JPH0731497A - 光学活性環状炭酸エステル類の製造法 - Google Patents

光学活性環状炭酸エステル類の製造法

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JPH0731497A
JPH0731497A JP19533693A JP19533693A JPH0731497A JP H0731497 A JPH0731497 A JP H0731497A JP 19533693 A JP19533693 A JP 19533693A JP 19533693 A JP19533693 A JP 19533693A JP H0731497 A JPH0731497 A JP H0731497A
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JP
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carbonic acid
acid ester
cyclic carbonic
enzyme
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Takakazu Kojima
高和 児嶋
Takahiro Ando
孝浩 安藤
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Nippon Soda Co Ltd
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Nippon Soda Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 一般式〔I〕 【化1】 (式中nは1または2、Rは直鎖または分岐鎖状のC1
〜C11のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、C2 〜C
11のアルケニル基、またはヘテロ原子を含んでもよい芳
香族基を示す)で表される化合物のエナンチオマー混合
物に、生体組織、菌体または酵素を作用させ環状炭酸エ
ステル部位を立体選択的に加水分解し、一方の対掌体の
みを残存させることを特徴とする、一般式〔I〕で表さ
れる光学活性環状炭酸エステルの製造法。) 【効果】 本発明は、農医薬の中間原料として有用な光
学活性ジオール類の原料となる環状炭酸エステルを簡便
に製造する工業的にも優れた製造法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新規な光学活性環状化合
物並びに光学活性な環状炭酸エステル類の製造法に関す
るものである。光学活性な1,2−ジオール、1,3−
ジオール類およびそれらの置換体は、医薬・農薬に利用
される生理活性化合物の合成中間体あるいは、液晶等の
機能性材料の原料として重要性が高い。光学活性環状炭
酸エステル類はこれらジオール類の前駆体となる。
【0002】
【従来の技術】環状化合物は結合の回転等の自由度が制
限されるため立体制御をする上で好ましい化合物群であ
る。また環状炭酸エステルは容易にジオールに導けるた
め、有用な合成中間体ともなりうる。炭素鎖に置換基を
有する非対称環状炭酸エステルは光学活性ジオールの原
料となる。2級水酸基を有する光学活性ジオール類は、
医薬・農薬に利用される光学活性な生理活性化合物の基
幹合成中間体としての利用が検討され(E. Hungerbuehl
er et. al. Helv. Chim. Acta,64, 1467(1981))、ま
た、強磁性液晶用素材の原料としても期待されている。
(特開平2-67252 )そのため経済的に高純度の該化合物
およびその誘導体を製造する方法の確立が望まれてい
る。光学活性な化合物を製造する方法として、光学活性
のない化合物からの不斉誘導で得る方法、ラセミ混合物
を光学分割する方法、光学活性前駆体から誘導する方法
などが考えられる。何れの方法にも一長一短があり、工
業的に利用するには経済性等で解決しなければならない
問題点がある。ラセミ混合物を光学分割して光学活性化
合物を製造する方法の一つとして酵素を利用する方法が
あり、適切な酵素を見いだせば有効な方法を提供すると
考えられる。これまで、光学活性化合物の製造法とし
て、酵素によるエステルの加水分解あるいはその逆反応
を利用するエステル化、エステル交換などの手法が行わ
れてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の様なエステルを
利用する光学分割法では、反応進行中にアルコール部位
と酸部位の化合物が系内に共存することになり、逆反応
の生起の点や反応後の操作の簡便化の点からもどちらか
の化合物を系から除去する方策が必要となる。安価な原
料から短い工程で上述の問題点を解決できる効率的光学
活性体製造方法を検討した。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、簡便で経
済性に優れた方法で光学純度の高い環状炭酸エステル類
を得る方法として、環状炭酸エステルに酵素を作用させ
不要となる対掌体のみを分解させて除く新しい製造方法
を検討した。環状炭酸エステルは、加水分解を受けた際
に、エステルの酸部分となる炭酸が気体として系から除
かれることになり、反応系が単純化され逆反応の可能性
がなくなる。この原理による新しい不斉合成法を確立す
るために、各種の微生物、菌類、酵素およびその反応条
件を鋭意検討した結果、ある種の微生物及びある種のエ
ステル加水分解酵素が環状炭酸エステルを高い不斉認識
能で、不斉加水分解をして収率よく光学活性な環状炭酸
エステル類を生成することを見いだし本発明を完成する
に至った。即ち、環状炭酸エステルのエナンチオマー混
合物を、生体組織、菌体または酵素を作用させ一方の対
掌体のみを残存させ他方の対掌体を立体選択的に加水分
解することを特徴とする、光学活性炭酸エステル類の製
造法である。
【0005】以下、本発明を更に詳細に述べる。本発明
は、一般式〔I〕
【化3】 (式中nは1または2、Rは直鎖または分岐鎖状のC1
〜C11のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、C2 〜C
11のアルケニル基、またはヘテロ原子を含んでもよい芳
香族基を示す)で表される化合物のエナンチオマー混合
物に、生体組織、菌体または酵素(以下、酵素類と称す
る)を作用させ立体選択的に加水分解させ残存する光学
活性環状炭酸エステル類を得ることを特徴とする、一般
式〔I〕で表される光学活性炭酸エステル類の製造法で
ある。ここに述べるヘテロ原子は窒素、酸素、硫黄を含
み、芳香族は5員環、6員環及びこれらを縮環した縮合
多環を含み、これはアルキル基、ハロゲン原子等で置換
されていてもよい。
【0006】原料となる環状炭酸エステルは文献記載の
方法(J. Org. Chem., 24巻 1873頁(1959))により容
易に合成できる。これらの原料化合物は入手の容易な点
でラセミ体(対掌体の等量混合物)が好ましいが対掌体
混合比率は特に限定されるものではなく、いかなる混合
比でもよい。ここで使用する酵素類は環状炭酸エステル
の(R)−または(S)−立体配置の化合物の一方に特
異的に作用することが必須である。本発明で使用される
加水分解酵素は、エステル加水分解酵素に分類されるも
のであり、リパーゼ、リポプロテインリパーゼ、エステ
ラーゼ等を含む。この目的に利用される酵素として、豚
肝臓由来のエステラーゼ、牛赤血球由来のアセチルコリ
ンエステラーゼ、シュードモナス菌由来のコレステロー
ルエステラーゼなどのエステラーゼ等を例示する事がで
きる。反応させる際の酵素の利用形態として、精製酵
素、粗製酵素あるいは菌体自体や動物、昆虫、植物の組
織に含まれた状態あるいは抽出物等があり、いずれの形
態を利用してもよい。また、固相担体に固定して用いる
ことも可能である。
【0007】酵素反応を行なう場合、通常は水溶液中で
反応を行なうが、基質である一般式〔I〕の化合物の溶
解度を上げるために有機溶媒を加えてもよい。有機溶媒
としては水と混和する不活性な溶媒例えばアセトンのよ
うなケトン、テトラヒドロフランやジメトキシエタンの
ようなエーテル類、ジメチルスルホキシドのような非プ
ロトン性極性溶媒等を例示することができる。非極性な
有機溶媒を加えて不均一系で反応させる事もできる。ま
た、界面活性剤を加えて反応させてもよい。水溶液中の
基質濃度は通常は0.1〜50%であり、好ましくは1
〜20%である。この形式の反応を行なう際のpHは使
用する酵素の至適pHと環状エステルの安定性を考慮す
る必要があるが、弱酸性が好ましい。この場合適切な緩
衝液を用いるのが好ましい。反応温度は、使用酵素や基
質によって決まるが、通常0〜60℃、好ましくは5〜
55℃である。酵素の使用量は、酵素の種類や比活性、
基質濃度により異なるが基質に対して、通常0.1〜5
0%で行なう。反応は、攪拌下または振盪下に行なうこ
とが好ましいが、静置状態で行なってもよい。
【0008】本発明に用いられる酵素機能を有する微生
物として、キャンディダ属、ブレビバクテリウム属、イ
サチェンキア属、セラチア属、シュードモナス属、ロド
コッカス属、アルカリゲネス属などを例示することがで
きる。微生物を用いての光学活性環状炭酸エステルの製
造において、環状炭酸エステルに微生物を作用せしめる
方法は、微生物を環状炭酸エステルを含む培地中に培養
してもよいし、また微生物の菌体または菌体処理物を水
溶液中で環状炭酸エステルに接触しめてもよい。微生物
を培養することにより光学活性環状炭酸エステルを得る
方法としては、培養当初より環状炭酸エステルを含有す
る培地に微生物を培養してもよいし、また培養途中に環
状炭酸エステルを培地に添加してもよい。微生物の培養
のために用いられる培地は微生物が資化しうる炭素源、
窒素源、無機イオンさらに必要ならば有機栄養源を含む
通常の培地である。炭素源としては、グルコース等の炭
水化物、グリセロール等のアルコール類、有機酸、その
他が適宜使用される。窒素源としては、アンモニウム塩
や硝酸塩、その他が用いられる。無機イオンとしては、
マグネシウムイオン、鉄イオン、マンガンイオン、燐酸
イオン、その他が必要に応じ適宜使用される。有機栄養
源としては、ビタミン、アミノ酸等およびこれらを含有
する酵母エキス、ポリペプトン、肉エキス、その他が適
宜用いられる。培養は好気的条件下に、pH6ないし
8、温度25ないし37℃の適当な範囲に制御しつつ行
えば望ましい結果が得られる。一方、微生物の菌体また
は菌体の処理物を、水溶液中にて環状炭酸エステルと接
触せしめて作用せしめる場合には環状炭酸エステルと菌
体または菌体の処理物を溶解または懸濁した水溶液を温
度20〜40℃、好ましくは25〜30℃、pH5〜1
1、好ましくは6〜8に保ちつつ暫時静置または撹拌す
ればよい。環状炭酸エステルの濃度は0.1〜30%、
好ましくは0.5〜10%であり、必要ならば環状炭酸
エステルは反応の間追補添加される。菌体としては、菌
体を含む培養液をそのまま用いてもよい。また、これを
一旦培養液より分離して使用してもよい。菌体処理物と
しては、機械的破砕菌体、超音波にて処理した菌体、凍
結融解を施した菌体、凍結乾燥菌体、アセトン乾燥菌
体、リゾチーム等の酵素で処理した菌体、界面活性剤や
トルエン等で処理した菌体、菌体の蛋白画分、その他が
適宜用いられる。このような菌体を得る方法は前記の培
地および培養方法がそのまま採用できる。培養時間はこ
の場合、微生物が十分増殖すればよいので、短時間で培
養を終えてもよい。水溶液には必要に応じマグネシウム
イオン、マンガンイオン等の金属イオンや界面活性剤等
が添加されると反応収率が向上する場合がある。かくし
て1ないし150時間も経過すれば、水溶液中には所期
の炭酸エステルが残存される。
【0009】酵素類を用いた反応終了後に、不溶物を遠
心分離または濾過等の操作によって除いた後、水に不溶
な有機溶媒で抽出し、蒸留あるいはカラムクロマトグラ
フィー等の通常の精製法を適用して残存物と分解物を分
離精製し、光学活性体を取得する事ができる。本発明に
よれば系中に酸が残存しないので特別な中和操作等を必
要としない。この反応で不溶物として除かれたものは大
部分が酵素類であり、これは再利用可能である。
【0010】
【実施例】以下、実施例によって本発明を更に具体的に
述べる。
【0011】実施例1 グルコース5.0g/l,酵母エキス5.0g/l,M
gSO4 ・7H2 O1.0g/l,FeSO4 ・7H2
O10mg/l,およびMnSO4 ・4〜6H2 O10
mg/l(pH7.2)を含む培地100mlを500
ml容バッフル付き三角フラスコに入れ、121℃で1
5分間滅菌した。これに上記組成寒天培地で30℃にて
一晩培養したシュウドモナス属 NSB1516菌(工
業技術院生命工学工業技術研究所寄託番号FERM P-1364
9)を1白金耳接種し、30℃で16時間振盪培養し
た。この培養液中10mlより菌体を遠心分離により採
取し、10mlの10mM燐酸緩衝液(pH6.5)で
一回洗浄し、菌体を集めた。この菌体を,4−メチル−
1,3−ジオキサン−2−オン30mgを含む10mM
燐酸緩衝液(pH6.5)1.0mlに添加して、30
℃,20時間振盪し、反応を行なった。反応終了後、遠
心分離により、菌体を除いた。高速液体クロマトグラフ
法(屈折率検出器)により残存した4−メチル−1,3
−ジオキサン−2−オンの取得量は15.4mgであっ
た(収率51.2%)。残存した4−メチル−1,3−
ジオキサン−2−オンは、S体であった(旋光度検出器
による測定で光学純度92%)。
【0012】実施例2 実施例1の培地でグルコースをピルビン酸に変えた培地
1.5mlを小試験管に入れ、121℃で15分間滅菌
した。これに上記組成寒天培地で30℃にて一晩培養し
たロドコッカス属 NSB1702菌(工業技術院生命
工学工業技術研究所寄託番号FERM P-13650)を1白金耳
接種し、30℃で16時間振盪培養した。この培養液
(1ml)より菌体を遠心分離により採取し、1mlの
10mM燐酸緩衝液で一回洗浄し、菌体を集めた。この
菌体を4−メチル−1,3−ジオキサン−2−オン4.
5mgを含む10mM燐酸緩衝液(pH6.0)0.1
50mlに添加して、30℃,20時間静置し、反応を
行なった。反応終了後、遠心分離により、菌体を除い
た。高速液体クロマトグラフ法(屈折率検出器)により
残存した4−メチル−1,3−ジオキサン−2−オンの
取得量は0.76mgであった(収率16.9%)。残
存した4−メチル−1,3−ジオキサン−2−オンは、
R体であった(光学純度56%)。
【0013】実施例3 実施例1と同様な培地20mlを100ml容バッフル
付き三角フラスコに入れ、121℃で15分間滅菌し
た。これに上記組成寒天培地で30℃にて一晩培養した
ロドコッカス属 NS1702菌(工業技術院生命工学
工業技術研究所寄託番号FERM P-13650)を1白金耳接種
し、30℃で16時間振盪培養した。この培養液中10
mlより菌体を遠心分離により採取し、10mlの10
mM燐酸緩衝液で一回洗浄し、菌体を集めた。この菌体
を4−フェニル−1,3−ジオキソラン−2−オン2
0.1mgを含む、10mM燐酸緩衝液(pH6.5)
1.0mlに添加して、30℃,27時間振盪し、反応
を行なった。反応終了後、遠心分離により、菌体を除い
た。高速液体クロマトグラフ法(屈折率検出器)により
残存した4−フェニル−1,3−ジオキソラン−2−オ
ンの取得量は3.42mgであった(収率17.1
%)。この4-フェニル-1,3-ジオキソラン-2-オンは、R
体であった(光学純度53%)。
【0014】実施例4 ラセミ体の4−メチル−1,3−ジオキサン−2−オン
16mgを含む10mM燐酸緩衝液(pH6.5)0.
5mlに固定化エステラーゼ(シグマ社製)23mgを
加え30℃,20時間静置し、反応を行なった。後、遠
心分離により、酵素を除いた。高速液体クロマトグラフ
法(屈折率検出器)により残存した4−メチル−1,3
−ジオキサン−2−オンの取得量は9.0mgであった
(収率56%)。残存した4−メチル−1,3−ジオキ
サン−2−オンは、S体であった(光学純度7%)。
【0015】実施例5 ラセミ体の4−メチル−1,3−ジオキサン−2−オン
18mgを含む10mM燐酸緩衝液(pH6.5)0.
5mlに実施例1と同様の処理をした Pseudomonas dim
inuta IFO 12697 を加え30℃、20時間静置し、反応
を行った。反応終了後、遠心分離により、菌体を除い
た。高速液体クロマトグラフ法(屈折率検出器)により
残存した4−メチル−1,3−ジオキサン−2−オンの
取得量は14.0mgであった(収率77.8%)。残
存した4−メチル−1,3−ジオキサン−2−オンはR
体であった(光学純度10%)。
【0016】
【発明の効果】本発明は、農医薬の中間原料として有用
である光学活性ジオールの前駆体となる光学活性炭酸エ
ステルを安価な原料から短い工程で簡便かつ効率的に製
造する工業的にも優れた製造法である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式〔I〕 【化1】 (式中nは1または2、Rは直鎖または分岐鎖状のC1
    〜C11のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、C2 〜C
    11のアルケニル基、またはヘテロ原子を含んでもよい芳
    香族基を示す)で表される化合物のエナンチオマー混合
    物に、生体組織、菌体または酵素を作用させ環状炭酸エ
    ステル部位を立体選択的に加水分解させ残存する光学活
    性環状炭酸エステル類を得ることを特徴とする、一般式
    〔I〕で表される光学活性環状炭酸エステル類の製造
    法。
  2. 【請求項2】 生体組織、菌体または酵素が、エステラ
    ーゼを含有する生体組織、エステラーゼを含有する菌体
    またはエステラーゼである請求項1記載の光学活性環状
    炭酸エステル類の製造法。
  3. 【請求項3】 生体組織、菌体または酵素が、シュウド
    モナス(Pseudomonas )属又はロドコッカス(Rhodococ
    cus )属に属する微生物群から選ばれ、一般式〔I〕 【化2】 (式中n及びRは上記と同じ意味を表す)で表される環
    状炭酸エステルを立体選択的にジオールに変換する能力
    を有する微生物の培養液、該菌体、該菌体処理物又は該
    菌体由来の酵素である請求項1記載の光学活性環状炭酸
    エステル類の製造法。
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