜3個の置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基(例、フェニル基、ナフチル基等)等が挙げられる。当該置換基の数は、特に限定されないが、1〜3個が好ましい。置換基が2個以上ある場合は、置換基の種類は同一でも異なっていてもよい。 置換アルキル基としては、具体的には、ベンジル基、4−メトキシベンジル基、アリル基、2−クロロエチル基等が挙げられる。 「置換されていてもよいアリール基」の「アリール基」としては、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基、例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。 当該アリール基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子);炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等);炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等);炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等);ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等)、炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等)、炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等)などから選ばれる1〜3個の置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基(例、フェニル基、ナフチル基等)等が挙げられる。当該置換基の数は、特に限定されないが、1〜3個が好ましい。置換基が2個以上ある場合は、置換基の種類は同一でも異なっていてもよい。 「置換されていてもよいヘテロアリール基」の「ヘテロアリール基」としては、環構成原子として、炭素原子以外に、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子から選ばれる1〜4個のヘテロ原子を含む5又は6員の芳香族へテロ環基、例えば、ピロリル(例、1−ピロリル、2−ピロリル、3−ピロリル)、フリル(例、2−フリル、3−フリル)、チエニル(例、2−チエニル、3−チエニル)、ピラゾリル(例、1−ピラゾリル、3−ピラゾリル、4−ピラゾリル)、イミダゾリル(例、1−イミダゾリル、2−イミダゾリル、4−イミダゾリル)、イソオキサゾリル(例、3−イソオキサゾリル、4−イソオキサゾリル、5−イソオキサゾリル)、オキサゾリル(例、2−オキサゾリル、4−オキサゾリル、5−オキサゾリル)、イソチアゾリル(例、3−イソチアゾリル、4−イソチアゾリル、5−イソチアゾリル)、チアゾリル(例、2−チアゾリル、4−チアゾリル、5−チアゾリル)、トリアゾリル(1,2,3−トリアゾール−4−イル、1,2,4−トリアゾール−3−イル)、オキサジアゾリル(1,2,4−オキサジアゾール−3−イル、1,2,4−オキサジアゾール−5−イル)、チアジアゾリル(1,2,4−チアジアゾール−3−イル、1,2,4−チアジアゾール−5−イル)、テトラゾリル、ピリジル(例、2−ピリジル、3−ピリジル、4−ピリジル)、ピリダジニル(例、3−ピリダジニル、4−ピリダジニル)、ピリミジニル(例、2−ピリミジニル、4−ピリミジニル、5−ピリミジニル)、ピラジニル(例、2−ピラジニル、3−ピラジニル)等が挙げられる。 当該ヘテロアリール基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子);炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等);炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等);炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等);ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等)、炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基等)、炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等)などから選ばれる1〜3個の置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基(例、フェニル基、ナフチル基等)等が挙げられる。当該置換基の数は、特に限定されないが、1〜3個が好ましい。置換基が2個以上ある場合は、置換基の種類は同一でも異なっていてもよい。 置換されていてもよい水酸基としては、水酸基及びその保護体;メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−デシルオキシ基、1−メチルエトキシ基、1,1−ジメチルエトキシ基、シクロプロピルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素数1〜10のアルコキシ基;フェニルオキシ基、2−ナフチルオキシ基等の炭素数6〜10のアリールオキシ基;2−チエニルオキシ基、3−ピリジルオキシ基等のヘテロアリールオキシ基が挙げられ、当該アルコキシ基、アリールオキシ基及びヘテロアリールオキシ基は、ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子);炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等);炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基、アリル基等);炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等);アリールアルキル基(例、ベンジル基等)などから選ばれる任意の置換基を有してもよい。当該置換基の数は、特に限定されないが、1〜3個が好ましい。置換基が2個以上ある場合は、置換基の種類は同一でも異なっていてもよい。 また、水酸基の保護体として用いられる保護基は通常の条件で除去可能なものであれば特に限定されないが、その具体例は、ホルミル基、アセチル基、クロロアセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等のアシル基;ベンジル基、4−メトキシベンジル基、4−ブロモベンジル基、1−フェニルエチル基等の置換されていてもよいアリールアルキル基;メトキシメチル基、エトキシエチル基、ベンジルオキシメチル基等のアセタール型保護基;トリメチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基等のシリル基が挙げられる。 置換されていてもよいアミノ基は、任意の置換基及び/又は保護基を1又は2個有していてもよい。 置換基の具体例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等);炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基、アリル基等);水酸基;炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等);アリールアルキル基(例、ベンジル基等)が挙げられる。 保護基の具体例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、ホルミル基、アセチル基、クロロアセチル基、ジクロロアセチル基、トリクロロアセチル基、トリフルオロアセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基、4−クロロベンゾイル基等のアシル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基等の置換されていてもよいアルコキシカルボニル基;ベンジル基、4−メトキシベンジル基、4−ブロモベンジル基、1−フェニルエチル基等の置換されていてもよいアリールアルキル基;メタンスルホニル基、p−トルエンスルホニル基、2−ニトロベンゼンスルホニル基等のスルホニル基が挙げられる。 置換されていてもよいチオール基としては、チオール基及びその保護体;メチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、n−ブチルチオ基、n−デシルチオ基、1−メチルエチルチオ基、1,1−ジメチルエチルチオ基、シクロプロピルチオ基、シクロヘキシルチオ基等の炭素数1〜10のアルキルチオ基;フェニルチオ基、2−ナフチルチオ基等の炭素数6〜10のアリールチオ基;2−チエニルチオ基、3−ピリジルチオ基等のヘテロアリールチオ基が挙げられ、当該アルキルチオ基、アリールチオ基及びヘテロアリールチオ基は、ハロゲン原子(例、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子);炭素数1〜6のアルキル基(例、メチル基、エチル基、イソプロピル基等);炭素数2〜6のアルケニル基(例、ビニル基、アリル基等);炭素数1〜6のアルコキシ基(例、メトキシ基、エトキシ基等);アリールアルキル基(例、ベンジル基等)などから選ばれる任意の置換基を有してもよい。当該置換基の数は、特に限定されないが、1〜3個が好ましい。置換基が2個以上ある場合は、置換基の種類は同一でも異なっていてもよい。 また、チオール基の保護体として用いられる保護基は通常の条件で除去可能なものであれば特に限定されないが、その具体例は、ホルミル基、アセチル基、クロロアセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等のアシル基;ベンジル基、4−メトキシベンジル基、4−ブロモベンジル基、1−フェニルエチル基等の置換されていてもよいアリールアルキル基;メトキシメチル基、エトキシエチル基、ベンジルオキシメチル基等のアセタール型保護基;トリメチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基等のシリル基が挙げられる。 ハロゲン原子の具体例は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子である。 これらの中で好ましくは、R3は水素原子である。 本発明においてXはハロゲン原子、又はスルホニルオキシ基を示す。 ハロゲン原子の具体例は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子である。 スルホニルオキシ基の具体例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、メタンスルホニルオキシ基、クロロメタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基等の置換されていてもよいアルキルスルホニルオキシ基;p−トルエンスルホニルオキシ基、p−クロロベンゼンスルホニルオキシ基、2−ニトロベンゼンスルホニルオキシ基等の置換されていてもよいアリールスルホニルオキシ基が挙げられる。 これらの中でXとして好ましくは、ハロゲン原子であり、更に好ましくは対応する鎖状ケトン化合物が工業的に安価な塩素原子である。 本発明において、Yは窒素原子又はR2で置換された窒素原子を示す。 本発明において、Zは炭素原子又はシアノ基で置換された炭素原子を示す。 上記一般式(1)で表される鎖状ケトン化合物は、1−置換−1−ブタノンの4位にハロゲン原子等の脱離基を有する化合物である。 上記一般式(1)で表される鎖状ケトン化合物の具体例としては、5−フルオロ−2−ペンタノン、5−クロロ−2−ペンタノン、5−ブロモ−2−ペンタノン、5−ヨード−2−ペンタノン、5−(メタンスルホニルオキシ)−2−ペンタノン、5−(クロロメタンスルホニルオキシ)−2−ペンタノン、5−(トルエンスルホニルオキシ)−2−ペンタノン、6−クロロ−3−ヘキサノン、6−ブロモ−3−ヘキサノン、1−クロロ−4−オクタノン、6−クロロ−2−メチル−3−ヘキサノン、4−クロロ−1−シクロプロピル−1−ブタノン、4−クロロ−1−シクロヘキシル−1−ブタノン、4−ブロモ−1−シクロヘキシル−1−ブタノン、7−クロロ−1−ヘプテン−4−オン、4−クロロ−1−フェニル−1−ブタノン、4−ブロモ−1−フェニル−1−ブタノン、4−クロロ−1−(4−メトキシフェニル)−1−ブタノン、4−クロロ−1−(4−クロロフェニル)−1−ブタノン、4−クロロ−1−(2−チエニル)−1−ブタノン、4−クロロ−1−(3−ピリジル)−1−ブタノンが挙げられる。 上記一般式(2)で表される環状含窒素化合物は、飽和5員環アミンであるピロリジン類、又は炭素−窒素2重結合を有する不飽和5員環イミンであるピロリン類であり、2位に置換基を有する。 上記一般式(2)で表される環状含窒素化合物がピロリジン類である場合、当該化合物は、特に下記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類、即ち、ピロリジンの2位に置換基R1とシアノ基を有し、ピロリジンの窒素原子上に置換基R2を有する化合物である。 下記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類は、シアノ基が結合する炭素原子に不斉点を有する。分子内にこれ以外の不斉点を有しない場合、通常はラセミ体である。分子内に複数の不斉点を有する場合、通常はジアステレオマー混合物となる。 上記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類の具体例としては、2−シアノ−2−メチルピロリジン、1−アセチル−2−シアノ−2−メチルピロリジン、1−(t−ブトキシカルボニル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン、1−(クロロアセチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン、2−シアノ−2−メチル−1−(トリフルオロアセチル)ピロリジン、1−ベンゾイル−2−シアノ−2−メチルピロリジン、1−(ベンジルオキシカルボニル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン、1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジン、1−(1−フェニルエチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン、1−(1−(1−ナフチル)エチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン、1−(1−(2−ナフチル)エチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン、1−(カルバモイルフェニルメチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン、2−シアノ−2−エチルピロリジン、2−ブチル−2−シアノピロリジン、1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ブチル−2−シアノピロリジン、2−シアノ−2−(1−メチルエチル)ピロリジン、2−シアノ−2−シクロプロピルピロリジン、2−シアノ−2−シクロへキシルピロリジン、2−アリル−2−シアノピロリジン、2−シアノ−2−フェニルピロリジン、1−(t−ブトキシカルボニル)−2−シアノ−2−フェニルピロリジン、1−ベンジル−2−シアノ−2−フェニルピロリジン、1−ベンジル−2−シアノ−2−(4−メトキシフェニル)ピロリジン、1−ベンジル−2−(4−クロロフェニル)−2−シアノピロリジン、1−ベンジル−2−シアノ−2−(2−チエニル)ピロリジン、1−ベンジル−2−シアノ−2−(3−ピリジル)ピロリジンが挙げられる。 上記一般式(2)で表される環状含窒素化合物がピロリン類である場合、当該化合物は、特に下記一般式(6)で表されるピロリン類、即ち、1−ピロリンの2位に置換基R1を有する化合物である。 上記一般式(6)で表されるピロリン類の具体例としては、2−メチル−1−ピロリン、2−エチル−1−ピロリン、2−ブチル−1−ピロリン、2−(1−メチルエチル)−1−ピロリン、2−シクロプロピル−1−ピロリン、2−シクロへキシル−1−ピロリン、2−アリル−1−ピロリン、2−フェニル−1−ピロリン、2−(4−メトキシフェニル)−1−ピロリン、2−(4−クロロフェニル)−1−ピロリン、2−(2−チエニル)−1−ピロリン、2−(3−ピリジル)−1−ピロリンが挙げられる。 上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類は、ピロリジンの2位に置換基とカルバモイル基を有し、ピロリジンの窒素原子上に水素原子、置換されていてもよいアルキル基、又はアミノ基の保護基を有する化合物である。 また、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類は、カルバモイル基が結合する炭素原子に不斉点を有する。 カルバモイル基が結合する炭素原子以外に不斉点を有しない場合、ラセミ体であっても、0〜99%eeの任意の光学純度を有するS体又はR体のいずれの光学活性体であってもよい。この場合の光学純度は、好ましくは、80%ee以下、より好ましくは60%ee以下、特に好ましくは50%ee以下である。 また、分子内に複数の不斉点を有する場合、いずれの立体化学を有するジアステレオマー又はジアステレオマー混合物であってもよい。この場合、ジアステレオマー純度は任意の値でよく、通常、ピロリジンの2位の立体化学について、R体:S体(モル比)=0.5:99.5〜99.5:0.5の任意の比率を持つジアステレオマー又はジアステレオマー混合物である。好ましくは、ピロリジン2位の立体化学について、R体:S体(モル比)=10:90〜90:10、より好ましくはR体:S体(モル比)=20:80〜80:20、特に好ましくはR体:S体(モル比)=25:75〜75:25である。また、S体に対するR体の比率の低い混合物の方がより容易に合成できるため好ましい。 上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類の具体例としては、α−メチルプロリンアミド、N−アセチル−α−メチルプロリンアミド、N−(t−ブトキシカルボニル)−α−メチルプロリンアミド、N−(クロロアセチル)−α−メチルプロリンアミド、N−(トリフルオロアセチル)−α−メチルプロリンアミド、N−ベンゾイル−α−メチルプロリンアミド、N−(ベンジルオキシカルボニル)−α−メチルプロリンアミド、N−ベンジル−α−メチルプロリンアミド、N−(1−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド、N−(1−(1−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリンアミド、N−(1−(2−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリンアミド、N−(カルバモイルフェニルメチル)−α−メチルプロリンアミド、α−エチルプロリンアミド、α−ブチルプロリンアミド、N−(t−ブトキシカルボニル)−α−ブチルプロリンアミド、α−(1−メチルエチル)プロリンアミド、α−シクロプロピルプロリンアミド、α−シクロヘキシルプロリンアミド、α−アリルプロリンアミド、α−フェニルプロリンアミド、N−(t−ブトキシカルボニル)−α−フェニルプロリンアミド、N−ベンジル−α−フェニルプロリンアミド、α−(4−メトキシフェニル)プロリンアミド、N−ベンジル−α−(4−メトキシフェニル)プロリンアミド、α−(4−クロロフェニル)プロリンアミド、N−ベンジル−α−(4−クロロフェニル)プロリンアミド、α−(2−チエニル)プロリンアミド、N−ベンジル−α−(2−チエニル)プロリンアミド、α−(3−ピリジル)プロリンアミド、N−ベンジル−α−(3−ピリジル)プロリンアミドが挙げられる。 上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類は、ピロリジンの2位に置換基とカルボキシル基を有し、ピロリジンの窒素原子上に水素原子、置換されていてもよいアルキル基、又はアミノ基の保護基を有する化合物である。また、上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類は、カルボキシル基が結合する炭素原子に不斉点を有する光学活性体であり、分子内にこれ以外の不斉点を有しない場合、S体及びR体のいずれでもよい。光学純度は任意の値でよいが、好ましくは80%ee以上、より好ましくは90%ee以上更に好ましくは95%ee以上、医薬品及びその中間体の場合、高い光学純度が要求されるため、特に好ましくは99%ee以上である。 分子内に複数の不斉点を有する場合、いずれの立体化学を有するジアステレオマー又はジアステレオマー混合物であってもよい。ジアステレオマー純度及び/又は光学純度は任意の値でよいが、ピロリジンの2位の立体化学について、好ましくはR体:S体(モル比)=90:10〜100:0又はR体:S体(モル比)=10:90〜0:100、更に好ましくはR体:S体(モル比)=97.5:2.5〜100:0又はR体:S体(モル比)=2.5:97.5〜0:100である。医薬品及びその中間体の場合、高い光学純度が要求されるため、より好ましくはR体:S体(モル比)=99:1〜100:0又はR体:S体(モル比)=1:99〜0:100、特に好ましくはR体:S体(モル比)=99.5:0.5〜100:0又はR体:S体(モル比)=0.5:99.5〜0:100である。 上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類の具体例としては、(R)−α−メチルプロリン、(R)−N−アセチル−α−メチルプロリン、(R)−N−(t−ブトキシカルボニル)−α−メチルプロリン、(R)−N−(クロロアセチル)−α−メチルプロリン、(R)−N−(トリフルオロアセチル)−α−メチルプロリン、(R)−N−ベンゾイル−α−メチルプロリン、(R)−N−(ベンジルオキシカルボニル)−α−メチルプロリン、(R)−N−ベンジル−α−メチルプロリン、(R)−α−エチルプロリン、(R)−α−ブチルプロリン、(R)−N−(t−ブトキシカルボニル)−α−ブチルプロリン、(R)−α−(1−メチルエチル)プロリン、(R)−α−シクロプロピルプロリン、(R)−α−シクロヘキシルプロリン、(R)−α−アリルプロリン、(R)−α−フェニルプロリン、(R)−N−(t−ブトキシカルボニル)−α−フェニルプロリン、(R)−N−ベンジル−α−フェニルプロリン、(R)−α−(4−メトキシフェニル)プロリン、(R)−α−(4−クロロフェニル)プロリン、(R)−α−(2−チエニル)プロリン、(R)−α−(3−ピリジル)プロリン、(S)−α−メチルプロリン、(S)−N−アセチル−α−メチルプロリン、(S)−N−(t−ブトキシカルボニル)−α−メチルプロリン、(S)−N−(クロロアセチル)−α−メチルプロリン、(S)−N−(トリフルオロアセチル)−α−メチルプロリン、(S)−N−ベンゾイル−α−メチルプロリン、(S)−N−(ベンジルオキシカルボニル)−α−メチルプロリン、(S)−N−ベンジル−α−メチルプロリン、(S)−α−エチルプロリン、(S)−α−ブチルプロリン、(S)−N−(t−ブトキシカルボニル)−α−ブチルプロリン、(S)−α−(1−メチルエチル)プロリン、(S)−α−シクロプロピルプロリン、(S)−α−シクロヘキシルプロリン、(S)−α−アリルプロリン、(S)−α−フェニルプロリン、(S)−N−(t−ブトキシカルボニル)−α−フェニルプロリン、(S)−N−ベンジル−α−フェニルプロリン、(S)−α−(4−メトキシフェニル)プロリン、(S)−α−(4−クロロフェニル)プロリン、(S)−α−(2−チエニル)プロリン、(S)−α−(3−ピリジル)プロリン、(2R,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリン、(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリン、(2S,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリン、(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリン、(2R,1’R)−N−(1’−(1−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリン、(2R,1’S)−N−(1’−(1−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリン、(2S,1’R)−N−(1’−(1−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリン、(2S,1’S)−N−(1’−(1−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリン、(2R,1’R)−N−(1’−(2−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリン、(2R,1’S)−N−(1’−(2−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリン、(2S,1’R)−N−(1’−(2−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリン、(2S,1’S)−N−(1’−(2−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリン、(2R,1’R)−N−(カルバモイルフェニルメチル)−α−メチルプロリン、(2R,1’S)−N−(カルバモイルフェニルメチル)−α−メチルプロリン、(2S,1’R)−N−(カルバモイルフェニルメチル)−α−メチルプロリン、(2S,1’S)−N−(カルバモイルフェニルメチル)−α−メチルプロリンが挙げられる。 上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類は、ピロリジンの2位に置換基とカルバモイル基を有し、ピロリジンの窒素原子上に水素原子、置換されていてもよいアルキル基、又はアミノ基の保護基を有する化合物である。 また、上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類は、カルバモイル基が結合する炭素原子に不斉点を有する光学活性体であり、分子内にこれ以外の不斉点を有しない場合、S体及びR体のいずれでもよい。光学純度は任意の値でよいが、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類より高い光学純度であり、好ましくは80%ee以上、より好ましくは90%ee以上、更に好ましくは95%ee以上である。医薬品及びその中間体の場合、高い光学純度が要求されるため、特に好ましくは99%ee以上である。 分子内に複数の不斉点を有する場合、いずれの立体化学を有するジアステレオマー又はジアステレオマー混合物であってもよい。ジアステレオマー純度は任意の値でよいが、ピロリジンの2位の立体化学について、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類より高いジアステレオマー純度であり、好ましくはR体:S体(モル比)=90:10〜100:0又はR体:S体(モル比)=10:90〜0:100、更に好ましくはR体:S体(モル比)=97.5:2.5〜100:0又はR体:S体(モル比)=2.5:97.5〜0:100である。医薬品及びその中間体の場合、高い光学純度が要求されるため、より好ましくはR体:S体(モル比)=99:1〜100:0又はR体:S体(モル比)=1:99〜0:100、特に好ましくはR体:S体(モル比)=99.5:0.5〜100:0又はR体:S体(モル比)=0.5:99.5〜0:100である。 上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類の具体例としては、(R)−α−メチルプロリンアミド、(R)−N−アセチル−α−メチルプロリンアミド、(R)−N−(t−ブトキシカルボニル)−α−メチルプロリンアミド、(R)−N−(クロロアセチル)−α−メチルプロリンアミド、(R)−N−(トリフルオロアセチル)−α−メチルプロリンアミド、(R)−N−ベンゾイル−α−メチルプロリンアミド、(R)−N−(ベンジルオキシカルボニル)−α−メチルプロリンアミド、(R)−N−ベンジル−α−メチルプロリンアミド、(R)−α−エチルプロリンアミド、(R)−α−ブチルプロリンアミド、(R)−N−(t−ブトキシカルボニル)−α−ブチルプロリンアミド、(R)−α−(1−メチルエチル)プロリンアミド、(R)−α−シクロプロピルプロリンアミド、(R)−α−シクロヘキシルプロリンアミド、(R)−α−アリルプロリンアミド、(R)−α−フェニルプロリンアミド、(R)−N−(t−ブトキシカルボニル)−α−フェニルプロリンアミド、(R)−N−ベンジル−α−フェニルプロリンアミド、(R)−α−(4−メトキシフェニル)プロリンアミド、(R)−α−(4−クロロフェニル)プロリンアミド、(R)−α−(2−チエニル)プロリンアミド、(R)−α−(3−ピリジル)プロリンアミド、(S)−α−メチルプロリンアミド、(S)−N−アセチル−α−メチルプロリンアミド、(S)−N−(t−ブトキシカルボニル)−α−メチルプロリンアミド、(S)−N−(クロロアセチル)−α−メチルプロリンアミド、(S)−N−(トリフルオロアセチル)−α−メチルプロリンアミド、(S)−N−ベンゾイル−α−メチルプロリンアミド、(S)−N−(ベンジルオキシカルボニル)−α−メチルプロリンアミド、(S)−N−ベンジル−α−メチルプロリンアミド、(S)−α−エチルプロリンアミド、(S)−α−ブチルプロリンアミド、(S)−N−(t−ブトキシカルボニル)−α−ブチルプロリンアミド、(S)−α−(1−メチルエチル)プロリンアミド、(S)−α−シクロプロピルプロリンアミド、(S)−α−シクロヘキシルプロリンアミド、(S)−α−アリルプロリンアミド、(S)−α−フェニルプロリンアミド、(S)−N−(t−ブトキシカルボニル)−α−フェニルプロリンアミド、(S)−N−ベンジル−α−フェニルプロリンアミド、(S)−α−(4−メトキシフェニル)プロリンアミド、(S)−α−(4−クロロフェニル)プロリンアミド、(S)−α−(2−チエニル)プロリンアミド、(S)−α−(3−ピリジル)プロリンアミド、(2R,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド、(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド、(2S,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド、(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド、(2R,1’R)−N−(1’−(1−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリンアミド、(2R,1’S)−N−(1’−(1−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリンアミド、(2S,1’R)−N−(1’−(1−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリンアミド、(2S,1’S)−N−(1’−(1−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリンアミド、(2R,1’R)−N−(1’−(2−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリンアミド、(2R,1’S)−N−(1’−(2−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリンアミド、(2S,1’R)−N−(1’−(2−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリンアミド、(2S,1’S)−N−(1’−(2−ナフチル)エチル)−α−メチルプロリンアミド、(2R,1’R)−N−(カルバモイルフェニルメチル)−α−メチルプロリンアミド、(2R,1’S)−N−(カルバモイルフェニルメチル)−α−メチルプロリンアミド、(2S,1’R)−N−(カルバモイルフェニルメチル)−α−メチルプロリンアミド、(2S,1’S)−N−(カルバモイルフェニルメチル)−α−メチルプロリンアミドが挙げられる。 上記化合物は、塩基性又は酸性の官能基を有する場合があり、塩を形成していてもよい。そのような塩としては、例えば無機酸塩(例えば塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩等);有機酸塩(例えば酢酸塩、プロピオン酸塩、メタンスルホン酸塩、4−トルエンスルホン酸塩、シュウ酸塩、マレイン酸塩等);酒石酸類(L−酒石酸、D−酒石酸、(2S,3S)−ジベンゾイル酒石酸、(2R,3R)−ジベンゾイル酒石酸、(2S,3S)−ジ(p−トルオイル)酒石酸、(2R,3R)−ジ(p−トルオイル)酒石酸等);マンデル酸類((S)−マンデル酸、(R)−マンデル酸等);アミノ酸誘導体(N−アセチル−L−アラニン、N−アセチル−L−フェニルグリシン、N−アセチル−D−フェニルグリシン、N−ベンジル−L−フェニルグリシン、N−ベンジル−D−フェニルグリシン、N−アセチル−L−フェニルアラニン、N−アセチル−L−グルタミン酸、N−アセチル−L−アスパラギン酸等);光学活性スルホン酸((S)−10−カンファースルホン酸、(R)−10−カンファースルホン酸、(S)−1−フェニルエタンスルホン酸、(R)−1−フェニルエタンスルホン酸等);アルカリ金属塩(例えばナトリウム塩、カリウム塩等);アルカリ土類金属塩(例えばカルシウム塩、マグネシウム塩等);有機塩基塩(例えばトリメチルアミン塩、トリエチルアミン塩、ピリジン塩、ピコリン塩、ジシクロヘキシルアミン塩等)等が挙げられる。 上記一般式(8)で表されるα−メチルプロリンアミド類は、ピロリジンの2位にメチル基とカルバモイル基を有し、ピロリジンの窒素原子上に1−フェニルエチル基、1−(1−ナフチル)エチル基、1−(2−ナフチル)エチル基、又はカルバモイルフェニルメチル基を有する化合物である。ピロリジンの窒素原子上の置換基として好ましくは1−フェニルエチル基、カルバモイルフェニルメチル基であり、さらに好ましくは1−フェニルエチル基である。 当該α−メチルプロリンアミド類はピロリジンの2位とピロリジン窒素原子上の置換基(1’位)の2つの不斉点を有しており、いずれの立体化学を有するジアステレオマー又はジアステレオマー混合物であってもよい。ピロリジン窒素原子上の置換基(1’位)の不斉炭素は、工程(a)で用いられる1級アミン又はその塩に由来するため、反応中にエピメリ化がない場合は、用いた1級アミンの光学純度が1’位の不斉純度となる。1’位の絶対配置はR体、S体、ラセミ体のいずれであってもよく、その不斉純度は任意の値でよいが、1’位の不斉によってピロリジン2位についての異性体を分割することができるため、高いことが好ましく、1’位についてR体:S体(モル比)=90:10〜100:0又はR体:S体(モル比)=10:90〜0:100、更に好ましくはR体:S体(モル比)=97.5:2.5〜100:0又はR体:S体(モル比)=2.5:97.5〜0:100、特に好ましくはR体:S体(モル比)=99.5:0.5〜100:0又はR体:S体(モル比)=0.5:99.5〜0:100である。 上記一般式(8)で表されるα−メチルプロリンアミド類は、光学活性な酸及び/又はアキラルな酸と塩を形成してもよく、その場合ジアステレオマー塩となり分割を行うことができるため有用である。そのような塩の具体例としては、例えば無機酸塩(例えば塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩等);有機酸塩(例えば酢酸塩、プロピオン酸塩、メタンスルホン酸塩、4−トルエンスルホン酸塩、シュウ酸塩、マレイン酸塩等);酒石酸類(L−酒石酸、D−酒石酸、(2S,3S)−ジベンゾイル酒石酸、(2R,3R)−ジベンゾイル酒石酸、(2S,3S)−ジ(p−トルオイル)酒石酸、(2R,3R)−ジ(p−トルオイル)酒石酸等);マンデル酸類((S)−マンデル酸、(R)−マンデル酸等);アミノ酸誘導体(N−アセチル−L−アラニン、N−アセチル−L−フェニルグリシン、N−アセチル−D−フェニルグリシン、N−ベンジル−L−フェニルグリシン、N−ベンジル−D−フェニルグリシン、N−アセチル−L−フェニルアラニン、N−アセチル−L−グルタミン酸、N−アセチル−L−アスパラギン酸等);光学活性スルホン酸((S)−10−カンファースルホン酸、(R)−10−カンファースルホン酸、(S)−1−フェニルエタンスルホン酸、(R)−1−フェニルエタンスルホン酸等)等が挙げられる。これらの中で好ましくは、ジアステレオマー塩同士の溶解度差が大きいと期待できる光学活性な酸との塩であり、さらに好ましくは酒石酸類、マンデル酸類との塩であり、特に好ましくは、安価なL−酒石酸、D−酒石酸、(S)−マンデル酸、(R)−マンデル酸との塩である。 N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミドと光学活性な酸及び/又はアキラルな酸との塩の具体例としては、(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・D−酒石酸塩、(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・L−酒石酸塩、(2S,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・D−酒石酸塩、(2S,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・L−酒石酸塩、(2R,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・D−酒石酸塩、(2R,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・L−酒石酸塩、(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・D−酒石酸塩、(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・L−酒石酸塩、(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(S)−マンデル酸塩、(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(R)−マンデル酸塩、(2S,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(S)−マンデル酸塩、(2S,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(R)−マンデル酸塩、(2R,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(S)−マンデル酸塩、(2R,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(R)−マンデル酸塩、(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(S)−マンデル酸塩、(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(R)−マンデル酸塩、(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・4−トルエンスルホン酸塩、(2R,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・4−トルエンスルホン酸塩、(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・シュウ酸塩、(2R,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・シュウ酸塩が挙げられる。工程(a) 上記一般式(2)で表される環状含窒素化合物は、上記一般式(1)で表される鎖状ケトン化合物をアンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種、及びシアノ化剤と反応させることにより合成できる。 上記一般式(1)で表される鎖状ケトン化合物は、5−クロロ−2−ペンタノン、4−クロロ−1−フェニル−1−ブタノン等が試薬として購入可能である。また、その他の化合物については、3−クロロプロピオン酸クロリドと芳香族化合物のフリーデルクラフツ反応、γ−ブチロラクトンとエステル類のクライゼン縮合と続くハロゲン化水素での処理等の方法で任意に製造できる(例えばChem.Pharm.Bull.,1989,37,958.参照)。 工程(a)で用いられるアンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種とは、反応系中においてアンモニア又は1級アミンを提供できる化合物であればよく、その具体例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、アンモニア;ベンジルアミン、4−メトキシベンジルアミン、4−ブロモベンジルアミン、α−メチルベンジルアミン、1−(1−ナフチル)エチルアミン、α−フェニルグリシン、α−フェニルグリシンアミド、α−フェニルグリシノール、アリルアミン、プロパルギルアミン等の1級アミン;及びこれらの塩が挙げられる。アンモニアの塩、すなわちアンモニウム塩として具体的には、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、硝酸アンモニウム等の鉱酸アンモニウム塩;炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、リン酸一アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム等の無機酸アンモニウム塩;酢酸アンモニウム、ギ酸アンモニウム、クエン酸アンモニウム等の有機酸アンモニウム塩が挙げられる。これらのアンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる2種以上を混合して用いてもよい。なお、アンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種としてアンモニアを用いる場合、アンモニア水、アンモニアメタノール溶液、アンモニアガス等のアンモニアを使用することができる。また、アンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種として1級アミンを用いる場合、塩酸塩、酢酸塩、炭酸塩等の塩であってもよく、また不斉点を有する場合、R体であってもS体であっても、ラセミ体であってもよい。アンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種として1級アミン及び/又はその塩を用いることは、上記一般式(6)で表されるピロリン類を副生させることなく、上記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類を得ることができるため好ましい。これらの中で好ましくは、安価なベンジルアミン、不斉点を有することでジアステレオ選択的に反応を行うことができる(S)−α−メチルベンジルアミン及び(R)−α−メチルベンジルアミンである。一方、アンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種としてアンモニア及び/又はその塩を用いることは、光学活性α−置換プロリン類の製造にあたり、脱保護工程を必要とせず、より短工程となるため好ましい。これらの中で好ましくは、工業的に安価で反応溶媒に十分溶解する塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、ギ酸アンモニウム、アンモニア水であり、さらに好ましくは緩衝能を持ち、反応溶液を中性付近に制御できる酢酸アンモニウム、ギ酸アンモニウムである。 アンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種の使用量は、上記一般式(1)で表される鎖状ケトン化合物に対して0.5〜10当量、好ましくは0.8〜5当量、さらに好ましくは0.9〜3当量である。 工程(a)で用いられるシアノ化剤の具体例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、シアン化ナトリウム、シアン化カリウム、シアン化銅等の無機シアン化物;トリメチルシリルシアニド、テトラブチルアンモニウムシアニド、トリブチルチンシアニド等の有機シアン化物;青酸;アセトンシアンヒドリン等のシアンヒドリン類;2−アミノ−2−メチルプロパンニトリル等のアミノニトリル化合物等が挙げられる。これらから選ばれる複数のシアノ化剤を混合して用いてもよい。なお、使用するシアノ化剤がアミノニトリル化合物の場合、アンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種を兼ねることもできる。これらの中で好ましくは、自然分解で猛毒の青酸ガスを発生する恐れの少ない無機シアン化物であり、さらに好ましくは、工業的に安価なシアン化ナトリウム、シアン化カリウムである。 シアノ化剤の過剰使用は高濃度のシアン廃液を生じるため好ましくなく、上記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類を製造する目的においてシアノ化剤の使用量は、上記一般式(1)で表される鎖状ケトン化合物に対して1〜3当量、好ましくは1.0〜1.5当量、さらに好ましくは1.0〜1.2当量である。また、上記一般式(6)で表されるピロリン類を製造する目的においては、生成物である上記一般式(6)で表されるピロリン類はシアノ基を含まないため、シアノ化剤の使用量は触媒量でもよく、上記一般式(1)で表される鎖状ケトン化合物に対して0.1〜3当量、好ましくは0.2〜1.0当量、さらに好ましくは0.2〜0.5当量である。 工程(a)において、反応系内を弱酸性〜弱アルカリ性にする目的で、酸性物質を添加することが好ましい。酸性物質の添加は、強アルカリ性で起こりうるシクロプロパン化等の副反応を抑制し、反応を円滑に進行させる目的で行われる。そのため、添加時に酸性でなくても反応系中において加水分解等により酸を発生するカルボン酸エステル等の化合物であってもよく、またアンモニウム塩等の弱塩基と酸の塩であってもよい。その具体例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、塩酸、硫酸、硝酸等の鉱酸;酢酸、ギ酸、トリフルオロ酢酸、安息香酸、シュウ酸等のカルボン酸類;メタンスルホン酸、トルエンスルホン酸等のスルホン酸類;リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム等のリン酸類;酢酸エチル、酢酸メチル、安息香酸メチル等のカルボン酸エステル類;塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、硝酸アンモニウム等の鉱酸アンモニウム塩;炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、リン酸一アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム等の無機酸アンモニウム塩;酢酸アンモニウム、ギ酸アンモニウム、クエン酸アンモニウム等の有機酸アンモニウム塩が挙げられる。これらから選ばれる複数の酸性物質を混合して用いてもよい。 なお、工程(a)で用いられるアンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種としてアンモニウム塩を用いる場合、用いられるアンモニウム塩が酸性物質を兼ねることが、添加する物質の種類を減らし反応系をより単純にできるため好ましく、さらに好ましくは、工業的に安価で反応溶媒に十分溶解する塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、ギ酸アンモニウムであり、特に好ましくは酢酸アンモニウム、ギ酸アンモニウムである。また、工程(a)で用いられるアンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種としてアンモニウム塩以外を用いる場合、これらの酸性物質の中で好ましくは、反応によって塩化水素が発生しても反応液を弱酸性に保つことのできる弱酸性のカルボン酸類、カルボン酸エステル類、又は緩衝能の高いリン酸類であり、さらに好ましくはカルボン酸類であり、特に好ましくは工業的に安価な酢酸、ギ酸である。 酸性物質の使用量は、強アルカリ性にならないように部分的に中和できればよく、上記一般式(1)で表される鎖状ケトン化合物に対して0.01〜10当量、好ましくは0.1〜5当量、さらに好ましくは0.3〜3当量である。 工程(a)で用いられる溶媒としては、反応に悪影響を与えない限り特に限定されないが、具体的にはヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒;エチルエーテル、プロピルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミド系溶媒;炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等の炭酸エステル系溶媒;アセトニトリル等のニトリル系溶媒;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒;メタノール、エタノール、2−プロパノール、t−ブタノール等のアルコール系溶媒;水等が挙げられる。これらから選ばれる複数の溶媒を任意の割合に混合して用いてもよい。好ましい溶媒としては、上記一般式(1)で表される鎖状ケトン化合物、アンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種、及びシアノ化剤を溶解する、テトラヒドロフラン、アセトン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、アルコール系溶媒、水、及びこれらを含む混合溶媒が挙げられ、更に好ましくは、好ましいシアノ化剤であるシアン化ナトリウム、シアン化カリウム、添加することが好ましい酸性物質等を比較的よく溶解し、反応系内を弱酸性〜弱アルカリ性にすることで副反応を抑制できるアルコール系溶媒、水、及びこれらを含む混合溶媒であり、特に好ましくは、水、及び水を含む混合溶媒である。また、溶媒の使用量としては、任意の量の溶媒を用いることができるが、通常は上記一般式(1)で表される鎖状ケトン化合物に対して1〜50倍体積量、好ましくは1〜20倍体積量、更に好ましくは2〜10倍体積量である。 工程(a)の反応温度は、反応に悪影響を与えない範囲であれば特に限定はないが、通常、−20〜120℃であり、好ましくは10〜80℃、更に好ましくは30〜70℃である。 工程(a)の反応時間は、反応に悪影響を与えない範囲であれば特に限定はないが、10分間〜24時間の範囲で行うことが製造コストを抑える観点からも好ましく、更に好ましくは1〜10時間である。 工程(a)で得られる上記一般式(2)で表される環状含窒素化合物は、抽出及び/又は蒸留等の方法で精製することもでき、精製することなく次工程に使用することもできる。 特に上記一般式(2)で表される環状含窒素化合物が上記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類である場合、抽出のみで十分な純度と水分除去が達成されるため、それ以上の精製操作を行わず、必要に応じて濃縮操作をした後に次工程に用いることが、作業を簡便にし生産性を高めるため好ましい。また、工程(b)に使用する前にピロリジン環上の窒素原子を保護してもよい。 一方、上記一般式(2)で表される環状含窒素化合物が上記一般式(6)で表されるピロリン類の場合、一般に低沸点化合物であるので、精製の必要がある場合は蒸留により精製することが好ましく、精製の必要がない場合は、精製することなく別の用途に使用することが好ましい。なお、上記一般式(6)で表されるピロリン類はシアノ化剤と反応させることで、上記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類へと変換可能であり、反応系中で2−シアノピロリジン類を発生させた後、精製することなく工程(b)に使用することができる。この方法は、猛毒の青酸ガスを発生させる恐れのある2−シアノピロリジン類を精製することなく反応させることができるため、作業員の安全上好ましい。 抽出に用いる溶媒は特に限定されないが、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒;エチルエーテル、プロピルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等の炭酸エステル系溶媒;メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、t−ブタノール等のアルコール系溶媒等が挙げられる。これらから選ばれる複数の溶媒を任意の割合に混合して用いてもよく、また、抽出の際に溶媒を添加せず、反応溶媒のみを抽出溶媒として用いてもよい。反応溶媒が水のみの場合は、有機溶媒を使用せずに、分離した水層を除去する抽出であってもよい。好ましい抽出溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、酢酸エチル、t−ブタノール、反応溶媒又はこれらの混合溶媒が挙げられ、有機溶媒を添加することなく抽出を行うことが生産性を高めるため更に好ましい。 ピロリジン環上の窒素原子を保護する場合には、保護試薬と必要に応じて塩基を用いる。用いられる保護試薬の具体例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、ギ酸−無水酢酸、無水酢酸、アセチルクロリド、クロロアセチルクロリド、ジクロロアセチルクロリド、トリクロロアセチルクロリド、無水トリフルオロ酢酸、プロピオニルクロリド、ベンゾイルクロリド、4−クロロベンゾイルクロリド等のアシル化剤;クロロギ酸メチル、クロロギ酸エチル、ジ−t−ブチルジカルボナート、クロロギ酸ベンジル(ベンジルオキシカルボニルクロリド)、クロロギ酸アリル(アリルオキシカルボニルクロリド)等のアルコキシカルボニル化剤;ベンジルブロミド、4−メトキシベンジルブロミド、4−ブロモベンジルブロミド、1−フェニルエチルブロミド等のアリールアルキル化剤;メタンスルホニルクロリド、p−トルエンスルホニルクロリド、2−ニトロベンゼンスルホニルクロリド等のスルホニル化剤が挙げられる。 これらの中で好ましくは、上記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類からの脱シアノ化分解を抑制するアシル化剤、アルコキシカルボニル化剤であり、更に好ましくは容易に除去可能な無水酢酸、クロロアセチルクロリド、トリクロロアセチルクロリド、無水トリフルオロ酢酸、ジ−t−ブチルジカルボナート、ベンジルオキシカルボニルクロリド、アリルオキシカルボニルクロリドであり、特に好ましくは工業的に安価な無水酢酸、ジ−t−ブチルジカルボナートである。 用いられる塩基の具体例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、N−メチルモルホリン、キヌクリジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等の3級アミン;ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、2,6−ルチジン等のピリジン類;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、テトラメチルグアニジン等の有機強塩基;リチウムジイソプロピルアミド、ナトリウムヘキサメチルジシラジド等の金属アミド;n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、イソプロピルマグネシウムブロミド等のアルキル金属;水素化ナトリウム、水素化カルシウム等の金属水素化物;ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシド等の金属アルコキシド;炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸塩;リン酸カリウム、リン酸水素ナトリウム等のリン酸塩;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化物;シアン化ナトリウム、シアン化カリウム等のシアン化物等が挙げられる。 好ましい塩基は用いる保護試薬によって変わり、好ましい保護試薬である無水酢酸、ジ−t−ブチルジカルボナートを用いた場合、好ましくは、3級アミン、ピリジン類、炭酸塩、水酸化物及びシアン化物であり、さらに好ましくは、2−シアノピロリジン類が分解して生じるピロリン類を再度2−シアノピロリジン類へと変換する作用も併せ持つシアン化物である。工程(b) 上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類は、上記一般式(2)で表される環状含窒素化合物、好ましくは上記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類を水和させることにより合成できる。 なお、上記一般式(2)で表される環状含窒素化合物が、シアノ基を持たない上記一般式(6)で表されるピロリン類である場合は、シアノ化剤と反応させることで、上記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類へと変換した後に工程(b)に使用することが好ましい。この場合、上記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類を抽出等の方法で精製した後に、必要に応じて保護した後に工程(b)に使用することもできるが、反応系中で2−シアノピロリジン類を発生させた後、精製することなく工程(b)に使用することが操作の単純化のため好ましい。この方法は、猛毒の青酸ガスを発生させる恐れのある上記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類を精製することなく反応させることができ、作業員の安全上好ましい。 工程(b)の水和反応は、ニトリルからアミドへの水和反応を進行させる触媒の存在下で行うことができる。水和反応で用いられる触媒の具体例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、過酸化水素;t−ブチルハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド類;過酢酸、メタクロロ過安息香酸等の有機過酸;過硫酸、過ヨウ素酸等の無機過酸;塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸;トリフルオロメタンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸;水酸化ナトリウム、炭酸カリウム等の無機塩基;[{Rh(OMe)(cod)}2]PCy3、{PtH(PMe2OH)(PMe2O)2H}等の錯体触媒;ニトリルヒドラターゼ活性を有する酵素等が挙げられる。これらから選ばれる複数の触媒を混合して用いてもよい。 これらの中で好ましい触媒は、上記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類の窒素上の置換基によって異なるが、R2が水素原子、又は置換されていてもよいアルキル基の場合、不安定な基質の分解等の副反応を抑制できる無機酸、有機酸、錯体触媒、酵素であり、さらに好ましくは、工業的に安価な無機酸である。 一方、R2がアセチル基又はt−ブトキシカルボニル基の場合、好ましい触媒は、温和な条件で水和反応を行うことのできる、過酸化水素水と無機塩基の組み合わせ、錯体触媒、酵素であり、さらに好ましくは、工業的に安価な過酸化水素水と無機塩基の組み合わせである。 用いる触媒の活性によってその好ましい使用量は変わるが、一般に上記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類に対して0.01〜100当量、好ましくは0.02〜20当量、さらに好ましくは0.1〜10当量である。 工程(b)では、必要に応じて溶媒を用いても良い。用いられる溶媒としては、反応に悪影響を与えない限り特に限定されないが、具体的にはヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒;エチルエーテル、プロピルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミド系溶媒;炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等の炭酸エステル系溶媒;アセトニトリル等のニトリル系溶媒;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒;メタノール、エタノール、2−プロパノール、t−ブタノール等のアルコール系溶媒;水等が挙げられる。これらから選ばれる複数の溶媒を任意の割合に混合して用いてもよい。好ましい溶媒としては、トルエン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、アセトン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、アルコール系溶媒、水、及びこれらの混合溶媒が挙げられ、更に好ましくはアルコール系溶媒、水、及びこれらの混合溶媒である。また、溶媒の使用量としては、任意の量の溶媒を用いることができるが、通常は上記一般式(7)で表される2−シアノピロリジン類に対して0〜50倍体積量、好ましくは0〜20倍体積量、更に好ましくは0〜10倍体積量である。特に触媒が好ましい無機酸の場合、過剰の溶媒は触媒の活性を低下させるため、好ましい溶媒の使用量は0〜5倍体積量、更に好ましくは0〜1倍体積量である。 工程(b)の反応温度は、反応に悪影響を与えない範囲であれば特に限定はないが、通常、−20〜120℃であり、好ましくは10〜80℃、更に好ましくは30〜70℃である。 工程(b)の反応時間は、反応に悪影響を与えない範囲であれば特に限定はないが、10分間〜24時間の範囲で行うことが製造コストを抑える観点からも好ましく、更に好ましくは1〜10時間である。 工程(b)で得られる上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類は、抽出、蒸留及び/又は晶析等の方法で精製することもでき、精製することなく次工程に使用することもできる。また、R2が水素原子の場合、工程(c)に使用する前にピロリジン環上の窒素原子を保護してもよく、R2がアミノ基の保護基の場合、工程(c)に使用する前にアミノ基の保護基を除去してもよい。 抽出及び/又は晶析等に用いる溶媒は特に限定されないが、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒;エチルエーテル、プロピルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等の炭酸エステル系溶媒;1−ブタノール、2−ブタノール、1−ヘキサノール等のアルコール系溶媒等が挙げられる。これらから選ばれる複数の溶媒を任意の割合に混合して用いてもよい。好ましい抽出溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、トルエン、酢酸エチル、1−ブタノール又はこれらの混合溶媒が挙げられる。 ここで晶析とは、溶液中に貧溶媒、酸、塩基等の添加、又は水等の富溶媒の共沸除去により溶解度を下げることで目的物を結晶として取り出す通常の晶析に加え、一旦得られた粗結晶等を適当な溶媒に溶解させた後、再度結晶化させる再結晶も含む。ここで得られる結晶は、酸又は塩基成分を含まないα−置換プロリンアミド類であっても、α−置換プロリンアミド類と酸又は塩基の塩であってもよい。工程(c) 上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類及び/又は上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類は、酵素的及び/又は化学的手法により、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類を分割することで合成できる。ここで、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類が、カルバモイル基が結合する炭素原子以外に不斉点を有しない場合、ラセミ体又は十分な光学純度を有していない、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類を光学分割することで合成できる。また、分子内に複数の不斉点を有する場合、ピロリジンの2位の立体化学について、十分なR:S比を有していない、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類のジアステレオマー混合物を分割することで合成できる。効率的に分割できる手法であれば特に限定されないが、具体的には(d)アミダーゼ活性を有する酵素によるアミド基の不斉加水分解反応;(e)ジアステレオマー塩形成による分割;(f)カラムクロマトグラフィーによる分離が挙げられる。本発明の分割工程は、工程(d)ないし(f)のいずれか単独の工程でもよいし、工程(d)ないし(f)の2以上の工程を組み合わせてもよい。工程(d):アミダーゼ活性を有する酵素によるアミド基の不斉加水分解反応 工程(d)で用いられるアミダーゼ活性を有する酵素とは、ラセミ体アミノ酸アミドに立体特異的に作用してアミノ酸に変換する作用を持つ生体由来の物質であれば特に限定されないが、その形態としては、例えばアミダーゼ活性を保持する精製酵素(及び固定化物)、又はそれを含む細胞、同細胞の調製物(菌体破砕物、菌体抽出物、粗精製酵素、及びこれらの固定化物)、もしくは同細胞を培養して得られた培養液が挙げられる。例えば以下に例示する菌体が産生するアミダーゼや市販酵素が好ましい。・オクロバクテリウム・アンスロピ(Ochrobactrum anthropi)NCIMB40321・マイコバクテリウム・ネオオーラム(Mycobacterium neoaurum)ATCC25975・リゾプス・オリゼー(Rhizopus oryzae)(例えば、天野エンザイム株式会社製の食品添加用酵素ペプチダーゼR(商品名)等) これらの中で更に好ましくは、α−メチルプロリンアミドの酵素分割において選択性の高いリゾプス・オリゼー由来の酵素(例えば、天野エンザイム株式会社製の食品添加用酵素ペプチダーゼR(商品名)等)である。 アミダーゼ活性を有する酵素の濃度は、その活性量により異なるが上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類に対し0.0001〜5倍重量、好ましくは0.001〜1倍重量、更に好ましくは0.001〜0.1倍重量である。この範囲内であると反応時間や触媒除去操作性が容易であるなどの点で好ましい。 工程(d)において、酵素活性を向上させる化合物を添加することで反応性を向上させることができる。用いられる添加剤としては特に限定されないが、具体的には亜鉛、マンガン、マグネシウム等の2価の金属イオン、メルカプトエタノール、ジチオスレイトールなどの還元剤、TritonX100などの非イオン性界面活性剤、及びこれらの混合物が挙げられる。また酵素活性を向上させる化合物の濃度はその活性量により異なるが、通常、反応液量に対して0.0001質量%〜1質量%であることが好ましい。この範囲内であると酵素活性を向上させる化合物の除去操作性が容易である点、また原料コストの点等で好ましい。 工程(d)には、任意の置換基を有する上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類を用いることができるが、置換基R2が水素原子であることが、好ましい溶媒である水に対する溶解度が高くなるため好ましい。 また、工程(d)には、任意の純度のα−置換プロリンアミド類を用いることができるが、不純物によっては酵素反応を阻害するため、晶析等の方法により精製した原料を用いることが好ましい。特に、置換基R2が工程(d)において好ましい水素原子である場合、α−置換プロリンアミド類は塩基性を示すため、酸との塩であることが、一般に結晶性が向上して精製効果が高まるため好ましい。ここで用いられる酸の具体例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、塩酸、硫酸、硝酸等の鉱酸;酢酸、ギ酸、トリフルオロ酢酸、安息香酸、シュウ酸、マレイン酸、コハク酸等のカルボン酸類;メタンスルホン酸、トルエンスルホン酸等のスルホン酸類が挙げられる。これらの中で好ましくは、工業的に安価で一般に塩の結晶性が高い鉱酸、スルホン酸類であり、更に好ましくは、塩酸、硫酸、トルエンスルホン酸であり、特に好ましくは塩酸である。 工程(d)で用いられる溶媒としては、反応に悪影響を与えない限り特に限定されないが、具体的にはヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒;エチルエーテル、プロピルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミド系溶媒;炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等の炭酸エステル系溶媒;アセトニトリル等のニトリル系溶媒;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒;メタノール、エタノール、2−プロパノール、t−ブタノール等のアルコール系溶媒;水等が挙げられる。これらから選ばれる複数の溶媒を任意の割合に混合して用いてもよい。好ましい溶媒としては、アセトン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、アルコール系溶媒、水、及びこれらの混合溶媒が挙げられ、更に好ましい溶媒としては、安価な水の単独使用、及び水に対して10体積%以下のアセトン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、アルコール系溶媒と水の混合溶媒である。 また、溶媒の使用量としては、任意の量の溶媒を用いることができるが、通常は上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類に対して、1〜200倍体積量とすることが好ましい。この範囲内であると光学活性アミノ酸の製造効率の点で好ましい。溶媒の使用量は、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類に対して、1〜50倍体積量とすることがより好ましく、1〜10倍体積量とすることが特に好ましい。 工程(d)において、反応液のpHを調整することが、アミダーゼ活性を有する酵素の失活やα−置換プロリンアミド類の自然分解を防ぎ、最適な触媒活性と反応収率を得る上で好ましい。適切なpHの範囲は用いられるアミダーゼ活性を有する酵素によって異なるが、通常、室温(具体的には20〜30℃付近)での測定値が5.0〜9.0となるように調整することが好ましく、6.0〜8.0とすることがより好ましい。上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類は、水溶液中で通常塩基性を示すため、pH調整には酸を用いる。また、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類を塩酸塩等の塩として用いる場合、水溶液中で通常中性〜弱酸性を示すため、pH調整には酸又は塩基を用いる。或いは工程(b)において好ましい触媒である無機酸を使用し、得られる上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類の酸性水溶液を直接反応に用いる場合、通常酸性を示すため、pH調整には塩基を用いる。 また、反応中に溶液のpHが変化した場合、pHを調整するため、適宜酸又は塩基を添加しても良い。この場合、pHは、20〜30℃での測定値が、5.0〜9.0となるように調整することが好ましく、6.0〜8.0とすることがより好ましい。 用いられる酸又は塩基の具体例は以下に挙げられ、適切なpHにコントロールできれば特に限定されないが、塩酸、硫酸、リン酸等の鉱酸;メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、酢酸、ギ酸等の有機酸;炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸塩;リン酸カリウム、リン酸水素ナトリウム等のリン酸塩;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化物等が挙げられる。これらの中で、酸としては安価な鉱酸を用いることが好ましく、塩基としては安価な水酸化物を用いることが好ましい。また、使用形態は、化合物そのもの若しくは水溶液の状態で用いることができる。 工程(d)の反応温度は、反応に悪影響を与えない範囲であれば特に限定はないが、5〜70℃の範囲が好ましい。この範囲内であると、反応時間、反応収率などの点で好ましい。15〜60℃がさらに好ましく、25〜50℃が特に好ましい。 工程(d)の反応時間は、反応に悪影響を与えない範囲であれば特に限定はなく、触媒量、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類の種類により異なるが、通常5〜60時間である。この範囲内であると反応収率、製造工程の操作効率などの点で好ましい。アミダーゼ活性を有する酵素による立体選択的加水分解反応の反応終了については、収率及び/又は転化率を高速液体クロマトグラフィーによるα−置換プロリン類の定量値から算出し、収率及び/又は転化率が理論値の90%以上で反応終了とすることが好ましく、理論値の98%以上とすることが更に好ましい。ジアステレオマー純度及び/又は光学純度は高速液体クロマトグラフィーによるα−置換プロリン類及び/又はα−置換プロリンアミド類の面積比及び/又は定量値から算出し、カルバモイル基が結合する炭素原子のみに不斉点を有する場合、80%ee以上で反応終了とすることが好ましく、95%ee以上とすることが更に好ましく、医薬品及びその中間体の場合、高い光学純度が要求されるため、99%ee以上とすることが特に好ましい。 また、分子内に複数の不斉点を有する場合、ピロリジンの2位の立体化学について、R体:S体(モル比)=90:10〜100:0又はR体:S体(モル比)10:90〜0:100で反応終了とすることが好ましく、R体:S体(モル比)97.5:2.5〜100:0又はR体:S体(モル比)=2.5:97.5〜0:100で反応終了とすることが更に好ましい。医薬品及びその中間体の場合、高い光学純度が要求されるため、より好ましくはR体:S体(モル比)=99:1〜100:0又はR体:S体(モル比)=1:99〜0:100、特に好ましくは、R体:S体(モル比)=99.5:0.5〜100:0又はR体:S体(モル比)=0.5:99.5〜0:100で反応終了とすることが特に好ましい。 工程(d)の反応終了時については、アミダーゼ活性を有する酵素の活性を停止させることが過剰な反応進行による光学純度や収率の低下を抑える上で好ましい。具体的な操作としては、pHや温度調節によりアミダーゼ活性を有する酵素を失活させる方法や、アミダーゼ活性を有する酵素の活性を阻害、あるいはアミダーゼ活性を有する酵素の活性を凝集除去するための添加剤を投入する方法等が挙げられる。 工程(d)で得られる上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類及び/又は上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類は、ろ過、抽出、蒸留、樹脂による分離及び/又は晶析等の方法で精製することができる。また、R2が水素原子の場合、工程(d)の後にピロリジン環上の窒素原子を保護してもよく、R2がアミノ基の保護基の場合、工程(d)の後にアミノ基の保護基を除去してもよい。 ろ過には、限外ろ過膜、精密ろ過膜、ろ布、ろ紙等のフィルターを用いたろ過の他、セライトや活性炭等の吸着剤を用いたろ過も含まれる。また、反応液に酸化アルミニウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム等の無機凝集剤、ポリエチレンイミン、キトサン等の高分子凝集剤を単独もしくは混合して添加することで、生体由来成分の除去を容易にすることもできる。また、ろ過により濃縮した画分に含まれるアミダーゼ活性を有する酵素を再利用することもできる。 抽出及び/又は晶析等に用いる溶媒は特に限定されないが、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒;エチルエーテル、プロピルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等の炭酸エステル系溶媒;アセトニトリル等のニトリル系溶媒;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒;メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール等のアルコール系溶媒;水等が挙げられる。これらから選ばれる複数の溶媒を任意の割合に混合して用いてもよい。 好ましい抽出溶媒としては、トルエン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール又はこれらの混合溶媒が挙げられる。また、水層を塩基性に保つことが、上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類を水層に、上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類を有機層に分配できるため好ましく、食塩等を添加することが水層の塩濃度を高めて抽出効率を高めるため好ましい。 好ましい晶析溶媒としては、トルエン、酢酸エチル、アセトン、メタノール、エタノール、t−ブタノール、2−ブタノール、1−ブタノール、水又はこれらの混合溶媒が挙げられる。上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類と上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類は、一般に溶媒に対する溶解度が大きく異なるため、溶解度差を利用して晶析分離することが好ましい。また、上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類のR2が水素原子である好ましい態様の場合、カルボキシル基とアミノ基の両方を持つアミノ酸であるので、溶液のpHを等電点にコントロールし、溶解度を下げて結晶化させることが好ましく、さらに食塩等の塩や有機溶媒を添加して溶解度を下げて結晶化させることが好ましい。 樹脂による分離に用いられる樹脂は、上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類、上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類及び/又はその他の不純物の分離能を有するものであれば特に限定はなく、その具体例は、強酸性陽イオン交換樹脂、強塩基性陰イオン交換樹脂、弱酸性陽イオン交換樹脂、弱塩基性陰イオン交換樹脂が挙げられ、十分な精製度が得られるように組み合わせて用いてもよい。これらの中で好ましくは、上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類を樹脂に吸着し、上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類を樹脂に吸着しないことで両者を分離できる、強塩基性陰イオン交換樹脂、及び弱塩基性陰イオン交換樹脂であり、さらに好ましくは吸着力の強い強塩基性陰イオン交換樹脂である。 精製工程は、必要な精製度が得られれば特にその手段は限定されないが、工業的に負荷の少ない方法を組み合わせて用いることが、生産性を高めるため好ましく、具体的には、反応液を限外ろ過した後、ろ液を強塩基性陰イオン交換樹脂に通じて上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類と上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類を分離し、得られた水溶液を晶析することで、高純度の上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類及び/又は上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類を得る方法が挙げられる。工程(e):ジアステレオマー塩形成による分割 工程(e)におけるジアステレオマー塩形成による分割とは、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類がラセミ体の場合は光学活性な酸、α−置換プロリンアミド類が不斉点を複数持つジアステレオマー混合物の場合は光学活性な酸、又はアキラルな酸を作用させ、生成した結晶性の塩をろ過等の方法により分離することで分割する方法である。この操作により、結晶及び/又はろ液に、上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類が得られる。 工程(e)において用いられる光学活性な酸の具体例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、L−酒石酸、D−酒石酸、(2S,3S)−ジベンゾイル酒石酸、(2R,3R)−ジベンゾイル酒石酸、(2S,3S)−ジ(p−トルオイル)酒石酸、(2R,3R)−ジ(p−トルオイル)酒石酸等の酒石酸類;(S)−マンデル酸、(R)−マンデル酸等のマンデル酸類;N−アセチル−L−アラニン、N−アセチル−L−フェニルグリシン、N−アセチル−D−フェニルグリシン、N−ベンジル−L−フェニルグリシン、N−ベンジル−D−フェニルグリシン、N−アセチル−L−フェニルアラニン、N−アセチル−L−グルタミン酸、N−アセチル−L−アスパラギン酸等のアミノ酸誘導体;(S)−10−カンファースルホン酸、(R)−10−カンファースルホン酸、(S)−1−フェニルエタンスルホン酸、(R)−1−フェニルエタンスルホン酸等の光学活性スルホン酸等が挙げられる。これらの中で好ましくは、工業的に安価で一般に高い分割能を示す酒石酸類、又はマンデル酸類である。 工程(e)において用いられるアキラルな酸の具体例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、塩酸、硫酸、硝酸等の鉱酸;酢酸、ギ酸、トリフルオロ酢酸、安息香酸、シュウ酸、マレイン酸、コハク酸等のカルボン酸類;メタンスルホン酸、トルエンスルホン酸等のスルホン酸類が挙げられる。これらの中で好ましくは、工業的に安価で一般に塩の結晶性が高い塩酸、酢酸、安息香酸、シュウ酸、マレイン酸、コハク酸、トルエンスルホン酸である。 なお、用いられる光学活性な酸及び/又はアキラルな酸が、酸性基を複数有する2価以上の酸である場合、生成するジアステレオマー塩は1対1の塩でも1対2以上の塩であってもよい。 光学活性な酸及び/又はアキラルな酸の使用量は、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類に対して0.1〜10当量、過剰使用は結晶化を妨げることから、好ましくは0.2〜3当量、さらに好ましくは0.3〜1当量である。なお、ここで言う使用量とは、塩形成に使用される酸の当量である。 工程(e)において用いられる溶媒は特に限定されないが、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒;エチルエーテル、プロピルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等の炭酸エステル系溶媒;アセトニトリル等のニトリル系溶媒;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒;メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール等のアルコール系溶媒;水等が挙げられる。これらから選ばれる複数の溶媒を任意の割合に混合して用いてもよい。 好ましい溶媒としては、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類及び光学活性な酸、又はアキラルな酸に対して十分な溶解度を持ち、生成するジアステレオマー塩の溶解度が十分低いものが良く、エチルエーテル、プロピルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール等のアルコール系溶媒及びこれらの溶媒と任意の溶媒の混合溶媒であり、さらに好ましくは酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒及びこれらの溶媒と任意の溶媒の混合溶媒である。 また、ジアステレオマー塩の溶解度が低い溶媒を反応溶液に添加することで、結晶化を促進してもよい。この時用いられる溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒が挙げられる。 用いられる溶媒の使用量は、通常上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類に対して1〜50倍体積量、析出したジアステレオマー塩の流動性が確保できる量が必要で、かつ使用量が少ない方が生産性が高いため、好ましくは2〜20倍体積量、さらに好ましくは3〜10倍体積量である。 結晶化を誘起するために種結晶を添加しても良い。工程(e)で得られるジアステレオマー塩を種結晶として用いることができる。また、純度の高い上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類と光学活性な酸、又はアキラルな酸を溶解させた後、濃縮乾固、冷却、物理的衝撃等の操作を行うことにより得たものでもよい。 工程(e)の温度は特に限定はないが、通常、−20〜120℃、好ましくは−10〜80℃、更に好ましくは0〜70℃である。種結晶を用いる場合、比較的溶解度の高い高温で種結晶を添加し、徐々に冷却することが、純度の高い結晶を得るうえで好ましい。 工程(e)において、ろ液のジアステレオマー純度及び/又は光学純度を高めることで分割を達成しても良いが、結晶の純度を高めることは一般に容易であるため、結晶として得られるジアステレオマー塩のジアステレオマー純度を高めることで分割を達成することが好ましい。また、得られる上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類のジアステレオマー純度及び/又は光学純度が不十分である場合は、再結晶等の方法で純度を高めることが好ましい。 工程(e)で得られる上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類のジアステレオマー純度及び/又は光学純度は任意の値でよいが、純度が低い場合は本工程以外で純度を高める必要があるため、ピロリジンの2位の立体化学について、好ましくはR体:S体(モル比)=90:10〜100:0又はR体:S体(モル比)=10:90〜0:100、更に好ましくはR体:S体(モル比)=97.5:2.5〜100:0又はR体:S体(モル比)=2.5:97.5〜0:100であることが好ましい。医薬品及びその中間体の場合、高い光学純度が要求されるため、より好ましくはR体:S体(モル比)=99:1〜100:0又はR体:S体(モル比)=1:99〜0:100、特に好ましくはR体:S体(モル比)=99.5:0.5〜100:0又はR体:S体(モル比)=0.5:99.5〜0:100である。 工程(e)で得られる上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類のジアステレオマー塩は、抽出等の方法で光学活性α−置換プロリンアミド類と光学活性な酸及び/又はアキラルな酸を分離することができる。また、分離した光学活性な酸及び/又はアキラルな酸は、回収、再利用してもよい。 上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類のR2が水素原子の場合、工程(e)の後にピロリジン環上の窒素原子を保護してもよく、R2がアミノ基の保護基の場合、工程(e)の後にアミノ基の保護基を除去してもよい。また、上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類を加水分解することで、上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類へと変換することもできる。工程(e)の後に続けて反応を行う場合、上記ジアステレオマー塩を原料として用いてもよく、光学活性な酸及び/又はアキラルな酸を分離した上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類を原料として用いてもよい。 上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類の加水分解による、上記一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類への変換は、1当量以上の水の存在下、加水分解触媒を用いる公知の任意の方法により行うことができる。 用いられる加水分解触媒は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸;トリフルオロメタンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸;水酸化ナトリウム、炭酸カリウム等の無機塩基;アミダーゼ、ペプチダーゼ活性を有する酵素等が挙げられる。これらから選ばれる複数の触媒を混合して用いてもよい。工程(f):カラムクロマトグラフィーによる分離 工程(f)におけるカラムクロマトグラフィーによる分離とは、上記一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類がジアステレオマー混合物の場合に、アキラルな充填剤を詰めたカラムを通すことでそれぞれのジアステレオマーを分離する方法である。この操作により、上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類が得られる。 工程(f)に用いられるカラムクロマトグラフィーの例は以下に挙げられ、これらに限定されるものではないが、球状シリカゲル(中性)、球状シリカゲル(酸性)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィー;炭素数18、炭素数8等の直鎖状アルキル基が結合したシリカゲルを用いた逆相カラムクロマトグラフィー;スチレン−ジビニルベンゼン系合成吸着剤を用いたカラムクロマトグラフィー等が挙げられる。なお、合成吸着剤の具体例としては、三菱化学社製HP20、HP21、SP70、SP207、SP700、SP825、SP850等が挙げられる。これらの中で好ましくは、安価かつ繰り返し利用の容易なシリカゲルカラムクロマトグラフィー、合成吸着剤を用いたカラムクロマトグラフィーであり、さらに好ましくは、溶離液に安価な水系溶媒を用いることができる合成吸着剤を用いたカラムクロマトグラフィーである。 また、分離の方法としては、毎回チャージしたサンプルを完全溶出させるバッチ式カラムクロマトグラフィーであってもよく、擬似移動床を用いた連続式カラムクロマトグラフィーであってもよい。 工程(f)において用いられる溶媒は特に限定されないが、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒;エチルエーテル、プロピルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等の炭酸エステル系溶媒;アセトニトリル等のニトリル系溶媒;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒;メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール等のアルコール系溶媒;水等が挙げられる。これらから選ばれる複数の溶媒を任意の割合に混合して用いてもよい。 好ましい溶媒は用いられるカラムクロマトグラフィーの種類によって異なるが、好ましい合成吸着剤を用いたカラムクロマトグラフィーの場合、ケトン系溶媒;ニトリル系溶媒;アルコール系溶媒;水が好ましく、さらに好ましくは安価なアセトン、メタノール、水である。 また、必要に応じてpH調整のための添加剤を加えても良い。添加剤の具体例としては、酢酸、ギ酸等の酸;酢酸アンモニウム、酢酸ナトリウム、塩化アンモニウム等の塩;アンモニア、水酸化ナトリウム等の塩基等が挙げられ、これらを任意の割合で混合して用いても良い。 工程(f)において得られる上記一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類は、カルバモイル基が結合する炭素原子のみに不斉点を有する場合、80%ee以上とすることが好ましく、90%eeとすることがより好ましく、95%ee以上とすることが更に好ましい。医薬品及びその中間体の場合、高い光学純度が要求されるため、99%ee以上とすることが特に好ましい。また、分子内に複数の不斉点を有する場合、ピロリジンの2位の立体化学について、R体:S体(モル比)=90:10〜100:0又はR体:S体(モル比)=10:90〜0:100とすることが好ましく、R体:S体(モル比)=97.5:2.5〜100:0又はR体:S体(モル比)=2.5:97.5〜0:100とすることが更に好ましい。医薬品及びその中間体の場合、高い光学純度が要求されるため、より好ましくはR体:S体(モル比)=99:1〜100:0又はR体:S体(モル比)=1:99.5〜0:100であり、R体:S体(モル比)=99.5:0.5〜100:0又はR体:S体(モル比)=0.5:99.5〜0:100とすることが特に好ましい。 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。[実施例1]2−シアノ−2−メチルピロリジン及び2−メチル−1−ピロリンの製造(上記一般式(2)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(a)シアン化ナトリウム、酢酸アンモニウム使用、メタノール−水溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン2.41g(20mmol)、シアン化ナトリウム1.08g(22mmol)、酢酸アンモニウム4.62g(60mmol)、水5ml、メタノール2.5mlを仕込み、50℃で3時間反応させた。反応液に酢酸エチルと50w/v%NaOH水溶液3.2mlを加えた後、分液し、水層を酢酸エチルで再抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄後、35℃、80hPaで溶媒を留去し、褐色油状物質2.31gを得た。NMR解析の結果から、この油状物質は2−シアノ−2−メチルピロリジンを60重量%(12.5mmol、収率62%)、2−メチル−1−ピロリンを7重量%(2.0mmol、収率10%)、酢酸エチルを34重量%含有する混合物であった。2−シアノ−2−メチルピロリジン:1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ1.58(3H,s),1.72(1H,ddd,J=12.6,9.6,8.3Hz),1.83−2.08(2H,m),2.26(1H,ddd,J=12.6,8.3,4.3Hz),3.12−3.22(2H,m).[実施例2]α−メチルプロリンアミド塩酸塩の製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(b)塩酸による水和) フラスコに実施例1で得られた2−シアノ−2−メチルピロリジン0.40g(60重量%、2.2mmol)と濃塩酸1mlを仕込み、室温で15時間、50℃で5時間反応させた。室温に冷却後、50w/v%NaOH水溶液1mlを添加し、酢酸エチルで6回抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、濃縮し、粗2−メチルプロリンアミドを得た。この粗生成物にメタノール0.1ml、酢酸エチル0.25mlと4N塩酸−酢酸エチル溶液0.5mlを加え、氷冷した。結晶をろ過し、淡褐色結晶としてα−メチルプロリンアミド塩酸塩92mg(0.56mmol、収率26%)を得た。1H−NMR(400MHz,CD3OD)δ1.69(3H,s),1.96−2.22(3H,m),2.36−2.44(1H,m),3.34−3.44(2H,m).[実施例3](S)−α−メチルプロリン及び(R)−α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(4)及び(5)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(d)ラセミ体の酵素分割) 2mlサンプルチューブに、実施例2の方法に準じて得られたα−メチルプロリンアミド塩酸塩を0.2Mトリス緩衝液(pH7.0)で終濃度500g/Lとなるように調製した後、3%水酸化ナトリウム水でpH6.8にした。この混合液0.8mLに50g/Lに調製したペプチダーゼR(商品名、天野エンザイム株式会社製、リゾプス・オリゼー由来)水溶液0.2mLを混合し、40、撹拌数800rpmで161時間反応させた。HPLC分析による純度分析及び光学純度分析の結果、(S)−α−メチルプロリンの純分は0.153mg(1.18mmol、収率48.6%)で光学純度は99.3%eeであり、本反応における酵素のE値は1024であった。 HPLCでの光学純度分析条件は以下の通りである。カラム:ASTEC社製CLC−D(4.6mm×150mm)、移動相:2mM CuSO4水溶液、流速:1.0mL/分、カラム温度:45、UV:254nm また、E値は、反応の転化率(c)と残存する基質の光学純度(eeS)から、次の式により算出した。 E=ln[(1−c)(1−eeS)]/ln[(1−c)(1+eeS)][実施例4]2−シアノ−2−メチルピロリジン及び2−メチル−1−ピロリンの製造(上記一般式(2)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(a)メタノール溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン0.228ml(2.0mmol)、シアン化ナトリウム108mg(2.2mmol)、酢酸アンモニウム462mg(6.0mmol)、メタノール1mlを仕込み、50℃で1時間反応させた。反応液をNMRで解析したところ、5−クロロ−2−ペンタノンは消失しており、2−シアノ−2−メチルピロリジンと2−メチル−1−ピロリンが1:0.4の比率で生成していた。[実施例5]2−シアノ−2−メチルピロリジン及び2−メチル−1−ピロリンの製造(上記一般式(2)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(a)t−ブタノール−水溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン4.80g(40mmol)、シアン化ナトリウム2.35g(48mmol)、酢酸アンモニウム6.2g(80mmol)、水10ml、t−ブタノール20mlを仕込み、50℃で2.5時間反応させた後、シアン化ナトリウム1.25g(26mmol)を添加し、さらに2.5時間反応させた。反応液に酢酸エチルと50w/v%NaOH水溶液2.1gを加えた後、分液し、水層を酢酸エチルで再抽出した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去し、黄色油状物質4.2gを得た。NMR解析の結果から、この油状物質は2−シアノ−2−メチルピロリジンを67重量%(2.8g、収率64%)、2−メチル−1−ピロリンを14重量%(0.59g、収率18%)、酢酸エチルを10重量%、t−ブタノールを9重量%含有する混合物であった。[実施例6]α−メチルプロリンアミド塩酸塩の製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(a)酢酸イソプロピル−水溶媒での反応、工程(b)硫酸による水和) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン70g(0.58mol)、シアン化ナトリウム34.1g(0.70mmol)、酢酸アンモニウム134g(1.74mol)、水168ml、酢酸イソプロピル280mlを仕込み、60℃で3時間反応させた後、シアン化ナトリウム17.1g(0.35mol)を添加し、さらに6時間反応させた。室温に冷却後、水層を除去し、有機層をセライトろ過し、酢酸イソプロピル20mlで洗浄し、2−シアノ−2−メチルピロリジンの酢酸イソプロピル溶液を得た。 別のフラスコに水25ml、硫酸56.9g(0.58mol)を仕込み、氷冷下に2−シアノ−2−メチルピロリジンの酢酸イソプロピル溶液を滴下した。静置後、酢酸イソプロピル層を除去し、硫酸層を酢酸イソプロピル35mlで洗浄した。さらに硫酸114g(1.39mol)を添加し、25〜30℃で1日反応させた。反応液を氷冷し、水140ml、40wt%水酸化ナトリウム水溶液377g、1−ブタノール210mlをゆっくり添加した。生じた硫酸ナトリウムの結晶をろ別し、1−ブタノール200mlとメタノール300mlで洗浄し、ろ液を290gまで濃縮した。水層を除去し、α−メチルプロリンアミドの1−ブタノール溶液を得た。この溶液に濃塩酸41g(0.39mol)、シクロヘキサン28mlを添加し、常圧加熱還流下ディーンスタークで共沸脱水を行った。室温に冷却後、結晶をろ過し、1−ブタノールと酢酸エチルで洗浄し、減圧乾燥し、淡褐色結晶としてα−メチルプロリンアミド塩酸塩46.8gを得た。純度100wt%(HPLC分析)、0.284mol、収率49%。[実施例7]α−メチルプロリンアミド塩酸塩の製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(a)酢酸エチル−水溶媒での反応、工程(b)硫酸による水和) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン70g(0.58mol)、シアン化ナトリウム17.1g(0.35mmol)、酢酸アンモニウム134g(1.74mol)、水168ml、酢酸エチル280mlを仕込み、60℃に加熱した。1.5時間後と3.5時間後にシアン化ナトリウム17.1g(0.35mol)を2回添加し、さらに5時間反応させた。室温に冷却後、水層を除去し、2−シアノ−2−メチルピロリジンの酢酸エチル溶液を得た。 別のフラスコに水10ml、硫酸56.9g(0.58mol)を仕込み、氷冷下に2−シアノ−2−メチルピロリジンの酢酸エチル溶液を滴下した。静置後、酢酸エチル層を除去し、硫酸層を酢酸エチル35mlで洗浄した。さらに硫酸114g(1.39mol)を添加し、20〜40℃で6時間反応させた。反応液を氷冷し、水140ml、40wt%水酸化ナトリウム水溶液384g、メタノール210mlをゆっくり添加した。生じた硫酸ナトリウムの結晶をろ別し、メタノール350mlで洗浄し、ろ液を300gまで濃縮した。1−ブタノール280mlを添加した後、水層を除去し、水層を1−ブタノール70mlで再抽出し、α−メチルプロリンアミドの1−ブタノール溶液を得た。この溶液に濃塩酸49g(0.47mol)、シクロヘキサン70mlを添加し、常圧加熱還流下ディーンスタークで共沸脱水を行った。室温に冷却後、結晶をろ過し、1−ブタノールと酢酸エチルで洗浄し、減圧乾燥し、淡黄色結晶としてα−メチルプロリンアミド塩酸塩65.6gを得た。純度95wt%(HPLC分析)、0.380mol、収率65%。[実施例8]α−メチルプロリンアミド塩酸塩の製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(a)酢酸エチル−水溶媒での反応、工程(b)硫酸による水和) フラスコに、酢酸アンモニウム95.9g(1.25mol)、水100mL、酢酸エチル200mL、5−クロロ−2−ペンタノン50g(0.42mol)、シアン化ナトリウム12.2g(0.25mol)を仕込み、60℃に加熱した。28%アンモニア水28.8gを分割添加し、pHを7.4−7.6に調整しながら反応を行った。3時間後、シアン化ナトリウム12.2g(0.25mol)を添加し、更に3時間反応させた。室温に冷却後、水層を除去し、2−シアノ−2−メチルピロリジンの酢酸エチル溶液を得た。 別なフラスコに硫酸40.7g(0.42mol)を仕込み、氷冷下に2−シアノ−2−メチルピロリジンの酢酸エチル溶液を滴下した。静置後、酢酸エチル層を除去し、硫酸層をシクロヘキサン50mLで2回洗浄した。更に硫酸81.4g(0.83mol)を添加し、40〜60℃で4時間反応させた。反応液を氷冷し、水180mL、28%アンモニア水151gをゆっくり添加した。得られた溶液に1−ブタノール330mLを添加した後、水層を除去し、水層を1−ブタノール165mLで再抽出し、α−メチルプロリンアミドの1−ブタノール溶液を得た。この溶液を濃縮して水を除去した後、析出した固形分をろ別した。濃塩酸27.3g(0.26mol)、シクロヘキサン50mLを添加し、常圧加熱還流下ディーンスタークで共沸脱水を行った。室温に冷却後、結晶をろ過し、1−ブタノールと酢酸エチルで洗浄し、減圧乾燥し、淡黄色結晶としてα−メチルプロリンアミド塩酸塩29.7gを得た。純度94wt%(HPLC分析)、0.171mol、収率41%。[実施例9]2−シアノ−2−メチルピロリジン及び2−メチル−1−ピロリンの製造(上記一般式(2)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(a)酢酸、アンモニア水使用、水溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン0.57ml(5.0mmol)、シアン化ナトリウム270mg(5.5mmol)、酢酸0.32ml(5.5mmol)、28%アンモニア水0.61ml(10mmol)、水0.57mlを仕込み、40℃で6時間反応させた。50w/v%NaOH水溶液0.4mlを加えた後、さらに60℃で1時間反応させた。反応液を室温に冷却後、有機層と水層を分離した。水層を酢酸エチルで抽出し、あわせた有機層を、トルエンを内部標準としてNMRで定量したところ、2−シアノ−2−メチルピロリジンを2.27mmol(収率45%)、2−メチル−1−ピロリンを0.59mmol(収率12%)含有していた。[実施例10]2−シアノ−2−メチルピロリジン及び2−メチル−1−ピロリンの製造(上記一般式(2)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(a)塩化アンモニウム使用、水溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン1.14ml(10mmol)、シアン化ナトリウム540mg(11mmol)、塩化アンモニウム1.07g(20mmol)、水2.3mlを仕込み、40℃で6時間反応させた。28%アンモニア水0.61ml(10mmol)を加えた後、さらに60℃で1時間反応させた。反応液を室温に冷却後、50w/v%NaOH水溶液0.4mlを加えて酢酸エチルで抽出し、有機層をトルエンを内部標準としてNMRで定量したところ、2−シアノ−2−メチルピロリジンを5.7mmol(収率57%)、2−メチル−1−ピロリンを0.60mmol(収率6%)含有していた。[実施例11]α−メチルプロリンアミド塩酸塩の製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=R3=H、工程(a)酢酸アンモニウム使用、水溶媒での反応;工程(b)硫酸による水和) フラスコに酢酸アンモニウム38.4g(0.50mol)、水30mL、シアン化ナトリウム9.8g(0.20mol)、5−クロロ−2−ペンタノン20.0g(0.17mol)を仕込み、50℃で30分間反応させた。28%アンモニア水12.0gを添加して2時間反応させた後、室温に冷却し水層を除去した。シクロヘキサン10mLでフラスコの有機層を洗い込み、得られた有機層に対し、氷冷下で濃硫酸48.8g(0.50mol)を滴下し、室温で4時間反応させた。反応液を氷冷し、水72mL、28%アンモニア水60.4gをゆっくり添加した。得られた溶液に1−ブタノール200mL、28%アンモニア水3.0gを添加した後、水層を除去した。水層に28%アンモニア水4.5gを添加した後、1−ブタノール100mLで再抽出し、α−メチルプロリンアミドの1−ブタノール溶液を得た。この溶液を濃縮して水を除去した後、濃塩酸9.24g(0.089mol)、シクロヘキサン50mLを添加し、常圧加熱還流下ディーンスタークで共沸脱水を行った。室温に冷却後、結晶をろ過し、1−ブタノールと酢酸エチルで洗浄し、減圧乾燥し、淡黄色結晶としてα−メチルプロリンアミド塩酸塩11.3gを得た。純度75wt%(HPLC分析)、0.051mol、収率31%。[実施例12](S)−α−メチルプロリン及び(R)−α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(4)及び(5)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(d)ラセミ体の酵素分割) 500ml三角フラスコに、実施例7の方法に準じて得られたα−メチルプロリンアミド塩酸塩32.2g(純度97%、190mmol)と水34.7mlを仕込み、5%水酸化ナトリウム水でpHを7.0にした。混合液にペプチダーゼR(商品名、天野エンザイム株式会社製、リゾプス・オリゼー由来)2.3gの水(15.5ml)溶液を添加し、40、撹拌数250rpmで60時間反応させた。HPLC分析による純度分析及び光学純度分析の結果、(S)−α−メチルプロリンの純分は10.5g(81.0mmol、収率342.7%)で光学純度は99.0%eeであった。反応液に水50mlと活性炭15gを添加し、25℃で1時間振とうさせた。セライトろ過で活性炭を除去し、得られた水溶液をイオン交換樹脂(Amberlyst(登録商標) A−26(OH))に通液し、(R)−α−メチルプロリンアミドを水で、(S)−α−メチルプロリンを1M酢酸水で溶出させた。HPLCで純度分析及び光学純度を分析した結果、(R)−α−メチルプロリンアミド純分は12.6g(98.5mmol、収率52%、87.1%ee)、(S)−α−メチルプロリン純分は11.3g(87.6mmol、収率46%、99.0%ee)であった。[実施例13]α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(a)DMSO−水溶媒での反応、工程(b)アルカリ性過酸化水素水による水和) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン0.57ml(5.0mmol)、シアン化ナトリウム270mg(5.5mmol)、酢酸アンモニウム1.16g(15mmol)、水2.3ml、DMSO2.3mlを仕込み、50℃で1時間反応させた。反応液をNMRで解析したところ、2−シアノ−2−メチルピロリジンと2−メチル−1−ピロリンが1:0.4の比率で生成していた。 この反応液にシアン化ナトリウム250mg(5.0mmol)、50w/v%NaOH水溶液1.0ml(13mmol)、35%過酸化水素水1.3ml(15mmol)を添加し、室温で1時間反応させた。チオ硫酸ナトリウム0.79g(5.0mmol)を添加して、過剰の酸化剤を分解した後、酢酸エチルで2回抽出した。HPLCにより分析したところ、α−メチルプロリンアミドが有機層に235mg(1.83mmol、収率37%)、水層に149mg(1.16mmol、収率23%)含まれていた。[実施例14]α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(b)アルカリ性過酸化水素水による水和) フラスコに実施例5の方法に準じて得られた2−シアノ−2−メチルピロリジンのt−ブタノール溶液0.58g(19重量%、1.0mmol)、シアン化ナトリウム49mg(1mmol)、DMSO0.4mlを仕込んだ。氷冷下、35%過酸化水素水0.13ml(1.5mmol)を添加し、徐々に室温に昇温した。21時間後、シアン化ナトリウム49mg(1mmol)と35%過酸化水素水0.13ml(1.5mmol)を15℃にて添加し、3時間反応させた。氷冷下、亜硫酸水素ナトリウム53mg(0.5mmol)を添加して、過剰の酸化剤を分解した後、沈殿をろ別した。ろ液を濃縮し、橙色油状物質608mgを得た。HPLCにより分析したところ、α−メチルプロリンアミドが94mg(0.73mmol、収率73%)含まれていた。[実施例15]1−(t−ブトキシカルボニル)−2−シアノ−2−メチルピロリジンの製造(上記一般式(7)において、R1=Me、R2=Boc、R3=H;工程(a)t−ブタノール−水溶媒での反応、Boc保護) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン2.41g(20mmol)、シアン化ナトリウム1.08g(22mmol)、酢酸アンモニウム4.62g(60mmol)、水10ml、t−ブタノール10mlを仕込み、50℃で6時間反応させた。反応液に酢酸エチル10mlと50w/v%NaOH水溶液2.4mlを加えた後、水層を除去した。有機層にシアン化ナトリウム0.49g(10mmol)と水2mlを加えた後、ジ−t−ブチルジカルボナート6.55g(30mmol)を添加し、室温で5時間、50℃で1時間反応させた。室温にて水層を除去し、飽和食塩水で洗浄後、有機層を濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状物質として、1−(t−ブトキシカルボニル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン2.38g(11.3mmol、収率57%)を得た。1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ1.53(9H,brs),1.70(3H,brs),1.86−2.23(3H,m),2.46−2.58(1H,m),3.36−3.48(1H,m),3.50−3.66(1H,m).[実施例16]N−(t−ブトキシカルボニル)−α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=Boc、R3=H;工程(b)アルカリ性過酸化水素水による水和) フラスコに実施例15で得られた1−(t−ブトキシカルボニル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン1.88g(8.95mmol)、1NNaOH水溶液4.5ml、メタノール9.4ml、30%過酸化水素水0.91ml(9.0mmol)を仕込んだ。室温で30分間反応させた後、30%過酸化水素水0.91ml(9.0mmol)を追添加し、さらに30分間反応させた。反応液に亜硫酸水素ナトリウム0.95g、酢酸エチル、飽和食塩水を加えた後、水層を除去した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、白色結晶として、N−(t−ブトキシカルボニル)−α−メチルプロリンアミド1.23g(5.39mmol、収率60%)を得た。1H−NMR(400MHz,CDCl3,1:1の回転異性体混合物)δ1.47(9H,brs),1.55(1.5H,brs),1.65(1.5H,brs),1.60−2.05(3H,m),2.24−2.36(0.5H,m),2.57−2.69(0.5H,m),3.36−3.66(2H,m),5.23−5.41(1H,m),5.82−5.98(0.5H,m),7.12−7.28(0.5H,m).[参考例1]α−メチルプロリンアミド塩酸塩の製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=R3=H;Boc基の除去) フラスコに実施例14で得られたN−(t−ブトキシカルボニル)−α−メチルプロリンアミド0.76g(3.33mmol)、メタノール0.76ml、4N塩酸−酢酸エチル溶液1.7mlを加え、室温で3時間、40℃で3時間反応させた。反応液を氷冷し、酢酸エチル0.76mlを添加した後、結晶をろ過し、減圧乾燥し、白色結晶としてα−メチルプロリンアミド塩酸塩0.50g(3.04mmol、収率91%)を得た。[実施例17]1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジンの製造(上記一般式(7)において、R1=Me、R2=Bn、R3=H;工程(a)ベンジルアミン、酢酸使用、t−ブタノール−水溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン0.57ml(5.0mmol)、シアン化ナトリウム270mg(5.5mmol)、ベンジルアミン1.64ml(15mmol)、酢酸0.86ml(15mmol)、水2.5ml、t−ブタノール2.5mlを仕込み、50℃で2時間反応させた。反応液に酢酸エチル10mlと50w/v%NaOH水溶液1.2mlを加えた後、水層を除去した。有機層を濃縮し、淡褐色油状物質2.15gを得た。NMR解析の結果から、この油状物質は1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジンを47重量%(1.01g、定量的)、ベンジルアミンを48重量%、酢酸エチルを2重量%、t−ブタノールを3重量%含有する混合物であった。1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ1.56(3H,s),1.74−1.95(3H,m),2.30−2.45(2H,m),2.99(1H,ddd,J=9.8,8.3,3.3Hz),3.35(1H,d,J=13.1Hz),4.02(1H,d,J=13.1Hz),7.24−7.37(5H,m).[実施例18]1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジンの製造(上記一般式(7)において、R1=Me、R2=Bn、R3=H;工程(a)酢酸エチル−水溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン2.28ml(20mmol)、シアン化ナトリウム1.08g(22mmol)、ベンジルアミン2.40ml(22mmol)、酢酸1.26ml(22mmol)、水4.6ml、酢酸エチル9.1mlを仕込み、50℃で3時間反応させた。反応液に50w/v%NaOH水溶液0.8ml(10mmol)とシアン化ナトリウム0.50g(10mmol)を加えた後、さらに50℃で2時間反応させた。室温に冷却後、水層を除去し、有機層を濃縮し、淡褐色油状物質4.30gを得た。NMR解析の結果から、この油状物質は1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジンを78重量%(3.35g、収率84%)、5−クロロ−2−ペンタノンを2重量%、鎖状中間体である2−ベンジルアミノ−5−クロロ−2−シアノペンタンを12重量%、ベンジルアミンを6重量%、酢酸エチルを1重量%含有する混合物であった。[実施例19]1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジンの製造(上記一般式(7)において、R1=Me、R2=Bn、R3=H;工程(a)トルエン−水溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン0.57ml(5.0mmol)、シアン化ナトリウム270mg(5.5mmol)、ベンジルアミン0.60ml(5.5mmol)、酢酸0.32ml(5.5mmol)、水1.1ml、トルエン2.3mlを仕込み、50℃で2時間反応させた。反応液にシアン化ナトリウム0.17g(3.5mmol)を加えた後、さらに50℃で4時間反応させた。反応液をNMRで解析したところ、原料である5−クロロ−2−ペンタノン、目的物である1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジン、及び鎖状中間体である2−ベンジルアミノ−5−クロロ−2−シアノペンタンが0.04:1:0.27の比率で存在していた。[実施例20]N−ベンジル−α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=Bn、R3=H;工程(a)エタノール−水溶媒での反応、工程(b)硫酸による水和) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン0.57ml(5.0mmol)、シアン化ナトリウム270mg(5.5mmol)、ベンジルアミン0.60ml(5.5mmol)、酢酸0.32ml(5.5mmol)、水1.1ml、エタノール1.1mlを仕込み、40℃で3時間反応させた。反応液にベンジルアミン0.16ml(1.5mmol)を加えた後、さらに40℃で2時間反応させた。反応液をNMRで解析したところ、原料である5−クロロ−2−ペンタノン、目的物である1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジン、鎖状中間体である2−ベンジルアミノ−5−クロロ−2−シアノペンタン、及び原料のシアノヒドリンである5−クロロ−2−シアノ−2−ペンタノールが0.02:1:0.02:0.08の比率で存在していた。この反応液に50w/v%NaOH水溶液0.4ml(5mmol)を加えた後、トルエンで抽出し、有機層を濃縮し、橙色油状物質1.44gを得た。 別のフラスコに水0.09ml、硫酸1.47g(15mmol)を仕込み、氷冷下に上記橙色油状物質1.44gを添加し、トルエンで洗いいれた。60℃で3時間反応させた後、氷冷下、水0.57ml、28%アンモニア水2.4mlをゆっくり添加した。酢酸エチルで抽出し、有機層を濃縮し、橙色油状物質2.00gを得た。HPLCにより分析したところ、N−ベンジル−α−メチルプロリンアミドが770mg(3.52mmol、収率70%)含まれていた。1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ1.34(3H,s),1.68−1.89(3H,m),2.13−2.22(1H,m),2.40(1H,td,J=9.1,7.3Hz),2.97−3.03(1H,m),3.35(1H,d,J=13.1Hz),3.88(1H,d,J=13.1Hz),5.36(1H,brs),7.24−7.37(5H,m),7.55(1H,brs).[実施例21]N−ベンジル−α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=Bn、R3=H;工程(a)水溶媒での反応、工程(b)硫酸による水和) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン6.03g(50mmol)、シアン化ナトリウム2.7g(55mmol)、ベンジルアミン6.0ml(55mmol)、酢酸3.2ml(55mmol)、水11.4mlを仕込み、40℃で3時間反応させた。反応液に50w/v%NaOH水溶液4.0ml(50mmol)を加えた後、さらに60℃で1時間反応させた。反応液をNMRで解析したところ、ほぼ目的物である1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジンであった。水層を分離し、淡褐色油状物質を得た。 別のフラスコに硫酸14.7g(150mmol)を仕込み、氷冷下に上記淡褐色油状物質を添加し、トルエンで洗いいれた。60℃で7時間、70℃で2時間反応させた後、水浴上で水50ml、トルエン6ml、50w/v%NaOH水溶液32mlをゆっくり添加し、pHを10とした。生じた結晶をろ過し、水で洗浄し、減圧乾燥し、淡褐色固体としてN−ベンジル−α−メチルプロリンアミド8.67gを得た。純度98wt%(HPLC分析)、39.0mmol、収率78%。[実施例22]1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジンの製造(上記一般式(7)において、R1=Me、R2=Bn、R3=H;工程(a)酢酸添加なし、エタノール−水溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン0.57ml(5.0mmol)、シアン化ナトリウム270mg(5.5mmol)、ベンジルアミン0.60ml(5.5mmol)、水1.1ml、エタノール1.1mlを仕込み、50℃で1.5時間反応させた。反応液をNMRで解析したところ、原料である5−クロロ−2−ペンタノン、目的物である1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジン、及び原料から副生したシクロペンチルメチルケトンが0.02:1:0.32の比率で存在していた。酢酸を添加した実施例20と比較して系内が強い塩基性となったためシクロペンチルメチルケトンが副生したが、目的物である1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジンを主生成物として得た。[実施例23]1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジンの製造(上記一般式(7)において、R1=Me、R2=Bn、R3=H;工程(a)酢酸添加なし、酢酸エチル−水溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン0.57ml(5.0mmol)、シアン化ナトリウム270mg(5.5mmol)、ベンジルアミン0.60ml(5.5mmol)、水1.1ml、酢酸エチル2.3mlを仕込み、50℃で4.5時間反応させた。反応液をNMRで解析したところ、原料である5−クロロ−2−ペンタノン、目的物である1−ベンジル−2−シアノ−2−メチルピロリジン、及び鎖状中間体である2−ベンジルアミノ−5−クロロ−2−シアノペンタンが0.02:1:0.06の比率で存在しており、シクロペンチルメチルケトンは観測されなかった。実施例22と同様に酸を添加していないが、酢酸エチルが加水分解を受けて酢酸が生じたため、系内が強い塩基性とならず、シクロペンチルメチルケトンの副生が抑制されたと考えられる。[参考例2]α−メチルプロリンアミド塩酸塩の製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=R3=H;Bn基の除去) フラスコに実施例20で得られたN−ベンジル−α−メチルプロリンアミド6.62g(30.3mmol)、エタノール33ml、10%パラジウム炭素(NEケムキャット社製 PE−type、55%含水)1.43g(0.61mmol)を添加した。常圧水素雰囲気下、室温で2時間、40℃で4時間反応させた。反応液をセライトろ過し、ろ液を濃縮し、淡黄色油状物質としてα−メチルプロリンアミド4.12gを得た。純度92wt%(HPLC分析)、29.5mmol、収率97%。 フラスコに上記黄色油状物質2.38g(17.1mmol)、エタノール2ml、酢酸エチル5mlを仕込んだ。水浴上で4N塩酸−酢酸エチル溶液4.5mlを添加し、生じた結晶をろ過し、酢酸エチルで洗浄し、減圧乾燥した。白色結晶としてα−メチルプロリンアミド塩酸塩2.42g(14.7mmol、収率86%)を得た。[参考例3]α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=R3=H;Bn基の除去) フラスコに実施例20で得られたN−ベンジル−α−メチルプロリンアミド1.01g(4.6mmol)、酢酸0.53ml(9.2mmol)、メタノール5ml、10%パラジウム炭素(NEケムキャット社製 PE−type、55%含水)54mg(0.023mmol)を添加した。常圧水素雰囲気下、60℃で2時間反応させた。反応液をセライトろ過し、ろ液を濃縮し、淡黄色油状物質1.20gを得た。HPLC分析の結果、α−メチルプロリンアミド0.60g(収率定量的)が含まれていた。[実施例24](2R,1’R)及び(2S,1’R)−1−(1’−フェニルエチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジンの製造(上記一般式(7)において、R1=Me、R2=(R)−1−フェニルエチル、R3=H;工程(a)(R)−α−メチルベンジルアミン使用、水溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン1.14ml(10mmol)、シアン化ナトリウム0.54g(11mmol)、(R)−α−メチルベンジルアミン1.40ml(11mmol)、酢酸0.63ml(11mmol)、水2.3mlを仕込み、40℃で3時間反応させた。反応液に50w/v%NaOH水溶液0.80ml(10mmol)を加えた後、さらに60℃で1時間反応させた。室温に冷却後、酢酸エチルで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、有機層を濃縮し、淡褐色油状物質2.35gを得た。NMR解析の結果、この油状物質は(2R,1’R)及び(2S,1’R)−1−(1’−フェニルエチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジンを83重量%(1.95g、収率91%)、5−クロロ−2−ペンタノンを2重量%、(R)−α−メチルベンジルアミンを11重量%、酢酸エチルを4重量%含有する混合物であり、ジアステレオマー比は、(2R,1’R):(2S,1’R)=1:0.4であった。2位の立体化学は、光学活性α−メチルプロリンに誘導し決定した(参考例5参照)。(2R,1’R)−1−(1’−フェニルエチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ1.02(3H,s),1.48(3H,d,J=6.8Hz),1.79−1.92(3H,m),2.22−2.32(1H,m),2.75−2.83(1H,m),3.18−3.25(1H,m),3.92(1H,q,J=6.8Hz),7.21−7.39(5H,m).(2S,1’R)−1−(1’−フェニルエチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ1.48(3H,d,J=6.8Hz),1.67(3H,s),1.69−1.78(2H,m),1.92−1.99(1H,m),2.32−2.39(1H,m),2.47(1H,dt,J=9.6,8.1Hz),2.84−2.91(1H,m),3.84(1H,q,J=6.8Hz),7.21−7.39(5H,m).[実施例25](2R,1’R)及び(2S,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(5)において、R1=Me、R2=(R)−1−フェニルエチル、R3=H;工程(a)(R)−α−メチルベンジルアミン使用、水溶媒での反応、工程(b)硫酸による水和、工程(f)シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる分離) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン1.25ml(11mmol)、シアン化ナトリウム0.54g(11mmol)、(R)−α−メチルベンジルアミン1.28ml(10mmol)、酢酸0.63ml(11mmol)、水2.0mlを仕込み、40℃で3時間反応させた。反応液に50w/v%NaOH水溶液0.80ml(10mmol)を加えた後、さらに60℃で2時間反応させた。室温に冷却後、水層を分離し、淡褐色油状物質を得た。 別のフラスコに硫酸3.9g(40mmol)を仕込み、水浴上で上記淡褐色油状物質を添加し、トルエンで洗い入れた。60℃で6時間反応させた後、水浴上で水2ml、50w/v%NaOH水溶液6.4mlをゆっくり添加し、pHを10とした。酢酸エチルで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、有機層を濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、(2R,1’R)及び(2S,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミドの2つの分画を得た。2位の立体化学は、光学活性α−メチルプロリンに誘導し決定した(参考例5参照)。 分画1:(2R,1’R):(2S,1’R)=96:4、0.48g、純度85%(NMR)、1.75mmol、収率18%。 分画2:(2R,1’R):(2S,1’R)=60:40、1.52g、純度88%(NMR)、5.80mmol、収率58%。(2R,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ1.30(3H,d,J=6.6Hz),1.37(3H,s),1.64−1.73(2H,m),1.80−1.88(1H,m),2.16−2.32(2H,m),2.69−2.75(1H,m),3.62(1H,q,J=6.6Hz),5.45(1H,brs),7.22−7.28(1H,m),7.28−7.35(4H,m),7.45(1H,brs).(2S,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ1.41(3H,s),1.42(3H,d,J=6.8Hz),1.66−1.89(3H,m),2.12−2.22(1H,m),2.90−3.00(1H,m),3.09−3.15(1H,m),4.04(1H,q,J=6.8Hz),5.17(1H,brs),7.02(1H,brs),7.20−7.27(1H,m),7.29−7.35(4H,m).[参考例4](R)−α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(5)において、R1=Me、R2=R3=H;1−フェニルエチル基の除去) フラスコに実施例25で得られた(2R,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド0.48g(1.75mmol、ジアステレオマー比96:4)、酢酸0.11ml(1.9mmol)、メタノール2ml、10%パラジウム炭素(NEケムキャット社製 PE−type、55%含水)21mg(0.009mmol)を添加した。常圧水素雰囲気下、60℃で2時間反応させた。反応液をセライトろ過、ろ液を濃縮し、無色油状物質として(R)−α−メチルプロリンアミド0.40gを得た。純度58wt%(NMR分析)、定量的。[参考例5](R)−α−メチルプロリンの製造(上記一般式(4)において、R1=Me、R2=R3=H;アミド加水分解、α−メチルプロリンの絶対配置決定) フラスコに参考例4で得られた(R)−α−メチルプロリンアミド0.40g(純度58%、1.78mmol)、6M塩酸2mlを仕込み、90℃で4時間反応させた。HPLCで分析したところ、光学純度89%eeの(R)−α−メチルプロリン204mg(1.58mmol、収率90%)を含んでいた。[実施例26](2S,1’S)及び(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=(S)−1−フェニルエチル、R3=H;工程(a)(S)−α−メチルベンジルアミン使用、水溶媒での反応、工程(b)硫酸による水和) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン13.3g(110mmol)、シアン化ナトリウム5.4g(110mmol)、(S)−α−メチルベンジルアミン12.1g(100mmol)、酢酸6.3ml(110mmol)、水24mlを仕込み、40℃で3時間反応させた。反応液に50w/v%NaOH水溶液8.0ml(100mmol)を加えた後、さらに60℃で2時間反応させた。室温に冷却後、水層を分離し、淡褐色油状物質を得た。 別のフラスコに硫酸39g(400mmol)を仕込み、水浴上で上記淡褐色油状物質を添加し、トルエンで洗い入れた。60℃で3時間、70℃で3時間反応させた後、水浴上で水36ml、28%アンモニア水60ml、酢酸エチルをゆっくり添加し、pHを9とした。酢酸エチルで抽出し、有機層を水で3回、飽和食塩水で1回洗浄し、有機層を濃縮し、淡褐色油状物質として(2S,1’S)及び(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド23.8g(純度80wt%(HPLC分析)、81.4mmol、収率81%、(2S,1’S):(2R,1’S)=1:0.4)を得た。[実施例27](2S,1’S)及び(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(5)において、R1=Me、R2=(S)−1−フェニルエチル、R3=H;工程(f)シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる分離) 酢酸(1当量以上)を含有する、実施例26の方法に準じて得られた(2S,1’S)及び(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド(純量9.80g、42.2mmol)をシリカゲル100g(関東化学製シリカゲル60N(球状、中性)63−210μm)を用いたカラムクロマトグラフィーにて精製し、(2S,1’S)及び(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミドの2つの分画を得た。溶離液:ヘキサン:酢酸エチル=2:1〜1:1。 分画1:6.71g。NMR分析の結果、(2S,1’S):(2R,1’S)=100:0、純度72%、20.8mmol、収率49%。酢酸20wt%、酢酸エチル8wt%含む。 分画2:3.11g。NMR分析の結果、(2R,1’S):(2S,1’S)=87:13、純度82%、11.0mmol、収率25%。酢酸13wt%、酢酸エチル5wt%含む。[参考例6]α−メチルプロリンアミド塩酸塩の製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=R3=H;1−フェニルエチル基の除去、塩酸塩化) フラスコに実施例26で得られた(2S,1’S)及び(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド5.94g(純度80%、20.4mmol)、酢酸エチル25ml、活性炭2.5gを仕込み、室温で1時間攪拌し、着色成分及び不純物を吸着させた。セライトろ過した後、ろ液を濃縮し、さらにメタノール24ml、酢酸1.4ml(25mmol)、10%パラジウム炭素(NEケムキャット社製 PE−type、55%含水)0.24g(0.10mmol)を添加した。常圧水素雰囲気下、60℃で4.5時間反応させた後、反応液をセライトろ過し、ろ液を濃縮し、淡黄色油状物質5.14gを得た。 フラスコに上記黄色油状物質、メタノール1.6ml、酢酸エチル6mlを仕込んだ。水浴上で4N塩酸−酢酸エチル溶液6mlを添加し、生じた結晶をろ過し、酢酸エチルで洗浄し、減圧乾燥した。白色結晶としてα−メチルプロリンアミド塩酸塩2.46g(14.9mmol、収率73%)を得た。[実施例28](S)−α−メチルプロリン及び(R)−α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(4)及び(5)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(d)α−メチルプロリンアミド((S):(R)=7:3)の酵素分割) 50mlサンプルチューブに、参考例6で得られたα−メチルプロリンアミド塩酸塩2.0g(12.2mmol)と水2.0mlを仕込み、5%水酸化ナトリウム水でpHを7.0にした。混合液にペプチダーゼR(商品名、天野エンザイム株式会社、リゾプス・オリゼー由来)0.15gの水(0.9ml)溶液を添加し、40℃、撹拌数250rpmで162時間反応させた。反応液に水2.5mlと活性炭0.75gを添加し、25℃で1時間振とうさせた。セライトろ過で活性炭を除去し、得られた水溶液をイオン交換樹脂(ダイヤイオン(登録商標)PA312LOH)に通液し、(R)−α−メチルプロリンアミドを水で、(S)−α−メチルプロリンを1M酢酸水で溶出させた。HPLCで純度分析及び光学純度を分析した結果、(R)−α−メチルプロリンアミド純分は454mg(3.54mmol、収率29%、93.5%ee)、(S)−α−メチルプロリン純分は799mg(6.19mmol、収率51%、99.1%ee)であった。[実施例29](2S,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・D−酒石酸塩の製造(上記一般式(5)において、R1=Me、R2=(R)−1−フェニルエチル、R3=H;工程(e)D−酒石酸によるジアステレオマー塩分割) バイアルに実施例25で得られた(2R,1’R)及び(2S,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド48.4mg(0.21mmol、(2R,1’R):(2S,1’R)=60:40)、D−酒石酸31.3mg(0.21mmol)、酢酸エチル0.2ml、メタノール0.1mlを添加し、50℃に加熱、溶解させた。室温に冷却し、生じた結晶をろ過し、減圧乾燥し、白色結晶18.9mgを得た。HPLC及びNMR分析の結果、得られた結晶は(2S,1’R)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミドとD−酒石酸の1:1塩(0.049mmol、収率24%、(2S,1’R):(2R,1’R)=20:1)であった。1H−NMR(400MHz,DMSO−d6)δ1.28(3H,s),1.35(3H,d,J=6.8Hz),1.62−1.79(3H,m),1.95−2.03(1H,m),2.83−2.91(1H,m),3.05−3.12(1H,m),3.99−4.06(1H,m),4.26(2H,s),6.96(2H,brs),7.19−7.24(1H,m),7.28−7.34(2H,m),7.35−7.39(2H,m).[実施例30](2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・L−酒石酸塩及び(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(5)において、R1=Me、R2=(S)−1−フェニルエチル、R3=H;工程(e)L−酒石酸によるジアステレオマー塩分割) フラスコにL−酒石酸0.18g(1.2mmol)とメタノール0.6mlを仕込み、60℃に加熱し溶解させた。この混合物に実施例26の方法に準じて得られた(2S,1’S)及び(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミドの酢酸エチル溶液2.24g(純度32wt%、3.0mmol、(2S,1’S):(2R,1’S)=7:3)、メタノール0.4ml、酢酸エチル3mlを添加し、徐々に氷冷まで冷却した。生じた結晶をろ過し、酢酸エチルで洗浄し、減圧乾燥し、白色結晶として(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・L−酒石酸塩314mg(0.82mmol、収率27%、(2R,1’S):(2S,1’S)=94:6)を得た。また、ろ液を濃縮後、酢酸エチルと飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた後、水層を除去し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濃縮し、淡黄色油状物質として(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド683mg(HPLC純度分析:純度77%、2.26mmol、収率73%、(2S,1’S):(2R,1’S)=95:5)を得た。[実施例31](2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(S)−マンデル酸塩の製造(上記一般式(5)において、R1=Me、R2=(S)−1−フェニルエチル、R3=H;工程(e)(S)−マンデル酸塩種結晶の取得) バイアルに実施例27で得られた(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド50mg(純度72%、0.16mmol、(2S,1’S):(2R,1’S)=100:0)、(S)−マンデル酸32.7mg(0.22mmol)、酢酸エチル0.2mlを添加し、加熱溶解させた。室温で開放系にして放置し、酢酸エチルを揮発させた。2週間後、生じた結晶を酢酸エチルに懸濁させた後、ろ過し、減圧乾燥し、白色結晶41.0mgを得た。HPLC及びNMR分析の結果、得られた結晶は(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(S)−マンデル酸塩(1:1)であった。0.11mmol、収率69%。1H−NMR(400MHz,acetone−d6)δ1.28(3H,s),1.28(3H,d,J=6.6Hz),1.65−1.81(3H,m),2.07−2.18(1H,m),2.29(1H,q,J=8.5Hz),2.68−2.75(1H,m),3.66(1H,q,J=6.6Hz),5.20(1H,s),7.20−7.25(1H,m),7.27−7.34(3H,m),7.34−7.39(2H,m),7.42−7.47(2H,m),7.49−7.53(2H,m).[実施例32](2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(S)−マンデル酸塩の製造(上記一般式(5)において、R1=Me、R2=(S)−1−フェニルエチル、R3=H;工程(e)(S)−マンデル酸によるジアステレオマー塩分割) フラスコに実施例26の方法に準じて得られた(2S,1’S)及び(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミドの酢酸エチル溶液2.23g(純度32wt%、3.0mmol、(2S,1’S):(2R,1’S)=7:3)、(S)−マンデル酸456mg(3.0mmol)を添加し、40℃で加熱溶解させた。30℃に冷却後、実施例31の方法に準じて得られた(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(S)−マンデル酸塩の種結晶を極少量添加したところ、結晶が析出した。20℃に冷却した後、結晶をろ過し、酢酸エチルで洗浄し、減圧乾燥し、白色結晶として(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(S)−マンデル酸塩753mg(1.96mmol、収率64%、94.2%de)を得た。[実施例33](2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(S)−マンデル酸塩の製造(上記一般式(5)において、R1=Me、R2=(S)−1−フェニルエチル、R3=H;工程(e)(S)−マンデル酸によるジアステレオマー塩分割) フラスコに実施例26の方法に準じて得られた(2S,1’S)及び(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミドの酢酸エチル溶液7.26g(純度32wt%、10.0mmol、(2S,1’S):(2R,1’S)=7:3)、(S)−マンデル酸1.22g(8.0mmol)を添加し、40℃で加熱溶解させた。40℃で実施例31の方法に準じてより得られた(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(S)−マンデル酸塩の種結晶を極少量添加したところ、結晶が析出した。徐々に氷冷まで冷却した後、結晶をろ過し、酢酸エチルで洗浄し、減圧乾燥し、白色結晶として(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(S)−マンデル酸塩2.36g(6.13mmol、収率61%、96.6%de)を得た。[参考例7](S)−α−メチルプロリンの製造(上記一般式(4)において、R1=Me、R2=R3=H;1−フェニルエチル基の除去、アミド加水分解) フラスコに実施例33で得られた(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド・(S)−マンデル酸塩2.36g(6.13mmol、96.6%de)、1−ブタノール7ml、50w/v%NaOH水0.54ml、水2.8ml、飽和食塩水1mlを添加し攪拌した後、水層を除去し、さらに有機層を飽和食塩水1mlで洗浄し、(S)−マンデル酸を除去した。得られた有機層に、酢酸0.39ml(6.7mmol)、10%パラジウム炭素(NEケムキャット社製 PE−type、55%含水)72mg(0.031mmol)を添加し、常圧水素雰囲気下、60℃で2時間反応させた。反応液をセライトろ過し、(S)−α−メチルプロリンアミドの1−ブタノール溶液を得た。この溶液に50w/v%NaOH水0.59ml、水0.59mlを添加した後、水層を分離し、酢酸を除去した。有機層に水1ml、硫酸0.49ml(9.2mmol)を添加し、(S)−α−メチルプロリンアミドを水層に抽出し、有機層を除去した。さらに硫酸0.16ml(3.1mmol)を添加し、13時間還流し、アミドの加水分解を行った。室温に冷却後、50w/v%NaOH水1.47mlを添加し、生じたスラリーを減圧濃縮し、加水分解により生じたアンモニアを除去した。硫酸と50w/v%NaOH水を用い、pHを約8とした後、アセトン5mlを添加して硫酸ナトリウムを析出させた。生じた結晶をろ別し、ろ液を濃縮した後、1−ブタノールとシクロヘキサンを添加し、常圧加熱還流下ディーンスタークで共沸脱水を行った。室温に冷却後、生じた結晶をろ過し、酢酸エチルで洗浄し、減圧乾燥し、白色結晶として(S)−α−メチルプロリン531mg(HPLC純度分析:93wt%、3.84mmol、収率63%)。(S)−α−メチルプロリンの光学純度は99.8%eeであった。[実施例34](2S,1’S)及び(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミドの逆相HPLC分離(工程(f)逆相HPLCによる分離) 実施例26で得られた(2S,1’S)及び(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド((2S,1’S):(2R,1’S)=7:3)を以下の逆相HPLC条件で分析したところ、保持時間の大きな差が認められた。このことより、擬似移動床を含む逆相カラム分取クロマトグラフィーが効率的に適応可能であると言える。 逆相HPLC条件カラム:化学物質評価研究機構製L−column(4.6mm×250mm)、移動相:20mM酢酸−20mM酢酸アンモニウム水溶液/メタノール=40/60、流速:1.0ml/分、カラム温度:40℃、UV:220nm、保持時間:(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド5.8分、(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド9.3分[実施例35](2S,1’S)及び(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミドの合成吸着剤カラムクロマトグラフィー分離(工程(f)合成吸着剤カラムクロマトグラフィーによる分離) 実施例26で得られた(2S,1’S)及び(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド((2S,1’S):(2R,1’S)=7:3)を以下の合成吸着剤カラムを用いたHPLC条件で分析したところ、保持時間の大きな差が認められた。このことより、擬似移動床を含む逆相カラム分取クロマトグラフィーが効率的に適応可能であると言える。 合成吸着剤カラムを用いたHPLC条件カラム:三菱化学社製MCI(登録商標)−GEL CHP10M(4.6mm×150mm)、移動相:20mM酢酸−20mM酢酸アンモニウム水溶液/アセトニトリル=50/50、流速:1.0ml/分、カラム温度:40℃、UV:220nm、保持時間:(2R,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド3.7分、(2S,1’S)−N−(1’−フェニルエチル)−α−メチルプロリンアミド5.1分[実施例36] 1−(カルバモイルフェニルメチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジンの製造(上記一般式(7)において、R1=Me、R2=カルバモイルフェニルメチル、R3=H;工程(a)D−フェニルグリシンアミド塩酸塩使用、酢酸エチル−水溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン0.60g(5mmol)、シアン化ナトリウム0.37g(7.5mmol)、D−フェニルグリシンアミド塩酸塩0.93g(5mmol)、酢酸0.43ml(7.5mmol)、50w/v%NaOH水溶液0.4ml(5mmol)水1.2ml、酢酸エチル2.4mlを仕込み、40℃で2時間、50℃で2時間反応させた。反応液に50w/v%NaOH水溶液0.2ml(2.5mmol)を加え、さらに60℃で2時間反応させた後、室温に冷却した。反応液に50w/v%NaOH水溶液0.2ml(2.5mmol)と酢酸0.086ml(1.5mmol)を加えた後、結晶をろ過し、水と酢酸エチルで洗浄し、減圧乾燥した。白色結晶として1−(カルバモイルフェニルメチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン0.96g(3.9mmol、収率79%)を得た。なお、α−メチルプロリンへと誘導したところラセミ体であったことから、本反応中にカルバモイルフェニルメチル基のエピメリ化が進行したものと考えられる(参考例8参照)。1H−NMRでは7:3のジアステレオマー混合物を観測、主生成物:1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ1.62(3H,s),1.74−1.99(3H,m),2.29−2.41(2H,m),2.78−2.84(1H,m),4.51(1H,s),5.81(1H,brs),6.97(1H,brs),7.31−7.44(5H,m).副生成物:1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ0.85(3H,s),1.74−1.99(3H,m),2.29−2.41(1H,m),2.70−2.78(1H,m),3.43−3.50(1H,m),4.19(1H,s),5.58(1H,brs),6.15(1H,brs),7.31−7.44(3H,m),7.52−7.58(2H,m).[実施例37]N−(カルバモイルフェニルメチル)−α−メチルプロリンアミドの製造(上記一般式(3)において、R1=Me、R2=カルバモイルフェニルメチル、R3=H;工程(b)硫酸による水和) フラスコに実施例36で得られた1−(カルバモイルフェニルメチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン0.30g(1.23mmol)、硫酸1.0g(10mmol)を仕込み、50℃で2時間反応させた後、水浴上で水、28%アンモニア水を添加した。酢酸エチルで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、濃縮し、無色油状物質としてN−(カルバモイルフェニルメチル)−α−メチルプロリンアミドの粗生成物0.50gを得た(NMR分析:ジアステレオマー比>5:1)。1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ1.45(3H,s),1.63−1.72(1H,m),1.80−1.94(2H,m),2.19−2.27(1H,m),2.99−3.05(1H,m),3.42−3.49(1H,m),4.48(1H,s),5.31(1H,brs),5.38(1H,brs),5.58(1H,brs),6.97(1H,brs),7.29−7.47(5H,m).[参考例8] α−メチルプロリンの製造(上記一般式(4)において、R1=Me、R2=R3=H;カルバモイルフェニルメチル基の除去、アミド加水分解) フラスコに実施例37で得られたN−(カルバモイルフェニルメチル)−α−メチルプロリンアミドの粗生成物0.50g、酢酸0.070ml(1.2mmol)、10%パラジウム炭素(NEケムキャット社製 PE−type、55%含水)29mg(0.012mmol)、メタノール2mlを添加し、常圧水素雰囲気下、60℃で2時間反応させた。反応液をセライトろ過後、濃縮し、α−メチルプロリンアミドの粗生成物を得た。この粗生成物に水1ml、硫酸0.26ml(4.9mmol)を添加し、5時間還流し、アミドの加水分解を行った後、反応液をキラルHPLCで分析したところ、ラセミ体のα−メチルプロリンが生成していた。[実施例38]1−(カルバモイルフェニルメチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジンの製造(上記一般式(7)において、R1=Me、R2=カルバモイルフェニルメチル、R3=H;工程(a)D−フェニルグリシンアミド塩酸塩使用、DMSO溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン0.25ml(2.2mmol)、シアン化ナトリウム0.29g(6mmol)、D−フェニルグリシンアミド塩酸塩0.37g(2mmol)、酢酸0.34ml(6mmol)、DMSO1ml、水0.2mlを仕込み、室温で6時間反応させた。反応液に水3.8mlを加えた後、結晶をろ過し、水で洗浄し、減圧乾燥した。淡褐色結晶として1−(カルバモイルフェニルメチル)−2−シアノ−2−メチルピロリジン0.32g(1.3mmol、収率67%)を得た。なお、実施例37、参考例8と同様にしてα−メチルプロリンへと誘導したところラセミ体であったことから、本反応中にカルバモイルフェニルメチル基のエピメリ化が進行したものと考えられる。[実施例39]2−フェニルピロリンの製造(上記一般式(6)において、R1=Ph、R2=R3=H;工程(a)4−クロロ−1−フェニル−1−ブタノン、酢酸アンモニウム使用、t−ブタノール−水溶媒での反応) フラスコに4−クロロ−1−フェニル−1−ブタノン0.32ml(2mmol)、シアン化ナトリウム0.11g(2.2mmol)、酢酸アンモニウム0.46g(6mmol)、水1ml、t−ブタノール2mlを仕込み、70℃で12時間反応させた。反応液を酢酸エチルで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去し、淡褐色油状物質を得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、淡褐色油状物質として2−フェニルピロリン87mg(0.50mmol、収率25%)を得た。1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ2.00−2.09(2H,m),2.92−2.99(2H,m),4.04−4.10(2H,m),7.38−7.44(3H,m),7.81−7.87(2H,m).[実施例40]1−ベンジル−2−シアノ−2−フェニルピロリジンの製造(上記一般式(7)において、R1=Ph、R2=Bn、R3=H;工程(a)4−クロロ−1−フェニル−1−ブタノン、ベンジルアミン、酢酸使用、t−ブタノール−水溶媒での反応) フラスコに4−クロロ−1−フェニル−1−ブタノン0.32ml(2mmol)、シアン化ナトリウム0.11g(2.2mmol)、ベンジルアミン0.66ml(6mmol)、酢酸0.34ml(6mmol)、水1ml、t−ブタノール1mlを仕込み、50℃で9時間反応させた。反応液に50w/v%NaOH水溶液0.48mlと食塩を加え、酢酸エチルで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し、淡黄色油状物質1.05gを得た。 NMR解析の結果から、この油状物質は1−ベンジル−2−シアノ−2−フェニルピロリジンを45重量%(0.47g、収率90%)、ベンジルアミンを46重量%、酢酸エチルを9重量%含有する混合物であった。1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ1.91−2.28(4H,m),2.52−2.60(1H,m),3.16−3.23(1H,m),3.28(1H,d,J=12.9Hz),3.74(1H,d,J=13.1Hz),7.23−7.39(6H,m),7.41−7.46(2H,m),7.73−7.77(2H,m).[比較例1]2−メチル−1−ピロリンの製造(上記一般式(6)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(a)シアン化ナトリウム添加せず、アンモニア水使用、メタノール溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン0.114ml(1.0mmol)、25%アンモニア水0.34ml(5.0mmol)、メタノール0.34mlを仕込み、室温で2日間反応させた。反応液をNMRで解析したところ、5−クロロ−2−ペンタノンはほぼ消失していたが、2−メチル−1−ピロリンとほぼ同量のシクロプロピルメチルケトンが副生していた。[比較例2]2−メチル−1−ピロリンの製造(上記一般式(6)において、R1=Me、R2=R3=H;工程(a)シアン化ナトリウム添加せず、酢酸アンモニウム使用、t−ブタノール−水溶媒での反応) フラスコに5−クロロ−2−ペンタノン0.114ml(1.0mmol)、酢酸アンモニウム231mg(3.0mmol)、水0.5ml、t−ブタノール0.5mlを仕込み、50℃で4時間反応させた。反応液をNMRで解析したところ、5−クロロ−2−ペンタノンのみが観測され、2−シアノ−2−メチルピロリジンは生成していなかった。 本発明の方法により製造される一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類及び一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類は、医薬中間体として有用である。 本出願は、日本で出願された特願2011−122587を基礎としており、その内容は本明細書にすべて包含されるものである。 下記工程(a)乃至(c)を含む、一般式(4)(式中、R1は置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、又は置換されていてもよいヘテロアリール基を示し、R2は水素原子、置換されていてもよいアルキル基、又はアミノ基の保護基を示し、R3はそれぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいヘテロアリール基、置換されていてもよい水酸基、置換されていてもよいアミノ基、置換されていてもよいチオール基、又はハロゲン原子を示し、2つ以上のR3が1つ又は複数の環構造を形成していてもよく、*は不斉炭素を示す。)で表される光学活性α−置換プロリン類若しくはその塩、及び/又は、一般式(5)(式中、各記号は前述と同義である。)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類若しくはその塩の製造方法;(a)一般式(1)(式中、R1及びR3は前述と同義であり、Xはハロゲン原子、又はスルホニルオキシ基を示す。)で表される鎖状ケトン化合物をアンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種、及びシアノ化剤と反応させ、必要によりピロリジン環上の窒素原子を保護することにより、一般式(2)(式中、R1及びR3は前述と同義であり、Yは窒素原子又はR2で置換された窒素原子、Zは炭素原子又はシアノ基で置換された炭素原子を示す。Yが窒素原子、Zが炭素原子を示すとき、YとZの間の結合は二重結合であり、YがR2で置換された窒素原子、Zがシアノ基で置換された炭素原子を示すとき、YとZの間の結合は単結合である。R2は前述と同義である。)で表される環状含窒素化合物又はその塩を得る;及び(b)一般式(2)で表される環状含窒素化合物又はその塩を水和することにより、一般式(3)(式中、各記号は前述と同義である。)で表されるα−置換プロリンアミド類又はその塩を得る;及び(c)一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類又はその塩を分割することにより、一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類若しくはその塩、及び/又は、一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類若しくはその塩を得る。 下記工程(a)及び(b)を含む、一般式(3)(式中、各記号は請求項1と同義である。)で表される2−置換プロリンアミド類又はその塩の製造方法;(a)一般式(1)(式中、各記号は請求項1と同義である。)で表される鎖状ケトン化合物をアンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミノの塩から選ばれる少なくとも1種、及びシアノ化剤と反応させ、必要によりピロリジン環上の窒素原子を保護することにより、一般式(2)(式中、各記号は請求項1と同義である。)で表される環状含窒素化合物又はその塩を得る;及び(b)一般式(2)で表される環状含窒素化合物又はその塩を水和することにより、一般式(3)で表されるα−置換プロリンアミド類又はその塩を得る。 下記工程(a)を含む、一般式(2)(式中、各記号は請求項1と同義である。)で表される環状含窒素化合物又はその塩の製造方法;(a)一般式(1)(式中、各記号は請求項1と同義である。)で表される鎖状ケトン化合物をアンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種、及びシアノ化剤と反応させ、必要によりピロリジン環上の窒素原子を保護することにより、一般式(2)で表される環状含窒素化合物又はその塩を得る。 下記工程(c)を含む、一般式(4)(式中、各記号は請求項1と同義である。)で表される光学活性α−置換プロリン類若しくはその塩、及び/又は、一般式(5)(式中、各記号は請求項1と同義である。)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類又はその塩の製造方法;(c)一般式(3)(式中、各記号は請求項1と同義である。)で表されるα−置換プロリンアミド類又はその塩を分割することにより、一般式(4)で表される光学活性α−置換プロリン類若しくはその塩、及び/又は、一般式(5)で表される光学活性α−置換プロリンアミド類若しくはその塩を得る;当該分割が下記工程(d)ないし(f)のいずれか1以上の工程である。(d)リゾプス・オリゼー由来のアミダーゼ活性を有する酵素によるアミド基の不斉加水分解反応である。(e)ジアステレオマー塩形成による分割である。(f)カラムクロマトグラフィーによる分離である。 一般式(8)(式中、R2は1−フェニルエチル基、1−(1−ナフチル)エチル基、1−(2−ナフチル)エチル基、又はカルバモイルフェニルメチル基を示す。)で表されるα−メチルプロリンアミド類又はその塩。 本発明は、鎖状ケトン化合物から光学活性α−置換プロリン類を、短工程かつ温和な条件で製造する実用上適した工業的方法を提供する。本発明は、(a)鎖状ケトン化合物(1)をアンモニア、アンモニウム塩、1級アミン及び1級アミンの塩から選ばれる少なくとも1種、及びシアノ化剤と反応させることにより環状含窒素化合物(2)を得る工程、(b)環状含窒素化合物(2)を水和することによりα−置換プロリンアミド類(3)を得る工程、及び(c)α−置換プロリンアミド類(3)を(d)酵素的加水分解、(e)ジアステレオマー塩形成による分割、及び(f)カラムクロマトグラフィーによる分離のいずれか1以上により光学分割する工程を含む、光学活性α−置換プロリン類(4)及び/又は光学活性α−置換プロリンアミド類(5)の製造方法に関する。


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