JPH05192190A - Production of optically active carboxylic acid derivative - Google Patents

Production of optically active carboxylic acid derivative

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JPH05192190A
JPH05192190A JP2989692A JP2989692A JPH05192190A JP H05192190 A JPH05192190 A JP H05192190A JP 2989692 A JP2989692 A JP 2989692A JP 2989692 A JP2989692 A JP 2989692A JP H05192190 A JPH05192190 A JP H05192190A
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JP
Japan
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optically active
group
carboxylic acid
active carboxylic
hydroxy
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JP2989692A
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Japanese (ja)
Inventor
Keizo Yamamoto
敬三 山本
Kazumasa Otsubo
一政 大坪
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the subject compound in high yield and optical purity at a low cost by treating a specific compound with microorganisms of the genus Corynebacterium, etc., or its processed product. CONSTITUTION:A cultured product or treated bacterial cell (C) capable of converting a racemic nitrile (A) of formula I [R1 is (un)substituted aryl, heterocyclic group or cycloalkyl group; R2 is halogen atom, hydroxy, (un)substituted alkyl, alkoxy or NH-Boc group; (n) is 1-5] into the optically active carboxylic acid derivative (B) of formula II is selected from Corynebacterium nitrilophillus strain and microorganisms of the genus Alcaligenes. The component A and the component B are added to an aqueous medium such as water in amounts of 0.3-30-wt.% and 0.05-20wt.%, respectively, and made to react with each other at 5-80 deg.C and pH 4-11. The obtained reaction product is extracted and purified to obtain an optically active carboxylic acid derivative (e.g. 2-hydroxy-3- phenylpropionic acid).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光学活性なカルボン酸
誘導体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、ACE阻害剤やレニン阻害剤などの光学活
性医薬品の製造原料、除草剤および殺菌剤などの農薬お
よびその原料、強誘電性液晶の原料、さらには光学分割
剤として有用な化合物である。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an optically active carboxylic acid derivative. The optically active substance obtained by the method of the present invention is a raw material for producing optically active pharmaceutical agents such as ACE inhibitors and renin inhibitors, agricultural chemicals such as herbicides and fungicides and their raw materials, raw materials for ferroelectric liquid crystals, and further optical It is a compound useful as a resolving agent.

【0002】[0002]

【従来の技術】光学活性なカルボン酸誘導体の製造法と
しては、例えば、光学活性2−ハイドロキシ−4−フェ
ニル酪酸の製法として2−オキソ−4−フェニル酪酸を
乳酸脱水素酵素で還元して得る方法(特開平2−398
93)、光学活性なアミンを用いて光学分割する方法
(特開平1−308244)がある。また、光学活性な
α−ハロゲノカルボン酸の製造法として、光学活性なα
−ウレイドカルボン酸を鉱酸酸性水溶液中、ハロゲンイ
オンの存在下ジアゾ化処理して得る方法(特開平1−2
99249)等が知られている。
As a method for producing an optically active carboxylic acid derivative, for example, a method for producing optically active 2-hydroxy-4-phenylbutyric acid is obtained by reducing 2-oxo-4-phenylbutyric acid with lactate dehydrogenase. Method (JP-A-2-398
93) and a method of optically resolving using an optically active amine (JP-A-1-308244). In addition, as a method for producing an optically active α-halogenocarboxylic acid, an optically active α-halogenocarboxylic acid is used.
-Method of obtaining ureidocarboxylic acid by diazotization treatment in the presence of halogen ions in an acidic aqueous solution of mineral acid (JP-A 1-2)
99249) and the like are known.

【0003】上記従来技術の内脱水素酵素を用いる技術
は、補酵素として高価なニコチンアミドアデニンジヌク
レオチドなどを必要とする。また、光学活性なアミンを
用いる光学分割法では、多段階の精製操作に加えて、高
価な光学分割剤の回収など多くの技術的課題を含み工業
的技術とは言えない。合成技術を用いる方法は、原料の
光学活性体が高価であったり、反応中にラセミ体が起こ
ってしまうため、高光学純度の製品を得ることは困難で
ある。
The technique of using the above internal dehydrogenase requires expensive nicotinamide adenine dinucleotide as a coenzyme. In addition, the optical resolution method using an optically active amine is not an industrial technology because it involves many technical problems such as recovery of expensive optical resolution agents in addition to multistage purification operations. It is difficult to obtain a product with high optical purity by the method using a synthesis technique, because the optically active material as a raw material is expensive and a racemate occurs during the reaction.

【0004】また、本発明者らは、ラセミ体のニトリル
化合物から酵素的に光学活性なカルボン酸を製造する方
法についてすでに発明し特許出願している(特開平2−
84198、特開平3−224496)。しかしなが
ら、本発明の化2式の光学活性カルボン酸誘導体に関し
ては必ずしも活性が高くなく、光学純度においても満足
できるものではなかった。
The present inventors have already invented and applied for a patent for a method for enzymatically producing an optically active carboxylic acid from a racemic nitrile compound (JP-A-2-
84198, JP-A-3-224496). However, the optically active carboxylic acid derivative of the chemical formula 2 of the present invention is not necessarily high in activity and is not satisfactory in optical purity.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、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誘導体を、
対応するラセミ体のニトリルから、微生物またはその調
製物の作用により高収率で高光学純度を維持する製造法
を提供するものである。
The present invention provides an optically active carboxylic acid derivative useful as an industrial raw material for medicines,
It is intended to provide a production method for maintaining a high optical purity in a high yield by the action of a microorganism or a preparation thereof from a corresponding racemic nitrile.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、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誘導
体を生成することのできる微生物の探索を進めた結果、
前記化1式で示されるラセミ体のニトリルを前記化2式
で示される光学活性カルボン酸誘導体に変換する能力を
持つ微生物を見出した。本発明で見出した微生物は、生
成したカルボン酸を代謝分解したり、ラセミ化しないの
で光学純度が極めて高く維持できることを見出し、本発
明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present inventors have advanced the search for a microorganism capable of producing a specifically optically active carboxylic acid derivative, and as a result,
The present inventors have found a microorganism having the ability to convert a racemic nitrile represented by the chemical formula 1 into an optically active carboxylic acid derivative represented by the chemical formula 2. The microorganism found in the present invention did not metabolize and decompose the produced carboxylic acid or racemize, and thus found that the optical purity can be kept extremely high, and completed the present invention.

【0007】すなわち、本発明は、化1式で示されるラ
セミ体のニトリルに、コリネバクテリウム属、アルカリ
ゲネス属に属する微生物またはその調製物を作用させ、
化2式で示される光学活性なカルボン酸誘導体を取得す
ることを特徴とする光学活性なカルボン酸誘導体の製造
方法である。
That is, the present invention allows a racemic nitrile represented by the chemical formula 1 to act with a microorganism belonging to the genus Corynebacterium or the genus Alcaligenes or a preparation thereof,
A method for producing an optically active carboxylic acid derivative, which comprises obtaining an optically active carboxylic acid derivative represented by Chemical Formula 2.

【0008】化1式において、R1 は置換または無置換
のアリール基、置換または無置換の複素環基、置換また
は無置換のシクロアルキル基を表し、R2 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、置
換または無置換のアルコキシ基、−NH−Boc基を表
す。また、nは1から5の整数を表す。
In the formula 1, R 1 represents a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heterocyclic group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, and R 2 represents a halogen atom, a hydroxy group, a substituted or It represents an unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a -NH-Boc group. Further, n represents an integer of 1 to 5.

【0009】さらに詳しく説明すると、R1 のアリール
基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基などが挙
げられる。複素環基としては、異種原子として、窒素、
酸素、硫黄の少なくとも1種を1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。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。
More specifically, examples of the aryl group of R 1 include a phenyl group and a naphthyl group. As the heterocyclic group, nitrogen as a hetero atom,
A heterocyclic ring containing 1 to 3 of at least one of oxygen and sulfur and composed of 3 to 15 carbons is preferable. Examples of such a heterocycle include thiophene and indole. The cycloalkyl group preferably has 3 to 8 carbon atoms, and particularly has 3 carbon atoms.
Those of from 6 to 6 are preferable.

【0010】上述のアリール基、複素環基、シクロアル
キル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、および炭素数が1〜8のアルコキシ基などが挙げら
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。
The hydrogen bonded to carbon and nitrogen of the above-mentioned aryl group, heterocyclic group and cycloalkyl group may be substituted with various substituents. Examples of such a substituent include halogen such as fluorine, chlorine, iodine and bromine, a hydroxy group, a thiol group, a nitro group, an amino group, and an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms. Hydrogen bonded to carbon and nitrogen in these substituents may be further substituted with the above-mentioned substituents.

【0011】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、
アルコキシ基としては、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。アルキル
基、アルコキシ基の炭素に結合している水素は上述の置
換基で置換されていてもよい。
Examples of the halogen atom for R 2 include fluorine, chlorine, iodine and bromine. An alkyl group,
The alkoxy group preferably has 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably has 1 to 3 carbon atoms. Hydrogen bonded to carbon of the alkyl group and the alkoxy group may be substituted with the above-mentioned substituent.

【0012】本発明の製造方法により得ることのできる
化2式の化合物の代表例を示す。2−ハイドロキシ−3
−フェニルプロピオン酸、2−ハイドロキシ−4−フェ
ニル酪酸、2−ハイドロキシ−5−フェニルペンタン
酸、2−ブロモ−4−フェニル酪酸、2−クロロ−4−
フェニル酪酸、2−ブロモ−3−フェニルプロピオン
酸、2−クロロ−3−フェニルプロピオン酸、2−メト
キシ−3−フェニルプロピオン酸、4−(3−トリル)
−2−ハイドロキシ酪酸、4−(2−トリフルオロメチ
ルフェニル)−2−ハイドロキシ酪酸、4−(4−フル
オロフェニル)−2−ハイドロキシ酪酸、4−(2−ク
ロロフェニル)−2−ハイドロキシ酪酸、4−(4−ブ
ロモフェニル)−2−ハイドロキシ酪酸、4−(2−ハ
イドロキシフェニル)−2−ハイドロキシ酪酸、2−ハ
イドロキシ−4−シクロヘキシル酪酸、2−ハイドロキ
シ−4−チオフェン酪酸、2−(Boc−アミノ)−3
−シクロヘキシルプロピオン酸のRまたはS体、もしく
は(+)または(−)体。本発明における原料化合物で
ある化1式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、Ann.de Chimie
20 ,97(1933)〕
Typical examples of the compound of the chemical formula 2 which can be obtained by the production method of the present invention are shown below. 2-hydroxy-3
-Phenylpropionic acid, 2-hydroxy-4-phenylbutyric acid, 2-hydroxy-5-phenylpentanoic acid, 2-bromo-4-phenylbutyric acid, 2-chloro-4-
Phenyl butyric acid, 2-bromo-3-phenylpropionic acid, 2-chloro-3-phenylpropionic acid, 2-methoxy-3-phenylpropionic acid, 4- (3-tolyl)
2-hydroxybutyric acid, 4- (2-trifluoromethylphenyl) -2-hydroxybutyric acid, 4- (4-fluorophenyl) -2-hydroxybutyric acid, 4- (2-chlorophenyl) -2-hydroxybutyric acid, 4 -(4-Bromophenyl) -2-hydroxybutyric acid, 4- (2-hydroxyphenyl) -2-hydroxybutyric acid, 2-hydroxy-4-cyclohexylbutyric acid, 2-hydroxy-4-thiophenebutyric acid, 2- (Boc- Amino) -3
-R or S form of cyclohexylpropionic acid, or (+) or (-) form. The compound represented by the chemical formula 1, which is the starting material compound in the present invention, can be produced by a known method. [For example, Ann. de Chimie
20 , 97 (1933)]

【0013】本発明に用いられる微生物としては、コリ
ネバクテリウム属、アルカリゲネス属に属する微生物の
中から選ばれた微生物である。具体的には、以下の微生
物を使用することができる。コリネバクテリウム ニト
リロフィラス ATCC 21419、コリネバクテリ
ウム エスピー KO−2−4(FERM BP−23
53)、コリネバクテリウム エスピー HP−226
8(FERM P−12631)、コリネバクテリウム
エスピー HP−643(FERM P−1263
0)、アルカリゲネス エスピー HP−458(FE
RM P−12632)、アルカリゲネス エスピー
HP−611(FERM P−12633)、アルカリ
ゲネス エスピー HP−797(FERM P−12
634)、アルカリゲネス エスピー HP−817
(FERM P−12635)、アルカリゲネス エス
ピー HP−938(FERM P−12636)。
The microorganism used in the present invention is a microorganism selected from the microorganisms belonging to the genus Corynebacterium and the genus Alcaligenes. Specifically, the following microorganisms can be used. Corynebacterium nitrilophilus ATCC 21419, Corynebacterium sp. KO-2-4 (FERM BP-23
53), Corynebacterium sp. HP-226
8 (FERM P-1263), Corynebacterium sp. HP-643 (FERM P-1263)
0), Alcaligenes SP HP-458 (FE
RM P-12632), Alcaligenes SP
HP-611 (FERM P-12633), Alcaligenes SP HP-797 (FERM P-12)
634), Alcaligenes SP HP-817
(FERM P-12635), Alcaligenes SP HP-938 (FERM P-12636).

【0014】コリネバクテリウム エスピー KO−2
−4は上記の番号で微生物工業技術研究所に国際寄託さ
れており、菌学的性質は特開平3−224496に記載
されている。HP−2268、HP−643、HP−4
58、HP−611、HP−797、HP−817、H
P−938株は、新たに宮崎県、熊本県の土壌中よりニ
トリル資化性菌として分離したもので、いずれも上記の
番号で微生物工業技術研究所に寄託されている。これら
の7株の菌学的性質は表1〜8に示すとおりである。
Corynebacterium sp. KO-2
-4 has been internationally deposited with the Institute of Microbial Science and Technology with the above number, and mycological properties are described in JP-A-3-224496. HP-2268, HP-643, HP-4
58, HP-611, HP-797, HP-817, H
The P-938 strain was newly isolated as a nitrile-assimilating bacterium from soils in Miyazaki and Kumamoto prefectures, and all of them have been deposited at the Institute of Microbial Science and Technology with the above numbers. The mycological properties of these 7 strains are as shown in Tables 1-8.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】[0016]

【表2】 [Table 2]

【0017】[0017]

【表3】 [Table 3]

【0018】[0018]

【表4】 [Table 4]

【0019】[0019]

【表5】 [Table 5]

【0020】[0020]

【表6】 [Table 6]

【0021】[0021]

【表7】 [Table 7]

【0022】[0022]

【表8】 [Table 8]

【0023】以上の菌学的性質をバージーの細菌分類書
「 Bergy's Manual of Determinative Bacteriology 第
8版(1974)」、および「マニュアル・オブ・クリ
ニカル・マイクロバイオロジー第4版(1985)」に
基づいて分類した。
The above-mentioned mycological properties are based on the Bergy's Manual of Determinative Bacteriology, 8th Edition (1974), and "Manual of Clinical Microbiology, 4th Edition (1985)". Classified.

【0024】HP−458、HP−611、HP−79
7、HP−817、HP−938株はいずれも好気性、
グラム陰性の桿菌である。また、鞭毛を着生し、運動性
を有すること、カタラーゼ陽性、オキシダーゼ陽性、O
Fテスト−であることからアルカリゲネス属と同定し
た。
HP-458, HP-611, HP-79
7, HP-817 and HP-938 strains are all aerobic,
It is a Gram-negative bacillus. In addition, it has flagella and has motility, catalase positive, oxidase positive, O
Since it was F test, it was identified as the genus Alcaligenes.

【0025】HP−643は好気性、グラム陽性、カタ
ラーゼ陽性の胞子の生じない桿菌であり、鞭毛を着生せ
ず運動性はない。さらに、発育の初期は桿状でスナッピ
ングを伴い、後に短桿状に断裂するといった多形成を有
するので、コリネ型に属するのは明らかである。また、
セルロース分解能がないこと、抗酸性でないこと、絶対
好気性でないことより、コリネバクテリウム属に属する
細菌と同定した。
HP-643 is an aerobic, Gram-positive, catalase-positive spore-free bacillus, which does not set flagella and is not motile. Furthermore, since it has a polymorphism such that it is rod-shaped in the early stage of development, accompanied by snapping, and later ruptured into a short rod-shaped, it is clear that it belongs to coryneform type. Also,
It was identified as a bacterium belonging to the genus Corynebacterium due to its lack of cellulose degrading ability, no acid resistance, and no absolute aerobic ability.

【0026】HP−2268は通性嫌気性のグラム陽
性、カタラーゼ陽性の胞子の生じない桿菌であり、鞭毛
を着生せず運動性はない。また、多形成を有することか
らコリネ型に属する。また、セルロース分解能がないこ
と、抗酸性でないこと、OFテストがFであることよ
り、コリネバクテリウム属に属する細菌と同定した。
HP-2268 is a facultatively anaerobic gram-positive, catalase-positive spore-free bacillus that does not grow flagella and is not motile. Moreover, since it has multiple formations, it belongs to the coryneform type. In addition, it was identified as a bacterium belonging to the genus Corynebacterium because it has no cellulose decomposing ability, is not anti-acidic, and has an OF test of F.

【0027】本発明における反応方法は、微生物または
その調製物と化1式で示されるラセミ体のニトリルを接
触することにより行われる。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、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。
The reaction method in the present invention is carried out by contacting a microorganism or a preparation thereof with a racemic nitrile represented by the chemical formula 1. The microorganism or its preparation is specifically a culture obtained by culturing the above-mentioned microorganism, a treated bacterial cell collected from the microorganism (for example, a disrupted bacterial cell or an enzyme separated and extracted from the bacterial cell), and a bacterial cell. Alternatively, the treated cells are immobilized by an appropriate method.

【0028】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4から10の範囲で選べば
よく、培養温度は15℃から50℃、好ましくは25℃
から40℃である。培養日数は1日から10日の範囲で
活性が最大になるまで培養すればよい。
Cultivation of the microorganism used in the present invention can be carried out according to a known method. The medium to be used is available as a known nutrient source for general microorganisms, glucose, glycerin, ethanol, sucrose, dextrin, acetic acid, carbon sources such as ethyl oleate, ammonium sulfate, ammonium chloride, nitrogen sources such as ammonia, Organic nutrient sources such as yeast extract, malt extract, peptone and meat extract and inorganic nutrient sources such as phosphoric acid, magnesium, potassium, iron, cobalt, manganese and lanthanum can be used in appropriate combination. In addition, a cyano compound such as isobutyronitrile or an amide compound such as caprolactam may be added as a substance that increases the reaction activity of the microorganism in the present invention. The pH of the medium may be selected in the range of 4 to 10, and the culture temperature is 15 ° C to 50 ° C, preferably 25 ° C.
To 40 ° C. The number of days of culture may be 1 to 10 days until the activity becomes maximum.

【0029】本発明における反応条件を次に説明する。
反応を行う反応媒体は、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
体と水溶性有機溶媒とからなる2相系媒体が使用でき
る。化1式で示されるニトリルの反応媒体中への添加
は、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。また、さらに高光学純度を得るために
反応媒体中に適当な界面活性剤を添加してもよい。界面
活性剤としては、酵素を阻害、失活させないものが望ま
しく、具体的には、アミート105(花王(株))、エ
マルゲン320P(花王(株))、リパールOCJ(ラ
イオン(株))、Tween 80、Tween 20、レシチン等
が挙げられる。これらの界面活性剤の使用量は、基質の
種類や反応媒体の種類により変わるが、通常は反応系に
対して0.01重量%から10重量%、特に望ましくは
0.1%から2%である。
The reaction conditions in the present invention will be described below.
The reaction medium for carrying out the reaction comprises water, an aqueous medium such as a buffer solution or a culture solution, a mixed medium of an aqueous medium and a water-soluble organic solvent such as dimethylsulfoxide and methanol, and further, an aqueous medium and a water-soluble organic solvent. Two-phase media can be used. The nitrile represented by the chemical formula 1 is added to the reaction medium in a powder or liquid state as it is, or after being dissolved in a suitable solvent. Further, a suitable surfactant may be added to the reaction medium in order to obtain higher optical purity. As the surfactant, those that do not inhibit or inactivate the enzyme are desirable, and specifically, Amate 105 (Kao Corporation), Emulgen 320P (Kao Corporation), Ripearl OCJ (Lion Corporation), Tween. 80, Tween 20, lecithin and the like. The amount of these surfactants to be used varies depending on the type of substrate and the type of reaction medium, but is usually 0.01% to 10% by weight, particularly preferably 0.1% to 2% by weight relative to the reaction system. is there.

【0030】化1式で示されるニトリルの添加濃度は
0.01重量%から80重量%、特に望ましくは0.3
%から30%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重量%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50℃、反
応pHは4から11、好ましくは6から10である。消
費される化1式で示されるニトリルは、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。反応は、生成する光学
活性カルボン酸誘導体の光学純度が低下しない範囲で止
めればよい。
The addition concentration of the nitrile represented by the chemical formula 1 is 0.01 to 80% by weight, particularly preferably 0.3.
% To 30% and does not have to be completely dissolved in the reaction medium. When bacterial cells are used in the reaction, the bacterial cell concentration may usually be in the range of 0.05% by weight to 20% by weight. The reaction temperature is 5 ° C to 80 ° C, preferably 15 ° C to 50 ° C, and the reaction pH is 4 to 11, preferably 6 to 10. The consumed nitrile represented by the chemical formula 1 may be continuously or intermittently replenished and added so that the concentration in the reaction solution is maintained within the above range. The reaction may be stopped within the range in which the optical purity of the optically active carboxylic acid derivative formed does not decrease.

【0031】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。反応終了液から菌体等の不溶物を
除去した後、pHをアルカリ、好ましくは8.5から1
2とし、ジエチルエーテル、クロロホルム、ヘキサン、
酢酸エチル等の溶媒により、未反応の化1式で示される
ニトリルを抽出除去し、次に、pHを酸性、好ましくは
1.0から2.0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
リカゲルやイオン交換樹脂を用いたカラムクロマトグラ
フィーや、晶析法にて行う。
Recovery of the target product in the present invention is carried out as follows. After removing insoluble matters such as bacterial cells from the reaction-terminated solution, the pH is adjusted to alkali, preferably 8.5 to 1
2, diethyl ether, chloroform, hexane,
Unreacted nitrile represented by the chemical formula 1 is extracted and removed with a solvent such as ethyl acetate, and then the pH is made acidic, preferably 1.0 to 2.0, and the nitrile represented by the above formula is extracted with the above solvent to obtain a target product. Collect things. Furthermore, the target product is purified by column chromatography using silica gel or an ion exchange resin, or by a crystallization method.

【0032】本発明における反応機構は、ニトリルをカ
ルボン酸に変換する酵素であるニトリラーゼもしくはニ
トリルヒドラターゼとアミダーゼが、ラセミ体のニトリ
ル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大きく
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
たは反応中間体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、これらを公知の方
法で回収できる。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光学活性な化合物に誘導できる。
また、回収したニトリルは、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
セミ体ニトリルとして本発明の原料として用いることが
できる。さらに、化1式においてR2 がヒドロキシ基の
ときは、ヒドロキシニトリルの代わりに対応するアルデ
ヒドと青酸(青酸ナトリウムまたは青酸カリウム等の塩
でもよい)を原料として用いることもできる。
The reaction mechanism in the present invention is that nitrilase or nitrile hydratase, which is an enzyme for converting nitrile to carboxylic acid, and amidase selectively act on only one isomer of racemic nitrile, that is, It is considered that this is based on the fact that the reaction rate by the enzyme varies greatly depending on the optical isomer. Therefore, when an optically active carboxylic acid is produced according to the present invention, an optically active nitrile or amide remains or is formed as an unreacted substance or a reaction intermediate. Then, these can be collected by a known method. The recovered nitrile or amide is
It can be derived into an optically active compound which is useful as a drug.
Further, the recovered nitrile can be easily racemized by a reaction using an alkali such as ammonia, and can be used as a racemic nitrile as a raw material of the present invention. Further, when R 2 is a hydroxy group in the chemical formula 1, a corresponding aldehyde and hydrocyanic acid (a salt such as sodium hydrocyanic acid or potassium hydrocyanic acid may be used) can be used as a raw material instead of hydroxynitrile.

【0033】[0033]

【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1 R−2−ハイドロキシ−4−フェニル酪酸の製造 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1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にした殺菌培地2
00mlに、予め同培地で培養したコリネバクテリウム
エスピー HP−2268株を2%植菌し、32℃で4
8時間培養した。培養後、遠心分離にて菌体を集め、こ
れを0.05Mリン酸バッファー(pH7.5)70ml
に懸濁させた後、700mgのラセミの2−ハイドロキシ
−4−フェニルブチロニトリルを添加し、32℃で35
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9.5に調整し、クロロ
ホルム60mlを添加して未反応の2−ハイドロキシ−4
−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60ml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、R−2−ハイドロキシ−
4−フェニル酪酸の白色結晶255mgを得た。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, these examples do not limit the scope of the present invention. Example 1 Production of R-2-hydroxy-4-phenylbutyric acid 1% glucose, 0.5% yeast extract, 0.5 peptone
%, 1 potassium phosphate 0.12%, 2 potassium phosphate 0.08%, magnesium sulfate 0.02%, ferrous sulfate 0.003%, sodium chloride 0.1%, isobutyronitrile 0.1 %, PH 7.2 sterilized medium 2
Corynebacterium pre-cultured in the same medium in 00 ml
2% of HP HP-2268 strain was inoculated and 4
It was cultured for 8 hours. After culturing, collect the cells by centrifugation and add 70 ml of 0.05M phosphate buffer (pH 7.5).
700 mg of racemic 2-hydroxy-4-phenylbutyronitrile was added and the mixture was allowed to stand at 32 ° C. for 35 minutes.
Reacted for hours. After completion of the reaction, the cells were removed by centrifugation, the pH of the supernatant was adjusted to 9.5, and 60 ml of chloroform was added to the unreacted 2-hydroxy-4.
-Phenylbutyronitrile was removed by extraction. PH of water layer
After adjusting to 1.5, 60 ml of chloroform was added to extract the desired product. This was concentrated under reduced pressure and then purified by a silica gel column to give R-2-hydroxy-
255 mg of white crystals of 4-phenylbutyric acid were obtained.

【0034】[0034]

【数1】 融 点: 114〜116℃[Equation 1] Melting point: 114-116 ° C

【0035】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
支持した。さらに、以下の条件の高速液体クロマトグラ
フィーによって求めた光学純度は95% e.e. であっ
た。
The substance was single in high performance liquid chromatography, and the IR and NMR spectra also supported the structure. Further, the optical purity determined by high performance liquid chromatography under the following conditions was 95% ee.

【0036】カラム;CHIRALCEL OD−R
(ダイセル化学工業株式会社) 溶 媒;0.05M リン酸1カリウム(pH3.
0):アセトニトリル=75:25 流 速;0.3ml/min 検 出;215nm
Column: CHIRALCEL OD-R
(Daicel Chemical Industries, Ltd.) Solvent: 0.05M 1 potassium phosphate (pH 3.
0): Acetonitrile = 75: 25 Flow rate; 0.3 ml / min Detection: 215 nm

【0037】実施例2 R−2−ハイドロキシ−4−フェニル酪酸の製造 実施例1と同様の殺菌培地200mlに、予め同培地で培
養したアルカリゲネスエスピー HP−458株を2%
植菌し、32℃で30時間培養した。培養終了後、遠心
分離により集菌し、これを0.05Mリン酸バッファー
50mlの入った三角フラスコに懸濁させた後、2.5ml
のジメチルスルホキシドに溶解した500mgのラセミの
2−ハイドロキシ−4−フェニルブチロニトリルを加
え、32℃で10時間反応させた。反応終了後の高速液
体クロマトグラフィーによる分析を行ったところ、19
0mgのR−2−ハイドロキシ−4−フェニル酪酸が生成
していた。反応上清液をpH9.5に調整し、120ml
のクロロホルムで抽出したところ、240mgの未反応の
2−ハイドロキシ−4−フェニルブチロニトリルを回収
した。水層をpH1.5に調整した後、60mlのクロロ
ホルムを添加し、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、R−2
−ハイドロキシ−4−フェニル酪酸179mgを得た。実
施例1に示す高速液体クロマトグラフィーにより光学純
度を分析したところ、93.5% e.e.であった。
Example 2 Production of R-2-hydroxy-4-phenylbutyric acid In 200 ml of the same sterilizing medium as in Example 1, 2% of Alcaligenes sp. HP-458 strain previously cultivated in the same medium was used.
The cells were inoculated and cultured at 32 ° C. for 30 hours. After the culture was completed, the cells were collected by centrifugation, suspended in an Erlenmeyer flask containing 50 ml of 0.05M phosphate buffer, and then 2.5 ml.
500 mg of racemic 2-hydroxy-4-phenylbutyronitrile dissolved in dimethylsulfoxide was added and reacted at 32 ° C. for 10 hours. When analyzed by high performance liquid chromatography after completion of the reaction, it was found to be 19
0 mg of R-2-hydroxy-4-phenylbutyric acid had formed. The reaction supernatant was adjusted to pH 9.5 and 120 ml
Was extracted with chloroform to recover 240 mg of unreacted 2-hydroxy-4-phenylbutyronitrile. After adjusting the pH of the aqueous layer to 1.5, 60 ml of chloroform was added to extract the desired product. This was concentrated under reduced pressure and then purified by a silica gel column to give R-2
179 mg of hydroxy-4-phenylbutyric acid were obtained. When the optical purity was analyzed by the high performance liquid chromatography shown in Example 1, it was 93.5% ee.

【0038】実施例3 R−2−ブロモ−4−フェニル酪酸の製造 実施例1と同様の殺菌培地200mlに、予め同培地で培
養したアルカリゲネスエスピー HP−611株を1%
植菌し、25℃で40時間培養した。培養終了後、遠心
分離により集菌し、これを0.01Mのリン酸バッファ
ー(pH8.0)90mlの入った三角フラスコ中に懸濁
させた後、10mlのジメチルスルホキシドに溶解させた
ラセミの2−ブロモ−4−フェニルブチロニトリル1g
を加え、32℃で10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、その上清液のpHを8.5
に調整し、クロロホルム80mlを添加して未反応の2−
ブロモ−4−フェニルブチロニトリルを抽出除去した。
次いで、水層のpHを1.5に調整した後、クロロホル
ム120mlを加え、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、オイ
ル状の350mgのR−2−ブロモ−4−フェニル酪酸を
得た。
Example 3 Production of R-2-bromo-4-phenylbutyric acid In 200 ml of the same sterilizing medium as in Example 1, 1% of Alcaligenes spp HP-611 strain previously cultivated in the same medium was used.
The cells were inoculated and cultured at 25 ° C for 40 hours. After the completion of the culture, the cells were collected by centrifugation, suspended in an Erlenmeyer flask containing 90 ml of 0.01 M phosphate buffer (pH 8.0), and then dissolved in 10 ml of dimethyl sulfoxide to prepare racemic 2 -Bromo-4-phenylbutyronitrile 1 g
Was added and reacted at 32 ° C. for 10 hours. After the reaction was completed, the bacterial cells were removed by centrifugation and the pH of the supernatant was adjusted to 8.5.
Adjust to 80 ml of chloroform and add the unreacted 2-
Bromo-4-phenylbutyronitrile was removed by extraction.
Next, after adjusting the pH of the aqueous layer to 1.5, 120 ml of chloroform was added to extract the desired product. This was concentrated under reduced pressure and then purified by a silica gel column to obtain 350 mg of oily R-2-bromo-4-phenylbutyric acid.

【0039】[0039]

【数2】 [Equation 2]

【0040】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。さらに、以下の条件の高速液体クロマトグラフ
ィーによって求めた光学純度は98.6% e.e. であっ
た。
The substance was single in high performance liquid chromatography, and the IR and NMR spectra indicated the structure. Further, the optical purity determined by high performance liquid chromatography under the following conditions was 98.6% ee.

【0041】カラム;CHIRALCEL OD−R
(ダイセル化学工業株式会社) 溶 媒;0.05M リン酸1カリウム(pH2.
5):アセトニトリル=7:3 流 速;1.0ml/min 検 出;215nm
Column: CHIRALCEL OD-R
(Daicel Chemical Industry Co., Ltd.) Solvent: 0.05M 1 potassium phosphate (pH 2.
5): Acetonitrile = 7: 3 Flow rate; 1.0 ml / min Detection: 215 nm

【0042】実施例4 R−2−ブロモ−4−フェニル酪酸の製造 実施例1と同様に、殺菌培地100mlに予め同培地で培
養した微生物を2%植菌し、30℃で48時間培養し
た。培養後、遠心分離にて菌体を集め、これを0.05
Mのリン酸バッファー30mlを含む三角フラスコ中に懸
濁させた後、ラセミの2−ブロモ−4−フェニルブチロ
ニトリルを90mg加え、32℃で2時間反応させた。生
成したR−2−ブロモ−4−フェニル酪酸の生成量と光
学純度を高速液体クロマトグラフィーによって分析し
た。結果を表9に示す。
Example 4 Production of R-2-bromo-4-phenylbutyric acid In the same manner as in Example 1, 100 ml of sterilized medium was inoculated with 2% of a microorganism previously cultivated in the same medium and cultured at 30 ° C. for 48 hours. .. After culturing, collect the cells by centrifugation and
After suspending in an Erlenmeyer flask containing 30 ml of M phosphate buffer, 90 mg of racemic 2-bromo-4-phenylbutyronitrile was added and reacted at 32 ° C. for 2 hours. The production amount and optical purity of the produced R-2-bromo-4-phenylbutyric acid were analyzed by high performance liquid chromatography. The results are shown in Table 9.

【0043】[0043]

【表9】 [Table 9]

【0044】[0044]

【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を光学不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。さらに、本発明に
よれば、光学純度が90% e.e. 以上と言う極めて高光
学純度の光学活性カルボン酸を収率よく得ることができ
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
ある。
INDUSTRIAL APPLICABILITY By utilizing the present invention, various optically active carboxylic acids are used as raw materials of optically inactive substances.
Since it can be produced using a microorganism under normal temperature and normal pressure reaction conditions, it is very economically advantageous. Furthermore, according to the present invention, an optically active carboxylic acid having an extremely high optical purity of 90% ee or higher can be obtained in good yield. Although the present invention has been described in detail, and particularly in its embodiment with reference to Examples, various changes and modifications may be made within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention. , Obvious to those in the art.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記化1式で示されるラセミ体のニトリ
ルに、コリネバクテリウム属、アルカリゲネス属に属す
る微生物またはその調製物を作用させ、下記化2式で示
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誘導体の製造方法。 【化1】 (式中、R1 は置換または無置換のアリール基、置換ま
たは無置換の複素環基、置換または無置換のシクロアル
キル基を表し、R2 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、置換または無置換のアル
コキシ基、−NH−Boc基を表す。また、nは1から
5の整数を表す。) 【化2】 (式中、R1 、R2 およびnは上記と同一である。)
1. An optically active carboxylic acid represented by the following chemical formula 2 is obtained by reacting a racemic nitrile represented by the following chemical formula 1 with a microorganism belonging to the genus Corynebacterium or Alcaligenes or a preparation thereof. A method for producing an optically active carboxylic acid derivative, which comprises: [Chemical 1] (In the formula, R 1 represents a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heterocyclic group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, and R 2 represents a halogen atom, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group. Represents a group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a —NH—Boc group, and n represents an integer of 1 to 5.) (In the formula, R 1 , R 2 and n are the same as above.)
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5714357A (en) * 1993-02-03 1998-02-03 Nitto Chemical Industry Co., Ltd. Process for producing optically active α-hydroxycarboxylic acid having phenyl group

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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