DE69933172T2 - Verfahren zur Herstellung einer optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindungen und auf ein Verfahren zur Herstellung von optisch aktiver Azetidin-2-carbonsäure, beide bekannt als nützliche Zwischenstufen in der Herstellung von Pharmazeutika und dergleichen.
  • 2. Beschreibung der verwandten Technik
  • Es war bekannt, dass die optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindungen und optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure durch ein optisches Trennverfahren oder ein Derivatisierungsverfahren aus Naturstoffen hergestellt wurden.
  • Als optisches Trennverfahren kann zum Beispiel ein Verfahren erwähnt werden, bei dem DL-N-Diphenylmethylazetidin-2-carbonsäure-Benzylester aus γ-Butyrolacton synthetisiert und zu DL-Azetidin-2-carbonsäure reduziert wird (R. M. Rodebaugh und N. H. Cromwell, Journal of Heterocyclic Chemistry, 6, 435-437 (1969)). Dann wird eine Aminogruppe von DL-Azetidin-2-carbonsäure benzyloxycarbonyliert, und das anfallende Produkt wird einer optischen Trennung unterworfen, indem man ein Salz mit L-Tyrosinhydrazid bilden lässt und dann die Benzyloxycarbonylgruppe eliminiert, um optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure zu erhalten (R. M. Rodebaugh und N. H. Cromwell, Journal of Heterocyclic Chemistry, 6, 993-994 (1969)).
  • Als Verfahren der Derivatisierung aus Naturstoffen war ein Verfahren bekannt, bei dem L-Methionin als Ausgangsmaterial zu L-N-Tosylazetidin-2-carbonsäure umgewandelt wird, aus der die Tosylgruppe eliminiert wird, um optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure zu erzeugen (japanische Kokai-Patentveröffentlichung Nr. 1445711974).
  • Diese Verfahren haben aber Probleme, indem sie mehrere Schritte verlangen und die Ausbeute nicht immer befriedigend war. Darum war die Entwicklung von Verfahren für eine bequeme Herstellung von optisch aktiver Azetidin-2-carbonsäure und von optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindungen in guter optischer Reinheit erwünscht.
  • In der EP-A-0 855 446, die nach dem beanspruchten Prioritätsdatum veröffentlicht wurde, werden Verfahren zur Herstellung von optisch aktiven Azetidin-2-carbonsäure-Abkömmlingen offenbart.
  • In der EP-A-0 497 103 wird ein Gen offenbart, das eine asymmetrisch aktive Esterase kodiert. In der US-A-4 898 822 wird ein Verfahren zur Herstellung optisch aktiver Indolin-2-carbonsäure offenbart. In der WO-A-98/02568 wird ein Verfahren zur Gewinnung von enantiomerisch angereicherter N-Acylazetidin-2-carbonsäure offenbart.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem optisch aktive N-substituierte Azetidin-2-carbonsäure-Verbindungen unter Verwendung spezifischer Enzyme in einem einzigen Schritt und in guter optischer Reinheit aus N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindungen hergestellt werden können, und ein weiteres Ziel besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer optisch aktiven Azetidin-2-carbonsäure durch Eliminierung des N-Substituenten zur Verfügung zu stellen.
  • Die vorliegende Erfindung liefert:
    • 1. ein Verfahren zur Herstellung einer durch die Formel (1) dargestellten, optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung:
      Figure 00030001
      worin R2 eine Aralkylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Alkylcarbonylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Arylcarbonylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom, einer Phenylgruppe und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Alkyloxycarbonylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einem Halogenatom, einer Sulfonylgruppe und einer Arylgruppe ausgewählt ist, wobei die Arylgruppe an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Allyloxycarbonylgruppe oder eine Aryloxycarbonylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Allylgruppe oder eine Arylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Arylsulfonylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, darstellt und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom darstellt, wobei das Verfahren umfasst, eine durch die Formel (2) dargestellte, N-substituierte Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung asymmetrisch zu hydrolysieren:
      Figure 00040001
      worin R1 eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Allylgruppe oder eine Aralkylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Arylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, darstellt und R2 die gleiche Bedeutung wie oben definiert besitzt, indem selbige mit einem Enzym in Berührung gebracht wird, das von einem Mikroorganismus abgeleitet ist, der aus dem Stamm Arthrobacter SC-6-98-28, dem Stamm Arthrobacter sp. ATCC21908, dem Stamm Chromobacterium SC-YM-1 und einem Mutanten davon ausgewählt ist; und.
    • 2. ein Verfahren zur Herstellung einer durch die Formel (3) dargestellten, optisch aktiven Azetidin-2-carbonsäwe:
      Figure 00060001
      worin * die gleiche Bedeutung wie oben definiert besitzt, wobei das Verfahren durch Eliminierung des N-Substituenten aus den optisch aktiven, N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindungen gekennzeichnet ist, die durch das in 1. oben definierte Verfahren gewonnen und durch die obige Formel (1) dargestellt werden.
  • EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird hierunter eingehend beschrieben.
  • In den durch die Formel (2) dargestellten N-substitutierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindungen umfassen Beispiele des durch R2 dargestellten N-Substituenten zum Beispiel:
    eine Aralkylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist (zum Beispiel eine Benzylgruppe, eine p-Chlorbenzylgruppe, eine α-Phenylethylgruppe, eine β-Phenylethylgruppe, eine Phenylpropylgruppe, eine Benzhydrylgruppe und eine Triphenylmethylgruppe); oder
    eine Acylgruppe wie eine Alkylcarbonylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist (zum Beispiel eine Acetylgruppe, eine Chloracetylgruppe und eine Trifluoracetylgruppe), und
    eine Arylcarbonylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom, einer Phenylgruppe und einer Nitrogruppe substituiert sein kann (zum Beispiel eine Benzoylgruppe und eine p-Phenylbenzoylgruppe); oder
    eine Alkyloxycarbonylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, deren Alkylgruppe mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einem Halogenatom, einer Sulfonylgruppe (zum Beispiel einer C1- bis C8-Alkylsulfonylgruppe oder einer Arylsulfonylgruppe) und einer Arylgruppe ausgewählt ist, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, wie eine t-Butoxycarbonylgruppe, eine Trichlorethyloxycarbonylgruppe, eine Benzyloxycarbonylgruppe, eine p-Nitrobenzyloxycarbonylgruppe und eine 2-Phenylethyloxycarbonylgruppe; oder
    eine Allyloxycarbonylgruppe; oder
    eine Aryloxycarbonylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, wie eine 2,4,6-Tri-t-butylphenyloxycarbonylgruppe; oder
    eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, wie eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine Isopropylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine Isobutylgruppe, eine sec-Butylgruppe, eine t-Butylgruppe; oder
    eine Allylgruppe; oder
    eine Arylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alk oxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, wie eine Phenylgruppe; oder
    eine Arylsulfonylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, wie eine p-Toluolsulfonylgruppe, eine Benzolsulfonylgruppe, eine Methoxybenzolsulfonylgruppe und eine Nitrobenzolsulfonylgruppe.
  • Solche Substituenten können ein asymmetrisches Kohlenstoffatom haben. Als solch ein N-Substituent mit asymmetrischem Kohlenstoffatom, der durch R2 dargestellt wird, können zum Beispiel eine (S)-Phenylethylgruppe und eine (R)-Phenylethylgruppe erwähnt werden.
  • Beispiele der durch R1 dargestellten Alkylgruppe umfassen:
    eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, wie eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine Isopropylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine Isobutylgruppe, eine sec-Butylgruppe, eine t-Butylgruppe; oder
    eine Aralkylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, wie eine Benzylgruppe, eine p-Chlorbenzylgruppe, eine α-Phenylethylgruppe, eine β-Phenylethylgruppe, eine Phenylpropylgruppe, eine Benzhydrylgruppe und eine Triphenylmethylgruppe;
    oder eine Allylgruppe; oder
    eine Arylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, wie eine Phenylgruppe.
  • Bevorzugt bedeutet die Aralkylgruppe in R1 oder R2 eine C1- bis C3-Alkylgruppe, die mit 1 bis 3 Arylgruppen substituiert ist, deren aromatische Ringe substituiert sein können. Die Arylgruppe für die Arylcarbonyl-, Aryloxycarbonyl-, Aryl-, Arylsulfonyl- oder Aralkylgruppe ist bevorzugt eine Phenylgruppe oder eine Naphthylgruppe, stärker bevorzugt eine Phenylgruppe.
  • Beispiele solcher N-substituierter Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindungen umfassen:
    N-Benzylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-p-Chlorbenzylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-[(S)-Phenylethyl)azetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-[(R)-Phenylethyl]azetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-β-Phenylethylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Phenylpropylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Benzhydrylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Triphenylmethylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Acetylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Chloracetylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Trifluoracetylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Benzoylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-p-Phenylbenzoylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-t-Butoxycarbonylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Trichlorethyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Benzyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-p-Nitrobenzyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-2-Phenylethyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Allyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-2,4,6-Tri-t-butylphenyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Methylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Ethylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-n-Propylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Isopropylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-n-Butylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Isobutylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-sec-Butylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-t-Butylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Allylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Phenylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-p-Toluolsulfonylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Benzolsulfonylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Methoxybenzolsulfonylazetidin-2-carbonsäure-Methylester,
    N-Nitrobenzolsulfonylazetidin-2-carbonsäure-Methylester sowie ein den oben aufgeführten Methylestern entsprechender Ethyl-,
    n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, sec-Butyl-, t-Butyl-, Benzyl-, (S)-Phenylethyl-, (R)-Phenylethyl-, β-Phenylethyl-, Phenylpropyl-, Benzhydryl-, Triphenylmethyl-, Allyl-, Phenyl- und Naphthylester.
  • Jede der durch die Formel (2) dargestellten N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindungen kann zwei optische Isomeren umfassen, die sich aus einem asymmetrischen Kohlenstoffatom ergeben, das einem asymmetrischen Kohlenstoffatom entspricht, das in der Formel (1) durch * als ein Asymmetriezentrum bezeichnet ist.
  • Die durch die Formel (2) dargestellten, in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindungen können entweder ein racemisches Gemisch aus gleichen Mengen der beiden optischen Isomeren sein oder eine Überschussmenge eines optischen Isomeren enthalten.
  • Beispiele des Enzyms, das zur asymmetrischen Hydrolyse der durch die Formel (2) dargestellten, N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindungen befähigt ist, umfassen Enzyme, die aus Mikroorganismen wie dem Stamm Arthrobacter SC-6-98-28 (FERM BP-3658), dem Stamm Arthrobacter sp. ATCC21908, dem Stamm Chromobacterium SC-YM-1 (FERM BP-6703) abgeleitet sind, sowie Enzyme, die aus einem Mutanten abgeleitet sind, der durch einen mutagenen Agenten oder Ultraviolettstrahlen aus den obigen Mikroorganismen abgeleitet ist, Enzyme, die durch einen rekombinanten Mikroorganismus erzeugt worden sind, der durch Einführung des in den obigen Mikroorganismen enthaltenen Enzymgens transformiert wurde, Enzyme, die durch Ersatz der spezifischen Aminosäuren in der Aminosäuresequenz der obigen Enzyme durch zumindest eine andere Aminosäure unter Verwendung eines üblichen gentechnologischen Verfahren gewonnen worden sind, usw.
  • Konkreter werden bevorzugt die Esterase, die aus dem Stamm Arthrobacter SC-6-98-28 (FERM BP-3658) abgeleitet und durch das bekannte Verfahren hergestellt wird, das in der japanischen Kokai-Patentveröffentlichung Nr. 56787/1993 beschrieben wurde, die Esterase, die aus dem Stamm Chromobacterium SC-YM-1 (FERM BP-6703) abgeleitet und durch das bekannte Verfahren hergestellt wird, das in der japanischen Kokai-Patentveröffentlichung Nr. 163364/1995 beschrieben wurde, die hitzebeständige Esterase, die durch eine ortsspezifische Aminosäuresubstitution gewonnen und durch das Verfahren hergestellt wird, das in der japanischen Kokai-Patentveröffentlichung Nr. 213280/1995 beschrieben wurde, usw. verwendet.
  • Von diesen kann insbesondere im Falle der Verwendung der aus dem Stamm Arthrobacter SC-6-98-28 (FERM BP-3658) abgeleiteten Esterase eine gute optische Selektivität in der asymmetrischen Hydrolyse der durch die Formel (2) dargestellten N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung erzielt werden, und das R-Isomere der durch die Formel (1) dargestellten N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure kann in einer guten optischen Reinheit gewonnen werden.
  • Die Reinheit und Form der zu verwendenden Enzyme ist nicht besonders beschränkt, und die Enzyme können in verschieden Formen verwendet werden, zum Beispiel in der Form von gereinigtem Enzym, rohem Enzym, Kulturmedium des Mikroorganismus, Zellen des Mikroorganismus sowie behandelten Produkten davon. Die asymmetrische Hydrolyse der N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung der Formel (2) wird gewöhnlich ausgeführt, indem die Esterverbindung der Formel (2) mit dem Enzym in der Form von gereinigtem Enzym, rohem Enzym, Kulturmedium des Mikroorganismus, Zellen des Mikroorganismus oder behandelten Produkten davon in Berührung gebracht wird.
  • Das obige behandelte Produkt bedeutet zum Beispiel gefriergetrocknete Zellen des Mikroorganismus, mit Aceton getrocknete Zellen des Mikroorganismus, Bruchstücke von Zellen des Mikroorganismus, ein Autolysat von Zellen des Mikroorganismus, ein Ultraschallbehandlungsprodukt von Zellen des Mikroorganismus, ein zellfreier Auszug und ein alkalisch behandeltes Produkt. Ausserdem können die Enzyme verschiedener Reinheit und Form auch eingesetzt werden, indem sie mit bekannten Verfahren immobilisiert werden, zum Beispiel dem Adsorptionsverfahren, bei dem das Enzym an einem anorganischen Träger wie Silicagel und Keramik oder an Zellulose oder an einem Ionentauscherharz adsorbiert wird, dem Polyacrylamidverfahren, dem Verfahren mit schwefelhaltigem Polysaccharidgel (zum Beispiel dem Carrageenan-Gelverfahren), dem Alginsäure-Gelverfahren und dem Agarose-Gelverfahren.
  • Die Kultur der Mikroorganismen zur Erzeugung der Enzyme kann leicht mit herkömmlichen Verfahren erfolgen. Als Medium kann eine Vielfalt von Medien verwendet werden, die wahlweise eine Kohlenstoffquelle, eine Stickstoffquelle, eine anorganische Verbindung usw. enthalten und herkömmlicherweise für die Kultur von Mikroorganismen eingesetzt werden. Beispiele der Kohlenstoffquellen umfassen Glucose, Glycerin, organische Säuren, Melassen und dergleichen. Beispiele der Stickstoffquellen umfassen Pepton, Hefeextrakt, Malzextrakt, Sojabohnenpulver, Maisaufguss, Baumwollsamenpulver, getrocknete Hefe, Gasaminosäure,
    Ammoniumchlorid, Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfat, Harnstoff und dergleichen. Beispiele der anorganischen Verbindungen umfassen Chloride, Sulfate und Phosphate von Kalium, Natrium, Magnesium, Eisen, Mangan, Cobalt, Zink und dergleichen, konkret Kaliumchlorid, Natriumchlorid, Magnesiumsulfat, Eisen(II)sulfat, Mangansulfat, Cobaltchlorid, Zinksulfat, Kaliumphosphat, Natriumphosphat und dergleichen. Ausserdem können Triglyceride wie Olivenöl und Tributyrin wahlweise zum Medium hinzugefügt werden, um die Fähigkeit der Mikroorganismen zu verbessern, N-substituierte Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindungen asymmetrisch zu hydrolysieren.
  • Allgemein erfolgt die Kultur der Mikroorganismen bevorzugt aerobisch durch Flüssigkultur. Es wird bevorzugt, dass der Mikroorganismus auf das obige, sterilisierte Kulturmedium inokuliert und einer Schüttelkultur oder aeroben Kultur unter Rühren unterworfen wird. Die Kulturtemperatur beträgt gewöhnlich 20 bis 40 °C, bevorzugt 25 bis 35 °C. Der pH-Wert beträgt bevorzugt 6 bis 8. Die Kulturdauer variiert in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen, aber beträgt bevorzugt 1 bis 7 Tage.
  • Sofern erwünscht, kann ein Feststoffkulturverfahren wahlweise ebenfalls benutzt werden, solange das Verfahren Zellen des Mikroorganismus erzeugen kann, die in der Lage sind, die N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindungen asymmetrisch zu hydrolysieren.
  • Ein solches Enzym wird in Abhängigkeit von der gewünschten, durch die Formel (1) dargestellten optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung geeignet gewählt. Die Menge des zu verwendenden Enzyms wird wahlweise in einem Bereich gewählt, in dem ein Verzug der Reaktion nicht auftreten oder die Selektivität der Reaktion nicht abfallen sollte. Wenn zum Beispiel ein handelsübliches Enzym verwendet wird, beträgt dessen Menge 0,001 bis 50 Gewichtsteile und bevorzugt 0,002 bis 20 Gewichtsteile je Gewichtsteil der N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung.
  • Die das Enzym verwendende, asymmetrische Hydrolysereaktion der durch die Formel (2) dargestellten N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindungen wird gewöhnlich in Gegenwart von Wasser ausgeführt, das eine wässrige Pufferlösung sein kann. Beispiele der Pufferlösung umfassen Lösungen von Salzen anorganischer Säuren wie wässrige Lösungen von Alkalimetallphosphaten (zum Beispiel eine wässrige Natriumphosphatlösung und eine wässrige Kaliumphosphatlöung) und Lösungen von Salzen organi scher Säuren wie wässrige Lösungen von Alkalimetallacetat (zum Beispiel wässrige Natriumacetatlösung und wässrige Kaliumacetatlösung).
  • Die zu verwendende Wassermenge kann gewöhnlich nicht weniger als 0,5 Mol pro Mol der durch die Formel (2) dargestellten N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung sein. Obwohl in manchen Fällen Wasser in einer solchen Menge verwendet wird, dass es als ein Lösungsmittel dient, wird es allgemein in einer Menge von nicht mehr als 100 Gewichtsteilen pro Gewichtsteil der N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung verwendet.
  • Die asymmetrische Hydrolysereaktion kann zusätzlich zu dem oben erwähnten Wasser oder der wässrigen Pufferlösung auch in Gegenwart von organischen Lösungsmitteln wie einem hydrophoben organischen Lösungsmittel und einem hyydrophilen organischen Lösungsmittel ausgeführt werden.
  • Beispiele des hydrophoben organischen Lösungsmittels umfassen Ether wie t-Butylmethylether und Isopropylether, Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Hexan, Cyclohexan, Heptan und Isooctan. Beispiele des hydrophilen organischen Lösungsmittels umfassen Alkohole wie t-Butanol, Methanol, Ethanol, Isopropanol und n-Butanol, Ether wie Tetrahydrofuran, Sulfoxide wie Dimethylsulfoxid, Ketone wie Aceton, Nitrile wie Acetonitril. Das hydrophobe organische Lösungsmittel bzw. das hydrophile organische Lösungsmittel werden allein oder als eine Mischung verwendet, die zwei oder mehr davon enthält. Als Alternative können das hydrophobe organische Lösungsmittel und das hydrophile organische Lösungsmittel kombiniert verwendet werden.
  • Wenn das organische Lösungsmittel verwendet wird, beträgt die zu verwendende Lösungsmittelmenge gewöhnlich nicht mehr als 100 Gewichtsteile, bevorzugt liegt sie im Bereich von 0,1 bis 50 Gewichtsteilen pro Gewichtsteil der durch die Formel (2) dargestellten N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung.
  • Die asymmetrische Hydrolysereaktion wird zum Beispiel mit einem Verfahren ausgeführt, bei dem Wasser, eine N-substituierte Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung und ein Enzym vermischt werden. Wenn ein organisches Lösungsmittel verwendet wird, können Wasser, die N-substituierte Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung und das Enzym im organischen Lösungsmittel vermischt werden. Das Enzym kann in einer an einem Harz immobilisierten Form verwendet werden.
  • Der pH-Wert des Reaktionssystems ist nicht besonders begrenzt und wird wahlweise so gewählt, dass die asymmetrische Hydrolysereaktion mit hoher Selektivität ablaufen kann.
  • Allgemein fällt der pH-Wert in einen Bereich von 4 bis 10.
  • Da eine übermässig hohe Reaktionstemperatur dazu neigt, die Stabilität des Enzyms zu beeinträchtigen, und eine übermässig niedrige Reaktionstemperatur dazu neigt, die Reaktionsgeschwindigkeit zu senken, liegt die Reaktionstemperatur gewöhnlich im Bereich von 5 bis 65 °C, bevorzugt zwischen 20 und 50 °C.
  • In der asymmetrischen Hydrolyse wird das eine optische Isomere der durch die Formel (2) dargestellten N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung bevorzugt unter Erhalt der Konfiguration an dem in der Formel (2) mit * markierten asymmetrischen Kohlenstoffatom hydrolysiert, um die durch die Formel (1) dargestellte erwünschte, optisch aktive N-substituierte Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung zu liefern.
  • Eine Behandlung nach beendeter Hydrolyse wird gewöhnlich, sofern erforderlich, ausgeführt, indem ein hydrophobes organisches Lösungsmittel und/oder Wasser hinzugefügt und das Gemisch in eine wässrige Schicht und eine organische Schicht aufgetrennt wird. Durch diese Operation kann eine wässrige Lösung der durch die Formel (1) dargestellten erwünschen, optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung gewonnen werden. Wenn unlösliche Substanzen in der Reaktionslösung enthalten sind, also zum Beispiel in Fällen, in denen ein an einem Harz oder dergleichen immobilisiertes Enzym verwendet wurde, kann die obige Trennungsoperation nach Entfernung der unlöslichen Substanzen durch Filtration oder dergleichen ausgeführt werden.
  • Beispiele des hydrophoben organischen Lösungsmittels, das in dieser Operation verwendet werden kann, umfassen Ether wie t-Butylmethylether und Isopropylether, Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Hexan, Cyclohexan, Heptan und Isooctan, halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Dichlormethan, Dichlorethan, Chloroform, Chlorbenzol und o-Dichlorbenzol sowie Ester wie Ethylacetat, Methylacetat und Butylacetat. Da in der durch diese Operation erhaltenen organischen Schicht die durch die Formel (2) dargestellte N-substituierte Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung als ein asymmetrischer Hydrolyserückstand enthalten ist, kann dieser durch eine gewöhnliche Hydrolyse unter Verwendung von Säure, Alkali oder dergleichen die durch die Formel (1) dargestellte, N-substituierte Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung liefern, die die zur oben erhaltenen Verbindung entgegengesetzte Konfiguration besitzt.
  • Die wässrige Lösung der durch die Formel (1) dargestellten, optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2- carbonsäure-Verbindung, die durch die obige asymmetrische Hydrolysereaktion unter Verwendung des Enzyms gewonnen wurde, kann im nächsten Schritt ohne weitere Behandlung als ein Rohmaterial für die durch die Formel (3) dargestellte, optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure eingesetzt werden. Je nach Verlangen kann die durch die Formel (1) dargestellte, optisch aktive N-substituierte Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung durch Einengen ihrer Lösung isoliert werden. Die gewonnene, durch die Formel (1) dargestellte optisch aktive N-substituierte Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung kann, wenn nötig, durch Umkristallisieren, Säulenchromatographie und dergleichen weiter gereinigt werden.
  • Beispiele der so gewonnenen, durch die Formel (1) dargestellten optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung umfassen:
    (2S)-N-Benzylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-p-Chlorbenzylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-[(S)-Phenylethyl]azetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-[(R)-Phenylethyl]azetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-β-Phenylethylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Phenylpropylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Benzhydrylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Triphenyhnethylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Acetylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Chloracetylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Trifluoracetylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Benzoylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-p-Phenylbenzoylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-t-Butoxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Trichlorethyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Benzyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-p-Nitrobenzyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-2-Phenylethyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Allyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-2,4,6-Tri-t-butylphenyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Methylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Ethylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-n-Propylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Isopropylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-n-Butylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Isobutylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-sec-Butylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-t-Butylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-N-Allylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Phenylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-p-Toluolsulfonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Benzolsulfonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-N-Methoxybenzolsulfonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2S)-N-Nitrobenzolsulfonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Benzylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-p-Chlorbenzylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-[(S)-Phenylethyl]azetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-[(R)-Phenylethyl]azetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-β-Phenylethylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Phenylpropylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Benzhydrylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Triphenylmethylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Acetylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Chloracetylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Trifluoracetylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Benzoylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-p-Phenylbenzoylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-t-Butoxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Trichlorethyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Benzyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-p-Nitrobenzyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-2-Phenylethyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Allyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-2,4,6-Tri-t-butylphenyloxycarbonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Methylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Etylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-n-Propylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Isopropylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-n-Butylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Isobutylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-sec-Butylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-t-Butylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Allylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Phenylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-p-Toluolsulfonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Benzolsulfonylazetidin-2-carbonsäure,
    (2R)-N-Methoxybenzolsulfonylazetidin-2-carbonsäure und
    (2R)-N-Nitrobenzolsulfonylazetidin-2-carbonsäure, usw.
  • Die durch die Formel (3) dargestellte, optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure kann durch Eliminierung des N-Substituenten aus der durch die Formel (1) dargestellten, optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung erzeugt werden.
  • Wenn der Substituent R2 die Aralkylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder
    eine Alkyloxycarbonylgruppe mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen ist, die mit einer Arylgruppe substituiert ist, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist,
    wird der Substituent R2 gewöhnlich eliminiert, indem eine solche Verbindung in Gegenwart eines Katalysators mit einem Reduktionsmittel umgesetzt wird, um die durch die Formel (3) dargestellte, optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure zu erzeugen.
  • Katalysatoren können zum Beispiel die Edelmetallkatalysatoren sein, die gewöhnlich in einer katalytischen Hydrierungsreaktion eingesetzt werden, konkreter Palladium, Palladiumacetat, Palladiumchlorid, Palladiumoxid, Palladiumhydroxid und dergleichen, die auf Aktivkohle, Aluminiumoxid und dergleichen aufgetragen sein können. Die zu verwendende Katalysatormenge liegt gewöhnlich in einem Bereich von 0,0001 bis 0,5 Gewichtsteilen pro Gewichtsteil der durch die Formel (1) dargestellten, optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung.
  • Beispiele des Reduktionsmittels umfassen Wasserstoff, Hydrazin und ein Salz davon, zum Beispiel ein Hydrochlorid, ein Sulfat, ein Acetat und dergleichen, sowie Ameisensäure und deren Ammoniumsalz.
  • Die Reaktion wird gewöhnlich in einem Lösungsmittel ausgeführt. Beispiele des Lösungsmittels umfassen: Wasser, ein Alkohollösungsmittel wie Methanol, Ethanol und 2-Propanol, ein Esterlösungsmittel wie Ethylacetat, Methylacetat und Butylacetat, ein Nitrillösungsmittel wie Acetonitril, ein aromatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Toluol, Xylol und Benzol, ein aliphatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Hexan und Heptan, ein halogenhaltiges Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Dichlormethan, Dichlorethan, Chloroform, Chlorbenzol und o-Dichlorbenzol, ein Etherlösungsmittel wie Diethylether, Isopropylether und t-Butylmethylether, ein Amidlösungsmittel wie Acetamid, N,N-Dimethylformamid und N,N-Dimethylacetamid. Diese Lösungsmittel können allein oder als Kombinationen von zwei oder mehr verwendet werden. Die zu verwendende Lösungsmittelmenge liegt gewöhnlich in einem Bereich von 2 bis 100 Gewichtsteilen pro Gewichtsteil der durch die Formel (1) dargestellten, optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung.
  • Wenn zum Beispiel Wasserstoff als ein Reduktionsmittel verwendet wird, werden ein Katalysator und die durch die Formel (1) dargestellte, N-substituierte Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung gewöhnlich zu einem Lösungsmittel hinzugefügt, und danach wird ein Wasserstoffgas in das Reaktionssystem eingeleitet. Die Zufuhr des Wasserstoffgases kann durch Durchleiten des Gases durch das Reaktionssystem erfolgen, oder das Reaktionssystem kann unter einer Wasserstoffgasatmosphäre bei Normaldruck oder einem Überdruck gerührt werden.
  • Wenn zum Beispiel ein anderes Reduktionsmittel als Wasserstoff verwendet wird, können die durch die Formel (1) dargestellte, optisch aktive N-substitutierte Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung und ein Katalysator zu einem Lösungsmittel hinzugefügt werden, und das Reduktionsmittel kann danach der Mischung zugegeben werden.
  • Die Reaktionstemperatur liegt gewöhnlich im Bereich von –50 bis 200 °C, bevorzugt zwischen 0 und 150 °C.
  • Wenn der Substituent R2 in der durch die Formel (1) dargestellten, optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung eine Acylgruppe ist, kann die durch die Formel (3) dargestellte, optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure leicht gewonnen werden, indem die obige Säureverbindung in einer wässrigen Lösung einer anorganischen Säure wie Chlorwasserstoff oder Bromwasserstoff erhitzt wird. Alternativ kann die durch die Formel (3) dargestellte, optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure auch in Gegenwart von Wasser unter Verwendung eines Desacylierungsenzyms wie Acylase gewonnen werden.
  • Wenn der Substituent R2 in der durch die Formel (1) dargestellten, optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung eine Alkyloxycarbonylgruppe ist, kann die durch die Formel (3) dargestellte, optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure erhalten werden, indem die obige Säureverbindung bei sauren Bedingungen unter Verwendung von Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Trifluoressigsäure oder dergleichen in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel sowie, wenn erforderlich, unter Erwärmung umgesetzt wird.
  • Wenn der Substituent R2 in der durch die Formel (1) dargestellten, optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung eine Allyloxycarbonylgruppe ist, kann die durch die Formel (3) dargestellte, optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure erhalten werden, indem zum Beispiel Tri-n-butylzinnhydrid, Essigsäure und dergleichen in Gegenwart eines Katalysators wie Tetrakis(triphenylphosphin)palladium verwendet werden.
  • Wenn der Substituent R2 in der durch die Formel (1) dargestellten, optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung eine Allylgruppe ist, kann die durch die Formel (3) dargestellte, optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure erhalten werden, indem die obige Säureverbindung bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur in Gegenwart eines Katalysators, der zum Beispiel aus Bis(dibenzylidenaceton)palladium und 1,4-Bis(diphenylphosphino)butan hergestellt wird, mit Thiosalicylsäure in einem Lösungsmittel wie Tetrahydrofuran in Berührung gebracht wird.
  • Wenn der Substituent R2 in der durch die Formel (1) dargestellten, optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung eine Sulfonylgruppe ist, kann die durch die Formel (3) dargestellte, optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure erhalten werden, indem die obige Säureverbindung bei sauren Bedingungen unter Verwendung von Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Essigsäure, Trifluoressigsäure oder dergleichen und, wenn erforderlich, unter Erwärmung umgesetzt wird, oder sie kann mittels einer Birch-Reduktion erhalten werden.
  • Nach dem Ende der oben erwähnten Reaktionen kann die durch die Formel (3) dargestellte, optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure leicht durch ein herkömmliches Nachbehandlungsverfahren wie ein Verfahren erhalten werden, bei dem nach Abtrennung eines Katalysators durch Filtrieren das Filtrat eingeengt wird, oder wie ein Verfahren, bei dem nach einer Extraktion die extrahierte Lösung eingeengt wird. Das Produkt kann, wenn erforderlich, durch Umkristallisieren, Säulenchromatographie und dergleichen weiter gereinigt werden.
  • Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann die durch die Formel (1) dargestellte, optisch aktive N-substituierte Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung in guter optischer Reinheit in einem einzigen Schritt hergestellt werden, und die Verbindung der (1) kann leicht in die durch die Formel (3) dargestellte, optisch aktive Azetidin-2-carbonsäure umgewandelt werden.
  • Beispiele
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung weiter im Einzelnen, aber sind nicht als die vorliegende Erfindung darauf beschränkend zu verstehen.
  • Beispiel 1
  • In einem 500-ml-Erlenmeyer-Kolben wurden 100 ml eines flüssigen Mediums vorgelegt, das Teil eines Mediums war, das durch Auflösen von 5 g Glycerin, 6 g Hefeextrakt, 9 g einbasischem Kaliumphosphat und 4 g zweibasischem Kaliumphosphat in 1 Liter Wasser und Einstellung des pH-Wertes auf 7,0 hergestellt worden war, und das flüssige Medium wurde sterilisiert. Danach wurde dem Medium Ampicillin hinzugefügt, so dass dessen Konzentration 50 μg/ml wurde, und eine Öse des Mikroorganismus wurde aus einer Schrägkultur des rekombinanten Esterasegen-Mikroorganismus inokuliert, der vom Stamm Arthrobacter SC-6-98-28 abgeleitet und mit dem im Bezugsbeispiel Nr. 1 beschriebenen Verfahren hergestellt worden war, und die Kultur wurde unter Rundschütteln während 24 Stunden bei 30 °C ausgeführt. Als Nächstes wurden in einem 3-Liter-Fermentationsbehälter (hergestellt von der Marubishi Bioengi Co., Ltd., Modell MDL) 1500 ml eines sterilisierten flüssigen Mediums vorgelegt, das 15 g Glycerin, 25 g Hefeextrakt, 0,4 g einbasisches Kaliumphosphat, 2 g Magnesiumsufat und 0,1 g Eisen(II)sulfat pro Liter Wasser enthielt, der pH-Wert wurde auf 7,0 eingestellt, dann wurden 15 ml des obigen, im Erlenmeyer-Kolben inkubierten flüssigen Mediums darauf inokuliert. Eine aerobe Kultur unter Rühren wurde bei 30 °C begonnen, und in der Mitte einer logarithmischen Wachstumsphase (zu einem Zeitpunkt 10 bis 15 Stunden nach dem Beginn der Kultur) wurde IPTG (Isopropylthio-β-D-galactosid) in einer solchen Menge hinzugefügt, dass seine Schlusskonzentration 1 mM wurde. Das sterilisierte Medium wurde danach zugegeben, und die Kultur wurde während insgesamt 40 Stunden fortgesetzt, um ein Kulturmedium des Mikroorganismus zu liefern.
  • Beispiel 2
  • Zu einem racemischen Gemisch von N-(R)-Phenylethylazetidin-2-carbonsäure-Methylester (200 mg) wurden bei 20 bis 25 °C 1,8 ml t-Butylmethylether zugegeben. Nach einminütigem Rühren des Gemischs wurden 20 μl des gemäss Beispiel 1 zubereiteten Kulturmediums des Mikroorganismus in 2 ml eines 100 mM Phosphatpuffers (pH 7,0) suspendiert und in das obige Gemisch gegossen. Das anfallende Gemisch wurde auf 40 °C erwärmt und während acht Stunden gerührt. Nach Stehenlassen trennte sich das Gemisch in eine organische und eine wässrige Schicht. Gemäss einer Analyse der wässrigen Schicht durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (Säule: Sumipax ODS-212, 6 mm ∅ × 15 cm, hergestellt von der Sumika Chemical Analysis Service, Ltd.) wurde [N-(R)-Phenylethyl]azetidin-2-carbonsäure mit einem Umsatzverhältnis von 38,1 % und einem R-Isomerenverhältnis von 98,7 % gewonnen.
  • Beispiel 3
  • Zu einem racemischen Gemisch von N-(S)-Phenylethylazetidin-2-carbonsäure-Methylester (200 mg) wurden bei 20 bis 25 °C 1,8 ml t-Butylmethylether zugegeben. Nach einminütigem Rühren des Gemischs wurden 20 μl des gemäss Beispiel 1 zubereiteten Kulturmediums des Mikroorganismus in 2 ml eines 100 mM Phosphatpuffers (pH 7,0) suspendiert und in das obige Gemisch gegossen. Das anfallende Gemisch wurde auf 40 °C erwärmt und während acht Stunden gerührt. Nach Stehenlassen trennte sich das Gemisch in eine organische und eine wässrige Schicht. Gemäss einer Analyse der wässrigen Schicht durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (Säule: Sumipax ODS-212, 6 mm ∅ × 15 cm, hergestellt von der Sumika Chemical Analysis Service, Ltd.) wurde [N-(S)-Phenylethyl]azetidin-2-carbonsäure mit einem Umsatzverhältnis von 18,1 % und einem R-Isomerenverhältnis von 92,1 % gewonnen.
  • Beispiel 4
  • Zu einem racemischen Gemisch von N-Benzylazetidin-2-carbonsäure-Ethylester (200 mg) wurden bei 20 bis 25 °C 1,8 ml t-Butylmethylether zugegeben. Nach einminütigem Rühren des Gemischs wurden 20 μl des gemäss Beispiel 1 zubereiteten Kulturmediums des Mikroorganismus in 2 ml eines 100 mM Phosphatpuffers (pH 7,0) suspendiert und in das obige Gemisch gegossen. Das anfallende Gemisch wurde auf 40 °C erwärmt und während acht Stunden gerührt. Nach Stehenlassen trennte sich das Gemisch in eine organische und eine wässrige Schicht. Gemäss einer Analyse der wässrigen Schicht durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (Säule: Sumichiral OA-3100, 4,6 mm ∅ × 25 cm, hergestellt von der Sumika Chemical Analysis Service, Ltd.) wurde N-Benzylazetidin-2-carbonsäure mit einem Umsatzverhältnis von 46,3 % und einem R-Isomerenverhältnis von 96,4 % gewonnen.
  • Beispiel 5
  • Zu 2 ml eines 100 mM Phosphatpuffers (pH 7,0) wurden bei 20 bis 25 °C 20 μl des gemäss Beispiel 1 zubereiteten Kulturmediums des Mikroorganismus zugegeben. Nach einminütigem Rühren des Gemischs wurde ein racemisches Gemisch von N-(R)-Phenylethylazetidin-2-carbonsäure-Methylester (200 mg) zum Gemisch zugegeben. Das anfallende Gemisch wurde auf 40 °C erwärmt und während zwei Stunden gerührt. Nach Stehenlassen trennte sich das Gemisch in eine organische und eine wässrige Schicht. Gemäss einer Analyse der wässrigen Schicht durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (Säule: Sumipax ODS-212, 6 mm ∅ × 15 cm, hergestellt von der Sumika Chemical Analysis Service, Ltd.) wurde [N-(R)-Phenylethyl]azetidin-2-carbonsäure mit einem Umsatzverhältnis von 49,3 % und einem R-Isomerenverhältnis von 95,6 % gewonnen.
  • Beispiel 6
  • Zu 2 ml eines 100 mM Phosphatpuffers (pH 7,0) wurden bei 20 bis 25 °C 20 μl des gemäss Beispiel 1 zubereiteten Kulturmediums des Mikroorganismus zugegeben. Nach einminütigem Rühren des Gemischs wurde ein racemisches Gemisch von N-(S)-Phenylethylazetidin-2-carbonsäure-Methylester (200 mg) zum Gemisch zugegeben. Das anfallende Gemisch wurde auf 40 °C erwärmt und während zwei Stunden gerührt. Nach Stehenlassen trennte sich das Gemisch in eine organische und eine wässrige Schicht. Gemäss einer Analyse der wässrigen Schicht durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (Säule: Sumipax ODS-212, 6 mm ∅ × 15 cm, hergestellt von der Sumika Chemical Analysis Service, Ltd.) wurde [N-(S)-Phenylethyl]azetidin-2-carbonsäure mit einem Umsatzverhältnis von 50,3 % und einem R-Isomerenverhältnis von 87,0 % gewonnen.
  • Beispiel 7
  • Zu 2 ml eines 100 mM Phosphatpuffers (pH 7,0) wurden bei 20 bis 25 °C 20 μl des gemäss Beispiel 1 zubereiteten Kulturmediums des Mikroorganismus zugegeben. Nach einminütigem Rühren des Gemischs wurde ein racemisches Gemisch von N-Benzylazetidin-2-carbonsäure-Methylester (200 mg) zum Gemisch zugegeben. Das anfallende Gemisch wurde auf 40 °C erwärmt und während zwei Stunden gerührt. Nach Stehenlassen trennte sich das Gemisch in eine organische und eine wässrige Schicht. Gemäss einer Analyse der wässrigen Schicht durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (Säule: Sumichiral OA-3100, 4,6 mm ∅ × 25 cm, hergestellt von der Sumika Chemical Analysis Service, Ltd.) wurde N-Benzylazetidin-2-carbonsäure mit einem Umsatzverhältnis von 58,8 und einem R-Isomerenverhältnis von 77,6 % gewonnen.
  • Beispiel 8
  • Ein Kulturmedium eines Mikroorganismus wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben gewonnen, indem der rekombinante Esterasegen-Mikroorganismus kultiviert wurde, der von dem Stamm Chromobacterium SC-YM-1 abgeleitet worden war, der mit dem im Bezugsbeispiel 2 beschriebenen Verfahren hergestellt worden war.
  • Beispiel 9
  • Zu einem racemischen Gemisch von N-(R)-Phenylethylazetidin-2-carbonsäure-Methylester (22 mg) wurde bei 20 bis 25 °C 1 ml t-Butylmethylether zugegeben. Nach einminütigem Rühren des Gemischs wurden 2 μl des gemäss Beispiel 8 zubereiteten Kulturmediums des Mikroorganismus in 1 ml eines 100 mM Phosphatpuffers (pH 7,0) suspendiert und in das obige Gemisch gegossen. Das anfallende Gemisch wurde auf 40 °C erwärmt und während sechs Stunden gerührt. Nach Stehenlassen trennte sich das Gemisch in eine organische und eine wässrige Schicht. Gemäss einer Analyse der wässrigen Schicht durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (Säule: Sumipax ODS-212, 6 mm ∅ × 15 cm, hergestellt von der Sumika Chemical Analysis Service, Ltd.) wurde [N-(R)-Phenylethylazetidin-2-carbonsäure mit einem Umsatzverhältnis von 31,4 % und einem S-Isomerenverhältnis von 68,5 % gewonnen.
  • Beispiel 10
  • Zu 3 ml eines sterilisierten Mediums mit 1,0 % Glucose, 0,7 % Pepton, 0,5 Hefeextrakt und 0,2 % Dikaliumhydrogenphosphat in einem Prüfröhrchen von 18 mm Durchmesser wurden 4 μl Tributyrin zugegeben, danach wurden 100 μl einer Kultur des Stammes Arthrobacter sp. ATCC21908 zugegeben, der zuvor unter linearem Schütteln während drei Tagen bei 30 °C im gleichen Medium kultiviert worden war. Das Gemisch wurde einer Kultivierung unter linearem Schütteln während eines Tages bei 30 °C unterworfen, um die betreffenden kultivierten Zellen zu erzeugen. Zu jeweils 0,5 ml der kultivierten Zellen wurden 1 ml t-Butylmethylether, in dem 21,5 mg N-Benzylazetidin-2-carbonsäure-Ethylester aufgelöst waren, sowie 0,5 ml 200 mM Phosphatpuffer (pH 7,0) zugegeben. Das anfallende Gemisch wurde während 16 Stunden bei 40 °C linear geschüttelt. Nach Stehenlassen wurde eine abgetrennte wässrige Schicht durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (Säule: Sumichiral OA-3100, 4,6 mm ∅ × 25 cm, hergestellt von der Sumika Analysis Service, Ltd.) analysiert, und es wurde gefunden, dass N-Benzylazetidin-2-carbonsäure mit einem Umsatzverhältnis von 24,8 % und einem R-Isomerenverhältnis von 96,6 % gewonnen worden war.
  • Beispiel 11
  • Zu der in Beispiel 4 gewonnenen wässrigen Lösung von N-Benzylazetidin-2-carbonsäure werden bei Raumtemperatur 170 mg 10 % Pd(OH)2 (mit einem Wassergehalt von 43 %) zugegeben. Das Gemisch wird bei Raumtemperatur in einer Wasserstoffgasatmosphäre während 18 Stunden gerührt, danach auf 40 °C erwärmt und während weiterer 34 Stunden gerührt. Danach wird das Gemisch filtriert, um eine Lösung von Azetidin-2- carbonsäure als Filtrat zu liefern. Gemäss einer Analyse der Lösung durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (Säule: Sumichiral OA-6000, 4,6 mm ∅ × 15 cm, hergestellt von der Sumika Chemical Analysis Service, Ltd.) wurde das R-Isomere der optisch aktiven Azetidin-2-carbonsäure erhalten.
  • Bezugsbeispiel 1
  • Der rekombinante Esterasegen-Mikroorganismus, der von dem in Beispiel 1 verwendeten Stamm Arthrobacter SC-6-98-28 (FERM BP-3658) abgeleitet worden war, wurde gemäss dem in der japanischen Kokai-Patentveröffentlichung Nr. 56787/1993 beschriebenen Verfahren hergestellt.
  • Und zwar wurde gemäss dem Verfahren des in der japanischen Kokai-Patentveröffentlichung Nr. 56787/1993 beschriebenen Beispiels Plasmid pAGE-1 hergestellt, das ein vom Stamm Arthrobacter SC-6-98-28 abgeleitetes Esterasegen besitzt. Eine translationale, Esterase kodierende Region wurde durch Verdauen mit den Restriktionsenzymen NspV und HindIII aus Plasmid pAGE-1 isoliert. Die Esterase kodierende translationale Region wurde einer Ligation mit einem DNA-Fragment unterworfen, das synthetisiert worden war, um das Initiationscodon GTG eines Esterasegens in ATG umzuwandeln, und der von der Takara Shuzo Co., Ltd., hergestellte Expressionsvektor pUC118, der einen lac-Promotor besitzt, wurde mit den Restriktionsenzymen BamHI und HindIII verdaut. So wurde ein Expressionsplasmid für E. coli hergestellt, das abwärts vom lac-Promotor ein vom Stamm Arthrobacter SC-6-98-28 abgeleitetes Esterasegen besitzt, und das Expressionsplasmid wurde nach einem herkömmlichen Verfahren in E. coli 05 transformiert, um den rekombinanten Mikroorganismus zu konstruieren.
  • Bezugsbeispiel 2
  • Der rekombinante Esterasegen-Mikroorganismus, der von dem in Beispiel 8 verwendeten Stamm Chromobacterium SC-YM-1 abgeleitet worden war, wurde gemäss dem in der japanischen Kokai-Patentveröffentlichung Nr. 213280/1995 beschriebenen Verfahren hergestellt. Und zwar wurde das ein Gen enthaltende Plasmid pCC160A189Y363term gewonnen, indem eine ortsspezifische Mutation in ein Esterasegen eingeführt wurde, das vom Stamm Chromobacterium SC-YM-1 (FERM BP-6703) abgeleitet worden war, und das Plasmid wurde in E. coli JM105 eingeführt, um den rekombinanten Mikroorganismus zu konstruieren.
  • Das Konstruktionsverfahren für Plasmid pCC160A189Y363term wird hierunter beschrieben.
  • 1) Herstellung von Plasmid pCC160A
  • Ein vom Stamm Chromobacterium SC-YM-1 abgeleitetes Wildtyp-Esterasegen wurde zuerst in Übereinstimmung mit den Verfahren hergestellt, die in Beispielen 1 bis 5 in der japanischen Kokai-Patentveröffentlichung Nr. 213280/1995 beschrieben werden. Unter Verwendung eines Plasmids pCC141 (0,5 μg) als Template-DNA nach dem in der japanischen Kokai-Patentveröffentlichung 213280/1995 beschriebenen Verfahren wurde ein DNA-Fragment mit einem von der Takara Shuzo Co., Ltd., hergestellten GeneAmp PCR-Reagentienkit amplifiziert, indem ein Mutantenprimer MY-1 (100 pmol, dargestellt durch SEQ ID No. 27, beschrieben in der obigen Veröffentlichung) und ein Mutantenprimer 160A (100 pmol, dargestellt durch SEQ ID No. 11) verwendet wurden, wobei beide Mutantenprimer nach dem in Beispiel 6 der obigen Veröffentlichung beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Das gewonnene PCR-Produkt (270-bp-DNA-Fragment) wurde unter Verwendung einer von der Takara Shuzo Co., Ltd., hergestellten Suprec-02-Säule gereinigt.
  • Im nächsten Schritt wurde unter Verwendung des Plasmids pCC101 (0,5 μg) als Template-DNA in der gleichen Weise wie oben ein DNA-Fragment mit einem von der Takara Shuzo Co., Ltd., hergestellten GeneAmp PCR-Reagentienkit amplifiziert, indem ein Mutantenprimer RV-C (50 pmol, dargestellt durch SEQ ID No. 26, beschrieben in der obigen Veröffentlichung) und das wie oben gereinigte 270-bp-DNA-Fragment (50 pmol) als Primer verwendet wurden. Das amplifizierte DNA-Fragment wurde mit den Restriktionsenzymen CelIII und ClaI verdaut, ein Muster wurde einer Elektrophorese mit 4 % Agarosegel (NuSieve 3 : 1-Agarose, hergestellt von der Takara Shuzo Co., Ltd.) unterworfen, und etwa 240 bp eines DNA-Fragments wurden dann isoliert und unter Verwendung eines GeneClean DNA-Reinigungskits (Bio101, hergestellt von Inc.) gereinigt.
  • Zusätzlich wurde das Plasmid pCC101 (3 μg) mit den Restriktionsenzymen CelIII und ClaI verdaut und mit alkalischer Phosphatase behandelt. Das gewonnene DNA-Fragment (4,2 kbp) und etwa 240 bp des vorher hergestellten DNA-Fragments mit eingeführten Mutanten wurden unter Verwendung eines von der Takara Shuzo Co., Ltd., hergestellten DNA-Ligationskits miteinander verbunden, und das Ergebnis wurde nach einem herkömmlichen Verfahren in E. coli JM109 transformiert.
  • Das Plasmid pCC160A wurde nach einem herkömmlichen Verfahren aus dem oben gewonnenen Transformanten hergestellt. Eine Bestimmung der Basensequenz des mutierten Abschnitts des Plasmids mit dem Didesoxyverfahren bestätigte, dass die Mutation wie beabsichtigt eingeführt worden war.
  • 2) Herstellung von Plasmid pCC189Y
  • Ein Plasmid pCC189Y wurde in der gleichen Weise hergestellt wie das Plasmid pCC160A, ausser dass der in der Herstellung von pCC160A verwendete Mutantenprimer 160A mit einem Mutantenprimer 189Y vertauscht wurde, der durch SEQ ID No. 24 dargestellt wird und nach dem in Beispiel 6 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Eine Bestimmung der Basensequenz des mutierten Abschnits des Plasmids mit dem Didesoxyverfahren bestätigte, dass die Mutation wie beabsichtigt eingeführt worden war.
  • 3) Herstellung von Plasmid pCC363term
  • Unter Verwendung des Plasmids pCC101 (0,5 μg) als Template-DNA wurde ein DNA-Fragment mit dem von der Takara Shuzo Co., Ltd., hergestellten GeneAmp PCR-Reagentienkit amplifiziert, und zwar unter Verwendung eines Mutantenprimers MY-2 (100 pmol, dargestellt durch SEQ ID No. 30) und eines Mutantenprimers A363term (100 pmol, dargestellt durch SEQ ID No. 28). Das erhaltene PCR-Produkt (150-bp-Fragment) wurde unter Verwendung einer von der Takara Shuzo Co., Ltd., hergestellten Suprec-02-Säule gereinigt. Im nächsten Schritt wurde in der gleichen Weise wie oben unter Verwendung des Plasmids pCC101 (0,5 μg) als DNA-Template ein DNA-Fragment mit dem von der Takara Shuzo Co., Ltd., hergestellten GeneAmp PCR-Reagentienkit amplifiziert, und zwar unter Verwendung eines Mutantenprimers RV-D (50 pmol, dargestellt durch SEQ ID No. 29) und des wie oben gereinigten 150-bp-DNA-Fragments (50 pmol) als der Primer. Das amplifizierte DNA-Fragment wurde mit den Restriktionsenzymen BstPI und XbaI verdaut, ein Muster wurde einer Elektrophorese mit 4 % Agarosegel (NuSieve 3 : 1 Agarose, hergestellt von der Takara Shuzo Co., Ltd.) unterworfen, und etwa 280 bp eines DNA-Fragments wurden dann isoliert und unter Verwendung des GeneClean DNA-Reinigungskits (Bio101, hergestellt von Inc.) gereinigt. Zusätzlich wurde das Plasmid pCC101 (3 μg) mit den Restriktionsenzymen BstPI und XbaI verdaut und mit alkalischer Phosphatase behandelt. Das gewonnene DNA-Fragment (4,2 kbp) und 280 bp des zuvor hergestellten DNA-Fragments mit eingeführten Mutanten wurden unter Verwendung des von der Takara Shuzo Co., Ltd., hergestellten DNA-Ligationskits miteinander verbunden, und das Ergebnis wurde nach einem herkömmlichen Verfahren in E. coli JM 109 transformiert. Das Plasmid pCC363term wurde nach einem herkömmlichen Verfahren aus dem oben gewonnenen Transformanten hergestellt. Eine Bestimmung der Basensequenz des mutierten Abschnitts des Plasmids mit dem Didesoxyverfahren bestätigte, dass die Mutation wie beabsichtigt eingeführt worden war.
  • 4) Konstruktion eines Esterase vom Multimutationstyp produzierenden Plasmids
  • Drei Arten von DNA-Fragmenten, nämlich 0,6 kbp eines DNA-Fragments, das durch Verdauen des in (1) oben erhaltenen Mutationsplasmids pCC160A (10 μg) mit den Restriktionsenzymen EcoRI und FspI gewonnen wurde, 0,4 kbp eines Fragments, das durch Verdauen des in (2) oben erhaltenen Mutationsplasmids pCC189Y (10 μg) mit den Restriktionsenzymen FspI und BstPI gewonnen wurde, und 3,4 kbp eines DNA-Fragments, das durch Verdauen des in (3) oben erhaltenen Mutationsplasmids pCC363term (3 μg) mit den Restriktionsenzymen BstPI und EcoRI gewonnen wurde, wurden unter Verwendung des von der Takara Shuzo Co., Ltd., hergestellten DNA-Ligationskits miteinander verbunden. Das Ergebnis wurde nach einem herkömmlichen Verfahren in E. coli JM105 transformiert, um eine Transformante zu erhalten, die ein Plasmid pCC160A189Y363term enthält, das ein Esterasegen eines Multimutationstyps besitzt.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung einer durch die Formel (1) dargestellten, optisch aktiven N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung:
    Figure 00380001
    worin R2 eine Aralkylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Alkylcarbonylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Arylcarbonylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom, einer Phenylgruppe und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Alkyloxycarbonylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einem Halogenatom, einer Sulfonylgruppe und einer Arylgruppe ausgewählt ist, wobei die Arylgruppe an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Allyloxycarbonylgruppe oder eine Aryloxycarbonylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Allylgruppe oder eine Arylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Arylsulfonylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom darstellen, wobei das Verfahren umfasst, eine durch die folgende Formel (2) dargestellte, N-substituierte Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung asymmetrisch zu hydrolysieren:
    Figure 00390001
    worin R1 eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Allylgruppe oder eine Aralkylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substitiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Arylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, darstellt und R2 die gleiche Bedeutung wie oben definiert besitzt, indem selbige mit einem Enzym in Berührung gebracht wird, das von einem Mikroorganismus abgeleitet ist, der aus dem Stamm Arthrobacter SC-6-98-28, dem Stamm Arthrobacter sp. ATCC21908, dem Stamm Chromobacterium SC-YM-1 und einem Mutanten davon ausgewählt ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R2 in der durch die Formel (2) dargestellten, N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung eine Aralkylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Alkyloxycarbonylgruppe mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen darstellt, die mit einer Arylgruppe substituiert sein kann, wobei die Arylgruppe an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass R1 in der durch Formel (2) dargestellten, N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Esterverbindung eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Enzym eine vom Stamm Arthrobacter SC-6-98-28 abgeleitete Esterase ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Enzym eine Esterase ist, die durch einen rekombinanten Mikroorganismus erzeugt wird, der transformiert wird, indem ein vom Stamm Arthrobacter SC-6-98-28 abgeleitetes Gen in ihn eingeführt wird, das eine Esterase kodiert.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Enzym eine Esterase ist, die vom Stamm Chromobacterium SC-YM-1 abgeleitet ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Enzym eine Esterase ist, die durch einen rekombinanten Mikroorganismus erzeugt wird, der transformiert wird, indem ein vom Stamm Chromobacterium SC-YM-1 abgeleitetes Gen in ihn eingeführt wird, das eine Esterase kodiert.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels ausgeführt wird.
  9. Verfahren zur Herstellung einer durch die Formel (3) dargestellten, optisch aktiven Azetidin-2-carbonsäure:
    Figure 00410001
    worin * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom darstellt, wobei das Verfahren umfasst, den N-Substituenten einer optisch aktiven, N-substituierten Azetidin-2-carbonsäure-Verbindung der folgenden Formel (1):
    Figure 00410002
    zu eliminieren, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch aktive, N-substituierte Azetidin-2-carbonsäureverbindung der Formel (1) durch ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche gewonnen wird, worin R2 eine Aralkylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Alkylcarbonylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Arylcarbonylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom, einer Phenylgruppe und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Alkyloxycarbonylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einem Halogenatom, einer Sulfonylgruppe und einer Arylgruppe ausgewählt ist, wobei die Arylgruppe an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Allyloxycarbonylgruppe oder eine Aryloxycarbonylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Allylgruppe oder eine Arylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Arylsulfonylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom darstellen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, worin R2 eine Aralkylgruppe, die an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, oder eine Alkyloxycarbonylgruppe mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen, die mit einer Arylgruppe substituiert sein kann, wobei die Arylgruppe an ihrem aromatischen Ring mit zumindest einer Gruppe substituiert sein kann, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem Halogenatom und einer Nitrogruppe ausgewählt ist, darstellt und die Eliminierungsreaktion ausgeführt wird, indem der N-Substituent der optisch aktiven, N-substituierten Azetidin-2-carbonsäureverbindung der Formel (1) in Gegenwart eines Edelmetallkatalysators mit einem Reduktionsmittel umgesetzt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel Wasserstoff oder Hydrazin oder ein Salz davon oder Ameisensäure oder ein Salz davon ist.
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