JPH03191797A - Enzymatic optical resolution of d,l-amines - Google Patents

Enzymatic optical resolution of d,l-amines

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JPH03191797A
JPH03191797A JP33065489A JP33065489A JPH03191797A JP H03191797 A JPH03191797 A JP H03191797A JP 33065489 A JP33065489 A JP 33065489A JP 33065489 A JP33065489 A JP 33065489A JP H03191797 A JPH03191797 A JP H03191797A
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JP
Japan
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enzyme
reaction
amines
immobilized
optical resolution
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Japanese (ja)
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Isamu Ito
勇 伊藤
Riyouichi Nemori
良一 根守
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Fuji Photo Film Co Ltd
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  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

PURPOSE:To carry out the subject enzymatic optical resolution of D,L-amines with high selectivity by reacting one optically active isomer alone of the D,L- amines with a substrate ester in a solvent mainly composed of organic solvents using an immobilized enzyme. CONSTITUTION:An amine represented by formula I is made to a reaction with a substrate ester expressed by formula II in the presence of an immobilized enzyme of protease, lipase, etc., in a solvent mainly composed of organic solvents. The above-mentioned reaction is carried out ordinarily at 4-80 deg.C, preferably at 20-50 deg.C. Immediately after the above-mentioned reaction, the solvent is distilled off, thus obtaining an optically active amide with high selectivity. In the above-mentioned enzymatic optical resolution method of the D,L-amines using the enzyme-fixed carrier, the extraction, dialysis, etc., for removal of the enzyme are not required at all after the reaction. In addition, the above- mentioned reaction is free from the reverse reaction or the side reactions as the solvent composition such as water content can be kept optimal. A high yield and a high optical yield can be realized therefor.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、有機溶媒を主体とする溶媒中で、固定化酵素
を用いり、  L−アミン類の一方の光学活性体のみを
高選択的に基質エステル体と反応させることにより光学
活性アミド体と他方の光学活性アミン類を得ることによ
りD,L−アミン類の酵素的光学分割方法に関する。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention uses an immobilized enzyme in a solvent mainly consisting of an organic solvent to highly selectively target only one optically active form of L-amines. The present invention relates to a method for enzymatic optical resolution of D,L-amines by reacting with a substrate ester to obtain an optically active amide and the other optically active amine.

(従来の技術) 光学活性有機化合物の合成は生理活性化合物の開発の上
で非常に重要であり、例えばシェリー・マーチ(Jer
ry March)著、アドバンスト オーガニ7り 
ケミストリー(^dvanced  OrganicC
hemistry)  (マグロウ−ヒル;1977年
)第2版、106頁に記載の光学活性体合成法(Asy
++netric 5ynthesis)や、同上10
8頁に記載の光学分割法が知られている。
(Prior art) Synthesis of optically active organic compounds is very important in the development of physiologically active compounds.
ry March), Advanced Organi 7ri
Chemistry (^advanced OrganicC
(McGraw-Hill; 1977) 2nd edition, p. 106.
++netric 5 synthesis) and same as above 10
The optical resolution method described on page 8 is known.

しかしながら従来の方法は、ラセミ体を分離したり、一
方の光学活性体を生成させるのに光学活性基質を同モル
必要とするとか、光学活性体の光学収率が非常に低いと
かの欠点を有している。しかもカルボニル化合物、カル
ボン酸類、オレフィン類への適用例は数多く知られてい
るが、光学活性ア1ン類の合成や、光学活性アミン類の
分離についてはあまり知られていないのが現状である。
However, conventional methods have the disadvantages that the same mole of optically active substrate is required to separate racemates or to produce one optically active form, and the optical yield of the optically active form is very low. are doing. Moreover, although many examples of application to carbonyl compounds, carboxylic acids, and olefins are known, at present, not much is known about the synthesis of optically active amines or the separation of optically active amines.

一方、従来から進められてきた化学法による光学活性体
の合成とともに、近年酵素反応を用いる光学活性体の合
成が活発化している。その化学法に対する長所としては
、高選択性すなわち光学収率が高く、反応条件が穏和で
あり、副反応が起り難い、触媒量の酵素が存在すればよ
い等が挙げられるが、水中での反応では加水分解反応や
、酸化還元反応等しか適用出来ないため、アミン類の光
学合成という点では難点であった。しかしながらこのよ
うな酵素法の限界を克服する新規な方法として有機溶媒
中での酵素反応が検討され、ペプチド合成が可能となっ
てきた0例えば^1exander町K11banor
等はプロテアーゼ又はリパーゼの粉末を有機溶媒中に加
え、L−リジンエステル体とフェニルアラニンのエステ
ル体との反応により水系での酵素反応では全く生成しな
かったε−ペプチドを得ることに成功している* (T
etrahedronLetters、 1988.5
487) 。
On the other hand, in addition to the conventional synthesis of optically active substances using chemical methods, the synthesis of optically active substances using enzymatic reactions has become active in recent years. Its advantages over chemical methods include high selectivity, i.e., high optical yield, mild reaction conditions, little side reactions, and only the presence of a catalytic amount of enzyme. Since this method can only be applied to hydrolysis reactions, redox reactions, etc., it has been difficult in terms of optical synthesis of amines. However, as a new method to overcome the limitations of such enzymatic methods, enzymatic reactions in organic solvents have been investigated, and peptide synthesis has become possible.
et al. added protease or lipase powder to an organic solvent and succeeded in obtaining ε-peptide, which was not produced at all in an aqueous enzymatic reaction, by the reaction between an L-lysine ester and a phenylalanine ester. * (T
etrahedron Letters, 1988.5
487).

更にこれらの知見を発展させて、有機溶媒中にサブチリ
シン又はリパーゼの粉末を加え、D、  Lアミン類と
基質エステル体とを反応させることにより光学活性アミ
ド体を得ることに成功している(Journal of
 American Chemical 5ociet
y。
Furthermore, by developing these findings, we succeeded in obtaining optically active amides by adding subtilisin or lipase powder to an organic solvent and reacting D and L amines with substrate esters (Journal of
American Chemical 5ociet
y.

1989.111.3094)。1989.111.3094).

しかしながら、このような粉末法では、反応終了後の目
的物の単離が困難であるとか、酵素が溶解していないた
め触媒としての酵素が有効に利用されないとか、反応に
伴って生成するアルコール類の除去が困難であったり、
系内に存在する水分量が均一でないため逆反応が同時に
併発して目的物の生成収率が低下する等、多くの問題が
ある。
However, with such powder methods, it is difficult to isolate the target product after the reaction is completed, the enzyme as a catalyst is not effectively used because the enzyme is not dissolved, and alcohols produced during the reaction are difficult to isolate. is difficult to remove,
There are many problems, such as the fact that the amount of water present in the system is not uniform, so that reverse reactions occur simultaneously, reducing the yield of the target product.

特に、有機溶媒中の酵素反応に於いては反応系の水分量
の調節が重要である。水分量が多すぎると、逆反応や転
位反応を促進したりする。一方、酵素活性を保つ上では
云わゆるエソセンシャルウオーターと呼ばれる水分量が
必ず必要であると考えられている。すなわち活性な状態
では、酵素およびその近傍にはある程度の量の水が存在
しており、そのような親水的環境にある酵素に対して水
に溶けにくい基質分子を如何に効率よく供給するかが重
要な問題である。
Particularly in enzymatic reactions in organic solvents, it is important to control the amount of water in the reaction system. Too much moisture may promote reverse reactions and rearrangement reactions. On the other hand, in order to maintain enzyme activity, it is thought that an amount of water called so-called esotential water is absolutely necessary. In other words, in the active state, a certain amount of water exists in the enzyme and its vicinity, and the question is how to efficiently supply substrate molecules that are difficult to dissolve in water to the enzyme in such a hydrophilic environment. This is an important issue.

(発明が解決しようとする課題) 有機溶媒中で酵素粉末を用いる酵素法によるり。(Problem to be solved by the invention) By enzymatic method using enzyme powder in organic solvent.

L−アミン類の光学分割法は従来行われている化学法に
較べて優れた方法であるが、上記の如く、生成物の単離
操作がやっかいである、酵素の利用効率が低い、逆反応
を有効に防止できないため化学収率および光学収率が低
下する、基質の酵素近傍への供給速度が小さいため反応
収率/時間が低い等の問題を有している0本発明の目的
は、このような問題を解決する新しい手段を提供するこ
とにある。
The optical resolution method for L-amines is superior to conventional chemical methods, but as mentioned above, it is difficult to isolate the product, the efficiency of enzyme utilization is low, and the reverse reaction is difficult. The purpose of the present invention is to The aim is to provide new means to solve such problems.

(課題を解決するための手段) 本発明のこれらの目的は、D、L−アミン類と基質エス
テル体とを固定化酵素の存在下で反応させることにより
達成された。
(Means for Solving the Problems) These objects of the present invention were achieved by reacting D,L-amines and substrate esters in the presence of an immobilized enzyme.

本発明で用いられるD,L−アミン類及び基質エステル
体はそれぞれ下記の一般式(I)および0口で表わされ
る。
The D,L-amines and substrate esters used in the present invention are represented by the following general formulas (I) and 0, respectively.

Ht  N   CHR”     R”   COR
’1 (1) (II) 一般式(I)で表わされるアミン類のR1としては、炭
素数1乃至10の置換又は未置換のアルキル基が好まし
く、環形成していてもよい、それらの置換基としてはア
ルキル基、フェニル基、ハロゲン原子又はアルコキシ基
が好ましい。R1として特に好ましいものは炭素数1〜
4の直鎖又は分岐アルキル基である。一般式(1)で表
わされるアミン類のRtとしては、炭素数1乃至15の
アルキル基又はアリール基もしくはカルバモイル基が好
ましく、その置換基としてはアルキル基、アリール基、
ハロゲン原子、又はアルコキシ基が好ましい。R2とし
て特に好ましいものは、炭素数2乃至8の直鎖状又は分
岐状アルキル基、炭素数6乃至10の了り−ル基、炭素
数8〜12のアリール基又はヘテロ環置換アルキル基も
しくは炭素数1〜5のカルバモイル基を表わす。
Ht N CHR” R” COR
'1 (1) (II) R1 of the amines represented by the general formula (I) is preferably a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted alkyl group that may form a ring. The group is preferably an alkyl group, a phenyl group, a halogen atom or an alkoxy group. Particularly preferable R1 has 1 to 1 carbon atoms.
4 straight chain or branched alkyl group. Rt of the amines represented by the general formula (1) is preferably an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an aryl group, or a carbamoyl group, and the substituent thereof is an alkyl group, an aryl group,
A halogen atom or an alkoxy group is preferred. Particularly preferred as R2 are linear or branched alkyl groups having 2 to 8 carbon atoms, aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, aryl groups having 8 to 12 carbon atoms, or heterocyclic alkyl groups or carbon atoms. It represents a carbamoyl group of numbers 1 to 5.

一般式CI+)で表わされる基質エステル体のR3とし
ては、炭素数1乃至10のアルキル基又はアリール基が
好ましく、置換基としてはアルキル基、ハロゲン原子、
アリール基が好ましい。R3として特に好ましくは、炭
素数1乃至5のアルキル基、炭素数6乃至10のアリー
ル基を表わす。R4としては、炭素数1乃至10の置換
又は未置換のアルキル基、および炭素数6乃至16の置
換又は未置換の了り−ル基が好ましく、特に好ましくは
炭素数1乃至5の未置換又はクロロ原子あるいはフルオ
ロ原子が置換したアルキル基を表わす。
R3 of the substrate ester represented by the general formula CI+) is preferably an alkyl group or an aryl group having 1 to 10 carbon atoms, and the substituent is an alkyl group, a halogen atom,
Aryl groups are preferred. Particularly preferred R3 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms. R4 is preferably a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alkyl group having 6 to 16 carbon atoms, particularly preferably an unsubstituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Represents an alkyl group substituted with a chloro atom or a fluoro atom.

一般式(1)で表わされるD,L−アミン類は、その多
くのものが市販されており容易に入手できるが、その前
駆体である下記一般式(II)で示されるケトン体より
イミン体(IV)を得た後、接触還元又はL i A 
I Ha還元によって容易に合成される。
Many of the D,L-amines represented by the general formula (1) are commercially available and can be easily obtained, but the imine form is preferable to the ketone form shown by the following general formula (II), which is the precursor thereof. After obtaining (IV), catalytic reduction or L i A
Easily synthesized by IHa reduction.

CIII)       、  (IV)      
    (1)あるいは対応するハロゲン体〔v〕とフ
タルイミドアニオンとのSN2反応によって置換体(V
l)を得た後、ヒドラジン還元することによっても容易
に合成される(Gabriel 5ynthesisと
して有名な反応である)。
CIII), (IV)
(1) Alternatively, the substituted product (V
After obtaining l), it can be easily synthesized by reducing it with hydrazine (this reaction is famous as Gabriel 5 synthesis).

一般式(II)で表わされるエステル体は、市販されて
おり容易に入手できるが、カルボン酸類とアルコール類
との縮合反応によって容易に合成することもできる。
The ester represented by the general formula (II) is commercially available and can be easily obtained, but it can also be easily synthesized by a condensation reaction of carboxylic acids and alcohols.

以下に一般式(I)および一般式(I[)で表わされる
化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものでは
ない。
Specific examples of compounds represented by general formula (I) and general formula (I[) are shown below, but the invention is not limited thereto.

(1) (1) HzN  COCJs CH3 CI。(1) (1) HzN COCJs CH3 C.I.

CI)−(3) HJ  CHHCHz)4cHs CHl c、n。CI)-(3) HJ CHHCHz)4cHs CHl c, n.

Hs (1)−(5) HJ  CHC+oHt+ Hi CH3 H3 CH2 O F3 H1F (II) (4) C4H9C0CzHnC1 1 し2 HI Hs (II) (1) CH2−C−OCRs 1 (II) (2) CsHsCOCH3 II (II) (3) C1HsC−OCHxCFs 1 (II) (13) C3HtC−OCHICH茸CF2 1 (n) (14) CsH++C−0CtHaCj! 1 [11) (15) CsHtC−OCHtC11tOH 1 (If) (16) CHsCOCJ* 1 CI。Hs (1)-(5) HJ CHC+oHt+ Hi CH3 H3 CH2 O F3 H1F (II) (4) C4H9C0CzHnC1 1 2 HI Hs (II) (1) CH2-C-OCRs 1 (II) (2) CsHsCOCH3 II (II) (3) C1HsC-OCHxCFs 1 (II) (13) C3HtC-OCHICH mushroom CF2 1 (n) (14) CsH++C-0CtHaCj! 1 [11) (15) CsHtC-OCHtC11tOH 1 (If) (16) CHsCOCJ* 1 C.I.

本発明で用いる固定化酵素に供される酵素は、プロテア
ーゼ又はリパーゼである。プロテアーゼの例としてはα
−キモトリプシン、サブチライシン、パパイン、プロメ
ライン、プロリシン、サーモライシンなどが挙げられ、
特にサブチライシンが最も好ましい。リパーゼの例とし
ては、リポプロティンリパーゼが最も好ましい。
The enzyme used in the immobilized enzyme used in the present invention is protease or lipase. An example of protease is α
- Chymotrypsin, subtilisin, papain, promelain, prolysin, thermolysin, etc.
In particular, subtilisin is most preferred. As an example of lipase, lipoprotein lipase is most preferred.

本発明の方法ではこれらの酵素の固定化されたものを使
用する。固定化のための粉末又は成型粒子としては用い
る有機溶媒に耐性があれば特に限定されるものではな(
、天然もしくは合成重合体および無機物を用いる事がで
きる。以下にそれらの例を示す。天然の材料としてはセ
ルロースの粉末又は成型粒子(例えば商品名セルロファ
イン(Cellulofine))およびその誘導体で
あるカルボキシメチルセルロース、スルホプロピルセル
ロース、硫酸化セルロース、ジエチルアミノエチルセル
ロース、イミノジ酢酸誘導体化セルロース等の粉末又は
成型粒子を挙げる事ができ、又、キチンおよびキトサン
の粉末又は成型粒子(例えば商品名キトバール、キトビ
ーズ、マリンカイト)、グルコマンナンの粉末又は成型
粒子を挙げることができる0合成重合体としてはポリビ
ニルアルコール、ポリ (2−ヒドロキシエチル)メタ
クリレート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート
、ポリアクリルアミド他のビニル重合体およびそれらの
共重合体が挙げられる〔商品としては例えばアンバーラ
イト(Amberlite) %アンバーリスト(Am
berlyst)、ダウエックス(Dowex)等の樹
脂等セファクリル(5ephacryl )   )コ
パール(Toyopearl) 、スフエロン(Sph
eron)等の液体クロマトグラフィー用担体を挙げる
ことができる)。
In the method of the present invention, immobilized versions of these enzymes are used. The powder or molded particles for immobilization are not particularly limited as long as they are resistant to the organic solvent used (
, natural or synthetic polymers and inorganic materials can be used. Examples of these are shown below. Natural materials include powders or molded particles of cellulose (for example, trade name Cellulofine) and its derivatives such as carboxymethyl cellulose, sulfopropyl cellulose, sulfated cellulose, diethylaminoethyl cellulose, and iminodiacetic acid derivatized cellulose. Synthetic polymers include polyvinyl alcohol, Examples include poly (2-hydroxyethyl) methacrylate, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyacrylamide, other vinyl polymers, and copolymers thereof [commercial products include, for example, Amberlite, % Amberlyst (Am
berlyst), Dowex, etc. Sephacryl (5ephacryl), Copal (Toyopearl), Sphelon (Sph)
Examples include carriers for liquid chromatography such as Eron).

無機材料ではガラス、多孔性セラミック、金属酸化物な
どが挙げられる。
Examples of inorganic materials include glass, porous ceramics, and metal oxides.

酵素をこれらの担体に固定化する方法は通常の方法、例
えば物理的吸着法、包接法、架橋法、共有結合法を用い
ることができる。これらの方法については、例えばMe
thods in Enzymology vol。
Enzymes can be immobilized on these carriers by conventional methods such as physical adsorption, inclusion, crosslinking, and covalent bonding. For these methods, for example, Me
thods in Enzymology vol.

34”、”同、vol、44”、  “同、 vol、
135 ”(以上^cades+ic Press)、
 ”Iss+obilized Enzymesand
 Ce1ls” (Adaa+ Hilger、  1
987 )および“固定化生体触媒” (千畑一部編 
講談社、1986)などに詳しく述べられている。しか
しその固定化法はこれらに限定されるものではな(、例
えば多孔性担体に酵素をただ単に保持させたようなもの
も使用することができる(なお、以下において、酵素を
上記のような粉末、成型粒子等の粒子に固定化したもの
を酵素固定担体とよぶ)。
34", "same, vol, 44", "same, vol,
135” (more than ^cades+ic Press),
”Iss+obilized Enzymesand
Ce1ls” (Adaa+ Hilger, 1
987) and “immobilized biocatalyst” (partly edited by Chibata)
Kodansha, 1986). However, the immobilization method is not limited to these (for example, it is also possible to use a method in which the enzyme is simply held on a porous carrier (in addition, in the following, the enzyme is , immobilized on particles such as molded particles are called enzyme-immobilized carriers).

本発明の方法においては酵素を固定化後、凍結乾燥によ
り乾燥するか、又は使用する有機溶媒に徐々に置き換え
た後に使用する事ができる。
In the method of the present invention, the enzyme can be used after being immobilized and dried by freeze-drying, or after being gradually replaced with the organic solvent used.

本発明で用いる固定化酵素には膜に固定化された酵素も
包含される。酵素固定膜の膜の材質は、用いる有機溶媒
系に不溶のものであれば何であっても良く特に限定され
るものではないが、例えばセルロース、キトサン、グル
コマンナン、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニル
アルコール共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、セラミック
などは広範囲の有機溶媒系に耐性があるものが好ましく
、その中でもセルロースを主成分とする膜は蛋白質の非
特異吸着が少ないため特に好ましい。
The immobilized enzyme used in the present invention also includes enzymes immobilized on membranes. The material of the enzyme-immobilized membrane is not particularly limited as long as it is insoluble in the organic solvent system used, but examples include cellulose, chitosan, glucomannan, polyvinyl alcohol, and ethylene-vinyl alcohol. Polymer, polyethylene, polypropylene,
Polytetrafluoroethylene, polyimide, ceramic, and the like are preferably resistant to a wide range of organic solvent systems, and among these, membranes containing cellulose as a main component are particularly preferred because of their low nonspecific adsorption of proteins.

膜の形状としては平膜、中空系、管状のいずれでも良く
、膜厚は膜強度の点から1011m以上が好ましい、孔
径は広範囲のものが使用できるが、特に酵素の利用効率
の点で微小な孔を持つ膜が好ましく、0.1μ〜20μ
の平均孔径を持つ濾過膜(ミクロフィルター、濾紙など
)や排除限界分子量が1000〜1,000,000で
ある限界枦過膜が特に好ましい、膜の構造としては厚さ
方向で孔径の変化しないもの(例えば濾紙など)であっ
ても良いが、孔径の変化するいわゆる非対称膜が特に好
ましい。
The shape of the membrane may be flat, hollow, or tubular, and the membrane thickness is preferably 1011 m or more from the viewpoint of membrane strength.A wide range of pore sizes can be used, but microscopic pores are particularly preferred from the viewpoint of enzyme utilization efficiency. A membrane with pores is preferred, with a diameter of 0.1μ to 20μ
Particularly preferred are filtration membranes (microfilters, filter papers, etc.) with an average pore diameter of (for example, filter paper), but so-called asymmetric membranes with varying pore sizes are particularly preferred.

酵素固定膜と有機溶媒との接触には常圧にてフローで行
う方法でもよいが、基質溶液の移動を速くすることによ
り酵素の反応効率を増大するため、圧力をかけて酵素固
定膜中を有機溶媒を通過させる方法がより好ましい。
A flow method at normal pressure may be used to bring the enzyme-immobilized membrane into contact with the organic solvent, but in order to increase the reaction efficiency of the enzyme by speeding up the movement of the substrate solution, pressure is applied to bring the enzyme-immobilized membrane into contact with the organic solvent. A method of passing an organic solvent is more preferred.

前述の酵素を膜に固定化する方法については、多官能性
試薬を用いて酵素間を架橋する方法や、酵素を膜に共有
結合、静電相互作用、物理吸着等の方法で固定化するな
ど担体に固定する時とほぼ同様の操作により固定するこ
とができる。
Methods for immobilizing the enzymes mentioned above on membranes include cross-linking between enzymes using a multifunctional reagent, and immobilizing enzymes on membranes using methods such as covalent bonding, electrostatic interaction, and physical adsorption. It can be fixed by almost the same operation as when fixing to a carrier.

本発明に於て使用できる有機溶媒には特に制限は無いが
例として次の様なものが挙げられる。水と混ざる溶媒と
してはメタノール、エタノール、エチレングリコール、
グリセロール、アセトン、ジオキサン、テトラヒドロフ
ラン、N、N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチ
ルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなど、又、水と
混ざりにくい溶媒としてはn−プロピルアルコール、イ
ソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、5ec
−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、2−メチ
ル−2−ブタノール、n−アミルアルコール、1so−
アミルアルコール、t−アミルアルコール、n−ヘキサ
ノール、3−メチル3−ペンタノール、n−ヘプタツー
ル、n−オクタツール、ジエチルエーテル、ジイソプロ
ピルエーテル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、塩化メチ
レン、クロロホルム、四塩化−* 素、n−ヘキサン、
n−へブタン、n−オクタン、イソオクタン、シクロヘ
キサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどがある。こ
れらの有機溶媒は使用する酵素との組合せによって選択
されるが、水と混ざる溶媒として好ましくは、N、N−
ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミド
、ジメチルスルホキシド、水と混ざりにくい溶媒として
は、t−プチルアルコール、2−メチル−2−ブタノー
ル、1so−アミルアルコール、t−アミルアルコール
、3−メチル−3−ペンタノール、塩化メチレン、トル
エンが使用される。中でも特に好まシ<ハ、N、N−ジ
メチルホルムアミド、is。
The organic solvent that can be used in the present invention is not particularly limited, but examples include the following. Solvents that mix with water include methanol, ethanol, ethylene glycol,
Glycerol, acetone, dioxane, tetrahydrofuran, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, etc. Also, solvents that are difficult to mix with water include n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, 5ec.
-butyl alcohol, t-butyl alcohol, 2-methyl-2-butanol, n-amyl alcohol, 1so-
Amyl alcohol, t-amyl alcohol, n-hexanol, 3-methyl 3-pentanol, n-heptatool, n-octatool, diethyl ether, diisopropyl ether, ethyl acetate, n-butyl acetate, methylene chloride, chloroform, tetra Chloride-* element, n-hexane,
Examples include n-hebutane, n-octane, isooctane, cyclohexane, benzene, toluene, and xylene. These organic solvents are selected depending on the combination with the enzyme used, but N-, N-
Dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, solvents that are difficult to mix with water include t-butyl alcohol, 2-methyl-2-butanol, 1so-amyl alcohol, t-amyl alcohol, 3-methyl-3- Pentanol, methylene chloride and toluene are used. Particularly preferred among these is N,N-dimethylformamide.

−アミルアルコール、t−アミルアルコール、3メチル
−3−ペンタノール、トルエンが使用される。
-Amyl alcohol, t-amyl alcohol, 3-methyl-3-pentanol, toluene are used.

これらの溶媒には混合して使用する事もでき、10%以
内の濃度で、かつ飽和溶解度以下の濃度の水を含有させ
ることもできる。
These solvents can be used in combination, and can also contain water at a concentration of 10% or less and less than the saturation solubility.

本発明の方法で使用する出発原料の濃度はできるだけ高
い方が反応速度が速く好ましい、これらは通常それぞれ
の溶媒に対する溶解度以内の濃度で使用され、−船釣に
は1mMから2M、通常はlQmMから0.5M程度で
用いるのが好ましい。
It is preferable that the concentration of the starting materials used in the method of the present invention is as high as possible because of the rapid reaction rate; these are usually used at concentrations within the solubility in their respective solvents - for boat fishing, from 1mM to 2M, usually from 1QmM to It is preferable to use about 0.5M.

本発明で使用する固定化酵素の使用量は特に限定されな
い、使用濃度が高い程反応時間が短時間で完了するが、
これは固定化酵素の比活性にも依存する。乾燥重量基準
で一般的には再出発物質1ミリ−o1 当り酵素の重量
として1■から10g1好ましくは10■から5g程度
あれば良し1゜本発明の方法において、一般式(I)お
よび(n)で表わされる化合物の使用量比は、モル比で
10:1ないしは1:10、好ましくは3:1ないしは
1:3で用いられる。
The amount of immobilized enzyme used in the present invention is not particularly limited; the higher the concentration used, the shorter the reaction time will be.
This also depends on the specific activity of the immobilized enzyme. In general, on a dry weight basis, the weight of enzyme per milli-o1 of restarting material is 1 to 10 g, preferably about 10 to 5 g. The molar ratio of the compounds represented by ) is 10:1 to 1:10, preferably 3:1 to 1:3.

本発明の酵素固定担体を用いる方法では、例えば乾燥し
た固定化酵素を一般式(1)および(II)で表わされ
る両原料を含む有a溶媒中に懸濁させ攪拌することによ
り行なうことができる0反応終了後濾過又はデカンテー
ション等の操作により生成物の溶液を容易にとり出すこ
とができる。またカラムに、反応に使用する有機溶媒に
懸濁した固定化酵素を充填し、この充填層に再出発原料
を含む有機溶媒を流すことによって行なうことができる
。このような方法を用いた場合反応が連続的に行なえる
点工業的に有利である。
The method using the enzyme-immobilized carrier of the present invention can be carried out, for example, by suspending a dried immobilized enzyme in a solvent containing both raw materials represented by general formulas (1) and (II) and stirring the suspension. After the completion of the reaction, the product solution can be easily taken out by operations such as filtration or decantation. Alternatively, the reaction can be carried out by filling a column with an immobilized enzyme suspended in an organic solvent used for the reaction, and flowing the organic solvent containing the starting material into the packed bed. The use of such a method is industrially advantageous in that the reaction can be carried out continuously.

反応温度は通常4℃から80℃、好ましくは20℃〜5
0℃である。
The reaction temperature is usually 4°C to 80°C, preferably 20°C to 5°C.
It is 0°C.

基質溶液と固定化酵素の接触時間(反応時間)は通常約
5分ないし約100時間であるが、これは基質の種類お
よび濃度、固定化酵素の量および活性、温度等に大きく
左右されるものである。
The contact time (reaction time) between the substrate solution and the immobilized enzyme is usually about 5 minutes to about 100 hours, but this greatly depends on the type and concentration of the substrate, the amount and activity of the immobilized enzyme, temperature, etc. It is.

本発明の酵素固定膜を利用する場合、基質溶液を酵素に
固定化した膜中に透過させる際の流速は、約0.03〜
約2m/分・dが好ましく、又反応温度は10〜90℃
が好ましい。
When using the enzyme-immobilized membrane of the present invention, the flow rate at which the substrate solution permeates through the enzyme-immobilized membrane is approximately 0.03~
Approximately 2 m/min・d is preferable, and the reaction temperature is 10 to 90°C.
is preferred.

使用に適した装置としてはBiotechnology
 andBioengineering vol、 X
I、 p 366  (1969)、S、 5ouri
rajan著rReverse 0slIlosisJ
 、LogosPress Lim1ted 5cie
ntific Publication (1970)
pI)25〜27、特公昭62−53151号などに記
載されている装置があげられる。
Biotechnology is a suitable device for use.
andBioengineering vol.X
I, p 366 (1969), S, 5ouri
Written by rajan rReverse 0slIlosisJ
, LogosPress Lim1ted 5cie
ntific Publication (1970)
Examples include devices described in pI) 25-27 and Japanese Patent Publication No. 62-53151.

(発明の効果) 本発明の酵素固定担体を用いるD,L−アミン類の酵素
的光学分割方法では、後で酵素を除去するための抽出操
作や透析等が全く不要となり、反応後直ちに溶媒を留去
することにより生成物が得られる。又、水分量などの溶
媒組成を最適条件に保てるため、逆反応や副反応を抑え
ることができ、高い反応収率および光学収率を達成でき
る。
(Effect of the invention) In the enzymatic optical resolution method of D,L-amines using the enzyme-immobilized carrier of the present invention, there is no need for extraction operations or dialysis to remove the enzyme afterwards, and the solvent is removed immediately after the reaction. The product is obtained by distillation. Furthermore, since the solvent composition such as water content can be maintained at optimum conditions, reverse reactions and side reactions can be suppressed, and high reaction yields and optical yields can be achieved.

本発明の酵素固定膜を用いるD,L−アミン類の酵素的
光学分割方法でも酵素を除去するための操作が不要とな
る。又、微細孔内表面に酵素が均一に固定されているた
め、酵素の利用効率が非常に高く効率的である。逆反応
に影響を与える水分量や、反応で生じてくるアルコール
類が膜全体に均一に分布するため逆反応が有効に防止さ
れる。
The enzymatic optical resolution method of D,L-amines using the enzyme-immobilized membrane of the present invention also eliminates the need for an operation to remove the enzyme. Furthermore, since the enzyme is uniformly immobilized on the inner surface of the micropores, the utilization efficiency of the enzyme is very high and efficient. The amount of water that affects the reverse reaction and the alcohols produced by the reaction are uniformly distributed throughout the membrane, so the reverse reaction is effectively prevented.

更にある一定の圧力で微細孔内に基質を強制的に送り込
むことにより拡散に鯨らずに基質を供給することができ
、逆反応の進行による反応収率の低下の防止、溶解性の
劣る生成物や副生成物による酵素反応阻害の防止、水溶
性の低い基質の酵素近傍への接近促進効果による生成速
度の増大等の効果が得られる。
Furthermore, by forcibly feeding the substrate into the micropores under a certain pressure, it is possible to supply the substrate without causing diffusion, preventing a decrease in reaction yield due to the progress of the reverse reaction, and producing products with poor solubility. Effects such as prevention of enzyme reaction inhibition caused by substances and by-products and an increase in production rate due to the effect of promoting access of substrates with low water solubility to the vicinity of the enzyme can be obtained.

(実施例) 次に実施例をあげて本発明を更に詳細に説明するが本発
明はこれらに限定されるものではない。
(Example) Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1 鼠粟門定■体鬼盟遺 サブチライシン100■を水冷した0、025MのHE
PESバッファー3+d (pH7,5,5MのNaB
rを含む)に溶解し、さらに0.5gの乾燥したアンバ
ーライトXAD−7樹脂(ローム・アンド・ハース社製
の多孔製ポリマービーズ)を加えた。4℃で12時間ゆ
っくりと振とう後、50%グルタルアルデヒド溶液を0
.2−添加し4℃で3時間振とうして酵素を固定させた
。その後0.1MのHEPESバッファーpi(’7.
 5)で洗浄して未固定のサブチライシンを除去した。
Example 1 0.025M HE made by water-cooling Nezumi Awamon Sada ■Taiki Mei Ai Subtilisin 100■
PES buffer 3+d (pH 7, 5, 5M NaB
0.5 g of dried Amberlite XAD-7 resin (porous polymer beads from Rohm and Haas) was added. After shaking slowly for 12 hours at 4°C, add 50% glutaraldehyde solution to 0.
.. 2- was added and shaken at 4°C for 3 hours to immobilize the enzyme. Then 0.1M HEPES buffer pi ('7.
5) to remove unfixed subtilisin.

又、同様の操作により、サーモライシンおよびリボプロ
ティンリパーゼを固定化した。
Furthermore, thermolysin and riboprotein lipase were immobilized by the same operation.

実施例2 離精製し、〔α〕。を測定し、文献値データと比較し表
1に示した。
Example 2 Isolation and purification [α]. were measured and compared with literature value data and shown in Table 1.

比較例1 実施例2に記載したと同じ基質溶液(20−)に酵素粉
末100■を加え、フラスコ中25℃〜45℃で244
時間振うした。反応液をが過後、溶媒を減圧留去しシリ
カゲルクロマトグラフィーによりアミド体を分離した。
Comparative Example 1 100μ of enzyme powder was added to the same substrate solution (20-) as described in Example 2, and the mixture was heated in a flask at 25°C to 45°C for 244°C.
I spent a lot of time. After the reaction solution was filtered, the solvent was distilled off under reduced pressure and the amide compound was separated by silica gel chromatography.

得られたデータを比較例として表1に示した。The obtained data are shown in Table 1 as a comparative example.

酵素固定担体を内径1c11のガラスカラムに充填し、
ペリスタポンプを用いてD,L−アミン類(一般式CI
〕)4mMおよび基質エステル体(一般式C1C11)
)4の有l11溶剤溶液(20d)を25℃〜45℃で
流速約1−7分で24時間透過・循環させた0反応液の
溶媒を減圧留去後、シリカゲルクロマトグラフィーによ
りアミド体を分表1より本発明の固定化担体を用い反応
溶液を透過・循環させる方法は、粉末酵素を溶媒中に添
加する公知の方法(比較例)に較べて同一の酵素、反応
基質での収率および光学収率が向上することが分かる。
The enzyme-immobilized carrier was packed into a glass column with an inner diameter of 1c11,
D,L-amines (general formula CI
]) 4mM and substrate ester (general formula C1C11)
) The solvent solution (20d) of 4 was permeated and circulated for 24 hours at a flow rate of about 1-7 minutes at 25°C to 45°C. After distilling off the solvent of the reaction solution under reduced pressure, the amide compound was separated by silica gel chromatography. Table 1 shows that the method of permeating and circulating the reaction solution using the immobilized carrier of the present invention has a higher yield and lower yield with the same enzyme and reaction substrate than the known method (comparative example) in which powdered enzyme is added to the solvent. It can be seen that the optical yield is improved.

また、本発明の実験例(−1〜嵐5)では反応液中に酵
素が全く存在しないため、後処理工程での酵素を除去す
る操作が不要であり、この工程での逆反応の進行による
反応収率の低下が全く起きなかった。
In addition, in the experimental examples of the present invention (-1 to Arashi 5), since there is no enzyme in the reaction solution, there is no need to remove the enzyme in the post-treatment step, and the progress of the reverse reaction in this step No reduction in reaction yield occurred.

実施例3 ■皇皿定腋■作製 セルロース製ミクロフィルターFR40(富士写真フィ
ルム■製)1200dにp−ニトロフェノキシクロロフ
ォルメート34gとアセトニトリル100−を加える。
Example 3 (1) Preparation of a fixed armpit of an imperial plate (34 g of p-nitrophenoxychloroformate and 100 g of acetonitrile were added to a 1200 d cellulose microfilter FR40 (manufactured by Fuji Photo Film).

水冷下で攪拌しながらピリジン30−を滴下し、続いて
40℃で30分間振とうする。その後膜をメタノールお
よびアセトンで良く洗浄して活性化セルロース膜を得た
Pyridine 30- is added dropwise while stirring under water cooling, followed by shaking at 40°C for 30 minutes. Thereafter, the membrane was thoroughly washed with methanol and acetone to obtain an activated cellulose membrane.

続いてサブチライシン100wを16mMのCaCjg
を含むpH8,0の0.05Mホウ酸バッファー50−
に溶解する。炉通用の47−φフィルターホルダーにセ
ットした活性化セルロース膜に上記溶液をペリスタポン
プを用いて4℃約3−7分の速度で透過させ、5時間循
環することによりサブチライシンを固定化した0次に残
った活性基を除くために0.1Mエタノールアミン水溶
液を4℃で2時間循環させ、最後にバッファー液を透過
させて十分膜を洗浄し、サブチライシン固定セルロース
製ミクロフィルターを得た。
Subsequently, subtilisin 100w was added to 16mM CaCjg.
0.05M borate buffer pH 8.0 containing 50-
dissolve in The above solution was passed through an activated cellulose membrane set in a 47-φ filter holder suitable for furnaces at a rate of about 3 to 7 minutes at 4°C using a peristaltic pump, and the subtilisin was immobilized by circulation for 5 hours. In order to remove remaining active groups, a 0.1 M ethanolamine aqueous solution was circulated at 4° C. for 2 hours, and finally, the membrane was sufficiently washed by permeating the buffer solution to obtain a subtilisin-immobilized cellulose microfilter.

全く同様の操作により、サーモライシン(100■)お
よびリポプロティンリパーゼ(100■)を固定したセ
ルロース製ミクロフィルターを作製した。
A cellulose microfilter on which thermolysin (100 .mu.m) and lipoprotein lipase (100 .mu.m.) were immobilized was prepared in exactly the same manner.

実施例4 実施例3で作製したサーモライシン固定膜をフィルター
ホールシダ−(47m−φ)にセットし、ヘリスタポン
プを用い、D、L−アミン類〔134mMおよび基質エ
ステル体(II)4mMの有機溶媒溶液(20sd)を
25℃〜45℃で透過・循環させ、24時間後に生成し
たアミド体を単離、定量した。流速は約3−7分であっ
た。実験結果を表2に示した。
Example 4 The thermolysin fixed membrane prepared in Example 3 was set in a filter hole cedar (47 m-φ), and an organic solvent solution of D, L-amines [134 mM and substrate ester (II) 4 mM] was added using a helister pump. (20sd) was permeated and circulated at 25°C to 45°C, and the amide compound produced after 24 hours was isolated and quantified. The flow rate was approximately 3-7 minutes. The experimental results are shown in Table 2.

比較例2 比較例1に記載したと同様の方法によりアミド体を生成
・分離し、得られたデータを比較例として表2に示した
Comparative Example 2 An amide compound was produced and separated by the same method as described in Comparative Example 1, and the obtained data are shown in Table 2 as a comparative example.

表2より、本発明の酵素固定膜を用いるり、 L−アミ
ン類の酵素的光学分割法は、粉末酵素を有機溶媒中に添
加する公知の方法(比較例)に較べて、アミド化の収率
および光学収率が向上することが分かる。また、反応後
に酵素を除去する操作が不要となるとともに、反応処理
中に酵素が混入することによる逆反応を防止できた。
From Table 2, the enzymatic optical resolution method of L-amines using the enzyme-immobilized membrane of the present invention has a higher yield of amidation than the known method (comparative example) in which powdered enzyme is added to an organic solvent. It can be seen that the yield and optical yield are improved. In addition, it became unnecessary to remove the enzyme after the reaction, and it was possible to prevent a reverse reaction due to contamination of the enzyme during the reaction process.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)D,L−アミン類を有機溶媒を主体とする溶媒中
、固定化酵素の存在下で基質エステル体と反応させるこ
とにより光学活性アミド体を高選択的に得ることを特徴
とするD,L−アミン類の酵素的光学分割方法。
(1) D, characterized in that an optically active amide form is obtained with high selectivity by reacting D,L-amines with a substrate ester form in a solvent mainly consisting of an organic solvent in the presence of an immobilized enzyme. , a method for enzymatic optical resolution of L-amines.
(2)特許請求範囲第一項において、該固定化酵素が粉
末又は成型粒子に固定化された酵素であることを特徴と
するD,L−アミン類の酵素的光学分割方法。
(2) The method for enzymatic optical resolution of D,L-amines according to claim 1, wherein the immobilized enzyme is an enzyme immobilized on powder or molded particles.
(3)特許請求範囲第一項において、該固定化酵素が膜
に固定化された酵素であることを特徴とするD,L−ア
ミン類の酵素的光学分割方法。
(3) The method for enzymatic optical resolution of D,L-amines according to claim 1, wherein the immobilized enzyme is an enzyme immobilized on a membrane.
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