JP2002017387A - インドール誘導体の製造法 - Google Patents

インドール誘導体の製造法

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JP2002017387A
JP2002017387A JP2000205072A JP2000205072A JP2002017387A JP 2002017387 A JP2002017387 A JP 2002017387A JP 2000205072 A JP2000205072 A JP 2000205072A JP 2000205072 A JP2000205072 A JP 2000205072A JP 2002017387 A JP2002017387 A JP 2002017387A
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Toru Nagasawa
透 長澤
Toyokazu Yoshida
豊和 吉田
Eiji Sato
栄治 佐藤
Tetsuji Nakamura
哲二 中村
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】医農薬合成中間体として有用なインドール酸誘
導体類の効率的な製造法の提供。 【解決手段】インドール−3−カルボン酸誘導体の脱炭
酸を触媒する能力を有する酵素能力を有する微生物細胞
またはその処理物を作用させ、生成するインドール誘導
体を採取する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、酵素の作用により
インドール−3−カルボン酸誘導体からインドール誘導
体を製造する方法に関する。これらのインドール誘導体
は種々の医農薬品等の原料として有用である。
【0002】
【従来の技術】生体における酵素的脱炭酸反応は、アミ
ノ酸やα−ケト酸に関して詳細に研究され、酵素的性質
が明らかにされている。しかし、芳香族カルボン酸の非
酸化的脱炭酸酵素については不明な点が多い状況にあ
る。
【0003】微生物による芳香族カルボン酸の非酸化的
脱炭酸反応としては、ヒドロキシ安息香酸をフェノール
へと変換する反応が知られている(Microb.Ec
ol.,20,103,1990)。また、Citro
bacter属細菌が没食子酸を脱炭酸し、ピロガロー
ルを生成蓄積することが知られている(Agric.B
iol.Chem.,46,2539,1982)。
【0004】芳香族化合物への炭酸固定を触媒する微生
物については、フェノールの分解の第一段階として4−
ヒドロキシ安息香酸へ変換することがPseudomo
nas属の細菌で知られている(Arch.Micro
biol.,148,213,1987)。4−ヒドロ
キシ安息香酸や3,4−ジヒドロキシ安息香酸の脱炭酸
反応および逆反応による炭酸固定がClostridi
um属由来の酵素で触媒されることが明らかにされてい
る(Appl.Environ.Microbio
l.,60,4182,1994)。また、Bacil
lus属由来のピロール−2−カルボン酸脱炭酸酵素
が、ピロールへの炭酸固定を行い、ピロール−2−カル
ボン酸を合成することを見いだされている、(Eur.
J.Biochem.,253,480,1998)。
さらに、Serratia属由来の酵素でも同様な活性
が見出されている(特願平11−539)。
【0005】一方、多環式化合物であるインドール誘導
体については酵素的な脱炭酸反応に関する報告はない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、医農薬合成
中間体等として有用なインドール誘導体を酵素的な脱炭
酸反応により、工業的に有利な製造方法を提供すること
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、インドー
ル−3−カルボン酸誘導体の酵素的な脱炭酸反応につい
て鋭意検討を行った結果、驚くべきことに本反応を触媒
する酵素が存在することを発見し、本発明を完成させる
に至った。
【0008】すなわち、本発明は、一般式(III)
【化3】 (式中、X1〜X6は水素原子または置換基を示す)で表
されるインドール−3−カルボン誘導体を、インドール
−3−カルボン誘導体から、一般式(IV)
【化4】 (式中、X1〜X6は水素原子または置換基を示す)で表
されるインドール酸誘導体への脱炭酸を触媒する能力を
有する酵素、酵素固定化物、微生物、菌体培養液、また
は菌体処理物を作用させ、生成するインドール誘導体を
採取することを特徴とするインドール誘導体の製造法で
ある。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
一般式(I)および(II)中において、 X1〜X6は水素
原子または置換基を表し、該反応を阻害しない限り、特
に制限はないが、具体的には、 X1の場合、アルキル
基、アルケニル基、シクロアルキル基、アラルキル基、
アシル基、アミノ基、水酸基、ハロゲン基、アルコキシ
ル基、オキシカルボニル基、シリル基等の置換基やそれ
らから誘導化された置換基等が、 X2〜X6の場合、ア
ルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アラルキ
ル基、アシル基、アミノ基、水酸基、ハロゲン基、ニト
リル基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシル基、
オキシカルボニル基、シリル基等の置換基やそれらから
誘導化された置換基等が例示される。
【0010】原料となるインドール−3−カルボン酸誘
導体は、公知の方法により合成することができる(Chem.
Ber., 23.2296.(1890)、 Chem. Ber., 21. 1933.(188
8)、Chem. Ber., 43.3520.(1910)等)。
【0011】本発明において使用する酵素、酵素固定化
物、微生物、菌体培養液、または菌体処理物は、インド
ール−3−カルボン酸誘導体から、インドール誘導体へ
脱炭酸反応を触媒する能力を有すればその種類及び起源
を問わない。
【0012】本反応を触媒する酵素あるいは酵素固定化
物としては、例えば、インドール−3−カルボン酸誘導
体から、インドール誘導体へ脱炭酸反応を触媒する能力
を有する微生物から分離された粗酵素又は精製酵素等が
使用することができる。そのような微生物としては、特
に制限はないが、例えば代表的なものとしてArthrobact
er属、Gibberella属およびFusarium属等に属する微生物
が挙げられる。
【0013】Arthrobacter属に属する微生物としては、
Arthrobacter nicotiance FI 1612(FERM P-17955)
が、 Gibberella属に属する微生物としてはGibberella
fujikuroi IFO 6605が、Fusarium属に属する微生物とし
ては Fusarium subglutinans FI31(FERM P-17954)等
が例示される。Arthrobacter nicotiance FI 1612およ
びFusarium subglutinans FI 31は本発明者らが新たに
土壌中より分離したもので、上記寄託番号にて通商産業
省工業技術院生命工学工業研究所に寄託されており、そ
の生物学的性状は以下の通りである。
【0014】Arthrobacter nicotiance FI 1612 形態; 桿菌 グラム染色性; + 胞子; − 酸素要求性; 好気性 運動性; − カタラーゼ; + ペプチドグリカンタイプ; A4α,L-Lys−L-
Ala−L-Glu 細胞の加水分解物中にmeso-ジアミノピメリン酸は認め
られず.グルコースからの酸およびガスの生産は認めら
れず.さらに16SrDNA配列の類似性より、 Arthr
obacter nicotianceと結論.
【0015】Fusarium subglutinans FI 31 コロニーの性質;オートミール培地で25℃、3日間で直
径30mmのコロニーを形成し、気中菌糸体が3mm程の高さ
になる。 寒天は、黄褐色を呈する。寒天表面のオレン
ジの分生子座中に分生子の塊が存在。多くの暗黒色の菌
核からなる。 形態;気菌糸にねばねばしたボール状に形成された小分
生子は、50μm長の一般的に見られる又は増殖している
柄状のフィアライド、8-20μm長の楕円・こんぼう状の
楕円分生子から形成される。分生子座の大分生子は、ふ
さ状の分生子柄、筒状の梗子(分生子形成細胞)から成
り、長さ25μmである。分生子は、約3-4の隔壁を持つ。
明瞭な足細胞ははっきりせず、30−35×3.5μmの曲が
った頂端細胞を持つ。厚壁胞子は存在しない。
【0016】Gibberella fujikuroi IFO 6605は公知で
あり、財団法人発酵研究所から容易に入手することがで
きる。また、これらの微生物から単離した酵素遺伝子を
各種宿主ベクター系に導入した遺伝子操作微生物の利用
も可能である。
【0017】さらに、上記のような微生物から分離され
た粗酵素又は精製酵素のみならず、該微生物を培地中で
培養して得られる培養物をそのままか、又は該培養物か
ら遠心分離などの集菌操作によって得られる培養上清、
菌体、若しくは菌体処理物の存在下でインドール誘導体
を製造することもできる。菌体処理物としては、アセト
ン、トルエン等で処理した菌体、菌体の破砕物、菌体を
破砕した無細胞抽出物などが挙げられる。
【0018】本発明においては、これら酵素、酵素固定
化物、微生物、菌体培養液、または菌体処理物を通常1
種類用いるが、同様な能力を有する2種以上のそれを混
合して用いることも可能である。
【0019】本発明の製造方法において、酵素を反応に
供するに際しては、該酵素が活性を示す限りその使用形
態は特に限定されず、酵素を適当な担体に固定化して使
用することもできる。酵素を固定化して用いることによ
り、反応終了後のインドール誘導体並びに酵素の分離・
回収が容易になるとともに、酵素の再利用も可能とな
る。
【0020】本発明においてこれらの微生物を培養する
ための培地としては、通常これらの微生物が生育し得る
ものであれば何れのものでも使用できる。炭素源として
は、例えば、グルコース、シュークロースやマルトース
等の糖類、酢酸、クエン酸やフマル酸等の有機酸あるい
はその塩、エタノールやグリセロール等のアルコール類
等を使用できる。窒素源としては、例えば、ペプトン、
肉エキス、酵母エキスやアミノ酸等の一般天然窒素源の
他、各種無機、有機酸アンモニウム塩等が使用できる。
その他、無機塩、微量金属塩、ビタミン等が必要に応じ
て適宜添加される。また、高い酵素活性を得るために、
例えば、インドール、インドール−3−カルボン酸、ト
リプトファン、3−シアノインドール等のインドール骨
格もつ化合物あるいはカルボン酸を置換基に持つ化合物
等を酵素産生の誘導物質として培地に添加することも有
効である。
【0021】その培養は常法に従って行えばよく、例え
ば、pH4〜10、温度15〜40℃の範囲にて好気的
に6〜96時間培養する。また、静置培養で同様に培養
することで高い酵素活性を得ることができる場合があ
る。
【0022】本発明において、脱炭酸反応によるインド
ール誘導体の生産は、以下の方法で行うことができる。
水または緩衝液等の反応溶媒中でインドール−3−カル
ボン酸誘導体に上記酵素、酵素固定化物、微生物、菌体
培養液、または菌体処理物を接触させることにより行う
ことができる。そして、反応温度、反応系内の内圧、必
要により反応液のpHを制御しながら反応を行う。脱離し
た炭酸あるいはそのイオンを除去する目的で微減圧下で
反応を行うことも場合によっては有効である。さらに反
応の途中でインドール−3−カルボン酸誘導体を加え、
反応を継続させることも可能である。
【0023】反応液の基質濃度は、0.01〜50質量
%の間で特に制限はないが、生産性等を考慮すると0.
1〜30質量%の濃度で実施するのが好ましい。反応液
中の微生物等の濃度は、通常、0.01〜20質量%で
あり、好ましくは0.01〜10質量%である。
【0024】反応液のpHは用いる酵素の至適pH、脱離し
た炭酸イオンの溶解性等を考慮し、総合的に決定され、
特に制限はないが、一般的にはpH4〜11の範囲であ
り、好ましくはpH5〜9である。また、反応が進行する
に従いpHが変化してくるが、この場合は適当な中和剤を
添加して最適pHに調整することが望ましい。反応温度は
0〜60℃が好ましく、5〜50℃がより好ましい。
【0025】反応溶媒は、通常イオン交換水、緩衝液等
の水性媒体を使用するが、インドール−3−カルボン酸
誘導体の溶解を促進させるために有機溶媒あるいは界面
活性剤を含んだ系でも反応を行うことができる。有機溶
媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパ
ノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノー
ル、t-ブチルアルコール、t-アミルアルコール等のアル
コール系溶媒、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタ
ン等の脂肪族炭化水素系溶媒、ベンゼン、トルエン、キ
シレン等の芳香族炭化水素系溶媒、塩化メチレン、クロ
ロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン等のハロゲン化
炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエ
ーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル
系溶媒、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエ
ステル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン等のケトン系溶媒、その他アセトニト
リル、N,N-ジメチルホルムアミド等を適宜使用できる。
界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホ
ン酸塩、アルキル硫酸塩等のアニオン界面活性剤、アル
キルピリジニウム塩、ドデシルトリメチルアンモニウム
クロリド等のカチオン界面活性剤、ポリオキシエチレン
アルキル(フェニル)エーテル、ポリオキシエチレンア
ルキル(フェニル)エステル、ソルビタン脂肪酸エステ
ル(スパン系界面活性剤)、ポリオキシエチレングリコ
ールソルビタンアルキルエステル(トゥイーン系界面活
性剤)、ポリオキシエチレングリコールp-t-オクチルフ
ェニルエーテル(トリトン系界面活性剤)、ショ糖脂肪
酸エステル等の非イオン性界面活性剤、N−アルキル−
N,N−ジメチルアンモニウムベタイン、レシチン、ホ
スファチジルエタノールアミン、リゾレシチン等の両性
界面活性剤等を適宜使用できる。
【0026】また、これらの有機溶媒あるいは界面活性
剤を水への溶解度以上に加えて2層系で反応を行うこと
も可能である。有機溶媒を反応系に共存させることで、
選択率、変換率、収率などが向上することも多い。
【0027】反応時間は、通常、1時間〜1週間、好ま
しくは1〜72時間であり、そのような時間で反応が終了
する反応条件を選択することが好ましい。尚、以上のよ
うな基質、酵素濃度、pH、温度、溶媒、反応時間及びそ
の他の反応条件はその条件における反応収率等を考慮し
て目的とするインドール誘導体が最も多く採取できる条
件を適宜選択することが望ましい。
【0028】炭酸固定反応あるいは脱炭酸反応終了混合
液からの目的物の単離は除菌後、濃縮、抽出、カラム分
離、結晶化等など通常の公知の方法によって行うことが
できる。
【0029】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明の範囲はこれらの実施例の範囲に限定され
るものではない。
【0030】〔実施例1〕インドール−3−カルボン酸
2.0g/l、酵母エキス1.0g/l、 (NH4)
2HPO4 2.0g/l、MgSO4・7H2 O
0.5g/l、ビタミン混合液5ml/lおよび金属塩
混合液5ml/lからなる培地30ml(pH7.0)
を500ml容坂口フラスコに分注し、121℃、15
分間加熱滅菌した後、表1に示す菌株を接種し、28℃
で28時間振とう培養した。
【0031】尚、ビタミン混合液はビオチン100mg
/l、パントテン酸カルシウム20mg/l、イノシト
ール100mg/l、ニコチン酸20mg/l、ピリド
キシン塩酸塩20mg/l、p−アミノ安息香酸10m
g/l、リボフラビン10mg/l、葉酸0.5mg/
lからなり、金属塩混合液は、H3BO4 300mg
/l、CaCl2 400mg/l、CuSO4・7H
2O 40mg/l、KI 100mg/l、FeSO
4・7H2O 200mg/l、MnSO4・7H2O
400mg/l、H2MoO4・2H2O 200m
g/l、濃塩酸10ml/lからなる。
【0032】培養終了後、遠心分離にて菌体を集菌し、
培養液と同量の0.85%NaCl溶液で洗浄した後、
1.5mlの同溶液に菌体を懸濁した。インドール−3
−カルボン酸80μmol、0.5Mリン酸カリウム緩
衝液(pH7.0)0.4ml、および上記菌体懸濁液
1.0mlを添加し、全量を2mlに調整後、30℃で
3時間反応させた。反応液から遠心分離にて除菌した
後、高速液体クロマトグラフィーでインドールの定量を
行った。結果を表1に示す。
【0033】表1.
【0034】〔実施例2〕実施例1と同様に表2に示す
菌体懸濁液を調製した。続いてインドール−3−カルボ
ン酸の代わりに2−メチルインドール−3−カルボン酸
を添加して同様に反応させた。反応液から遠心分離にて
除菌した後、高速液体クロマトグラフィーで2−メチル
インドールの定量を行った。結果を表2に示す。
【0035】表2.
【発明の効果】医農薬合成中間体として有用なインドー
ル誘導体を極めて穏和な酵素的な手法より、製造するこ
とが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── 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) (C12P 17/10 (C12P 17/10 C12R 1:06) C12R 1:06) (72)発明者 中村 哲二 神奈川県横浜市鶴見区大黒町10番1号 三 菱レイヨン株式会社化成品開発研究所内 Fターム(参考) 4B064 AE48 CA02 CA05 CB30 CD12 DA01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インドール誘導体の製造法において、一
    般式(I) 【化1】 (式中、X1〜X6は水素原子または置換基を示す)で表
    されるインドール−3−カルボン誘導体を、一般式(I
    I) 【化2】 (式中、X1〜X6は水素原子または置換基を示す)で表
    されるインドール誘導体への脱炭酸を触媒する能力を有
    する酵素、酵素固定化物、微生物、菌体培養液、または
    菌体処理物を作用させ、生成するインドール誘導体を採
    取することを特徴とするインドール誘導体の製造法。
  2. 【請求項2】 一般式(I)および(II)で表されるイ
    ンドール−3−カルボン酸誘導体およびインドール誘導
    体の内、X1およびX3〜X6が水素原子であることを特
    徴とする請求項1記載のインドール誘導体の製造法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8889730B2 (en) 2012-04-10 2014-11-18 Pfizer Inc. Indole and indazole compounds that activate AMPK
US9394285B2 (en) 2013-03-15 2016-07-19 Pfizer Inc. Indole and indazole compounds that activate AMPK

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US8889730B2 (en) 2012-04-10 2014-11-18 Pfizer Inc. Indole and indazole compounds that activate AMPK
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