CZ283836B6 - Process of stereoselective synthesis of amine one chiral form - Google Patents

Process of stereoselective synthesis of amine one chiral form Download PDF

Info

Publication number
CZ283836B6
CZ283836B6 CZ973556A CZ355697A CZ283836B6 CZ 283836 B6 CZ283836 B6 CZ 283836B6 CZ 973556 A CZ973556 A CZ 973556A CZ 355697 A CZ355697 A CZ 355697A CZ 283836 B6 CZ283836 B6 CZ 283836B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
chiral
omega
amino acid
amine
ketone
Prior art date
Application number
CZ973556A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ355697A3 (en
Inventor
David L. Stirling
Adrew L. Zeitlin
George W. Matcham
Original Assignee
Celgene Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/369,723 external-priority patent/US4950606A/en
Application filed by Celgene Corporation filed Critical Celgene Corporation
Publication of CZ283836B6 publication Critical patent/CZ283836B6/en
Publication of CZ355697A3 publication Critical patent/CZ355697A3/en

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Stereoselective synthesis of one chiral form of an amine of formula (IA) or (IB) in amt. greater than the other, where R1, R2 = different alkyl or aryl opt. substd. with an enzymatically non-inhibiting gp.; comprises contacting a ketone of formula R1-CO-R2 (II) with an omega-amino acid transaminase in the presence of an amine donor at least until a substantial amt. of one of the chiral amines is formed. Process for enantiomeric enrichment of a mixt. of enantiomeric chiral amines (IA) and (IB) comprises contacting the mixt., in aq. medium in presence of an amino acceptor, with an omega-amino acid transaminase which is enzymatically active w.r.t. the NH2 gp. of one of the chiral amines, at least until a substantial amt. of one of the amines is converted to ketone (II). (II) may be isolated from the medium and converted to chiral amine as above; and/or the chiral amine which is not converted to (II) may be recovered.

Description

Způsob stereoselektivní syntézy jedné chirální formy aminuMethod for stereoselective synthesis of one chiral form of amine

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu stereoselektivní syntézy chirálních aminů.The invention relates to a process for the stereoselective synthesis of chiral amines.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Nositelem biologické aktivity chemických sloučenin, jako jsou farmaceutické produkty a produkty aplikovatelné v zemědělství, které obsahují centrum chirality, je často převážně jedna z možných chirálních forem. Vzhledem k tomu, že většina chemických syntéz není ve své podstatě stereoselektivní, způsobuje tento jev vážný problém z hlediska chemické výroby. V některém stupni výroby, buď až po získání výsledných chirálních sloučenin, nebo po připravení jejich chemických prekursorů se stejným centrem chirality je zapotřebí provádět obohacení produktu ve prospěch jedné chirální formy. Ať již se zvolí pro obohacování kterýkoliv stupeň reakce, je tento postup svou vlastní podstatou omezen tím, že se při něm může dosáhnout maximálního teoretického výtěžku 50 % požadovaného enantiomerů (pokud není k dispozici způsob recyklování nežádoucího enantiomerů).The biological activity of chemical compounds, such as pharmaceutical and agricultural products that contain a center of chirality, is often the predominant one of the possible chiral forms. Since most chemical syntheses are not inherently stereoselective, this phenomenon poses a serious problem in terms of chemical production. At some stage of the production, either after obtaining the resulting chiral compounds, or after preparing their chemical precursors with the same chiral center, it is necessary to enrich the product in favor of one chiral form. Whichever step of the reaction is chosen for enrichment, this process is inherently limited in that it can achieve a maximum theoretical yield of 50% of the desired enantiomer (unless a method for recycling the undesired enantiomer is available).

Mnohé z chirálních sloučenin tohoto typu jsou aminy. Kromě toho, vzhledem k všestrannosti jejich reakcí jsou dobrými kandidáty pro štěpení na enantiomery, po němž lze provést stereoselektivní konverzi na chirální sloučeniny. Chemická výroba chirálních aminů neobsahujících druhý enantiomer se až dosud spoléhá zejména na štěpení směsi dvou chirálních forem prostřednictvím vytvoření diasteromerických derivátů, jako jsou soli s chirální kyselinou, stereoselektivní syntetické postupy a použití chirálních chromatografických kolon (viz například US patent č. 3 944 608 a EP A 36 265).Many of the chiral compounds of this type are amines. In addition, due to the versatility of their reactions, they are good candidates for enantiomer resolution after which stereoselective conversion to chiral compounds can be performed. The chemical production of chiral amines not containing the second enantiomer has hitherto relied mainly on the cleavage of a mixture of the two chiral forms by the formation of diasteromeric derivatives such as salts with a chiral acid, stereoselective synthetic procedures and the use of chiral chromatography columns (see for example US Patent No. 3,944,608 and EP). A 36 265).

Některé strukturní typy aminů je možno štěpit na enantiomery enzymaticky. Jsou dobře známy enzymatické reakce zahrnující ct-aminokyseliny a jejich použití bylo navrženo pro stereospecifické preparace. Tak například v US patentu č. 3 871 958 je popsána enzymatická příprava derivátů α-aminokyseliny šeřinu kopulací aldehydu s glycinem v přítomnosti threoninaldolázy odvozené od druhu E. coli a příbuzná syntéza seronilu za použití ethanolaminu.Some structural types of amines can be resolved enzymatically into enantiomers. Enzymatic reactions involving α-amino acids are well known and their use has been suggested for stereospecific preparations. For example, U.S. Patent No. 3,871,958 describes the enzymatic preparation of α-amino acid derivatives of serine by coupling an aldehyde with glycine in the presence of E. coli-derived threoninalolase and the related synthesis of seronil using ethanolamine.

Poměrně málo bylo publikováno o enzymatických reakcích aminokyselin, u nichž aminoskupina není ve vicinální poloze vůči skupině karboxylové kyseliny. Yonaha a další, Agric. Biol. Chem. 42, (12). 2363 -2367 (1978) popisují omega-aminokyselina: pyruvát transaminázu z druhu Pseudomonas, pro níž je puryvát výlučným aminoakceptorem. Tento enzym, který byl nedávno před tím vyroben v krystalické formě a charakterizován (viz Yonaha a další, Agric. Biol. Chem., 41 (9), 1701 - 1706 (1977)), měl nízkou substrátovou specificitu pro omega-amino kyseliny, jako je hypotaurin, 3-aminopropansulfonát, β-alanin, 4-aminobutyrát a 8-aminooktanoát a katalyzoval transaminace mezi primárními aminoalkany a pyruvátem.Relatively little has been reported on enzymatic reactions of amino acids in which the amino group is not in the vicinal position to the carboxylic acid group. Yonaha et al., Agric. Biol. Chem. 42, (12). 2363-2367 (1978) discloses an omega-amino acid: pyruvate transaminase from Pseudomonas species for which puryvate is the exclusive aminoacceptor. This enzyme, which was recently produced in crystalline form and characterized (see Yonaha et al., Agric. Biol. Chem., 41 (9), 1701-1706 (1977)), had a low substrate specificity for omega-amino acids, such as hypothaurin, 3-aminopropanesulfonate, β-alanine, 4-aminobutyrate and 8-aminoctanoate, and catalyzed transamination between primary aminoalkanes and pyruvate.

Nakano a další, J. Biochem., 81. 1375 - 1381 (1977) identifikovali dvě omega-amino kyselinové transaminázy v B. cereus: β-alanin transaminázu, která odpovídá Yonahově omega-amino kyselina:pyruvát transamináze a -aminobutyrát transaminázu. Tyto dvě transaminázy je možno rozlišit na základě výrazně odlišné aktivity vůči β-alaninu (100 : 3) -aminobutyrátu (43 : 100) a na základě jejich odlišných požadavků na aminoakceptory.Nakano et al., J. Biochem., 81, 1375-1381 (1977) identified two omega-amino acid transaminases in B. cereus: β-alanine transaminase, which corresponds to Yonah's omega-amino acid: pyruvate transaminase and -aminobutyrate transaminase. The two transaminases can be distinguished by their distinctly different activity towards β-alanine (100: 3) -aminobutyrate (43: 100) and their different requirements for aminoacceptors.

Bumett a další, J. C. S. Chem. Comm., 1979, 826-828, uvedli, že omega-amino kyselina: pyruvát transamináza a -aminobutyrát transamináza vykazují odlišné preference vůči dvěma terminálním atomům vodíku v tritiem značeném -aminobutyrátu.Bumett et al., J.C. Chem. Comm., 1979, 826-828, reported that omega-amino acid: pyruvate transaminase and -aminobutyrate transaminase show different preferences for the two terminal hydrogen atoms in tritium-labeled -aminobutyrate.

- 1 CZ 283836 B6- 1 GB 283836 B6

Tanizawa a další, Biochem. 21, 1104- 1108 (1982) zkoumali bakteriální L-lysin-e-aminotransferázu a L-omithin-d-aminotransferázu a uvedli, že i když jsou oba tyto enzymy specifické pro L-amino kyseliny, působí distálně a se stejnou stereospecifitou jako -aminobutyrát transamináza studovaná Bumettem a dalšími, viz shora.Tanizawa et al., Biochem. 21, 1104-1108 (1982) investigated bacterial L-lysine-e-aminotransferase and L-omithine-d-aminotransferase and reported that although both of these enzymes are specific for L-amino acids, they act distally and with the same stereospecificity as - aminobutyrate transaminase studied by Bumett et al., supra.

Yonaha a další, Agric. Biol. Chem., 47 (10), 2257-2265 (1983) dodatečně charakterizovali omega-amino kyselinaipyruvát transaminázu a -aminobutyrát transaminázu (EC 2.6.1.18 a EC 2.6.1.19) a dokumentovali jejich distribuci v různých organismech.Yonaha et al., Agric. Biol. Chem., 47 (10), 2257-2265 (1983) additionally characterized omega-amino acid pyruvate transaminase and -aminobutyrate transaminase (EC 2.6.1.18 and EC 2.6.1.19) and documented their distribution in various organisms.

Waters a další, FEMS Micro, Lett., 34 (1986) 279-282, ve zprávě o úplném katabolismu βalaninu a β-aminoisobutyrátu působením P-aeruginosa, uvedli, že první stupeň zahrnuje transaminaci [3-alanin:pyruvát aminotransferázou.Waters et al., FEMS Micro, Lett., 34 (1986) 279-282, in a report on the complete catabolism of βalanine and β-amino isobutyrate by β-aeruginose, reported that the first step involves transamination of β-alanine: pyruvate aminotransferase.

Enzymatické metody jsou až dosud považovány za metody pro dělení směsí chirálních aminů, které nejsou aminokyselinami, jako například 2-aminobutanolu. Většina z těchto metod zahrnuje derivatizaci, zejména aminoskupiny a využití této chráněné skupiny nebo jiné skupiny v molekule pro vlastní separaci. Tak například v EP-A 222561 je popsán postup, při němž se racemickýEnzymatic methods have hitherto been considered as methods for separating mixtures of non-amino acid chiral amines such as 2-aminobutanol. Most of these methods involve derivatization, especially the amino group, and use of the protected group or other group in the molecule for self-separation. For example, EP-A 222561 discloses a process in which racemic

2- aminobutanol převede na N-karbamoylderivát, který se pak uvede do styku s alkylalkanoátem v přítomnosti enzymu lipázy. Esterifikace volné hydroxyskupiny je zřejmě omezena na Senantiomer N-karbamoylderivátu, který se potom hydrolýzuje. Tento postup je samozřejmě omezen na aminy, nesoucí esterifikovatelnou hydroxyskupinu a kromě toho specificky vyžaduje předchozí chránění aminoskupiny vytvořením karbamoylskupiny (-NH-CO-) za účelem dosažení stereospecificity při enzymatické reakci.The 2-aminobutanol is converted to the N-carbamoyl derivative, which is then contacted with an alkyl alkanoate in the presence of a lipase enzyme. The esterification of the free hydroxy group is apparently limited to the Senantiomer of the N-carbamoyl derivative, which is then hydrolyzed. This procedure is of course limited to amines bearing an esterifiable hydroxy group and, moreover, specifically requires prior protection of the amino group by forming a carbamoyl (-NH-CO-) group in order to achieve stereospecificity in the enzymatic reaction.

EP-A 239 122 popisuje podobný postup aplikovatelný na širší třídu 2-amino-l-alkanolů.EP-A 239 122 describes a similar process applicable to a broader class of 2-amino-1-alkanols.

Japonská publikace Kokai JP 55-138 389 popisuje přípravu viciálních aminoalkoholů tak, že se na alkyl- nebo aralkyl substituovaný ethylenimin působí mikroorganismy rodu Bacillus, Próteus, Erwinia nebo Klebsiella.Japanese Kokai JP 55-138 389 discloses the preparation of primary amino alcohols by treating an alkyl or aralkyl substituted ethyleneimine with microorganisms of the genus Bacillus, Proteus, Erwinia or Klebsiella.

Japonské patentová publikace Kokai JP 58-198 296 uvádí postup, pri němž se d,l N-acyl-2aminobutanol podrobí působení aminoacylázy odvozené od různých druhů Asperigillus, Penicillium a Streptomyces, která hydrolýzuje pouze d-N-acyl-2-aminobutanol.Japanese Patent Publication Kokai JP 58-198 296 discloses a process in which d, 1-N-acyl-2-aminobutanol is treated with an aminoacylase derived from various Asperigillus, Penicillium and Streptomyces species which hydrolyzes only d-N-acyl-2-aminobutanol.

Japonská patentová publikace Kokai JP 59-39 294 popisuje způsob štěpení racemického 2aminobutanolu tak, že se tato látka převede na N-acetylderivát, na který se působí Micrococcus acylázou za vzniku 1-2-aminobutanolu a d-N-acetyl-2-aminobutanolu, přičemž d-N-acetyl-2aminobutanol se chemicky hydrolýzuje na d-2-aminobutanol.Japanese Patent Publication Kokai JP 59-39,294 describes a process for resolving racemic 2-aminobutanol by converting it to an N-acetylderivative treated with Micrococcus acylase to give 1-2-aminobutanol and dN-acetyl-2-aminobutanol, wherein dN Acetyl-2-aminobutanol is chemically hydrolyzed to d-2-aminobutanol.

Japonská patentová publikace Kokai JP 63-237796 popisuje způsob, při němž se R,S-l-methyl-Japanese Patent Publication Kokai JP 63-237796 discloses a process in which R, S-1-methyl-

3- fenylpropylamin zpracovává za aerobních podmínek kultivací specifických mikroorganismů. Přitom se přednostně metabolizuje S-forma. Nejvyšších výtěžků a optické čistoty se dosahuje za použití kvasinek druhu Candida humicola a Trichosporon melibiosaceum. Neuvádí se zde enzymatická povaha metabolismu S-formy, k niž dochází v těchto aerobních kulturách, například oxidáza, dehydrogenáza, amoniak lysáza atd., není uvedena.3-Phenylpropylamine is processed under aerobic conditions by culturing specific microorganisms. The S-form is preferably metabolized. The highest yields and optical purity are obtained using Candida humicola and Trichosporon melibiosaceum. The enzymatic nature of the S-form metabolism that occurs in these aerobic cultures, for example oxidase, dehydrogenase, ammonia lysase, etc., is not disclosed.

V abstraktu japonské patentové publikace Kokai JP 63-273486 je zveřejněna mikrobiální syntéza l-(4-methoxyfenyl)-2-aminopropanu s R-konfigurací na jednom ze dvou chirálních center z l-(4-methoxyfenyl)-2-propanu za použití Sarcina lutea.The abstract of Japanese Kokai Patent Publication JP 63-273486 discloses microbial synthesis of 1- (4-methoxyphenyl) -2-aminopropane with R-configuration at one of the two chiral centers of 1- (4-methoxyphenyl) -2-propane using Sarcino lutea.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

V nejširším smyslu zahrnuje vynález použití omega-aminokyselina transaminázy v přítomnosti aminodonoru pro stereoselektivní syntézu chirálních aminů, v nichž je aminoskupina vázána k neterminálnímu chirálně substituovanému atomu uhlíku. Vynález je tedy založen na objevu, že omega-aminokyselina transaminázy působí stereoselektivně na aminoskupiny, které nejsou v poloze omega a že tohoto působení je možno použít pro stereoselektivní syntézu chirálního aminu v pouze jedné konfiguraci.In its broadest sense, the invention encompasses the use of an omega-amino acid transaminase in the presence of an aminodonor for the stereoselective synthesis of chiral amines in which the amino group is bound to a non-terminal chiral substituted carbon atom. The invention is therefore based on the discovery that the omega-amino acid transaminase acts stereoselectively on non-omega amino groups and that this action can be used for stereoselective synthesis of a chiral amine in only one configuration.

Pod pojmem omega-aminokyselina transaminázy se rozumějí jakékoliv enzymy, které jsou schopné převádět terminální skupinu vzorce -CH2-NH2 omega-aminokyseliny na skupinu vzorce -CH=O a naopak.The term omega-amino acid transaminases means any enzymes capable of converting the terminal group of the formula -CH 2 -NH 2 omega-amino acids to the group of the formula -CH = O and vice versa.

Enzymatickou rovnovážnou reakci, které se využívá při způsobu podle vynálezu, je možno znázornit takto:The enzymatic equilibrium reaction employed in the process of the invention can be illustrated as follows:

omega-aminokyselina omega-amino acid 0 II r'_C-R2 +II II-C-R 2 + transmináza transminase nh2 |nh 2 | amino- —> donor <— amino-> donor <- 1 R’-CH-R2 + amino akceptor1 R'-CH-R 2 + amino acceptor

kde každý ze symbolůwhere each of the symbols

R1 a R2 jednotlivě představuje alkyl- nebo arylskupinu popřípadě substituovanou jednou nebo více enzymaticky neinhibujícími skupinami a R1 se liší od R buď strukturou, nebo chiralitou neboR 1 and R 2 individually represent an alkyl or aryl group optionally substituted by one or more enzymatically non-inhibitory groups, and R 1 differs from R 1 in either structure or chirality;

R1 a R2 dohromady představují uhlovodíkový řetězec se 4 nebo více atomy uhlíku obsahující centrum chirality.R 1 and R 2 together represent a hydrocarbon chain of 4 or more carbon atoms containing a chiral center.

Pod označením „aminodonor“ se rozumějí různé aminosloučeniny podrobněji charakterizované dále, které jsou schopny poskytnout aminoskupinu znázorněnému ketonu, čímž se z nich stanou karbonylové sloučeniny, působením omega-aminokyselina transaminázy.The term "aminodonor" refers to the various amino compounds described in more detail below, which are capable of providing the amino group of the ketone shown, thereby becoming carbonyl compounds by the action of an omega-amino acid transaminase.

Pod výrazem „aminoakceptor“ se v tomto popisu rozumějí různé karbonylové sloučeniny podrobněji charakterizované dále, které jsou schopny přijmout aminoskupinu ze znázorněného aminu rovněž působením stejné omega-aminokyselina transaminázy.The term "amino acceptor" as used herein refers to various carbonyl compounds described in more detail below, which are capable of accepting the amino group of the depicted amine also by treatment with the same omega-amino acid transaminase.

Pro enzymatické reakce znázorněné výše je charakteristické především to, že aminoskupina v získaném primárním aminu není v terminální (omega) poloze a že se nemusí jednat o aminokyselinu.In particular, the enzymatic reactions shown above are characterized in that the amino group in the primary amine obtained is not in the terminal (omega) position and that it need not be an amino acid.

Předmětem vynálezu je způsob stereoselektivní syntézy jedné chirální formy aminu obecného vzorce IA nebo IB nh2 The present invention provides a process for the stereoselective synthesis of one chiral form of an amine of formula IA or IB nh 2

Ί · 2 >R βΊ · 2> R β

H nh2 E 26m. C-AR1 H nh 2 E 2 6m. C-AR 1

H (ΙΑ) (IB) kdeH (ΙΑ) (IB) where

R1 a R2 představují alkyl nebo arylskupiny, popřípadě substituované enzymaticky neinhibující skupinou, přičemž R1 se odlišuje od R2 strukturou nebo chiralitou, v množství podstatně převyšujícím množství druhé chirální formy, jehož podstata spočívá v tom, že se keton obecného vzorce IIR 1 and R 2 are alkyl or aryl groups optionally substituted with an enzymatically non-inhibitory group, wherein R 1 differs from R 2 in structure or chirality in an amount substantially greater than the amount of the second chiral form, characterized in that the ketone of formula II

OO

II (Π)II (Π)

R1 - C - R2 kde R1 a R2 mají stejný význam jako u připravovaného aminu; uvádí do styku s omega-aminokyselina transaminázou v přítomnosti aminodonoru přinejmenším tak dlouho, dokud se nevytvoří podstatné množství jednoho z uvedených chirálních aminů.R 1 - C - R 2 wherein R 1 and R 2 have the same meaning as for the amine to be prepared; contacting the omega-amino acid with a transaminase in the presence of an aminodonor at least until a substantial amount of one of said chiral amines is formed.

Vynález je založen na objevu, že omega-aminokyselina transamináza převádí keton, který není chirální (přinejmenším s ohledem na karbonylový atom uhlíku) v postatě na pouze jedinou chirální formu aminu.The invention is based on the discovery that an omega-amino acid transaminase converts a non-chiral ketone (at least with respect to the carbonyl carbon atom) essentially to only a single chiral form of the amine.

Pod pojmem „enantiomerické obohacování“ se zde rozumí zvyšování množství jednoho enantiomeru vzhledem k množství druhého enantiomeru. Pří enantiomerickém obohacování může docházet 1) k poklesu množství jedné chirální formy ve srovnání s druhou, 2) ke zvýšení množství jedné chirální formy ve srovnání s druhou nebo 3) k poklesu množství jedné chirální formy a ke zvýšení množství druhé chirální formy. Účelným pojmem pro vyjádření enantiomerického obohacení je pojem nadbytku enantiomeru (ee), který je definován rovnicíAs used herein, the term "enantiomeric enrichment" refers to increasing the amount of one enantiomer relative to the amount of the other enantiomer. In enantiomeric enrichment, 1) the amount of one chiral form may be reduced compared to the other, 2) the amount of one chiral form may be increased compared to the other, or 3) the amount of one chiral form may decrease and the amount of the other chiral form may be increased. An effective term for expressing enantiomeric enrichment is the term enantiomer excess (ee), which is defined by

E‘-E2 ee = ---------- x 100E'-E 2 ee = ---------- x 100

E1 + E2 kdeE 1 + E 2 where

E1 představuje množství první chirální formy aminu aE 1 represents the amount of the first chiral form of the amine a

E2 představuje množství druhé chirální formy stejného aminu.E 2 represents the amount of the second chiral form of the same amine.

Je-li tedy počáteční poměr obou chirálních forem 50:50 a dosáhne se enantiomerického obohacení poskytujícího výsledný poměr 50 : 30, je hodnota nadbytku enantiomeru ee vzhledem k první chirální formě 25 %, zatímco když se dosáhne výsledného poměru enantiomeru 70 : 30. je hodnota ee vzhledem k první chirální formě 40 %. Za použití způsobu podle tohoto vynálezu se obvykle může dosáhnout hodnot ee 90 % nebo vyšších.Thus, if the initial ratio of the two chiral forms is 50:50 and an enantiomeric enrichment giving a final ratio of 50:30 is achieved, the value of the excess enantiomer ee relative to the first chiral form is 25%, while when the final ratio of enantiomer is 70:30. ee relative to the first chiral form 40%. Usually, ee values of 90% or higher can be achieved using the process of the invention.

Pod výrazem „podstatně vyšší“, jak se ho používá v tomto popisu v souvislosti s vyjádřením množství jedné chirální formy aminu vzhledem k množství druhé chirální formy aminu při stereoselektivní syntéze tohoto aminu, se rozumí množství vyjádřené poměrem obou chirálních forem alespoň asi 3 : 1, což odpovídá hodnotě ee alespoň asi 50 %.The term "substantially higher" as used in this specification to refer to the amount of one chiral form of an amine relative to the amount of the other chiral form of an amine in the stereoselective synthesis of that amine is an amount expressed by at least about 3: 1 corresponding to an ee of at least about 50%.

Chirální aminy obecného vzorce IA a IB připravené způsobem podle vynálezu, mají několik strukturních omezení. Za prvé, aminoskupina v nich obsažená je primární, ale musí být vázána k sekundárnímu atomu uhlíku, tj. k atomu uhlíku nesoucímu jeden atom vodíku a dva substituenty, které jsou odlišné od vodíku (R1 a R2). Za druhé, R1 a R2 se sice volí ze struktur stejného typu, ale tyto skupiny musí dodávat molekule chiralitu, tj. R1 se nutně musí lišit od R2 ve struktuře nebo chiralitě nebo R1 a R2 musejí dohromady představovat chirální skupinu. Pokud jsou Rl a R2 nezávislé skupiny, jedná se obvykle o alkyl-, aralkyl- nebo arylskupiny, přednostně alkylskupiny s přímým nebo rozvětveným řetězcem obsahujícím l až 6 atomů uhlíku, fenylalkylskupiny s přímým nebo rozvětveným řetězcem obsahujícím 7 až 12 atomů uhlíku nebo o fenyl nebo naftylskupinu. Jako příklady těchto skupin je možno uvést methyl-, ethyl-, n-propyl-, isopropyl-, η-butyl-, isobutyl-, sek.butyl-, fenyl-, benzyl-, fenethyl-, 1-fenethyl-, 2-fenylpropylskupinu, atd. Kromě toho, poněvadž enzymatické reakce podle vynálezu zasahuje znázorněnou aminoskupinu a přilehlý atom uhlíku, může být každá ze skupin R1 a R2 popřípadě substituována jednou nebo více skupinami, za předpokladu, že se nejedná o skupiny inhibující enzymy, tj. skupiny, které by významněji ovlivňovaly účinek transaminázy nebo s ním soutěžily, když se chirálních aminů nebo ketonů, které tyto skupiny nesou, používá v praktických koncentracích. To se může snadno určit jednoduchou zkouškou inhibice. Když se zjistí inhibice, může se často minimalizovat prováděním reakce při nízkých koncentracích reakčního činidla. Jako typické substituenty, na něž se však navrhované řešení neomezuje, je možno uvést halogeny, jako je chlor, fluor, brom a jod, hydroxy-, nižší alkyl-, nižší alkoxy-, nižší alkylthio-, cykloalkyl-, karbamoylskupina, mono- a di-(nižšíalkyl)substituovaná karbamoylskupina, trifluormethyl-, fenyl-, nitro-, aminoskupina, a di—(nižší alkyl)substituovaná aminoskupina, alkylsulfonyl-, ary lsulfonyl-, alkylkarboxamido-, arylkarboxamidoskupina, atd.The chiral amines of formula IA and IB prepared by the process of the invention have several structural limitations. First, the amino group contained therein is primary, but must be bound to a secondary carbon atom, i.e. the carbon atom carrying one hydrogen atom and two substituents which are other than hydrogen (R 1 and R 2). Secondly, R 1 and R 2 are chosen from structures of the same type, but these groups must confer chirality on the molecule, ie R 1 necessarily must be different from R 2 in structure or chirality, or R 1 and R 2 must together represent a chiral group . When R 1 and R 2 are independent, they are usually alkyl, aralkyl or aryl groups, preferably straight or branched chain alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, straight or branched chain phenylalkyl groups having 7 to 12 carbon atoms, or phenyl or naphthyl. Examples of such groups include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, tert-butyl, isobutyl, sec-butyl, phenyl, benzyl, phenethyl, 1-phenethyl, 2- phenylpropyl, etc. In addition, since the enzymatic reaction of the invention extends to the shown amino group and the adjacent carbon atom, each of R 1 and R 2 may be optionally substituted by one or more groups, provided that they are not enzyme inhibiting groups, ie. groups that would significantly affect or compete with the transaminase effect when the chiral amines or ketones they carry are used at practical concentrations. This can be readily determined by a simple inhibition assay. When inhibition is detected, it can often be minimized by carrying out the reaction at low reagent concentrations. Typical substituents include, but are not limited to, halogens such as chloro, fluoro, bromo and iodo, hydroxy, lower alkyl, lower alkoxy, lower alkylthio, cycloalkyl, carbamoyl, mono- and di- (loweralkyl) substituted carbamoyl, trifluoromethyl-, phenyl-, nitro-, amino, and di- (lower alkyl) substituted amino, alkylsulfonyl-, arylsulfonyl-, alkylcarboxamido-, arylcarboxamido, etc.

Jako typické skupiny ve významu R1 a R2 dohromady, je možno uvést methylbuten-l,4-diyl-, pentan-l,4-diyl—, hexan-1.4-diyl-, hexan-l,5-diyl- a 2-methyl-pentan-l,5—diyiskupinu.Typical groups R @ 1 and R @ 2 taken together include methylbutene-1,4-diyl, pentane-1,4-diyl, hexane-1,4-diyl, hexane-1,5-diyl and 2. -methyl-pentane-1,5-diyl.

Jako neomezující příklady typických aminů, které jsou vhodné pro způsob podle vynálezu, je možno uvést 2-aminobutan, 2-amino-l-butanol, 1-amino-l-fenylethan, l-amino-l-(2methoxy-5-fluorfeny l)ethan, 2-am ino-1 -feny lpropan, 1 -am ino-1 -(4-hydroxyfeny l)propan, l-amino-l-(4—bromfenyl)propan, l-amino-l-(4-nitrofenyl)-propan, l-fenyl-2-aminopropan,Non-limiting examples of typical amines which are suitable for the process of the present invention include 2-aminobutane, 2-amino-1-butanol, 1-amino-1-phenylethane, 1-amino-1- (2-methoxy-5-fluorophenyl) amine. ethane, 2-amino-1-phenylpropane, 1-amino-1- (4-hydroxyphenyl) propane, 1-amino-1- (4-bromophenyl) propane, 1-amino-1- (4- nitrophenyl) propane, 1-phenyl-2-aminopropane,

1- (3-trifluormethylfenyl)-2-aminopropan, 2-aminopropanol, 1-amino-l-fenylbuten, 1-fenyl-1- (3-Trifluoromethylphenyl) -2-aminopropane, 2-aminopropanol, 1-amino-1-phenylbutene, 1-phenyl-

2- aminobuten, l-(2,5-dimethoxy-4—methylfenyl)-2-aminobutan, l-fenyl-3-aminobutan, l-(4-hydroxyfenyl)-3-aminobutan, l-amino-2-methylcyklopentan, l-amino-3-methylcyklopentan, l-amino-2-methylcyklohexan a l-amino-l-(2-naftyl)ethan.2-aminobutene, 1- (2,5-dimethoxy-4-methylphenyl) -2-aminobutane, 1-phenyl-3-aminobutane, 1- (4-hydroxyphenyl) -3-aminobutane, 1-amino-2-methylcyclopentane, 1-amino-3-methylcyclopentane, 1-amino-2-methylcyclohexane and 1-amino-1- (2-naphthyl) ethane.

Jako příklad způsobu podle vynálezu je možno uvést postup, při němž se na acetofenon působí transaminázou za přítomnosti aminodonoru za vzniku S-l-amino-l-fenylethanu, který neobsahuje R-l-amino-l-fenylethan, nebo který ho obsahuje jen ve velmi malém množství.As an example of the process of the invention, acetophenone is treated with a transaminase in the presence of an aminodonor to form S-1-amino-1-phenylethane which does not contain R-1-amino-1-phenylethane or contains only a very small amount.

Aminoakceptory jsou ketokarboxylové kyseliny, alkanony nebo látky, z nichž se tyto sloučeniny vytvářejí in šitu. Jako typické příklady ketokarboxylových kyselin je možno uvést a-ketokarboxylové kyseliny, jako je kyselina glyoxalová, kyselina pyrohroznová, kyselina oxaloctová apod. a jejich soli. Typickým alkanonem je butan-2-on.Aminoacceptors are ketocarboxylic acids, alkanones or substances from which these compounds are formed in situ. Typical examples of ketocarboxylic acids include α-ketocarboxylic acids such as glyoxalic acid, pyruvic acid, oxallacetic acid and the like, and salts thereof. A typical alkanone is butan-2-one.

Používat je možno také jiných látek, které lze převádět na aminoakceptory jinými postupy za použití enzymů nebo celých buněk. Jako příklady látek, které je možno konvertovat na tytoOther substances which can be converted to aminoacceptors by other methods using enzymes or whole cells may also be used. As examples of substances that can be converted to these

- 5 CZ 283836 B6 aminoakceptory, je možno uvést kyselinu fumarovou (která rychle přechází in šitu na kyselinu oxalooctovou), glukózu (která se konvertuje na pyruvát), laktát, kyselinu maleinovou atd.Aminoacceptors include fumaric acid (which rapidly converts in situ to oxaloacetic acid), glucose (which converts to pyruvate), lactate, maleic acid, etc.

Aminodonory jsou aminy zahrnující nechirální aminokyselinu glycin a chirální aminokyseliny mající S-konfiguraci, jako je L-alanin nebo kyselina L-aspartová. Může se také použít aminů, jak chirálních tak nechirálních, které nejsou aminokyselinami, jako S-2 aminobutanu, propylaminu, benzylaminu, atd.Aminodonors are amines including the non-chiral amino acid glycine and chiral amino acids having the S-configuration such as L-alanine or L-aspartic acid. It is also possible to use amines, both chiral and non-chiral, which are not amino acids, such as S-2 aminobutane, propylamine, benzylamine, etc.

Omega-aminokyselina transaminázy, užitečné při způsobech podle vynálezu, jsou známé 10 enzymy závislé na pyridoxalfosfátu, které jsou přítomny v různých mikroorganismech, jako jeThe omega-amino acid transaminases useful in the methods of the invention are known 10 pyridoxal phosphate-dependent enzymes that are present in various microorganisms such as

Pseudomonas, Escherichia, Bacillus, Saccharomyces, Hansenula, Candida, Streptomyces, Aspergillus a Neurospora. Dvě omega-aminokyselina transaminázy, které jsou obzvláště užitečné při způsobech podle vynálezu, EC 2.6.1.18 a EC 2.6.1.19, byly připraveny v krystalickém stavu a charakterizovány Yonahou a dalšími, viz Agric. Biol. Chem., 47 (10), 2257 - 2265 (1983).Pseudomonas, Escherichia, Bacillus, Saccharomyces, Hansenula, Candida, Streptomyces, Aspergillus, and Neurospora. Two omega-amino acid transaminases that are particularly useful in the methods of the invention, EC 2.6.1.18 and EC 2.6.1.19, were prepared in a crystalline state and characterized by Yonaha et al., Agric. Biol. Chem., 47 (10), 2257-2265 (1983).

Mikroorganismy, které mají požadovanou aktivitu, je možno snadno izolovat pomocí chemostatové kultury, tj. kultivací v konstantním, ale omezeném chemickém prostředí s aminoakceptorem a s aminem, jako jediným zdrojem dusíku. Aminem může být, ale nemusí chirální amin, poněvadž v normálním prostředí omega-aminokyselina transaminázy metabolizují primární 20 aminy. Z nechirálních aminů, kterých bylo s úspěchem použito pro tvorbu omega-aminokyselina transamináz, je možno uvést n-oktylamin, cyklohexylamin, 1,4-butandiemin, 1,6-hexandiamin, 6-aminohexanovou kyselinu, 4-aminomáselnou kyselinu, tyramin a benzylamin. Úspěšně bylo použito i chirálních aminů, jako 2-aminobutanu, α-fenethylaminu a 2-amino—4—fenylbutanu, stejně tak jako aminokyselin, jako je L-lysin, L-omithin, β-alanin a taurin.Microorganisms having the desired activity can be readily isolated by means of a chemostat culture, i.e. by cultivating in a constant but limited chemical environment with an aminoacceptor and an amine as the sole nitrogen source. The amine may be, but need not be, a chiral amine, since in the normal environment the omega-amino acid transaminases metabolize the primary 20 amines. Among the non-chiral amines which have been successfully used for the formation of omega-amino acid transaminases are n-octylamine, cyclohexylamine, 1,4-butanediemine, 1,6-hexanediamine, 6-aminohexanoic acid, 4-aminobutyric acid, tyramine and benzylamine . Chiral amines such as 2-aminobutane, α-phenethylamine and 2-amino-4-phenylbutane as well as amino acids such as L-lysine, L-omithine, β-alanine and taurine have also been used successfully.

Takovými postupy se kultura obohatí o mikroorganismy produkující požadované omega-aminokyselina transminázy. Tak například jedna taková chemostatová kultivace za použití náhodných vzorků půdy, které neměly žádnou zvláštní historii, pokud se týče expozici aminům, byla prováděna po dobu přibližně jednoho měsíce. Jako dominantní mikroorganismus byl potom 30 nezávisle identifikován v Američan Type Culture Collection Bacillus megaterium, který se podstatně neodlišoval od známých kmenů a byl jim podobný, pokud se týče fenotypu.Such procedures enrich the culture with microorganisms producing the desired omega-amino acid transminase. For example, one such chemostat culture using random soil samples having no particular history of amine exposure was performed for approximately one month. The dominant microorganism was then independently identified in the American Type Culture Collection Bacillus megaterium, which did not differ significantly from the known strains and was similar in phenotype.

Takto izolované organismy se mohou nechat růst různými způsoby. Předně se může použít standardního solného média doplněného fosfátovým pufrem, octanem sodným, jako zdrojem 35 uhlíku, 2-ketoglutarátem, jako aminoakceptorem a sloučeninou obsahující dusík, jako je npropylamin, n-oktylamin, 2-aminobutan, 2-aminoheptan, cyklohexylamin, 1,6-hexandiamin putrescin, 6-aminohexanová kyselina, 4—aminomáselná kyselina, L-lysin, L-omithin, β-alanin, a-fenethylamin, l-fenyl-3-aminobutan, benzylamin, tyramin, taurin, atd.The organisms thus isolated can be grown in various ways. First, a standard salt medium supplemented with phosphate buffer, sodium acetate, 35 carbon source, 2-ketoglutarate such as aminoacceptor, and a nitrogen containing compound such as npropylamine, n-octylamine, 2-aminobutane, 2-aminoheptane, cyclohexylamine, 1, 6-hexanediamine putrescine, 6-aminohexanoic acid, 4-aminobutyric acid, L-lysine, L-omithine, β-alanine, α-phenethylamine, 1-phenyl-3-aminobutane, benzylamine, tyramine, taurine, etc.

Alternativně se může mikroorganismus nechat růst za použití aminu, jako jediného zdroje uhlíku, čímž se růst omezí na ty organismy, které jsou schopny pro získání uhlíku katabolizovat amin.Alternatively, the microorganism may be grown using an amine as the sole carbon source, thereby limiting the growth to those organisms that are capable of catabolizing the amine to obtain carbon.

Za třetí, mikroorganismus se může nechat růst v prostředí obsahujícím jantaran sodný, octan sodný nebo jakýkoliv jiný zdroj uhlíku a amonnou sůl nebo proteinový hydrolyzát, jako hlavní 45 zdroj dusíku, k němž se potom přidá, buď na začátku růstu, nebo v jeho průběhu, amin, jako 2aminobutan, l-fenyl-3-aminobutan, α-fenethylamin, atd., pro indukci produkce požadované transaminázové aktivity.Third, the microorganism can be grown in an environment containing sodium succinate, sodium acetate or any other carbon source and ammonium salt or protein hydrolyzate, as the main nitrogen source to which it is then added, either at the beginning of or during growth, an amine such as 2-aminobutane, 1-phenyl-3-aminobutane, α-phenethylamine, etc., to induce the production of the desired transaminase activity.

Skutečná enzymatická konverze se může provádět konvenčními kultivačními postupy v přítom50 nosti ketonu, za použití izolovaných, ale nerostoucích buněk, nebo tak, že se keton uvede do styku s rozpustným omega-aminokyselina transaminázovým přípravkem.True enzymatic conversion can be accomplished by conventional culture procedures in the presence of a ketone, using isolated but non-growing cells, or by contacting the ketone with a soluble omega-amino acid transaminase preparation.

-6CZ 283836 B6-6GB 283836 B6

Omega-aminokyselina transamináza může být ve volné formě, buď jako extrakt neobsahující buňky, nebo přípravek obsahující celé buňky, uvedený shora, nebo ve formě immobilizované na vhodném nosiči či matrici, jako je zesíťovaný dextran nebo agaróza, oxid křemičitý, polyamid nebo celulóza. Může být také zapouzdřena v polyakrylamidu, alginátech, vláknech apod. Způsoby immobilizace jsou popsány v literatuře (viz například Mathods of Enzymology, 44, 1976). Metodám za použití immibilizovaného enzymu se dává přednost, poněvadž po immobilizaci enzy mu stačí již jen přes tento enzym vést aminodonor a keton, aby došlo k požadované syntéze a odvádět vytvořený chirální amin způsobem popsaným shora.The omega-amino acid transaminase may be in free form, either as a cell-free extract or a whole cell preparation as described above, or immobilized on a suitable carrier or matrix such as cross-linked dextran or agarose, silica, polyamide or cellulose. It may also be encapsulated in polyacrylamide, alginates, fibers, and the like. Immobilization methods are described in the literature (see, for example, Mathods of Enzymology, 44, 1976). Methods using an immobilized enzyme are preferred, since after immobilizing the enzyme, it is sufficient to pass the aminodonor and the ketone through the enzyme to achieve the desired synthesis and to remove the chiral amine formed as described above.

I když to není nezbytně nutné, je často výhodné zvyšovat rychlost konverze přídavkem zdroje pyridoxaminu, jako pyridoxalfosfátu k reakční směsi.While not necessarily necessary, it is often advantageous to increase the conversion rate by adding a pyridoxamine source such as pyridoxal phosphate to the reaction mixture.

Použité postupy a materiály jsou dále ilustrovány typickými příklady.The procedures and materials used are further illustrated by typical examples.

Aktivita enzymu: Aktivita enzymu se vyjadřuje v jednotkách/mg. Jednotka aktivity enzymu je definována jako aktivita, která je schopna vyprodukovat 1 μπιοί ketonu za minutu. Za účelem dosažení jednotnosti se aktivita měří, jakožto počet pmol l-fenylbutan-3-onu vyrobených z R,S-l-fenyl-3-aminobutanu. Pro měření hodnot aktivity omega-aminokyseliny transamináz uvedených v následujících příkladech se používá následujícího standardizovaného testu.Enzyme activity: Enzyme activity is expressed in units / mg. An enzyme activity unit is defined as an activity that is capable of producing 1 μπιοί ketone per minute. To achieve uniformity, activity is measured as the number of pmoles of 1-phenylbutan-3-one made from R, S-1-phenyl-3-aminobutane. The following standardized assay is used to measure the omega-amino acid activity of the transaminases shown in the following examples.

Známý objem zkoušeného enzymatického přípravku se inkubuje při 37 °C a pH 7 v roztoku následujícího složení:A known volume of the enzyme preparation to be tested is incubated at 37 ° C and pH 7 in a solution of the following composition:

pyruvát sodný 100 mMsodium pyruvate 100 mM

R,S-l-fenyl-3-aminobutan 30 mM pyridoxalfosfát 0,5 mMR, S-1-phenyl-3-aminobutane 30 mM pyridoxal phosphate 0.5 mM

Odebere se vzorek a přidá se k němu v množství 20 % jeho objemu 12% vodná kyselina trichloroctová. Vysrážený protein se oddělí odstředěním a koncentrace l-fenylbutan-3-onu v supernatantu se stanoví kapalinovou chromatografií na 100x8 mm 4 pm Novopak fenyl sloupci. Eluce se provádí 40 % isopropanolu a 0,09 % kyseliny fosforečné ve vodě. Za těchto podmínek se l-fenylbuten-3-on eluuje za 5,3 minuty.Take a sample and add 20% of its volume to 12% aqueous trichloroacetic acid. The precipitated protein is collected by centrifugation and the concentration of 1-phenylbutan-3-one in the supernatant is determined by liquid chromatography on a 100x8 mm 4 µm Novopak phenyl column. Elution is carried out with 40% isopropanol and 0.09% phosphoric acid in water. Under these conditions, 1-phenylbuten-3-one eluted in 5.3 minutes.

Čistota aminů: Čistota vyrobených aminů se stanovuje plynovou chromatografií na 1,83 x2 mm chrom Q sloupci 10 % SE-30 na nosiči 100/120 mesh (125 až 150 pm) při 210 °C při průtoku nosného plynu 10 ml/min.Amine purity: The purity of the amines produced is determined by gas chromatography on a 1.83 x 2 mm chromium Q column of 10% SE-30 on a 100/120 mesh (125-150 µm) support at 210 ° C at a carrier gas flow rate of 10 mL / min.

Stanovení enantiomerického obohacení: Hodnota ee daného produktu se stanoví reakcí s (-) a(trifluormethylfenyl)methoxyacetylchloridem (viz Gal, J. Pharm. Sci., 66, 169 (1977) a Mosher a další, J. Org. Chem. 34, 25430 (1969) následovanou kapilární plynovou chromatografií derivatizovaného produktu na koloně Chrompack z taveného křemene.Determination of enantiomeric enrichment: The ee of a given product is determined by reaction with (-) and (trifluoromethylphenyl) methoxyacetyl chloride (see Gal, J. Pharm. Sci., 66, 169 (1977)) and Mosher et al., J. Org. Chem. 25430 (1969) followed by capillary gas chromatography of the derivatized product on a fused silica Chrompack column.

Standardní solné médium: Vhodné solné médium pro mikrobiální transformace popsané v následujících příkladech má toto složení:Standard salt medium: A suitable salt medium for microbial transformations described in the following examples has the following composition:

MgSO4 MgSO 4

CaCl2 CaCl 2

ZnSO4.7H2OZnSO 4 .7H 2 O

MnSO4.4H2OMnSO 4 .4H 2 O

H3BO3 H 3 BO 3

CuSO4.5H2OCuSO 4 .5H 2 O

CoC12.6H2OCoCl 2 .6H 2 O

NiCl2.6H2ONiCl 2 .6H 2 O

1,00 g/11.00 g / l

0,21 g/10.21 g / l

0,20 mg/10.20 mg / l

0,10 mg/10.10 mg / l

0,02 mg/10.02 mg / l

0,10 mg/10.10 mg / l

0,05 mg/10.05 mg / l

0,01 mg/10.01 mg / l

FeSO4 FeSO 4

NaMoO4 Fe EDTA KH2PO4 NaMoO 4 Fe EDTA KH 2 PO 4

NaÓHNaoh

1,50 mg/1 2,00 mg/1 5,00 mg/1 20,00 mM do pH 71.50 mg / l 2.00 mg / l 5.00 mg / l 20.00 mM to pH 7

Složení solného média nemá rozhodující důležitost, ale bylo standardizováno, aby bylo eliminováno jakožto proměnná hodnota.The composition of the salt medium is not critical, but has been standardized to eliminate it as a variable value.

Mikroorganismy: Kultury byly buď získány z označené sbírky, nebo byly izolovány popsaným způsobem a potom nezávisle identifikovány.Microorganisms: Cultures were either obtained from a labeled collection or isolated as described and then independently identified.

Obohacování mikroorganismů produkujících omega-aminokyselin transaminázu: Ve standardním solném médiu se udržuje chemostat s 5 g/1 R,S-2-aminobutanu a 10 mM 2-ketoglutarátu při rychlosti ředění 0,03/h. Chemostat se naočkuje a udržuje v provozu asi 1 měsíc při 37 °C a pH 6,8 až 7,0. Kmeny, které se vyvinou se izolují a nechají růst na minimálním agaru obsahujícím solné médium doplněné 10 mM 2-ketoglutarátu a 5 mM R,S-l-fenyl-3-aminobutanu.Enrichment of omega-amino acid transaminase producing microorganisms: A chemostat with 5 g / l R, S-2-aminobutane and 10 mM 2-ketoglutarate is maintained in a standard salt medium at a dilution rate of 0.03 / h. The chemostat is inoculated and kept in operation for about 1 month at 37 ° C and pH 6.8 to 7.0. The strains that develop are isolated and grown on minimal agar containing salt medium supplemented with 10 mM 2-ketoglutarate and 5 mM R, S-1-phenyl-3-aminobutane.

Izolace enzymu: Pokud není uvedeno jinak, buňky z kultury se 10 minut odstřeďují při 10 000 G, resuspendují se v 10 mM fosfátovém pufru o pH 7 a 0,5 mM pyridoxal fosfátu a rozdrtí se dvěma průchody chlazeným francouzským lisem pracujícím při 103 MPa. Rozdrcené buňky se oddělí jednohodinovým odstřeďováním při 10 000 G a supematant obsahující enzym se uschová.Enzyme Isolation: Unless otherwise noted, cells from the culture are centrifuged at 10,000 G for 10 minutes, resuspended in 10 mM phosphate buffer pH 7 and 0.5 mM pyridoxal phosphate, and crushed with two passages cooled by a French press operating at 103 MPa. The crushed cells are harvested by centrifugation at 10,000 G for 1 hour and the enzyme-containing supernatant is stored.

Vynález je blíže osvětlen v následujících příkladech provedení. Příklady mají výhradně ilustrativní charakter a rozsah vynálezu v žádném ohledu neomezují. Pro rozsah vynálezu je určující jen definice předmětu vynálezu.The invention is illustrated by the following examples. The examples are illustrative only and do not limit the scope of the invention in any way. Only the definition of the subject matter of the invention is decisive for the scope of the invention.

Příklad 1Example 1

Růst mikroorganismů produkujících omega-aminokyselina transaminázu za použití aminodonoru jako jediného zdroje dusíku je ilustrován následujícím příkladem.The growth of omega-amino acid transaminase producing microorganisms using aminodonor as the sole nitrogen source is illustrated by the following example.

Bacillus megaterium se nechá růst ve 3 litrové třepací láhvi (otáčky 200 min’1) po dobu 17 hodin při 30 °C za použití 1 litru shora uvedeného solného roztoku, 60 mM octanu sodného, 30 mM fosfátového pufru, 30 mM 2-Metoglutarátu dvojsodného a 100 mM n-propylaminu, jako zdroje dusíku. Když kultura dosáhne hustoty 0,6 g sušiny na litr buňky se oddělí a shora uvedeným způsobem se z nich izoluje enzym. Specifická aktivita omega-aminokyselina transaminázy, která se takto získá je vyšší než 0,49 jednotky/mg.Bacillus megaterium was grown in a 3L shake flask (rotational speed of 200 min -1) for 17 hours at 30 ° C using 1 L of the above salt solution, 60 mM sodium acetate, 30 mM phosphate buffer, 30 mM 2-Metoglutarátu disodium and 100 mM n-propylamine as a nitrogen source. When the culture reaches a density of 0.6 g dry matter per liter of cell, the cells are separated and the enzyme isolated from them as described above. The specific activity of the omega-amino acid transaminase thus obtained is greater than 0.49 units / mg.

Kmen Bacillus megaterium použitý v předchozím postupu byl získán ze vzorků půdy s žádnou zvláštní historií, pokud se týče expozici aminům, naočkováním chemostatu popsaného shora a izolací dominantních organismů (těch, které jsou schopny růstu na R,S-l-fenyl-3-aminobutanu). Kmen byl nezávisle identifikován v Američan Type Culture Collection jako Bacillus megaterium, který se významně neliší od známého kmene ATCC č. 14581 a který je fenotypově podobný ATCC 49097B.The Bacillus megaterium strain used in the previous procedure was obtained from soil samples with no particular history in terms of amine exposure, seeding of the chemostat described above and isolation of dominant organisms (those capable of growing on R, S-1-phenyl-3-aminobutane). The strain was independently identified in the American Type Culture Collection as Bacillus megaterium, which does not differ significantly from the known ATCC strain 14581 and which is phenotypically similar to ATCC 49097B.

Příklad 2Example 2

V tomto příkladu je ilustrován růst mikroorganismů produkujících omega-aminokyselina transaminázu za použití aminodonoru, jako jediného zdroje uhlíku.This example illustrates the growth of omega-amino acid transaminase producing microorganisms using aminodonor as the sole carbon source.

-8CZ 283836 B6-8EN 283836 B6

Pseudomonas aeruginosa ATCC 15692 se nechá růst na β-alaninu, jakožto jediném zdroji uhlíku, způsobem, který popsali Way a další ve FEMS Micro. Lett., 34, 279 (1986). Buněčné extrakty obsahující omega-aminokyselina transaminázu se získají shora popsaným způsobem. Při zkoušení prováděném shora popsaným způsobem se zjistí, že specifická aktivita omegaaminokyselina transaminázy je 0,040 jednotky/mg.Pseudomonas aeruginosa ATCC 15692 was grown to β-alanine as the sole carbon source, as described by Way et al. In FEMS Micro. Lett., 34, 279 (1986). Cell extracts containing the omega-amino acid transaminase are obtained as described above. When tested as described above, the specific activity of the omega amino acid transaminase was found to be 0.040 units / mg.

Příklad 3Example 3

Pseudomonas putida ATCC 39213 se kultivuje způsobem popsaným v příkladu 1 a podle tohoto příkladu se postupuje i při získávání extraktu z buněk. Specifická aktivita omega-aminokyselina transaminázy je 0,045 jednotky/mg.Pseudomonas putida ATCC 39213 was cultured as described in Example 1, and the extract was extracted from the cells. The specific activity of the omega-amino acid transaminase is 0.045 units / mg.

Příklad 4Example 4

V tomto příkladu je demonstrována potřeba aminoakceptoru.This example demonstrates the need for an aminoacceptor.

Enzymové extrakty z Pseudomonas putida, Bacillus megaterium a Pseudomonas aeruginosa získané shora uvedeným způsobem se zkoušejí při pH9 v 50 mM tris/HCl za použití 30 mM R,S-l-fenyl-3-aminobutanu buď v přítomnosti, nebo v nepřítomnosti 100 mM pyruvátu sodného. Dosáhne se následujících relativních rychlostí přeměny.The enzyme extracts of Pseudomonas putida, Bacillus megaterium and Pseudomonas aeruginosa obtained above were assayed at pH9 in 50 mM Tris / HCl using 30 mM R, S-1-phenyl-3-aminobutane either in the presence or absence of 100 mM sodium pyruvate. The following relative conversion rates are achieved.

relativní rychlost přeměnyrelative conversion rate

P. putida B. megaterium P. aeruginosa v přítomnosti pyruvátu 100 100 100 v nepřítomnosti pyruvátu 0 0 0P. putida B. megaterium P. aeruginosa in the presence of pyruvate 100 100 100 in the absence of pyruvate 0 0 0

Transaminázová povaha enzymatického účinkuje zřejmá způsobení „sebevražedných inaktivátorú'', o nichž je známo, že jsou pro transaminázy specifické (viz například Bumett a další, J. Bio. Chem. 225, 428 až 432, 1980). Inaktivátor (0,5 mM) se předběžně inkubuje se zkušebním médiem před přidáním R,S-l-fenyl-3-aminobutanu.The transaminase nature of the enzymatic effect is evident in the causes of "suicide inactivators" known to be specific for transaminases (see, for example, Bumett et al., J. Bio. Chem. 225, 428-432, 1980). The inactivator (0.5 mM) is preincubated with assay medium before addition of R, S-1-phenyl-3-aminobutane.

relativní rychlost přeměnyrelative conversion rate

Inaktivátor Inactivator P. putida P. putida B. megaterium B. megaterium P. aeruginosa P. aeruginosa žádný none 100 100 ALIGN! 100 100 ALIGN! 100 100 ALIGN! gabakulin gabakulin 0 0 13 13 0 0 hydroxylamin hydroxylamine 3 3 10 10 0 0

Stereoselektivita omega-amino kyselina transaminázy je zřejmá z výsledků následující zkoušky za použití 15 mM R-l-fenyl-3-aminobutanu (s pyruvátem).The stereoselectivity of the omega-amino acid transaminase is apparent from the results of the following assay using 15 mM R-1-phenyl-3-aminobutane (with pyruvate).

relativní rychlost přeměny relative conversion rate P. putida P. putida B. megaterium P. aeruginosa B. megaterium of P. aeruginosa R,S-l-fenyl -3-aminobutan R, S-1-phenyl-3-aminobutane 100 100 ALIGN! 100 100 100 100 R-l-fenyl-3-aminobutan R-1-phenyl-3-aminobutane 3 3 15 4 15 4

Příklad 5Example 5

V tomto příkladu je ilustrován růst mikroorganismů za použití amonia, jako jediného zdroje dusíku, přičemž se indukce produkce omega-aminokyselina transaminázy provede přídavkem aminu.This example illustrates the growth of microorganisms using ammonium as the sole nitrogen source, wherein induction of omega-amino acid transaminase production is accomplished by the addition of an amine.

-9CZ 283836 B6-9EN 283836 B6

Bacillus megaterium se nechá růst v 1 litrových kulturách ve standardním solném médiu doplněném 40 mM zdroje uhlíku, uvedeného v následující tabulce, 5 mM chloridu amonného, 80 mM fosfátového pufru a 2 mM aminu, jako indukčního činidla, uvedeného v následující tabulce. Po 30 až 40 hodinách se enzy m izoluje a zkouší shora popsaným způsobem.Bacillus megaterium was grown in 1 liter cultures in standard salt medium supplemented with 40 mM carbon source listed in the following table, 5 mM ammonium chloride, 80 mM phosphate buffer and 2 mM amine as inducer listed in the following table. After 30 to 40 hours, the enzyme was isolated and assayed as described above.

specifická aktivita (jednotky/mg) zdroj uhlíku sukcinát acetát glukonát glukosaspecific activity (units / mg) carbon source succinate acetate gluconate glucose

R, S—1 -fenyl-1 -am inoethan R, S-1-phenyl-1-aminoethanol 0,27 0.27 0,39 0.39 n.t. m.p. n.t. m.p. R-1 -feny 1-1 -aminoethan R-1-Pheny1-1-aminoethane 0,27 0.27 0,36 0.36 n.t. m.p. n.t. m.p. R,S-l-fenyl-3-aminobutan R, S-1-phenyl-3-aminobutane 0,28 0.28 0,33 0.33 0,26 0.26 0,62 0.62 R-l-fenyl-3-aminobutan R-1-phenyl-3-aminobutane 0,21 0.21 0,26 0.26 n.t. m.p. n.t. m.p. R, S-2-am inobutan R, S-2-amobutane 0,13 0.13 0,14 0.14 n.t. m.p. n.t. m.p. R-2-aminobutan R-2-aminobutane 0,06 0.06 0,13 0.13 n.t. m.p. n.t. m.p. tyramin tyramine n.t. m.p. 0,24 0.24 n.t. m.p. n.t. m.p.

n.t. = nezkoušenom.p. = not tested

Příklad 6Example 6

V následujícím příkladu je ilustrován růst mikroorganismů za použití zdroje bohatého na proteiny a následující indukce produkce omega-aminokyselina transaminázy přídavkem aminu.The following example illustrates the growth of microorganisms using a protein rich source and the subsequent induction of omega-amino acid transaminase production by addition of an amine.

Bacillus megaterium se nechá růst ve 121 litrovém fermentoru při pH 7 a teplotě 30 °C a shora uvedeném solném médiu doplněném 10 g/1 casamino kyselin. Obsah fermentoru se míchá a provzdušňuje. Ke směsi se postupně přidá octan sodný až do výsledné koncentrace 120 mM.Bacillus megaterium was grown in a 121 L fermenter at pH 7 and 30 ° C and the above salt medium supplemented with 10 g / l casamino acids. The contents of the fermenter are mixed and aerated. Sodium acetate was added sequentially to a final concentration of 120 mM.

V tomto okamžiku je hustota buněk 3 g sušiny na 1 litr. 1—fenyl-3-aminobutan se přidává až do celkové koncentrace 10 mM. Po 12 hodinách se enzym oddělí a zkouší shora popsaným způsobem. Jeho specifická aktivita je 0,49 jednotek/mg.At this point, the cell density is 3 g dry matter per liter. 1-Phenyl-3-aminobutane is added up to a total concentration of 10 mM. After 12 hours, the enzyme was separated and assayed as described above. Its specific activity is 0.49 units / mg.

Příklad 7Example 7

Tento příklad ilustruje typickou syntézu chirálního aminu.This example illustrates a typical synthesis of a chiral amine.

Způsobem popsaným v příkladu 1 se z Bacillus megaterium vyrobí rozpustný enzymatický přípravek. Jeho specifická aktivita stanovená shora uvedeným způsobem je 0,58 jednotky/mg. Ke 200 ml vodného roztoku 350 mg tohoto přípravku, 0,4 mM pyridoxalfosfátu a 40 mM fosforečnanu sodného se přidá 4,2 mM l-fenyIbutan-3-onu a 100 ml 2-aminobutanu jako aminodonoru. Směs se inkubuje při pH 7 a 30 °C po dobu 4 hodin, přičemž po této době je v reakční směsi přítomen R-l-fenyl-(3-aminobutan v koncentraci 3,35 mM, což odpovídá 80% konverzi. Produkt se izoluje přídavkem 40 ml 10N hydroxidu sodného a extrakcí alkalického vodného roztoku 250 ml n-heptanu. Odpařením heptanových extraktů se získá 100,5 g produktu, který byl analyzován shora popsanou derivatizací. Produkt obsahuje 96,4 % S-l-fenyl-3-aminobutanu.A soluble enzyme preparation is prepared from Bacillus megaterium by the method described in Example 1. Its specific activity as determined above is 0.58 units / mg. To 200 ml of an aqueous solution of 350 mg of this preparation, 0.4 mM pyridoxal phosphate and 40 mM sodium phosphate were added 4.2 mM 1-phenylbutan-3-one and 100 ml 2-aminobutane as aminodonor. The mixture was incubated at pH 7 and 30 ° C for 4 hours, after which time R1-phenyl- (3-aminobutane at 3.35 mM, corresponding to 80% conversion) was present in the reaction mixture. ml of 10N sodium hydroxide and extraction of an alkaline aqueous solution with 250 ml of n-heptane, evaporation of the heptane extracts gave 100.5 g of product, which was analyzed by the above derivatization, containing 96.4% S1-phenyl-3-aminobutane.

Podobně byl S-l-fenyl-2-aminopropan připraven z l-fenylpropan-2-onu při ee 96,4 a ve výtěžku 94,8%. S-l-amino-l-fenylethan byl připraven z acetofenonu při ee 100 a ve výtěžku 44 %.Similarly, S-1-phenyl-2-aminopropane was prepared from 1-phenylpropan-2-one at ee 96.4 in a yield of 94.8%. S-1-amino-1-phenylethane was prepared from acetophenone at ee 100 in a yield of 44%.

Claims (8)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Způsob stereoselektivní syntézy jedné chirální formy aminu obecného vzorce IA nebo IBA process for the stereoselective synthesis of one chiral form of an amine of formula IA or IB nk2 n · 2nk 2 n · 2 Fz • H Fz • H • • H • • H (IA), (IA), (IB), (IB), kde where
R1 a R2 představují alkyl nebo arylskupiny, popřípadě substituované enzymaticky neinhibující skupinou, přičemž R1 se odlišuje od R2 strukturou nebo chiralitou, v množství podstatně převyšujícím množství druhé chirální formy, vyznačující se tím, že se keton obecného vzorce IIR 1 and R 2 are alkyl or aryl groups optionally substituted by an enzymatically non-inhibitory group, wherein R 1 differs from R 2 in structure or chirality in an amount substantially greater than the amount of the second chiral form, characterized in that the ketone of formula II OO II (Π),II (Π), R1 - C - R2 kde R1 a R2 mají stejný význam jako u připravovaného aminu uvádí do styku s omega-aminokyselina transaminázou v přítomnosti aminodonoru přinejmenším tak dlouho, dokud se nevytvoří podstatné množství jednoho z uvedených chirálních aminů.R 1 - C - R 2 wherein R 1 and R 2 have the same meaning as the prepared amine are contacted with the omega-amino acid transaminase in the presence of an aminodonor at least until a substantial amount of one of said chiral amines is formed.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako aminodonoru použije 2aminobutanu, glycinu, alaninu nebo kyseliny aspartové.The process according to claim 1, wherein the aminodonor is 2-aminobutane, glycine, alanine or aspartic acid. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se použije ketonu obecného vzorce II, kde každý ze symbolů R1 a R2 nezávisle představuje přímou nebo rozvětvenou alkylskupinu s 1 až 6 atomy uhlíku, přímou nebo rozvětvenou fenylalkylskupinu obsahující 7 až 12 atomů uhlíku nebo fenyl- nebo naftylskupinu, přičemž každá z těchto skupin je nesubstituovaná nebo substituovaná enzymaticky neinhibující skupinou.A process according to claim 1, wherein a ketone of formula II is used, wherein each of R 1 and R 2 independently represents a straight or branched (C 1 -C 6) alkyl group, a straight or branched (C 7 -C 12) phenylalkyl group. carbon or phenyl or naphthyl, each of which is unsubstituted or substituted by an enzymatically non-inhibitory group. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se použije ketonu obecného vzorce II, kde každý ze symbolů R1 a R2 nezávisle představuje methyl-, ethyl-, η-propyl-, isopropyl-, η-butyl-, isobutyl-, sek.butyl-, fenyl-, benzyl- nebo fenethylskupinu.A process according to claim 1, wherein a ketone of formula II is used, wherein each of R 1 and R 2 is independently methyl, ethyl, η-propyl, isopropyl, η-butyl, isobutyl. -, sec-butyl, phenyl, benzyl or phenethyl. 5. Způsob podle nároku l, vyznačující se tím, že se keton a aminodonor uvádějí do styku s celými buňkami mikroorganismu produkujícího omega-aminokyselina transaminázu.The method of claim 1, wherein the ketone and the aminodonor are contacted with whole cells of an omega-amino acid transaminase producing transaminase. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se keton a amidonor uvádějí do styku s bezbuněčným vodným přípravkem omega-aminokyselina transaminázy.6. The method of claim 1, wherein the ketone and the amidonor are contacted with the cell-free aqueous omega-amino acid transaminase. 7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se keton a aminodonor uvádějí do styku s omega-aminokyselina transaminázou immobilizovanou na nosiči.7. The method of claim 1, wherein the ketone and the aminodonor are contacted with a carrier-immobilized omega-amino acid by a transaminase. -11CZ 283836 B6-11EN 283836 B6 8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se používá velkého molámího přebytku aminodonoru.The process according to claim 1, wherein a large molar excess of the aminodonor is used.
CZ973556A 1989-06-22 1990-06-26 Process of stereoselective synthesis of one chiral form of amine CZ355697A3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/369,723 US4950606A (en) 1989-06-22 1989-06-22 Enantiomeric enrichment and stereoselective synthesis of chiral amines
CS903166A CZ283867B6 (en) 1989-06-22 1990-06-26 Process of enantiomeric enriching a mixture of two enantiomeric chiral amines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ283836B6 true CZ283836B6 (en) 1998-06-17
CZ355697A3 CZ355697A3 (en) 1998-06-17

Family

ID=25745760

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS903166A CZ283867B6 (en) 1989-06-22 1990-06-26 Process of enantiomeric enriching a mixture of two enantiomeric chiral amines
CZ973556A CZ355697A3 (en) 1989-06-22 1990-06-26 Process of stereoselective synthesis of one chiral form of amine

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS903166A CZ283867B6 (en) 1989-06-22 1990-06-26 Process of enantiomeric enriching a mixture of two enantiomeric chiral amines

Country Status (1)

Country Link
CZ (2) CZ283867B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CZ283867B6 (en) 1998-06-17
CS316690A3 (en) 1992-01-15
CZ355697A3 (en) 1998-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4950606A (en) Enantiomeric enrichment and stereoselective synthesis of chiral amines
US5300437A (en) Enantiomeric enrichment and stereoselective synthesis of chiral amines
US5169780A (en) Enantiomeric enrichment and stereoselective synthesis of chiral amines
US5962281A (en) Process for preparing L-tertiary-leucine and L-phosphinothricine by transamination
Syldatk et al. Production of optically pure d-and l-α-amino acids by bioconversion of d, l-5-monosubstituted hydantoin derivatives
CA2659300C (en) Process for preparation of optically active n-protected 3-aminopyrrolidine or optically active n-protected 3-aminopiperidine and the corresponding ketones by optical resolution ofthe racemic amine mixtures employing a bacterial omega-transaminase
PL202575B1 (en) Method for producing l-phosphinothricine by enzymatic transamination with aspartate
EP0857790B1 (en) Process for producing optically active amino compounds
EP1075534B1 (en) Improvements in the enzymatic synthesis of chiral amines
US6133018A (en) Enzymatic synthesis of chiral amines using -2-amino propane as amine donor
CZ283836B6 (en) Process of stereoselective synthesis of amine one chiral form
SK280218B6 (en) Method of enantiomeric enrichment and stereoselective synthesis of chiral amines
Kittelmann et al. Isolation and characterization of N-acetyldehydroleucine acylase, a new enzyme from Zoogloea ramigera

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MK4A Patent expired

Effective date: 20100626