JP3872135B2 - Process for producing optically active γ-butyrolactone derivative - Google Patents

Description

（Ｒはヒドロキシル基、アミノ基を表す。）で示される化合物、又はその塩の不斉加水分解につき、鋭意研究を行った結果、特定の微生物を用いることにより効率よく、一般式（Ｉ）の化合物のＲ体のみを選択的に加水分解を行い、一般式（ＩＩ）
【０００５】
【化１０】

（Ｒは前記に同じ。）で示されるＳ体の未加水分解物を反応系から分離することにより、又、一般式（ＩＩＩ）
【０００６】
【化１１】

（Ｒは前記に同じ。）で示されるＲ体の加水分解物はラクトン化を行うことにより、一般式（Ｉ）の化合物から効率よく、一般式（ＩＩ）および（ＩＶ）
【０００７】
【化１２】

（Ｒは前記に同じ。）で示される光学活性なγ−ブチロラクトン誘導体を取得し得ることを見い出した。
【０００８】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。すなわち、本発明は、（１）一般式（Ｉ）（Ｒはヒドロキシル基、アミノ基を表す。）で示される化合物又はその塩を、フサリウム属、シリンドロカルポン属、ジベレラ属からなる群より選ばれた属に属する微生物の培養物、その菌体、または処理菌体に接触せしめることを特徴とする、一般式（ＩＩ）（Ｒは前記に同じ。）、又は一般式（ＩＶ）で示される光学活性なγ−ブチロラクトン誘導体又はその塩の製造方法、
（２）一般式（Ｉ）（Ｒは前記に同じ。）で示される化合物又はその塩を、フサリウム属、シリンドロカルポン属、ジベレラ属からなる群より選ばれた属に属する微生物の培養物、その菌体、または処理菌体に接触せしめ、未反応である一般式（ＩＩ）（Ｒは前記に同じ。）の化合物又はその塩を反応系から分離することによる（Ｓ）−γ−ブチロラクトン誘導体又はその塩の製造方法、及び
（３）一般式（Ｉ）（Ｒは前記に同じ。）で示される化合物又はその塩を、フサリウム属、シリンドロカルポン属、ジベレラ属からなる群より選ばれた属に属する微生物の培養物、その菌体、または処理菌体に接触せしめ、一般式（ＩＩＩ）（Ｒは前記に同じ。）の化合物又はその塩を得、これを一般式（ＩＶ）（Ｒは前記に同じ。）の化合物又はその塩に変換することによる、（Ｒ）−γ−ブチロラクトン誘導体又はその塩の製造方法を提供する。
本発明は、短い反応処理工程で光学純度の極めて高いγ−ブチロラクトン誘導体又はその塩を得ることができることなど多くの長所を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は以下の反応式で表すことができる。
【化１３】

（＊は光学活性炭素を示す。）
【００１０】
すなわち、本発明に従えば、一般式（Ｉ）の化合物又はその塩を、フサリウム属、シリンドロカルポン属、ジベレラ属からなる群より選ばれた属に属する微生物の培養物、その菌体、または処理菌体に接触せしめ、一般式（ＩＩ）で示されるＳ体の未加水分解物又はその塩を反応系から分離することにより、また、得られた一般式（ＩＩＩ）で示される加水分解物又はその塩は次にラクトン化を行うことにより一般式（ＩＶ）又はその塩に変換することにより、効率的な光学活性なγ−ブチロラクトン誘導体又はその塩の製造法が提供されるのである。
【００１１】
以下に本発明をより詳細に説明する。
本発明においては、一般式（Ｉ）の化合物をＲ体選択的に不斉加水分解する微生物として、フサリウム属、シリンドロカルポン属、ジベレラ属に属する不斉加水分解機能を有する微生物が、工業的に一般式（ＩＩ）の化合物、または一般式（ＩＩＩ）の化合物を経て一般式（ＩＶ）の化合物を製造するための微生物として用いられる。上記各属に属する微生物において、Ｒ体選択的不斉加水分解能の特に優れたものが見い出される。なかでも、フサリウム属としては、フサリウム・オキシスポルム（ＩＦＯ５９４２）、フサリウム・セミテクタム（ＩＦＯ３０２００）等が、シリンドロカルポン属としては、シリンドロカルポン・トンキネンス（ＩＦＯ３０５６１）、シリンドロカルポン・スクレロチゲナム（ＩＦＯ３１８５５）等が、ジベレラ属としては、ジベレラ・フジクロイ（ＩＦＯ６３４９）、ジベレラ・フジクロイ（ＩＦＯ６６０３）等が好ましい。
【００１２】
本発明方法において、微生物を培養する場合の各種条件は、使用する菌株により異なるが、培地に関しては、炭素源として、グルコース、シユクロースなどの糖類、エタノール、グリセロールなどのアルコール類、オレイン酸、ステアリン酸などの脂肪酸およびそのエステル類、菜種油、大豆油などの油類などが挙げられ、窒素源として、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、ペプトン、カザミノ酸、コーンステイープリカー、ふすま、酵母エキスなどが挙げられ、無機塩類として、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、炭酸カルシウム、リン酸一水素カリウム、リン酸二水素カリウムなどが挙げられ、他の栄養源として、麦芽エキス、肉エキスなどを含有する培地を用いる。その他、当該分野で一般的に使用されるものを適宜選択して用いることができ、例えば、ビタミン、ミネラルなどを任意に加えることもできる。
培養は好気的に行ない、通常、培養時間、１〜７日程度、培地のｐＨ、３〜９、培養温度、１０〜５０℃で行なう。
【００１３】
本発明方法において、使用する微生物は、液体培地に菌株を培養して得られた培養物、培養液から分離した菌体、あるいは菌体または培養物を処理して得られる乾燥菌体、もしくは固定化菌体などのいずれの形態のものも用いることができ、遺伝子組換えによる微生物を用いることも可能である。また、遺伝子組換え及び変異処理により微生物の酵素活性を上昇させることも可能である。遺伝子組換えは、例えばＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ ２ｎｄ ｅｄ．；Ｊ．Ｓｈａｍｂｒｏｏｋ ｅｔ ａｌ．，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂ．Ｐｒｅｓｓ，１９８９に記載の方法などに従って行うことができる。変異処理による育種法としては、突然変異を誘発せしめる方法が挙げられ、例えば紫外線、γ−線、Ｘ線などの物理的変異原を利用するもの、亜硝酸ナトリウム、アルキル化剤、ヒドロキシルアミン、ニトロソウレア、ニトロソグアニジンなどの化学的変異誘起物質を利用するものなどが挙げられる。
操作は回分式、半回分式、または、連続式のいずれでも行なうことができる。使用するγ−ブチロラクトンの濃度は、通常、１０〜５００ｇ／ｌである。反応温度は、通常、１０〜５０℃であるが、より好ましくは２０〜３０℃である。反応時間は、回分式の場合、通常、数時間から１日間である。反応系のｐＨは、通常、３〜９程度であるがより好ましくは６〜８である。
微生物による一般式（Ｉ）の選択的不斉加水分解の結果、一般式（ＩＩＩ）の化合物が生成し、反応液のｐＨが低下するとともに、反応速度も低下する。反応速度を大きくするため、反応液のｐＨを各微生物のラクトン加水分解酵素の至適ｐＨに保持することが好ましい。その際、ｐＨを保持するための無機塩として、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または炭酸塩のほか、アンモニア水などが用いられる。
【００１４】
反応終了後、加水分解をうけていない反応液中の一般式（ＩＩ）の化合物を有機溶媒による抽出などの操作により分離する。有機溶媒としては、塩化エチレン、クロロホルム、トリクロロエタンのようなハロゲン系炭化水素、ベンゼン、トルエンのような芳香族系炭化水素、ジエチルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテルのようなエーテル類の他、酢酸エチル等が用いられ、より好ましくは、酢酸エチルである。
また抽出以外の分離方法としては、カラムクロマトグラフィー等が挙げられる。逆相カラムを用い、溶離液としては、水、メタノールまたはエタノールのようなアルコール類、またはそれらの混合物で一般式（ＩＩ）の化合物と一般式（ＩＩＩ）の化合物を分離することも可能である。
反応液中に残存している一般式（ＩＩＩ）の化合物は、そのまま酸性にすることにより、一般式（ＩＶ）の化合物に変換することができる。酸としては、塩酸、硫酸等が用いられ、より好ましくは硫酸である。ｐＨや反応温度、反応時間は、一般式（ＩＩＩ）の化合物が閉環し、一般式（ＩＶ）の化合物に変換することができる条件でよいが、より好ましくは、ｐＨは１以上の強酸性、反応温度は８０〜１３０℃、反応時間は１〜６時間である。
【００１５】
生成した一般式（ＩＶ）の化合物は有機溶媒を用いて抽出することにより回収する。ここで用いられる有機溶媒は、先に一般式（ＩＩ）の化合物の抽出に用いた溶媒と同様に、塩化エチレン、クロロホルム、トリクロロエタンのようなハロゲン系炭化水素、ベンゼン、トルエンのような芳香族系炭化水素、ジエチルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテルのようなエーテル類の他、酢酸エチル等が用いられ、より好ましくは、酢酸エチルである。また、カラムクロマトグラフィーでの回収も可能である。
一方、反応液中に残存している一般式（ＩＩＩ）の化合物は、アルカリ金属の水酸化物または炭酸塩等で処理後、反応液を減圧留去し、乾固物を溶媒で再結晶することにより、カルボン酸のアルカリ金属塩とし単離することもできる。用いられるアルカリ金属の水酸化物または炭酸塩としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等があり、好ましくは、水酸化ナトリウムである。また、再結晶溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、クロロホルム等が用いられ、好ましくは、メタノールである。
このように、本発明は医薬品中間体やアミノ酸誘導体として有用な光学活性なγ−ブチロラクトン誘導体の簡便で、効率的な製造方法を提供するものである。
【００１６】
【実施例】
以下に、実施例を掲げ、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例１〜６】
グルコース１％、ポリペプトン０. ５％、酵母エキス０. ５％、コーンスティープリカー０. ５％からなる液体培地（ｐＨ６. ５）を試験管に５ｍｌずつ分注し、オートクレーブにて１２１℃で２０分間、加熱滅菌した。各試験管内の培地に、斜面培地から第１表に記載した各種の菌株をそれぞれ、接種し、２８℃で３日間、好気的に振盪培養した。培養後、濾過により菌体を取得し、これらの各菌体にα−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン１％濃度の０. ２Ｍ Tris - HCl 緩衝溶液２ｍｌ（ｐＨ７. ５）ずつを加え、３０℃で２時間振盪した。反応後、濾過により菌体を除去し、ＨＰＬＣ（YMC-Pack ODS-AQ φ６. ０ｘＬ３００ｍｍ、溶離液３％メタノール（０. １％ TFA）、流速０. ８ｍｌ／min 、検出波長２３０ｎｍ、カラム温度３０℃）にて各反応液のα−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの減少量および２、４−ジヒドロキシ−酪酸の生成量を測定した。また生成した（Ｒ）−２、４−ジヒドロキシ−酪酸の光学純度はＨＰＬＣ(MCI GEL φ4.6 ｘＬ100 ｍｍ、溶離液2mM CuSO₄ 、流速0.4 ｍｌ／min 、検出波長２５４ｎｍ、カラム温度３０℃）にて測定した。その結果は第１表に示す通りである。
【００１７】
【表１】

【００１８】
【実施例７〜１２】
実施例１〜６に準じ、第２表に記載した各菌株の菌体を取得した。これらの各菌体にα−アミノ−γ−ブチロラクトン臭化水素酸塩１％濃度の０. ２Ｍ Tris - HCl 緩衝溶液２ｍｌ（ｐＨ７. ２）ずつを加え、３０℃で２時間振盪した。反応後、濾過により菌体を除去し、ＨＰＬＣ（YMC-Pack ODS-AQ φ６. ０ｘＬ３００ｍｍ、溶離液３％メタノール（０. １％ TFA）、流速０. ８ｍｌ／min 、検出波長２３０ｎｍ、カラム温度３０℃）にて各反応液のα−アミノ−γ−ブチロラクトンの減少量およびホモセリンの生成量を測定した。また生成した（Ｒ）−ホモセリンの光学純度はＨＰＬＣ(MCI GEL φ4.6 ｘＬ150 ｍｍ、溶離液2mM CuSO₄ 、流速0.4 ｍｌ／min 、検出波長２５４ｎｍ、カラム温度３０℃）にて測定した。その結果は第２表に示す通りである。
【００１９】
【表２】

【００２０】
【実施例１３】
フサリウム・オキシスポルム（IFO 5942）をグルコース１％、ポリペプトン０. ５％、酵母エキス０. ５％、コーンスティープリカー０. ５％からなる液体培地３００ｍｌ（ｐＨ６. ５）が入った５００ｍｌ振盪フラスコを２本用い、２８℃で４日間、好気的に振盪培養した。培養後、濾過により得られた菌体にα−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの１０％水溶液１００ｍｌを加え、攪拌下、アンモニア水の中和により反応液ｐＨを７に保持しながら３０℃で３時間反応した。反応終了後、菌体を濾過により除去し、得られた反応終了液を硫酸アンモニウムで塩析した後、酢酸エチルで抽出した。得られた酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムで脱水した。硫酸マグネシウムを濾過で除去し、得られた酢酸エチル層を減圧留去後、減圧蒸留（b.p. 98 〜99℃／0.17 Torr ）し、（Ｓ）−α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン２. ９ｇ（収率：２９％、光学純度：９８. ２％ e.e.
[ α] _D ²⁵= −69.2゜(C 1.15,CHCl₃)）を得た。
【００２１】
【実施例１４】
実施例１３と同様に培養して得られたフサリウム・オキシスポルム（IFO 5942）の菌体にα−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの１０％水溶液１００ｍｌを加え、攪拌下、アンモニア水の中和により反応液ｐＨを７に保持しながら３０℃で１時間反応した。反応終了後、菌体を濾過により除去し、得られた反応終了液を硫酸アンモニウムで塩析した後、酢酸エチルで未反応のα−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを抽出除去後、得られた水層に硫酸を加えｐＨを１に調整し、５時間煮沸した。冷却後、アンモニア水で中和し、酢酸エチルで抽出した。得られた酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムで脱水した。硫酸マグネシウムを濾過で除去し、得られた酢酸エチル層を減圧留去後、減圧蒸留し、（Ｒ）−α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン２. ２ｇ（収率：２２％、光学純度：９３. ５％ e.e. [α] _D ²⁵= ＋65.9゜(C 1.15,CHCl₃)）を得た。
【００２２】
【発明の効果】
本発明により、高価な分割剤を必要せず、また簡単な操作で工業的生産に適し、環境上も問題の少ない、そして効率よい方法で、医薬品中間体として有用な、またアミノ酸であるホモセリンの誘導体として有用な光学活性γ−ブチロラクトン誘導体を製造できる。光学活性なγ−ブチロラクトン誘導体を簡便に、かつ、工業的に製造する方法が提供される。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel process for producing optically active γ-butyrolactone derivatives useful as pharmaceutical intermediates and derivatives of homoserine, which is an amino acid.
[0002]
[Prior art]
As a method for producing an optically active γ-butyrolactone derivative, for example, in an optically active α-hydroxy-γ-butyrolactone production method, an optical resolution method using quinine and brucine as a resolving agent [J. Amer. Chem. Soc. , 2675 (1921)], a method of making a racemic mixture with an alkaloid and dividing it by fractional crystallization [J. Amer. Chem. Soc. , 1576 (1948), J.A. Amer. Chem. Soc. , 2497 (1951)], a method using optically active malic acid as a raw material [J. Org. Chem. , 1040 (1988)]. Furthermore, as a method for producing optically active α-amino-γ-butyrolactone, a method in which an acyl group is introduced into an amino group and biologically hydrolyzed [Biol. Chem. , 212 (1953)], a method using methionine as a raw material [Microchem. J. et al. , 226 (1989)], a method using aspartic acid as a raw material [J. Org. Chem. , 4763 (1990)].
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the optical resolution method requires an expensive resolving agent such as quinine and brucine, and has a drawback that it is not easy to recover the γ-butyrolactone derivative after the resolution. The fractional crystallization method is complicated in operation and is not industrially suitable. In addition, the method using optically active malic acid as a raw material includes a reduction step with diborane on the way, and is difficult to produce industrially.
In the biological hydrolysis method as in the method for producing optically active α-amino-γ-butyrolactone, it is necessary to introduce an acyl group into the amino group in advance. Further, when methionine is used as a raw material, there is a problem of malodor because methyl mercaptoacetic acid is by-produced. The method using aspartic acid as a raw material includes a reduction step with diborane and is difficult to produce industrially.
Thus, at present, a method for easily and industrially producing optically active γ-butyrolactone is not yet known.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The inventors have the general formula (I)
[Chemical 9]

As a result of earnest research on the asymmetric hydrolysis of the compound represented by (R represents a hydroxyl group or an amino group) or a salt thereof, the compound of the general formula (I) can be efficiently used by using a specific microorganism. Only the R form of the compound is selectively hydrolyzed to give a compound of the general formula (II)
[0005]
[Chemical Formula 10]

(R is the same as above) by separating the unhydrolyzed product of S form from the reaction system, and the general formula (III)
[0006]
Embedded image

The R-form hydrolyzate represented by (R is the same as above) can be efficiently converted from the compound of the general formula (I) by lactonization, and the general formulas (II) and (IV).
[0007]
Embedded image

It was found that an optically active γ-butyrolactone derivative represented by (R is the same as above) can be obtained.
[0008]
The present invention has been made based on such knowledge. That is, the present invention relates to (1) a compound represented by the general formula (I) (R represents a hydroxyl group or an amino group) or a salt thereof from the group consisting of Fusarium, Cylindrocarp, and Gibberella. It is represented by the general formula (II) (R is the same as above) or the general formula (IV), which is brought into contact with a culture of a microorganism belonging to the selected genus, its microbial cell, or treated microbial cell. A method for producing an optically active γ-butyrolactone derivative or a salt thereof,
(2) A culture of a microorganism belonging to the genus selected from the group consisting of the genus Fusarium, Cylindrocarp, and Gibberella, wherein the compound represented by the general formula (I) (R is the same as above) or a salt thereof is used. (S) -γ-butyrolactone by contacting the bacterial cell or the treated bacterial cell and separating the unreacted compound of general formula (II) (R is the same as above) or a salt thereof from the reaction system A method for producing a derivative or a salt thereof, and (3) a compound represented by the general formula (I) (R is as defined above) or a salt thereof selected from the group consisting of Fusarium, Cylindrocarp, and Gibberella A compound of the general formula (III) (R is as defined above) or a salt thereof, which is contacted with a culture of the microorganism belonging to the genus, its fungus body, or the treated fungus body, and this is represented by the general formula (IV) (Wherein R is the same as above) By converting into a salt, to provide a method of manufacturing (R)-.gamma.-butyrolactone derivative or a salt thereof.
The present invention has many advantages such as the ability to obtain a γ-butyrolactone derivative or a salt thereof having a very high optical purity in a short reaction treatment step.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention can be represented by the following reaction formula.
Embedded image

(* Indicates optically active carbon.)
[0010]
That is, according to the present invention, a compound of the general formula (I) or a salt thereof, a culture of a microorganism belonging to the genus selected from the group consisting of the genus Fusarium, Cylindrocarpon, and Gibberella, Alternatively, by contacting the treated cells and separating the unhydrolyzed product of S form represented by the general formula (II) or a salt thereof from the reaction system, the hydrolysis represented by the obtained general formula (III) Then, the product or a salt thereof is converted into the general formula (IV) or a salt thereof by performing lactonization, thereby providing an efficient method for producing an optically active γ-butyrolactone derivative or a salt thereof.
[0011]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the present invention, microorganisms having an asymmetric hydrolysis function belonging to the genera Fusarium, Cylindrocarpon, and Gibberella are used as microorganisms that selectively asymmetrically hydrolyze compounds of general formula (I). In particular, it is used as a microorganism for producing a compound of general formula (IV) via a compound of general formula (II) or a compound of general formula (III). Among the microorganisms belonging to the above genera, those having particularly excellent R-isomer selective asymmetric hydrolysis ability are found. Among them, Fusarium genus Fusarium (IFO5942), Fusarium Semitectum (IFO30200) and the like are genus Cylindrocarpon, Tolinkinus (IFO30561), Cylindrocarpon sclerotigenum (IFO31855). ) Etc. are preferred as Gibberella genus, Gibberella Fujikuroi (IFO6349), Gibberella Fujikuroi (IFO6603) and the like.
[0012]
In the method of the present invention, various conditions for culturing microorganisms vary depending on the strain used. Regarding the medium, as a carbon source, sugars such as glucose and sucrose, alcohols such as ethanol and glycerol, oleic acid and stearic acid Fatty acids and their esters, rapeseed oil, oils such as soybean oil, etc., and nitrogen sources include ammonium sulfate, ammonium nitrate, sodium nitrate, peptone, casamino acid, corn stapler, bran, yeast extract, etc. Examples of inorganic salts include magnesium sulfate, sodium chloride, calcium carbonate, potassium monohydrogen phosphate, and potassium dihydrogen phosphate. As other nutrient sources, a medium containing malt extract, meat extract and the like is used. In addition, what is generally used in the said field | area can be selected suitably, and, for example, a vitamin, a mineral, etc. can also be added arbitrarily.
Cultivation is performed aerobically and is usually performed at a culture time of about 1 to 7 days, a pH of the medium, 3 to 9, a culture temperature of 10 to 50 ° C.
[0013]
In the method of the present invention, the microorganism to be used is a culture obtained by culturing a strain on a liquid medium, a cell isolated from a culture solution, a dry cell obtained by treating a cell or culture, or a fixed cell. Any form such as a microbial cell can be used, and a microorganism by genetic recombination can also be used. It is also possible to increase the enzyme activity of microorganisms by gene recombination and mutation treatment. Genetic recombination is described in, for example, Molecular Cloning 2nd ed. J .; Shambrook et al. , Cold Spring Harbor Lab. It can be carried out according to the method described in Press, 1989. Examples of the breeding method by mutagenesis include a method of inducing mutation, such as a method using a physical mutagen such as ultraviolet ray, γ-ray, X-ray, sodium nitrite, alkylating agent, hydroxylamine, nitroso. Examples include those using chemical mutagens such as urea and nitrosoguanidine.
The operation can be carried out either batchwise, semibatchwise or continuously. The concentration of γ-butyrolactone used is usually 10 to 500 g / l. The reaction temperature is usually 10 to 50 ° C., more preferably 20 to 30 ° C. In the case of a batch system, the reaction time is usually several hours to 1 day. The pH of the reaction system is usually about 3 to 9, but more preferably 6 to 8.
As a result of the selective asymmetric hydrolysis of the general formula (I) by the microorganism, a compound of the general formula (III) is produced, and the pH of the reaction solution is lowered and the reaction rate is also lowered. In order to increase the reaction rate, it is preferable to maintain the pH of the reaction solution at the optimum pH of the lactone hydrolase of each microorganism. At that time, as the inorganic salt for maintaining the pH, ammonia water or the like is used in addition to hydroxide or carbonate of alkali metal or alkaline earth metal.
[0014]
After completion of the reaction, the compound of the general formula (II) in the reaction solution not subjected to hydrolysis is separated by an operation such as extraction with an organic solvent. Examples of the organic solvent include halogenated hydrocarbons such as ethylene chloride, chloroform and trichloroethane, aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene, ethers such as diethyl ether and t-butyl methyl ether, ethyl acetate, etc. Are used, more preferably ethyl acetate.
Moreover, column chromatography etc. are mentioned as separation methods other than extraction. It is also possible to separate the compound of general formula (II) from the compound of general formula (III) with water, alcohols such as methanol or ethanol, or a mixture thereof as a eluent using a reverse phase column. .
The compound of the general formula (III) remaining in the reaction solution can be converted into the compound of the general formula (IV) by acidifying it as it is. As the acid, hydrochloric acid, sulfuric acid and the like are used, and sulfuric acid is more preferable. The pH, the reaction temperature, and the reaction time may be the conditions under which the compound of the general formula (III) can be closed and converted into the compound of the general formula (IV). More preferably, the pH is 1 or more strongly acidic, The reaction temperature is 80 to 130 ° C., and the reaction time is 1 to 6 hours.
[0015]
The produced compound of general formula (IV) is recovered by extraction with an organic solvent. The organic solvent used here is a halogenated hydrocarbon such as ethylene chloride, chloroform or trichloroethane, or an aromatic system such as benzene or toluene, similar to the solvent used for the extraction of the compound of the general formula (II). In addition to ethers such as hydrocarbon, diethyl ether and t-butyl methyl ether, ethyl acetate and the like are used, and ethyl acetate is more preferable. In addition, recovery by column chromatography is also possible.
On the other hand, the compound of the general formula (III) remaining in the reaction solution is treated with an alkali metal hydroxide or carbonate, and the reaction solution is distilled off under reduced pressure, and the dried product is recrystallized with a solvent. Thus, it can be isolated as an alkali metal salt of carboxylic acid. Examples of the alkali metal hydroxide or carbonate used include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, and the like, and preferably sodium hydroxide. Moreover, as a recrystallization solvent, methanol, ethanol, isopropanol, chloroform, etc. are used, Preferably, it is methanol.
Thus, the present invention provides a simple and efficient method for producing optically active γ-butyrolactone derivatives useful as pharmaceutical intermediates and amino acid derivatives.
[0016]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
Examples 1-6
A 5 ml liquid medium (pH 6.5) consisting of 1% glucose, 0.5% polypeptone, 0.5% yeast extract, and 0.5% corn steep liquor is dispensed into a test tube at 20 ° C at 121 ° C. Heat sterilized for minutes. The various strains described in Table 1 were inoculated from the slant culture medium into the medium in each test tube, and aerobically shaken and cultured at 28 ° C. for 3 days. After culturing, microbial cells were obtained by filtration, and 2 ml of 0.2M Tris-HCl buffer solution (pH 7.5) having a 1% concentration of α-hydroxy-γ-butyrolactone was added to each of these microbial cells. Shake for hours. After the reaction, the cells were removed by filtration, HPLC (YMC-Pack ODS-AQ φ 6.0 × L 300 mm, eluent 3% methanol (0.1% TFA), flow rate 0.8 ml / min, detection wavelength 230 nm, column temperature 30 The amount of α-hydroxy-γ-butyrolactone decreased and the amount of 2,4-dihydroxy-butyric acid produced in each reaction solution was measured. The optical purity of the produced (R) -2,4-dihydroxy-butyric acid was determined by HPLC (MCI GEL φ4.6 × L100 mm, eluent 2 mM CuSO ₄ , flow rate 0.4 ml / min, detection wavelength 254 nm, column temperature 30 ° C.). Measured. The results are as shown in Table 1.
[0017]
[Table 1]

[0018]
Examples 7 to 12
According to Examples 1 to 6, the bacterial cells of each strain described in Table 2 were obtained. To each of these cells, 2 ml (pH 7.2) of a 0.2 M Tris-HCl buffer solution having a concentration of α-amino-γ-butyrolactone hydrobromide of 1% was added and shaken at 30 ° C. for 2 hours. After the reaction, the cells were removed by filtration, HPLC (YMC-Pack ODS-AQ φ 6.0 × L 300 mm, eluent 3% methanol (0.1% TFA), flow rate 0.8 ml / min, detection wavelength 230 nm, column temperature 30 The amount of α-amino-γ-butyrolactone decreased and the amount of homoserine produced in each reaction solution were measured. The optical purity of the produced (R) -homoserine was measured by HPLC (MCI GEL φ4.6 × L150 mm, eluent 2 mM CuSO ₄ , flow rate 0.4 ml / min, detection wavelength 254 nm, column temperature 30 ° C.). The results are as shown in Table 2.
[0019]
[Table 2]

[0020]
Example 13
Two 500 ml shake flasks containing 300 ml of liquid medium (pH 6.5) consisting of 1% glucose, 0.5% polypeptone, 0.5% yeast extract, 0.5% corn steep liquor, Fusarium oxysporum (IFO 5942) This was aerobically shake cultured at 28 ° C. for 4 days. After cultivation, 100 ml of a 10% aqueous solution of α-hydroxy-γ-butyrolactone was added to the cells obtained by filtration, and the mixture was reacted at 30 ° C. for 3 hours while maintaining the pH of the reaction solution at 7 by neutralization with aqueous ammonia under stirring. did. After completion of the reaction, the cells were removed by filtration, and the obtained reaction completion solution was salted out with ammonium sulfate and extracted with ethyl acetate. The obtained ethyl acetate layer was dehydrated with anhydrous magnesium sulfate. Magnesium sulfate was removed by filtration, and the resulting ethyl acetate layer was distilled off under reduced pressure, followed by distillation under reduced pressure (bp 98 to 99 ° C./0.17 Torr), and 2.9 g (yield) of (S) -α-hydroxy-γ-butyrolactone. Rate: 29%, optical purity: 98.2% ee
[α] _D ²⁵ = −69.2 ° (C 1.15, CHCl ₃ )) was obtained.
[0021]
Example 14
100 ml of a 10% aqueous solution of α-hydroxy-γ-butyrolactone was added to Fusarium oxysporum (IFO 5942) cells obtained by culturing in the same manner as in Example 13, and the pH of the reaction solution was adjusted by neutralization with aqueous ammonia under stirring. Was maintained at 7 for 1 hour at 30 ° C. After completion of the reaction, the cells were removed by filtration, and the resulting reaction-terminated liquid was salted out with ammonium sulfate, and then unreacted α-hydroxy-γ-butyrolactone was extracted and removed with ethyl acetate, and the resulting aqueous layer was added to the aqueous layer. Sulfuric acid was added to adjust the pH to 1, and the mixture was boiled for 5 hours. After cooling, the mixture was neutralized with aqueous ammonia and extracted with ethyl acetate. The obtained ethyl acetate layer was dehydrated with anhydrous magnesium sulfate. Magnesium sulfate was removed by filtration, and the resulting ethyl acetate layer was distilled off under reduced pressure, followed by distillation under reduced pressure, and 2.2 g of (R) -α-hydroxy-γ-butyrolactone (yield: 22%, optical purity: 93. 5% ee [α] _D ²⁵ = + 65.9 ° (C 1.15, CHCl ₃ )).
[0022]
【The invention's effect】
The present invention eliminates the need for an expensive resolving agent, is suitable for industrial production with a simple operation, has few environmental problems, and is an efficient method, which is useful as a pharmaceutical intermediate and is an amino acid homoserine. An optically active γ-butyrolactone derivative useful as a derivative can be produced. Provided is a method for easily and industrially producing an optically active γ-butyrolactone derivative.

Claims (3)

Formula (I)

(R represents a hydroxyl group, an amino group) or a salt thereof, a culture of a microorganism belonging to a genus selected from the group consisting of Fusarium genus, Cylindrocarp genus, Gibberella genus, and its microbial cell Or a general formula (II) characterized by contacting with treated cells

(R is as defined above), or general formula (IV)

(R is the same as above.) A method for producing an optically active γ-butyrolactone derivative or a salt thereof. Formula (I)

(R represents a hydroxyl group, an amino group) or a salt thereof, a culture of a microorganism belonging to a genus selected from the group consisting of Fusarium, Cylindrocarp, and Gibberella, Or the general formula (II) which is brought into contact with the treated cells and is unreacted

A method for producing a (S) -γ-butyrolactone derivative or a salt thereof by separating the compound (R is the same as above) or a salt thereof from the reaction system. Formula (I)

(R represents a hydroxyl group, an amino group) or a salt thereof, a culture of a microorganism belonging to a genus selected from the group consisting of Fusarium genus, Cylindrocarp genus, Gibberella genus, and its microbial cell Or contact with the treated cells, and the general formula (III)

(R is as defined above) or a salt thereof, which is represented by the general formula (IV)

A method for producing a (R) -γ-butyrolactone derivative or a salt thereof, wherein the compound is converted to a compound or a salt thereof (wherein R is the same as above).