JPH05192187A - 光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステル類の製造法 - Google Patents

光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステル類の製造法

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JPH05192187A
JPH05192187A JP3605992A JP3605992A JPH05192187A JP H05192187 A JPH05192187 A JP H05192187A JP 3605992 A JP3605992 A JP 3605992A JP 3605992 A JP3605992 A JP 3605992A JP H05192187 A JPH05192187 A JP H05192187A
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acid ester
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ester
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JP3605992A
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Hiroyuki Ajitani
浩之 味谷
Mitsuru Kawada
満 川田
Yoshio Sugiyama
良雄 杉山
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Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Original Assignee
Takeda Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 強誘電性液晶化合物等の合成原料として有用
な光学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸を
相当するオキソ体から選択的かつ良効率で製造する方法
を提供する。 【構成】 不斉還元反応を行う細菌またはその菌体もし
くは培養物の物理化学的処理物で2−オキソシクロアル
カンカルボン酸エステルを不斉還元する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は強誘電性液晶化合物など
の合成原料として有用な光学活性2−ヒドロキシシクロ
アルカンカルボン酸エステル類の新規な製造法に関す
る。 一般式
【0002】
【化1】
【0003】[式中、nはメチレン基の数を、Rはエス
テル形成基を表わす]で示される2−オキソシクロアル
カンカルボン酸エステル類を通常の化学的方法、例え
ば、NaBH4を用いて還元すると、1位と2位の炭素が
不斉中心となるため、以下に示す4種の立体異性体が生
成する。
【0004】
【化2】
【0005】[各式中、カッコ内の記号は1位と2位の
不斉炭素原子の絶対配位をその順に示し、nおよびRは
前記と同意義] 本発明は、以上の立体異性体のうち、強誘電性液晶化合
物などの合成原料として極めて応用性の高い(1R,2
S)cis2体を微生物を用いる不斉還元によって選択
的に製造する方法に関する。
【0006】
【従来の技術】式1で表わされる2−オキソシクロアル
カンカルボン酸エステル類から光学活性2−ヒドロキシ
シクロアルカンカルボン酸エステル類を微生物を用いる
不斉還元によって製造する方法としては、パン酵母を用
いる方法[バーダン・エス・デォールら、オーストラリ
アン・ジャーナル・オブ・ケミストリー(Badan S. Deo
l,et al.:Aust.J.Chem.)29,2459(1976);
ディーター・ゼーバッハら、ヘルベチカ・キミカ・アク
タ(Dieter Seebach,et al.:HELVETICA CHIMICA ACTA)
70,1605(1987)]およびムコール・ラセモサス
(Mucor racemosus)などのカビを用いる方法[ディディ
ール・ブイソンら、テトラヘドロン・レターズ(Didier
BUISSON,et al.:Tetrahedron Letters)27,263
1(1986)]が知られているが、いずれの場合も、基
質1gを還元するのに乾燥重量で10〜50gの菌体が
必要であることから明らかなように、反応効率が悪い。
また、還元生成物の回収工程においても、反応に要した
大量の菌体を除去するのが困難である。そのために、得
られる生成物の収率は非常に低い。このように、これら
の方法は工業的に有利な方法といえず、また式1で示さ
れる2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステル類の
細菌による不斉還元についてはまったく知られていな
い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、強誘電性液
晶化合物などの合成原料として有用な式2で示される光
学活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステ
ル類を、式1で示される相当するオキソ体から微生物に
より選択的かつ効率良く製造する方法を提供するもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、式
【0009】
【化3】
【0010】で示される2−オキソシクロアルカンカル
ボン酸エステル類が細菌により不斉還元され、目的とす
る光学活性な2−ヒドロキシ体が効率良く生成すること
を見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発
明は式1で示される2−オキソシクロアルカンカルボン
酸エステル類を細菌またはその処理物による不斉還元反
応に付すことを特徴とする、式2で示される(1R,2
S)−2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステ
ル類の製造法を提供するものである。
【0011】本発明の製造法において、出発物質として
用いる式1で示される2−オキソシクロアルカンカルボ
ン酸エステルのシクロアルカンの炭素数は特に限定され
ないが、シクロペンタン(式1でn=3)またはシクロヘ
キサン(式1でn=4)が有利に用いられる。またRで表
わされるエステル形成基としては、特に限定するもので
はないが、例えば、低級アルキルが挙げられる。該低級
アルキルは、直鎖でも分枝鎖でもよい。また、その炭素
数は1〜6個が好ましい。更に好ましくは、メチルまた
はエチルが挙げられる。特に、エチルが実用的である。
本発明の不斉還元反応に用いられる細菌は、好ましく
は、2−オキソシクロアルカンカルボン酸エステルを不
斉還元して(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロアルカ
ンカルボン酸エステルを与える能力を有する細菌を用い
る。代表的には、エンテロバクター属、エッシァリッヒ
ァ属、クレブジエラ属、プロテウス属、セラチア属、サ
ルモネラ属、クルトバクテリウム属、セルロモナス属ま
たはバチルス属に属する細菌が挙げられるが、新たに土
壌等から分離した菌株であっても、式1で表わされる化
合物を不斉還元して、式2で表わされる化合物を生成す
る能力を有するものであればいずれでもよい。また、そ
れらの菌株に人為的に変異を誘起させた株や、当該還元
活性の発現に必要な遺伝子断片を組み入れた他の細菌菌
体であっても、本発明の方法に使用できる。
【0012】式1で表わされる2−オキソシクロアルカ
ンカルボン酸エステルの不斉還元に用いられる菌株の具
体例としては、エンテロバクター・アエロゲネス(Enter
obacter aerogenes)IFO 13534、エンテロバク
ター・クロカエ(Enterobacter cloacaeIFO 135
35、エッシァリッヒァ・コリ(Escherichia coli)IF
O 3549、クレブジエラ・ニウモニエ(Klebsiella
pneumoniae)IFO3319、クレブジエラ・テリゲナ
(Klebsiella terrigena)ATCC 33257(IFO
14941、FERM BP−2710)、プロテウ
ス・ブルガリス(Proteus vulgaris)IFO 3045、
サルモネラ・チフィムリウム(Salmonella typhimurium)
IFO 14194、セラチア・グリメッシイ(Serrati
a grimesii)IFO 13537、クルトバクテリウム
・シトリウム(Curtobacterium citreum)IFO 12
677、セルロモナス・ビアゾテア(Cellulomonas biaz
otea)IFO 12680、バチルス・プミルス(Bacill
us pumilus)IFO 12111およびバチルス・スフ
ェリカス(Bacillus sphaericus)IFO 12622が
挙げられる。
【0013】以上の菌株のうち、クレブジエラ・テリゲ
ナ(Klebsiella terrigena)ATCC33257はアメリ
カン・タイプカルチャー・コレクション(American Type
Culture Collection(ATCC))発行の「カタログ・オ
ブ・バクテリア・アンド・バクテリオファージ(Catalog
ue of BACTERIA & BACTERIO-PHAGES)第17版、198
9」に記載されている公知菌株であり、ATCCより容
易に入手できる。また、この菌株は財団法人発酵研究所
に1989年9月14日から受託番号IFO14941
として、さらに、通商産業省工業技術院微生物工業技術
研究所(FRI)に1989年12月26日から受託番号
FERM BP−2710として寄託されている。その
他の菌株は財団法人発酵研究所発行の「リスト・オブ・
カルチャーズ(LIST OF CULTURES)第8
版、1988」に掲載されている公知菌株であり、同所
より容易に入手できる。本発明においては、以上のすべ
ての菌株を用いることができるが、これらの菌株の中に
は、ある基質に対して顕著な特異性を有するものがあ
る。例えば、クレブジエラ・ニウモニエ(Klebsiella pn
eumoniae)は、nが3である式(2)の化合物を生成す
るのに最も好適であり、また、クルトバクテリウム・シ
トリウム(Curtobacterimum citreum)はnが4である式
(2)の化合物を生成するのに最も好適である。
【0014】本発明の製造法を実施するには、まず、こ
れらの細菌菌株を培養する。これらの細菌菌体の培養
は、通常の静置培養、振盪培養、通気撹拌培養あるいは
固体培養などにより連続的あるいは間欠的に行うことが
できる。用いる培地は使用する細菌が生育しうる通常の
組成のものでよく、種々の炭素源、窒素源を選択するこ
とができる。該炭素源としては、たとえばグルコース、
シュクロース等の糖類、グリセロール等の糖アルコール
類をはじめ各種の有機酸類、脂肪酸類、アルコール類が
挙げられる。該窒素源としては、ペプトン、酵母エキ
ス、肉エキス、麦芽エキス、コーン・スティープ・リカ
ー、大豆かす、尿素等の有機窒素源、および(NH4)2
4、NH4Cl、NH4NO3、リン酸アンモニウム等の
無機窒素源が挙げられる。また、これらの他に生育に必
要なミネラル、アミノ酸あるいはビタミンなどの生育必
須因子や生育促進物質を添加するのがよい。培養中のp
H管理の目的で種々のアルカリ液(例、水酸化ナトリウ
ム水溶液、水酸化カリウム水溶液等)、炭酸塩類(例、
炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム等)を適宜添加するこ
とができ、また、泡の管理の目的で消泡剤(例、シリコ
ン・オイル等)を添加するのも有効である。
【0015】ついで、培養された菌体またはその処理物
と式1で示される化合物を接触させて不斉還元反応を行
う。菌体は、培養された培養物のまま、もしくは、遠心
分離、各種分離膜を用いた濾過等の手段によって分離し
たものが不斉還元反応に供される。不斉還元に使用する
菌株またはその処理物の量は、特に限定されないが、一
般には、有効量の菌株または処理物を使用する。好まし
くは、基質1gに対して乾燥重量で0.5〜8gの菌株
を使用する。より好ましくは、基質1gに対して乾燥重
量で0.6〜7gの菌株を使用する。より一層好ましく
は、基質1gに対して乾燥重量で0.8〜5gの菌株を
使用する。
【0016】また、本発明で用いる「処理物」とは、前記
で得られる菌体もしくは培養物を種々の物理化学的方法
で処理したものであり、式1で示される化合物を不斉還
元する活性を有する菌体破砕物をさす。該処理物には、
自体公知の方法で精製して得られる、これらの菌体やそ
の破砕物に含まれる酵素や、さらには、種々の方法で固
定化した菌体もしくは該酵素も包合する。該酵素は、前
記で得られる菌体を適当な物理化学的処理に付すことに
よって可溶化し、通常の酵素精製の公知手段を適宜組み
合わせることによって精製することができる。得られた
酵素は天然および合成高分子に包括固定化あるいは、活
性炭、アガロース系物質などの担体に結合固定化するこ
とができる。
【0017】式1で示される化合物と細菌菌体の培養物
もしくはその処理物とを接触させて行う不斉還元反応に
おける式1の化合物の反応液中濃度は、通常0.1〜3
重量%、好ましくは0.2〜2重量%、より好ましくは
0.2〜1.5重量%であり、式1の化合物をその濃度が
この範囲に入るように一括して添加してもよいし、また
分割して添加してもよい。
【0018】さらに、式1で示される化合物を細菌菌体
の培養物もしくはそれから分離した細菌菌体を用いて還
元する場合は、式1で示される化合物とともに水素供与
を目的として、細菌が資化しうる炭素源、たとえばグル
コース、シュクロース等の糖類、グリセロール等の糖ア
ルコール類をはじめ各種の有機酸類、脂肪酸類、アルコ
ール類を添加するのが好ましい。これらの炭素源の濃度
は特に限定されないが、反応液中へ通常は1〜6重量%
の範囲でよい。また、反応を促進するために、ミネラル
類やビタミン類を添加してもさしつかえない。
【0019】一方、式1で示される化合物を菌体破砕物
もしくはそれから得られる酵素を用いて還元する場合
は、式1で示される化合物とともに水素供与を目的とし
て、NADPHまたはNADHを添加する必要がある。一般に、
これらの補酵素は高価であるため、その回転数を高める
目的で、補酵素再生系を共存させた方が有利である。た
とえば、NADPからNADPHを再生させるにはグルコースと
グルコース脱水素酵素を、またNADからNADHを再生させ
るにはギ酸とギ酸脱水素酵素をそれぞれ組み合わせて用
いればよい。
【0020】反応の温度は、25〜50℃の範囲が、p
Hは、5〜9の範囲が好ましい。また、細菌菌体の培養
物もしくはそれから分離した細菌菌体を用いて還元反応
を効率よく進行させるためには充分な好気状態を維持す
るのが好ましい。反応は式1で示される化合物が還元さ
れるまでの時間続行されるが、通常2〜96時間であ
る。以上の方法に従って反応させたのち、生成した光学
活性2−ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステル
は通常の公知の抽出、濃縮等の精製方法を組み合わせる
ことにより、容易に回収、採取することができる。本発
明の方法によって得られる式2で示される化合物は、自
体公知の水酸基のアルキル化反応、ついで加水分解反応
に供され、対応する2−アルコキシシクロアルカンカル
ボン酸に変換される。ついで、この2−アルコキシシク
ロアルカンカルボン酸と非キラル側鎖成分(またはキラ
ル成分を含んでいてもよい側鎖成分)を有する骨格化合
物を縮合させることにより、優れた液晶特性をもつ強誘
電性液晶化合物を容易に合成することができる(特許出
願公開平2−256638号)。
【0021】
【実施例】以下に実施例をもって本発明をより具体的に
説明するが、これらはいずれも本発明の内容を例示する
ものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。実施例1 2−オキソシクロペンタンカルボン酸エチルエステルを
基質とし、表1記載の8種の菌株を用い、以下のように
還元反応を行った。すなわち、それぞれの菌株のブイヨ
ン斜面培地培養物を、肉エキス1%、ポリペプトン1
%、NaCl 0.5%、CaCO34%およびグルコース
2%(別滅菌)からなる滅菌種培地(pH7.0)5mlを含む
試験管に接種し、往復振盪しながら30℃で24時間培
養した。この種培養液0.3mlを、種培地と同じ組成の
滅菌主培地30mlを含む200ml容ヒダ付三角フラスコ
に移植し、回転数200r.p.m.、温度30℃で振盪培養
した。培養開始後24時間目に、基質45mgとグルコー
ス800mgをそれぞれのフラスコに添加し、前記主培養
と同一条件下で24時間反応を行わせた。この反応終了
液を等容(30ml)の酢酸エチルで2回抽出し、酢酸エチ
ル層を水洗、脱水洗、定容とした。その一部を試料とし
て、後記するガスクロマトグラフィーによって還元体収
量およびcis/trans比を求めた。一方、残りの抽出液全
量を減圧下で濃縮した。得られた濃縮物を少量のエーテ
ルに溶解したのち、クーゲル蒸留に付し、無色油状の還
元成績体2−ヒドロキシ−シクロペンタンカルボン酸エ
チルエステルを得た。この還元成績体の光学純度(エナ
ンチオマー過剰率)を、後記する高速液体クロマトグラ
フィーによって求めた。結果を表1に示す。いずれの菌
株を用いた場合も、高いジアステレオーおよびエナンチ
オー選択性を示した。基質1gを還元するのに使用した
菌体量は、乾燥重量で6.7gであった。
【0022】用いた分析法および分析条件は以下のとお
りである。 (1)ガスクロマトグラフィー 日立G−3000形ガスクロマトグラフを用い、ノニル
アルコールを内部標準、あらかじめ調製した(1R,2
S)および(1S,2S)−2−ヒドロキシシクロペンタン
カルボン酸エチルエステルを標準として、下記条件で分
析した。 カラム : ULBON HR−20M(0.25m
m×25m) カラム温度 : 130℃ キャリアガス : He 検出 : FID (2)高速液体クロマトグラフィー ウォーターズ600−E液体クロマトグラフを用い、あ
らかじめ化学合成法で調製した2−ヒドロキシシクロペ
ンタンカルボン酸エチルエステルの4種の立体異性体を
標準として、下記条件で分析した。 カラム : ダイセルOD(4.0mm×250mm) カラム温度 : 30℃ 溶離液 : ヘキサン:2−プロパノール=98:
2 流速 : 1.0ml/min 検出 : UV220nm
【0023】
【表1】
【0024】実施例2 2−オキソシクロヘキサンカルボン酸エチルエステルを
基質とし、表2記載の8種の菌株を用い、以下のように
還元反応を行った。すなわち、それぞれの菌株のブイヨ
ン斜面培地培養物を、実施例1に記載したと同様の方法
で培養し、主培養開始後24時間目に、基質45mgと
グルコース800mgをそれぞれのフラスコに添加し、主
培養と同一条件下で24時間反応を行わせた。反応終了
後から還元生成物を実施例1に記載した方法で抽出し、
その一部を試料として、前記ガスクロマトグラフィーに
よって還元体収量およびcis/trans比を求めた。また、
この抽出液を実施例1に記載した方法に従ってクーゲル
蒸留し、還元成績体2−ヒドロキシシクロヘキサンカル
ボン酸エチルエステルを得た。得られた還元成績体の光
学純度(エナンチオマー過剰率)を前記高速液体クロマト
グラフィーによって求めた。結果を表2に示す。いずれ
の菌株を用いた場合も、高いジアステレオーおよびエナ
ンチオー選択性を示した。基質1gを還元するのに使用
した菌体量は、乾燥重量で6.7gであった。
【0025】
【表2】
【0026】実施例3 クレブジエラ・ニウモニエ(Klebsiella pneumoniae)I
FO 3319のブイヨン斜面培地培養物を、肉エキス
1%、ポリペプトン1%、NaCl 0.5%およびグリセ
ロール1%(別滅菌)からなる滅菌種培地(pH7.0)30
mlを含む200ml容ヒダ付三角フラスコに接種し、回転
数200r.p.m、温度30℃で振盪培養した。この種培
養液20mlを肉エキス1%、ポリペプトン1%、NaCl
0.5%、消泡剤0.05%およびグリセロール2%(別
滅菌)からなる滅菌主培地(pH7.0)2リットルを含む
5リットル容ジャー・ファーメンターに移植し、撹拌数
800r.p.m、通気量0.6リットル/min、温度30℃
で通気撹拌培養した。培養中培養液のpHが6.0を下廻
ったときは、15%(w/v)苛性ソーダ液を添加してpH
を6.0に維持した。培養開始後24時間目に、2−オ
キソシクロペンタンカルボン酸エチルエステル12gを
添加して10分間撹拌したのち、40%(w/v)グリセロ
ール液200mlを1時間あたり8.3mlの割合で間歇的
に添加しながら、前記主培養と同一条件下で反応を行わ
せた。24時間反応後、さらに基質12gを添加したの
ち、20%(w/v)グリセロール液200mlを1時間8.
3mlの割合で間歇的に添加しながら、同一条件で24時
間反応を行わせた。反応中pHは主培養時と同じ方法で
調整した。この反応終了液(2.41リットル)を酢酸エ
チル2リットルで1回、さらに1リットルで2回抽出し
た。酢酸エチル層を合わせ、不溶物を濾過によって除去
したのち、濾液を水洗、脱水した。
【0027】この抽出液の一部を試料として、実施例1
に記載したガスクロマトグラフィーで分析したところ、
残存基質量0.3g、還元体生成量23.3g(還元収率9
7%)、cis/trans比99/1であった。一方、前記抽
出液から減圧下で酢酸エチルを留去したところ、濃縮物
24.0gが得られた。これを最少量のエーテルに溶解し
たのち、クーゲル蒸留に付し、無色油状の還元成績体2
−ヒドロキシシクロペンタンカルボン酸エチルエステル
(23.0g)を得た。この還元成績体を実施例1に記載し
た高速液体クロマトグラフィーで分離定量したところ、
cis2、trans3の生成量はそれぞれ22.8g、0.2gで
あり、cis4およびtrans5は検出されなかった。基質1
gを還元するのに使用した菌体量は、乾燥重量で0.8
gであった。
【0028】実施例4 クレブジエラ・ニウモニエ(Klebsiella pneumoniae)I
FO 3319のブイヨン斜面培地培養物を、肉エキス
1%、ポリペプトン1%、NaCl 0.5%およびグル
コース1%(別滅菌)からなる滅菌培地(pH7.0)30ml
を含む200ml容ヒダ付三角フラスコに接種し、回転数
200r.p.m、温度30℃で24時間振盪培養した。培
養液(1リットル)から菌体を遠心分離(10,000g,2
0min)で集め、5mM2−メルカプトエタノールと2μg
/mlフェニルメチルスルホニルフルオリドを含む100
mMリン酸緩衝液(pH7.0)で洗浄後、同緩衝液に20
0mg湿菌体/mlになるよう懸濁した。この細胞懸濁液を
クボタインソネーター200M型を用いて超音波処理
(180W,20min)し、菌体を破砕した後、遠心分離
(35,500g,20min)で不溶物を除去した。2−オキ
ソシクロペンタンカルボン酸エチルエステル還元酵素
(以下単に還元酵素(1)と記す)を、硫安分画、透析
およびDEAE−5PWイオン交換クロマトグラフィー
により、超音波処理抽出物から部分精製した。最終調製
物(DEAE−5PW活性画分)は、2.6U/mlの還
元酵素(1)活性を有していた。ここで、還元酵素(1)活
性の1単位(U)は、上記基質存在下で1分間に1μmol
のNADPHを酸化する酵素量である。
【0029】この還元酵素(1)を用いて、2−オキソ
シクロペンタンカルボン酸エチルエステルを不斉還元し
た。すなわち、還元酵素(1)2U、NADPH0.8
μmol、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エチルエ
ステル100μmol(16mg)、リン酸緩衝液(pH7.0)
400μmol、グルコース脱水素酵素(シグマ社製,1U
はグルコース存在下1分間に1μmolのNADP+を還元
する酵素量)2Uおよびグルコース100μmolを含む総
液量4mlの混合液を、ゆっくり振盪しながら30℃でイ
ンキュベートして酵素反応を進行させた。6時間のイン
キュベーションの後、実施例3に記載したと同様の方法
で抽出操作を行い、抽出液を実施例1記載のガスクロマ
トグラフィーで分析したところ、cis体生成量15.9m
g(還元収率>99%)で、残基質、trans体ともに全く検
出されなかった。また、前記抽出液を実施例3に記載し
た方法に従って蒸留し、還元成績体2−ヒドロキシシク
ロペンタンカルボン酸エチルエステルを得た。得られた
還元成績体を、実施例1記載の高速液体クロマトグラフ
ィーで分析したところ、cis2のみが検出され他の異性
体は全く検出されなかった。
【0030】実施例5 実施例4に記載したと同じ方法でクレブジエラ・ニウモ
ニエ(Klebsiella pneumoniae)IFO 3319を培養
し、得られた菌体から、実施例4に記載した方法に従っ
て、2−オキソシクロヘキサンカルボン酸エチルエステ
ル還元酵素(以下単に還元酵素(2)と記す)を抽出し菌体
から部分精製した。最終調製物(DEAE−5PW活性
画分)は、5.4U/mlの還元酵素(2)活性を有してい
た。ここで、還元酵素(2)活性の1単位(U)は、上記基
質存在下で1分間に1μmolのNADPHを酸化する酵
素量である。この還元酵素(2)を用いて、2−オキソ
シクロヘキサンカルボン酸エチルエステルを不斉還元し
た。すなわち、還元酵素(2)2U、NADPH 0.8
μmol、2−オキソシクロヘキサンカルボン酸エチルエ
ステル100μmol(17mg)、リン酸緩衝液(pH7.0)
400μmol、グルコース脱水素酵素(実施例4に用いた
と同じもの)2Uおよびグルコース100μmolを含む総
液量4mlの混合液を、ゆっくり振盪しながら30℃でイ
ンキュベートして反応を進行させた。4時間のインキュ
ベーションの後、実施例3に記載したと同様の方法で抽
出操作を行い、抽出液を実施例1記載のガスクロマトグ
ラフィーで分析したところ、cis体生成量17.0mg(還
元収率>99%)で、残基質、trans体ともに全く検出さ
れなかった。また、前記抽出液を実施例3に記載した方
法に従って蒸留し、還元成績体2−ヒドロキシシクロヘ
キサンカルボン酸エチルエステルを得た。得られた還元
成績体を、実施例1記載の高速液体クロマトグラフィー
で分析したところ、cis2のみが検出され他の異性体は
全く検出されなかった。
【0031】実施例6 2−オキソシクロヘキサンカルボン酸エチルエステルを
基質として、表3記載の2種の菌株を用い、フラスコあ
たりの基質添加量を120mgとした以外は、実施例1と
同様に還元反応を行った。反応終了後、反応液から還元
生成物を実施例1に記載した方法で抽出し、2−ヒドロ
キシシクロヘキサンカルボン酸エチルエステルを得、実
施例1と同様にして還元体収量、cis/trans比および光
学純度(エナンチオマー過剰率)を求めた。結果を表3
に示す。いずれの菌株を用いた場合も、高いジアステレ
オおよびエナンチオ選択性を示した。基質1gを還元す
るのに使用した菌体量は、乾燥重量で2.5gであっ
た。
【0032】
【表3】
【0033】実施例7 クルトバクテリウム シトリウム(Curtobacterium citre
um)IFO12677のブイヨン斜面培地培養物を、肉
エキス1%、ポリペプトン1%、NaCl 0.5%およ
びグルコース1%(別滅菌)からなる滅菌種培地(pH
7.0)500mlを含む2リットル容坂口フラスコ(2
本)に接種し、振盪数120s.p.m.、温度28℃で24
時間振盪培養した。この種培養液1リットルを肉エキス
1%、ポリペプトン1%、NaCl 0.5%、消泡剤0.
04%およびグルコース2%(別滅菌)からなる滅菌主
培地(pH7.0)120リットルを含む200リット
ル容発酵槽に移植した。ついで、内圧1.0kg/c
2、通気量40リットル/min、撹拌速度150r.p.
m.、温度30℃で液内培養した。培養中培養液のpHが
6.0を下廻ったときは、30℃(W/V)苛性ソーダ
液を添加してpHを6.0に維持した。培養開始後24
時間目には、グルコースは完全に消費しつくされてお
り、培養液中の菌体量は乾燥重量で10g/リットルで
あった。この時点で、40%(W/V)グルコース溶液
6リットル、ついで2−オキソシクロヘキサンカルボン
酸エチルエステル350gを添加して、前記主培養と同
一条件下で反応を行わせた。24時間反応後、ふたたび
40%(W/V)グルコース溶液6リットルと基質35
0gを添加して、同一条件でさらに24時間反応を行わ
せた。反応中pHは主培養時と同じ方法で調整した。
【0034】このようにして得た反応終了液(132リ
ットル)に1N HCl 350mlを添加してpHを5.
5に修正したのち、0.5%(W/V)プレスエイド
(登録商標)101(栗田工業製)溶液6リットル、ラ
ジオライト(登録商標)#500(昭和化学工業製)
1.2kg、0.2%(W/V)プレスエイド(登録商
標)201(栗田工業製)溶液0.6リットルを、撹拌
しながらこの順に加えた。この混合液を、あらかじめラ
ジオライト(登録商標)#500をプレコートしたフィ
ルタープレス(濾過面積約1.76m2)で加圧下に濾過
した。濾過は速やかに進行し、約30分後に清澄な濾液
130リットルが得られた。フィルタープレスに水10
リットルをフィードしてケーキを洗浄し、得られた洗液
を先の濾液とあわせた。この液(140リットル)を酢
酸エチル120リットルで2回抽出し、酢酸エチル層
(240リットル)を得た。この抽出液を水10リット
ルで2回水洗したのち、順次濃縮して12リットルとし
た。この濃縮液を減圧蒸留に付し、b.p.95〜97℃
(2mmHg)の主留分568gを得た。この主留分に
含まれる還元成績体を、実施例1に記載した高速液体ク
ロマトグラフィーで分別定量したところ、cis2、c
is4、trans3およびtrans5の生成量はそ
れぞれ558g、2g、3g、および4gであった。す
なわち、還元成績体の一貫収率は81%、cis/tr
ans比は99/1、またeeはcis2=99.2%
であった。
【0035】参考例1 cis−(1R,2S)−2−メトキシシクロペンタン−1−
カルボン酸の4'−オクチルオキシ−4−ビフェニルエ
ステルの製造 i)cis−(1R,2S)−2−メトキシシクロペンタン−1
−カルボン酸の合成実施例3で得られたcis−(1R,2
S)−2−ヒドロキシシクロペンタン−1−カルボン酸
エチルエステルを以下に述べる常法の水酸基のメチルエ
ーテル化反応(a法:CH3I(ヨードメタン)/Ag2O(酸
化銀)/CH3CN(アセトニトリル)またはb法:CH3
(ヨードメタン)/NaH(水素化ナトリウム)/DMF(ジ
メチルホルムアミド))に付し、cis−(1R,2S)−2−
メトキシシクロペンタン−1−カルボン酸エチルエステ
ルを得た。
【0036】a法: cis−(1R,2S)−2−ヒドロキシ
シクロペンタン−1−カルボン酸エチルエステル(5.6
5g)をアセトニトリル(60ml)に溶かし、ヨードメタン
(60ml)および酸化銀(12.5g)を室温で撹拌しながら
添加した。反応液を50℃で10時間撹拌したのち、不
溶物を濾去した。濾液を減圧下で濃縮し、残留物をクー
ゲル蒸留(外温:150℃;17.5mmHg)に付してcis−
(1R,2S)−2−メトキシシクロペンタン−1−カル
ボン酸エチルエステルを無色油状物として得た。収量は
6.19gで定量的であった。 b法: cis−(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロペンタ
ン−1−カルボン酸エチルエステル(23.72g)をジ
メチルホルムアミド(240ml)に溶かし、ヨードメタン
(213g)を加え、次いで60%油性水素化ナトリウム
(9.0g)を、少しずつ、0℃〜5℃で撹拌しながら添加
した。添加終了後約1時間0℃〜5℃で撹拌したのち、
反応液に氷水(含希塩酸)および酢酸エチルを注意深く加
えた。酢酸エチル層を分取し、水層をさらに酢酸エチル
で抽出した。酢酸エチル層を合わせ、硫酸ナトリウムで
乾燥後、減圧下で濃縮し、残留物を減圧蒸留に付してci
s−(1R,2S)−2−メトキシシクロペンタン−1−カ
ルボン酸エチルエステルを無色油状物として得た。収量
は23.2g、収率は89.8%であった。このようにし
て得たcis−(1R,2S)−2−メトキシシクロペンタン
−1−カルボン酸エチルエステル(6.19g)をジオキサ
ン60ml、水60mlおよび濃塩酸60mlに溶かし、80
℃で3時間撹拌した。反応液を濃縮し、残留物を減圧蒸
留に付し、cis−(1R,2S)−2−メトキシシクロペン
タン−1−カルボン酸を無色油状物として4.74g(収
率91.5%)得た。この化合物の1H−NMR、IRス
ペクトルを次に示す。1 H−NMR(90MHz,CDCl3) δ: 1.4−2.25(6H,m,CH2),2.6−3.05
(1H,m,>CHCOO),3.35(3H,s,OCH3),3.
85−4.15(1H,m,>CHOCH3),7.7−8.6
(1H,broad s,CO2H) IRνneat maxcm-1:2700−2400,1710
【0037】ii)エステル化反応 4'−オクチルオキシ−4−ビフェノール(0.68g)お
よびピリジン(0.6ml)の乾燥テトロヒドロフラン(10
ml)溶液に、i)項で得たcis−(1R,2S)−2−メトキ
シシクロペンタン−1−カルボン酸(472.5mg)にオ
キサリルクロリドを作用させて得られた酸クロリド体3
82.5mg,IRνneat maxcm-1:1800)の乾燥トルエ
ン(5.0ml)溶液を室温で撹拌しながら加えた。不溶物
を濾去し、濾液を減圧下で濃縮した。残留物をシリカゲ
ル(150g)および四塩化炭素−エーテル(10:1)を用
いるカラムクロマトグラフィーに付した。目的画分から
表題化合物(0.44g)をろう状結晶とした得た。本品の
1H−NMR,IRスペクトルを次に示す。1 H−NMR(90MHz,CDCl3) δ: 0.89(3H,t,J=6Hz,−CH2 3)1.0−
2.5(18H,m,CH2),2.9−3.4(1H,m,>CH−
COO),3.39(3H,s,OCH3),3.99(2H,t,J
=6Hz,OCH3),3.9−4.25(1H,m,>C−O
CH3),6.75−7.6(8H,m,芳香族H) IRνneat maxcm-1:1755,1500,1245,12
10,1165
【0038】参考例2 cis−(1R,2S)−2−メトキシシクロヘキサン−1−
カルボン酸の4'−(4−オクチルオキシフェニル)−4
−ビフェニルエステルの製造 i) cis−(1R,2S)−2−メトキシシクロヘキサン−
1−カルボン酸の合成実施例2で得られたcis−(1R,
2S)−2−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン
酸エチルエステルを以下に述べる常法の水酸基のメチル
エーテル化反応(a法: CH3I(ヨードメタン)/Ag2
(酸化銀)/CH3CN(アセトニトリル)または b法:
CH3I(ヨードメタン)/NaH(水素化ナトリウム)/D
MF(ジメチルホルムアミド))に付し、cis−(1R,2
S)−2−メトキシシクロヘキサン−1−カルボン酸エ
チルエステルを得た。 a法: cis−(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロヘキサ
ン−1−カルボン酸エチルエステル(5.17g)をアセト
ニトリル(52ml)に溶かし、ヨードメタン(52g)、次
いで酸化銀(10.4g)を少しずつ、室温で撹拌しながら
添加した。反応液を50℃で1日撹拌したのち、不溶物
を濾去した。濾液を減圧下で濃縮し、残留物を減圧蒸留
に付して、cis−(1R,2S)−2−メトキシシクロヘキ
サン−1−カルボン酸エチルエステルを無色油状物とし
て4.8g(収率86%)得た。 b法: cis−(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロヘキサ
ン−1−カルボン酸エチルエステル(20.6g)をジメチ
ルホルムアミド(200ml)に溶かし、ヨードメタン(1
70g)、次いで60%油性水素化ナトリウム(7.2g)を
少しずつ、0℃−5℃で撹拌しながら添加した。添加終
了後0℃−5℃で約1時間撹拌し続けたのち、反応液に
氷水(含希塩酸)および酢酸エチルを注意深く加えた。酢
酸エチル層を分取し、水層をさらに酢酸エチルで抽出し
た。酢酸エチル層を合わせ、硫酸ナトリウムで乾燥後減
圧下で濃縮し、残留物を減圧蒸留に付して、cis−(1
R,2S)−2−メトキシシクロヘキサン−1−カルボン
酸エチルエステルを無色油状物として20.0g(収率8
9.5%)得た。このようにして得たcis−(1R,2S)
−2−メトキシシクロヘキサン−1−カルボン酸エチル
エステル(20.0g)をジオキサン(400ml)および4N
塩酸(140ml)に溶かし、還流下終夜撹拌した。反応液
を濃縮し、cis−(1R,2S)−2−メトキシシクロヘキ
サン−1−カルボン酸の粗標品15.1g(粗収率86.9
%)を得た。
【0039】ii) エステル化反応 4'−ヒドロキシ−4−ビフェニルカルボン酸の4−オ
クチルオキシフェニルエステル1.05g及びピリジン
0.6gの乾燥テトラヒドロフラン10ml溶液に、i)項で
得たcis−(1R,2S)−2−メトキシシクロヘキサン−
1−カルボン酸4.0gにオキサリルクロリドを作用させ
て得られた酸クロリド体(IRνneat maxcm-1:1800)
2.2gのうち0.5gを、室温で撹拌しながら加えた。終
夜反応を行なった後、反応液を減圧下で濃縮した。残留
物をシリカゲルおよび四塩化炭素−エーテル(30:1)
を用いるカラムクロマトグラフィーに付し、エタノール
より再結晶して0.3gの表題化合物を得た。本品の1
−NMR、IRスペクトルを次に示す。1 H−NMR(90MHz,CDCl3) δ: 0.89(3H,t),1.1−2.0(20H,m),2.6
−2.9(1H,m),3.40(3H,s),3.9−4.1(3
H,m),6.8−8.3(12H,m) IRνKBR maxcm-1:2800〜3000,1740,16
05
【0040】
【発明の効果】本発明によると、強誘電性液晶化合物な
どの合成原料として重要な(1R,2S)−2−ヒドロキ
シシクロペンタンカルボン酸エステル類および(1R,2
S)−2−ヒドロキシシクロヘキサンカルボン酸エステ
ル類を容易にかつ効率よく製造することができ、有用で
ある。特に、本発明の製造法に使用する細菌菌体量は、
酵母等を用いる公知製造法に比べて少なくてすみ、した
がって、細菌菌体の単位量あたりの目的生成物の収量
は、公知製造法の場合に比べてはるかに高い。さらに、
本発明によれば、公知製造法に比べて、生成物を容易に
分離精製することができ、回収工程における生成物の損
失も減少する。このように、本発明の製造法は工業的に
有利なものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 (C12P 41/00 C12R 1:37) (C12P 41/00 C12R 1:425) (C12P 41/00 C12R 1:42) (C12P 41/00 C12R 1:07)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2−オキソシクロアルカンカルボン酸エ
    ステルを細菌またはその処理物による不斉還元反応に付
    すことを特徴とする(1R,2S)−2−ヒドロキシシク
    ロアルカンカルボン酸エステル類の製造法。
  2. 【請求項2】 該細菌が2−オキソシクロアルカンカル
    ボン酸エステルを(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロ
    アルカンカルボン酸エステルに還元する能力を有する細
    菌である請求項1記載の製造法。
  3. 【請求項3】 該細菌が、エンテロバクター属、エッシ
    ァリッヒァ属、クレブジエラ属、プロテウス属、セラチ
    ア属、サルモネラ属、クルトバクテリウム属、セルロモ
    ナス属またはバチルス属に属する細菌である請求項1記
    載の製造法。
  4. 【請求項4】 該(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロ
    アルカンカルボン酸エステルが(1R,2S)−2−ヒド
    ロキシシクロペンタンカルボン酸エステルである請求項
    1記載の製造法。
  5. 【請求項5】 該細菌がクレブジエラ・ニウモニエであ
    る請求項4記載の製造法。
  6. 【請求項6】 該(1R,2S)−2−ヒドロキシシクロ
    アルカンカルボン酸エステルが(1R,2S)−2−ヒド
    ロキシシクロヘキサンカルボン酸エステルである請求項
    1記載の製造法。
  7. 【請求項7】 該細菌がクルトバクテリウム・シトリウ
    ムである請求項6記載の製造法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008228575A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Kaneka Corp 光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステルの製造方法
WO2011071058A1 (ja) * 2009-12-08 2011-06-16 株式会社カネカ 光学活性2-ヒドロキシシクロアルカンカルボン酸エステルの製造方法

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