光学分割

光学分割：鏡像異性体の分離技術

光学分割は、ラセミ体、つまり等量混合した2つの鏡像異性体（エナンチオマー）を分離する操作です。これらの鏡像異性体は、互いに重ね合わせることができない、左右の手のような関係にあります。医薬品や農薬など、多くの有機化合物は光学活性、すなわち特定の立体配置を持つエナンチオマーのみが活性を示すため、光学分割は極めて重要な技術となっています。

光学分割の方法

光学分割は、大きく分けて以下の3つの方法があります。

1. 結晶化法

結晶化法は、エナンチオマー間の溶解度差や結晶構造の差異を利用して分離する方法です。いくつかの手法が存在します。

優先晶出法: ラセミ混合物の過飽和溶液に、一方のエナンチオマーの結晶を少量加えることで、同じキラリティを持つ結晶を選択的に析出させる方法です。自然分晶という現象を利用しており、不斉試薬を必要としない点が特徴です。しかし、適用できる化合物は限られています。
ジアステレオマー法: ラセミ体に光学活性な化合物を反応させ、ジアステレオマー（異なる立体配置を持つ異性体）を生成します。ジアステレオマーは異なる物理化学的性質を持つため、再結晶などの方法で分離が可能です。分離後、光学活性な化合物を除去することで、目的のエナンチオマーを得ます。ジアステレオマー塩法は、酸や塩基を有するラセミ体を光学活性なアミンや酸と反応させて塩を形成し、分離する方法で、工業的に広く用いられています。酒石酸、乳酸、10-カンファースルホン酸などの光学活性酸や、ストリキニーネ、キニーネなどのアルカロイドが分割剤として用いられます。共有結合性のジアステレオマー法は、塩を形成できない化合物に対して適用されます。例えば、ラセミ体のアルコールをキラルカルボン酸とエステル化し、ジアステレオマーを分離する方法などが挙げられます。
包接錯体法: キラルなホスト分子が、ラセミ体の一方のエナンチオマーと選択的に包接錯体を形成し、これを再結晶などで分離する方法です。熱や酸に不安定な化合物にも適用可能です。
優先富化: 最近発見された新しい方法で、ラセミ体の再結晶により、母液中に一方のエナンチオマーが濃縮される現象を利用します。不斉環境を必要としない点が特徴です。

2. 酵素反応

酵素の高い立体特異性を利用して、ラセミ体の一方のエナンチオマーを選択的に反応させ、もう一方のエナンチオマーを未反応のまま分離する方法です。酵素の基質特異性が高いため、特定の化合物にしか適用できませんが、温和な条件で高選択的に光学分割できる点が利点です。

3. クロマトグラフィー

キラルな固定相を用いたカラムクロマトグラフィー（HPLCなど）で、エナンチオマーを分離する方法です。糖誘導体などのキラルな物質を固定相に用いることで、エナンチオマーの保持時間に差が生じ、分離が可能となります。高価なカラムが必要であることや、大量の化合物を分割するのが難しい点が欠点です。

光学分割の利点と欠点

光学分割は、不斉合成やキラルプール法と比較して、比較的容易に光学活性化合物を得られる手法として、特に工業規模での生産において重要な役割を果たしています。しかし、出発物質の半分が無駄になる、完全な予測が難しい、試行錯誤が必要など、欠点も存在します。

光学分割による製品例

光学分割は、医薬品をはじめとする様々な分野で利用されています。例えば、以下の医薬品は光学分割によって得られた光学活性体です。

レボフロキサシン（オフロキサシンの光学活性体）
デクス[[メデトミジン]]（メデトミジンの光学活性体）
レボセチリジン（セチリジンの光学活性体）
エソメプラゾール（オメプラゾールの光学活性体）
* エス[[ゾピクロン]]（ゾピクロンの光学活性体）

これらの例からも分かるように、光学分割は、医薬品開発において重要な役割を果たしており、今後もその重要性は増していくと考えられます。

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