JP2013046572A - Method for producing optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester - Google Patents

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茂 川野
Tatsuyoshi Tanaka
辰佳 田中
Akira Nishiyama
章 西山
Yoshihiko Yasohara
良彦 八十原
Keiko Kita
恵子 喜多
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an efficient industrial production method of an optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester useful as an intermediate for a pharmaceutical product.SOLUTION: The optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester is produced by treating a 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester with a polypeptide, an organism that produces the polypeptide or a processed product of the organism to cause reduction. The polypeptide is derived from a microorganism selected from the group consisting of genera Candida, Rhodotorula, Devosia, Ogataea, Brevundimonas, Lactobacillus, Thermoanaerobium, Rhodococcus, Sporobolomyces and Sporidiobolus.

Description

本発明は、光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステル、特に光学活性2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルの製造方法に関する。光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルは、医薬品、農薬等の合成原料及び中間体として有用な化合物である。   The present invention relates to a method for producing an optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, particularly an optically active 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester. The optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester is a useful compound as a synthetic raw material and intermediate for pharmaceuticals, agricultural chemicals and the like.

光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステル、特に光学活性2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルは、医薬品、農薬等の合成原料及び中間体として有用な化合物である。   Optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid esters, especially optically active 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid esters, are useful compounds as synthetic raw materials and intermediates for pharmaceuticals, agricultural chemicals and the like.

2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルを水素化ホウ素ナトリウムなどで2位のカルボニル基を還元すると、2つの不斉炭素が生じるため、4種類の立体異性体(シス(cis)体の(1R,2S体)と(1S,2R)体、トランス(trans)体の(1S,2S)体と(1R,2R)体)の混合した2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルが生成する。   Reduction of the carbonyl group at the 2-position of 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester with sodium borohydride or the like generates two asymmetric carbons, and therefore, there are four stereoisomers (cis (1R, 2S) 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester in which (form) and (1S, 2R) form, and (1S, 2S) form and (1R, 2R) form of trans form are mixed.

医薬品や農薬等の合成原料として有用なのは、特定の立体の光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルであり、他の立体異性体が含有しているとそれは不純物となる。そのため、不要な立体異性体をできるだけ含まない、目的にあった立体の光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの効率的な製造技術が求められている。   What is useful as a synthetic raw material for pharmaceuticals, agricultural chemicals, and the like is a specific steric optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester. If other stereoisomers are contained, it becomes an impurity. Therefore, there is a need for an efficient production technique for a desired optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester that does not contain unnecessary stereoisomers as much as possible.

光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの製造方法の一つに、微生物菌体や酵素を触媒とした2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルの不斉還元法が挙げられる。   One method for producing an optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester is an asymmetric reduction method of 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester using a microbial cell or enzyme as a catalyst.

光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステル、例えば、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルの製造方法については、以下が報告されている。   The following is reported about the manufacturing method of optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, for example, 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester.

クレブジラ・ニウモニエ(Klebsiella pneumoniae)(特許文献1、非特許文献1)、ゲオトリカム・キャンディダム(Geotrichum candidum)、ムコール・ラセモサス(Mucor racemosus)、ムコール・サーシネロイデス(Mucor circinelloides)、クニングガメラ・グロエオスポロイデス(Cunninghamella gloeosporoides)(非特許文献2)、還元酵素KRED102、KRED103、KRED106(非特許文献3)を用いた2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルの不斉還元では、主として(1R,2S)体の2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルが生成すると報告されている。   Klebsiella pneumoniae (patent document 1, non-patent document 1), Geotrichum candidum, Mucor racemosus, Mucor circinelloides, Kuninggames grooeporoid In the asymmetric reduction of 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester using Cunninghamella gloeosporoides (Non-patent Document 2), reductases KRED102, KRED103, and KRED106 (Non-patent Document 3), (1R, 2S) 2- Hydroxycyclopentanecarboxylic acid esters are reported to form.

また、還元酵素KRED107、KRED131(非特許文献3)を用いた2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルの不斉還元では、主として(1S,2R)体の2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルが生成すると報告されている。   In addition, asymmetric reduction of 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester using reductases KRED107 and KRED131 (Non-patent Document 3) reports that (1S, 2R) isomer of 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester is mainly produced. Has been.

また、アブシディア・グラウカ(Absidia glauca)、リゾプス・アーリズス(Rhizopus arrhizus)、ペニシリウム・クリソゲナム(Penicillium chrysogenum)(非特許文献2)、還元酵素KRED113(非特許文献3)を用いた2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルの不斉還元では、主として(1S,2S)体の2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルが生成すると報告されている。   In addition, 2-oxocyclopentanecarboxylic acid using Absidia glauca, Rhizopus arrhizus, Penicillium chrysogenum (Non-patent document 2), and reductase KRED113 (Non-patent document 3). In the asymmetric reduction of acid ester, it is reported that (1S, 2S) -form 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester is mainly produced.

以上のように、微生物や酵素を用いた2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルの不斉還元例はあるものの、特定の微生物や酵素を用いた還元反応に限られており、特に、還元反応での主生成物が(1R,2R)体の2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとする報告はこれまでに全く存在しない。   As described above, although there are examples of asymmetric reduction of 2-oxocyclopentanecarboxylic acid esters using microorganisms and enzymes, they are limited to reduction reactions using specific microorganisms and enzymes. There has never been a report that the main product is a (1R, 2R) 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester.

特平5−192187JP 5-192187

Biosci. Biotech. Biochem., 60(5), 760-764,(1996)Biosci. Biotech. Biochem., 60 (5), 760-764, (1996) Tetrahedron Letters, 27(23), 2631-2634,(1986)Tetrahedron Letters, 27 (23), 2631-2634, (1986) Tetrahedron, 62, 901-905,(2006)Tetrahedron, 62, 901-905, (2006)

本発明の課題は、医薬品の中間体として有用な光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステル、特に光学活性2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルを効率的かつ工業的に製造することにある。   An object of the present invention is to efficiently and industrially produce an optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, particularly an optically active 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester, useful as a pharmaceutical intermediate.

本発明者らは、光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの簡便かつ効率的な製造方法を開発すべく検討を重ねた結果、特定のポリペプチドを2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルに作用させて不斉還元することにより、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルの特定の立体異性体を効率的に製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of repeated studies to develop a simple and efficient method for producing an optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, the present inventors have caused a specific polypeptide to act on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester. As a result, it was found that a specific stereoisomer of 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester can be efficiently produced by asymmetric reduction, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、以下の1又は複数の特徴を有する。   That is, the present invention has the following one or more features.

本発明は、光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステル、好ましくは2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルの製造方法であって、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルに、ポリペプチド、該ポリペプチドを産生する生物体、または、該生物体の処理物を作用させて、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルを還元することを特徴とする方法である。ポリペプチドとしては、キャンディダ(Candida)属、ロードトルーラ(Rhodotorula)属、デボシア(Devosia)属、オガタエア(Ogataea)属、ブレブンディモナス(Brevundimonas)属、ラクトバシラス(Lactobacillus)属、サーモアナエロビウム(Themoanaerobium)属、ロドコッカス(Rhodococcus)属、スポロボロマイセス(Sporobolomyces)属、スポリディオボラス(Sporidiobolus)属からなる群より選ばれた微生物由来のポリペプチドがあげられる。   The present invention relates to a process for producing an optically active 2-hydroxycycloalkane carboxylic acid ester, preferably 2-hydroxycyclopentane carboxylic acid ester, wherein the 2-oxocycloalkane carboxylic acid ester produces a polypeptide and the polypeptide. The 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester is reduced by the action of a living organism or a processed product of the organism. Polypeptides include Candida, Rhodotorula, Devosia, Ogataea, Brevundimonas, Lactobacillus, Thermoanaerobium, and Thermoanaerobium. And a polypeptide derived from a microorganism selected from the group consisting of genus, genus Rhodococcus, genus Sporobolomyces and genus Sporidiobolus.

また、本発明は、(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの製造方法であり、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルにポリペプチド、好ましくはスポロボロマイセス(Sporobolomyces)属、スポリディオボラス(Sporidiobolus)属からなる群より選ばれた微生物由来のポリペプチド、を作用させることを特徴とする方法である。   The present invention also relates to a method for producing (1R, 2R) -2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, wherein 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester is added to a polypeptide, preferably a genus Sporobolomyces. It is a method characterized by allowing a polypeptide derived from a microorganism selected from the group consisting of the genus Sporidiobolus to act.

また、本発明は、(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの製造方法であって、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルに、ポリペプチド、好ましくは下記(a1)、(a2)、および(a3)からなる群から選択されるポリペプチド、該ポリペプチドを産生する生物体、または、該生物体の処理物を作用させて、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルを還元することを特徴とする方法である:
(a1)配列表の配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(a2)配列表の配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入及び/または付加したアミノ酸配列からなり、かつ2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有するポリペプチド、
(a3)配列表の配列番号1に記載のアミノ酸配列と85%以上の配列同一性を有し、かつ2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有するポリペプチド。
The present invention also relates to a method for producing (1R, 2R) -2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, wherein 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester is a polypeptide, preferably the following (a1), (a2) And reducing a 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester by acting a polypeptide selected from the group consisting of: and (a3), an organism that produces the polypeptide, or a processed product of the organism It is a featured method:
(A1) a polypeptide comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing;
(A2) consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, and 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH A polypeptide having an activity of acting on (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester and NADP,
(A3) It has a sequence identity of 85% or more with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, and acts on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH to (1R, 2R) -2-hydroxy A polypeptide having an activity to produce cyclopentanecarboxylic acid ester and NADP.

また、上記の(a1)、(a2)、および(a3)からなる群から選択されるポリペプチドを産生する生物体が、下記(A1)、(A2)、(A3)、および(A4)からなる群から選択されるDNAを導入された組換え生物であることが好ましい。
(A1)配列表の配列番号2に記載のDNA、
(A2)配列表の配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするDNA、
(A3)配列表の配列番号2に記載のDNAと相補的なDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有するポリペプチドをコードするDNA、
(A4)、配列表の配列番号2に記載の塩基配列と85%以上の配列同一性を有し、かつ2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有するポリペプチドをコードするDNA。
In addition, an organism producing a polypeptide selected from the group consisting of (a1), (a2), and (a3) above is from (A1), (A2), (A3), and (A4) below. A recombinant organism into which a DNA selected from the group is introduced is preferred.
(A1) DNA set forth in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing,
(A2) DNA encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing,
(A3) hybridizes with a DNA complementary to the DNA of SEQ ID NO: 2 in the sequence listing under stringent conditions, and acts on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH (1R, 2R)- DNA encoding a polypeptide having activity to produce 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester and NADP,
(A4), having a sequence identity of 85% or more with the base sequence set forth in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing and acting on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH (1R, 2R) -2- A DNA encoding a polypeptide having an activity to produce hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester and NADP.

上記製造方法において、組換え生物が Escherichia coli(大腸菌)であることが好ましい。   In the above production method, the recombinant organism is preferably Escherichia coli.

また、本発明は、(1S,2S)−2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの製造方法であり、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルに、キャンディダ(Candida)属、ロードトルーラ(Rhodotorula)属、オガタエア(Ogataea)属、サーモアナエロビウム(Themoanaerobium)属からなる群から選ばれた微生物由来のポリペプチドを作用させることを特徴とする方法である。   The present invention also relates to a method for producing (1S, 2S) -2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, wherein 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester includes Candida genus, Rhodotorula genus, Ogataair. It is a method characterized in that a polypeptide derived from a microorganism selected from the group consisting of the genus (Ogataea) and the genus Thermoanaerobium is allowed to act.

また、本発明は、(1S,2R)−2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの製造方法であり、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルに、キャンディダ(Candida)属、デボシア(Devosia)属、ブレブンディモナス(Brevundimonas)属、ラクトバシラス(Lactobacillus)属からなる群から選ばれた微生物由来のポリペプチドを作用させることを特徴とする方法である。   The present invention also relates to a method for producing (1S, 2R) -2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, wherein 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester includes Candida genus, Devosia genus, It is a method characterized by allowing a polypeptide derived from a microorganism selected from the group consisting of the genera Brevundimonas and Lactobacillus to act.

また、本発明は、(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの製造方法であり、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルに、キャンディダ(Candida)属、ロドコッカス(Rhodococcus)属からなる群から選ばれた微生物由来のポリペプチドを作用させることを特徴とする方法である。   The present invention also relates to a method for producing (1R, 2S) -2-hydroxycycloalkane carboxylic acid ester, and the 2-oxocycloalkane carboxylic acid ester comprises a genus Candida and a genus Rhodococcus. It is a method characterized by allowing a polypeptide derived from a microorganism selected from the group to act.

上記のいずれの製造方法においても、還元型補酵素再生能を有するポリペプチドを更に作用させることが好ましい。   In any of the above production methods, it is preferable to further act a polypeptide having the ability to regenerate reduced coenzyme.

また、本発明は、上記の方法で得られる2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルとアンモニアを反応させることを特徴とする、2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸アミドの製造方法に関する。   The present invention also relates to a method for producing 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid amide, which comprises reacting 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester obtained by the above method with ammonia.

また、本発明は、上記で得られる2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸アミドを塩基条件下でハロゲン化剤と反応させることを特徴とする2−アミノシクロアルカノールの製造方法に関する。   The present invention also relates to a process for producing 2-aminocycloalkanol, characterized in that the 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid amide obtained above is reacted with a halogenating agent under basic conditions.

本発明の方法によれば、光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステル、特に光学活性2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルを効率的かつ工業的に製造することができる。   According to the method of the present invention, an optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, particularly an optically active 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester, can be produced efficiently and industrially.

以下、本発明について実施形態を用いて詳細に説明する。なお、本発明はこれらにより限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail using embodiments. In addition, this invention is not limited by these.

なお、本発明で製造する光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルとは、2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの4種類の立体異性体に占める目的の立体異性体の比率が50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、更に好ましくは80%以上の2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルである。これについては後に詳説する。   The optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester produced in the present invention has a ratio of the desired stereoisomer in the four stereoisomers of 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester of 50% or more, preferably Is 60% or more, more preferably 70% or more, and still more preferably 80% or more of 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester. This will be described in detail later.

本発明で用いるポリペプチド
本発明で用いるポリペプチドは、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルに作用して光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルを生成する活性を有するものであれば、いずれを用いても良い。本ポリペプチドの取得方法は、後で詳述する。
Polypeptide used in the present invention Any polypeptide can be used as long as it has an activity to act on 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester to produce optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester. May be. The method for obtaining this polypeptide will be described in detail later.

以下、本発明で用いるポリペプチドについて、(1R、2R)体の2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの製造に用いるポリペプチドを例に用いて詳説する。なお、他の立体異性体の2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの製造に用いるポリペプチドについても、以下の内容が適応できる。   Hereinafter, the polypeptide used in the present invention will be described in detail using the polypeptide used for the production of (1R, 2R) 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester as an example. The following contents can also be applied to polypeptides used for the production of other stereoisomeric 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid esters.

本発明で用いるポリペプチドとしては、例えば(1R、2R)体の2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルを製造する場合は、配列表の配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドを挙げることができる((a1)のポリペプチド)。また、本発明で用いるポリペプチドとしては、配列表の配列番号1に示したアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、挿入、置換及び/または付加したアミノ酸配列からなるポリペプチドであってもよい((a2)のポリペプチド)。これらのポリペプチドは、Current Protocols in Molecular Biology(John Wiley and Sons, Inc., 1989)等に記載の公知の方法に準じて調製することができ、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有する限りは、上記ポリペプチドに包含される。   As a polypeptide used in the present invention, for example, when producing a (1R, 2R) 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, a polypeptide comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing can be mentioned. (Polypeptide of (a1)). The polypeptide used in the present invention is a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, inserted, substituted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing. (Polypeptide of (a2)). These polypeptides can be prepared according to known methods described in Current Protocols in Molecular Biology (John Wiley and Sons, Inc., 1989) and the like, and act on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH. As long as it has an activity to produce (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester and NADP, it is included in the above polypeptide.

ここで「複数個のアミノ酸」とは、例えば、50個、好ましくは30個、より好ましくは15個、さらに好ましくは10個、9個、8個、7個、6個、5個、4個、3個、または2個以下のアミノ酸を意味する。   Here, the “plural amino acids” are, for example, 50, preferably 30, more preferably 15, more preferably 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 Means 3 or less amino acids.

配列表の配列番号1に示したアミノ酸配列において、アミノ酸が置換、挿入、欠失及び/または付加される場所は特に制限されないが、高度保存領域を避けるのが好ましい。ここで、高度保存領域とは、由来の異なる複数の酵素について、アミノ酸配列を最適に整列させて比較した場合に、複数の配列間でアミノ酸が一致している領域を表す。高度保存領域は、配列番号1に示したアミノ酸配列と、公知の微生物由来のアルコール脱水素酵素のアミノ酸配列とを、GENETYX等のツールを用いて比較することにより確認することができる。   In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, the place where an amino acid is substituted, inserted, deleted and / or added is not particularly limited, but it is preferable to avoid a highly conserved region. Here, the highly conserved region represents a region in which amino acids are identical between a plurality of sequences when the amino acid sequences are optimally aligned and compared for a plurality of enzymes having different origins. The highly conserved region can be confirmed by comparing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 with the amino acid sequence of a known microorganism-derived alcohol dehydrogenase using a tool such as GENETYX.

置換、挿入、欠失及び/または付加により改変されたアミノ酸配列としては、1種類のタイプ(例えば置換)の改変のみを含むものであっても良いし、2種以上の改変(例えば、置換と挿入)を含んでいても良い。   The amino acid sequence modified by substitution, insertion, deletion and / or addition may include only one type of modification (for example, substitution), or two or more modifications (for example, substitution and substitution). Insertion).

また、置換の場合には、置換するアミノ酸は、置換前のアミノ酸と類似の性質を有するアミノ酸(同族アミノ酸)であることが好ましい。ここでは、以下に挙げる各群の同一群内のアミノ酸を同族アミノ酸とする。
(第1群:中性非極性アミノ酸)Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Met, Cys, Pro, Phe
(第2群:中性極性アミノ酸)Ser, Thr, Gln, Asn, Trp, Tyr
(第3群:酸性アミノ酸)Glu, Asp
(第4群:塩基性アミノ酸)His, Lys, Arg。
In the case of substitution, the amino acid to be substituted is preferably an amino acid having a property similar to that of the amino acid before substitution (cognate amino acid). Here, amino acids in the same group of the following groups are regarded as homologous amino acids.
(Group 1: neutral nonpolar amino acids) Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Met, Cys, Pro, Phe
(Group 2: neutral polar amino acids) Ser, Thr, Gln, Asn, Trp, Tyr
(Group 3: acidic amino acids) Glu, Asp
(Group 4: basic amino acids) His, Lys, Arg.

また、本発明で用いるポリペプチドとしては、配列表の配列番号1に示すアミノ酸配列と85%以上の配列同一性を有し、かつ、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有するポリペプチドであってもよい((a3)のポリペプチド)。   The polypeptide used in the present invention has 85% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, and acts on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH ( 1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester and a polypeptide having an activity of producing NADP may be used (polypeptide of (a3)).

配列表の配列番号1のアミノ酸配列に対する配列同一性は85%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、95%以上が更に好ましく、98%以上もしくは99%以上がより最も好ましい。   The sequence identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing is preferably 85% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, and most preferably 98% or more or 99% or more.

アミノ酸配列の配列同一性は、配列表の配列番号1に示したアミノ酸配列と評価したいアミノ酸配列とを比較し、両方の配列でアミノ酸が一致した位置の数を比較総アミノ酸数で除して、さらに100を乗じた値で表される。   The sequence identity of the amino acid sequences is determined by comparing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing with the amino acid sequence to be evaluated, dividing the number of amino acid positions in both sequences by the total number of amino acids, Furthermore, it is represented by a value multiplied by 100.

2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有する限り、配列番号1に記載のアミノ酸配列に、付加的なアミノ酸配列を結合することができる。例えば、ヒスチジンタグやHAタグのようなタグ配列を付加しても良い。あるいは、他のタンパク質との融合タンパク質とすることもできる。また、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有する限り、ペプチド断片であってもよい。   As long as it has the activity of acting on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH to produce (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester and NADP, it is added to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. Amino acid sequences can be combined. For example, a tag sequence such as a histidine tag or HA tag may be added. Alternatively, it can be a fusion protein with another protein. Moreover, as long as it has the activity which acts on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH and produces | generates (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester and NADP, a peptide fragment may be sufficient.

また、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性のレベルが低下する場合であっても、実質的に同等の活性があれば、本発明のポリペプチドに包含される。ここで「実質的に同等の活性」とは、元の活性に対して、例えば50%以上、通常70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上あるいは95%以上の活性を言う。活性の測定は、後述の方法で実施できる。   Even when the level of activity of acting on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH to produce (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester and NADP is reduced, Any equivalent activity is encompassed by the polypeptide of the present invention. Here, “substantially equivalent activity” refers to an activity of, for example, 50% or more, usually 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more or 95% or more with respect to the original activity. . The activity can be measured by the method described later.

本発明で用いるポリペプチドの取得方法
本発明で用いるポリペプチドは、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルを還元して、光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルを生成する能力を有する微生物から取得できる。該ポリペプチドを有する微生物は、例えば、以下の方法で見出すことができる。
Method for Obtaining Polypeptide Used in the Present Invention The polypeptide used in the present invention can be obtained from a microorganism having the ability to reduce 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester to produce optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester. . A microorganism having the polypeptide can be found, for example, by the following method.

微生物を適当な培地で培養し、集菌後、緩衝液中、グルコースなどの栄養存在下で2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルと反応させる。反応後、溶剤などで抽出を行い、ガスクロマトグラフィーおよび高速液体クロマトグラフィーなどで分析することにより、生成する2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの生成量、4種類の立体異性体の組成比を確認すればよい。   The microorganism is cultured in an appropriate medium, and after collection, the microorganism is reacted with 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester in the presence of nutrients such as glucose in a buffer solution. After the reaction, extraction with a solvent, etc., and analysis by gas chromatography, high performance liquid chromatography, etc. confirm the amount of 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester produced and the composition ratio of the four stereoisomers. do it.

微生物を培養するための培地としては、その微生物が増殖する限り、通常の、炭素源、窒素源、無機塩類、有機栄養素などを含む液体栄養培地を用いることができる。培養は、例えば、温度25℃〜37℃、pH4〜8で振とうもしくは通気することで行い得る。   As a medium for culturing a microorganism, a normal liquid nutrient medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, organic nutrients and the like can be used as long as the microorganism grows. The culture can be performed, for example, by shaking or aeration at a temperature of 25 ° C. to 37 ° C. and a pH of 4 to 8.

微生物からの本発明に用いるポリペプチドの単離は、公知の蛋白質精製法を適当に組み合わせて用いることにより実施できる。例えば、以下のように実施できる。まず、微生物を適当な培地で培養し、培養液から遠心分離、あるいは、濾過により菌体を集める。得られた菌体を、超音波破砕機、あるいは、グラスビーズ等を用いた物理的手法で破砕した後、遠心分離にて菌体残渣を除き、無細胞抽出液を得る。そして、熱処理、塩析(硫酸アンモニウム沈殿、リン酸ナトリウム沈殿など)、溶媒沈殿(アセトンまたはエタノールなどによる蛋白質分画沈殿法)、透析、ゲル濾過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、限外濾過等の手法を単独で、または組み合わせて用いることにより、該無細胞抽出液から本発明に用いるポリペプチドを単離する。   Isolation of the polypeptide used in the present invention from a microorganism can be carried out by using an appropriate combination of known protein purification methods. For example, it can be implemented as follows. First, microorganisms are cultured in an appropriate medium, and the cells are collected from the culture solution by centrifugation or filtration. The obtained microbial cells are crushed by an ultrasonic crusher or a physical method using glass beads and the like, and the microbial cell residue is removed by centrifugation to obtain a cell-free extract. And heat treatment, salting out (ammonium sulfate precipitation, sodium phosphate precipitation, etc.), solvent precipitation (protein fraction precipitation with acetone or ethanol, etc.), dialysis, gel filtration chromatography, ion exchange chromatography, reverse phase chromatography, limiting The polypeptide used in the present invention is isolated from the cell-free extract by using a technique such as external filtration alone or in combination.

単離したポリペプチドの2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルに対する還元活性は、評価したいポリペプチドと2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルとを作用させた後に、2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの生成をガスクロマトグラフィーなどで分析することにより評価できる。また、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステル還元活性、例えば、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステル還元活性については、以下の簡便な方法でも評価できる。   The reduced activity of the isolated polypeptide against 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester is determined by reacting the polypeptide to be evaluated with 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester and then generating 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester. It can be evaluated by analyzing with gas chromatography or the like. Further, the 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester reducing activity, for example, the 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester reducing activity can be evaluated by the following simple method.

[2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルに対する還元活性の測定方法]
2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルに対する還元活性は、100mMリン酸緩衝液(pH6.5)に、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステル10mM、補酵素NADPH0.25mM、および粗酵素液を添加して30℃で1分間反応を行い、波長340nmにおける吸光度の減少速度より算出する。この反応条件において、1分間に1μmolのNADPHをNADPに酸化する酵素活性を1Uと定義する。NADPHのかわりにNADHを用いても良い。
[Method for measuring reduction activity for 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester]
The reduction activity for 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester was increased by adding 10 mM 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester, 0.25 mM coenzyme NADPH, and crude enzyme solution to 100 mM phosphate buffer (pH 6.5). The reaction is carried out at 1 ° C. for 1 minute, and the rate of decrease in absorbance at a wavelength of 340 nm is calculated. Under this reaction condition, the enzyme activity that oxidizes 1 μmol of NADPH to NADP per minute is defined as 1 U. NADH may be used instead of NADPH.

本発明で用いるポリペプチドの起源は限定されるものではないが、好ましくはキャンディダ(Candida)属、ロードトルーラ(Rhodotorula)属、デボシア(Devosia)属、オガタエア(Ogataea)属、ブレブンディモナス(Brevundimonas)属、ラクトバシラス(Lactobacillus)属、サーモアナエロビウム(Themoanaerobium)属、ロドコッカス(Rhodococcus)属、スポロボロマイセス(Sporobolomyces)属、スポリディオボラス(Sporidiobolus)属からなる群より選ばれた微生物由来のものである。   The origin of the polypeptide used in the present invention is not limited, but preferably the genus Candida, the genus Rhodotorula, the genus Devosia, the genus Ogataea, the Brevundimonas Derived from a microorganism selected from the group consisting of genus, Lactobacillus genus, Thermoanaerobium genus, Rhodococcus genus, Sporobolomyces genus, Sporidiobolus genus Is.

(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルを製造する場合は、用いるポリペプチドとしてはスポロボロマイセス(Sporobolomyces)属、スポリディオボラス(Sporidiobolus)属からなる群より選ばれた微生物由来のものが好ましい。   When producing (1R, 2R) -2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, the polypeptide used is a microorganism selected from the group consisting of the genus Sporoboromyces and the genus Sporidiobolus The thing of origin is preferable.

スポロボロマイセス(Sporobolomyces)属酵母としては、例えば、スポロボロマイセス・アルビダス(Sporobolomyces albidus)、スポロボロマイセス・アルボルベスセンス(Sporobolomyces alborubescens)、スポロボロマイセス・アルバス(Sporobolomyces albus)、スポロボロマイセス・アンタークティカス(Sporobolomyces antarcticus)、スポロボロマイセス・ビスフォフィア(Sporobolomyces bischofiae)、スポロボロマイセス・ブルーミ(Sporobolomyces blumeae)、スポロボロマイセス・コルニカラー(Sporobolomyces carnicolor)、スポロボロマイセス・コプロフィラス(Sporobolomyces coprophilus)、スポロボロマイセス・コプロスマ(Sporobolomyces coprosmae)、スポロボロマイセス・コプロスミコーラ(Sporobolomyces coprosmicola)、スポロボロマイセス・コラリフォーミス(Sporobolomyces coralliformis)、スポロボロマイセス・ディメナエ(Sporobolomyces dimmenae)、スポロボロマイセス・ディオスピロリス(Sporobolomyces diospyroris)、スポロボロマイセス・ドラコフィラス(Sporobolomyces dracophyllus)、スポロボロマイセス・エロンガタス(Sporobolomyces elongatus)、スポロボロマイセス・ファルカタス(Sporobolomyces falcatus)、スポロボロマイセス・フォリーコラ(Sporobolomyces foliicola)、スポロボロマイセス・グラシリス(Sporobolomyces gracilis)、スポロボロマイセス・グリセオフラバス(Sporobolomyces griseoflavus)、スポロボロマイセス・ホルサチカス(Sporobolomyces holsaticus)、スポロボロマイセス・イノシトフィラス(Sporobolomyces inositophilus)、スポロボロマイセス・インターメディウス(Sporobolomyces intermedius)、スポロボロマイセス・クルイベリ−ニエリー(Sporobolomyces kluyveri-nielii)、スポロボロマイセス・ラクトフィラス(Sporobolomyces lactophilus)、スポロボロマイセス・ラクトサス(Sporobolomyces lactosus)、スポロボロマイセス・リンデラ(Sporobolomyces linderae)、スポロボロマイセス・ロファセリ(Sporobolomyces lophatheri)、スポロボロマイセス・マグニスポラス(Sporobolomyces magnisporus)、スポロボロマイセス・マルシラエ(Sporobolomyces marcillae)、スポロボロマイセス・ミスカンチ(Sporobolomyces miscanthi)、スポロボロマイセス・ナガノエンシス(Sporobolomyces naganoensis)、スポロボロマイセス・ノバジアランディカス(Sporobolomyces novazealandicus)、スポロボロマイセス・ナイランディ(Sporobolomyces nylandii)、スポロボロマイセス・オドラタス(Sporobolomyces odoratus)、スポロボロマイセス・オドラス(Sporobolomyces odorus)、スポロボロマイセス・オガサワレンシス(Sporobolomyces ogasawarensis)、スポロボロマイセス・オリジコーラ(Sporobolomyces oryzicola)、スポロボロマイセス・パラロセウス(Sporobolomyces pararoseus)、スポロボロマイセス・ファフィ(Sporobolomyces phaffii)、スポロボロマイセス・フィラダス(Sporobolomyces phylladus)、スポロボロマイセス・フィロマティス(Sporobolomyces phyllomatis)、スポロボロマイセス・ポルアッシ(Sporobolomyces pollaccii)、スポロボロマイセス・プーンスーキー(Sporobolomyces poonsookiae)、スポロボロマイセス・プニセウス(Sporobolomyces puniceus)、スポロボロマイセス・ピロシ(Sporobolomyces pyrrosiae)、スポロボロマイセス・ロセウス(Sporobolomyces roseus)、スポロボロマイセス・ルバー(Sporobolomyces ruber)、スポロボロマイセス・ルバーリムス・バー・アルバス(Sporobolomyces ruberrimus var. albus)、スポロボロマイセス・ルバーリムス・バー・ルバーリムス(Sporobolomyces ruberrimus var. ruberrimus)、スポロボロマイセス・サリシナス(Sporobolomyces salicinus)、スポロボロマイセス・サルモネウス(Sporobolomyces salmoneus)、スポロボロマイセス・サルモニカラー(Sporobolomyces salmonicolor)、スポロボロマイセス・サシコーラ(Sporobolomyces sasicola)、スポロボロマイセス・シバタナス(Sporobolomyces shibatanus)、スポロボロマイセス・シングラリス(Sporobolomyces singularis)、スポロボロマイセス・スブルンネス(Sporobolomyces subbrunneus)、スポロボロマイセス・スブロセウス(Sporobolomyces subroseus)、スポロボロマイセス・シジギー(Sporobolomyces syzygii)、スポロボロマイセス・タウポエンシス(Sporobolomyces taupoensis)、スポロボロマイセス・テヌイス(Sporobolomyces tenuis)、スポロボロマイセス・ツガエ(Sporobolomyces tsugae)、スポロボロマイセス・バーミキュラタス(Sporobolomyces vermiculatus)、スポロボロマイセス・ウェイマニ(Sporobolomyces weijmanii)、スポロボロマイセス・ザンザス(Sporobolomyces xanthus)、スポロボロマイセス・ヤマトアヌス(Sporobolomyces yamatoanus)、スポロボロマイセス・ユチコーラ(Sporobolomyces yuccicola)、スポロボロマイセス・ユンナネンシス(Sporobolomyces yunnanensis)、などが挙げられる。   Examples of yeasts belonging to the genus Sporobolomyces include Sporobolomyces albidus, Sporobolomyces alborubescens, Sporobolomyces albus, Sporobolomyces albus, Sporobolomyces albus Sporobolomyces antarcticus, Sporobolomyces bischofiae, Sporobolomyces blumeae, Sporobolomyces carnicolor, Sporoboromyces carnicolor Sprorobolomyces coprophilus, Sporobolomyces coprosmae, Sporobolomyces coprosmicola, Sporobolomyces coralliformis Sporobolomyces dimmenae, Sporobolomyces diospyroris, Sporobolomyces dracophyllus, Sporobolomyces elongatus, Sporoboromyces elongatus・ Falcatus (Sporobolomyces falcatus), Sporobolomyces foliicola (Sporobolomyces foliicola), Sporobolomyces gracilis, Sporobolomyces griseoflavus (Sporobolomyces griseoflavus), Sporoboromyces porobus ces , Sporobolomyces inositophilus, Sporobolomyces intermedius, Sporobolomyces intermedius (Sporobolo myces kluyveri-nielii), Sporobolomyces lactophilus, Sporobolomyces lactosus, Sporobolomyces linderae, Sporobolomyces lophatheri, Sporobolomyces lophatheri Sporobolomyces magnisporus, Sporobolomyces marcillae, Sporobolomyces miscanthi, Sporobolomyces naganoensis, Sporobolomyces naganoensis Novadia randicas (Sporobolomyces novalandicus), Sporobolomyces nylandii, Sporobolomyces odoratus, Sporobolomyces odorusus, Sporobolomyces ogasawarensis, Sporobolomyces oryzicola, Sporobolomyces pararoseus, Sporobolomyces phaffii, Sporoboromyces phaffii Sporobolomyces phylladus), Sporobolomyces phyllomatis, Sporobolomyces pollaccii, Sporobolomyces poonsookiae, Sporobolomyces poonsookiae, Spoolomyces ponyus ces Sporobolomyces pyrrosiae, Sporobolomyces roseus, Sporobolomyces ruber, Sporobolomyces ruber bar・ Albus (Sporobolomyces ruberrimus var. Albus), Sporobolomyces ruberrimus ・ Bar luberrimus (Sporobolomyces ruberrimus var. Ruberrimus), Sporobolomyces salicinus, Sporobolomyces salmoneus salmon (Sporobolomyces salmoneus) Sporobolomyces salmonicolor, Sporobolomyces sasicola, Sporobolomyces shibatanus, Sporobolomyces singularis, Sporobolomyces singularis (Sporobolomyces subbrunneus), Sporobolomyces subroseus, Sporobolomyces syzygii, Sporobolomyces taupoensis, spo Sporobolomyces tenuis, Sporobolomyces tsugae, Sporobolomyces vermiculatus, Sporobolomyces weijmanii, Sporobolomyces weijmanii xanthus), Sporobolomyces yamatoanus, Sporobolomyces yuccicola, Sporobolomyces yunnanensis, and the like.

スポリディオボラス(Sporidiobolus)属酵母としては、例えば、スポリディオボラス・ジョンソニ(Sporidiobolus johnsonii)、スポリディオボラス・ミクロスポラス(Sporidiobolus microsporus)、スポリディオボラス・パラロセウス(Sporidiobolus pararoseus)、スポリディオボラス・ルイネニエ(Sporidiobolus ruineniae)、スポリディオボラス・ルイネニエ・バー・コプロフィラス(Sporidiobolus ruineniae var. coprophilus)、スポリディオボラス・サルモニカラー(Sporidiobolus salmonicolor)、などが挙げられる。   Examples of the yeast belonging to the genus Sporidiobolus include Sporidiobolus johnsonii, Sporidiobolus microsporus, Sporidiobolus pararoseus, and Sporidiobolus pararoseus. Examples include Sporidiobolus ruineniae, Sporidiobolus ruineniae var. Coprophilus, and Sporidiobolus salmonicolor.

また、新たに自然界から分離した新種のスポロボロマイセス(Sporobolomyces)属やスポリディオボラス(Sporidiobolus)属酵母なども挙げられる。   In addition, new species of sporoboromyces and sporidiobolus newly isolated from nature are also included.

好ましくは、スポロボロマイセス・サルモニカラー(Sporobolomyces salmonicolor)、スポリディオボラス・サルモニカラー(Sporidiobolus salmonicolor)などが挙げられる。   Preferably, Sporoboromyces salmonicolor (Sporobolomyces salmonicolor), Sporidiobolus salmonicolor (Sporidiobolus salmonicolor), etc. are mentioned.

(1S,2S)−2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルを製造する場合は、用いるポリペプチドとしてはキャンディダ(Candida)属、ロードトルーラ(Rhodotorula)属、オガタエア(Ogataea)属、サーモアナエロビウム(Themoanaerobium)属からなる群から選ばれた微生物由来のものが好ましい。より好ましくは、キャンディダ・マグノリエ(Candida magnoliae)、キャンディダ・ボイディニ(Candida boidinii)、ロードトルーラ・グルチニス・バー・ダイレネンシス(Rhodotorula glutinis var. dairenensis)、オガタエア・ミヌータ・バー・ミヌータ(Ogataea minuta var. minuta)、サーモアナエロビウム・ブロッキ(Themoanaerobium brockii)由来のポリペプチドである。特に好ましいポリペプチドは、キャンディダ・マグノリエ(Candida magnoliae)由来の還元酵素CR酵素(実施例4)、ロードトルーラ・グルチニス・バー・ダイレネンシス(Rhodotorula glutinis var. dairenensis)NBRC0415 由来の還元酵素RRG(実施例5)、オガタエア・ミヌータ・バー・ミヌータ(Ogataea minuta var. minuta)NBRC0975 由来の還元酵素(実施例6)などである。これら酵素の理化学的性質、アミノ酸配列、取得方法については、CR酵素は国際公報WO01/040450、RRG酵素は国際公報WO03/093477、オガタエア・ミヌータ・バー・ミヌータ(Ogataea minuta var. minuta)NBRC0975 由来の還元酵素は国際公報WO06/013801、に記載されている。   In the case of producing (1S, 2S) -2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, the polypeptides to be used include Candida genus, Rhodotorula genus, Ogataea genus, Thermoanaerobium (Themoanaerobium genus). And) derived from a microorganism selected from the group consisting of genus. More preferably, Candida magnoliae, Candida boidinii, Rhodotorula glutinis var. Dairenensis, Ogataea minuta var. Minuta ), A polypeptide derived from Thermoanaerobium brockii. Particularly preferred polypeptides are the reductase CR enzyme derived from Candida magnoliae (Example 4), the reductase RRG derived from Rhodotorula glutinis var. Dairenensis NBRC0415 (Example 5). ), A reductase derived from Ogataea minuta var. Minuta NBRC0975 (Example 6), and the like. Regarding the physicochemical properties, amino acid sequences, and obtaining methods of these enzymes, CR enzyme is derived from International Publication WO01 / 040450, RRG enzyme is derived from International Publication WO03 / 093477, Ogataea minuta var. Minuta NBRC0975 Reductases are described in International Publication WO06 / 013801.

(1S,2R)−2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルを製造する場合は、用いるポリペプチドとしてはキャンディダ(Candida)属、デボシア(Devosia)属、ブレブンディモナス(Brevundimonas)属、ラクトバシラス(Lactobacillus)属からなる群から選ばれた微生物由来のものが好ましい。より好ましくは、キャンディダ・マリス(Candida maris)、デボシア・リボフラビナ(Devosia riboflavina)、ブレブンディモナス・ディミヌータ(Brevundimonas diminuta)、ラクトバシラス・ブレビス(Lactobacillus brevis)、ラクトバシラス・ケフィア(Lactobacillus kefir)由来のポリペプチドである。特に好ましいポリペプチドは、キャンディダ・マリス(Candida maris)NBRC10003由来の還元酵素FPDH(実施例9)、デボシア・リボフラビナ(Devosia riboflavina)NBRC13584 由来のRDR還元酵素(実施例10)、ブレブンディモナス・ディミヌータ(Brevundimonas diminuta)NBRC13584由来の還元酵素(実施例11)などである。これら酵素の理化学的性質、アミノ酸配列、取得方法については、FPDH酵素は国際公報WO01/05996、RRG酵素は国際公報WO04/027055、ブレブンディモナス・ディミヌータ(Brevundimonas diminuta)NBRC13584 由来の還元酵素は国際公報WO07/114217、に記載されている。   In the case of producing (1S, 2R) -2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, the polypeptides to be used include Candida genus, Devosia genus, Brevundimonas genus, Lactobacillus. Those derived from microorganisms selected from the group consisting of genera are preferred. More preferably, a polypeptide derived from Candida maris, Devosia riboflavina, Brevundimonas diminuta, Lactobacillus brevis, Lactobacillus kefir It is. Particularly preferred polypeptides are the reductase FPDH derived from Candida maris NBRC10003 (Example 9), the RDR reductase derived from Devosia riboflavina NBRC13584 (Example 10), and Brevundimonas diminuta. (Brevundimonas diminuta) NBRC13584-derived reductase (Example 11). Regarding the physicochemical properties, amino acid sequences, and obtaining methods of these enzymes, the FPDH enzyme is the international publication WO01 / 05996, the RRG enzyme is the international publication WO04 / 027055, and the reductase derived from Brevundimonas diminuta NBRC13584 is the international publication. WO07 / 114217.

(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルを製造する場合は、用いるポリペプチドとしてはキャンディダ(Candida)属、ロドコッカス(Rhodococcus)属からなる群から選ばれた微生物由来のものが好ましい。より好ましくは、キャンディダ・マルトーサ(Candida maltosa)、キャンディダ・パラプシロシス(Candida parapsilosis)、ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)由来のポリペプチドである。特に好ましいポリペプチドは、キャンディダ・マルトーサ(Candida maltosa)NBRC1977由来の還元酵素(実施例14)、キャンディダ・パラプシロシス(Candida parapsilosis)NBRC708由来の還元酵素(実施例15)などである。これら酵素の理化学的性質、アミノ酸配列、取得方法については、キャンディダ・マルトーサ(Candida maltosa)NBRC1977由来の還元酵素は国際公報WO08/066018、キャンディダ・パラプシロシス(Candida parapsilosis)NBRC708由来の還元酵素は特開2003−289874、に記載されている。   In the case of producing (1R, 2S) -2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester, the polypeptide to be used is preferably derived from a microorganism selected from the group consisting of the genus Candida and the genus Rhodococcus. . More preferably, it is a polypeptide derived from Candida maltosa, Candida parapsilosis, Rhodococcus erythropolis. Particularly preferred polypeptides include reductase derived from Candida maltosa NBRC1977 (Example 14), reductase derived from Candida parapsilosis NBRC708 (Example 15), and the like. Regarding the physicochemical properties, amino acid sequences, and obtaining methods of these enzymes, the reductase derived from Candida maltosa NBRC1977 is a special reductase derived from International Publication WO08 / 066018 and the reductase derived from Candida parapsilosis NBRC708. No. 2003-289874.

上記の微生物は、例えば、以下のカルチャーコレクションより入手可能である。
・独立行政法人製品評価技術基盤機構バイオテクノロジー本部 生物遺伝資源部門(NBRC)(〒292-0818 千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8)。
・独立行政法人理化学研究所 バイオリソースセンター 微生物材料開発室(JCM)(〒351-0198 埼玉県和光市広沢2-1)
・German Collection of Microorganisms and Cell Cultures GmbH(DSMZ)(Marschroder Weg 1b, D-38124 Brunswick, Germany)。
The above microorganisms can be obtained from, for example, the following culture collection.
・ National Biotechnology Headquarters, Biotechnology Headquarters, National Institute of Technology and Evaluation (NBRC) (2-5-8 Kazusa Kamashi, Kisarazu City, Chiba Prefecture 292-0818).
・ RIKEN BioResource Center Microbial Materials Development Office (JCM) (2-1 Hirosawa, Wako, Saitama 351-0198)
German Collection of Microorganisms and Cell Cultures GmbH (DSMZ) (Marschroder Weg 1b, D-38124 Brunswick, Germany).

本発明で用いるポリペプチドをコードするDNA
本発明で用いるポリペプチドをコードするDNAは、後述する方法に従って導入された宿主細胞内で該ポリペプチドを発現し得るものであればいかなるものでもよく、任意の非翻訳領域を含んでいてもよい。天然よりクローニングされたDNA、cDNAの他、合成によって得られるDNAも含まれる。
DNA encoding the polypeptide used in the present invention
The DNA encoding the polypeptide used in the present invention may be any DNA that can express the polypeptide in a host cell introduced according to the method described below, and may contain any untranslated region. . In addition to DNA and cDNA cloned from nature, DNA obtained by synthesis is also included.

該ポリペプチドが取得できれば、該ポリペプチドの起源となる微生物より、当業者であれば公知の方法で、このようなDNAを取得できる。例えば、以下に示した方法で取得できる。   If the polypeptide can be obtained, such DNA can be obtained by a person skilled in the art from a microorganism that is the origin of the polypeptide by a known method. For example, it can be acquired by the method shown below.

なお、本明細書において後述する、DNAクローニング、ベクターの調製及び形質転換等の遺伝子操作は、特に明記しない限り、Molecular Cloning 2nd Edition(Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989)等の成書に記載されている方法により実施することができる。また、本明細書の記述に用いられる%は、特に断りのない限り、%(w/v)を意味する。   Unless otherwise specified, genetic manipulations such as DNA cloning, vector preparation and transformation described later in this specification are described in documents such as Molecular Cloning 2nd Edition (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989). Can be implemented by any method. Further,% used in the description of the present specification means% (w / v) unless otherwise specified.

まず、先の「本発明で用いるポリペプチドの取得方法」で記載した方法により単離された本発明で用いるポリペプチドを、適当なエンドペプチダーゼを用いて消化し、生じたペプチド断片を逆相HPLCにより分取する。そして、例えば、ABI492型プロテインシークエンサー(Applied Biosystems社製)により、これらのペプチド断片のアミノ酸配列の一部または全部を決定する。   First, the polypeptide used in the present invention isolated by the method described in “Method for obtaining polypeptide used in the present invention” is digested with an appropriate endopeptidase, and the resulting peptide fragment is subjected to reverse phase HPLC. Sort by. Then, for example, part or all of the amino acid sequences of these peptide fragments are determined by an ABI492 type protein sequencer (Applied Biosystems).

このようにして得られたアミノ酸配列情報をもとにして、該ポリペプチドをコードするDNAの一部を増幅するためのPCR(Polymerase Chain Reaction)プライマーを合成する。次に、通常のDNA単離法、例えば、Visser等の方法(Appl. Microbiol. Biotechnol., 53, 415 (2000))により、該ポリペプチドの起源となる微生物の染色体DNAを調製する。もしくは、該ポリペプチドの起源となる微生物のmRNAよりcDNAを調製する。これらのDNAを鋳型として、先述のPCRプライマーを用いてPCRを行い、該ポリペプチドをコードするDNAの一部を増幅し、その塩基配列を決定する。塩基配列の決定は、例えば、Applied Biosystems 3130xl ジェネティックアナライザ(アプライドバイオシステムズ社製)等を用いて行うことができる。   Based on the amino acid sequence information thus obtained, a PCR (Polymerase Chain Reaction) primer for amplifying a part of the DNA encoding the polypeptide is synthesized. Next, chromosomal DNA of the microorganism that is the origin of the polypeptide is prepared by a conventional DNA isolation method, for example, the method of Visser et al. (Appl. Microbiol. Biotechnol., 53, 415 (2000)). Alternatively, cDNA is prepared from the mRNA of the microorganism that is the origin of the polypeptide. Using these DNAs as templates, PCR is performed using the PCR primers described above, a part of the DNA encoding the polypeptide is amplified, and the base sequence is determined. The base sequence can be determined using, for example, Applied Biosystems 3130xl Genetic Analyzer (Applied Biosystems).

該ポリペプチドをコードするDNAの一部の塩基配列が明らかになれば、例えば、インバース(Inverse)PCR法(Nucl. Acids Res., 16, 8186 (1988))により、その全体の配列を決定することができる。   If the partial base sequence of DNA encoding the polypeptide is clarified, the entire sequence is determined by, for example, the inverse PCR method (Nucl. Acids Res., 16, 8186 (1988)). be able to.

このようにして得られる本発明のポリペプチドをコードするDNAとして、例えば、配列表の配列番号1に示すポリペプチドをコードするDNA((A2)のDNA)が挙げられる。具体的には、配列表の配列番号2に示すDNA((A1)のDNA)を挙げることができる。   Examples of the DNA encoding the polypeptide of the present invention thus obtained include DNA encoding the polypeptide shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing (DNA of (A2)). Specifically, the DNA (DNA of (A1)) shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing can be mentioned.

また、本発明で用いるDNAとしては、配列表の配列番号2に記載のDNAと相補的なDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有するポリペプチドをコードするDNAであってもよい((A3)のDNA)。   The DNA used in the present invention hybridizes with a DNA complementary to the DNA shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing under stringent conditions, and acts on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH. (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester and a DNA encoding a polypeptide having an activity to produce NADP (DNA of (A3)).

また、本発明で用いるDNAとしては、配列表の配列番号2に記載の塩基配列と85%以上の配列同一性を有し、かつ2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有するポリペプチドをコードするDNAであってもよい((A4)のDNA)。   The DNA used in the present invention has a sequence identity of 85% or more with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing, and acts on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH (1R , 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester and a DNA encoding a polypeptide having an activity to produce NADP (DNA of (A4)).

ここで、「配列表の配列番号2に記載のDNAと相補的なDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有するポリペプチドをコードするDNA」とは、配列表の配列番号2に示した塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAをプローブとして、ストリンジェントな条件下にコロニー・ハイブリダイゼーション法、プラーク・ハイブリダイゼーション法、あるいはサザンハイブリダイゼーション法等を用いることにより得られるDNAで、かつ2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有するポリペプチドをコードするDNAを意味する。   Here, “hybridizes with DNA complementary to the DNA shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing under stringent conditions and acts on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH (1R, 2R) “2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester and a DNA encoding a polypeptide having an activity to produce NADP” means that a DNA having a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing is used as a probe. , DNA obtained by using a colony hybridization method, a plaque hybridization method, or a Southern hybridization method under stringent conditions, and acts on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH ( 1R, 2R) -2-hydroxycyclo It means a DNA encoding a polypeptide having the activity to form Ntankarubon ester and NADP.

ハイブリダイゼーションは、Molecular Cloning, A laboratory manual, second edition (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989)等に記載されている方法に準じて行うことができる。ここで、「ストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNA」とは、例えば、コロニーあるいはプラーク由来のDNAを固定化したフィルターを用いて、0.7〜1.0MのNaCl存在下、65℃で相補鎖形成を行った後、2倍濃度のSSC溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mM塩化ナトリウム、15mMクエン酸ナトリウムよりなる)を用い、65℃の条件下でフィルターを洗浄することにより取得できるDNAをあげることができる。好ましくは65℃で0.3倍濃度のSSC溶液で洗浄、より好ましくは65℃で0.1倍濃度のSSC溶液で洗浄、更に好ましくは65℃で0.05倍濃度のSSC溶液で洗浄することにより取得できるDNAである。   Hybridization can be performed according to the method described in Molecular Cloning, A laboratory manual, second edition (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989). Here, “DNA that hybridizes under stringent conditions” means, for example, complementation at 65 ° C. in the presence of 0.7 to 1.0 M NaCl using a filter on which colony or plaque-derived DNA is immobilized. After strand formation, the filter is washed under conditions of 65 ° C. using a 2 × concentration SSC solution (composition of 1 × concentration SSC solution consists of 150 mM sodium chloride and 15 mM sodium citrate). The DNA which can be acquired can be mentioned. It is preferably washed at 65 ° C. with a 0.3-fold concentrated SSC solution, more preferably at 65 ° C. with a 0.1-fold concentrated SSC solution, and even more preferably at 65 ° C. with a 0.05-fold concentrated SSC solution. DNA that can be obtained by

以上のようにハイブリダイゼーション条件を記載したが、これらの条件に特に制限されない。ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては温度や塩濃度など複数の要素が考えられ、当業者であればこれら要素を適宜選択することで最適なストリンジェンシーを実現することが可能である。   Although the hybridization conditions have been described as described above, the conditions are not particularly limited. A plurality of factors such as temperature and salt concentration can be considered as factors affecting the stringency of hybridization, and those skilled in the art can realize optimum stringency by appropriately selecting these factors.

上記の条件にてハイブリダイズ可能なDNAとしては、配列番号2に示されるDNAと、配列同一性が85%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらにより好ましくは97%以上、最も好ましくは99%以上のDNAをあげることができ、コードされるポリペプチドが、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有する限り、上記DNAに包含される。   The DNA hybridizable under the above conditions is 85% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, even more preferably 97% or more, with the DNA shown in SEQ ID NO: 2. Most preferably, 99% or more of DNA can be mentioned, and the encoded polypeptide acts on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH to give (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester. As long as it has an activity to produce NADP, it is included in the DNA.

ここで、「配列同一性(%)」とは、対比される2つのDNAを最適に整列させ、核酸塩基(例えば、A、T、C、G、U、またはI)が両方の配列で一致した位置の数を比較塩基総数で除し、そして、この結果に100を乗じた数値で表される。
配列同一性は、例えば、以下の配列分析用ツールを用いて算出し得る:GCG Wisconsin Package(Program Manual for The Wisconsin Package, Version8, 1994年9月, Genetics Computer Group, 575 Science Drive Medison, Wisconsin, USA 53711; Rice, P. (1996) Program Manual for EGCG Package, Peter Rice, The Sanger Centre, Hinxton Hall, Cambridge, CB10 1RQ, England)、及び、the ExPASy World Wide Web分子生物学用サーバー(Geneva University Hospital and University of Geneva, Geneva, Switzerland)。
Here, “sequence identity (%)” means that the two DNAs to be compared are optimally aligned, and the nucleobases (eg, A, T, C, G, U, or I) match in both sequences. The number of positions is divided by the total number of comparison bases, and the result is expressed by a value obtained by multiplying by 100.
Sequence identity can be calculated, for example, using the following sequence analysis tool: GCG Wisconsin Package (Program Manual for The Wisconsin Package, Version 8, September 1994, Genetics Computer Group, 575 Science Drive Medison, Wisconsin, USA) 53711; Rice, P. (1996) Program Manual for EGCG Package, Peter Rice, The Sanger Centre, Hinxton Hall, Cambridge, CB10 1RQ, England) and the ExPASy World Wide Web molecular biology server (Geneva University Hospital and University of Geneva, Geneva, Switzerland).

本発明で用いるポリペプチドを生産する組換え生物
本発明で用いるポリペプチドを生産する組換え生物としては、例えば、上記で述べた(A1)、(A2)、(A3)、または(A4)のいずれかに記載のDNAを導入された組換え生物を挙げることができる。
Recombinant organisms producing polypeptides used in the present invention Recombinant organisms producing polypeptides used in the present invention include, for example, (A1), (A2), (A3) or (A4) described above. A recombinant organism into which the DNA described in any one of the above has been introduced can be mentioned.

本発明で用いるポリペプチドをコードするDNAを発現ベクターに挿入して作製したポリペプチド発現ベクターを用いて宿主生物を形質転換すれば、本発明で用いるポリペプチドを生産する組換え生物が得られる。この生物が生育しうる培地を用いて培養することにより、本発明のポリペプチドを発現させることができる。更に、本発明で用いるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを染色体中に導入する方法なども利用できる。   If a host organism is transformed with a polypeptide expression vector prepared by inserting a DNA encoding the polypeptide used in the present invention into an expression vector, a recombinant organism producing the polypeptide used in the present invention can be obtained. The polypeptide of the present invention can be expressed by culturing using a medium in which this organism can grow. Furthermore, a method of introducing a polynucleotide encoding the polypeptide used in the present invention into a chromosome can also be used.

上記で用いる発現ベクターとしては、適当な宿主生物内で当該DNAがコードするポリペプチドを発現できるものであれば、特に限定されない。このようなベクターとしては、例えば、プラスミドベクター、ファージベクター、コスミドベクターなどが挙げられ、さらに、他の宿主株との間での遺伝子交換が可能なシャトルベクターも使用できる。   The expression vector used above is not particularly limited as long as it can express the polypeptide encoded by the DNA in a suitable host organism. Examples of such vectors include plasmid vectors, phage vectors, cosmid vectors, and shuttle vectors that can exchange genes with other host strains can also be used.

このようなベクターは、例えば大腸菌の場合では、通常、lacUV5プロモーター、trpプロモーター、trcプロモーター、tacプロモーター、lppプロモーター、tufBプロモーター、recAプロモーター、pLプロモーター等の制御因子を含み、本発明のDNAと作動可能に連結された発現単位を含む発現ベクターとして好適に使用できる。例えば、pUCN18(実施例2参照)、pSTV28(タカラバイオ社製)、pUCNT(WO94/03613公報)などが挙げられる。   For example, in the case of Escherichia coli, such a vector usually contains regulatory elements such as lacUV5 promoter, trp promoter, trc promoter, tac promoter, lpp promoter, tufB promoter, recA promoter, pL promoter, etc., and operates with the DNA of the present invention. It can be suitably used as an expression vector comprising expression units that are ligated together. For example, pUCN18 (see Example 2), pSTV28 (manufactured by Takara Bio Inc.), pUCNT (WO94 / 03613) and the like can be mentioned.

本明細書で用いる用語「制御因子」は、機能的プロモーター及び、任意の関連する転写要素(例えばエンハンサー、CCAATボックス、TATAボックス、SPI部位など)を有する塩基配列をいう。   As used herein, the term “regulatory element” refers to a base sequence having a functional promoter and any associated transcription element (eg, enhancer, CCAAT box, TATA box, SPI site, etc.).

本明細書で用いる用語「作動可能に連結」は、遺伝子の発現を調節するプロモーター、エンハンサー等の種々の調節エレメントと遺伝子が、宿主細胞中で作動し得る状態で連結されることをいう。制御因子のタイプ及び種類が、宿主に応じて変わり得ることは、当業者に周知の事項である。   As used herein, the term “operably linked” means that a gene is operably linked to various regulatory elements such as promoters and enhancers that regulate the expression of the gene. It is well known to those skilled in the art that the type and kind of the control factor can vary depending on the host.

各種生物において利用可能なベクター、プロモーターなどに関して「微生物学基礎講座8遺伝子工学・共立出版」などに詳細に記述されている。   Vectors and promoters that can be used in various organisms are described in detail in "Basic Course of Microbiology 8 Genetic Engineering / Kyoritsu Shuppan".

本発明で用いるポリペプチドを発現させるために用いる宿主生物は、各ポリペプチドをコードするDNAを含むポリペプチド発現ベクターにより形質転換され、導入したDNAがコードするポリペプチドを発現することができる生物であれば、特に制限されないが、宿主ベクター系の開発されている生物が好ましい。   The host organism used to express the polypeptide used in the present invention is an organism that is transformed with a polypeptide expression vector containing DNA encoding each polypeptide and can express the polypeptide encoded by the introduced DNA. If there is no particular limitation, organisms for which host vector systems have been developed are preferred.

利用可能な微生物としては、例えば、エシェリヒア(Escherichia)属、バチルス(Bacillus)属、シュードモナス(Pseudomonas)属、セラチア(Serratia)属、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属、コリネバクテリイウム(Corynebacterium)属、ストレプトコッカス(Streptococcus)属、及びラクトバチルス(Lactobacillus)属などの細菌;ロドコッカス(Rhodococcus)属及びストレプトマイセス(Streptomyces)属などの放線菌;サッカロマイセス(Saccharomyces)属、クライベロマイセス(Kluyveromyces)属、シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属、チゴサッカロマイセス(Zygosaccharomyces)属、ヤロウイア(Yarrowia)属、トリコスポロン(Trichosporon)属、ロドスポリジウム(Rhodosporidium)属、ピキア(Pichia)属、及びキャンディダ(Candida)属などの酵母;ノイロスポラ(Neurospora)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、セファロスポリウム(Cephalosporium)属、及びトリコデルマ(Trichoderma)属などのカビなどが挙げられる。   Examples of usable microorganisms include, for example, the genus Escherichia, the genus Bacillus, the genus Pseudomonas, the genus Serratia, the genus Brevibacterium, the genus Corynebacterium, Streptococcus genus and bacteria such as Lactobacillus genus; Rhodococcus genus and Streptomyces genus actinomycetes; Saccharomyces genus, Kluyveromyces genus, The genus of Schizosaccharomyces, Zygosaccharomyces, Yarrowia, Trichosporon, Rhodosporidium, Pichia, and Candida Yeast; Neurospora (N Examples include molds such as the genus eurospora, the genus Aspergillus, the genus Cephalosporium, and the genus Trichoderma.

また、微生物以外でも、植物、動物において様々な宿主・ベクター系が開発されており、特に蚕などの昆虫(Nature 315, 592-594 (1985))や菜種、トウモロコシ、ジャガイモなどの植物中に大量に異種タンパク質を発現させる系が開発されており、好適に利用できる。これらのうち、導入及び発現効率からは微生物が好ましく、細菌がより好ましく、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)(通称は大腸菌)が特に好ましい。   In addition to microorganisms, various host and vector systems have been developed for plants and animals, especially in insects such as moths (Nature 315, 592-594 (1985)) and in plants such as rapeseed, corn and potatoes. Systems for expressing heterologous proteins have been developed and can be suitably used. Among these, microorganisms are preferable, bacteria are more preferable, and Escherichia coli (commonly known as E. coli) is particularly preferable in terms of introduction and expression efficiency.

本発明で用いるポリペプチドをコードするDNAを含むポリペプチド発現ベクターは、公知の方法により宿主生物に導入できる。   A polypeptide expression vector containing a DNA encoding a polypeptide used in the present invention can be introduced into a host organism by a known method.

例えば、ベクターpUC118に配列番号2に示すDNAを導入して作成されたプラスミドpUCAR2(Applied and Environmental Microbiology, 65(12), 5207-5211, (1999))を、宿主微生物である大腸菌に導入する場合、市販の E. coli コンピテントセル(タカラバイオ社製)などを用いて、そのプロトコールに従って操作することにより、当該ベクターを宿主細胞に導入した組換え生物 E. coli、例えば E. coli JM109(pUCAR2)(実施例1参照)、が得られる。   For example, when the plasmid pUCAR2 (Applied and Environmental Microbiology, 65 (12), 5207-5211, (1999)) prepared by introducing the DNA shown in SEQ ID NO: 2 into the vector pUC118 is introduced into E. coli as the host microorganism. By using a commercially available E. coli competent cell (manufactured by Takara Bio Inc.) according to the protocol, a recombinant organism E. coli introduced with the vector into a host cell, such as E. coli JM109 (pUCAR2 (See Example 1).

また、本発明で用いるポリペプチド及び後述する還元型補酵素再生能を有するポリペプチドの両ポリペプチドを、同一菌体内で発現させた組換え生物も育種することができる。すなわち、本発明で用いるポリペプチドをコードするDNA及び還元型補酵素再生能を有するポリペプチドをコードするDNAを、同一のベクターに組み込み、これを宿主細胞に導入することにより得られる。また、本発明で用いるポリペプチドをコードするDNA及び還元型補酵素再生能を有するポリペプチドをコードするDNAを、不和合性グループの異なる2種のベクターにそれぞれ組み込み、それらを同一の宿主細胞に導入することによっても、本発明で用いるポリペプチド及び還元型補酵素再生能を有するポリペプチドの両ポリペプチドを同一菌体内で生産する組換え生物が育種できる。   In addition, a recombinant organism in which both the polypeptide used in the present invention and the polypeptide having the ability to regenerate reduced coenzyme described below are expressed in the same cell can also be bred. That is, it can be obtained by incorporating the DNA encoding the polypeptide used in the present invention and the DNA encoding the polypeptide having the ability to regenerate reduced coenzyme into the same vector and introducing it into a host cell. In addition, the DNA encoding the polypeptide used in the present invention and the DNA encoding the polypeptide having the ability to regenerate reduced coenzyme are respectively incorporated into two types of vectors of different incompatibility groups, and these are incorporated into the same host cell. Also by introduction, a recombinant organism that produces both the polypeptide used in the present invention and the polypeptide having the ability to regenerate reduced coenzyme in the same cell can be bred.

ポリペプチドもしくは組換え生物を用いた光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの製造
上記ポリペプチドもしくは該ポリペプチドを発現させた組換え生物を用いて、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステル(8);
Production of optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester using polypeptide or recombinant organism 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester (8) using the above-mentioned polypeptide or a recombinant organism expressing the polypeptide ;

Figure 2013046572
Figure 2013046572

を還元して光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステル(9); The optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester (9);

Figure 2013046572
Figure 2013046572

を製造する場合、以下のように実施され得る。但し、以下の方法に限定されるわけではない。 Can be carried out as follows. However, it is not necessarily limited to the following method.

前記式(8)、(9)中、nは0〜8の整数を表す。中でも好ましくは0〜4であり、さらに好ましくは1〜3であり、最も好ましくは1である。n=1の場合、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルは、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルであり、生成物である光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルは2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルである。   In the formulas (8) and (9), n represents an integer of 0 to 8. Among these, preferably 0 to 4, more preferably 1 to 3, and most preferably 1. When n = 1, 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester is 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester, and the product optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester is 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester. It is.

前記式(8)、(9)中、Rは炭素数1〜6の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数6〜10の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数7〜11の置換もしくは無置換のアラルキル基を表す。炭素数1〜4の置換もしくは無置換のアルキルとしては例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。炭素数6〜10の置換もしくは無置換のアリール基としては例えば、フェニル基、p−メチルフェニル基、o−メチルフェニル基、m−メチルベンジル基、p−クロロフェニル基、p−ニトロフェニル基、p−トリフルオロメチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。炭素数7〜11のアラルキル基としては例えば、ベンジル基、p−メチルベンジル基、o−メチルベンジル基、m−メチルベンジル基、p−ニトロベンジル基、p−トリフルオロメチルベンジル基等が挙げられる。中でも好ましくは炭素数1〜4の置換もしくは無置換のアルキル基であり、さらに好ましくはメチル基、エチル基である。   In the formulas (8) and (9), R is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted group having 7 to 11 carbon atoms. Represents a substituted aralkyl group. Examples of the substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group. Examples of the substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms include phenyl group, p-methylphenyl group, o-methylphenyl group, m-methylbenzyl group, p-chlorophenyl group, p-nitrophenyl group, p -A trifluoromethylphenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, etc. are mentioned. Examples of the aralkyl group having 7 to 11 carbon atoms include benzyl group, p-methylbenzyl group, o-methylbenzyl group, m-methylbenzyl group, p-nitrobenzyl group, p-trifluoromethylbenzyl group and the like. . Among them, preferred is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferred are a methyl group and an ethyl group.

前記式(9)中、*1、*2は不斉炭素を表す。*1、*2にそれぞれ独立して(S)の立体配置であっても良いし、(R)の立体配置であっても良い。中でも好ましくは*1、*2ともに(R)の立体配置である。   In the formula (9), * 1 and * 2 represent asymmetric carbon. The (S) configuration may be independent of * 1 and * 2, respectively, or the (R) configuration may be used. Among these, * 1 and * 2 are preferably in the (R) configuration.

なお、本発明で製造する光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステル(9)とは、2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの4種類の立体異性体(シス(cis)体の(1R,2S体)と(1S,2R)体、トランス(trans)体の(1S,2S)体と(1R,2R)体の4種類)に占める目的の立体異性体の比率が50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、更に好ましくは80%以上の2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルである。   In addition, the optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester (9) produced in the present invention is four kinds of stereoisomers (cis (1R, 2S) of 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester. ) And (1S, 2R) isomers, and (1S, 2S) isomers and (1R, 2R) isomers in the trans isomers) are 50% or more, preferably 60% More preferably, it is 70% or more, more preferably 80% or more of 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester.

前記式(9)に占める(1R,2R)体及び(1S,2S)の比率は、例えば、以下のように決定できる。   The ratio of (1R, 2R) body and (1S, 2S) in the formula (9) can be determined as follows, for example.

分析したい前記式(9)が、例えば、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの場合、下記のガスクロマトグラフィー条件で分析することにより、トランス体比(4つの立体異性体に占めるトランス体((1S,2S)体と(1R,2R)体)の割合)を下記式により決定することができる。
[トランス体比(%)]=[トランス体のエリア]/([トランス体のエリア]+[シス体のエリア])×100
When the formula (9) to be analyzed is, for example, ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate, by analyzing under the following gas chromatography conditions, the trans isomer ratio (trans isomers in the four stereoisomers ((1S , 2S) and (1R, 2R) isomers) can be determined by the following formula.
[Trans-body ratio (%)] = [Trans-body area] / ([Trans-body area] + [Cis-body area]) × 100

[ガスクロマトグラフィーによる分析条件]
カラム:ULBON HR−20M(0.25mm(内径)×25m;信和化工社製)、検出:FID、カラム温度:130℃、注入温度:200℃、検出温度:200℃、キャリアーガス:ヘリウム(130kPa)、溶出時間:2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチル(トランス体)約15.7分、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチル(シス体)約8.1分、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エチル 約8.8分。
[Analysis conditions by gas chromatography]
Column: ULBON HR-20M (0.25 mm (inner diameter) × 25 m; manufactured by Shinwa Kako), detection: FID, column temperature: 130 ° C., injection temperature: 200 ° C., detection temperature: 200 ° C., carrier gas: helium (130 kPa) ), Elution time: ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate (trans isomer) approximately 15.7 minutes, ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate (cis isomer) approximately 8.1 minutes, ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate approximately 8.8 minutes.

また、トランス体に占める(1R,2R)体もしくは(1S,2S)体の割合は、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルを塩基条件下にてジニトロベンゾイルクロライドを作用させて誘導体化し、下記条件の高速液体クロマトグラフィーの条件で分析することにより容易に算出できる。   The proportion of (1R, 2R) or (1S, 2S) in the trans isomer was determined by derivatizing ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate with dinitrobenzoyl chloride under basic conditions. It can be easily calculated by analyzing under the conditions of high performance liquid chromatography.

[高速液体クロマトグラフィーによる分析条件]
カラム:Chiralcel AD−H(4.6μm(内径)×250mm;ダイセル化学社製)、カラム温度:30℃、検出波長:245nm、移動相:n−ヘキサン/エタノール=70/30、保持時間:(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチル 約7.2分、(1S,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチル 約9.2分、(1S,2S)-2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチル 約15.3分、(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチル 約17.0分。
[Analysis conditions by high performance liquid chromatography]
Column: Chiralcel AD-H (4.6 μm (inner diameter) × 250 mm; manufactured by Daicel Chemical Industries), column temperature: 30 ° C., detection wavelength: 245 nm, mobile phase: n-hexane / ethanol = 70/30, retention time: ( 1R, 2S) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ethyl about 7.2 minutes, (1S, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ethyl about 9.2 minutes, (1S, 2S) -2-hydroxycyclopentane Ethyl carboxylate about 15.3 minutes, ethyl (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate about 17.0 minutes.

上記の2つの分析結果より、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルに占める(1R,2R)体もしくは(1S,2S)体の比率が容易に算出可能である。   From the above two analysis results, the ratio of (1R, 2R) isomer or (1S, 2S) isomer to 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester can be easily calculated.

生成した前記式(9)に占める(1S,2R)体及び(1R,2S)の比率は、以下のように決定できる。   The ratio of the (1S, 2R) body and (1R, 2S) in the generated formula (9) can be determined as follows.

分析したい前記式(9)が、例えば、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの場合、上記のガスクロマトグラフィー条件で分析することにより、シス体比(4つの立体異性体に占めるトランス体((1S,2R)体と(1R,2S)体)の割合)を下記式により決定することができる。
[シス体比(%)]=[シス体のエリア]/([トランス体のエリア]+[シス体のエリア])×100
When the formula (9) to be analyzed is, for example, ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate, the cis-isomer ratio (trans isomers in the four stereoisomers ((1S , 2R) and (1R, 2S) isomers) can be determined by the following formula:
[Cis body ratio (%)] = [Cis body area] / ([Trans body area] + [Cis body area]) × 100

また、シス体に占める(1S,2R)体もしくは(1S,2R)体の割合は、例えば、前記式(9)が2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの場合、塩基条件下にてジニトロベンゾイルクロライドを作用させて誘導体化し、上記条件の高速液体クロマトグラフィーの条件で分析することにより容易に算出できる。   The ratio of (1S, 2R) or (1S, 2R) to the cis isomer is, for example, when dinitrobenzoyl chloride is used under basic conditions when formula (9) is ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate. It can be easily calculated by derivatizing and analyzing under the conditions of the above-mentioned high performance liquid chromatography.

上記の2つの分析結果より、前記式(9)に占める(1S,2R)体もしくは(1S,2R)体の比率が容易に算出可能である。   From the above two analysis results, the ratio of the (1S, 2R) body or (1S, 2R) body in the formula (9) can be easily calculated.

前記式(8)を前記式(9)へ変換する場合は、適当な溶媒、例えば100mMりん酸緩衝液(pH6.5)など、中に前記式(8)を加え、NADPHやNADP+、NADHやNAD+等の補酵素、及び該組換え生物の培養物及び/またはその処理物などを添加し、pH調整下、攪拌して反応させる。 When converting the formula (8) into the formula (9), the formula (8) is added to an appropriate solvent such as 100 mM phosphate buffer (pH 6.5), and NADPH, NADP + , NADH And a coenzyme such as NAD +, a culture of the recombinant organism and / or a processed product thereof, and the like, and the mixture is reacted with stirring under pH adjustment.

ここで、処理物とは、例えば、菌体破砕物、粗抽出液、培養菌体、凍結乾燥生物体、アセトン乾燥生物体、あるいはそれらの磨砕物、これらの混合物であり、該ポリペプチドの触媒活性が残存している物を意味する。   Here, the treated product is, for example, a crushed cell, a crude extract, a cultured cell, a freeze-dried organism, an acetone-dried organism, or a ground product thereof, or a mixture thereof, and the polypeptide catalyst. This means that the activity remains.

反応は5〜80℃、好ましくは10〜60℃、より好ましくは20〜40℃の温度で行われ、反応中反応液のpHは3〜10、好ましくは4〜9、より好ましくは5〜8に維持する。反応はバッチ式あるいは連続方式で行われ得る。バッチ方式の場合は、反応基質は0.01〜100%(w/v)、好ましくは0.1〜70%、より好ましくは0.5〜50%の仕込み濃度で添加されうる。また、反応の途中で新たに基質を追加添加しても良い。   The reaction is carried out at a temperature of 5 to 80 ° C., preferably 10 to 60 ° C., more preferably 20 to 40 ° C., and the pH of the reaction solution during the reaction is 3 to 10, preferably 4 to 9, more preferably 5 to 8. To maintain. The reaction can be carried out batchwise or continuously. In the case of a batch system, the reaction substrate may be added at a charge concentration of 0.01 to 100% (w / v), preferably 0.1 to 70%, more preferably 0.5 to 50%. Further, a substrate may be newly added during the reaction.

また更に、トリトン(ナカライテスク株式会社製)、スパン(関東化学株式会社製)、ツイーン(ナカライテスク株式会社製)などの界面活性剤を反応液に添加することも効果的である。更に、基質及び/または還元反応の生成物であるアルコール体による反応の阻害を回避する目的で、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソプロピルエーテル、トルエン、ヘキサンなどの水に不溶な有機溶媒を反応液に添加してもよい。更に、基質の溶解度を高める目的で、メタノール、エタノール、アセトン、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシドなどの水に可溶な有機溶媒を添加することもできる。   Furthermore, it is also effective to add a surfactant such as Triton (manufactured by Nacalai Tesque), Span (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), Tween (manufactured by Nacalai Tesque) to the reaction solution. In addition, an organic solvent insoluble in water such as ethyl acetate, butyl acetate, isopropyl ether, toluene, hexane, or the like is added to the reaction solution in order to avoid inhibition of the reaction by the substrate and / or the alcohol that is the product of the reduction reaction. May be. Furthermore, for the purpose of increasing the solubility of the substrate, an organic solvent soluble in water such as methanol, ethanol, acetone, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide and the like can be added.

還元反応により生成した光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの採取は、特に限定されないが、反応液から直接、あるいは菌体等を分離後、酢酸エチル、トルエン、t−ブチルメチルエーテル、ヘキサン、n−ブタノール、ジクロロメタン等の溶剤で抽出し、減圧加熱等の操作により溶剤を留去すると良い。さらには、蒸留やシリカゲルカラムクロマトグラフィー等により精製すれば高純度の前記式(9)を容易に得ることができる。   The collection of the optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester produced by the reduction reaction is not particularly limited, but after separating the cells or the like directly from the reaction solution, ethyl acetate, toluene, t-butyl methyl ether, hexane, Extraction with a solvent such as n-butanol or dichloromethane, and the solvent may be distilled off by an operation such as heating under reduced pressure. Furthermore, if it refine | purifies by distillation, silica gel column chromatography, etc., the said highly purified Formula (9) can be obtained easily.

還元型補酵素再生能を有するポリペプチド
本発明で用いるポリペプチドの生産能を有する組換え生物を用いて、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステル(8)を還元して光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステル(9)を合成する場合、補酵素としてNADHもしくはNADPHが必要となる。上記のように、反応系にNADHもしくはNADPHを必要な量だけ添加しても実施しうる。しかし、酸化された該補酵素(NAD+もしくはNADP+)を還元型(NADHもしくはNADPH)に変換する能力(以後還元型補酵素再生能力と呼ぶ)を有する酵素をその基質と共に、つまり補酵素再生系を本発明で用いるポリペプチドと組み合わせて反応を行うことにより、高価な補酵素の使用量を大幅に削減することができる。還元型補酵素再生能力を有する酵素としては、ヒドロゲナーゼ、ギ酸脱水素酵素、アルコール脱水素酵素、グルコース−6−リン酸脱水素酵素及びグルコース脱水素酵素等を用いることができる。好適には、グルコース脱水素酵素が用いられる。
Polypeptide having reducible coenzyme regeneration ability Optically active 2-hydroxycycloalkane by reducing 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester (8) using a recombinant organism capable of producing the polypeptide used in the present invention When synthesizing the carboxylic acid ester (9), NADH or NADPH is required as a coenzyme. As described above, the present invention can also be carried out by adding NADH or NADPH in a required amount to the reaction system. However, an enzyme having the ability to convert the oxidized coenzyme (NAD + or NADP + ) into reduced form (NADH or NADPH) (hereinafter referred to as reduced coenzyme regeneration ability) together with its substrate, that is, coenzyme regeneration By using the system in combination with the polypeptide used in the present invention, the amount of expensive coenzyme used can be greatly reduced. Examples of the enzyme having the ability to regenerate reduced coenzyme include hydrogenase, formate dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, and glucose dehydrogenase. Preferably, glucose dehydrogenase is used.

このような反応は、補酵素再生系を不斉還元反応系内に添加することによっても行われ得るが、本発明の酵素をコードするDNA及び還元型補酵素再生能を有するポリペプチドをコードするDNAの両者により形質転換された組換え生物を触媒とした場合は、還元型補酵素再生能を有する酵素を別に調製し反応系内に添加しなくても、効率的に反応を行うことができる。このような組換え生物は、先述の方法により得られる。   Such a reaction can also be carried out by adding a coenzyme regeneration system into the asymmetric reduction reaction system, but it encodes a DNA encoding the enzyme of the present invention and a polypeptide having a reduced coenzyme regeneration ability. When a recombinant organism transformed with both DNAs is used as a catalyst, the reaction can be efficiently performed without separately preparing an enzyme having the ability to regenerate reduced coenzyme and adding it to the reaction system. . Such a recombinant organism can be obtained by the method described above.

光学活性−2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルから他の化合物への変換
上記記載の方法にて製造した光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステル(9);
Conversion of optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester to other compound Optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester (9) produced by the method described above;

Figure 2013046572
Figure 2013046572

より、医薬品中間体として特に有用な2−アミノシクロアルカノール誘導体(2); 2-aminocycloalkanol derivative (2) particularly useful as a pharmaceutical intermediate;

Figure 2013046572
Figure 2013046572

、もしくは光学活性−2−アミノシクロアルカノール(2)’; Or optically active-2-aminocycloalkanol (2) ';

Figure 2013046572
Figure 2013046572

を製造することができる。 Can be manufactured.

前記式(9)において、Rは炭素数1〜6の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数6〜10の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数7〜11の置換もしくは無置換のアラルキル基を表す。炭素数1〜4の置換もしくは無置換のアルキルとしては例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。炭素数6〜10の置換もしくは無置換のアリール基としては例えば、フェニル基、p−メチルフェニル基、o−メチルフェニル基、m−メチルベンジル基、p−クロロフェニル基、p−ニトロフェニル基、p−トリフルオロメチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。炭素数7〜11のアラルキル基としては例えば、ベンジル基、p−メチルベンジル基、o−メチルベンジル基、m−メチルベンジル基、p−ニトロベンジル基、p−トリフルオロメチルベンジル基等が挙げられる。中でも好ましくは炭素数1〜4の置換もしくは無置換のアルキル基あり、さらに好ましくはメチル基、エチル基である。   In the formula (9), R is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 11 carbon atoms. Represents. Examples of the substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group. Examples of the substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms include phenyl group, p-methylphenyl group, o-methylphenyl group, m-methylbenzyl group, p-chlorophenyl group, p-nitrophenyl group, p -A trifluoromethylphenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, etc. are mentioned. Examples of the aralkyl group having 7 to 11 carbon atoms include benzyl group, p-methylbenzyl group, o-methylbenzyl group, m-methylbenzyl group, p-nitrobenzyl group, p-trifluoromethylbenzyl group and the like. . Among these, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable, and a methyl group or an ethyl group is more preferable.

前記式(9)は、上記した微生物や酵素を用いた対応するケトエステルの還元反応により取得できる。   The formula (9) can be obtained by the reduction reaction of the corresponding ketoester using the microorganism or enzyme described above.

前記式(2)において、R’としては例えば、炭素数1〜6の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数6〜10の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数7〜11の置換もしくは無置換のアラルキル基等が挙げられる。炭素数1〜4の置換もしくは無置換のアルキル基としては例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。炭素数6〜10の置換もしくは無置換のアリール基としては例えば、フェニル基、p−メチルフェニル基、o−メチルフェニル基、m−メチルベンジル基、p−クロロフェニル基、p−ニトロフェニル基、p−トリフルオロメチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。炭素数7〜11のアラルキル基としては例えば、ベンジル基、p−メチルベンジル基、o−メチルベンジル基、m−メチルベンジル基、p−ニトロベンジル基、p−トリフルオロメチルベンジル基等が挙げられる。中でも好ましくは炭素数1〜4の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数7〜11のアラルキル基であり、さらに好ましくはメチル基、エチル基、t−ブチル基、ベンジル基である。   In the formula (2), R ′ is, for example, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted group having 7 to 11 carbon atoms. And substituted aralkyl groups. Examples of the substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group. Examples of the substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms include phenyl group, p-methylphenyl group, o-methylphenyl group, m-methylbenzyl group, p-chlorophenyl group, p-nitrophenyl group, p -A trifluoromethylphenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, etc. are mentioned. Examples of the aralkyl group having 7 to 11 carbon atoms include benzyl group, p-methylbenzyl group, o-methylbenzyl group, m-methylbenzyl group, p-nitrobenzyl group, p-trifluoromethylbenzyl group and the like. . Among these, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and an aralkyl group having 7 to 11 carbon atoms are preferable, and a methyl group, an ethyl group, a t-butyl group, and a benzyl group are more preferable.

前記式(9)より前記式(2)もしくは前記式(2)’を製造するルートとしては、前記式(9)とアンモニアを反応させることで、2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸アミド(3)を製造し、続いて転位反応を行うHofmann転位ルート、もしくは、前記式(1)より2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸アジド(4)を経由し転位反応を行うCurtius転位ルートが挙げられる(図1参照)。Curtius転位は爆発危険性の伴うアジド化合物を使用するため、好ましくはHofmann転位を行うルートである。   As a route for producing the formula (2) or the formula (2) ′ from the formula (9), by reacting the formula (9) with ammonia, the 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid amide (3) is obtained. The Hofmann rearrangement route for producing and subsequently carrying out the rearrangement reaction, or the Curtius rearrangement route for carrying out the rearrangement reaction via 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid azide (4) from the above formula (1) (see FIG. 1) . Since the Curtius rearrangement uses an azide compound with explosion risk, it is preferably a route for performing the Hofmann rearrangement.

Figure 2013046572
Figure 2013046572

前記式(9)、(2)、(2)’(3)、(4)において、nは0〜8の整数を表す。中でも好ましくは0〜4であり、さらに好ましくは1〜3であり、最も好ましくは1である。   In said Formula (9), (2), (2) '(3), (4), n represents the integer of 0-8. Among these, preferably 0 to 4, more preferably 1 to 3, and most preferably 1.

前記式(9)、(2)、(2)’(3)、(4)中、*1、*2は不斉炭素を表す。*1、*2にそれぞれ独立して(S)の立体配置であっても良いし、(R)の立体配置であっても良い。中でも好ましくは*1、*2ともに(R)の立体配置である。   In the formulas (9), (2), (2) ′ (3) and (4), * 1, * 2 represents an asymmetric carbon. The (S) configuration may be independent of * 1 and * 2, respectively, or the (R) configuration may be used. Among these, * 1 and * 2 are preferably in the (R) configuration.

以下、これら二つのルートについて詳細に説明する。   Hereinafter, these two routes will be described in detail.

Hofmann転位反応を用いるルート
本ルートは、前記式(9)とアンモニアを反応させることで前記式(3)を製造し、続いて転位反応を行うことで前記式(2)もしくは前記式(2)’を製造するルートである。
The route using the Hofmann rearrangement reaction is that the above formula (9) is reacted with ammonia to produce the above formula (3), and then the rearrangement reaction is carried out to formula (2) or the above formula (2). 'The route to manufacture.

まず、前記式(9)とアンモニアを反応させ前記式(3)を製造する方法について述べる。   First, a method for producing the formula (3) by reacting the formula (9) with ammonia will be described.

前記式(9)において、Rは前記に同じである。   In the formula (9), R is the same as described above.

用いるアンモニアは溶媒に希釈したものを用いても良いし、希釈することなく用いても良い。希釈する溶媒としてはメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコール系溶媒溶液、水溶液等が挙げられる。中でも好ましくはメタノール溶液又は水溶液である。   Ammonia used may be diluted in a solvent, or may be used without dilution. Examples of the solvent to be diluted include alcohol solvent solutions such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, and n-butanol, and aqueous solutions. Among these, a methanol solution or an aqueous solution is preferable.

アンモニアを希釈して用いる場合、その濃度は特に限定しないが、好ましくは5〜40重量%溶液であり、より好ましくは10〜30重量%溶液であり、さらに好ましくは15〜28重量%である。   When ammonia is used after being diluted, its concentration is not particularly limited, but is preferably a 5 to 40% by weight solution, more preferably a 10 to 30% by weight solution, and even more preferably 15 to 28% by weight.

用いるアンモニアの当量は特に限定しないが、前記式(9)に対して好ましくは1〜30当量であり、より好ましくは5〜25当量であり、さらに好ましくは10〜20当量である。   Although the equivalent of ammonia to be used is not particularly limited, it is preferably 1 to 30 equivalents, more preferably 5 to 25 equivalents, and further preferably 10 to 20 equivalents with respect to the formula (9).

反応温度は、通常、−50〜120℃の範囲内で行えばよい。好ましくは0〜100℃の範囲内であり、更に好ましくは20〜100℃の範囲内である。   What is necessary is just to perform reaction temperature within the range of -50-120 degreeC normally. Preferably it exists in the range of 0-100 degreeC, More preferably, it exists in the range of 20-100 degreeC.

反応は常圧(1気圧)下に行うこともできるが、密閉された反応缶を用いて加熱することにより加圧条件下に行うことができる。   The reaction can be carried out under normal pressure (1 atm), but can be carried out under pressure by heating using a sealed reaction can.

用いる溶媒としては、特に限定されず、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF),ジメチルスルホキシド(DMSO),N−メチルピロリドン、ヘキサメチルリン酸トリアミド等の非プロトン性極性溶媒、ヘキサメチルベンゼン、トルエン、n−ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF),ジイソプロピルエーテル、メチルtert−ブチルエーテル、ジメトキシエタン等のエーテル系溶媒、クロロベンゼン、塩化メチレン、クロロホルム、1,1,1−トリクロロエタン等のハロゲン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル、ブチロニトリル等のニトリル系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール系溶媒、水などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用しても良い。中でも好ましくは、アルコール系溶媒、炭化水素系溶媒、水であり、さらに好ましくは、トルエン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、水である。   The solvent to be used is not particularly limited, and examples thereof include aprotic polar solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), N-methylpyrrolidone, hexamethylphosphoric triamide, hexamethylbenzene, Hydrocarbon solvents such as toluene, n-hexane, cyclohexane, ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran (THF), diisopropyl ether, methyl tert-butyl ether, dimethoxyethane, chlorobenzene, methylene chloride, chloroform, 1,1,1 -Halogen solvents such as trichloroethane, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, nitrile solvents such as acetonitrile and butyronitrile, methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, butanol , Alcohol solvents octanol and water. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, alcohol solvents, hydrocarbon solvents, and water are preferable, and toluene, methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, and water are more preferable.

反応終了後、反応液を濃縮することで粗生成物を取得することができる。また、一般的な後処理を行って組成物を取得しても良い。一般的な後処理としては例えば、水および一般的な抽出溶媒、例えば、酢酸エチル、ジエチルエーテル、塩化メチレン、トルエン、ヘキサン等を用いて抽出操作を行う。得られた抽出液から、減圧加熱等の操作により反応溶媒および抽出溶媒を留去すると、目的化合物が得られる。   After completion of the reaction, the crude product can be obtained by concentrating the reaction solution. Moreover, you may acquire a composition by performing a general post-process. As a general post-treatment, for example, an extraction operation is performed using water and a general extraction solvent such as ethyl acetate, diethyl ether, methylene chloride, toluene, hexane and the like. The target compound is obtained by distilling off the reaction solvent and the extraction solvent from the resulting extract by an operation such as heating under reduced pressure.

このようにして得られる目的物は、そのまま次工程で使用しても良いが、晶析精製、分別蒸留、カラムクロマトグラフィー等、一般的な手法により精製を加え、さらに純度を高めても良い。   The target product thus obtained may be used as it is in the next step, but may be further purified by a general method such as crystallization purification, fractional distillation, column chromatography, etc. to further increase the purity.

粗生成物に前記式(3)のジアステレオマーが含まれる場合、医薬品中間体として十分な品質の前記式(2)もしくは前記式(2)’を取得するためにも晶析操作を行う方が好ましい。即ち、前記式(3)を含む粗生成物の晶析を行うことで、ジアステレオマーを除去することができる。   When the diastereomer of the formula (3) is contained in the crude product, a crystallization operation is performed to obtain the formula (2) or the formula (2) ′ having sufficient quality as a pharmaceutical intermediate. Is preferred. That is, diastereomers can be removed by crystallization of a crude product containing the formula (3).

ジアステレオマーとしては特に限定しないが、例えば、前記式(3)において好ましい立体配置、すなわち、*1、*2ともに(R)の場合、ジアステレオマーは(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロアルカンアミド及び/又は(1S,2R)−2−ヒドロキシシクロアルカンアミドである。   Although it does not specifically limit as a diastereomer, For example, when the configuration which is preferable in the said Formula (3), that is, when * 1 and * 2 are both (R), a diastereomer is (1R, 2S) -2-hydroxycyclo Alkaneamide and / or (1S, 2R) -2-hydroxycycloalkanamide.

晶析溶媒としては特に限定されず、例えば、ヘキサメチルベンゼン、トルエン、n−ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF),ジイソプロピルエーテル、メチルtert−ブチルエーテル、ジメトキシエタン等のエーテル系溶媒、クロロベンゼン、塩化メチレン、クロロホルム、1,1,1−トリクロロエタン等のハロゲン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル、ブチロニトリル等のニトリル系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール系溶媒、水などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用しても良い。中でも好ましくは、エステル系溶媒とアルコール系溶媒の組合せであり、さらに好ましくは酢酸エチルとメタノールの組合せである。   The crystallization solvent is not particularly limited, and examples thereof include hydrocarbon solvents such as hexamethylbenzene, toluene, n-hexane, and cyclohexane, diethyl ether, tetrahydrofuran (THF), diisopropyl ether, methyl tert-butyl ether, and dimethoxyethane. Ether solvents, halogen solvents such as chlorobenzene, methylene chloride, chloroform, 1,1,1-trichloroethane, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, nitrile solvents such as acetonitrile and butyronitrile, methanol, ethanol, isopropanol, Examples thereof include alcohol solvents such as n-propanol, butanol and octanol, and water. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a combination of an ester solvent and an alcohol solvent is preferable, and a combination of ethyl acetate and methanol is more preferable.

晶析に用いる溶媒の量としては前記式(9)で表される化合物に対して1〜200倍重量であり、好ましくは1〜50倍重量である。   The amount of the solvent used for crystallization is 1 to 200 times by weight, preferably 1 to 50 times by weight with respect to the compound represented by the formula (9).

晶析時の温度は−10℃〜120℃の範囲内であり、好ましくは−10℃〜70℃の範囲内であり、もっとも好ましくは−10℃〜50℃の範囲内である。   The temperature at the time of crystallization is in the range of -10 ° C to 120 ° C, preferably in the range of -10 ° C to 70 ° C, and most preferably in the range of -10 ° C to 50 ° C.

晶析の方法としては特に限定せずどのような方法をとっても良い。例えば、前記式(9)で表される化合物を含む粗生成物に晶析溶媒を添加し、均一溶液となるまで加熱したのち、冷却し結晶化させる方法でも良いし、粗生成物を適量の富溶媒にて溶解した後、貧溶媒を添加することで結晶化させても良い。また、前記式(9)で表される化合物を含む粗生成物を富溶媒と貧溶媒の混合液に溶解した後、濃縮留去等により良溶媒を除去する方法で結晶化させても良い。さらに上述した方法に種晶添加等の操作を適宜組み合わせることができる。   The crystallization method is not particularly limited, and any method may be used. For example, a method may be used in which a crystallization solvent is added to a crude product containing the compound represented by the formula (9), heated to a uniform solution, and then cooled and crystallized. After dissolving in a rich solvent, crystallization may be performed by adding a poor solvent. Moreover, after dissolving the crude product containing the compound represented by the formula (9) in a mixed solution of a rich solvent and a poor solvent, it may be crystallized by removing the good solvent by concentration distillation or the like. Furthermore, operations such as seed crystal addition can be appropriately combined with the above-described method.

晶析によって取得した前記式(9)中に含まれるジアステレオマーの含量はモル比で10.0モル%以下であり、好ましくは5.0モル%以下であり、さらに好ましくは2.0モル%以下である。   The diastereomer content contained in the formula (9) obtained by crystallization is 10.0 mol% or less, preferably 5.0 mol% or less, more preferably 2.0 mol%, in terms of molar ratio. % Or less.

このようにして得られる前記式(3)で表される化合物の結晶は、例えば、遠心分離、加圧ろ過、減圧ろ過等により固液分離、更に、必要に応じてケーキ洗浄を行い、湿体として取得することができる。また、さらに減圧乾燥を行うことで、乾燥晶を取得することができる。   The crystals of the compound represented by the formula (3) thus obtained are subjected to solid-liquid separation by, for example, centrifugal separation, pressure filtration, reduced pressure filtration, etc., and cake washing is performed as necessary. Can be obtained as Further, dry crystals can be obtained by further drying under reduced pressure.

取得した結晶を次工程の反応に用いる場合、乾燥晶として使用しても良いし、湿体のまま用いても良い。   When using the acquired crystal | crystallization for reaction of the following process, it may be used as a dry crystal | crystallization and may be used with a wet body.

次に前記式(3)を塩基存在下、ハロゲン化剤を反応させることにより前記式(2)もしくは化合物(2)’を製造する方法について述べる。   Next, a method for producing Formula (2) or Compound (2) ′ by reacting Formula (3) with a halogenating agent in the presence of a base will be described.

用いる塩基は、無機塩基であっても良いし、有機塩基であっても良い。無機塩基としては例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム等の金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩等が挙げられる。   The base used may be an inorganic base or an organic base. Examples of the inorganic base include metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, magnesium hydroxide, and barium hydroxide, and carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate, and sodium bicarbonate.

有機塩基としては特に限定しないが、第三級アミンが好ましい。第三級アミンとしては例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、エチルジイソプロピルアミンなど炭素数1〜12のトリアルキルアミンや、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、N.N−ジメチルアミノピリジンなどの炭素数1〜4のアルキル基とアリール基又はヘテロアリール基からなる第三級アミン、ピリジン、ピコリン、ルチジンなどの含窒素有機塩基、N,N,N,N−テトラメチル−1,2−エチレンジアミン、N,N,N,N−テトラメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N,N,N−テトラメチル−1,6−ヘキサンジアミンなど炭素数1〜10のN,N,N,N−テトラメチル−α,ω−アルキルジアミンなどが挙げられる。   Although it does not specifically limit as an organic base, A tertiary amine is preferable. Examples of tertiary amines include trialkylamines having 1 to 12 carbon atoms such as trimethylamine, triethylamine, ethyldiisopropylamine, N, N-dimethylaniline, N, N-diethylaniline, N.I. Tertiary amines composed of alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms such as N-dimethylaminopyridine and aryl groups or heteroaryl groups, nitrogen-containing organic bases such as pyridine, picoline, and lutidine, N, N, N, N-tetra 1 to 10 carbon atoms such as methyl-1,2-ethylenediamine, N, N, N, N-tetramethyl-1,3-propanediamine, N, N, N, N-tetramethyl-1,6-hexanediamine, etc. N, N, N, N-tetramethyl-α, ω-alkyldiamine and the like can be mentioned.

これらの塩基は単独で用いても良いし、複数を同時に使用しても良い。中でも、安価で入手が容易である点から、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましい。   These bases may be used alone or in combination. Among these, lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide are preferable because they are inexpensive and easily available.

用いる塩基の量としては、前記式(3)に対して1当量以上使用すれば良く、好ましくは1〜10当量であり、さらに好ましくは1〜5当量である。   The amount of the base used may be 1 equivalent or more with respect to the formula (3), preferably 1 to 10 equivalents, and more preferably 1 to 5 equivalents.

本反応に用いられる塩基は、溶媒に希釈することなく用いても良いし、希釈して用いても良い。   The base used in this reaction may be used without being diluted in a solvent, or may be used after being diluted.

本反応に用いられるハロゲン化剤としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜臭素酸ナトリウム、塩素、臭素、ヨウ素、N−クロロスクシンイミド(NCS)、N−ブロモスクシンイミド(NBS)、N−ヨードスクシンイミド(NIS)、N−クロロイソシアヌル酸等が挙げられる。中でも好ましくは次亜塩素酸ナトリウム、次亜臭素酸ナトリウムであり、さらに好ましくは次亜塩素酸ナトリウムである。   Examples of the halogenating agent used in this reaction include sodium hypochlorite, potassium hypochlorite, sodium hypobromite, chlorine, bromine, iodine, N-chlorosuccinimide (NCS), N-bromosuccinimide ( NBS), N-iodosuccinimide (NIS), N-chloroisocyanuric acid and the like. Of these, sodium hypochlorite and sodium hypobromite are preferable, and sodium hypochlorite is more preferable.

これらハロゲン化剤は、そのまま用いても良いし、水又は有機溶媒に希釈されたものを用いても良い。特に次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合は、通常、水溶液のものが用いられる。   These halogenating agents may be used as they are, or those diluted with water or an organic solvent may be used. In particular, when sodium hypochlorite is used, an aqueous solution is usually used.

また、ハロゲン化剤は系内で調製する方法をとっても良い。例えば、メタノール溶媒中、臭素とナトリムメトキシドを反応させることで、次亜臭素酸ナトリウムのメタノール溶液を調製することができる。   The halogenating agent may be prepared in the system. For example, a methanol solution of sodium hypobromite can be prepared by reacting bromine and sodium methoxide in a methanol solvent.

本反応に用いるハロゲン化剤の量としては、前記式(3)に対して1当量以上使用すれば良く、好ましくは1〜10当量であり、さらに好ましくは1〜5当量である。   What is necessary is just to use 1 equivalent or more with respect to the said Formula (3) as a quantity of the halogenating agent used for this reaction, Preferably it is 1-10 equivalent, More preferably, it is 1-5 equivalent.

反応温度は、通常−30〜120℃の範囲内であり、好ましくは−20〜80℃である。さらに好ましくは−10〜60℃である。   The reaction temperature is usually within the range of -30 to 120 ° C, preferably -20 to 80 ° C. More preferably, it is -10-60 degreeC.

本工程に用いる溶媒としては、特に限定されず、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF),ジメチルスルホキシド(DMSO),N−メチルピロリドン、ヘキサメチルリン酸トリアミド等の非プロトン性極性溶媒、ヘキサメチルベンゼン、トルエン、n−ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF),ジイソプロピルエーテル、メチルtert−ブチルエーテル、ジメトキシエタン等のエーテル系溶媒、クロロベンゼン、塩化メチレン、クロロホルム、1,1,1−トリクロロエタン等のハロゲン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル、ブチロニトリル等のニトリル系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール系溶媒、水などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用しても良い。中でも、エーテル系溶媒、アルコール系溶媒、水が好ましく、さらに好ましくは、テトラヒドロフラン(THF)、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、水である。   The solvent used in this step is not particularly limited, and examples thereof include aprotic polar solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), N-methylpyrrolidone, hexamethylphosphoric triamide, hexa Hydrocarbon solvents such as methylbenzene, toluene, n-hexane, cyclohexane, ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran (THF), diisopropyl ether, methyl tert-butyl ether, dimethoxyethane, chlorobenzene, methylene chloride, chloroform, 1, Halogen solvents such as 1,1-trichloroethane, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, nitrile solvents such as acetonitrile and butyronitrile, methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, Ethanol, alcohol solvents octanol and water. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, ether solvents, alcohol solvents, and water are preferable, and tetrahydrofuran (THF), methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, and water are more preferable.

本反応は水存在下で行うことにより、前記式(2)’を得ることができる。また、アルコール(5);   By performing this reaction in the presence of water, the above formula (2) ′ can be obtained. Alcohol (5);

Figure 2013046572
Figure 2013046572

存在下に行うことにより、前記式(2)を得ることができる。 By performing in the presence, the formula (2) can be obtained.

前記式(2)、(5)中、R’は前記に同じである。   In the formulas (2) and (5), R ′ is the same as described above.

反応終了後、反応液から粗生成物を取得するためには、一般的な後処理を行えばよい。例えば、一般的な抽出溶媒、例えば、酢酸エチル、ジエチルエーテル、塩化メチレン、トルエン、ヘキサン等を用いて抽出操作を行う。得られた抽出液から、減圧加熱等の操作により反応溶媒および抽出溶媒を留去すると、目的化合物が得られる。さらに、反応終了後、減圧加熱等の操作により反応溶媒を留去もしくは溶媒置換等をおこなってから、上記と同様の操作を行っても良い。   In order to obtain a crude product from the reaction solution after completion of the reaction, a general post-treatment may be performed. For example, the extraction operation is performed using a general extraction solvent such as ethyl acetate, diethyl ether, methylene chloride, toluene, hexane and the like. The target compound is obtained by distilling off the reaction solvent and the extraction solvent from the resulting extract by an operation such as heating under reduced pressure. Furthermore, after completion of the reaction, the reaction solvent may be distilled off or replaced by an operation such as heating under reduced pressure, and then the same operation as described above may be performed.

上記のようにして合成される2−アミノシクロペンタノール(2)’;   2-aminocyclopentanol (2) 'synthesized as described above;

Figure 2013046572
Figure 2013046572

より、一般式(6) From general formula (6)

Figure 2013046572
Figure 2013046572

で表されるN−保護−2−アミノシクロペンタノール誘導体を取得することができる。 N-protected-2-aminocyclopentanol derivative represented by the following formula can be obtained.

前記式(6)中、R4は炭素数1〜15の置換又は無置換のアルキルオキシカルボニル基、炭素数7〜12の置換又は無置換のアラルキルオキシカルボニル基、又は炭素数2〜12の置換又は無置換のアシル基を表す。置換基としては、Rにおいて記載したものと同様のものが挙げられる。炭素数1〜15の置換又は無置換のアルキルオキシカルボニル基としては例えば、t−ブチルオキシカルボニル基(Boc基)、メトキシカルボニル基(Moc基)、9−フルオレニルメトキシカルボニル基(Fmoc基)等が挙げられる。炭素数7〜12の置換又は無置換のアラルキルオキシカルボニル基としては例えば、ベンジルオキシカルボニル基(Cbz基)、p−メトキシベンジルオキシカルボニル基等が挙げられる。炭素数2〜12の置換又は無置換のアシル基としては例えば、アセチル基、ベンゾイル基等が挙げられる。中でも好ましくは、t−ブチルオキシカルボニル基(Boc基)、メトキシカルボニル基(Moc基)、9−フルオレニルメトキシカルボニル基(Fmoc基)、ベンジルオキシカルボニル基(Cbz基)、アセチル基であり、さらに好ましくはt−ブチルオキシカルボニル基(Boc基)、ベンジルオキシカルボニル基(Cbz基)である。 In the formula (6), R 4 is a substituted or unsubstituted alkyloxycarbonyl group having 1 to 15 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aralkyloxycarbonyl group having 7 to 12 carbon atoms, or a substitution having 2 to 12 carbon atoms. Or an unsubstituted acyl group is represented. Examples of the substituent include the same as those described for R. Examples of the substituted or unsubstituted alkyloxycarbonyl group having 1 to 15 carbon atoms include t-butyloxycarbonyl group (Boc group), methoxycarbonyl group (Moc group), and 9-fluorenylmethoxycarbonyl group (Fmoc group). Etc. Examples of the substituted or unsubstituted aralkyloxycarbonyl group having 7 to 12 carbon atoms include benzyloxycarbonyl group (Cbz group) and p-methoxybenzyloxycarbonyl group. Examples of the substituted or unsubstituted acyl group having 2 to 12 carbon atoms include an acetyl group and a benzoyl group. Among them, t-butyloxycarbonyl group (Boc group), methoxycarbonyl group (Moc group), 9-fluorenylmethoxycarbonyl group (Fmoc group), benzyloxycarbonyl group (Cbz group), and acetyl group are preferable. More preferred are t-butyloxycarbonyl group (Boc group) and benzyloxycarbonyl group (Cbz group).

前記式(6)中、*1、*2は不斉炭素を表す。*1、*2にそれぞれ独立して(S)の立体配置であっても良いし、(R)の立体配置であっても良い。中でも好ましくは*1、*2ともに(R)の立体配置である。   In the formula (6), * 1 and * 2 represent asymmetric carbons. The (S) configuration may be independent of * 1 and * 2, respectively, or the (R) configuration may be used. Among these, * 1 and * 2 are preferably in the (R) configuration.

前記式(2)’より前記式(6)へと誘導する方法については、一般的な保護を行う条件で実施すれば良い。例えばTheodora W.Greene, Peter G.M.Wuts著 Protective Groups in Organic Chemistry(第3版)JOHN WILEY & SONS,INC社出版に記載の脱保護法に従い、実施することができる。   The method of deriving from the formula (2) ′ to the formula (6) may be performed under general protection conditions. For example, Theodora W. Greene, Peter G. M.M. This can be carried out according to the deprotection method described in Wuts Protective Groups in Organic Chemistry (3rd edition) published by JOHN WILEY & SONS, INC.

例えば、適当な溶媒中、塩基存在下、二炭酸t−ブチルを作用させることで、t−ブチルオキシカルボニル(Boc)保護をおこなうことが出来るし、適当な溶媒中、塩基存在下、ベンジルオキシカルボニルクロリドを作用させることで、ベンジルオキシカルボニル(Cbz)保護を行うことができる。   For example, t-butyloxycarbonyl (Boc) can be protected by allowing t-butyl dicarbonate to act in a suitable solvent in the presence of a base, and benzyloxycarbonyl can be protected in a suitable solvent in the presence of a base. By reacting with chloride, benzyloxycarbonyl (Cbz) protection can be performed.

前述した方法により単離した前記式(2)’を用いて前記式(6)へと誘導しても良いし、単離操作を行うことなく、前記式(2)’を含む反応液をそのまま用いて前記式(7)へと誘導しても良い。   The formula (2) ′ isolated by the method described above may be used to derive the formula (6), or the reaction solution containing the formula (2) ′ may be used as it is without performing an isolation operation. May be used to derive the equation (7).

Curtius転位反応を用いるルート
次に前記式(9)より前記式(4)を経由し、前記式(2)もしくは前記式(2)’を製造するCurtius転位ルートについて説明する。
Route Using Curtius Rearrangement Next, the Curtius rearrangement route for producing Formula (2) or Formula (2) ′ from Formula (9) via Formula (4) will be described.

前記式(9)より前記式(2)を製造するためには、一般的なCurtius転位の反応条件を用いれば良い。例えば、Strategic Applications of Named Reaction in Organic Synthesis Elsevir Inc社出版に記載の方法に従い、実施することができる。   In order to produce the formula (2) from the formula (9), a general Curtius rearrangement reaction condition may be used. For example, it can be performed according to the method described in Strategic Applications of Named Reaction in Organic Synthesis Elsevier Inc.

本反応において、前記式(9)の加水分解反応によって製造できる2−ヒドロキシアシクロアルカンカルボン酸(1);   In this reaction, 2-hydroxyacycloalkanecarboxylic acid (1) that can be produced by the hydrolysis reaction of the formula (9);

Figure 2013046572
Figure 2013046572

を用いることもできる。 Can also be used.

前記式(1)は上記製造方法により製造した2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの酸や塩基を用いた一般的な加水分解により取得可能である。例えば、酵素を用いた還元反応により製造した2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチルエステルを水−メタノールの混合溶媒中、水酸化ナトリウムを作用させることで製造できる。   The formula (1) can be obtained by general hydrolysis using an acid or base of 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester produced by the above production method. For example, 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid methyl ester produced by a reduction reaction using an enzyme can be produced by allowing sodium hydroxide to act in a water-methanol mixed solvent.

本反応は水存在下で行うことにより、前記式(2)’を製造することができる。また前記アルコール(5)存在下に行うことにより、前記式(2)を製造することができる。   By carrying out this reaction in the presence of water, the above formula (2) ′ can be produced. Moreover, the said Formula (2) can be manufactured by performing in the said alcohol (5) presence.

例えば、ベンジルアルコール存在下、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸(1)とジフェニルリン酸アジドを反応させることで、N−(ベンジルオキシカルボニル)−2−ヒドロキシシクロペンタノールを製造することができる。   For example, N- (benzyloxycarbonyl) -2-hydroxycyclopentanol can be produced by reacting 2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid (1) with diphenylphosphoric acid azide in the presence of benzyl alcohol.

前記式(9)中、Rは前記に同じである。   In the formula (9), R is the same as described above.

前記式(2)(5)中、R’は前記に同じである。   In the formulas (2) and (5), R ′ is the same as described above.

前記式(1)、(2)、(2)’、(4)、(9)において、nは0〜8の整数を表す。中でも好ましくは0〜3であり、さらに好ましくは1〜3であり、最も好ましくは1である。   In said Formula (1), (2), (2) ', (4), (9), n represents the integer of 0-8. Among these, preferably 0 to 3, more preferably 1 to 3, and most preferably 1.

前記式(1)、(2)、(2)’、(4)、(9)において、*1、*2は不斉炭素を表す。*1、*2にそれぞれ独立して(S)の立体配置であっても良いし、(R)の立体配置であっても良い。中でも好ましくは*1、*2ともに(R)の立体配置である。   In the formulas (1), (2), (2) ′, (4) and (9), * 1 and * 2 represent asymmetric carbons. The (S) configuration may be independent of * 1 and * 2, respectively, or the (R) configuration may be used. Among these, * 1 and * 2 are preferably in the (R) configuration.

通常、前記式(4)は単離することなく反応に用いられる。前記式(4)の製造方法は特に限定されず、上記したCurtius転位の一般的に用いる条件の他に、前記式(9)とヒドラジンを反応させることでヒドラジド(7);   Usually, the said Formula (4) is used for reaction, without isolating. The production method of the formula (4) is not particularly limited, and in addition to the conditions generally used for the Curtius rearrangement described above, the hydrazide (7) can be obtained by reacting the formula (9) with hydrazine.

Figure 2013046572
Figure 2013046572

を製造した後、続いて亜硝酸塩を作用させることによって製造しても良い。 May be produced by the subsequent action of nitrite.

前記式(7)中、n、*1、*2は前記に同じである。   In said formula (7), n, * 1, * 2 is the same as the above.

以下、実施例で本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。なお、以下の実施例において用いた組み換えDNA技術に関する詳細な操作方法などは、次の成書に記載されている:
Molecular Cloning 2nd Edition(Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989)、Current Protocols in Molecular Biology(Greene Publishing Associates and Wiley-Interscience)。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited by these. Detailed operation methods relating to the recombinant DNA technology used in the following examples are described in the following documents:
Molecular Cloning 2nd Edition (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989), Current Protocols in Molecular Biology (Greene Publishing Associates and Wiley-Interscience).

スポロボロマイセス・サルモニカラー(Sporobolomyces salmonicolor)由来のポリペプチド(ARII)を生産する大腸菌 E. coli JM109(pUCAR2)
Applied and Environmental Microbiology, 65(12), 5207-5211, (1999) に記載の方法で、プラスミドpUCAR2(ベクタープラスミドpUC118にポリペプチドARIIの構造遺伝子を導入したプラスミド)を有する大腸菌 E. coli J
M109(pUCAR2)を育種した。E. coli JM109(pUCAR2)およびベクタープラスミドpUC118を有する組換え大腸菌 E. coli HB101(pUC118)(比較例)を、0.1mMのIPTG、200μg/mlのアンピシリンを含む2×YT培地(トリプトン1.6%、イーストエキス1.0%、NaCl0.5%、pH7.0)5mlに接種し、37℃で20時間振盪培養した。
E. coli JM109 (pUCAR2) that produces a polypeptide (ARII) derived from Sporobolomyces salmonicolor
E. coli J having plasmid pUCAR2 (plasmid obtained by introducing the structural gene of polypeptide ARII into vector plasmid pUC118) by the method described in Applied and Environmental Microbiology, 65 (12), 5207-5211, (1999)
M109 (pUCAR2) was bred. Recombinant E. coli E. coli HB101 (pUC118) (comparative example) with E. coli JM109 (pUCAR2) and vector plasmid pUC118 was compared with 2 × YT medium (Tripton 1.G) containing 0.1 mM IPTG, 200 μg / ml ampicillin. 6%, yeast extract 1.0%, NaCl 0.5%, pH 7.0) was inoculated into 5 ml, and cultured with shaking at 37 ° C. for 20 hours.

上記の培養で得られたそれぞれの培養液について、遠心分離により菌体を集め、5mlの100mMリン酸緩衝液(pH6.5)に懸濁した。これを、UH−50型超音波ホモゲナイザー(SMT社製)を用いて破砕した後、遠心分離により菌体残渣を除去し、無細胞抽出液を得た。これら無細胞抽出液の2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステル還元活性を測定した。   About each culture solution obtained by said culture | cultivation, the microbial cell was collected by centrifugation and suspended in 5 ml of 100 mM phosphate buffer (pH 6.5). This was crushed using a UH-50 type ultrasonic homogenizer (manufactured by SMT), and then the cell residue was removed by centrifugation to obtain a cell-free extract. The cell-free extract was measured for 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester reducing activity.

2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルに対する還元活性は、100mMリン酸緩衝液(pH6.5)に、2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチル5mM、補酵素NADPH0.25mM、および粗酵素液を添加して30℃で1分間反応を行い、波長340nmにおける吸光度の減少速度より算出した。この反応条件において、1分間に1μmolのNADPHをNADP+に酸化する酵素活性を1Uと定義した。 The reduction activity for 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester is 30 mM by adding methyl 2-oxocyclopentanecarboxylate 5 mM, coenzyme NADPH 0.25 mM, and crude enzyme solution to 100 mM phosphate buffer (pH 6.5). The reaction was carried out at 1 ° C. for 1 minute, and it was calculated from the rate of decrease in absorbance at a wavelength of 340 nm. Under these reaction conditions, the enzyme activity that oxidizes 1 μmol of NADPH to NADP + per minute was defined as 1 U.

E. coli HB101(pUC118)(比較例)の2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステル還元活性は、0.1U/mg以下であるのに対して、ARIIを発
現させた E. coli HB101(pUCAR2)の2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステル還元活性は3.3U/mgであった。
The 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester reducing activity of E. coli HB101 (pUC118) (comparative example) is 0.1 U / mg or less, whereas that of E. coli HB101 (pUCAR2) expressing ARII The reduction activity of 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester was 3.3 U / mg.

以上のように、ポリペプチドARIIは、目的の2−オキソシクロペンタンカル
ボン酸エステルに対して還元活性を有した。
As described above, the polypeptide ARII had a reducing activity on the target 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester.

組換え生物 E. coli HB101(pUCAR2)を用いた(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
E. coli HB101(pUCAR2)を実施例1と同様に培養後、超音波ホモゲナイザーによる菌体破砕を実施し、無細胞抽出液180mlを得た。この無細胞抽出液180mlに、グルコース脱水素酵素(商品名:GLUCDH"Amano"II、天野エンザイム社製)2250U、グルコース12.5g、NADP+22mg、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エチルを3.6g添加し、5Nの水酸化ナトリウム水溶液を滴下することによりpH6.5に調整しながら、30℃で攪拌した。反応開始後2時間目に3.6g、4.75時間目に1.8gの2−オキソシクロペンタンカルボン酸エチルを追加添加し、27時間攪拌して反応させた。反応後に、反応液の一部をサンプリングし、酢酸エチルで抽出した。抽出液を下記のガスクロマトグラフィーの条件で分析し、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率とトランス体比を測定した。その結果、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率は100%であり、そのトランス体比は76.4%であった。なお、トランス体比(%)は以下の式で算出した。
[トランス体比(%)]=[トランス体のエリア]/([トランス体のエリア]+[シス体のエリア])×100。
Production of ethyl (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using recombinant organism E. coli HB101 (pUCAR2)
After culturing E. coli HB101 (pUCAR2) in the same manner as in Example 1, cell disruption with an ultrasonic homogenizer was performed to obtain 180 ml of a cell-free extract. To 180 ml of this cell-free extract, 2250 U of glucose dehydrogenase (trade name: GLUCDH “Amano” II, Amano Enzyme), 12.5 g of glucose, 22 mg of NADP + , 3.6 g of ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate The mixture was added and stirred at 30 ° C. while adjusting to pH 6.5 by dropwise addition of 5N aqueous sodium hydroxide solution. At 2 hours after the start of the reaction, 3.6 g and an additional 1.8 g of ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate were added at 4.75 hours and stirred for 27 hours to react. After the reaction, a part of the reaction solution was sampled and extracted with ethyl acetate. The extract was analyzed under the following gas chromatography conditions, and the conversion rate to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate and the trans isomer ratio were measured. As a result, the conversion rate to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 100%, and the trans isomer ratio was 76.4%. The trans isomer ratio (%) was calculated by the following formula.
[Trans-body ratio (%)] = [Trans-body area] / ([Trans-body area] + [Cis-body area]) × 100.

[ガスクロマトグラフィーによる分析条件]
カラム:ULBON HR−20M(0.25mm(内径)×25m;信和化工社製)、検出:FID、カラム温度:130℃、注入温度:200℃、検出温度:200℃、キャリアーガス:ヘリウム(130kPa)、溶出時間:2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチル(トランス体)約15.7分、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチル(シス体)約8.1分、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エチル 約8.8分。
[Analysis conditions by gas chromatography]
Column: ULBON HR-20M (0.25 mm (inner diameter) × 25 m; manufactured by Shinwa Kako), detection: FID, column temperature: 130 ° C., injection temperature: 200 ° C., detection temperature: 200 ° C., carrier gas: helium (130 kPa) ), Elution time: ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate (trans isomer) approximately 15.7 minutes, ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate (cis isomer) approximately 8.1 minutes, ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate approximately 8.8 minutes.

また反応液から生成物をトルエンで抽出後、溶媒を留去することで8.35gの2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルが得られた。得られた2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルを塩基条件下にてジニトロベンゾイルクロライドを作用させて誘導体化し、下記条件の高速液体クロマトグラフィーの条件で分析することにより光学純度を分析した。その結果、(1R,2R)体の光学純度は99.3%e.e.であった。   The product was extracted from the reaction solution with toluene, and the solvent was distilled off to obtain 8.35 g of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate. The obtained ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was derivatized with the action of dinitrobenzoyl chloride under basic conditions, and analyzed under the conditions of high performance liquid chromatography under the following conditions to analyze the optical purity. As a result, the optical purity of the (1R, 2R) isomer was 99.3% e.e. e. Met.

[高速液体クロマトグラフィーによる分析条件]
カラム:Chiralcel AD−H(4.6μm(内径)×250mm;ダイセル化学社製)、カラム温度:30℃、検出波長:245nm、移動相:n−ヘキサン/エタノール=70/30、保持時間:(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチル 約7.2分、(1S,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチル 約9.2分、(1S,2S)-2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチル 約15.3分、(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチル 約17.0分。
[Analysis conditions by high performance liquid chromatography]
Column: Chiralcel AD-H (4.6 μm (inner diameter) × 250 mm; manufactured by Daicel Chemical Industries), column temperature: 30 ° C., detection wavelength: 245 nm, mobile phase: n-hexane / ethanol = 70/30, retention time: ( 1R, 2S) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ethyl about 7.2 minutes, (1S, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid ethyl about 9.2 minutes, (1S, 2S) -2-hydroxycyclopentane Ethyl carboxylate about 15.3 minutes, ethyl (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate about 17.0 minutes.

2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルのトランス比および光学純度の分析結果より、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1R,2R)体の割合は76.1%であった。   From the analysis results of the trans ratio and optical purity of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate, the proportion of (1R, 2R) isomers in the four stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 76.1%. there were.

組換え生物 E. coli HB101(pUCAR2)を用いた(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチルの製造
E. coli HB101(pUCAR2)を実施例1と同様に培養後、超音波ホモゲナイザーによる菌体破砕を実施し、無細胞抽出液1200mlを得た。この無細胞抽出液1200mlに、グルコース脱水素酵素(商品名:GLUCDH"Amano"II、天野エンザイム社製)15000U、グルコース164g、NADP+115mg、2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルを25g添加し、5Nの水酸化ナトリウム水溶液を滴下することによりpH6.5に調整しながら、30℃で攪拌した。反応開始後1.5時間目、3時間目および6時間目に各25g、9.5時間目に12.5gの2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルを追加添加し、27時間攪拌して反応させた。反応後に、反応液の一部をサンプリングし、酢酸エチルで抽出した。抽出液を下記のガスクロマトグラフィーの条件で分析し、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチルへの変換率とトランス体比を測定した。その結果、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチルへの変換率は98%であり、そのトランス体比は83.1%であった。
Production of methyl (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using recombinant organism E. coli HB101 (pUCAR2)
After culturing E. coli HB101 (pUCAR2) in the same manner as in Example 1, cell disruption with an ultrasonic homogenizer was performed to obtain 1200 ml of a cell-free extract. To 1200 ml of the cell-free extract, glucose dehydrogenase (trade name: GLUCDH “Amano” II, manufactured by Amano Enzyme) 15000 U, glucose 164 g, NADP + 115 mg, and 25 g of methyl 2-oxocyclopentanecarboxylate were added to 5N. The solution was stirred at 30 ° C. while adjusting the pH to 6.5 by dropwise addition of an aqueous sodium hydroxide solution. At 1.5 hours, 3 hours and 6 hours after the start of the reaction, 25 g of each was added, and 12.5 g of methyl 2-oxocyclopentanecarboxylate was added at 9.5 hours, and the mixture was stirred for 27 hours to react. It was. After the reaction, a part of the reaction solution was sampled and extracted with ethyl acetate. The extract was analyzed under the conditions of gas chromatography described below, and the conversion rate to methyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate and the trans isomer ratio were measured. As a result, the conversion rate to methyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 98%, and the trans isomer ratio was 83.1%.

[ガスクロマトグラフィーによる分析条件]
カラム:ULBON HR−20M(0.25mm(内径)×25m;信和化工社製)、検出:FID、カラム温度:130℃、注入温度:200℃、検出温度:200℃、キャリアーガス:ヘリウム(130kPa)、溶出時間:2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチル(トランス体)約14.3分、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチル(シス体)約7.6分、2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチル 約8.0分。
[Analysis conditions by gas chromatography]
Column: ULBON HR-20M (0.25 mm (inner diameter) × 25 m; manufactured by Shinwa Kako), detection: FID, column temperature: 130 ° C., injection temperature: 200 ° C., detection temperature: 200 ° C., carrier gas: helium (130 kPa) ), Elution time: methyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate (trans isomer) approximately 14.3 minutes, methyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate (cis isomer) approximately 7.6 minutes, methyl 2-oxocyclopentanecarboxylate approximately 8.0 minutes.

また反応液から生成物をトルエンで抽出後、溶媒を留去することで95.8gの2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチルが得られた。得られた2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチルを塩基条件下にてジニトロベンゾイルクロライドを作用させて誘導体化し、下記条件の高速液体クロマトグラフィーの条件で分析することにより光学純度を分析した。その結果、(1R,2R)体の光学純度は98.8%e.e.であった。   The product was extracted from the reaction solution with toluene, and the solvent was distilled off to obtain 95.8 g of methyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate. The obtained methyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was derivatized with the action of dinitrobenzoyl chloride under basic conditions, and the optical purity was analyzed by analyzing under the conditions of high performance liquid chromatography under the following conditions. As a result, the optical purity of the (1R, 2R) isomer was 98.8% e.e. e. Met.

[高速液体クロマトグラフィーによる分析条件]
カラム:Chiralcel AD−H(4.6μm(内径)×250mm;ダイセル化学社製)、カラム温度:30℃、検出波長:245nm、移動相:n−ヘキサン/エタノール=70/30、保持時間:(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチル 約9.5分、(1S,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチル 約13.4分、(1S,2S)-2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチル 約19.1分、(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチル 約22.4分。
[Analysis conditions by high performance liquid chromatography]
Column: Chiralcel AD-H (4.6 μm (inner diameter) × 250 mm; manufactured by Daicel Chemical Industries), column temperature: 30 ° C., detection wavelength: 245 nm, mobile phase: n-hexane / ethanol = 70/30, retention time: ( 1R, 2S) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate methyl about 9.5 minutes, (1S, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate methyl about 13.4 minutes, (1S, 2S) -2-hydroxycyclopentane Methyl carboxylate about 19.1 minutes, methyl (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate about 22.4 minutes.

2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチルのトランス比および光学純度の分析結果より、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチルの4種類の立体異性体に占める(1R,2R)体の割合は82.6%であった。   From the analysis results of the trans ratio and optical purity of methyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate, the proportion of (1R, 2R) isomer in the four stereoisomers of methyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 82.6%. there were.

キャンディダ・マグノリエ由来のポリペプチドを用いた(1S,2S)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
2mlの100mMりん酸緩衝液(pH6.5)に、グルコース46mg、キャンディダ・マグノリエ(Candida magnoliae)NBRC0705 から調製したCR酵素(国際公報WO01/040450パンフレット、実施例1参照)100U、グルコース脱水素酵素(商品名:GLUCDH"Amano"II、天野エンザイム社製) 25U、NADP+ 1mg、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エチル20mg を加えて、30℃で24時間攪拌した。実施例2に記載の方法で、反応後の2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率、トランス体比、その光学純度を測定した。その結果、変換率は45%で、トランス体比は57.6%であった。また、光学純度は(1S,2S)体で93.6%e.e.であることから、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1S,2S)体の割合は55.8%であった。
Production of ethyl (1S, 2S) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using polypeptide derived from Candida magnolie In 2 ml of 100 mM phosphate buffer (pH 6.5), 46 mg of glucose, Candida magnolie (Candida magnoliae) CR enzyme prepared from NBRC0705 (International publication WO01 / 040450 pamphlet, Example 1) 100 U, glucose dehydrogenase (trade name: GLUCDH "Amano" II, manufactured by Amano Enzyme) 25 U, NADP + 1 mg, 2- 20 mg of ethyl oxocyclopentanecarboxylate was added and stirred at 30 ° C. for 24 hours. The conversion rate to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate after the reaction, the trans isomer ratio, and the optical purity thereof were measured by the method described in Example 2. As a result, the conversion rate was 45% and the trans isomer ratio was 57.6%. The optical purity is 93.6% e.e. in (1S, 2S) form. e. Therefore, the proportion of the (1S, 2S) isomer in the four stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 55.8%.

ロードトルーラ・グルチニス・バー・ダイレネンシス由来のポリペプチドを用いた(1S,2S)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
CR酵素のかわりに、ロードトルーラ・グルチニス・バー・ダイレネンシス(Rhodotorula glutinis var. dairenensis)NBRC0415 から調製した還元酵素RRG(国際公報WO03/093477パンフレット、実施例1参照)100Uを用いて、実施例4と同様に反応を実施した。2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率は99%で、トランス体比は97.9%であった。また、光学純度は(1S,2S)体で100%e.e.であることから、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1S,2S)体の割合は97.9%であった。
Production of ethyl (1S, 2S) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using a polypeptide derived from Rhodotorula glutinis bar dyrenensis Instead of CR enzyme, Rhodotorula glutinis var. Dairenensis The reaction was carried out in the same manner as in Example 4 using 100 U of reductase RRG prepared from NBRC0415 (see International Publication WO03 / 093477 pamphlet, Example 1). The conversion rate to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 99%, and the trans isomer ratio was 97.9%. The optical purity is (1S, 2S) and 100% e.e. e. Therefore, the ratio of the (1S, 2S) form in the four types of stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 97.9%.

オガタエア・ミヌータ・バー・ミヌータ由来のポリペプチドを用いた(1S,2S)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
CR酵素のかわりに、オガタエア・ミヌータ・バー・ミヌータ(Ogataea minuta var. minuta)NBRC0975 から調製した還元酵素(国際公報WO06/013801パンフレット、実施例1参照)100Uを用いて、実施例4と同様に反応を実施した。2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率は98%で、トランス体比は70.0%であった。また、光学純度は(1S,2S)体で100%e.e.であることから、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1S,2S)体の割合は70.0%であった。
Production of ethyl (1S, 2S) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using polypeptide derived from Ogataea Minuta bar Minuta Instead of CR enzyme, Ogataea minuta var. Minuta The reaction was carried out in the same manner as in Example 4 using 100 U of reductase prepared from NBRC0975 (see International Publication WO06 / 013801 pamphlet, Example 1). The conversion rate to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 98%, and the trans isomer ratio was 70.0%. The optical purity is (1S, 2S) and 100% e.e. e. Therefore, the proportion of the (1S, 2S) form in the four types of stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 70.0%.

キャンディダ・ボイディニ由来のポリペプチドを用いた(1S,2S)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
CR酵素のかわりに、キャンディダ・ボイディニ(Candida boidinii)由来のアルコール脱水素酵素CP(Julich Fine chemicals 社製)20mgを用いて、実施例4と同様に反応を実施した。2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率は60%で、トランス体比は75.0%であった。また、光学純度は(1S,2S)体で100%e.e.であることから、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1S,2S)体の割合は75.0%であった。
Production of ethyl (1S, 2S) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using polypeptide derived from Candida boidini Instead of CR enzyme, alcohol dehydrogenase CP (Julich derived from Candida boidinii) The reaction was carried out in the same manner as in Example 4 using 20 mg of Fine Chemicals. The conversion to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 60%, and the trans isomer ratio was 75.0%. The optical purity is (1S, 2S) and 100% e.e. e. Therefore, the proportion of the (1S, 2S) form in the four types of stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 75.0%.

サーモアナエロビウム・ブロッキ由来のポリペプチドを用いた(1S,2S)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
CR酵素のかわりに、サーモアナエロビウム・ブロッキ(Themoanaerobium brockii)由来のアルコール脱水素酵素(SigmaAldrich社製)50mgを用いて、実施例4と同様に反応を実施した。2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率は100%で、トランス体比は80.4%であった。また、光学純度は(1S,2S)体で100%e.e.であることから、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1S,2S)体の割合は80.4%であった。
Production of ethyl (1S, 2S) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using a polypeptide derived from Thermoanaerobium brocci Alcohol dehydrogenation from Thermoanaerobium brockii instead of CR enzyme The reaction was carried out in the same manner as in Example 4 using 50 mg of the enzyme (manufactured by Sigma Aldrich). The conversion rate to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 100%, and the trans isomer ratio was 80.4%. The optical purity is (1S, 2S) and 100% e.e. e. Therefore, the proportion of the (1S, 2S) form in the four types of stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 80.4%.

キャンディダ・マリス由来のポリペプチドを用いた(1S,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
CR酵素のかわりに、キャンディダ・マリス(Candida maris)NBRC10003 から調製した還元酵素FPDH(国際公報WO01/05996パンフレット、実施例14参照)100Uを用いて、実施例4と同様に反応を実施した。2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率は95%で、シス体比は97.4%であった。なお、シス体比(%)は以下の式で算出した。
[シス体比(%)]=[シス体のエリア]/([トランス体のエリア]+[シス体のエリア])×100
Production of ethyl (1S, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using polypeptide derived from Candida maris Reductase FPDH prepared from Candida maris NBRC10003 (International) The reaction was carried out in the same manner as in Example 4 using 100 U) (see publication WO01 / 05996 pamphlet, Example 14). The conversion to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 95%, and the cis-isomer ratio was 97.4%. The cis isomer ratio (%) was calculated by the following formula.
[Cis body ratio (%)] = [Cis body area] / ([Trans body area] + [Cis body area]) × 100

また、光学純度は(1S,2R)体で99.1%e.e.であることから、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1S,2R)体の割合は97.0%であった。   The optical purity is 99.1% e.e. in (1S, 2R) isomer. e. Therefore, the proportion of the (1S, 2R) isomer in the four types of stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 97.0%.

デボシア・リボフラビナ由来のポリペプチドを用いた(1S,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
CR酵素のかわりに、デボシア・リボフラビナ(Devosia riboflavina)NBRC13584 から調製した還元酵素RDR(国際公報WO04/027055パンフレット、実施例1参照)100Uを用いて、実施例4と同様に反応を実施した。2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率は96%で、シス体比は95.7%であった。また、光学純度は(1S,2R)体で99.5%e.e.であることから、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1S,2R)体の割合は95.5%であった。
Production of ethyl (1S, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using a polypeptide derived from Debosia riboflavina Reductase RDR prepared from Devosia riboflavina NBRC13584 instead of CR enzyme (International Publication WO04) The reaction was carried out in the same manner as in Example 4 using 100U. The conversion rate to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 96%, and the cis-isomer ratio was 95.7%. The optical purity is 99.5% e.e. (1S, 2R) isomer. e. Therefore, the proportion of (1S, 2R) isomer in the four stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 95.5%.

ブレブンディモナス・ディミヌータ由来のポリペプチドを用いた(1S,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
CR酵素のかわりに、ブレブンディモナス・ディミヌータ(Brevundimonas diminuta)NBRC13584 から調製した還元酵素(国際公報WO07/114217パンフレット、実施例4参照)100Uを用いて、実施例4と同様に反応を実施した。2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率は80%で、シス体比は93.4%であった。また、光学純度は(1S,2R)体で98.6%e.e.であることから、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1S,2R)体の割合は92.7%であった。
Production of ethyl (1S, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using a polypeptide derived from Brevundimonas diminuta Instead of CR enzyme, a reductase prepared from Brevundimonas diminuta NBRC13584 ( The reaction was carried out in the same manner as in Example 4 using 100 U) (see International Publication WO07 / 114217 Pamphlet, Example 4). The conversion rate to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 80%, and the cis-isomer ratio was 93.4%. The optical purity is (1S, 2R) isomer, 98.6% e.e. e. Therefore, the proportion of the (1S, 2R) isomer in the four stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 92.7%.

ラクトバシラス・ブレビス由来のポリペプチドを用いた(1S,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
CR酵素のかわりに、ラクトバシラス・ブレビス(Lactobacillus brevis)由来のアルコール脱水素酵素(Julich Fine chemicals 社製)100μlを用いて、実施例4と同様に反応を実施した。2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率は98%で、シス体比は98.7%であった。また、光学純度は(1S,2R)体で99.5%e.e.であることから、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1S,2R)体の割合は98.5%であった。
Production of ethyl (1S, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using a polypeptide derived from Lactobacillus brevis Alcohol dehydrogenase derived from Lactobacillus brevis (Julich Fine chemicals) instead of CR enzyme The reaction was carried out in the same manner as in Example 4 using 100 μl. The conversion rate to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 98%, and the cis-isomer ratio was 98.7%. The optical purity is 99.5% e.e. (1S, 2R) isomer. e. Therefore, the proportion of the (1S, 2R) isomer in the four stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 98.5%.

ラクトバシラス・ケフィア由来のポリペプチドを用いた(1S,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
CR酵素のかわりに、ラクトバシラス・ケフィア(Lactobacillus kefir)由来のアルコール脱水素酵素(Fluka 社製)50mgを用いて、実施例4と同様に反応を実施した。2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率は98%で、シス体比は97.7%であった。また、光学純度は(1S,2R)体で98.5%e.e.であることから、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1S,2R)体の割合は97.0%であった。
Production of ethyl (1S, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using a polypeptide derived from Lactobacillus kefir Alcohol dehydrogenase derived from Lactobacillus kefir (Fluka) instead of CR enzyme Reaction was carried out in the same manner as in Example 4 using 50 mg. The conversion rate to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 98%, and the cis-isomer ratio was 97.7%. The optical purity is 98.5% e.e. in (1S, 2R) isomer. e. Therefore, the proportion of the (1S, 2R) isomer in the four types of stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 97.0%.

キャンディダ・マルトーサ由来のポリペプチドを用いた(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
CR酵素のかわりに、キャンディダ・マルトーサ(Candida maltosa)NBRC1977から調製した還元酵素(国際公報WO08/066018パンフレット、実施例1参照)100Uを用いて、実施例4と同様に反応を実施した。2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率は40%で、シス体比は98.2%であった。また、光学純度は(1R,2S)体で99.0%e.e.であることから、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1R,2S)体の割合は97.7%であった。
Production of ethyl (1R, 2S) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using a Candida maltosa-derived polypeptide Instead of CR enzyme, a reductase prepared from Candida maltosa NBRC1977 (International Publication) The reaction was carried out in the same manner as in Example 4 using 100 U (see WO08 / 0666018 pamphlet, Example 1). The conversion rate to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 40%, and the cis-isomer ratio was 98.2%. The optical purity was 99.0% e.e. in (1R, 2S) form. e. Therefore, the proportion of (1R, 2S) isomer in the four stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 97.7%.

キャンディダ・パラプシロシス由来のポリペプチドを用いた(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
CR酵素のかわりに、キャンディダ・パラプシロシス(Candida parapsilosis)NBRC708から調製した還元酵素(特開2003−289874パンフレット、実施例1参照)100Uを用いて、実施例4と同様に反応を実施した。2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率は40%で、シス体比は98.2%であった。また、光学純度は(1R,2S)体で99.0%e.e.であることから、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1R,2S)体の割合は97.7%であった。
Production of ethyl (1R, 2S) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using a polypeptide derived from Candida parapsilosis Reductase prepared from Candida parapsilosis NBRC708 instead of CR enzyme 2003-289874 pamphlet, Example 1) The reaction was carried out in the same manner as Example 4 using 100 U. The conversion rate to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 40%, and the cis-isomer ratio was 98.2%. The optical purity was 99.0% e.e. in (1R, 2S) form. e. Therefore, the proportion of (1R, 2S) isomer in the four stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 97.7%.

ロドコッカス・エリスロポリス由来のポリペプチドを用いた(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの製造
CR酵素のかわりに、ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)由来のアルコール脱水素酵素(Julich Fine chemicals 社製)100μlを用いて、実施例4と同様に反応を実施した。2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルへの変換率は40%で、シス体比は99.8%であった。また、光学純度は(1R,2S)体で97.5%e.e.であることから、2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルの4種類の立体異性体に占める(1R,2S)体の割合は98.6%であった。
Production of ethyl (1R, 2S) -2-hydroxycyclopentanecarboxylate using a polypeptide derived from Rhodococcus erythropolis Instead of CR enzyme, alcohol dehydrogenase derived from Rhodococcus erythropolis (Julich Fine) The reaction was carried out in the same manner as in Example 4 using 100 μl of Chemicals). The conversion rate to ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 40%, and the cis-isomer ratio was 99.8%. The optical purity was 97.5% e.e. (1R, 2S). e. Therefore, the proportion of the (1R, 2S) isomer in the four stereoisomers of ethyl 2-hydroxycyclopentanecarboxylate was 98.6%.

(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸アミドの製造
実施例3に記載した方法にて取得した(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸メチル(73.34g,0.52mol)と20重量%NH3/MeOH溶液(658.20g,7.74mol)をオートクレーブ中、密閉下、バス温80℃にて48時間の攪拌を行った。反応終了後、常温下にオートクレーブを開封し、内溶液をロータリーエバポレーターを用いて全量が110.14gとなるまで濃縮した。濃縮液に酢酸エチル(490g)を添加した後、析出した固体をろ過操作により取得し、表題化合物を得た(収量35.17g,収率53%)。1H−NMRより(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸アミド中に存在するジアステレオマーは、モル比で2.0%であった。
1H−NMR(CDCl3)1.54−1.80(m,4H),1.90−2.04(m,2H),2.51−2.57(m,1H),4.26(dt,1H)
Preparation of (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid amide Methyl (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid (73.34 g, 0.52 mol) obtained by the method described in Example 3 And 20 wt% NH 3 / MeOH solution (658.20 g, 7.74 mol) were stirred in an autoclave for 48 hours at a bath temperature of 80 ° C. in a sealed state. After completion of the reaction, the autoclave was opened at room temperature, and the inner solution was concentrated using a rotary evaporator until the total amount became 110.14 g. After adding ethyl acetate (490 g) to the concentrate, the precipitated solid was obtained by filtration to obtain the title compound (yield 35.17 g, yield 53%). From 1H-NMR, the diastereomer present in (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic amide was 2.0% in terms of molar ratio.
1 H-NMR (CDCl 3 ) 1.54-1.80 (m, 4H), 1.90-2.04 (m, 2H), 2.51-2.57 (m, 1H), 4.26 (Dt, 1H)

(1R,2R)−2−アミノシクロペンタノールの製造
実施例17に記載した方法にて取得した(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸アミド(34.00g,0.26mol)を水(170g)に希釈し、バス温0℃下、30重量%水酸化ナトリウム水溶液(70.20g,0.53mol)を35分間かけて滴下した。続いて同温下、13重量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液(226.10g,0.40mol)を2.5時間かけて滴下した。同温下、30分間の攪拌を行った後、バス温40℃下、さらに1時間の攪拌を行った。反応液を20℃まで冷却した後、35重量%塩酸を添加することで、系内のpHを6.8に調整した。反応液の標準品((1R,2R)−2−アミノシクロペンタノール塩酸塩)と比較したガスクロマトグラフィー定量分析を行った結果、表題化合物の含有が確認された(収量27.61g,収率80%)。
Production of (1R, 2R) -2-aminocyclopentanol (1R, 2R) -2-hydroxycyclopentanecarboxylic acid amide (34.00 g, 0.26 mol) obtained by the method described in Example 17 was The solution was diluted to (170 g), and a 30 wt% aqueous sodium hydroxide solution (70.20 g, 0.53 mol) was added dropwise over 35 minutes at a bath temperature of 0 ° C. Subsequently, at the same temperature, a 13 wt% sodium hypochlorite aqueous solution (226.10 g, 0.40 mol) was added dropwise over 2.5 hours. After stirring for 30 minutes at the same temperature, stirring was further performed for 1 hour at a bath temperature of 40 ° C. After cooling the reaction solution to 20 ° C., the pH in the system was adjusted to 6.8 by adding 35 wt% hydrochloric acid. As a result of quantitative analysis by gas chromatography compared with a standard product of the reaction solution ((1R, 2R) -2-aminocyclopentanol hydrochloride), it was confirmed that the title compound was contained (yield 27.61 g, yield). 80%).

(1R,2R)−2−(t−ブチルオキシカルボニルアミノ)シクロペンタノール
実施例17に記載した方法にて取得した(1R,2R)−2−アミノシクロペンタノールの水溶液(net量:27.61g,0.21mol)に30重量%水酸化ナトリウム水溶液を加え、系内のpHを10.4に調整した。バス温20℃下、ジ炭酸t−ブチル(68.94g,0.32mol)を添加した。反応中、系内のpHが低下するため、適宜30重量%NaOHを添加し、pH=10±0.5に調整した。同温にて14時間の攪拌を行った後、濃塩酸を加え、系内のpHを4.0とした。トルエンを用いて2回抽出し(70g×2)、得られた有機層を水(70g)にて洗浄した。反応液の標準品と比較したガスクロマトグラフィー定量分析を行った結果、表題化合物の含有が確認された(収量39.04g,収率93%)。ロータリーエバポレーターを用いて、有機層を全量が145.55gとなるまで濃縮した。
1H−NMR(CDCl3)1.33−1.39(m,1H),1.45(s,9H),1.61−1.70(m,2H),1.75−1.83(m,1H),1.97−2.14(m,2H),3.59−3.66(m,1H),3.96−4.00(1H,m),4.06(br,1H),4.71(br,1H)
(1R, 2R) -2- (t-butyloxycarbonylamino) cyclopentanol An aqueous solution of (1R, 2R) -2-aminocyclopentanol obtained by the method described in Example 17 (net amount: 27. 61 g, 0.21 mol) was added with a 30 wt% aqueous sodium hydroxide solution to adjust the pH in the system to 10.4. Under a bath temperature of 20 ° C., t-butyl dicarbonate (68.94 g, 0.32 mol) was added. During the reaction, since the pH in the system was lowered, 30 wt% NaOH was appropriately added to adjust the pH to 10 ± 0.5. After stirring at the same temperature for 14 hours, concentrated hydrochloric acid was added to adjust the pH of the system to 4.0. Extraction was performed twice using toluene (70 g × 2), and the obtained organic layer was washed with water (70 g). As a result of gas chromatography quantitative analysis comparing with the standard product of the reaction solution, it was confirmed that the title compound was contained (yield 39.04 g, yield 93%). Using a rotary evaporator, the organic layer was concentrated to a total amount of 145.55 g.
1 H-NMR (CDCl 3 ) 1.33-1.39 (m, 1H), 1.45 (s, 9H), 1.61-1.70 (m, 2H), 1.75-1.83 (M, 1H), 1.97-2.14 (m, 2H), 3.59-3.66 (m, 1H), 3.96-4.00 (1H, m), 4.06 (br , 1H), 4.71 (br, 1H)

(1R,2R)−2−アミノシクロペンタノール塩酸塩
実施例19に記載して方法にて取得した)(1R,2R)−2−(t−ブチルオキシカルボニルアミノ)シクロペンタノールのトルエン溶液(net量:38.60g,0.19mol)に対して、バス温50℃下、29.5重量%塩化水素/イソプロパノール溶液(118.52g,0.96mol)を1.5時間かけて滴下した。同温下にて1.0時間、バス温20℃下に1.0時間、バス温10℃下に3.0時間の攪拌を行った後、ろ過操作により析出固体を取得した。取得固体をトルエン(21.70g)とイソプロパノール(38.20g)の混合液にて洗浄後、減圧乾燥を行い、表題化合物を得た(収量20.50g,収率78%)。
1H−NMR(DMSO)1.43−1.57(m,2H),1.60−1.71(m,2H),1.85−2.03(m,2H),3.09−3.14(m,1H),3.96−4.02(m,1H),5.20−5.21(d,1H),8.08(br,3H)
(1R, 2R) -2-aminocyclopentanol hydrochloride obtained in the manner described in Example 19) (1R, 2R) -2- (t-butyloxycarbonylamino) cyclopentanol in toluene solution ( 29.5 wt% hydrogen chloride / isopropanol solution (118.52 g, 0.96 mol) was added dropwise over 1.5 hours at a bath temperature of 50 ° C. with respect to the net amount: 38.60 g, 0.19 mol). After stirring for 1.0 hour at the same temperature, 1.0 hour at a bath temperature of 20 ° C., and 3.0 hours at a bath temperature of 10 ° C., a precipitated solid was obtained by filtration. The obtained solid was washed with a mixed solution of toluene (21.70 g) and isopropanol (38.20 g) and then dried under reduced pressure to obtain the title compound (yield 20.50 g, yield 78%).
1 H-NMR (DMSO) 1.43-1.57 (m, 2H), 1.60-1.71 (m, 2H), 1.85-2.03 (m, 2H), 3.09- 3.14 (m, 1H), 3.96-4.02 (m, 1H), 5.20-5.21 (d, 1H), 8.08 (br, 3H)

Claims (22)

一般式(9);
Figure 2013046572
(式中、Rは炭素数1〜6の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数6〜10の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数7〜11の置換もしくは無置換のアラルキル基を表す。nは0〜8の整数を表す。*1、*2は不斉炭素を表す。)で表される光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの製造方法であって、一般式(8);
Figure 2013046572
(式中、R,nは前記に同じ。)で表される2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルに、ポリペプチド、該ポリペプチドを産生する生物体、または、該生物体の処理物を作用させて、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルを還元することを特徴とする製造方法。
General formula (9);
Figure 2013046572
(In the formula, R represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 11 carbon atoms. n represents an integer of 0 to 8. * 1, * 2 represents an asymmetric carbon.) represented by general formula (8);
Figure 2013046572
(Wherein R and n are the same as above), a polypeptide, an organism producing the polypeptide, or a processed product of the organism is allowed to act on the 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester represented by Then, the 2-oxocycloalkanecarboxylic acid ester is reduced.
nが1である請求項1記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein n is 1. ポリペプチドが、キャンディダ(Candida)属、ロードトルーラ(Rhodotorula)属、デボシア(Devosia)属、オガタエア(Ogataea)属、ブレブンディモナス(Brevundimonas)属、ラクトバシラス(Lactobacillus)属、サーモアナエロビウム(Themoanaerobium)属、ロドコッカス(Rhodococcus)属、スポロボロマイセス(Sporobolomyces)属、スポリディオボラス(Sporidiobolus)属からなる群より選ばれた微生物由来のものである、請求項1もしくは請求項2に記載の製造方法。 Polypeptides are Candida, Rhodotorula, Devosia, Ogataea, Brevundimonas, Lactobacillus, Thermoanaerobium The production according to claim 1 or 2, which is derived from a microorganism selected from the group consisting of a genus, a genus Rhodococcus, a genus Sporobolomyces, and a genus Sporidiobolus. Method. 前記式(9)で表される光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルが、(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルである、請求項1もしくは請求項2に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the optically active 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester represented by the formula (9) is (1R, 2R) -2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester. . ポリペプチドが、スポロボロマイセス(Sporobolomyces)属、スポリディオボラス(Sporidiobolus)属からなる群より選ばれた微生物由来のものである、請求項4に記載の製造方法。 The production method according to claim 4, wherein the polypeptide is derived from a microorganism selected from the group consisting of the genus Sporobolomyces and the genus Sporidiobolus. ポリペプチドが下記(a1)、(a2)、および(a3)からなる群から選択されるポリペプチドである、請求項4に記載の製造方法:
(a1)配列表の配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(a2)配列表の配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入及び/または付加したアミノ酸配列からなり、かつ前記式(8)とNADPHに作用して前記式(9)とNADPを生成する活性を有するポリペプチド、
(a3)配列表の配列番号1に記載のアミノ酸配列と85%以上の配列同一性を有し、かつ前記式(8)とNADPHに作用して前記式(9)とNADPを生成する活性を有するポリペプチド。
The production method according to claim 4, wherein the polypeptide is a polypeptide selected from the group consisting of the following (a1), (a2), and (a3):
(A1) a polypeptide comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing;
(A2) consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, and acts on the formula (8) and NADPH A polypeptide having the activity to produce NADP with the formula (9),
(A3) an activity having 85% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing and acting on the above formula (8) and NADPH to produce the above formula (9) and NADP; Having a polypeptide.
前記(a1)、(a2)、および(a3)からなる群から選択されるポリペプチドを産生する生物体が、下記(A1)、(A2)、(A3)および(A4)からなる群から選択されるDNAを導入された組換え生物である、請求項4に記載の製造方法:
(A1)配列表の配列番号2に記載のDNA、
(A2)配列表の配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするDNA、
(A3)配列表の配列番号2に記載のDNAと相補的なDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ前記式(8)とNADPHに作用して前記式(9)とNADPを生成する活性を有するポリペプチドをコードするDNA、
(A4)、配列表の配列番号2に記載の塩基配列と85%以上の配列同一性を有し、かつ2−オキソシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPHに作用して(1R,2R)−2−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エステルとNADPを生成する活性を有するポリペプチドをコードするDNA。
The organism producing a polypeptide selected from the group consisting of (a1), (a2) and (a3) is selected from the group consisting of the following (A1), (A2), (A3) and (A4) The production method according to claim 4, which is a recombinant organism into which the DNA to be introduced is introduced:
(A1) DNA set forth in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing,
(A2) DNA encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing,
(A3) Hybridizes with a DNA complementary to the DNA of SEQ ID NO: 2 in the sequence listing under stringent conditions, and acts on the formula (8) and NADPH to generate the formula (9) and NADP. DNA encoding a polypeptide having the activity of:
(A4), having a sequence identity of 85% or more with the base sequence set forth in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing and acting on 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ester and NADPH (1R, 2R) -2- A DNA encoding a polypeptide having an activity to produce hydroxycyclopentanecarboxylic acid ester and NADP.
組換え生物が Escherichia coli(大腸菌)である請求項7に記載の製造方法。 The production method according to claim 7, wherein the recombinant organism is Escherichia coli. 前記式(9)において、*1が(S),*2が(S)の絶対立体配置であり、かつポリペプチドがキャンディダ(Candida)属、ロードトルーラ(Rhodotorula)属、オガタエア(Ogataea)属、サーモアナエロビウム(Themoanaerobium)属からなる群から選ばれた微生物由来のものである、請求項1もしくは請求項2に記載の製造方法。 In the formula (9), * 1 is the absolute configuration of (S), * 2 is (S), and the polypeptide is a genus Candida, a genus Rhodotorula, a genus Ogataea, The production method according to claim 1 or 2, which is derived from a microorganism selected from the group consisting of the genus Thermoanaerobium. 前記式(9)において、*1が(S),*2が(R)の絶対立体配置であり、かつポリペプチドがキャンディダ(Candida)属、デボシア(Devosia)属、ブレブンディモナス(Brevundimonas)属、ラクトバシラス(Lactobacillus)属からなる群から選ばれた微生物由来のものである、請求項1もしくは請求項2に記載の製造方法。 In the above formula (9), * 1 is the absolute configuration of (S), * 2 is (R), and the polypeptide is a genus Candida, a genus Devosia, or a Brevundimonas. The production method according to claim 1 or 2, which is derived from a microorganism selected from the group consisting of a genus and a genus Lactobacillus. 前記式(9)において、*1が(R),*2が(S)の絶対立体配置であり、かつポリペプチドがキャンディダ(Candida)属、ロドコッカス(Rhodococcus)属からなる群から選ばれた微生物由来のものである、請求項1もしくは請求項2に記載の製造方法。 In the formula (9), * 1 is the absolute configuration of (R), * 2 is (S), and the polypeptide is selected from the group consisting of the genus Candida and the genus Rhodococcus. The production method according to claim 1 or 2, which is derived from a microorganism. 還元型補酵素再生能を有するポリペプチドを更に作用させる請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 11, wherein a polypeptide having the ability to regenerate reduced coenzyme is further acted. 上記(a1)、(a2)、または(a3)のポリペプチドに加えて、還元型補酵素再生能を有するポリペプチドの生産能を付与された組換え生物を用いる、請求項12記載の製造方法。 13. The production method according to claim 12, wherein a recombinant organism having the ability to produce a polypeptide having a reduced coenzyme regeneration ability is used in addition to the polypeptide of (a1), (a2), or (a3). . 還元型補酵素再生能を有するポリペプチドがグルコース脱水素酵素である請求項12または13に記載の製造方法。 The production method according to claim 12 or 13, wherein the polypeptide having reductive coenzyme regeneration ability is glucose dehydrogenase. Rが炭素数1〜4の置換もしくは無置換のアルキル基である、請求項1〜14に記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein R is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Rがメチル基もしくはエチル基である、請求項1〜14に記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein R is a methyl group or an ethyl group. 請求項1〜16いずれかに記載の方法にて製造した一般式(9);
Figure 2013046572
(式中、Rは炭素数1〜6の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数6〜10の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数7〜11の置換もしくは無置換のアラルキル基を表す。nは0〜8の整数を表す。*1、*2は不斉炭素を表す。)で表される2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルとアンモニアを反応させ、式(3);
Figure 2013046572
(式中、*1、*2は前記に同じ)で表される2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸アミド体を得ることを特徴とする製造方法。
A general formula (9) produced by the method according to any one of claims 1 to 16;
Figure 2013046572
(In the formula, R represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 11 carbon atoms. n represents an integer of 0 to 8. * 1, * 2 represents an asymmetric carbon.) 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid ester represented by formula (3);
Figure 2013046572
(Wherein, * 1 and * 2 are the same as above) to obtain a 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid amide compound.
前記式(3)で表される2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸アミドを、晶析精製することを特徴とする請求項17記載の製造方法。 The production method according to claim 17, wherein the 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid amide represented by the formula (3) is purified by crystallization. 式(3)中に存在するジアステレオマー含量が、モル比で5.0モル%以下である請求項18記載の製造方法。 The production method according to claim 18, wherein the diastereomeric content present in the formula (3) is 5.0 mol% or less in terms of a molar ratio. 式(3)中に存在するジアステレオマー含量が、モル比で2.0モル%以下である請求項17又は19記載の製造方法。 The production method according to claim 17 or 19, wherein the diastereomer content present in the formula (3) is 2.0 mol% or less in terms of molar ratio. 請求項17〜20いずれかに記載の方法にて製造した前記式(3);
Figure 2013046572
(式中、*1、*2は前記に同じ)で表される2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸アミドを塩基存在下、ハロゲン化剤と反応させ、一般式(2);
Figure 2013046572
(式中、R’は炭素数1〜6の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数6〜10の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数7〜11の置換もしくは無置換のアラルキル基を表す。*1、*2は前記に同じ)で表される2−アミノシクロアルカノール誘導体、もしくは式(2)’;
Figure 2013046572
(式中、*1、*2は前記に同じ。)で表される2−アミノシクロアルカノールを得ることを特徴とする製造方法。
Said formula (3) manufactured by the method in any one of Claims 17-20;
Figure 2013046572
(Wherein, * 1 and * 2 are the same as those described above) 2-hydroxycycloalkanecarboxylic acid amide represented by general formula (2);
Figure 2013046572
(In the formula, R ′ represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 11 carbon atoms. * 1, * 2 are the same as above) or a 2-aminocycloalkanol derivative represented by formula (2) ′;
Figure 2013046572
(Wherein, * 1 and * 2 are the same as described above). 2-Production method characterized by obtaining 2-aminocycloalkanol.
*1、*2がともに(R)の立体配置である請求項17〜21いずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 17 to 21, wherein * 1 and * 2 are both in the (R) configuration.
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