JPH0245616B2 - Llsureoninoganjusurusureoninkongobutsunoseizohoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はｌ型の光学活性を有するプロピレンオ
キシドからＬ―スレオニンを合成する方法に関す
る。

Ｌ―スレオニンは生物学的に有効な作用を呈す
る必須アミノ酸の一つであるが、スレオニン（ト
レオニン）にはＬ―スレオニンのほかにＤ―スレ
オニン、Ｌ―アロスレオニン及びＤ―アロスレオ
ニンの異性体が存在する。

現在、スレオニンの工業的製法としてグリシン
銅とアセトアルデヒドとを塩基の存在下で縮合反
応させる方法が採用されている。しかしながら、
この方法では上記４種の異性体の混合物が生成す
るため、純粋なＬ―スレオニンを得るには該混合
物について光学分割及びラセミ化のような煩雑な
精製操作を施すことが必要となる欠点がみられ
る。

また、近年、Ｌ―スレオニンの製造法として微
生物を利用する、いわゆるＬ―スレオニン発酵に
よる方法が提案されているが、しかし、この方法
では原料としての発酵基質にグリシンのような比
較的高価な物質を必要とし、加うるに発酵に長時
間を要するので生産効率が低いという問題点があ
る。

本発明者は上述したごとき現状に鑑みて、Ｌ―
スレオニンの効率的な製造法について検討した結
果、ｌ型の光学活性を有するプロピレンオキシド
を出発原料として用いて合成法によりＬ―スレオ
ニンを有利に生成し得ることの知見を得て本発明
をなすに至つた。

すなわち、本発明は比較的安価に入手し得る出
発物質を用いて高純度のＬ―スレオニンを高収率
で生成し得る方法を提供することを目的とする。

以下本発明を詳しく説明する。

本発明の特徴は、ｌ型の光学活性を有するプロ
ピレンオキシドをアンモニアを用いて開環させて
β―アミノイソプロパノールとなし、該β―アミ
ノイソプロパノールをイソニトリル化して１―イ
ソシアノ―２―プロパノールを得、該１―イソシ
アノ―２―プロパノールをカルボキシル化して２
―イソシアノ―３―ヒドロキシ酪酸又はそのエス
テルを得、次いで該２―イソシアノ―３―ヒドロ
キシ酪酸又はそのエステルを直接もしくは更にオ
キサゾリン化した後加水分解してＬ―スレオニン
を生成させることにある。

本発明で出発物質として用いる“ｌ型の光学活
性を有するプロピレンオキシド”とはプロピレン
オキシド中その不斎炭素原子の絶対配置を表示す
るＲ（rectus）―配置のものがＳ（sinister）―配
置のものより多量に存在するものを意味し、Ｒ―
配置のものが少なくとも70重量％存在しているプ
ロピレンオキシドが好ましい。このようなｌ型の
光学活性を有するプロピレンオキシドは例えばｌ
―２―クロルプロパノールをアルカリで処理する
ことにより得られるが、本発明者がさきに提案し
た微生物を利用する方法、すなわち、ノカルデイ
ア属に属するエポキシド生産菌をプロピレン中で
培養することによつても得られる（特公昭56−40
号公報参照）。この微生物を利用する方法により
得られるプロピレンオキシドがｌ型の光学活性を
有することはその後に確認されたものであるが、
プロピレンから簡易な工程で製造し得るので本発
明での出発物質として特に有利であると言える。

本発明ではまず上記プロピレンオキシドをアン
モニアと反応させて開環してβ―アミノイソプロ
パノールに変換させるが、この際５重量％以上の
濃度のアンモニア水に、アンモニア１モルに対し
て0.05〜0.8モルの濃度になるようにプロピレン
オキシドを０〜100℃の温度下で撹拌しながら添
加する。この操作により得られたβ―アミノイソ
プロパノールをアルコール性水酸化アルカリ、例
えばアルコールソーダの存在下にクロロホルム、
クロラール、ブロモホルム、ヨードホルム、四塩
化炭素のごときハロゲン化合物と０〜90℃の温度
に加熱することにより１―イソシアノ―２―プロ
パノールを生成させる。この反応は例えば下記式
により行なわれる。

また、β―アミノイソプロパノールから１―イ
ソシアノ―２―プロパノールを得るための別法と
してβ―アミノイソプロパノールを有機溶媒中、
例えばトルエン中でギ酸と90〜120℃の温度で加
熱してホルミル化した後、生成するＮ―２―ヒド
ロキシプロピルホルムアミドを極性溶媒中、例え
ばメチレンクロライド、ジクロロベンゼン又はト
リクロルベンゼン中でアルキルアミン、例えばト
リエチルアミン及びホスゲンと共に還流下で反応
させて脱水することによりイソニトリル化しても
よい。この場合の反応は下記式により行なわれ
る。

（上記式(3)中のＲはアルキル基を示す） 本発明では上述のようにして得られた１―イソ
シアノ―２―プロパノールを極性溶媒中、例えば
ジメチルホルムアミド中でジ―又はモノ―アルキ
ルカーボネート、例えばジエチルカーボネートあ
るいはジメチルカーボネート又はモノエチルカー
ボネートあるいはモノメチルカーボネートとアル
カリ金属の水素化物、例えば水酸化ナトリウム
（NaH）の存在下に15℃以下の温度で反応させて
上記１―イソシアノ―２―プロパノールをカルボ
キシル化して２―イソシアノ―３―ヒドロキシ酪
酸又はそのエステルを生成させる。この場合の反
応は下記式により行なわれる。

（上記式(4)中のR₁はアルキル基を示し、R₂は
水素又はアルキル基を示す。） また、この反応は３―イソシアノ―２―プロパ
ノールを極性溶媒中、例えばテトラヒドロフラン
中で炭酸ガスとアルキル金属、例えばブチルリチ
ウムの存在下に０℃以下の温度で反応させて、上
記１―イソシアノ―２―プロパノールをカルボキ
シル化することもできる。

上述のようにして得られた２―イソシアノ―３
―ヒドロキシ酪酸又はそのエステルを１〜12モル
濃度の酸、例えば塩酸と共に50〜100℃の温度で
加熱することにより加水分解するとスレオニンが
生成する。この場合の反応は下記式により行なわ
れる。

（上記式(5)中のR₂は水素又はアルキル基を示
す） 上記のようにして得られるスレオニン含有の反
応混合物から溶剤を除去するとＬ―スレオニンが
結晶として得られる。

また，上記２―イソシアノ―３―ヒドロキシ酪
酸又はそのエステルを有機溶媒中、例えばベンゼ
ン中でニツケル、パラジウム、白金等のハロゲン
化物、例えば２塩化パラジウム（PdCl₂）を触媒
として10〜50℃の温度で撹拌下に反応させてオキ
サゾリン化して５―メチル―４―アルコキシカル
ボニル―２―オキサゾリンを生成させ、このオキ
サゾリンを上記と同様にして加水分解することに
よつてもＬ―スレオニンを生成し得る。この場合
の反応は下記式により行なわれる。

（上記式(6)中のR₂は水素又はアルキル基を示
す）なお、２―イソシアノ―３―ヒドロキシ酪酸
又はそのエステルを上記式(5)に従つて直接加水分
解する方法に比し、上記式(6)によるオキサゾリン
化の工程を経て加水分解する方が生成物中のアロ
スレオニンの量が低減するのでスレオニンの収率
上有利である。

上述のようにして得られるＬ―スレオニンの結
晶にはＤ―アロスレオニンが含まれているので再
結晶法を適用してＬ―スレオニンを分別、採取す
る。Ｄ―アロスレオニンは例えば酸、もしくはア
ルカリの存在下で加熱することによりラセミ化す
ると容易にＬ―スレオニンとの混合物を生成する
ので、上記によりＬ―スレオニンを分別する操作
とラセミ化を繰返すことにより高収率でＬ―スレ
オニンを回収することができる。

以上述べたように、本発明によると安価に入手
し得る出発物質から、Ｌ―スレオニンが高収率で
生成したスレオニン混合物を製造し得るので、該
混合物からＬ―スレオニンを高純度で回収するこ
とが可能となる。

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明す
る。

実施例 １ 本例ではプロピレンから微生物を利用して得ら
れるプロピレンオキシドを出発物質として用いた
例を示す。

プロピレンオキシドの製造： 500ml容の坂口フラスコにNBG培地（ラプ―レ
ムコパウダー（オキソイド社製）10ｇ、バクテリ
オロジカルペプトン（オキソイド社製）10ｇ、
Nacl5ｇおよびグルコース10ｇからなる混合物に
脱イオン水を添加して全量1000mlとなしたものを
加熱殺菌して得られる液体培地）100mlを収容し、
これにノカルデイア・コラリーナＢ―276（工業技
術院微生物工業技術研究所の寄託番号（以下同
じ）FERM―Ｐ―4094）の３白金耳を接種し、
30℃で17時間、振盪培養した。

上記培養により生成した菌体を1/100モル濃度
の燐酸緩衝液20mlずつ用いて２度洗浄した後、反
応用培地（K₂HPO₄1.74ｇ，MgSO₄・7H₂O1.5
ｇ、FeSO₄・7H₂O50mgを1000mlの脱イオン水に
溶解し、PHを8.0に調整した液）に該菌体を菌濃
度9.5／となるよう添加し菌懸濁液を調整した。

上述のごとくして調製した菌懸濁液100mlと日
本油脂製、消泡剤デイスホームCC―222 ，２ml
とを内径28mm、高さ400mmのガラス製反応槽に入
れ、反応槽の底部から、ガラス焼結体を通じて20
％プロピレン、80％空気から成る混合ガスを毎分
300mlの速度で通気しながら、PHを1NH₂SO₄又は
1NNaOHにより7.2に調整しつつ、120時間30℃
で反応させた。反応により生成したプロピレンオ
キシドを連続的に系外にとり出した。

このようにして得られたプロピレンオキシド中
Ｒ―配置のものの含有量を旋光度の測定手法を適
用して測定した結果89.5重量％であつた。

Ｌ―スレオニンの合成： 撹拌機を備えた５容の三口フラスコ（500ml
の滴下ロート及び冷却管付）に29重量％アンモニ
ア水4000ｇを収容し、これに上述のようにして調
製したプロピレンオキシド400ｇを５℃の温度下
で撹拌しながら２時間かけて滴下した。

上記滴下の終了後フラスコ内容物の温度を撹拌
下に常温（約20℃）まで昇温して反応を終了させ
た。

反応終了後反応混合物を蒸留して沸点159〜161
℃の範囲の留分としてβ―アミノイソプロパノー
ル340ｇを得た。

このようにして得られたβ―アミノイソプロパ
ノール75ｇ（１モル）とギ酸（85〜90％）100ｇ
及びトルエン１をフラスコに収容して加熱し、
生成する水をトルエンとの共沸混合物として留去
し、次いでトルエンをその回収量が0.9に達す
るまで留去した後得られる残留物を減圧下で蒸留
してＮ―２―ヒドロキシプロピルホルムアミド88
ｇを得た。

このようにして得られたＮ―２―ヒドロキシプ
ロピルホルムアミド52ｇ（0.5モル）を、トリエ
チルアミン150ml及びメチレンクロライド250mlと
共にフラスコに収容して還流させ、これにホスゲ
ン53ｇ（0.53モル）を450mlのメチレンクロライ
ドに溶解した溶液を滴下して脱水した。得られた
脱水反応混合物を１時間撹拌し、次いで減圧下で
溶媒を除去した後得られる残留物を減圧下で蒸留
して上記β―アミノイソプロパノールのイソニト
リルとして１―イソシアノ―２―プロパノール28
ｇを得た。

水素化ナトリウム（50％濃度で油中に浸漬した
もの）10.6ｇを150mlのジメチルホルムアミドに
懸濁させたものを予め用意しておき、この懸濁物
中に、上述のようにして得られた１―イソシアノ
―２―プロパノール17ｇ（0.2モル）とジエチル
カーボネート（C₂H₅OCOOC₂H₅）24ｇ（0.2モ
ル）を100mlのジメチルホルムアミドに溶解した
溶液を15℃以下の温度に保持しながら１時間かけ
て滴下した。この滴下終了後得られた反応混合物
を常温下で１時間撹拌し、次いで氷冷下に酢酸で
中和した後減圧下に溶媒を留去し、得られる残留
物を酢酸エチルで抽出した。得られた酢酸エチル
層を水洗した後無水硫酸マグネシウムで乾燥し、
溶媒を除去したものをシリカゲルカムクロマトグ
ラフイにより油分（NaHを浸漬していた油）を
分離し、残留物を蒸留してエチル―２―イソシア
ノ―３―ヒドロキシ―ブタノエート16.3ｇを得
た。なお、上記ジエチルカーボネートに代えてモ
ノエチルカーボネートを用いても同様にエチル―
２―イソシアノ―３―ヒトロキシ―ブタエノート
が得られた。

次に、このようにして得られたエチル―２―イ
ソシアノ―３―ヒドロキシ―ブタノエート15.7ｇ
（0.1モル）を100mlのベンゼンに溶解した溶液と
触媒としての２塩化パラジウム（PdCl₂）350mg
（２ミリモル）をフラスコに収容し、常温下で３
時間撹拌しながら反応させた。得られた反応混合
物の溶媒を留去した後の残留物を減圧下に蒸留し
て５―メチル―４―エトキシカルボニル―２―オ
キサゾリン12.6ｇを得た。

このオキサゾリン化合物7.9ｇと200mlの
6NHClとをフラスコに入れ、80℃の温度で６時
間加熱した。得られた反応混合物から溶媒を減圧
下に留出した後、残渣を水100mlに溶解し、この
溶液をアンバーライトIR120（H⁺型）のカラムク
ロマトグラフイーにかけた。次に５％NH₄OHで
溶出した区分液から溶媒を除去し、5.4ｇのスレ
オニン混合物（Ｄ―、Ｌ―スレオニン及びＤ―、
Ｌ―アロスレオニンの混合物）を得た。この混合
物中のＤ―、Ｌ―スレオニン含量は84モル％であ
り、そのうちＬ―スレオニン含量は85％であつ
た。尚、スレオニン混合物中のＤ―、Ｌ―スレオ
ニンとＤ―、Ｌ―アロスレオニンの比は、Ｈ―
NMRでα―炭素上のメチンプロトンのシグナル
強度の比を測定して求め、また、Ｌ―スレオニン
の含量はストレプトコツカス・フエシウム
（Streptococcus faecium）ATCC 8043を用いる
微生物法で定量した。

実施例 ２ 実施例１に記載した手順に従つて得られたβ―
アミノイソプロパノール25ｇ、クロロホルム30ml
及びメタノール300mlの混合物に、粉末状の水酸
化ナトリウム120ｇとメタノール―クロロホルム
の混合溶媒（６：４）の200mlを20回に分け４時
間で加えた。次いで溶媒を減圧下に留去し、残渣
を蒸留して１―イソシアノ―２―プロパノール
2.0ｇを得た。

次いで、得られた１―イソシアノ―２―プロパ
ノールを、以下実施例１に記載した同じ手順に従
つて処理して同様のスレオニン混合物を得た。

実施例 ３ 実施例１に記載と同様な手順で製造したエチル
―２―イソシアノ―３―ヒドロキシブタノエート
15.7ｇ（0.1モル）と200mlの6NHClとをフラスコ
に収容し、80℃の温度で６時間加熱した。得られ
た反応混合物から溶媒を減圧下に留去した後残渣
を100mlの水に溶解した溶液をアンバーライト
IR120（H⁺型）のカラムクロマトグラフイーにか
けた。

次いで５％NH₄OHで溶出した区分液から溶媒
を除去し、9.5ｇのスレオニン混合物（Ｄ―、Ｌ
―スレオニン及びＤ―、Ｌ―アロスレオニンの混
合物）を得た。

このスレオニン混合物中のＤ―及びＬ―スレオ
ニンの含量は52モル％であり、そのうちＬ―スレ
オニンの含量は86モル％であつた。尚、スレオニ
ン混合物中のＬ―スレオニンの含量は実施例１と
同様にして定量した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ｌ型の光学活性を有するプロピレンオキシド
   をアンモニアとの反応により開環させてβ―アミ
   ノイソプロパノールとなし、該β―アミノイソプ
   ロパノールをアルコール性水酸化アルカリの存在
   下で、クロロホルム、クロラール、ブロモホル
   ム、ヨードホルム及び四塩化炭素から成る群から
   選択されるハロゲン化合物と反応させるか、もし
   くはβ―アミノイソプロパノールをギ酸と反応さ
   せてホルミル化した後アルキルアミン及びホスゲ
   ンと反応させることにより１―イソシアノ―２―
   プロパノールとなし、得られた１―イソシアノ―
   ２―プロパノールを極性溶媒中で、アルカリ金属
   の水素化物の存在下に、ジ―又はモノ―アルキル
   カーボネートと反応させることによりカルボキシ
   ル化して２―イソシアノ―３―ヒドロキシ酪酸又
   はそのエステルとし、次いで該２―イソシアノ―
   ３―ヒドロキシ酪酸又はそのエステルを直接加水
   分解するか、もしくはオキサゾリン化した後加水
   分解してＬ―スレオニンを生成させることを特徴
   とするＬ―スレオニンを含有するスレオニン混合
   物の製造方法。 ２ ２―イソシアノ―３―ヒドロキシ酪酸又はそ
   のエステルを有機溶媒中で金属のハロゲン化物か
   らなる触媒の存在下で10〜50℃の温度で反応させ
   ることにより、オキサゾリン化して得られる５―
   メチル―４―アルコキシカルボニル―２―オキサ
   ゾリンを加水分解する特許請求の範囲第１項記載
   のＬ―スレオニンを含有するスレオニン混合物の
   製造方法。