JPH04144697A

JPH04144697A - 光学活性カルボン酸、ニトリル、アミドの製造方法

Info

Publication number: JPH04144697A
Application number: JP26630890A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Otsubo; 一政大坪; Keizo Yamamoto; 敬三山本
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1990-10-05
Filing date: 1990-10-05
Publication date: 1992-05-19

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、光学活性なカルボン酸、ニトリル、アミドの製造方法に関する。本発明の方法で得られる光
学活性体は、光学活性医薬品の製造原料として有用な化
合物である。

（従来の技術）光学活性のカルボン酸、特にβ置換カルボン酸の製造方
法としては、α、β−不飽和カルボン酸アミドをグリニ
ヤール試薬と反応させて、ついで得られた反応生成物を
加水分解して得る方法（特開昭５８−１１８５３９Ｌ　
α、β−不飽和カルボン酸を、ルテニウム−光学活性ホ
スフィン錯体を触媒として不斉水素化する方法（特開昭
６３〜２３９２４５）等が知られている。これらの方法
は高価な触媒を使用したり、精製が困難であったり、光
学純度が低いため工業的実施に耐えない。

また、光学活性のニトリル化合物を得る方法としては、
シアノヒドリン類を、アルデヒド類からキラルな触媒を
用いて得る方法が知られている［（ＢＵＬＬＥＴＩＮ　
ＯＦ　ＴＨＥ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　５ＯＣＩＥＴＹ　Ｏ
Ｆ　ＪＡＰＡＮ、５２（１１）、３３７１（１９７９）
］。光学活性なアミドを得る方法はほとんど知られてい
ない。

ラセミ体のニトリルまたはアミドから光学活性のカルボ
ン酸を製造する技術としては、α−置換のニトリルまた
はアミドからのα−置換のカルボン酸の製造については
かなり知られている。（特開平２−８４１９８、特表昭
６３−５００００４、特開昭６０−１８８３５５等）。

しかし、本発明に関わるβあるいはγ置換の光学活性カ
ルボン酸を生化学的作用によって製造する方法はほとん
ど知られておらず、わずかにカルニチン、４−クロロ−
３−ヒドロキシ酪酸を製造する方法が知られているのみ
である（特開平１−１４８１９２、特開昭６ｌ−１７３
７８９）。したがって、工業的に有利な光学活性なニト
リル、アミド、カルボン酸の製造方法の開発が望まれて
いる。

（発明が解決しようとする課題）上述の状況を鑑みて、本発明の課題は、医薬等の工業用
原料として有用な光学活性なカルボン酸、ニトリルまた
はアミドを、対応するラセミ体のニトリルまたはアミド
から、微生物またはその調製物の作用により製造する方
法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明者は、上記の課題を解決するため、特異的に光学
活性なカルボン酸を生成することのできる微生物の探索
を進めた結果、一般式（Ｉ）で示されるラセミ体のニト
リルまたはうセミ体のアミドを、一般式（ｎ）で示され
る光学活性カルボン酸に変換する能力をもつ微生物を見
出した。さらに、これらの微生物より、生成される光学
活性カルボン酸をラセミ化したり、分解、資化すること
の少なく、さらに、残存する光学活性なニトリルまたは
アミドがラセミ化したり分解、資化されることのないも
のを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本
発明は、下記一般式（１）で示されるラセミ体のニトリ
ルまたはアミドに、アルカリゲネス属、シュウドモナス
属、ロドシュウドモナス属、コリネバクテリウム属、ア
シネトバフター属、バチルス属、マイコバクテリウム属
、ロドコッカス属、ノカルディア属、アルスロバクタ−
属、モラキセラ属、タレブシエラ属、アクレモニウム属
またはキャンディダ属に属する微生物またはその調製物
を作用させ、下記一般式（ＩＩ）で示される光学活性な
カルボン酸、または式（■）で示される光学活性なニト
リルまたはアミドを取得することを特徴とする光学活性
なカルボン酸、ニトリルまたはアミドの製造方法を提供
するものである。

Ｒ，−Ｃ−（ＣＨ２）ｎ　Ｘ　　　　　　（１）Ｒ，−
”Ｃ−（ＣＨ２）、Ｃ０ＯＨ（ＩＩ）Ｒ，−”ｃ−（Ｃ
Ｈ２）ＩＴ　Ｘ　　　　　（ＩＩＩ）上記（Ｉ）　　（
ＩＩＩ）式において、Ｘはニトリル基またはアミド基で
ある。また、上記（１）（ｎ）および（ＩＩＩ）式にお
いて、Ｒ，は置換または無置換のアリール基、置換また
は無置換のアリールオキシ基、置換または無置換のシク
ロアルキル基、置換または無置換の複素環基を表す。Ｒ
２はハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換または無置換の
アルキル基を表す。ｎは１から３の整数である。

さらに詳しく説明すると、Ｒ，のアリール基、アリール
オキシ基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、
フェニルオキシ基、ナフチルオキシ基などが挙げられる
。シクロアルキル基としては、炭素数３から８のものが
好ましく、特に炭素数３から６のものが好ましい。複素
環基としては、異種原子として、窒素、酸素、硫黄の少
な（とも１種を１個から３個含み、３から１５個の炭素
から構成される複素環からなるのものが好ましい。この
ような複素環としては、例えば、チオフェン、インドー
ル等が挙げられる。

Ｒ２のハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、
ヨウ素、臭素が挙げられる。アルキル基としては炭素数
１から８のものが好ましく、炭素数１から３のものが特
に好ましい。

Ｒ，、Ｒ２のアリール基、アリールオキシ基、アルキル
基、複素環基の炭素および窒素に結合している水素は、
各種の置換基によって置換されていてもよい。かかる置
換基としては、例えば、フッ素、塩素、ヨウ素、臭素な
どのハロゲン、ヒドロキシ基、チオール基、ニトロ基、
アミノ基、フェニル基やナフチル基のようなアリール基
、フェニルオキシ基やナフチルオキシ基のようなアリー
ルオキシ基、異種原子として窒素、酸素、硫黄の少なく
とも１種を１個から３個含み、３から１５個の炭素から
構成される複素環基および炭素数が１から８のアルコキ
シ基、炭素数１から１０のアシル基などが挙げられる。

これらの置換基中の炭素および窒素に結合した水素が、
さらに上述の置換基で置換されていてもよい。

ＲＩ、　Ｒｚのどちらか一方が立体障害の大きな基の場
合、光学純度の極めて高い生成物を取得できるので好ま
しい。

本発明における原料化合物である一般式（Ｉ）で示され
る化合物は、公知の方法で製造することができる。［例
えば、特開昭５５−３６４９９、特開昭５１−７０７４
４］本発明に用いられる微生物としては、アルカリゲネス属
、シュウドモナス属、ロドシュウドモナス属、コリネバ
クテリウム属、アシネトバクタ−属、バチルス属、マイ
コバクテリウム属、ロドコッカス属、ノカルディア属、
アルスロバクタ−属、モラキセラ属、タレブシエラ属、
アクレモニウム属、キャンディダ属に属する微生物の中
・ら選ばれ１、３　’？ス　ＡＴＣＣ８７５０、シュウドモナス　フルオレッセ
ンス　ＮＲＲＬ　　Ｂ−９８１（ＩＦＯ３９２５）、シ
ュウドモナス　フルオレッセンスＩＦＯ３０８１，（Ｉ
ＦＯとはｌＮ５ＴＩＴＵＴＥ　ＦＯＲＦＥＲＭＥＮＴＡ
ＴＩＯＮ、０ＳＡＫＡを示す、）ロドシュウドＨ＝０モナス　スフェロイデス　ＡＴＣＣ１１１６７、コリネ
バクテリウム　ニトリロフィラス　ＡＴＣＣ２１４１９
、コリネバクテリウム　エスピーＫＯ−２−４（ＦＥＲ
Ｍ　　ＢＰ−２３５３）、アシネトバクタ−エスピー　
ＡＫ　　２２６（ＦＥＲＭ　　ＢＰ−２４５１）、マイ
コバクテリウムエスピー　ＡＣ７７７（ＦＥＲＭ　　Ｂ
Ｐ−２３５２）、ロドコッカス　エスピー　ＡＫ　　３
２（ＦＥＲＭ　　ＢＰ−１０４６）、シュードモナスベ
シキュラリス　ＡＴＣＣ１１４２６、キャンディダ　ト
ロピカリス　ＡＴＣＣ２０３１１、ノカルディア　グロ
ベルラ　ＡＴＣＣ２１５０５、アルスロバクタ−エスピ
ー　Ａ１（微工研菌寄　第８９２７号）、モラキセラ　
エスピーＤＩ２ｔ　（微工研菌寄　第８９３３号）、タ
レブシエラ　エスピー　Ｄ５Ｂ　（微工研菌寄　第８９
３２号）、アクレモニウム　エスピー　Ｄ９Ｋ（微工研
菌寄　第８９３０号）。これらの菌株はいずれも特開平
２−８４１９８、特開昭６３−２０９５９２に記載され
ている。

本発明における反応方法は、微生物またはその調製物と
前記一般式（１）で示されるラセミ体のニトリルやアミ
ドを接触することにより行なわれる。微生物またはその
調製物とは、具体的には前記微生物を培養した培養物、
そこから集めた菌体または菌体処理物（例えば、菌体の
破砕物または菌体より分離抽出した酵素）、さらには、
菌体または菌体処理物を適当な方法により固定化したも
のを示す。

本発明で使用される微生物の培養は、公知の方法に準じ
て行うことができる。使用する培地は、一般微生物の栄
養源として公知のものが利用でき、グルコース、グリセ
リン、エタノール、シュークロース、デキストリン、酢
酸、オレイン酸エチル等の炭素源、硫酸アンモニウム、
塩化アンモニウム、アンモニア等の窒素源、酵母エキス
、麦芽エキス、ペプトン、肉エキス等の有機栄養源、リ
ン酸、マグネシウム、カリウム、鉄、コバルト、マンガ
ン、ランタン等の無機栄養源を適宜組み合わせて使用で
きる。また、微生物の本発明における反応活性を上昇さ
せる物質として、イソブチロニトリル等のシアノ化合物
、カプロラクタム等のアミド化合物を添加してもよい。

培地のｐＨは５から１０の範囲で選べばよく、培養温度
は１８から５０°Ｃ１好ましくは２５から４０°Ｃであ
る。培養日数は１から１０日の範囲で活性が最大になる
まで培養すればよい。

本発明における反応条件としては、反応媒体は水、緩衝
液または培養液などの水性媒体、水性媒体とジメチルス
ルホキシド、メタノール等の水溶性有機溶媒との混合媒
体、さらには、水性媒体と水不溶性有機溶媒とからなる
二相系媒体が使用できる。反応媒体中へは、一般式（１
）で示されるラセミ体を粉末または液状のままで、ある
いは適当な溶媒に溶かして添加する。一般式（１）で示
されるラセミ体の添加濃度は０．０１から７０重量％程
度、好ましくは０．１から４０重量％であり、反応媒体
中に完全に溶解しなくてもよい。反応に菌体を使用する
場合の菌体の濃度は、通常０゜０５から２０重量％の範
囲でよい。反応温度は５から８０℃、好ましくは１５か
ら６０℃、反応ＰＨは４から１１、好ましくは６から１
０である。

反応は通常１から１００時間の範囲である。消費される
一般式（１）で示されるラセミ体は、連続的にまたは間
歇的に補充して、反応液中の濃度が上記の範囲内に維持
されるように添加してもよい。

本発明における目的生成物の回収は、次のようにして行
われる。反応終了液より菌体等の不溶物を除去した後、
ｐＨを１０．０とし、ヘンゼン、ジエチルエーテル、ク
ロロホルム等の溶媒により未反応の一般式（１）で示さ
れる化合物を抽出除去し、次に、ｐＨを１．５とし、上
記溶媒で抽出することにより、目的生成物を回収する。

さらに、目的物の精製は、シリカゲルを用いたカラムク
ロマトグラフィーにて適当な溶媒、例えば、ヘキサン、
ジエチルエーテル、クロロホルム、メタノール等の混合
溶液にて溶出されることにより行われる。

本発明における反応機構は、ニトリル、アミドをカルボ
ン酸に変換する酵素であるアミダーゼ、ニトリルヒドラ
ターゼもしくはニトリラーゼが、ラセミ体のニトリルま
たはアミドの一方の異性体にのみ選択的に作用すること
、すなわち、該酵素による反応速度が光学異性体によっ
て太き（異なることに基づくと考えられる。したがって
、本発明によって光学活性なカルボン酸を作ると、未反
応物質または反応中間物質として光学活性なニトリルも
しくはアミドが残存または生成される。そして、これら
を公知に方法で回収することができる。回収したニトリ
ルもしくはアミドは、医薬品等として有用な種々の光学
活性の化合物に誘導できる。また、これらのニトリル、
アミドは、例えば、アンモニアのようなアルカリを用い
た反応により容易にラセミ化でき、ラセミ体のニトリル
またはアミドとして、本発明の原料として用いることが
できる。したがって、工業的な実施においては、光学活
性なカルボン酸のみの製造を目的とするならば、高収率
で目的の光学活性カルボン酸の製造を行うことができる
。

（実施例）次に、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただ
し、これらの実施例は本発明の範囲を限定するものでは
ない。

実施例ＩＳ−（−）−３−ハイドロキシ−３−フェニルプロピオ
ン酸の製造グルコース１％、酵母エキス０．５％、ペプトン０，５
％、リン酸１カリウム０．１２％、リン酸２カリウム０
．０８％、硫酸マグネシウム０゜０２％、硫酸第一鉄０
．００３％、塩化ナトリウム０．１％、イソブチロニト
リル０．１％を含みｐＨを７．２とした殺菌培地１００
０Ｉ１１に、予め同培地で培養したコリネバクテリウム
　エスピーＫＯ−２−４株を２％植菌し、３２°Ｃで４
８時間振盪培養した。培養後、遠心分離にて菌体を集め
、これを０．０１Ｍリン酸バッファー（ｐＨ７゜０）１
５０ｄを含む三角フラスコ中に懸濁させた後、３−ハイ
ドロキシ−３−フェニルプロピオニトリル１．５ｇを加
え、３２°Ｃで激しく振盪しながら反応させた。２０時
間後に反応を終了し、遠心分離により菌体を除去した後
、その上清液をｐＨ１０，０に調整し、クロロホルム１
５０ｍｆｆ１を添加して未反応の３−ハイドロキシ−３
−フェニルプロピオニトリルを抽出除去した。水層のｐ
Ｈを１．５に塩酸にて調整した後、クロロホルム１５０
ｄを加えて目的物を抽出した。これを減圧濃縮した後、
シリカゲルカラムにより精製巳たところ、０．５５ｇの
Ｓ−（−）−３−ハイドロキシ−３−フェニルプロピオ
ン酸を得た。

比旋光度：　〔α）＝−１４，９°　（Ｃ＝１．５゜エ
タノール）比旋光度より、光学純度は９９％ｅ、　　ｅ、であった
。なお、本物質は高速液体クロマトグラフィーにて単一
であり、ＩＲ，ＮＭＲスペクトルも構造を指示した。

実施例２Ｓ−（＋）　−３−フェニル醋酸の製造実施例１と同様
に、殺菌培地１０００１１１に予め同培地で培養したマ
イコバクテリウム　エスピーＡＣ７７７を２％植菌し、
３２°Ｃで４０時間培養した。培養後、遠心分離にて菌
体を集め、これをｏ、１Ｍリン酸バッファー９０Ｉ１１
に懸濁させた後、１０ｄのジメチルスルホキシドに溶解
した２ｇの３−フェニルブチロニトリルを加え、３２°
Ｃで３０時間反応させた。反応終了後、遠心分離により
菌体を除去した後、その上清液のｐＨを８゜５に調整し
、クロロホルム８（ｌｄを添加して未反応の３−フェニ
ルブチロニトリルを抽出除去した。

水層のｐＨを１．５に調整した後、クロロホルム７０戚
を添加して目的物を抽出した。これを減圧濃縮した後、
シリカゲルカラムにより精製したところ、Ｓ−（＋）−
３−フェニル酪酸８１０■を得た。

比旋光度：　〔α）＝＋５４．１°　（Ｃ＝２．５゜ベ
ンゼン）融　　点：４６〜４７°Ｃ比旋光度により、光学純度９４％ｅ、ｅ、であった。本
物質は高速液体クロマトグラフィーにて単一であた。

実施例３Ｓ−（＋）−５−フェニルヘキサン酸の製造酢酸アンモ
ニウム１．０％、酵母エキス０．５％、ポリペプトン０
．５％、リン酸１カリウム０゜２％、硫酸マグネシウム
０．０２％、塩化ナトリウム０．１％、塩化ランタン０
．０５％を含みｐＨを７．５とした殺菌培地８００戚に
、予め同培地で培養したアシネトバクタ−エスピー　　
ＡＫ　２２６を１％植菌し、３２°Ｃで２４時間培養し
た。培養終了後、遠心分離により集菌し、これを水道水
１００Ｉｄの入った三角フラスコ中に懸濁させた後、５
−フェニルヘキサノニトリル１ｇを加え、４０°Ｃで１
０時間反応させた。反応終了液の液体クロマトグラフィ
ーによる分析を行ったところ、３４４■の５−フェニル
ヘキサン酸が生成していた。以下、実施例１と同様の方
法で精製を行い、２８７■のＳ−（＋）−５−フェニル
ヘキサン酸を得た。

比旋光度：　［α］＝＋２５．４°　（Ｃ＝１、エタノ
ール）実施例４Ｒ−（＋）−３−ハイドロキシ−３−フェニルプロパン
ニトリルの製造実施例１と同様に殺菌培地５００−に、予め同培地で培
養したロドコッカス　エスピー　ＡＫ３２を２％植菌し
、３２°Ｃで４０時間培養した。

培養後、遠心分離で菌体を集め、これを０．０５Ｍリン
酸バッファー５０ｄを含む三角フラスコに懸濁させた後
、ラセミの３−ハイドロキシ−３−フェニルプロパンニ
トリル０．５ｇを加、ｊ、３２°Ｃで１５間反応させた
。次いで、遠心分離により菌体を除去した後、その上清
液のｐＨを１０．５ニ調整し、クロロホルム５０１ｄを
加え抽出操作を行った。クロロホルム層を濃縮した後、
カラムによる精製を行い、オイル状のＲ−（＋）−３−
ハイドロキシ−３−フェニルプロパンニトリルを０゜２
３ｇ得た。

比旋光度：　〔α）−十６４．４°　（Ｃ＝１．０゜エ
タノール）光学純度９４％ｅ、ｅ。

実施例５Ｓ−（＋）−３−フェニル酪酸の製造実施例１と同様に、殺菌培地５００−に予め同培地で培
養した微生物を２％植菌し、３２°Ｃで２日間培養した
。培養後、遠心分離にて菌体を集め、これを０．０２Ｍ
リン酸バッファー（ｐ　Ｈ８゜０）３０ｄを含む三角フ
ラスコ中に懸濁させた後、ラセミの３−フェニルブチロ
ニトリルを１００■加え、３２°Ｃで８時間反応させた
。生成したＳ−（＋）−３−フェニル酪酸を高速液体ク
ロマト分析した。この結果を表１に示す。

表実施例６Ｓ−（＋）−３−フェニル酪酸の製造実施例１と同様の培地３００ＪＩ１１に、予め同培地で
培養したマイコバクテリウム　エスピー　ＡＣ７７７株
を２％植菌し、３０°Ｃで４８時間培養した。遠心分離
で菌体を集め、８０Ｍ１の水が入った三角フラスコに懸
濁させた。次いで、ラセミの３−フェニルブチルアミド
を４００■添加し、３０°Ｃで１０時間反応させた。以
下、実施例１と同様の方法でＳ−（＋）−３−フェニル
酪酸を１２０■得た。

比旋光度：　（α］＝＋５６．３°　（Ｃ＝２．５ヘン
ゼン）光学純度：９７．９％ｅ、ｅ。

（発明の効果）本発明を利用することにより、各種の光学活性なカルボ
ン酸、アミド、ニトリルを光学活性な物質を原料として
、微生物を用いて常温常圧の反応条件下で製造すること
ができるため、経済上非常に有利である。

本発明は、詳細に、かつ、特にその具体化においては、
実施例をもって述べてきたが、本発明の精神と範囲から
外れることがないならば、本発明の中で各種の変化や変
更ができることは、この技術分野のものには明らかであ
ろう。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下記一般式（ I ）で示されるラセミ体のニトリ
ルまたはアミドに、アルカリゲネス属、シュウドモナス
属、ロドシュウドモナス属、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、ノカルディア属、アルスロバクター
属、モラキセラ属、クレブシエラ属、アクレモニウム属
またはキャンディダ属に属する微生物またはその鋼製物
を作用させ、下記一般式（II）で示される光学活性なカ
ルボン酸を取得することを特徴とする光学活性なカルボ
ン酸の製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）（式中、Ｒ＿１は置換または無置換のアリール基、置換
または無置換のアリールオキシ基、置換または無置換の
シクロアルキル基、置換または無置換の複素環基、Ｒ＿
２はハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換または無置換の
アルキル基、Ｘはニトリル基またはアミド基を表し、ｎ
は１から３の整数である。） ▲数式、化学式、表等があります▼（II）（式中、Ｒ＿１、Ｒ＿２およびｎは上記と同一である。）（２）下記一般式（ I ）で示されるラセミ体のニト
リルまたはアミドに、アルカリゲネス属、シュウドモナ
ス属、ロドシュウドモナス属、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、ノカルディア属、アルスロバクタ
ー属、モラキセラ属、クレブシエラ属、アクレモニウム
属またはキャンディダ属に属する微生物またはその調製
物を作用させ、下記一般式（III）で示す光学活性のニ
トリル、アミド化合物を取得することを特徴とする光学
活性体の製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）（式中、Ｒ＿１は置換または無置換のアリール基、置換
または無置換のアリールオキシ基、置換または無置換の
シクロアルキル基、置換または無置換の複素環基、Ｒ＿
２はハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換または無置換の
アルキル基、Ｘはニトリル基またはアミド基を表し、ｎ
は１から３の整数である。） ▲数式、化学式、表等があります▼（III）（式中、Ｒ＿１、Ｒ＿２、Ｘ、ｎは上記と同一である。）