JPH0319696A - Ｄ―α―アミノカルボン酸の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、５位で１置換されたヒダントインｋｐＨ一値
少くとも６．５の水性媒体中で微生物アグロバクテリウ
ム・ランオバクター（　Ａｇｒｏ−ｂａｃｔｅｒｉｕｍ
　ｒａｄｉｏｂａｃｔｅｒ　）の細胞の存在下で生物学
的に変換させることによってＤ一α−アくノカルボン酸
ｆｆ：製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

Ｄ−α−ア；ノカルボン酸は薬物学的作用物質（例えば
ペニシリン及びセファロスボリンの合成用のＤ−フエニ
ルグリシン及びＤ−４−ヒドロキシフエニルグリシン）
又は殺虫剤（例えば殺虫剤フルバリネー｝　（　Ｆｌｕ
ｖａｌｉｎａｔ　）の合戒用のＤ−パリン）の製造のた
めκ重要な中間体である。Ｄ−アラニンはダイエットの
甘味料（１） （２） ？リタム（　Ａｌｉｔａｍ■）の製造の際に使用される
。

ω−ウレイドアルキルーＤ一α−アミノカルボン酸及び
ω−ウレイドヘテロアルキルーＤ一α−ア■ノカルボン
酸は、Ｄ−シトルリンと類似している。Ｄ−ントルリン
及びＤ−ホモシトルリンは、有力なＬＨ−　ＲＨ一拮抗
薬中で使用され、従って重要な合或成分である。

ビオテクノロゾー●エンド●ビオエンゾニアリング（　
Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｂｉｏｅｎｇｉ
ｎｅｅｒｉｎｇ）ｓＶｏｌ，　ＸＸＩ、Ｐｐ．　２　１
　７３〜２　１　８　３　（１９８１）から、少なくと
も６．５ｏＰＨ値を有する水性媒体中で、微生物アグロ
パクテリウム・ラゾオパクター（　ＡｇｒＯ’ｂａｃｔ
ｅｒｉｕｍ　ｒａｄｉｏｂａｃｔｅｒ　）の細胞の存在
で、５一位で相応して置換されたヒダントインを生物学
的に変換させることによる種々のＤ一α−アミノカルボ
ン酸の製造は、原則として公知である。この生物学的変
換は、大気圧下で行なう。全収率はＤ−４−ヒドロキシ
フエニルグリシンの場合、単に６０多である。

〔発明の構成〕

（ろ） ところで、本発明による方法は、生物学的変換を閉じた
反応器中で実施し、この反応器中で反応開始時に１　ｂ
ａｒ〜ろ口ｂａｒの過圧にし、かつこの過圧を少くとも
１６時間にわたり保持すること金特徴とする。

意外にも、反応開始時に過圧を使用する際に、時空収率
の著しい増加が得られる。数時間後に、反応器を放圧し
、大気圧下で生物学的変換を継続すると、時空収率は、
な釦更に改良される。

１６〜３０時間、有利に２０〜２５時間の間過圧を保持
し、ついで放圧し、更に１８〜６２時間、有利に２３〜
２８時間にわたって大気圧下で生物学的変換を実施する
のは、特に有利である。

この過圧は、有利に不活性ガス、有利に窒素の圧縮によ
って得られる。過圧は、１６〜５０時間、有利に２０〜
２５時間にわたって保持される。２〜１　口ｂａｒの圧
力が有利である。

本発明κよる方法を用いて、多数の５位で１置換された
ヒダントインは相応するＤ一α−ア（４） ？ノカルボン酸に変換することができる。５位の置換基
としては、例えば炭素原子１〜１２個を有する直鎖状、
分枝鎖状又は環状のアルキル基、例えばメチルー　エチ
ルー　ｎ−プロビルイソプロビルー　インブチルー　１
−メチルブロビルー　ｔ−プチルー　シクロペンチルー
又はシクロヘキシル基；直鎖状、分枝鎖状又は環状の不
飽和炭化水素基、例えば２−プロペニル−　２−ブテニ
ル−　１−シクロへキセニル又は１，４−シクロヘキサ
ゾエニル基；１個以上のヒドロキシルー　カルボキシル
ー、スルフヒドリルー、アルキルメルカプトー　ア■ノ
アルキルア■ノー　アルコキシー　カルバモイルー　グ
アニゾノー　ウレイドー　ウレイドアルキルーオキシア
ルキル〜　ウレイドアルキルーメルカプトアルキルー　
ウレイドアルキルーアミノアルキルー、スルホキシル一
　二トロー、ハロゲンー　アシルー　アミノスルフェニ
ルー　アリールメルカブト−　４−イミダゾリルー又は
４−チェニル基によシ置換された前？種類の炭化水素基
；芳香族炭化水素基、例えば場合によシ１個以上のアル
キルー　アルヶニルー、環状アルキルー又はアルケニル
ー　ヒドロキシルー　アルコキシルー、ハロヶゞンー、
ペンゾルオキシー　ペンゾルオキゾメチルオキシメトキ
シメチルオキシー　アシルオキシーアシルー　アリール
オキシー　ア■ノー　アシルアミノー　アルキルアミノ
ー　ニトロー　カルポキシルー及びカルパモイル基によ
シ置換されたフエニルー又はナフチル基；ヘテロ芳香族
基、例えば場合によ！１１１個以上の前記の基によって
置換された２−チェニル−　５−チアゾリル−　４−イ
ミダゾリルー又は２−フリル基、場合によシ１個以上の
前記の基によう置換されたアラルキルー又はヘテロアリ
ールアルキル基がこれに該当する。

５位で１置換されたヒダントインは、例えばシュトレッ
カー合成によって相応するアルデヒド、バル酸（　Ｂａ
ｌｕｓ±ｕｒｅ　）及びアンモニア／二酸化炭素又は炭
酸アンモニウムから製造できる。

ｒへ） （６） ？応するアルデヒドが入手できない場合は、ヒダントイ
ンを二者択一的に相応するα−ア■ノカルポン酸からも
、自体公知の方法で、シアン酸カリウムと反応させ、引
き続き最初に形或されたＮ一カルパモイルーα−アミノ
カルボン酸を酸で処理することＫよって製造することが
できる。その際に、α−アミノカルボン酸は、Ｌ形でも
、Ｄ，Ｌ一形でも又は部分ラセ■化合物としても使用で
きる。

本発明による方法は、、一般にＰＨ値６．５〜１１．口
、有利に７．０〜９．０の水性媒体中で実施する。有利
な温度は、２０℃〜６０℃、有利にろ５゜Ｃ〜４５℃で
ある。

５位で１置換されたヒダントインの使用濃度は、一般に
、５〜３０重量多である。ヒダントインの屡々、悪い溶
解性に基づき、これは先づしばしば懸濁された形で存在
する。しかしながら、必要な基質は常に新しく浴解され
たものによって補充されるので、これは生物学的変換に
とっては障害ではない。

（７） 微生物アグロバクテリウム・ラゾオパクター（　Ａｇｒ
ｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｒａｄｉｏｂａｃｔｅｒ　）中
の有効な酵素のＤ一立体特異性の結果、原則的にはヒダ
ントインのＤ一エナンチオマーのみが変換される。

しかしながら、反応条件下で、ヒダントインは自然にラ
セミ化するので、Ｌ一エナンチオマーも完全に相応する
Ｄ一α−アミノカルボン酸にかわってし１う。

生物触媒（細胞）の使用すべき量は、各々の基質の有効
な酵素に対する親和性Ｋよりき１る。

一般κ、使用ヒダントインに対して重量比１：４〜１：
４口である量が有利である。

本発明の方法により製造されたＤ一α−アミノカルボン
酸は、簡単な方法で、例えばイオン交換体の使用による
か、又は各々の等電点での沈殿によって単離することが
できる。

〔実施例〕

次の例及び比較実験で、本発明による方法を、詳細に説
明する。変換率の測定は、その都度、製造されたＤ−α
−アミノカルボン酸を高性能（８） 液体クロマトグラフィーを用いて定量測定して行なう。

例１： ＰＨ値８．４を有する、Ｈ２０７　１　６．７　ｇ中の
Ｄ，Ｌインプロビルヒダントイン６０ｇ（７）Ｍ濁液を
、１ｌ−ピュチー実験オートクレープ（１ｌ一Ｂｉｉｃ
ｈｉ−Ｌａｂｏｒａｕｔｏｋｌａｖｅｎ　）中へ移し、
４０℃で約１０分間、Ｎ２でガス処理した。次いでビオ
マスー懸濁液８５．３Ｆｋ反応器中に添加した。

この懸濁液七弱く攪拌し、かつ更に１口分間Ｎ２でガス
処理した。

その後に反応器を閉じ、Ｎ２’｛！：用いて１．Ｑｂａ
ｒの過圧に調節した。反応は４０゜Ｃで弱い攪拌下に進
行した。２１時間後に反応器を放圧し、かつ４０′Ｃで
更に２７時間後に反応は終了した。

最終変換率は理論の９５％であった。

限外濾過膜金通してのピオマスの分離後ニ、生成物溶液
’ｋｐ８６．０κ調整し、回転蒸発器中で蒸発濃縮させ
、かつ冷却しながらメタノール全添加した。単離された
Ｄ−パリ７４　３．０　＆　’ｒ用いて、単離収率は使
用Ｄ，Ｌ−インプロビルヒダントインに対して８７多で
あった。単離された生成物は、次の分析値； 含有率（ＨＰＬＯ）　　：〜１０Ｑ％（１ピークのみ）
比旋光度　　　：〔α〕，　　＝−２８．０°（　６　
Ｎ　Ｈｃｚ中Ｃ＝８） Ｄ，Ｌ一配分　＝Ｄ一分−９９．８ろφ；Ｌ一分一〇。

１７％ を示した。

比較実験１： 反応器中で過圧に調節しないことで相異して例１ｔ繰シ
返した。４８時間後に変換率は理論の６０％だけであっ
た。

例２： 反応器を２１時間後に放圧せず過圧？！−４８時間にわ
たって保持することで相異して例１金繰シ返した。最終
変換率は理論の８５ダであった。

例３： 例１と同様に実施するが、Ｄ　　Ｌ−メチルヒダントイ
ン６０．１−使用し、かつろ．８　ｂａｒの過（１０） に 圧ｙ調節した。最終変換率は、理論の９ろ多であシかつ
Ｄ−アラニンの単離収率は、使用Ｄ，Ｌ−メチルヒダン
１・インに対して８４％であった。単離された生成物は
、次の分析値：含有率（ＨＰＬＣ）　　：〜１口口％（
１ピークのみ）比旋光度　　　：〔α〕ゎ　ー−　１　
４．２°（　６Ｎ　Ｈａｌｌ中ｃ＝１０） を示した。

比較例２： 反応器金過圧に調節しないことで相異して例３を繰ジ返
した。４８時間後に変換率は理論の５６％だけであった
。

例４ 例１と同様に実施するが、Ｄ，Ｌ−フエニルヒダントイ
ン６０．９及びビオマス懸濁液４１．６ｇを使用し、か
つ６．Ｏ　ｂａｒの過正に調節した。

４８時間後に最終変換率は理論の９８％以上であった。

単離されたＤ−７エニルグリシンは、次の分析値： 含有率（ＨＰＬＣ）二〜１口０％（１ピークのみ）（１
１） 比旋光度　：〔α〕乞０＝　−　１　５　５．３°（　
Ｉ　Ｎ　ＨＣｌ中Ｃ−１） を示した。

比較実験３： 反応器中で過圧に調節しないことで相異して例４を繰り
返した。４８時間後に変換率は理論の５９那のみであっ
た。

例５： 例１と同様に実施するが、５−（４−ヒドロキシフエニ
ル）一ヒダントイン６０９ｔ［用Ｌ、かつ６．０ｂａｒ
の過圧に調節した。過圧下で２０時間後に、最終変換率
は理論の１００％であった。単離サれたＤ−（４−ヒド
ロキシフエニル）一グリシンは、次の分析値： 含有率（ＨＰＬＯ）　：〜１００％（１ビークのみ）比
旋光度　　　“〔α〕っ　ー−　１　５　８．４°（Ｉ
ＮＴ｛Ｃｌ中Ｃ−１） を示した。

比較実験４： 反応器に過圧をかけないことで相異して例５（１２） を繰り返した。２０時間後に変換率は理論の６３蝿のみ
であった。

例６： 例１と同様に実施するが、Ｄ，Ｌ−ピリゾルメチルヒダ
ントイン６　０ｇ’ｋ使用し、かつ６．Ｏｂａｒの過正
に調節した。４８時間後に最終変換率は理論の１００％
であった。３　−　（　２’−ビリゾル）−Ｄ−アラニ
ンの単離収率は理論の９３多であった。単離された生成
物は次の分析値：含有率（ＨＰＬＯ　）　：〜１口口％
（１ピークのみ）比旋光度　　　：〔α〕ゎ　ー−　２
　６．２　１°（　２　Ｎ　Ｈｃ．ｇ中Ｃ−１） Ｄ，Ｌ一配分　　：Ｄ＝１００％；Ｌ−０％ｔ示した。

例７： 例１と同様に実施するが、Ｄ，Ｌ−ナフチルメチルヒダ
ントイン６　０．９ｋ使用し、かつ６．Ｏｂａｒの過圧
に調節した。４８時間後に最終変換率は理論の９２％で
あった。単離された生成物は次の分析値゛ 含有率（ＨＰＬＯ）　：〜１口口多（１ピークのみ）比
旋光度　　　：〔α〕ッー＋２．６°（　２　Ｎ　Ｎａ
ＯＨ中Ｃ−２） Ｄ，Ｌ一配分　：　Ｄ　−　９　９．４優、Ｌ　＝　０
．６優を示した。

例８： 例１と同様に実施するが、Ｌ−シトルリンヒダントイン
６０Ｎ’！ｒ使用し、かつ６．Ｏ　ｂａｒの過圧に調節
した。４８時間後に最終変換率は理論の１００多であシ
、かつＤ−シトルリンの単離収率は、使用ヒダントイン
κ対して９２φであった。単離された生成物は、次の分
析値：含有率（ＨｐＬｃ）　：〜１０口％（１ピークの
み）比旋光度　　　：〔α〕っ．＝＋２４．０°（　Ｉ
　Ｎ　Ｈｃｌ中Ｃ−２） を示した。

例９： 例１と同様に実施するが、Ｄ，Ｌ−５−メチルメルカブ
トエチルヒダントイン６０５”ｔ使用し、かつ１．６　
ｂａｒの過圧に調節した。４８時間（１ろ） （１４） 後に最終変換率は理論の９４条であった。単離された生
成物は次の分析値： 含有率（ＨＰＬＣ）　：〜１００条（１ピークのみ）比
旋光度　　　：　［：α），　　＝−２　３．９°（５
ＮＨｄ中Ｃ−５） を示した。

例１Ｄ： 例１と同様に実施するが、Ｌ−５−（１’−ヒドロキシ
エチル）一ヒダントイン（２Ｓ，３Ｒ）６０ｇを使用し
、かつろ．８　ｂａｒの過圧に調節した。４８時間後に
最終変換率は理論の９口優であった。単離されたＤ−ア
ロトレオニン（２Ｒ，３Ｒ）は次の分析値： 含有率（ＨｐＬｃ）　：〜１口口φ（１ピークのみ）比
旋光度　　　：〔α〕っ　ー−　３　２．５°（　Ｉ　
Ｎ　ＨＣｌ中ｃ−１） 全示した。

例１１： 例１と同様に実施するが、Ｄ，Ｌ−５−（ろ′一インド
リルメチル）一ヒダントイン６０＆ｋ（１５） 使用し、かつ２．５　ｂａｒの過圧に調節した。４８時
間後に、最終変換率は理論の８７優であった。

単離されたＤ　−　｝　！Ｊプトファンは次の分析値：
含有率（ＨＰＬＯ）　：〜１口口％（１ビークのみ）比
旋光度　　　：〔α〕っ　ー＋３２１°（　Ｈ２０中Ｃ
−１） を示した。

例１２： 例１と同様に実施するが、Ｌ−５−（４’−ヒドロキシ
ペンンル）−ヒダントイン６　０　ｇ　ｋ使用し、かつ
１．８　ｂａｒの過圧に調節した。４８時間後に最終変
換率は理論の８９褒であった。単離されたＤ−チロシン
は次の分析値： 含有率（ＨＰＬＣ）　：〜１口口％（１ピークのみ）比
旋光度　　　：〔α］ワ＝　＋　１　１．４ｃ′（　Ｉ
　Ｎ　ＨＯｌ中Ｃ−４） を示した。

例１ろ： 例１と同様に実施するが、Ｌ−５−（４’−イミダゾイ
ルメチル）一ヒダントイ７６　０Ｎ’ｔ使（１６） ？し、かつ１．５　ｂａｒの過圧に調節した。４８時間
後に最終変換率は理論の８６優であった。単離されたＤ
−ヒスチゾンは次の分析値：含有率（ＨＰＬＣ）　：〜
１口０φ（１ビークのみ）比旋光度　　　：〔α〕■　
＝＋６９．６°（　Ｈ２０中Ｃ−５） を示した。

例１４： 例１と同様に実施するが、５−（２’−ウレイドエチル
）’−Ｄ，Ｌ−ヒダントイン６０１４用し、かつ３　ｂ
ａｒの過圧に調節した。４８時間後に最終変換率は９５
％であシ、強酸性イオン交換体での精製後に、単離収率
は理論の８０％であった。単離された６−（ウレイドメ
チル）Ｄ−アラニン（Ｄ−ノルシトルリン）は次の分析
値： 含有率（ＨｐＬｃ）　：〜１００多（１ビークのみ）融
点　　　　：２口口〜２［１１℃ 比旋光度　　：〔α〕っ　ー−２　２．４°（０．５Ｎ
　ＨＣｌ中Ｃ−１） を示した。

例１５： 例１と同様に実施するが、５−（ウレイドメチル）−Ｄ
，Ｉ，−ヒダントイン６０．１使用し、かつろｂａｒの
過圧に調節した。４８時間後に最終変換率は９０％であ
シ、かつ強酸性イオン交換体での和製後には単離収率は
理論の８口％であった。単離されたろーウレイドーＤ−
アラニンは次の分析値： 含有率（ｎｐＬｃ）　：　〜１　０　０％（１ピークの
み）融点　　　　＝２０３〜２　０　３．５℃比旋光度
　　　：〔α］ッ＝＋６６．８°（Ｈｚｏ中Ｃ−１） を示した。

例１６コ 例１と同様に実施するが５　−　（　２’−ウレイドエ
チルーテオメチル）一Ｌ−ヒダントイン塩酸塩６ＣＬ９
ｋ使用し、かつ３．２　ｂａｒの過圧に調節した。４８
時間後に最長変換率は１００％であシ、かつ強酸性イオ
ン交換体での精製後に単艦ｒ１７） （１８） 収率は理論の８５％であった。単離されたＳ−（２’−
ウレイドエチル）一Ｄ−システインハ次の分析値： 含有率（ＨＰＬＯ）　：〜１口口多（１ピークのみ）融
点　　　　：　１　９　２．５〜１９３．５℃（分解） 比旋光度　　　：〔α〕ゎ　ー＋　１　５．３°（Ｈ２
０中Ｃ−　１　） 紮示した。

例１７： 例１と同様に実施するが、５−（２’−ウレイドエチル
ーオキシメチル）−Ｄ，Ｌ−ヒダントイン６０．１：使
用し、かつろ，２　ｂａｒの過圧に調節した。４８時間
後に最終変換率は１００％であった。単離された０−（
ｚ−ウレイドエチル）一Ｄ−セリンは、次の分析値： 含有率（ＨＰＬＣ！）　：〜１口口％（１ビークのみ）
ＮＭＲ（Ｄ２０）　　　’　３．８　６　〜４　．０　
（　ｍ　＋　３　Ｈ）　＋３．５　２〜３．７　　（　
　ｍ　　，２Ｈ　）；ろ．２２〜３　．　３　８　　（
　ｍ　ｒ　２　Ｈ）　ｐ１ｌｌｎｌ１。

（１９） Ｒｆ一値−Ｄｃ　：　０．２　７　（エタノール／２５
乃ＮＨ３溶液−８：２） を示した。

例１８： 例１と同様に実施するが、５−（２’−ウレイドエチル
ーチオエチル）−Ｄ，Ｌ−ヒダントイン塩酸塩６０．１
ｉ’ｋ使用し、かつろ，２ｂａｒの過圧に調節した。４
８時間後に最終変換率は１口口優であり、かつ強酸性イ
オン交換体での和製後の単離収率は理論の８５％であっ
た。単離されタＳ−（２’−ウレイドエチル）一Ｄ−ホ
モシステインは次の分析値： 含有率（ＨＰＬ（Ｅ）　：〜１Ｄ口％（１ピークのみ）
融点　　　　　：２口８．５〜２口９℃（分解）比旋光
度　　　：〔α〕ゎ　＝　＋　６．７　５°（Ｈ２０中
Ｃ−１） を示した。

例１９： 例１と同様に実施するが、５−（２’−ウレイドエチル
ーチオインプロビル）−Ｄ，Ｌ−ヒダン（２口） ？イ７６０ｇを使用し、かつ３．２　ｂａｒの過圧に調
節した。４８時間後に最終変換率は８０多であシ、かつ
強酸性イオン交換体での精製後のＳ（２’−１レイトエ
チル）−Ｄ−ペニシルア■ンの単離収率は理論の６５優
であった。

例２０： 例１と同様に実施するが５　−　（　２’−チェニル）
Ｄ，Ｌ−ヒダントイン６０，ｉ−使用し、かつ１，＜５
　ｂａｒの過圧κ調節した。過圧下で１９時間後に最終
変換率は理論の１００％であった。単雌された２−チェ
ニルーＤ−グリシンは次の分析値： 含有率（ＨＰＣＬ）　：〜１００％（１ピークのみ）融
点　　　　：２口６〜２０９℃ 比旋光度　　　：　［α］。一−　１　０８．５°（　
Ｉ　Ｎ　Ｈａｇ中Ｃ−１） を示した。

例２１： 例１と同様に実施するが、５−（１’−メルカフ｝　−
　１’−メチルーエチル）−Ｄ，Ｌ−ヒダントイ７６０
ｇを使用し、かつ３．５　ｂａｒの過圧Ｋ調節した。４
８時間後に最終変換率は、理論の６５％であった。単離
されたＤ−ペニシルアミンは次の分析値： 含有率（ＨｐＬｃ）　：〜１口口％（１ビークのみ）比
旋光度　　　：〔α〕っ　ー−６３．０°（ビリゾン中
Ｃ−１） Ｄ，Ｌ一配分　：Ｄ＝９９．９φ、Ｌ＝０．１％を示し
た。

比較例５： 反応器に過圧をかけないことで相異して例２１金繰り返
した。４８時間後に、変換率は理論の１０％よシ低かっ
た。

（２１） （２２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、５−位で１置換されたヒダントインを、ｐＨ値少く
   とも６．５の水媒体中で、微生物アグロバクテリウム、
   ランオバクターの細胞の存在下で生物学的変換させるこ
   とによつてＤ−α−アミノカルボン酸を製造する際に、
   生物学的変換を閉じた反応器中で行ない、この反応器中
   で、反応開始時に１ｂａｒ〜３０ｂａｒの過圧にし、か
   つこの過圧を少くとも１６時間にわたり保持することを
   特徴とする、Ｄ−α−アミノカルボン酸の製造法。 ２、１６〜３０時間にわたり過圧を保持し、次いで放圧
   し、かつ大気圧で更に１８〜３２時間にわたつて生物学
   的変換を実施する、請求項１記載の方法。 ３、２０〜２５時間にわたり過圧を保持し、かつ大気圧
   で更に２３〜２８時間にわたつて生物学的変換を実施す
   る、請求項２記載の方法。 ４、不活性ガスの圧縮によつて過圧を得る、請求項１か
   ら３までのいずれか１項記載の方法。