JPH059064B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般式（） （式中、Ｒは低級アルキル基を示す。Bzlはベ
ンジル基を示す。４位、５位の配位は4S、5Rの
配位である。） で示される光学活性シスーイミダゾリジンジカル
ボン酸誘導体の製造方法に関するものである。

すなわち本発明は一般式（） （式中、Ｒは低級アルキル基を示す。Bzlはベ
ンジル基を示す。） で示されるシスーイミダゾリジンジカルボン酸ジ
エステル類（以下ジエステル類と略称する。）に
クロモバクテリウム（Chromobacterium）属に
属するエステラーゼ生産菌またはクロモバクテリ
ウム属に属するエステラーゼ生産菌由来のエステ
ラーゼを接触せしめることにより、前記一般式
（）で示される光学活性シスーイミダゾリジン
ジカルボン酸誘導体（以下、ハーフエステル類と
略称する。）を製造する方法を提供するものであ
る。

一般式（）および（）において低級アルキ
ル基とはメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプ
ロピル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチ
ル、ｎ−ヘキシル基等のC₁〜₆アルキル基を意味
する。

本発明によつて得られる光学活性ハーフエステ
ル類（）はビオチンおよびその他医薬品の合成
中間体として極めて重要な化合物である。

本発明者らは、微生物を用いてジエステル類
（）から光学活性ハーフエステル類（）の製
造方法を鋭意検討した。その結果、クロモバクテ
リウム属（Chromobacterium）属に属するエス
テラーゼ生産菌またはクロモバクテリウム属に属
するエステラーゼ生産菌由来のエステラーゼを用
いた場合、光学活性なハーフエステル類（）が
得られることを見い出し、本発明方法を完成する
に至つた。

本発明方法においてはクロモバクテリウム
（Chromobacterium）属に属するエステラーゼ生
産菌またはクロモバクテリウム属に属するエステ
ラーゼ生産菌由来のエステラーゼをジエステル類
（）に接触せしめることにより半加水分解する
際、反応は緩和な条件下、収率よく進行し、本発
明目的化合物ハーフエステル類（）をることが
でき、しかも半加水分解反応は立体選択的又は特
異的に進行する。

即ち、メソ体であるジエステル類（）を半加
水分解する際、２種類の光学対掌体の生成が考え
られるが、本発明方法を用いればそれらの２種類
のうちいずれか一方の対掌体のみが過剰に生成
し、さらに場合によつては一方的に１種類の対掌
体のみを生成するといういわゆる不斉加水分解が
生ずるものである。

本発明方法より、選択的に得られるハーフエス
テル類（）は4S、5R配位をもつものであり、
光学活性なｄ−ビオチンに変換することが出来
る。たとえば、その１列を示すと反応式(A)の通り
である。

（式中、Ｒ，Bzlは前述の通りであり、R¹は低
級アルキル基を示し、XCl，Br，Ｉのハロゲン
原子を示す。） すなわち光学活性なハーフエステル類（）の
低級アルコキシカルボニル基を選択的に還元し、
次いで閉環することにより光学活性なラクトン
（）を得ることができる。光学活性なハーフエ
ステル類（）の低級アルコキシカルボニル基を
選択的に還元する方法としては一般に低級アルコ
キシカルボニル基を選択的に還元する事ができる
還元剤、例えば水素化ホウ素ナトリウム、水素化
ホウ素リチウム、水素化ジイソブチルアルミニウ
ム（DIBAL−Ｈ）、水素化ジエチルアルミニウム
ナトリウム（OMH−１）等を用いる事により実
施する事ができる。反応溶媒としては反応の進行
をさまたげない溶媒であれば特に制限はないが、
好ましい溶媒としてジエチルエーテル、テトラヒ
ドロフラン、ジオキサン、エチレングリコール、
ジメチルエーテル等のエーテル系溶媒、トルエ
ン、ヘキサン等の炭化水素系溶媒媒を用いること
ができる。還元剤がホウ素系還元剤である場合に
はエタノール、イソプロパノール等のアルコール
系溶媒あるいはこれらと水との混合溶媒を用いる
こともできる。反応温度は室温で良いが、室温よ
り冷却するかあるいは溶媒沸点まで加温しても良
い。還元剤がアルミニウム系還元剤である場合に
は−70〜−20℃に冷却する事が好ましい。

還元反応終了後、反応液を中性または酸性とし
たのち、クロロホルム、酢酸エチル等の有機溶媒
の抽出するが、このとき、閉環し、光学活性なラ
クトン（）を得ることができる。

光学活性なラクトン（）収率良く得るには還
元反応後、反応液を酸性とする事が好ましい。

ラクトン体（）は公知化合物であり、これを
相当するチオラクトン体（）に誘導する。次に
グリニヤール反応により側鎖を導入して得られる
アルコール体（）を脱水、水素添加して化合物
（）を得る。この化合物（）をハロゲン化水
素にてチオフアニウム塩（）とし、マロン酸ジ
エチルと反応して化合物（）としたのち、加水
分解、脱炭酸、N¹，N³−ジベンジル基を除去す
る事により光学活性なｄ−ビオチン（）を得る
事ができる。

したがつて本発明によつて得られる光学活性な
ハーフエステル類（）は特別の光学分割工程を
経由する事なく、しかも途中でラセミ化する事な
く光学活性なｄ−ビオチン（）に導くことがで
き、この事はｄ−ビオチン（）の極めて有利な
工業的製造法を可能とするものである。

本発明方法を実施するには、通常行なわれる微
生物の培養に繁用される培地にクロモバクテリウ
ム（Chromobacterium）属に属するエステラー
ゼ生産菌を生育せしめ、その生育の当初からある
いは後に前記一般式（）で示されるジエステル
類（）を加え、培養を継続し、半加水分解を行
なう方法が最も簡便である。この場合、培養温度
は歯の増殖が可能であれば特に制限はないが通常
25〜37℃で行なうのが好ましく、培養日数は通常
半〜７間が適当であり、基質濃度は0.1〜10％程
度が適当である。

微生物の培養液を遠心分離等の操作により集菌
しその微生物細胞を用いて半加水分解する方法、
あるいは微生物の細胞を超音波処理、リゾチーム
処理等により、酵を遊離させ、冷却下遠心分離、
硫安分画、沈澱透析等により、エステラーゼを得
てこれを用いて半加水分解する方法にても実施出
来る。これらの場合には、一般式（）で示され
るジエステル類を好ましくはPH５〜８に調整した
水溶液又は緩衝溶液に懸濁するか溶解し、ジエス
テル類（）に対して微生物の細胞もしくはエス
テラーゼを好ましくは0.001〜0.1重量比添加し、
好ましくは10〜40℃で撹拌することにより反応が
進行し、通１時間〜数日間で反応が完了する。

上述、水溶液とは硫酸、塩、リン酸等の鉱酸、
酢酸、クエン酸等の有機酸、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等の無機塩基、
トリエチルアミン、ピリジン等の有機塩基、酢酸
ナトリウム、塩化ナトリウム等の塩を添加した水
溶液を意味する。

緩衝溶液とはリン酸二水素カリウム−水酸化ナ
トリウム、リン酸二水素カリウム−リン二水素ナ
トリウム、フタル酸水素カリウム−塩酸、グリシ
ン−塩化ナトリウム−水酸化ナトリウム等の一般
的緩衝溶液を意味し、反応を防げるもの以外は特
に制限ない。

又、本発明を実施する場合、必要に応じメタノ
ール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロ
パノール、ｎ−ブタノール、ｔ−ブタノールの如
きアルコール系溶媒、エーテル、テトラヒドロフ
ラン、ジオキサンの如きエーテル系溶媒、ベンゼ
ン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセト
ン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケ
トン系溶媒、トリエチルアミン、ピリジン等のア
ミン系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルス
ルホキシド等の極性溶媒、又、ソルビタンモノパ
ルミテート、ソルビタンモノラウレート等の如き
界面活性剤を添加する事も出来る。

本発明で用いた原料ジエステル類（）はシス
ー１，３−ジベンジル−２−オキソイミダゾリジ
ン−４，５−ジカルボン酸とメタノール、エタノ
ール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ
−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｎ−ペンタノー
ル、あるいはｎ−ヘキサノールを硫酸の存在下に
脱水反応を行なう事によつて対応するジエステル
類（）として合成することができる。

以下に実施例をもつて本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらにより限定されない事
は勿のことである。

参考例 １ シスー１，３−ジベンジル−２−オキソイミダ
ゾリジン−４，５−ジカルボン酸ジエチルエス
テルの製造法 シスー１，３−ジベンジル−２−オキソイミダ
ゾリジン−４，５−ジカルボン酸35.4g、ベンゼ
ン500ml、99.5％エタノール５ml、濃硫酸5.0gか
らなる反応液を10時間還流後、冷却し反応液を
水、５％NaOH水、水の順で洗浄した。

その後減圧濃縮し、得られた残渣を95％エタノ
ールで再結晶した。

m.p 74〜76℃のシスー１，３−ジベンジル−
２−オキソイミダゾリジン−４，５−ジカルボン
酸ジエチルエステルを得た。

実施例 １ グルコース1.0g、酵母エキス（極東製薬工業）
0.5g、ペプトン（ミグニ化学産業）1.0g、リン酸
水素ニカリウム0.5g、蒸留水100mlからなる溶液
を希塩酸にてPH7.0に調整した。この液体培養液
を120℃にて20分間蒸気滅菌した後、
Chromobacterium Chocolatum（IFO 3758）を
接種し、26℃で48時間振盪培養した。

これにシスー１，３−ジベンジル−２−オキソ
イミダゾリジン−４，５−ジカルボン酸ジメチル
エステル400mgを添加したのち、さらに26℃で72
時間振盪反応させた。

この反応液に酢酸エチル100mlを加え、希塩酸
にて酸性としたのち、セライト過した。液を
液し、有機層を水にて洗浄後、無水硫酸マグネシ
ウムにて乾燥し、減圧濃縮した。残渣に５％重曹
水20mlを加え、溶解後エーテル20mlにて洗浄し、
分液した。

水層を希硫酸にてPH２とし、析出した白色結晶
を過し、水にて洗浄後乾燥した。

（4S、5R）ー１，３−ジベンジル−５−メトキ
シカルボンニル−２−オキソイミダゾリジン−４
−カルボン酸340mgが得られた。

融点 149〜151℃ 〔α〕²⁰ ₃₆₅ −28.0゜（Ｃ＝１，DMF） であつた。

参考例 ２ 水素化ホウ素リチウム43mgとテトラヒドロフラ
ン３mlの混合液に実施例１で得られた（4S、5R）
−１，３−ジベンジル−５−メトキシカルボニル
−２−オキソイミダゾリジン−４−カルボン酸
240mgとテトラヒドロフラン４mlからなる溶液を
室温にて滴下した。次にこの反応液を２時間還流
したのち、テトラヒドロフランを留去した。残渣
に冷却下メタノール４mgを徐々に加え、次に濃塩
酸05gを加えた。この混合物を時間還流したのち
減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマト
精製し、4aS、6aR）ー１，３−ジベンジルヘキ
サヒドロ−1H−フロ〔３，４−ｄ〕イミダゾー
ル−２，４−ジオンを得た。

融点 117〜118℃ 〔α〕²⁰ _D＋62.5゜ （Ｃ＝１、CHCl₃） 実施例 ２ グルコース3.0g、酵母エキス（極東製薬工業）
1.5g、ペプトン（ミグニ化学産業）3.0g、リン酸
水素ニカリウム1.5g、蒸留水300mlからなる溶液
を希塩酸にてPH7.0に調整した。この培養液を120
℃にて20分間蒸気滅菌したのち
Chromobacterium Chocolatum（IFO 3758）を
接種し、26℃で72時間振盪培養した。

培養液を5000rpm25分間、冷却下で遠心分離し
て集菌した。菌を0.85％食塩水100mlにて３回洗
浄（遠心分離にて）し、集菌した。菌体に0.1M
−リン酸緩衝溶液（PH7.0）50ml、シスー１，３
−ジベンジル−２−オキソイミダゾリジンジ４，
５−カルボン酸ジメチルエステル1.50gを加え、
１規定水酸化ナトリウム溶液にてPH７付近に調整
しながら室温にて70時間撹拌した。この反応液を
遠心分離し、菌体と上ずみ液とに分離した（菌体
は回収）。上ずみ液を希硫酸にてPH２とし析出し
た白色結晶を過し、水にて洗浄後乾燥した。

（4S、5R）ー１，３−ジベンジル−５−メトキ
シカルボンニル−２−オキソイミダゾリジン−４
−カルボン酸1.40gが得られた。

融点 145〜147℃ 〔α〕²⁰ ₃₆₅ −25.0゜（Ｃ＝１、DMF） 参考例 ３ 水素化ホウ素ナトリウム320mgとイソプロピル
アルコール35mlの混合液に実施例２で得られた
（4S、5R）−１，３−ジベンジル−５−メトキシ
カルボニル−２−オキソイミダゾリジン−４−カ
ルボン酸1.20gとテトラヒドロフラン15mlからな
る溶液を室温にて滴下した。次にこの反応液を60
〜70℃にて７時間撹拌した。この反応液を冷却
し、濃塩酸2.5gを加え減圧にて反応液を濃縮し
た。残渣に水250mlを加え、クロロホルム100mlに
て２回抽出した。クロロホルム層を水にて洗浄
し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥後減圧濃縮
し、残渣1.08gを得た。残渣をシリカゲルカラム
クロマト精製し、（4aS，6aR）−１，３−ジベン
ジルヘキサヒドロ−1H−フロ〔３，４−ｄ〕イ
ミダゾール−２，４−ジオンを得た。

融点 115〜118℃ 〔α〕²⁰ _D ＋59.5゜（Ｃ＝１、CHCl₃） 実施例 ３ 実施例２で収回した菌体に0.1M−リン酸緩衝
溶液（PH7.0）50ml、シス−１，３−ジベンジル
−２−オキソイミダゾリジン−４，５−ジカルボ
ン酸ジメチルエステル1.50gを加え、実施例２と
様に処理し、（4S、5R）−１，３−ジベンジル−
５−メトキシカルボニル−２−オキソイミダゾリ
ジン−４−カルボン酸1.34gが得られた。

融点 146〜148℃ 〔α〕²⁰ _/365 −26.0゜（Ｃ＝２、DMF）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 （式中、Ｒは低級アルキル基を示す。Bzlはベ
   ンジル基をす。） で示されるシスーイミダゾリジンジカルボン酸ジ
   エステル類に、クロモバクチリウム （Chromobacterium）属に属するエステラーゼ
   生産菌またはクロモバクテリウム属に属するエス
   テラーゼ生産菌由来のエステラーゼを接触せしめ
   ることを特徴とする一般式 （式中、Ｒは低級アルキル基を示す。Bzlはベ
   ンジル基を示す。４位、５位の配位は4S、5Rの
   配位である。） で示される光学活性なシスーイミダゾリジンジカ
   ルボン酸誘導体の製造方法。