JP3224654B2 - 光学活性なα−ヒドロキシカルボン酸およびα−ヒドロキシアミドの製造法 - Google Patents

光学活性なα−ヒドロキシカルボン酸およびα−ヒドロキシアミドの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学活性なα−ヒドロキ
シカルボン酸およびα−ヒドロキシアミドの製造法、更
に詳しくは、後記一般式[I] で示されるラセミ体のα−
ヒドロキシニトリルのニトリル基に対して不斉加水分解
する能力を有する微生物を用いて、後記一般式[II]で示
される光学活性α−ヒドロキシカルボン酸およびこれと
反対の光学活性をもつα−ヒドロキシアミドを製造する
方法に関する。該α−ヒドロキシアミドは、通常の化学
的加水分解法により容易に対応するα−ヒドロキシカル
ボン酸とすることができる。
【0002】該α−ヒドロキシカルボン酸は、抗生物
質、交感神経作用薬、糖尿病薬など多種の医農薬品の合
成原料、さらには光学分割剤として工業的に重要であ
る。特に、R−マンデル酸およびS−マンデル酸は光学
分割剤として需要が大きい。R−4−フェニル−α−ヒ
ドロキシ酪酸は ACE阻害剤の合成原料として、また、S
−3−フェニル乳酸も医薬原料としての需要が見込まれ
ている。
【0003】
【従来の技術とその課題】フェニル基を有する光学活性
なα−ヒドロキシカルボン酸およびα−ヒドロキシアミ
ドの製造法としては、ラセミ体を分別結晶やクロマトグ
ラフィーにより光学分割する方法、および有機化学的に
不斉合成する方法などが知られているが、これらの方法
は、操作が煩雑、低収率、生成物の光学純度が低いなど
の問題点を有している。
【0004】これら問題点を解決する手段として、微生
物を用いる方法が提案されており、例えば、(1) アルカ
リゲネス属、シュードモナス属、ロドシュードモナス
属、コリネバクテリウム属、アシネトバクター属、バチ
ルス属、マイコバクテリウム属、ロドコッカス属または
キャンディダ属の微生物によりマンデロニトリルまたは
マンデルアミドおよびそれらの置換体を不斉加水分解す
る方法〔特開平2-84198号公報参照〕、(2) シュードモ
ナス属、アルカリゲネス属、アシネトバクター属、カセ
オバクター属、ノカルディア属、バチルス属、ブレビバ
クテリウム属またはオーレオバクテリウム属などの微生
物によりラセミ体のマンデロニトリルまたはその誘導体
から直接優位量のR−マンデル酸またはその誘導体を製
造する方法(特開平4-218385号、特開平4-99495 号およ
び特開平4-99496 号各公報参照)、(3) ロドコッカス属
の微生物によりラセミ体のマンデロニトリルまたはその
誘導体から直接優位量のS−マンデルアミドまたはその
誘導体を製造する方法(特開平4-222591号公報参照)な
どが知られている。しかしながら、これらの方法では、
同一の基質からいずれか一方の光学活性体の製造しか望
めない。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、後記一般
式[II]で示される光学活性α−ヒドロキシカルボン酸お
よびこれと反対の光学活性をもつα−ヒドロキシアミド
を同時に製造することのできる微生物の探索を行った結
果、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属、ノカルデ
ィア(Nocardia)属、コリネバクテリウム(Corynebacteri
um) 属またはロドコッカス (Rhodococcus)属の微生物の
使用が有効であることを見出し本発明を完成した。
【0006】すなわち、本発明は、ブレビバクテリウム
(Brevibacterium)属、ノカルディア(Nocardia)属、コリ
ネバクテリウム(Corynebacterium) 属またはロドコッカ
ス (Rhodococcus)属に属し下記一般式[I] で示されるラ
セミ体のα−ヒドロキシニトリルのニトリル基を不斉加
水分解する能力を有する微生物または該処理物を、水性
媒体中で、下記一般式[I] で示されるラセミ体のα−ヒ
ドロキシニトリルまたはこのニトリルに対応するアルデ
ヒドと青酸の混合物に作用させることにより、下記一般
式[II]で示される光学活性α−ヒドロキシカルボン酸お
よびこれと反対の光学活性をもつα−ヒドロキシアミド
を生成せしめることを特徴とする光学活性なα−ヒドロ
キシカルボン酸およびα−ヒドロキシアミドの製造法、
である。
【0007】
【化2】
【0008】〔式中、Rはオルト位、メタ位またはパラ
位置換を意味し、置換基は水素、水酸基、炭素数1〜3
の脂肪族飽和アルキル基、炭素数1〜3の脂肪族アルコ
キシ基、チオアルキル基、ハロゲン原子、フェニル基、
フェノキシ基、アミノ基またはニトロ基、Xはカルボキ
シル基またはアミド基、nは0〜2の整数を表す。〕
【0009】本発明で使用する微生物は、ブレビバクテ
リウム(Brevibacterium)属、ノカルディア(Nocardia)
属、コリネバクテリウム(Corynebacterium) 属またはロ
ドコッカス (Rhodococcus)属に属する生産菌であり、一
般式[I] で示されるラセミ体のα−ヒドロキシニトリル
のニトリル基に対し不斉加水分解活性を有し、且つ、一
般式[II]で示される光学活性なα−ヒドロキシカルボン
酸およびこれと反対の光学活性をもつα−ヒドロキシア
ミドを高濃度に蓄積する能力を有する。
【0010】該微生物として、具体的には、ブレビバク
テリウム アセチリカム(Brevibacterium acetylicum)
IAM 1790、ノカルディア エリスロポリス(Nocardia er
ythropolis) IFO 12539 、ノカルディア エリスロポリ
ス(Nocardia erythropolis)IFO 12540 、コリネバクテ
リウム ニトリロフィラス(Corynebacterium nitriloph
ilus) ATCC 21419およびロドコッカス エリスロポリス
(Rhodococcus erythropolis) IFO 12320菌株を挙げるこ
とができる。
【0011】ブレビバクテリウム アセチリカム IAM 1
790 菌株は東京大学応用微生物研究所(IAM) 、ノカルデ
ィア エリスロポリス IFO 12539 およびロドコッカス
エリスロポリス IFO 12320菌株は Institute for Fer
mentation Osaka(IFO)およびコリネバクテリウム ニト
リロフィラス ATCC 21419 菌株は American Type Cultu
re Collection, Rockville, U.S.A.(ATCC)から、それぞ
れ容易に入手することができる。
【0012】一般式[I] で示される化合物の代表例とし
ては、マンデロニトリル、3−フェニルラクトニトリ
ル、4−フェニル−α−ヒドロキシブチロニトリルなど
を挙げることができる。
【0013】次に本発明の一般的実施態様について説明
する。本発明に使用される微生物の培養は、資化し得る
炭素源(グリセロール、グルコース、サッカロース、ラ
クトース、フルクトースなど)、窒素源(カザミノ酸、
肉エキス、酵母エキス、麦芽エキスなど)および各微生
物の生育に必須の無機塩(塩化マグネシウム、硫酸ナト
リウム、塩化カルシウム、硫酸マンガン、塩化鉄、硫酸
亜鉛など)などを含有した通常の培地を用いて行なわれ
る。
【0014】培養初期または中期に生育を大きく阻害し
ない濃度のニトリル類(ケイ皮酸ニトリル、ベンジルシ
アニド、イソブチロニトリル、β−フェニルプロピオニ
トリル、ベンゾニトリル、2−シアノピリジン、3−シ
アノピリジン、4−シアノピリジン、1−シクロヘキセ
ニルアセトニトリル、ε−カプロラクタム、γ−ブチロ
ニトリル、o−アミノベンゾニトリルなど)、アミド類
(イソブチルアミド、フェニルアセトアミド、4−ピリ
ジンカルボン酸アミドなど)を添加することはより高い
酵素活性が得られるので好ましい。
【0015】培養液のpHは 4〜10の範囲で、培養は 5〜
50℃の温度範囲で、1〜7日程度好気的に行い活性が最
大となるまで継続すればよい。
【0016】不斉加水分解反応は、上記に準じて培養し
た微生物の培養液から分離した菌体または菌体処理物
(乾燥菌体、菌体の破砕物、分離された粗・精製酵素、
固定化菌体・酵素など)を水または緩衝液などの水性媒
体中に懸濁し、これに一般式[I] で示されるラセミ体の
α−ヒドロキシニトリルまたはこのニトリルに対応する
アルデヒドと青酸の混合物を接触させることによって行
われる。
【0017】基質の濃度は、一般式[I] で示されるラセ
ミ体のα−ヒドロキシニトリルに対応するアルデヒドや
青酸に対する酵素の感受性により一概に特定し得ない
が、通常、一般式[I] で示されるラセミ体のα−ヒドロ
キシニトリルとして 0.1〜10重量%、好ましくは 0.2〜
5.0 重量%に相当する濃度である。
【0018】基質に対する微生物の使用量は、乾燥菌体
として0.01〜5.0 重量%、反応温度は0〜50℃、好まし
くは10〜30℃で 0.1〜100 時間反応させればよい。反応
中、pHは 4〜11、好ましくは 5.5〜10に調整する。
【0019】尚、アルデヒドによる酵素阻害を軽減させ
るために、亜硫酸ナトリウム、酸性亜硫酸ナトリウム、
亜ジチオン酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、酸性亜硫酸
カリウム、亜ジチオン酸カリウム、亜硫酸アンモニウ
ム、酸性亜硫酸アンモニウム、亜ジチオン酸アンモニウ
ムなどの添加が有効である。添加量は、反応液中に1〜
1000mMの範囲でよい。青酸による酵素阻害を軽減させる
ためにはアルデヒドを添加することも有効であり、その
添加量は 0.1〜10重量%でよい。
【0020】得られた一般式[II]で示される光学活性な
α−ヒドロキシカルボン酸およびα−ヒドロキシアミド
は、両者の溶解度の差から容易に分離、精製することが
できる。すなわち、アミドは非常に溶解度が低いために
反応液中に不溶性の沈殿となって析出してくるため、こ
れを遠心分離あるいはろ過などの方法で分離した後、エ
タノールなどの有機溶媒に溶解させ再結晶することによ
り高純度のアミドの結晶を得ることができる。また、上
清中のカルボン酸は、減圧濃縮、または酸性下での有機
溶媒による抽出を行い、ベンゼンなどを用いて再結晶を
繰り返すことにより高純度の結晶を得ることができる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、光学純度の高い一般式
[II]で示される光学活性α−ヒドロキシカルボン酸およ
びこれと反対の光学活性をもつα−ヒドロキシアミドを
同時に製造でき、工業的要望を満足し得る該α−ヒドロ
キシカルボン酸およびα−ヒドロキシアミドの製法が提
供される。
【0022】
【実施例】次に、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。
【0023】実施例1 R−マンデル酸およびS−マンデルアミドの製造 (1) 培養 ブレビバクテリウム アセチリカム IAM 1790 菌株を、
誘導剤として 0.03%1−シクロヘキセニルアセトニトリ
ルを添加した下記の培地中で、30℃、3日間好気的に培
養した。
【0024】グリセロール 20g 酵母エキス 6g 金属塩混合液* 5ml 1M−硫酸ナトリウム 2ml 50mM−燐酸緩衝液(pH 7.5) 993ml * 金属混合液:56g 硫酸ナトリウム、 8g 塩化マグネシ
ウム、 0.8g 塩化カルシウム、 0.6g 硫酸マンガン、0.
12g 塩化鉄、0.06g 硫酸亜鉛/100ml 蒸留水
【0025】(2) 不斉加水分解反応 培地から菌体を採取し、遠心分離により菌体を50mM燐酸
緩衝液(pH 7.0)で洗浄した。得られた沈殿菌体を上記緩
衝液に懸濁し、これに2時間毎に 2.5mMまたは5.0mM の
マンデロニトリルを添加しながら、振盪下30℃で24時間
反応を行った。
【0026】反応終了後、反応液を遠心し菌体とマンデ
ルアミドを除去した後、沈殿中のマンデルアミドをエタ
ノールに溶解させ遠心分離により菌体と分離した。上清
中のマンデル酸およびエタノールに溶解させたマンデル
アミドの含量を液体クロマトグラフィー(カラム;Wako
sil ODS 5C18、キャリア液;0.1M燐酸:アセトニトリル
=7:3、モニター;254nm)で分析した。また、生成し
たマンデル酸の光学純度は、 6N NaOHで pH 9.0 とし、
等量の酢酸エチルエステルで2回抽出後、水層を硫酸で
pH 2.0 とし、等量の酢酸エチルエステルを加え2回抽
出して酢酸エチルエステル層を分取し、エバポレーター
で蒸発乾固後、水に溶解させ、光学分割カラム(MCI gel
CRS-10W、キャリアー液;2mM CuSO4 ・5H2 O :アセト
ニトリル=85:15)を用いて分析した。生成したマンデ
ルアミドの光学純度は、光学分割カラム(CHIRALCEL CA-
1, ダイセル化学工業、キャリア液;100%エタノール)
を用いて分析した。結果を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】実施例2 S−3−フェニル乳酸およびR−3−フェニルラクトア
ミドの製造 ブレビバクテリウム アセチリカム IAM 1790 、ノカル
ディア エリスロポリス IFO 12540、コリネバクテリウ
ム ニトリロフィラス ATCC 21419 およびロドコッカス
エリスロポリス IFO 12320菌株を実施例1と同様にし
て培養、集菌して得た沈殿菌体を、各々20mM3−フェニ
ルラクトニトリルを含む50mM燐酸緩衝液(pH 7.0)に懸濁
し、30℃で24時間振盪しながら反応を行った。
【0029】反応終了後、反応液を遠心し菌体を除去し
た後、上清中の3−フェニル乳酸および3−フェニルラ
クトアミドの含量と光学純度を実施例1に示した方法で
分析した。結果を表2に示す。
【0030】
【表2】
【0031】実施例3 S−4−フェニル−α−ヒドロキシ酪酸およびR−4−
フェニル−α−ヒドロキシブチルアミドの製造 実施例1と同様にして得沈殿菌体を100mM 4−フェニル
−α−ヒドロキシブチロニトリルを含む燐酸緩衝液(pH
8.2)に懸濁し、30℃で24時間振盪しながら反応を行っ
た。
【0032】反応終了後、反応液を遠心し菌体を除去し
た後、上清中の4−フェニル−α−ヒドロキシ酪酸およ
び4−フェニル−α−ヒドロキシブチルアミドの含量を
実施例1に示した方法で分析した。生成した4−フェニ
ル−α−ヒドロキシブチルアミドの光学純度は、光学分
割カラム(CHIRALCEL OD, ダイセル化学工業、キャリア
液;Hexane : 2-Propanol : Formic acid = 90 : 10 :
1)を用いて分析した。4−フェニル−α−ヒドロキシ酪
酸の光学純度は、実施例1と同様に行った。結果を表3
に示す。
【0033】
【表3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C12R 1:365) C12R 1:365) (C12P 41/00 (C12P 41/00 C12R 1:15) C12R 1:15) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12P 41/00 BIOSIS(DIALOG)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブレビバクテリウム(Brevibacterium)
    属、ノカルディア属(Nocardia)属、コリネバクテリウ
    ム(Corynebacterium)属またはロドコッカス(Rhodoco
    ccus)属に属し下記一般式〔I〕で示されるラセミ体の
    α―ヒドロキシニトリルのニトリル基を不斉加水分解す
    る能力を有する微生物または該処理物を、水性媒体中
    で、下記一般式〔I〕で示されるラセミ体のα―ヒドロ
    キシニトリルに作用させることにより、下記一般式〔I
    I〕で示される光学活性を持つα―ヒドロキシカルボン
    酸およびこれと反対の光学活性を持つα―ヒドロキシア
    ミドを生成せしめることを特徴とする光学活性なα―ヒ
    ドロキシカルボン酸およびα―ヒドロキシアミドの製造
    方法。 【化1】 【化2】 〔式中、Rはオルト位、メタ位またはパラ位置換を意味
    し、置換基は水素、水酸基、炭素数1〜3の脂肪族飽和
    アルキル基、炭素数1〜3の脂肪族アルコキシ基、チオ
    アルキル基、ハロゲン原子、フェニル基、フェノキシ
    基、アミノ基またはニトロ基、Xはカルボキシル基また
    はアミド基、nは0〜2の整数を表す。〕
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