JP2002034593A - 光学活性α−アミノ酸の製造方法 - Google Patents
光学活性α−アミノ酸の製造方法Info
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Abstract
から製造されるα−アミノ酸アミドの水溶液を原料に生
化学的加水分解反応により光学活性α−アミノ酸を製造
する際、そこで使用する加水分解酵素の酵素活性低下を
防ぐ。 【解決手段】 アルデヒドとシアン化水素およびアンモ
ニアから製造されるα−アミノ酸アミドの水溶液を、水
と混和しない有機溶媒と接触させた後、生化学的加水分
解反応の原料として使用し、光学活性α−アミノ酸を製
造する。
Description
酸の製造方法に関する。光学活性α−アミノ酸は各種工
業薬品などの中間体ならびに、農薬、化粧品、飼料添加
物、食品添加物、および医薬品として極めて重要な物質
である。
解して、光学活性α−アミノ酸を製造する方法は公知で
ある。例えば、D,L−α−アミノ酸アミドにシゾサッ
カロミセス属、ロドスポリジウム属、キャンデイダ属、
クリプトコッカス属、ピチロスポラム属、ロドトルラ
属、トルロプシス属、トリコスポロン属またはトレメタ
属に属しL−α−アミノ酸アミド加水分解活性を有する
微生物の培養液、生菌体あるいは菌体処理物を作用さ
せ、対応するL−α−アミノ酸を製造する方法(特開昭
59−159789)、D,L−α−アミノ酸アミドに
ロドスピリラム属、ロドシュードモナス属、スピリラム
属、ミクロシクラス属、シュードモナス属、グルコノバ
クター属、アグロバクテリウム属、アルカリゲネス属、
アクロモバクター属、アセトバクター属、エッシエリヒ
ア属、エントロバクター属、セラチア属、アエロモナス
属、フラボバクテリウム属、パラコッカス属、チオバチ
ラス属、ストレプトコッカス属、コリネバクテリウム
属、アルスロバクター属、ミクロバクテリウム属、ノカ
ルジア属、ムコール属、リゾプス属、アスペルギラス
属、ペニシリウム属、フサリウム属、ナドソニア属、ハ
ンセニアスポラ属、ウイケルハミア属、サッカロマイセ
ス属、ロッデロマイセス属、ピチア属、ハンセヌラ属、
パチソレン属、シテロマイセス属、デバリオマイセス
属、デッケラ属、サッカロマイコプシス属、リポマイセ
ス属、ロイコスポリジウム属、スポロボロマイセス属、
スポリジオボラス属、オオスポリジウム属、ステリグマ
トマイセス属またはトリコノプシス属に属しL−α−ア
ミノ酸アミド加水分解活性を有する微生物の培養液、生
菌体あるいは菌体処理物を作用させ、対応するL-α−ア
ミノ酸を製造する方法(特開昭60−36446)、
D,L−α−アミノ酸アミドにミコプラナ属またはプロ
タミノバクター属に属しL−α−アミノ酸アミド加水分
解活性を有する微生物の菌体あるいは菌体処理物を作用
させ、対応するL-α−アミノ酸を製造する方法(特開平
01−277499)、D,L−α−アミノ酸アミドに
ミコバクテリウム・メタノリカ属に属しL−α−アミノ
酸アミド加水分解活性を有する微生物の菌体あるいは菌
体処理物を作用させ、対応するL-α−アミノ酸を製造す
る方法(特開平01−215297)、D−α−アミノ
酸アミドにアクロモバクター属、アルカリゲネス属また
はクルチア属に属しD−α−アミノ酸アミド加水分解活
性を有する微生物の培養液、生菌体あるいは菌体処理物
を作用させ、対応するD−α−アミノ酸を製造する方法
(特開昭60−184392)、D−α−アミノ酸アミ
ドにシュードモナス属、ロドコッカス属またはセラチア
属に属しD−α−アミノ酸アミド加水分解活性を有する
微生物の培養液、生菌体あるいは菌体処理物を作用さ
せ、対応するD−α−アミノ酸を製造する方法(特開昭
61−274690)、D,L−α−アミノ酸アミドに
ロドコッカス属に属しD−α−アミノ酸アミドを選択的
に加水分解活性を有する微生物の培養液、生菌体あるい
は菌体処理物を作用させ、対応するD−α−アミノ酸を
製造する方法(特開昭63−087998)、などが知
られている。この反応で使用される、原料のα−アミノ
酸アミドは、通常、アルデヒドとシアン化水素よりシア
ンヒドリンを得、次いで液体アンモニアあるいはアンモ
ニア水にてアミノ化を行いα−アミノニトリルとした
後、カルボニル化合物の存在下α−アミノニトリルの部
分加水分解反応後、アンモニアおよびケトン類を除去す
ることにより製造される。従来、生化学的加水分解反応
で使用される原料のα−アミノ酸アミドは、上記α−ア
ミノニトリルの部分加水分解反応で得られるα−アミノ
酸アミド含有水溶液を、そのまま、あるいは濃縮脱水後
再結晶精製を行い、使用される。
アン化水素およびアンモニアから製造されるα−アミノ
酸アミド含有水溶液を、そのまま生化学的加水分解反応
に用いた場合には酵素の活性低下が著しく、また、酵素
活性の低下を避けるためにα−アミノ酸アミドの再結晶
精製を行った場合には、精製収率が低く、実用上問題が
あった。本発明の目的は、これらの問題点を解決し、生
化学的加水分解反応において酵素活性の低下が少ない、
光学活性α−アミノ酸の製造方法を提供することにあ
る。
題を有する光学活性α−アミノ酸の製造方法について鋭
意検討を行った結果、上述のようにして製造したα−ア
ミノ酸アミド含有水溶液を水と混和しない有機溶媒と接
触させた後、生化学的加水分解反応の原料として使用す
ることにより、α−アミノ酸アミドの精製収率が高く、
且つ生化学的加水分解反応において酵素活性の低下少な
く、光学活性α−アミノ酸を製造出来ることを見出し、
本発明に到達した。
およびアンモニアから製造される一般式(1)で表され
るα−アミノ酸アミド含有水溶液を、水と混和しない有
機溶媒と接触させた後、生化学的加水分解反応の原料と
して使用することを特徴とする、一般式(2)で表され
る光学活性α−アミノ酸の製造方法である。 R1 CH(NH2 )CONH2 (1) (R1 は低級アルキル基、置換低級アルキル基、シクロ
ヘキシル基、置換シクロヘキシル基、フェニル基、置換
フェニル基、ベンジル基、置換ベンジル基、複素環基ま
たは置換複素環基である) R1 CH(NH2 )COOH (2) (R1 は低級アルキル基、置換低級アルキル基、シクロ
ヘキシル基、置換シクロヘキシル基、フェニル基、置換
フェニル基、ベンジル基、置換ベンジル基、複素環基ま
たは置換複素環基である)
酸アミド含有水溶液に水と混和しない有機溶媒を添加
し、α−アミノ酸アミド含有水溶液と接触させ、酵素活
性阻害物質を有機溶媒中へ抽出分離し、次いで、α−ア
ミノ酸アミドを生化学的加水分解反応に供することによ
り行われる。
ノ酸アミドのR1 の低級アルキル基には特に制限はない
が、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、
ブチル、イソブチル、sec-ブチルおよびt-ブチルなどの
C1 〜C4 の直鎖または分岐した低級アルキル基であ
り、複素環基としては、フリル基、ピリジル基、チアゾ
リル基、イミダゾリル基およびインドリル基であり、ま
た、置換低級アルキル基、置換シクロヘキシル基、置換
フェニル基、置換ベンジル基および置換複素環基のそれ
ぞれに含まれる置換基は、例えばヒドロキシ、メトキ
シ、メルカプト、メチルメルカプト、アセタール、カル
ボキシル、カルボクサミド、ハロゲン、イミダゾリルお
よびインドリルなどである。一般式(1)で表されるα
−アミノ酸アミドの代表例としては、グリシンアミド、
アラニンアミド、バリンアミド、ロイシンアミド、イソ
ロイシンアミド、t-ロイシンアミド、セリンアミド、ス
レオニンアミド、システインアミド、シスチンアミド、
メチオニンアミド、アリシンエチレンアセタールアミ
ド、アスパラギンアミド、グルタミンアミド、フェニル
グリシンアミド、フェニルアラニンアミド、チロシンア
ミド、トリプトファンアミドおよびヒスチジンアミドな
どが挙げられる。
学活性α−アミノ酸は、上記α−アミノ酸アミドに対応
した光学活性α−アミノ酸である。使用原料であるα−
アミノ酸アミド含有水溶液中のα−アミノ酸アミド濃度
は、特に限定されるものではないが、通常は10〜50
重量%である。
媒は、限定されるものではないが、脂肪族ハロゲン化炭
化水素類、脂肪族エーテル類、脂肪族エステル類、芳香
族炭化水素類、置換芳香族炭化水素類等が特に好まし
く、具体的には、例えば塩化メチレン、クロロホルム、
四塩化炭素、エチルエーテル、プロピルエーテル、イソ
プロピルエーテル、メチル-t- ブチルエーテル、酢酸エ
チル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、クロルベンゼンおよびアニソールなどが
挙げられる。有機溶媒の使用量および抽出処理回数は、
使用原料であるα−アミノ酸アミドの種類および製造
法、使用する溶媒種等により異なり一概には言えない
が、通常は経済性を考慮して、原料のα−アミノ酸アミ
ド含有水溶液に対して0.1〜3倍量および1〜5回の
範囲である。有機溶媒を接触させる時の接触温度、圧力
および接触時間は、特に限定されるものではなく、通常
は常温、常圧、1時間程度である。水と混和しない有機
溶媒で接触させた後に有機溶媒は分離除去される。有機
溶媒を分離除去されて得られるα−アミノ酸アミド含有
水溶液は、そのまま、あるいは溶解している少量の有機
溶媒を減圧留去した後、生化学的加水分解反応の原料に
使用する。
水分解に使用される微生物は、特に限定されるものでは
ない。微生物の培養は、使用微生物が通常資化し得る炭
素源、窒素源、各微生物に必須の無機塩、栄養等を含有
させた培地を用いて行われるが、高い酵素活性を得るた
めに培地へ予めD,L−α−アミノ酸アミドを添加する
ことも効果的である。この際に使用されるD,L−α−
アミノ酸アミドは、目的とする光学活性α−アミノ酸に
対応するD,L−α−アミノ酸アミドであることが好ま
しいが、他のα−アミノ酸アミドでも良い。培養時のP
Hは4〜10の範囲であり、温度は20〜50℃であ
る。培養は1日〜1週間好気的に行われる。このように
して培養した微生物は、培養液、分離菌体、乾燥菌体、
菌体破砕物さらには精製した酵素などの菌体処理物とし
て反応に使用される。勿論、常法に従って菌体または酵
素を固定化して使用することもできる。
水分解反応の条件は、D,L−α−アミノ酸アミドの反
応液中の濃度1〜40wt%、D,L−α−アミノ酸アミ
ドに対する微生物の使用量は特に制限はないが、通常は
乾燥菌体基準で重量比0.005〜10、反応温度20
〜70℃およびPH5〜13の範囲である。D,L−α
−アミノ酸アミドの生化学的加水分解反応で生成したL
−またはD−α−アミノ酸は、反応生成液から、例えば
遠心分離あるいは濾過膜などの通常の固液分離手段によ
り微生物菌体を除いた後、イオン交換電気透析により分
離後晶出あるいは減圧濃縮後エタノールを加えてL−ま
たはD−α−アミノ酸を析出させ濾取する、などの方法
により容易に分離することができる。
説明するが、本発明はこの実施例により限定されるもの
ではない。 実施例1 D,L−バリンアミド合成 (イ)イソブチルアルデヒドシアンヒドリン合成 撹拌機、温度計および滴下ロートを付した200ml三ツ
口フラスコにイソブチルアルデヒド72.1gおよびト
リエチルアミン0.3gを加え、冷却撹拌下、20℃を
越えないようにしてシアン化水素27.8gを滴下し、
シアン化水素の滴下終了後そのまま30分間熟成反応を
行いイソブチルアルデヒドシアンヒドリンを得た。反応
液組成をガスクロマトグラフィーで分析したところイソ
ブチルアルデヒドシアンヒドリン98.1gが生成して
いた。この結果は、仕込イソブチルアルデヒドに対する
イソブチルアルデヒドシアンヒドリンの収率99%であ
る。 (ロ)α−アミノイソバレロニトリル合成 撹拌機、温度計および滴下ロートを付した500ml三ツ
口フラスコに25%アンモニア水204gを加え、5〜
10℃撹拌下、(イ)で得られたイソブチルアルデヒド
シアンヒドリン合成液の全量100.2gを添加し、次
いで25℃で3時間熟成反応を行いα−アミノイソバレ
ロニトリル含有液を得た。反応液組成を液体クロマトグ
ラフィーで分析したところα−アミノイソバレロニトリ
ル91.0gが生成していた。この結果は、最初の仕込
イソブチルアルデヒドに対するα−アミノイソバレロニ
トリルの収率92.8%である。 (ハ)D,L−バリンアミド合成 (ロ)で得られたα−アミノイソバレロニトリル含有液
中へアセトン29gを添加し、0℃へ冷却、次いで撹拌
下20%苛性ソーダ水溶液4gを加え6時間反応した。
反応終了後、塩化アンモニウム1.1gを溶解した水溶
液150gを加え苛性ソーダを中和した後、減圧下少量
の水と共にアンモニアおよびアセトンを留去し、D,L
−バリンアミド含有水溶液295.2gを得た。反応液
組成を液体クロマトグラフィーで分析したところD,L
−バリンアミド106.6gが生成していた。この結果
は、最初の仕込イソブチルアルデヒドに対するD,L−
バリンアミドの収率91.7%である。
不純物の抽出処理 で得られたD,L−バリンアミド含有水溶液147.
6g中へ塩化メチレン50gを加え、室温で30分間撹
拌後分液し、次いで上層のD,L−バリンアミド含有水
相へ溶解している少量の塩化メチレンを減圧留去し、不
純物抽出処理D,L−バリンアミド含有水溶液143.
5gを得た。反応液組成を液体クロマトグラフィーで分
析したところDL−バリンアミド52.5gを含有して
いた。この結果は、不純物の抽出処理工程でのD,L−
バリンアミド回収率は98.4%であり、最初の仕込イ
ソブチルアルデヒドに対するD,L−バリンアミドの収
率90.3%である。
エキス1.0wt%を含有する種培地を調製し、この種培
地30mlを100ml三角フラスコに入れ、滅菌後、種菌
としてミコプラナ・ブラタ(NCIB 9440)を接
種し、30℃で48時間振とう培養を行い種培養液を得
た。この種培養液を次の組成の本培地1Lに移植し、3
0℃で48時間通気撹拌培養を行った。 本培地組成: グルコース 1.0 wt% ペプトン 0.5 酵母エキス 0.5 KH2 PO4 0.1 MgSO4 ・7H2 O 0.04 FeSO4 ・7H2 O 0.001 MnC12 ・4H2 O 0.001 D,L−バリンアミド 0.5 PH 7 次いで、培養液から遠心分離により生菌体44gを得
た。この生菌体の水分含量は83%であった。
分解反応 前記で得られた不純物抽出処理後のD,L−バリンア
ミド含有水溶液57.4gおよび水42.6gを200
ml三角フラスコに秤取し、さらに前記で得られた生菌
体1.24gを加え40℃で22時間撹拌し反応を行っ
た。反応終了後、反応生成液を18000rpm で10分
間遠心し、上澄液を得た。この上澄液を液体クロマトグ
ラフィーで分析し、生成したL−バリンの収率を求めた
ところ、仕込D,L−バリンアミド含有水溶液中のL−
バリンアミドに対して98.7%であった。この結果
は、最初の仕込イソブチルアルデヒドに対するL−バリ
ンの収率44.6%である。
の抽出処理工程を省いた以外は、実施例1と同様にして
D,L−バリンアミドの生化学的加水分解反応を行っ
た。 D,L−バリンアミド合成 実施例1と同様 D,L−バリンアミド含有水溶液中の不純物の抽出
処理 この工程は省略 使用菌の培養 実施例1と同様 D,L−バリンアミドの生化学的加水分解反応 実施例1ので得られたD,L−バリンアミド含有水溶
液58.2gおよび水41.8gを200ml三角フラス
コに秤取し、さらに実施例1ので得られた生菌体1.
24gを加え40℃で22時間撹拌し反応を行った。反
応終了後、反応生成液を18000rpm で10分間遠心
し、上澄液を得た。この上澄液を液体クロマトグラフィ
ーで分析し、生成したL−バリンの収率を求めたとこ
ろ、仕込D,L−バリンアミド含有水溶液中のL−バリ
ンアミドに対して65.8%であった。この結果は、最
初の仕込イソブチルアルデヒドに対するL−バリンの収
率30.2%である。
純物の抽出処理工程に換え、D,L−バリンアミド含有
水溶液を濃縮脱水後ベンゼンを用い再結晶精製を行い、
精製D,L−バリンアミドを得、これを生化学的加水分
解反応に使用した以外は実施例1と同様にして反応を行
った。 D,L−バリンアミド合成 実施例1と同様 D,L−バリンアミドの再結晶精製 実施例1ので得られたD,L−バリンアミド含有水溶
液73.8gを200mlナス型フラスコに秤取し、含有
する水を完全に留去後、ベンゼン80mlを加え加熱溶
解、不溶物を熱時濾過後冷却し、析出する結晶を濾取し
た。乾燥後、18.1gのD,L−バリンアミドを得
た。この結果は、再結晶精製収率は67.8%であり、
最初の仕込イソブチルアルデヒドに対するD,L−バリ
ンアミドの収率62.2%である。 使用菌の培養 実施例1と同様 D,L−バリンアミドの生化学的加水分解反応 で得られたD,L−バリンアミド18.1gおよび水
68.1gを200ml三角フラスコに秤取し、さらに実
施例1ので得られた生菌体1.06gを加え40℃で
22時間撹拌し反応を行った。反応終了後、反応生成液
を18000rpm で10分間遠心し、上澄液を得た。こ
の上澄液を液体クロマトグラフィーで分析し、生成した
L−バリンの収率を求めたところ、仕込D,L−バリン
アミド中のL−バリンアミドに対して98.5%であっ
た。この結果は、最初の仕込イソブチルアルデヒドに対
するL−バリンの収率30.6%である。
溶媒に、各種溶媒を使用した以外は、実施例1と同様に
して反応を行った。結果を表1に示す。 表1 実施例 溶媒種 D,L-バリンアミド L-バリン収率 L-バリン収率 回収率 (仕込みL-バリ (イソブチルア ンアミド基準) ルデヒド基準) 2 メチル-t- ブチ 98.8% 98.3% 44.5% ルエーテル 3 酢酸イソプロピル 98.1% 98.9% 44.5% 4 アニソール 97.6% 95.1% 42.6% 5 トルエン 99.2% 94.0% 42.8%
および比較例1と同様にして反応を行い、アミド含有水
溶液の塩化メチレン抽出処理効果について比較した。結
果を表2に示す。 表2 実施例 溶媒種 D,L-アミ 精製収率 L-アミノ酸収率(L-アミド基準) ド収率 (アミド 有機溶媒との接触(抽出処理) 基準) (有) (無) 6 3−(メチルチ 91.8% 97.5% 98.9% 71.3% オ)プロピオン アルデヒド 7 グルタルアルデ 91.3% 98.8% 95.7% 69.1% ヒドエチレンア セタール 8 ベンズアルデヒ 90.9% 96.4% 92.4% 59.1% ド 9 フェニルアセト 91.1% 97.2% 93.3% 60.2% アルデヒド 10 フルフラール 90.2% 98.3% 94.1% 61.8%
いて得られたD,L−α−アリシンエチレンアセタール
アミド水溶液をα−アミノ酸アミド水溶液として用いた
こと、及び生化学的加水分解反応に実施例1で用いた菌
株とは異なる各種菌株を用いた以外は、実施例1および
比較例1と同様にして反応を行い、アミド含有水溶液の
塩化メチレン抽出処理効果について比較した。結果を表
3に示す。 表3 実施例 使用菌株 L-アミノ酸収率(L-アミド基準) 有機溶媒との接触(抽出処理) (有) (無) 11 シュードモナス ロゼア 99.2% 68.7% (NCIB 10605) 12 クリプトコッカス ラウレンティ 94.8% 63.1% (ATCC 18803) 13 プロタミノバクター アルボフラバス 97.7% 65.4% (ATCC 8458) 14 ミコバクテリウム メタノリカ 99.3% 70.6% (BT-84: FERMP-8823)
解反応における酵素活性の低下が少ないので、光学活性
α−アミノ酸を効率的に製造できる。
Claims (1)
- 【請求項1】 アルデヒドとシアン化水素およびアンモ
ニアから製造される一般式(1)で表されるα−アミノ
酸アミドの水溶液を、水と混和しない有機溶媒と接触さ
せた後、生化学的加水分解反応の原料として使用するこ
とを特徴とする、一般式(2)で表される光学活性α−
アミノ酸の製造方法。 R1 CH(NH2 )CONH2 (1) (R1 は低級アルキル基、置換低級アルキル基、シクロ
ヘキシル基、置換シクロヘキシル基、フェニル基、置換
フェニル基、ベンジル基、置換ベンジル基、複素環基ま
たは置換複素環基である) R1 CH(NH2 )COOH (2) (R1 は低級アルキル基、置換低級アルキル基、シクロ
ヘキシル基、置換シクロヘキシル基、フェニル基、置換
フェニル基、ベンジル基、置換ベンジル基、複素環基ま
たは置換複素環基である)
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