JP2000350594A - 4−ハロゲノ−3−アルカノイルオキシブチロニトリルの光学分割方法 - Google Patents

4−ハロゲノ−3−アルカノイルオキシブチロニトリルの光学分割方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学活性な4−ハロゲノ−3−ヒドロキシブ
チロニトリルおよびそのアルカノイルエステルの経済的
製法。 【解決手段】 ラセミ体の4−ハロゲノ−3−アルカノ
イルオキシブチロニトリルに立体選択的なエステル加水
分解活性を有する微生物、その微生物培養物またはその
微生物由来の酵素、あるいはリパーゼのごとき酵素製剤
を作用させ、光学分割することを特徴とする光学活性な
4−ハロゲノ−3−ヒドロキシブチロニトリルおよびそ
のアルカノイルエステルの製法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】光学活性な4−ハロゲノ−3
−ヒドロキシブチロニトリルおよびそのエステル体は医
薬、農薬、強誘電性液晶、光学活性ポリマーなどの原料
として非常に重要なものである。
【0002】
【従来の技術】光学活性な4−ハロゲノ−3−ヒドロキ
シブチロニトリルを製造する方法としては、光学活性エ
ピクロロヒドリンに化学的あるいは酵素的にシアノ基を
付加させる方法(公開特許公報 特開平05-219965;T.
Nakamuraら Biochem. Biophysic. Res. Commun., Vol.
180, No.1, 124-130(1991))、ラセミ体の4−クロロ
−3−ヒドロキシブチロニトリルを立体選択的な脱ハロ
ゲン化微生物を作用させ、残存する光学活性4−クロロ
−3−ヒドロキシブチロニトリルを得る方法(文献;T.
Suzuki et al.; Bioorg. & Med. Chem. Lett., Vol.6,
20581-20584(1996); 公開特許公報 特開平9-47296)
などが知られている。しかし、いずれの方法もその大量
生産を考えた場合、さらに簡便かつ経済的な方法が望ま
れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】下記式で示される光学
活性化合物[2]および[3]は、医薬などの有用な原料で
あり、いっそう簡便、かつ経済的な製法が望まれてい
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは下記式[1]
で示されるラセミ化合物に立体選択的なエステル加水分
解活性を有する微生物、その微生物培養物あるいはその
微生物由来の酵素、もしくは酵素製剤を作用させること
により、下記式[2]および[3]で示される光学活性化合
物を簡便、かつ経済的に製造しうることを見出し、本発
明を完成した。すなわち、本発明は下記式[1]
【化4】 (式中、Rは炭素数2−4のアルカノイル基を意味す
る。)で示されるラセミ体の4−ハロゲノ−3−アルカ
ノイルオキシブチロニトリルに立体選択的なエステル加
水分解活性を有する微生物、その微生物培養物あるいは
その微生物由来の酵素を作用させ、光学分割することを
特徴とする下記式[2]および[3]
【化5】
【化6】 (式中、Rは前掲と同じものを意味する。)で示される
光学活性化合物を得る方法に関する。
【0005】本発明は、さらに具体的には、式[1]で示
されるラセミ体化合物に立体選択的にR体エステル加水
分解活性を有する微生物、その微生物培養物またはその
微生物由来の酵素を作用させ、式[2]のS体および式
[3]のR体で示される光学活性化合物を得る方法、およ
び式[1]で示されるラセミ体化合物に立体選択的にS体
エステル加水分解活性を有する微生物、その微生物培養
物またはその微生物由来の酵素を作用させ、式[2]のR
体および式[3]のS体で示される光学活性化合物を得る
方法に関する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明は下記の方法により実施さ
れる。式[1]で示されるラセミ体化合物から式[2]お
よび[3]で示される光学活性化合物を得るには、立体選
択的にエステル加水分解活性を有する酵素またはその様
な酵素を生産しうる微生物を基質と共にその酵素の至適
pH溶液中で作用させればよい。なお、反応が進行する
に従い遊離する酢酸のごときアルカン酸により反応液の
pHが徐々に低下するが、適当なアルカリ、例えば炭酸
カルシウム溶液、水酸化ナトリウム溶液、炭酸ナトリウ
ム溶液、アンモニア水等通常、酸を中和させるためのも
のを利用して反応液のpHの範囲に保つのがよい。式
[1]で示されるラセミ体化合物に酵素を作用させる場
合にはリン酸緩衝液等の緩衝液(pH6〜8)とした
後、24〜40℃、好ましくは25〜37℃、反応基質
濃度0.1〜80%(v/v)で反応させればよい。
【0007】本発明に係る微生物を培養するための培地
組成としては、通常この微生物が生育する培地であれ
ば、特に制限されない。例えば、炭素源としてグルコー
ス、ガラクトース、シュークロース等の炭水化物、グリ
セロール等のアルコール類、酢酸、クエン酸、リンゴ
酸、マレイン酸、フマル酸、グルコン酸などの有機酸ま
たはその塩、あるいはそれらの混合物を、窒素源として
硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニ
ウム等の無機窒素化合物、尿素、ペプトン、カゼイン、
酵母エキス、肉エキス、コーンスチープリカー等の有機
窒素化合物とそれらの混合物を挙げることができる。そ
の他、リン酸塩、マグネシウム塩、カリウム塩、マンガ
ン塩、鉄塩、亜鉛塩、銅塩等の無機塩、さらに必要に応
じてビタミン類を加えてもよい。
【0008】本発明に係る微生物の培養も常法によれば
よく、例えばpHを6〜9、好ましくは6.5〜7.
5、培養温度は20〜40℃、好ましくは25〜37℃
の範囲で好気的に10〜96時間行うことが好ましい。
本発明に係る微生物を上記培養方法により得た微生物の
1)培養液に基質(式[1]で示されるラセミ体化合物)
を加え反応させるか、あるいは2)遠心分離等により得
た菌体およびその菌体処理物(菌体破砕物または菌体抽
出液)、またはそれらを常法により固定化したものを緩
衝液等に混合し、これに基質を加え反応させることによ
り目的とする光学活性体を得ることができる。
【0009】反応温度は15〜50℃が好ましく、反応
pHは4〜9で行なうのが好ましい。反応液中の基質濃
度は0.1〜80%(v/v)が好ましく、基質は初期に
一括して加えてもよいし、分割添加してもよい。反応は
通常撹拌あるいは振盪しながら行い、反応時間は基質濃
度、微生物菌体量等により異なるが1〜120時間で終
了させるのがよい。好ましくはガスクロマトグラフィー
等の分析により、目的とする光学活性体の光学純度を測
定して終点を決定するのがよい。この様にして得られた
反応液中に残存する式[2]および[3]で示される光学活
性化合物を回収精製するには、酢酸エチル等の溶媒を用
いて抽出回収した後、蒸留または各種クロマトグラフィ
ー等の方法により行うことができる。例えば、反応液か
ら菌体を遠心分離で除いた後、酢酸エチル等の溶媒で抽
出する。抽出液を無水硫酸マグネシウムにより脱水した
後、減圧下で溶媒を除去し、目的とする光学活性化合物
の混合物シロップを得ることができる。
【0010】さらに精製するには、抽出、蒸留、各種ク
ロマトグラフィーなどの常法により行えばよい。なお、
本発明によれば、エステルが加水分解された光学活性体
[3]も光学純度が25−80.5% eeであり、酢酸エ
チルなどのような適当な溶媒で回収のあと、再度エステ
ル化し、そのエステル体(ラセミ体)を1回目に行った
逆の立体選択性をもつ微生物、その微生物培養物あるい
はその微生物由来の酵素を作用させれば、それぞれの光
学異性体が対ラセミ体収率40−45%程度(各光学活
性体収率は80−90%)で得られるので、この点で
も、さらに効率的である。本発明に使用される微生物
は、ラセミ体の4−ハロゲノ−3−アルカノイルオキシ
ブチロニトリル[1]に立体選択的なエステル加水分解活
性を有する微生物であり、好ましくはシュードモナス(P
seudomonas)属に属する菌、またはエンテロバクター(E
nterobacter)属に属する菌、特に好ましくは下記の4
菌株である。また、この様な菌の培養物あるいは菌由来
の酵素も同様に用いられる。
【0011】さらに、化合物[1]に立体選択的なエステ
ル加水分解活性を有する酵素製剤を用いても同様に光学
活性体が得られる。すなわち式[1]で示されるラセミ体
化合物に立体選択的にエステル加水分解活性を有する酵
素製剤、たとえばリパーゼを作用させ、式[2]のR体お
よび式[3]のS体で示される光学活性化合物を得ること
ができる。本発明に特に好ましく用いられる下記の新菌
株は、新たに土壌サンプルから分離されたものであり、
それぞれDS-K-717株、 DS-K-19株、DS-mk3株と命名し、
その生理学的、菌学的諸性質からシュードモナス(Pseu
domonas)属に属するものと同定された。これらの菌株
は工業技術院生命工学工業技術研究所に受託番号FER
M BP−7077、FERM BP−7076、FE
RM BP−7078として、それぞれ寄託されてい
る。エンテロバクター(Enterobacter)sp.DS-S‐75株
は工業技術院生命工学工業技術研究所に受託番号FER
M BP−5494として寄託され、その生理学的、菌
学的諸性質は公開特許公報 特開平9‐47296に記
載されている。上記の新3菌株(DS-K-717株、 DS-K-19
株、DS-mk3株)の生理学的、菌学的諸性質は下記に示す
とおりである。
【0012】各培地における生育状態 1.肉汁寒天平板培養(30℃、3日間培養)
【0013】2.肉汁寒天斜面培養(30℃、3日間)
【0014】3.肉汁液体培養(30℃、3日間)
【0015】4.肉汁ゼラチン穿刺培養
【0016】5.生理学的試験
【0017】6.形態学的諸性質 以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。
【0018】
【実施例】実施例1.ポリペプトン1%w/v、酵母エキス1
%w/v、グリセリン1%w/v、初発pH7.0からなる培地100m
lを500ml容フラスコに入れ常法どおり、121℃10分
間、加圧蒸気滅菌したのち、シュードモナス(Pseudomo
nas)sp. DS-mk3株を植菌し、30℃、125回転で20時間振
盪培養した。この培養液を1N HClで、pH6.0に調整した
のち、ラセミ体4-クロロ-3-アセトキシブチロニトリル
を1%v/vになるように加え、30℃で125回転の条件下、5
時間反応させた。反応終了後、酢酸エチルを100ml加
え、反応液に残存する光学活性な基質のR体4-クロロ-3
-アセトキシブチロニトリル(BAN)およびエステルが加
水分解された光学活性なS体4-クロロ-3-ヒドロキシブ
チロニトリルを抽出した。これらの重量回収率は92%で
あった。またオイルのガスクロマトグラフィー分析で
は、99%ee(加えたラセミ体4-クロロ-3-アセトキシブ
チロニトリルに対する残存率38%)のR体4-クロロ-3-
アセトキシブチロニトリルと61%ee(加えたラセミ体4-
クロロ-3-アセトキシブチロニトリルに対する残存率62
%)のS体4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリルを含
んでいた。
【0019】ガスクロマトグラフィー分析条件 分析機器:島津製作所社製 GC-14B 使用キャピラリーカラム:astec社製 CHIRALDEX G-TA 3
0m(内径0.25mm) 分析温度:120℃、インジェクト温度:200℃ キャリアーガス:窒素(流量0.35ml/分) スプリット比:1/100、検出法:FID 200℃ 保持時間; S体4-クロロ-3-アセトキシブチロニトリル:30.0分 R体4-クロロ-3-アセトキシブチロニトリル:35.3分 S体4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル:38.4分 R体4-クロロ-3-ヒドロキシブチロニトリル:40.2分
【0020】以下同様に、光学分割に使用する菌株をシ
ュードモナス(Pseudomonas)sp. DS-K-717あるいはシ
ュードモナス(Pseudomonas)sp. DS-K-19を用い、分割
するための基質に4-クロロ-3-アセトキシブチロニトリ
ル(BAN)、4-クロロ-3-プロピオニルオキシブチロニト
リル(BPN)、4-クロロ-3-ブチリルオキシブチロニトリ
ル(BBN)、4-クロロ-3-イソブチリルオキシブチロニトリ
ル(BisoBN)のいずれかを用い、実施例1に従い3-5時間
反応させ、残存する光学活性な基質と光学活性な4-クロ
ロ-3-ヒドロキシブチロニトリル(BN)を分析した。
【0021】[基質に4-クロロ-3-アセトキシブチロニト
リル(BAN)を用いた場合]
【0022】[基質に4-クロロ-3-プロピオニルオキシブ
チロニトリル(BPN)を用いた場合]
【0023】[基質に4-クロロ-3-ブチリルオキシブチロ
ニトリル(BBN)を用いた場合]
【0024】[基質に4-クロロ-3-イソブチリルオキシブ
チロニトリル(BisoBN)を用いた場合] さらに同様の方法で微生物の代わりにリパーゼ酵素粉末
を用い、以下の実施例(8−13)に示すごとく有用な
結果を得た。 反応条件:基質1%v/v、 燐酸バッファー50mM、使用酵
素粉末1g.
【0025】[基質に4-クロロ-3-アセトキシブチロニト
リル(BAN)を用いた場合]
【0026】[基質に4-クロロ-3-ブチリルオキシブチロ
ニトリル(BBN)を用いた場合]
【0027】エンテロバクター(Enterobacter)sp.DS-
S‐75株および4種の基質を用いて、実施例1と同様に
して実施することにより、以下の結果を得た。
【0028】
【発明の効果】本発明方法を実施することにより、光学
活性な4−ハロゲノ−3−ヒドロキシブチロニトリルお
よびそのアルカノイルエステルを簡便にして経済的に得
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12R 1:01) (C12N 1/20 C12R 1:38) (72)発明者 井戸垣 秀聡 兵庫県尼崎市大高洲町9番地 ダイソー株 式会社内 (72)発明者 畑田 美希 兵庫県尼崎市大高洲町9番地 ダイソー株 式会社内 (72)発明者 竹内 素子 兵庫県尼崎市大高洲町9番地 ダイソー株 式会社内 Fターム(参考) 4B064 AE01 CA02 CA21 CB02 DA01 DA11 DA16 4B065 AA01X AA41X AC14 BA22 BB12 BB21 CA44 CA47 CA60

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式[1] 【化1】 (式中、Rは炭素数2−4のアルカノイル基を意味す
    る。)で示されるラセミ体の4−ハロゲノ−3−アルカ
    ノイルオキシブチロニトリルに立体選択的なエステル加
    水分解活性を有する微生物、その微生物培養物またはそ
    の微生物由来の酵素を作用させ、光学分割することを特
    徴とする下記式[2]および[3] 【化2】 【化3】 (式中、Rは前掲と同じものを意味する。)で示される
    光学活性化合物を得る方法。
  2. 【請求項2】 式[1]で示されるラセミ体化合物に立体
    選択的にR体エステル加水分解活性を有する微生物、そ
    の微生物培養物またはその微生物由来の酵素を作用さ
    せ、式[2]のS体および式[3]のR体で示される光学活
    性化合物を得る請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 式[1]で示されるラセミ体化合物に立体
    選択的にS体エステル加水分解活性を有する微生物、そ
    の微生物培養物またはその微生物由来の酵素を作用さ
    せ、式[2]のR体および式[3]のS体で示される光学活
    性化合物を得る請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 式[1]で示されるラセミ体化合物に立体
    選択的にエステル加水分解活性を有するシュードモナス
    (Pseudomonas)属に属する微生物、その微生物培養物
    またはその微生物由来の酵素を作用させ、式[2]および
    式[3]で示される光学活性化合物を得る請求項1に記載
    の方法。
  5. 【請求項5】 式[1]で示されるラセミ体化合物に立体
    選択的にエステル加水分解活性を有するエンテロバクタ
    ー(Enterobacter)属に属する微生物、その微生物培養
    物またはその微生物由来の酵素を作用させ、式[2]およ
    び式[3]で示される光学活性化合物を得る請求項1に記
    載の方法。
  6. 【請求項6】 微生物がシュードモナス(Pseudomona
    s)sp.DS-K-19株である請求項1または2に記載の方
    法。
  7. 【請求項7】 微生物がシュードモナス(Pseudomona
    s)sp.DS-K-717株である請求項1または3に記載の方
    法。
  8. 【請求項8】 微生物がシュードモナス(Pseudomona
    s)sp.DS-mk3株である請求項1または3に記載の方法。
  9. 【請求項9】 微生物がエンテロバクター(Enterobact
    er)sp.DS-S-75株である請求項1または3に記載の方
    法。
  10. 【請求項10】 式[1]で示されるラセミ体化合物に立
    体選択的にエステル加水分解活性を有する酵素製剤を作
    用させ、式[2]のR体および式[3]のS体で示される光
    学活性化合物を得る請求項1に記載の方法。
  11. 【請求項11】 酵素製剤がリパーゼである請求項1ま
    たは10に記載の方法。
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