DE69614733T2

DE69614733T2 - Verfahren zur Herstellung von optisch aktiver Aminosäure

Info

Publication number: DE69614733T2
Application number: DE69614733T
Authority: DE
Inventors: Takakazu Endo; Yoshihiro Hashimoto; Rikiya Takahashi
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2016-03-09
Also published as: US5707836A; DE69614733D1; CN1104503C; CN1143114A; EP0731171A3; EP0731171B1; EP0731171A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer optisch aktiven Aminosäure aus Fumarsäure und einer aminogruppenhaltigen Verbindung durch die Wirkung eines Mikroorganismus. Abgesehen davon, dass sie als Zwischenverbindung für Heilmittel und Agrochemikalien wichtig sind, wird erwartet, dass optisch aktive Aminosäuren nützlich sind in Anwendungen, wie Chelatbildnern und Waschmittelbuildern infolge ihrer speziellen Eigenschaft, Schwermetalle einzufangen und Eigenschaften, die ihrer optischen Aktivität zuzuschreiben sind, wie ihrer Eignung für biologischen Abbau.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG:

Eine Mischung optischer Isomere einer Aminosäure, die durch die nachstehend beschriebene Formel (I) wiedergegeben wird, kann leicht mit einer Technik der organischen Synthese aus unterschiedlichen Aminen und Malein- oder Fumarsäure synthetisiert werden. Im Falle der Synthese von optisch aktiven Aminosäuren mittels organischer Synthese ist jedoch die Verwendung optisch aktiver Asparaginsäure oder dergleichen als Ausgangsstoff notwendig. Es wurde beispielsweise berichtet, dass eine Mischung von optischen Isomeren der Diaminoalkylen-N,N'- dibernsteinsäure, eine Verbindung mit zwei asymmetrischen Kohlenstoffatomen, hergestellt werden kann mit einer Technik der organischen Synthese aus Maleinsäure und unterschiedlichen Diaminen (siehe US-PS 3 158 635) und dass ein optisch aktives Isomer davon mit einer Technik der organischen Synthese aus L-Asparaginsäure und Dibromethan (siehe John A. Neal et al., Inorganic Chem., 7, 2405 (1968)) synthetisiert werden kann. Es ist jedoch schwierig, solche optisch aktiven Isomere mit niedrigen Kosten herzustellen, um diese Verbindungen geeignet für die allgemeine Verwendung bereitzustellen.
S,S-Ethylendiamin-N,N'-dibernsteinsäure ist eine Diaminoalkylen-N,N'-dibernsteinsäure, die von einem Mikroorganismus hergestellt wird. Diese Säure, die als ein spezifischer Inhibitor für Phospholipase C dient, wurde aus einer Kultur von einem Stamm des Strahlenpilzes MG417-CF17 isoliert und identifiziert (siehe T. Nishikiori et al., J. Antibiotics, 37, 426 (1984)). Dieses Verfahren unter Verwendung des Strahlenpilzes hat jedoch eine äusserst niedrige Produktionseffizienz und ist für die industrielle Herstellung ungeeignet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:

Als Ergebnis intensiver Untersuchungen zur Herstellung einer durch Formel (I) wiedergegebenen, optisch aktiven Aminosäure haben die Erfinder gefunden, dass optisch aktive Aminosäuren, insbesondere S,S-Diaminoalkylen-N,N'- dibernsteinsäuren und R,S-Diaminoalkylen-N,N'- dibernsteinsäuren aus preiswerten Ausgangsmaterialien, d. h. Fumarsäure und aminogruppenhaltigen Verbindungen, effizient hergestellt werden können unter Ausnutzung der katalytischen Wirkung eines Mikroorganismus. Die vorliegende Erfindung beruht auf diesem Befund.
Das heisst, die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer optisch aktiven Aminosäure bereit, die durch Formel (I) wiedergegeben wird:
welches die Behandlung einer Mischung einer aminogruppenhaltigen Verbindung mit Formel (II) und Fumarsäure mit einem Mikroorganismus mit Lyaseaktivität umfasst
worin R&sub1; und R&sub2; gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom (mit der Massgabe, dass R&sub1; und R&sub2; nicht gleichzeitig ein Wasserstoffatom sind), eine Amino-substituierte oder Carboxysubstituierte Alkyl- (bevorzugt C&sub1;&submin;&sub4;)-Gruppe, eine Amino-substituierte Cycloalkyl-(bevorzugt C&sub3;&submin;&sub6;)-Gruppe oder eine Aminosubstituierte Arylgruppe bedeuten; und R&sub3; und R&sub4; die gleichen wie R&sub1; und R&sub2; sind oder jeweils eine Gruppe mit einer Struktur bedeuten, die mit wenigstens einer Aminogruppe von R&sub1; und R&sub2; mit Bernsteinsäure verknüpft ist.
Die bevorzugte Verbindung der optisch aktiven Aminosäure mit Formel (I) ist eine Verbindung mit Formel (III):
worin R&sub5; eine Alkylen-, eine Cycloalkylen- oder eine Phenylengruppe, vorzugsweise eine Alkylengruppe, bedeutet.
In der aminogruppenhaltigen Verbindung mit Formel (II) ist vorzugsweise wenigstens eine der R&sub1;- und R&sub2;-Gruppen eine Amino-substituierte Alkylgruppe, eine Amino-substituierte Cycloalkylgruppe oder eine Amino-substituierte Arylgruppe und die mehr bevorzugte Verbindung davon ist eine Verbindung mit Formel (IV):
H&sub2;N-R&sub5;-NH&sub2; (IV)
worin R&sub5; eine Alkylen-, eine Cycloalkylen- oder eine Phenylgruppe, bevorzugt eine Alkylengruppe, bedeutet.
Obwohl der Reaktionsmechanismus im erfindungsgemässen Verfahren noch nicht aufgeklärt wurde, wird angenommen, dass die Reaktion nach einem Mechanismus abläuft, der dem von Reaktionen ähnlich ist, der durch Aspartat-Ammoniak- Lyase, Arginosuccinat-Ammoniak-Lyase oder dergleichen katalysiert wird, die allgemein in Zellen von Mikroorganismen vorliegen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:

Beispiele der aminogruppenhaltigen Verbindung (nachfolgend als eine Aminogruppe bezeichnet) mit Formel (II) schliessen Monoamine, wie Glycin, Iminodiessigsäure, 3-Aminopropionsäure und 3,3'-Iminodipropionsäure, Alkan- oder Cycloalkandiamine mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Ethylendiamin, Propandiamin, Butandiamin, Pentandiamin, Hexandiamin und Cyclohexandiamin, Phenylendiamine, wie 1,3-Phenylendiamin und 1,4-Phenylendiamin, und Polyamine, wie Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin und Pentaethylenhexamin ein.
Repräsentative optisch aktive Aminosäuren mit Formel (I), die erfindungsgemäss erhalten werden können, schliessen S,S- oder R,S-Isomere von Diaminoalkylen-, Phenylendiamin- oder Diaminocycloalkan-N,N'-dibernsteinsäuren, wie Ethylendiamin-N,N'-dibernsteinsäure, 1,3-Propandiamin- N,N -dibernsteinsäure, 2-Methyl-1,3-propandiamin-N,N'- dibernsteinsäure, 1,2-Cyclohexandiamin-N,N'- dibernsteinsäure, 1,3-Cyclohexandiamin-N,N'- dibernsteinsäure und 1,4-Cyclohexandiamin-N,N'- dibernsteinsäure, 1,3-Phenylendiamindibernsteinsäure, 1,4- Phenylendiamindibernsteinsäure und S- oder R-Isomere von Asparaginsäure-N-monoessigsäure, Asparaginsäure-N,N- diessigsäure, Asparaginsäure-N-monopropionsäure, Asparaginsäure-N-2-propionsäure und Asparaginsäure-N-2- glutarsäure ein.
Die Mikroorganismen für die erfindungsgemässe Verwendung schliessen beispielsweise einen Mikroorganismus ein, der zu einer der Arten Burkholderia, Arthrobacter, Paracoccus, Hafnia, Acidovorax, Sphingomonas, Brevundimonas, Pseudomonas und Escherichia gehört. Spezielle Beispiele davon schliessen Burkholderia sp. KK-5 (FERM BP-5412), Burkholderia sp. KK-9 (FERM BP-5413), Arthrobacter sp. KK-3 (FERM BP-5414), Paracoccus sp. KK-6 (FERM BP-5415), Hafnia alvei ATCC 9760, Acidovorax sp. TN-51 (FERM BP-5416), Sphingomonas sp. TN-28 (FERM BP-5419), Brevundimonas sp. TN-30 (FERM BP-5417), Pseudomonas sp. TN-131 (FERM BP-5418) und Escherichia coli JM 109 (ATCC 53323) ein. Von diesen Mikroorganismen sind die Stämme ATCC 9760 und ATCC 53323 bekannt und leicht erhältlich von der American Type Culture Collection (ATCC). Die anderen Mikroorganismen wurden von den Erfindern aus Böden neu isoliert und wurden beim Biotechnological Industrial Research Institute, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry, Japan, unter den entsprechenden, oben angegebenen Zugangsnummern hinterlegt. Ihre bakteriologischen Eigenschaften sind nachfolgend angegeben. Bakteriologische Eigenschaften:
n-Caprinsäure +
Adipinsäure -
dl-Äpfelsäure +
Natriumcitrat +
Phenylacetat -
Als Ergebnis der Klassifizierung auf Basis der vorgenannten bakteriologischen Eigenschaften gemäss Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, Bd. 1 (1984) und Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, 9. Aufl. (1994), wurden die Stämme KK-5 und KK-9 jeweils als ein Mikroorganismus identifiziert, der zur Art Burkholderia gehört, der Stamm TN-51 als ein Mikroorganismus, der zur Art Acidovorax gehört, und der Stamm TN-131 als ein Mikroorganismus, der zur Art Pseudomonas gehört. Als Ergebnis der Klassifizierung nach Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, Bd. 2 (1986), wurde der Stamm KK-3 als Mikroorganismus identifiziert, der zur Art Arthrobacter gehört. Als Ergebnis der Klassifizierung nach Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, Bd. 1 (1984), wurde der Stamm KK-6 als Mikroorganismus identifiziert, der zur Art Paracoccus gehört. Als Ergebnis der Klassifizierung nach Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, 9. Aufl. (1994), und Microbiol. Immunol., 34, 99 (1990), wurde der Stamm TN-28 als Mikroorganismus identifiziert, der zur Art Sphingomonas gehört. Ferner wurde als Ergebnis der Klassifizierung nach Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, 9. Aufl. (1994) und Int. J. Syst. Bacteriol., 44, 499 (1994), der Stamm TN-30 als Mikroorganismus identifiziert, der zur Art Brevundimonas gehört.
Erfindungsgemässe Ausführungsformen werden als nächstes beschrieben.
Kulturmedien für die erfindungsgemäss verwendeten Mikroorganismen sind nicht besonders beschränkt und ein synthetisches oder natürliches Medium können verwendet werden, solange es geeignet eine assimilierbare Kohlenstoffquelle, Stickstoffquelle und anorganisches Salz, eine geringe Menge eines organischen Nährstoffs usw. enthält. Zusatz einer Aminosäure, wie Ethylendiamindibernsteinsäure, Ethylendiaminmonobernsteinsäure, Asparaginsäure, Glutaminsäure oder Histidin zum Kulturmedium vor der Kultivierung ist bevorzugt, weil dies Zellen mit höherer katalytischer Aktivität ergeben kann. Die Kultivierungsbedingungen können abhängig vom Stamm und dem verwendeten Kulturmedium variieren. Im allgemeinen kann jedoch die Kultivierung aerob bei einem pH des Mediums von 4 bis 10, vorzugsweise von 6 bis 9, und einer Kultivierungstemperatur von 20 bis 45ºC, vorzugsweise 25 bis 35ºC, für 1 bis 10 Tage durchgeführt werden, bis die Aktivität maximal ist.
Die Reaktion zur Herstellung der optisch aktiven Aminosäure mit Formel (I) wird durchgeführt, indem entweder Zellen eines der oben beschriebenen Stämme oder eine Substanz, die durch Behandlung derselben erhalten wird (z. B. trockene Zellen, zerstörte Zellen, ein rohes oder gereinigtes Enzym oder immobilisierte Zellen oder Enzyme) in Kontakt gebracht wurde mit einer Mischung einer Aminoverbindung mit Formel (II) und Fumarsäure in Wasser oder einer Pufferlösung, z. B. einem Phosphorsäurepuffer, Kohlensäurepuffer oder Borsäurepuffer.
Im allgemeinen wird die Reaktion bei einer Temperatur von 0 bis 50ºC, vorzugsweise 5 bis 35ºC und einem pH von 5 bis 11, vorzugsweise 6 bis 10, durchgeführt. Obwohl die Konzentrationen der Fumarsäure und der Aminoverbindung mit Formel (II), abhängig von der Reaktionstemperatur und dem verwendeten pH, variieren können, können sie jeweils im Bereich von 0,1% bis zur Sättigungskonzentration reichen. Die Menge des verwendeten Mikroorganismus oder dergleichen ist üblicherweise 0,01 bis 5,0 Gew.-% der Menge der Trockenzellen des Stamms, bezogen auf die Menge der Substrate. Die Reaktion kann entweder chargenweise oder kontinuierlich durchgeführt werden.
Zur Isolierung der Aminosäure aus der Reaktionsmischung nach Beendigung der Reaktion können bekannte Techniken, wie die Entfernung des Mikroorganismus, Aufkonzentration und Kristallisation, verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf spezielle Beispiele erläutert. Ein Fachmann wird erkennen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist. Wenn nicht anders angegeben, sind alle Prozentangaben gewichtsbezogen.

BEISPIEL 1

(1) Kultur:

Burkholderia sp. KK-5 und Burkholderia sp. KK-9 wurden jeweils aus einem Schrägkulturmedium mit einer Platinschleife entnommen und damit das folgende Kulturmedium angeimpft. Unter Schütteln wurden diese Stämme bei 30ºC 3 Tage lang kultiviert.
Zusammensetzung des Kulturmediums (pH 7, 100 ml):
Glucose 0,2 g
Hefeextrakt 0,1 g
Polypepton 0,05 g
Phosphorsäurepuffer 25 mM
Ethylendiaminmonobernsteinsäure 0,2 g
Lösung einer Metallsalzmischung* 0,5 ml
* Lösung einer Metallsalzmischung (100 ml): Natriumsulfat (56 g), Magnesiumchloridhexahydrat (8 g), Calciumchlorid (0,8 g), Mangansulfattetrahydrat (0,6 g), Eisen(III)chloridhexahydrat (0,12 g), Zinksulfat (0,06 g)

(2) Herstellungsreaktion:

Eine Menge von 20 ml wurde aus jeder Kultur entnommen und in ein Zentrifugenröhrchen gegeben. Jede Kultur im Röhrchen wurde bei 10.000 U/min und 5ºC für 5 Minuten zentrifugiert und die abgetrennten Zellen wurden zweimal mit 50 mM Phosphorsäurepuffer mit einem pH von 7,5 gewaschen. Die Zellen jede Stamms wurden dann in 5 ml 50 mM Phosphorsäurepuffer mit einem pH von 7,5, der 200 mM Fumarsäure und 200 mM Ethylendiamin enthielt, suspendiert. Die Reaktion wurde unter Rühren bei 30ºC für 24 Stunden durchgeführt.
Nach Beendigung der Reaktion wurde die Menge der in der Reaktionsmischung enthaltenen, so produzierten Ethylendiamindibernsteinsäure (ethylenediaminedisuccinic acid, EDDS) durch Zentrifugation der Reaktionsmischung bei 15.000 U/min und 5ºC für 5 Minuten zur Entfernung der Zellen und Analyse des erhaltenen Überstands mit Flüssigchromatografie [Säule: WAKOSIL 5C8 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Japan); Elutionsmittel: 50 mM Phosphorsäure mit einem pH von 2, die 10 mM Tetra-n- butylammoniumhydroxid und 0,4 mM CuSO&sub4; enthielt] bestimmt. Die optische Reinheit des Reaktionsprodukts wurde mit einer "Optical Resolution"-Säule [MCI GEL; CRS 10W (Mitsubishi Chemical Industries Ltd., Japan)] bestimmt.
Das Reaktionsprodukt wurde mit der in T. Nishikiori et al., J. Antibiotics, 37, 426 (1984), beschriebenen Technik, in der ein Ionenaustauscherharz verwendet wird, abgetrennt und aufgereinigt. Die erhaltenen Kristalle wurden NMR-spektroskopisch und massenspektrometrisch analysiert, um die chemische Struktur des Reaktionsprodukts zu bestätigen. (3) Ergebnisse:

BEISPIEL 2

(1) Kultur und Herstellungsreaktion:

Arthrobacter sp. KK-3 wurde aus einem Schrägagarbrühenmedium mit einer Platinschleife entnommen und in einen 500 ml Erlenmeyer-Kolben gegeben, der 100 ml des in Beispiel 1 angegebenen Kulturmediums enthielt. Der Stamm wurde unter Schütteln bei 30ºC für 3 Tage kultiviert. Die Zellen des Stamms wurden gesammelt, gewaschen und einer Herstellungsreaktion unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 unterworfen. Die Menge des erzeugten EDDS und seine optische Reinheit wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. (2) Ergebnisse:

BEISPIEL 3

(1) Kultur und Herstellungsreaktion:

Paracoccus sp. KK-6 wurde kultiviert und die Zellen des Kulturstamms wurden in gleiche Weise wie in Beispiel 1 einer Herstellungsreaktion unterworfen. Die Menge des erzeugten EDDS und seine optische Reinheit wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. (2) Ergebnisse:

BEISPIEL 4

(1) Kultur und Herstellungsreaktion:

Burkholderia sp. KK-5 wurde kultiviert und die Zellen des Kulturstamms wurden gesammelt und Herstellungsreaktionen in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unterworfen. Bei den Herstellungsreaktionen wurden jeweils 200 mM 1,3-Propandiamin, 200 mM 1,3-Phenylendiamin und 200 mM 1,4-Phenylendiamin anstelle von 200 mM Ethylendiamin verwendet. Die Menge des jeweiligen Reaktionsprodukts wurde mit der gleichen Flüssigchromatografie wie in Beispiel 1 unter Verwendung eines chemisch synthetisierten Produkts als Standard bestimmt. Die chemische Struktur des jeweiligen Reaktionsprodukts wurde NMR-spektroskopisch bestätigt, nachdem das Reaktionsprodukt nach der von T. Nishikiori et al. vorgeschlagenen, in Beispiel 1 dargestellten Technik abgetrennt und gereinigt wurde. (2) Ergebnisse:

BEISPIEL 5

(1) Kultur und Herstellungsreaktion:

Paracoccus sp. KK-6 wurde kultiviert und die Zellen gesammelt und Herstellungsreaktionen in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unterworfen. Bei den Herstellungsreaktionen wurden jeweils 200 mM 1,3-Phenylendiamin und 200 mM 1,4-Phenylendiamin anstelle von 200 mM Ethylendiamin verwendet. Die Menge des jeweiligen Reaktionsprodukts und seine chemische Struktur wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 4 bestimmt oder bestätigt. (2) Ergebnisse:

BEISPIEL 6

(1) Kultur und Herstellungsreaktion:

Hafnia alvei ATCC 9760 wurde mit dem in Meth. Enzymol., Bd. Xlii, Seiten 354 bis 361 (1969), (1% Hefeextrakt, 1% Tripton, 0,5% Dikaliumhydrogenphosphat; 48 Stunden statische Kultur bei 30ºC) beschriebenen Verfahren kultiviert. Die Zellen des Kulturstamms wurden gesammelt und einer Herstellungsreaktion unterworfen und die Menge des erzeugten EDDS und seine optische Reinheit wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. (2) Ergebnisse:

BEISPIEL 7

(I) Herstellungsreaktion unter Verwendung von Enzym:

Eine Herstellungsreaktion wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, ausser dass eine von Sigma Co. hergestellte L-Aspartase (L-Aspartat-Ammoniak-Lyase; EC 4.3.1.1), die von Hafnia alvei ATCC 9760 stammt, in einer Konzentration von 5 mg pro 5 ml der Reaktionsmischung verwendet wurde. (2) Ergebnisse:

BEISPIEL 8

(1) Kultur und Herstellungsreaktion:

Acidovorax sp. TN-51 wurde kultiviert und die Zellen des Kulturstamms wurden einer Herstellungsreaktion in gleicher Weise wie in Beispiel 1 unterworfen. Die Menge des erzeugten EDDS und seine optische Reinheit wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. (2) Ergebnisse:

BEISPIEL 9

(1) Kultur und Herstellungsreaktion:

Acidovorax sp. TN-51 wurde kultiviert und die Zellen des Kulturstamms wurden Herstellungsreaktionen in gleicher Weise wie in Beispiel 4 unterworfen. Die Menge des jeweiligen Reaktionsprodukts und seine chemische Struktur wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 4 bestimmt. (2) Ergebnisse:

BEISPIEL 10

(1) Kultur und Herstellungsreaktion:

Sphingomonas sp. TN-28, Brevundimonas sp. TN-30 und Pseudomonas sp. TN-131 wurden kultiviert und die Zellen des jeweiligen Kulturstamms einer Herstellungsreaktion in gleicher Weise wie in Beispiel 1 unterworfen. Die Menge des erzeugten EDDS und seine optische Reinheit wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. (2) Ergebnisse:

BEISPIEL 11

(1) Kultur und Herstellung von Rohenzymlösung:

Sphingomonas sp. TN-28, Brevundimonas sp. TN-30 und Pseudomonas sp. TN-131 wurden kultiviert und die Zellen des jeweiligen Kulturstamms in gleicher Weise wie in Beispiel 1 gesammelt und gewaschen. Die Zellen jedes Stamms wurden in 1,5 ml 50 mM Phosphorsäure-Puffer mit einem pH von 7,5 suspendiert. Diese Suspension wurde 30 Minuten unter Eiskühlung zur Zerstörung der Zellen ultraschallbehandelt. Jede Suspension wurde dann bei 10.000 U/min für 30 Minuten zentrifugiert und so ein Überstand erhalten.

(2) Herstellungsreaktion:

Eine Menge von 0,5 ml des jeweiligen Überstands wurde mit 1,5 ml 50 mM Phosphorsäurepuffer mit einem pH von 7,5, der 200 mM Fumarsäure und 200 mM Ethylendiamin enthielt, vermischt. Die Reaktion wurde unter Schütteln bei 30ºC für 24 Stunden durchgeführt. Die Menge des Reaktionsprodukts und seine optische Reinheit wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. (3) Ergebnisse:

BEISPIEL 12

(1) Kultur und Herstellungsreaktion:

Burkholderia sp. KK-5 und Acidovorax sp. TN-51 wurden kultiviert und die Zellen jedes Kulturstamms gesammelt und in gleicher Weise wie in Beispiel 1 einer Herstellungsreaktion unterworfen. Bei der Herstellungsreaktion wurden 200 mM 1,3-Cyclohexandiamin anstelle von 200 mM Ethylendiamin verwendet. Die Menge der als Reaktionsprodukt erhaltenen 1,3-Cyclohexandiamin-N,N'- dibernsteinsäure wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 unter Verwendung eines chemisch synthetisierten Produkts als Standard mittels Flüssigchromatografie bestimmt. Die chemische Struktur des Reaktionsprodukts wurde NMR-spektroskopisch bestätigt, nachdem das Reaktionsprodukt mit der von T. Nishikiori et al. vorgeschlagenen, in Beispiel 1 dargestellten Technik abgetrennt und aufgereinigt worden war. (2) Ergebnisse:

BEISPIEL 13

Escherichia coli JM 109 (benötigt Thymin) wurde bei 37ºC für 3 Tage in einem LB-Medium (1% Tripton, 1% Hefeextrakt, 0,5% übliches Salz), das 0,2% Ethylendiamin-N,N'-dibernsteinsäure enthielt, aerob kultiviert. Die Zellen des Kulturstamms wurden gesammelt, gewaschen und einer Herstellungsreaktion unterworfen und die Menge des Reaktionsprodukts wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. (2) Ergebnisse:
Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zur industriellen Herstellung einer optisch aktiven Aminosäure durch die Wirkung eines Mikroorganismus bereitgestellt, wobei die Aminosäure aus preiswerten Materialien, d. h. Fumarsäure und einer Aminoverbindung, unter milden Bedingungen von gewöhnlicher Temperatur und gewöhnlichem Druck, hergestellt wird.
Während die Erfindung ausführlich und unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen davon beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass unterschiedliche Änderungen und Modifizierungen darin vorgenommen werden können, ohne von ihrem Bereich abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer optisch aktiven Aminosäure, die durch Formel (I) wiedergegeben wird:

welches die Behandlung einer Mischung aus einer aminogruppenhaltigen Verbindung, die durch Formel (II) wiedergegeben wird, und Fumarsäure mit einem Mikroorganismus mit Lyaseaktivität umfasst:

worin R&sub1; und R&sub2; gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom (mit der Massgabe, dass R&sub1; und R&sub2; nicht gleichzeitig ein Wasserstoffatom sind), eine Amino-substituierte oder Carboxysubstituierte Alkylgruppe, eine Amino-substituierte Cycloalkylgruppe oder eine Amino-substituierte Arylgruppe bedeuten; und R&sub3; und R&sub4; die gleichen wie R&sub1; und R&sub2; sind oder jeweils eine Gruppe mit einer Struktur bedeuten, die mit wenigstens einer Aminogruppe von R&sub1; und R&sub2; mit Bernsteinsäure verknüpft ist.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei mindestens eine der R&sub1;- und R&sub2;-Gruppen eine Amino-substituierte Alkylgruppe, eine Amino-substituierte Cycloalkylgruppe oder eine Amino-substituierte Arylgruppe ist.

3. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei die optisch aktive Aminosäure mit Formel (I) wiedergegeben wird durch Formel (III):

und die aminogruppenhaltige Verbindung mit Formel (II) wiedergegeben wird durch Formel (IV):

H&sub2;N-R&sub5;-NH&sub2; (IV)

worin R&sub5; eine Alkylengruppe, eine Cycloalkylengruppe oder eine Phenylengruppe bedeutet.

4. Verfahren gemäss Anspruch 3, wobei R&sub5; eine Alkylengruppe ist.

5. Verfahren gemäss Anspruch 3, wobei die aminogruppenhaltige Verbindung mit Formel (IV) ein Alkandiamin mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und die optisch aktive Aminosäure mit Formel (III) die korrespondierende S,S- oder R,S-Diaminoalkylen-N,N'- dibernsteinsäure davon ist.

6. Verfahren gemäss Anspruch 3, wobei die Aminoverbindung mit Formel (IV) Phenylendiamin ist und die optisch aktive Aminosäure mit Formel (III) die korrespondierende Phenylendiamin-N,N'- dibernsteinsäure davon ist.

7. Verfahren gemäss Anspruch 3, wobei die Aminoverbindung mit Formel (IV) Cyclohexandiamin ist und die optisch aktive Aminosäure mit Formel (III) die korrespondierende Cyclohexandiamin-N,N'- dibernsteinsäure davon ist.

8. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Mikroorganismus zu einer Gattung gehört, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Burkholderia, Arthrobacter, Paracoccus oder Hafnia.

9. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Mikroorganismus zu einer Gattung gehört, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acidovorax, Sphingomonas, Brevundimonas oder Pseudomonas.

10. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Mikroorganismus zur Gattung Escherichia gehört.

11. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Mikroorganismus der als FERM BP-5412, FERM BP-5413, FERM BP-5414, FERM BP-5415, FERM BP-5416, FERM BP-5417, FERM BP-5418, FERM BP-5419, ATCC 9760 oder ATCC 53323 hinterlegte Mikroorganismus ist.

12. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Mikroorganismus vor dem Schritt der Behandlung der Mischung mit dem Mikroorganismus durch Trocknen, Zellzerstörung oder Zellimmobilisierung behandelt wird.

13. Modifizierung des Verfahrens gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Mischung durch Zellextrakte, rohe oder aufgereinigte Enzyme oder immobilisierte Enzyme behandelt wird, die von dem Mikroorganismus stammen.