JPH11507204A - ケトン基の還元 - Google Patents

ケトン基の還元

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JPH11507204A JP8532013A JP53201396A JPH11507204A JP H11507204 A JPH11507204 A JP H11507204A JP 8532013 A JP8532013 A JP 8532013A JP 53201396 A JP53201396 A JP 53201396A JP H11507204 A JPH11507204 A JP H11507204A
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Abstract

(57)【要約】 式(II)の化合物 を、BeauveriaCandidaKluyveromycesTorulasporaまたはPichiaが産生する還元酵素の特性を有する還元酵素を用いて選択的に還元することにより、式(III)の化合物 が製造される。あるいは式IIの化合物を、Candida pell iculosaNeurospora crassaPichiatrehalophila、または好ましくはHansenula anomolaが産生する還元酵素の特性を有する還元酵素を用いて選択的に還元することにより、式

Description

【発明の詳細な説明】 ケトン基の還元 本発明はケトン基の還元に関する。 Brower et al.Tetrahedron Letters 1992,p.2279-2282から、式 の化合物が、式 の化合物をChen et al.Tetrahedron Letters 1987 28 155およびChem Lett 1987 1923の方法でジアステレオ選択的に還元し、次いでアセトニドとして保護するこ とにより製造することは知られている。交差クライゼン法により化合物(I)を 得ることも報告された。これらの経路は−90℃の温度を採用し、このためそれ らの方法は経費のかかる不便なものとなっている。 化合物(I)はCI−981、すなわちヒトにおいて全血漿中および低密度リ ポタンパク質中のコレステロールを低下させるHMG CoA還元酵素阻害薬の 合成における中間体として使用できる。その重要な構造は次式の化合物からも誘 導できる。 上記式において、Rはアルキル基、好ましくは1〜6個の炭素原子をもつもの 、より好ましくはt−ブチル基である。 本発明者らは、BeauveriaPichiaCandidaKluyveromycesおよびTorulaspo ra 属の菌種間に一般に見られるケトン還元酵素を用いると、化合物(II)を中程 度ないし高い選択率で、かつ好都合な温度において還元して化合物(III)を製 造しうることを見出した。ただしそれぞれの種において例外が生じることがあり 、または酵素が逆の立体特異性のひとつを伴う可能性がある。 したがって本発明は、式(II)の化合物 を、Beauveria、好ましくはBeauveria bassianaPichia、好ましくはPichia pa storishaplophilaまたはmembranefaciensCandida、好ましくはCandida humi colasolanididdenssiaeまたはfriedrichiiKluyveromyces、好ましくはKlu yveromyces drosophilarum 、またはTorulaspora、好ましくはTorulaspora hanse nii 、好ましくはPichia angustaから選択される微生物が産生する還元酵素の特 性を有する還元酵素を用いて選択的に還元することにより、式(III)の化合物 を製造することを包含する。 また本発明は、式(II)の化合物を、前記の微生物、好ましくはBeauveria ba ssianaPichia pastorisPichia haplophilaPichia membranefaciensCand ida humicolaCandida solaniCandida diddensiaeCandida friedrichiiKluyveromyces drosophilarumTorulaspora hanseniiまたは好ましくはPichiaa ngusta の全細胞または抽出物を用いて選択的に還元することにより、式(III) の化合物を製造することを包含する。 本発明は好ましくは生物の全細胞を用いて実施される。これにより、目的酵素 を分離する必要がなくなり、反応に必要な補因子が供給されるからである。 上記の種をいずれも使用できるが、高い転化率および高い選択性を得るために はPichia haplophila、より好ましくはPichia angustaの酵素または全細胞を用 いることが好ましい。 一般に補因子、普通はNAD(P)H(ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド またはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドホスフェート)および補因子を再 生するための系、たとえばグルコースおよびグルコースデヒドロゲナーゼを、反 応の誘導のために酵素と共に用いる。全細胞中には好適な補因子および還元機構 が存在するので、好ましくは好適な炭素源を含有する栄養培地中の全細胞を用い るのが好ましい。炭素源には下記のうち1またはそれ以上が含まれる:糖、たと えばマルトース、スクロースまたは好ましくはグルコース、ポリオール、たとえ ばグリセリンもしくはソルビトール、クエン酸、または低級アルコール、たとえ ばメタノールもしくはエタノール。 全細胞を反応中に増殖させたい場合、窒素源およびリン源ならびに微量元素が 培地中に存在しなければならない。これらは生物の培養に普通に用いられるもの であってよい。 本方法は、増殖を支持しうる培地中で増殖している生物の培養物に、または好 ましくは炭素源を含有するが、増殖に必要な栄養素の1つまたはそれ以上を欠如 した培地中の生細胞懸濁液に、式IIの化合物を添加することにより実施できる 。死細胞も、必要な酵素および補因子が存在する限り使用できる。必要ならばそ れらを死細胞に添加してもよい。 所望により細胞を支持体に固定化し、これを好ましくは前記の好適な炭素源の 存在下で、式IIの化合物と接触させてもよい。 pHは3.5〜9、たとえば4〜9、好ましくは最高6.5、より好ましくは 最高5.5が好適である。4〜5のpHを用いるのがきわめて好適である。本方 法は10〜50℃、好ましくは20〜40℃、より好ましくは25〜35℃の温 度で実施するのが好適であろう。前記生物の生存全細胞が存在する場合、好気性 条件下で操作するのが好ましい。標準温度および標準圧力で測定して、培地の容 量当たり毎分0.01〜1.0容量の酸素通気速度を上記のpHおよび温度の条 件下で用いるのが好適であるが、かなりの変更が可能であることは自明であろう 。空気として酸素を供給してもよい。これを本方法と別個に行う場合にも、生物 の増殖に際して同様なpH、温度および通気条件を採用できる。 精製した酵素は既知の手段で単離できる。好適には、破壊した細胞の懸濁液を 遠心分離し、透明な溶液を細胞屑から分離し、たとえば好適には液体のイオン濃 度を高めながらカラムから溶離するイオン交換クロマトグラフィーにより、およ び/またはイオン性物質、たとえば硫酸アンモニウムの添加による選択的沈殿に より、この溶液から目的とする酵素を分離する。純度を高めるために、所望によ りこのような操作を繰り返してもよい。 実施例1 式(III)の化合物の製造 41gの酵母および糸状菌用寒天を1Lの蒸留水に溶解し、オートクレーブで 滅菌することにより調製したYM(オキソイド・カンパニー)寒天平板上で微生 物を維持した。 液体培地中での増殖のために、下記組成のミネラル塩類培地200mlを入れ た1Lのバフル付きフラスコに、寒天平板から1ループ(loopful)の微生物細 胞を無菌的に移植した:(1L当たり)K2HPO4(1.9g)、NaH2PO4. 2H2O(2.02g)、(NH4)2SO4(1.8g)、MgSO4.7H2O(0.2 g)、FeCl3(0.97mg)および微量元素溶液(1ml)。微量元素溶液 は(1L当たり)CuSO4.5H2O(0.02g)、MnSO4.4H2O(0.1 g)、ZnSO4.7H2O(0.1g)およびCaCO3(1.8g)からなってい た。この最小培地に0.2%(w/v)の酵母エキスおよび2.25%(w/v )のグルコースを補充した。 微生物を28℃でオービタルシェーカーにより150rpmにおいて24〜4 8時間増殖させた。 10℃で7000rpmにおいて20分間遠心分離することにより微生物細胞 を収穫した。この細胞ペレットを100mlの50mM硫酸ナトリウム緩衝液( pH6.4)に再懸濁し、上記に従って遠心分離することにより細胞を洗浄した 。この細胞ペレットを最終的に50mlの上記緩衝液に再懸濁した。 250mlのバフル付きフラスコ内の細胞懸濁液50mlにグルコース(10 g/L)および式(II)の化合物(2g/L)を添加した。細胞を28℃で回転 振盪機上、150rpmにおいて18〜48時間インキュベートした。 反応ブロス全体を1容量の酢酸エチルで2回抽出した。多くの場合、エマルシ ョンが生成し、これを28℃で10,000rpmにおいて5分間遠心分離する ことにより破壊した。プールした酢酸エチル抽出液を無水硫酸ナトリウムで乾燥 させ、溶剤を真空蒸留により除去して、金色の油を得た。 式IIの化合物から式IIIの化合物への変換の程度および式IIIの化合物の鏡像 異性体組成を、HPLC(高圧液体クロマトグラフィー)により測定した。HP LCの条件を以下に示す: HPLC :ウォーターズ(Waters)590プログラマブルポンプ カラム :“キラルセル(Chiralcel)”OJ(250mm×4.6mm) (キラセルはダイアセル・ケミカル・インダストリーズ社の商標)、 ガードカラム(50mm×4.6mm)付き、粒度10μm 溶剤 :ヘキサン:エタノール(95:5) 流速 :1ml/分 温度 :周囲温度 検出 :屈折率、ウォーターズ示差屈折計R401 式II、式IIIの化合物、および式IIIの化合物のジアステレオ異性体であるIV の保持時間は、それぞれ43、27および21分であった。 得られた結果を表1にまとめる。 実施例2 式IIIの化合物のジアステレオ異性体である化合物IVの製造 実施例1の記載に従って微生物を維持し、増殖させた。生物変換および分析も 実施例1の記載と全く同じに行った。 結果を表2にまとめる。 以上の結果から、Candida属およびPichia属それぞれに属する特定の菌は両方 のジアステレオ異性体を産生することが分かるであろう。一方ではたとえばPich ia angusta 、他方ではHansenula anomolaが異なるジアステレオ異性体に対して 特異性を示すことは、反対の立体特異性をもつ2種類の酵素が存在することを示 し、またある種には両方および/または立体特異性の低い他の酵素が存在する可 能性がある。 実施例3 発酵槽内でのPichia angusta NCYC R320の増殖、および式(III)(R=t−ブ チル)の化合物のin situ製造 Pichia angusta NCYC R320を、ブラウン・バイオスタット(Braun Biostat) ED/ER5の5L発酵槽内でバッチ培養および補給式バッチ培養(fed-batchc ulture)の両方により増殖させた。 バッチ培養における増殖は下記組成の培地5L中で行われた:(1L当たり) グルコース,40g;MgSO4.7H2O,1.2g;K2SO4,0.21g;K H2PO4,0.69g;H3PO4(17M),1ml;酵母自己溶解物,2g;Fe SO4.7H2O,0.05g;ポリプロピレングリコール消泡剤,0.3ml;微 量元素溶液,2ml。微量元素溶液は(1L当たり)ZnSO4.7H2O,10 g;MnSO4.4H2O,10g;CuSO4.5H2O,1gおよびH3PO4(1 1.6M),1mlを含む。培地を水道水中に調製した。7M NH4OHの添 加により、培地を目的pHに調整および制御した。 補給式バッチ培養における増殖はバッチ培養につき記載したものに従って行っ たが、ただしグルコース濃度が10g/L未満に低下した場合には、1Lの発酵 ブロスを無菌的に取り出し、グルコース濃度を2〜5g/Lに維持するのに十分 な速度で下記組成の培地1Lを補給した:(1L当たり)グルコース,240g ;酵母自己溶解物,7g;FeSO4.7H2O,0.175g;ポリプロピレング リコール消泡剤,1mlおよび微量元素溶液,7ml。 バッチ培養および補給式バッチ培養下で行った発酵は両方とも、Pichia angus ta NCYC R320接種物の添加により開始された。接種物を、実施例1に記載したミ ネラル塩類培地200ml中で調製し、28℃でオービタルシェーカーにより1 50rpmにおいて18〜20時間増殖させた。発酵槽に接種する前に、接種物 を同一組成の無菌培地中に10倍希釈した。 発酵は下記のpH、温度、通気および撹拌条件下で、乾燥細胞重量10〜15 g/Lになるまで行われた: 温度 :28、34、40℃ pH :4.5、5.5、6.5 通気 :0.1、1.0vvm(空気の容量/培地の容量/分) 撹拌 :600rpm 式(III)(R=t−ブチル)の化合物の産生は、式II(R=t−ブチル)の 化合物を濃度約65%w/wの粗製の油(残部は実質的にアセト酢酸t−ブチル )として添加することにより開始された。式(II)(R=t−ブチル)の化合物 は、その濃度を一般に1〜5g/L、好ましくは2g/Lに維持するのに十分な 速度で連続供給物として添加された。固体グルコースを補助基質として、1〜5 g/Lの濃度を維持するように発酵ブロスに添加した。各実験において式(III )(R=t−ブチル)の化合物の産生は、微生物の増殖段階の場合と同じ温度、 pH、通気および撹拌条件下で行われた。 発酵ブロス中の式(II)(R=t−ブチル)および式(III)(R=t−ブチ ル)の化合物の濃度を、逆相HPLCにより測定した。HPLC条件を以下に記 載する: HPLC :ヒューレット・パッカードHP 1050 カラム :ウォーターズ、ノバーパック(Nova-PakR)C18カラム、寸法(3. 9×300mm)および粒度4μm。ノバーパックはミリポア社 の登録商標である。 溶剤 :水:アセトニトリル(60:40)中の0.02Mリン酸 流速 :1ml/分 検出器 :ヒューレット・パッカードHP 1047A屈折率検出器 温度 :周囲温度 式(II)(R=t−ブチル)および(III)(R=t−ブチル)の化合物の保 持時間は、それぞれ4.0および3.1分であった。 生物還元工程が完了した時点で、発酵ブロスを20〜22℃で5000rpm において20分間、遠心分離した。式(III)(R=t−ブチル)の化合物を上 清から好適な有機溶剤、たとえばトルエン、酢酸イソアミル、2−ペンタノン、 酢酸エチルまたは4−メチル−2−ペンタノン、好ましくは酢酸エチルまたは2 −ペンタノンで抽出することにより単離した。溶剤抽出液を無水硫酸ナトリウム で乾燥させ、溶剤を真空蒸留により除去して、式III(R=t−ブチル)の粗生 成物を金色の油として得た。 式(III)(R=t−ブチル)の化合物とそのジアステレオ異性体(IV)(R =t−ブチル)の比率を実施例1に記載した方法で粗生成物のHPLCにより測 定するか、または対応するイソプロピリデン誘導体(I)とそのジアステレオ異 性体(V): の比率を下記の条件下でHPLC測定することにより測定した: HPLC :ヒューレット・パッカードHP 1050 カラム :YMC ODS AQ303 寸法4.6×250mmおよび粒 度5μm。ハイクロム(Hichrom)社から入手できる。 溶剤 :メタノール:水(50:50) 流速 :1ml/分 検出器 :ヒューレット・パッカードHP 1047A屈折率検出器 温度 :周囲温度 式(I)および式(V)の化合物の保持時間は、それぞれ31.0分および3 5.5分であった。 実施例4 イソプロピリデン誘導体(I)およびそのジアステレオ異性体(V)の製造 式(III)(R=t−ブチル)、式(IV)(R=t−ブチル)の化合物、およ び式(II)(R=t−ブチル)の化合物の生物還元で得た粗生成物の試料を、乾 燥アセトン中で触媒用メタンスルホン酸の存在下に2,2−ジメトキシプロパン との反応により、対応するイソプロピリデン誘導体に変換した。典型的な反応で は、生物還元で得た粗生成物3gを、メタンスルホン酸(5μl)を含有する乾 燥アセトン(5ml)中において周囲温度で2時間、2,2−ジメトキシプロパ ン(7ml)と反応させた。次いでこの溶液を15mlの2%w/v炭酸水素ナ トリウム水溶液に注入し、さらに5分間撹拌した。得られた混合物を30mlの 酢酸エチルで抽出した。酢酸エチル抽出液を分離し、15mlのn−ヘキサンと 混和し、混和した有機抽出液を30mlの蒸留水で洗浄した。有機相を無水硫酸 ナトリウムで乾燥させ、真空蒸留により溶剤を除去して濃いオレンジ色の油を得 た。これは冷却すると凝固した。 実施例5〜13 種々のpH、温度、通気条件および発酵方式での式(III)(R=t−ブチル) の化合物の製造 実施例5〜13は、Pichia angusta NCYC R320をそれぞれの場合10〜15g /Lの初期乾燥細胞重量で用いて、式(III)(R=t−ブチル)の化合物を式 (II)(R=t−ブチル)の化合物から製造する方法の操作を示す。この方法は 、表3に示した点以外は実施例3の記載に従って実施された。 表3に示した条件下で本方法を操作した結果を表4にまとめる。 実施例13に詳述した条件下で本方法を操作することにより得られた反応プロ フィルを図1に示す。この場合の初期乾燥細胞重量は12.67g/Lであった 。 実施例14 式(III)(R=t−ブチル)の化合物の解明 実施例5に記載した方法の操作で得た粗生成物(III)(R=t−ブチル)を 、以下の方法でそのイソプロピリデン誘導体(I)に変換した。 粗生成物(145g;65g,0.28molのIIIを含有)を、マグネチッ クスターラーを備えた1Lの丸底フラスコに装入した。このフラスコに乾燥アセ トン(200ml)、2,2−ジメトキシプロパン(294ml,2.39mo l)およびメタンスルホン酸(1.5ml)を添加した。少量の試料を湿ったp H指示紙片にスポットすることにより溶液のpHを検査し、それが酸性であるこ とを確認した。反応混合物を周囲温度で撹拌し、実施例3に記載した方法を用い るHPLCにより(III)の消失を監視した。反応は3時間で完了し、この時点 で550mlの2%w/v炭酸水素ナトリウム水溶液を添加した。上記に従って pHを再検査して、7〜9の範囲内であることを確認した。混合物を分液漏斗に 移し、400mlの酢酸エチルで抽出した。酢酸エチルを除去し、水相をさらに 200mlの酢酸エチルで再抽出した。酢酸エチル抽出液を合わせ、1Lのn− ヘキサンを添加した。この合わせた酢酸エチルとヘキサンの溶液を1Lの蒸留水 で3回洗浄し、有機相を分離し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶剤を真空 蒸留により除去すると赤色の油が得られ、これは放置すると凝固した。 このイソプロピリデン(I)をn−ヘキサンから結晶化し、n−ヘプタンから 再結晶して、白色の結晶質生成物を81%の収率で得た。このイソプロピリデン (I)は化学的純度98.65%であり、化合物(II)、(III)および(V) (R=t−ブチル)を含有せず、赤外分光法および250MHz 1H NMR 分光測定法のいずれによっても(I)の基準試料と区別できなかった。 参考: ATCC アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション、 123031 Parklawn Drive,Rockville,Maryland 20852 USA CBS セントラル・ビューロー・ボール・シンメル・カルチャーズ、 Oosterstraat 1,Postbus 273,NL-3740 AG Baarn,Netherland DSM ドイッチュ・サムルング・フォン・ミクロオルガニスメン・ウント ・ツェルカルチュアレン社、 Mascheroder Weg 1b,D-330 Braunschweig,Germany NCYC ナショナル・コレクション・オブ・イースト・カルチャーズ・インステ ィチュート・オブ・フード・リサーチ、ノルウィッヒ・ラボラトリー、 Norwich Research Park,Colney,Norwich NR4 7UA BPCC ゼネカ社、バイオプロダクツ・カルチャー・コレクション、 (一般には入手できない)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I L,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK ,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK, MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR ,TT,UA,UG,US,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.式(II)の化合物 を、BeauveriaCandidaKluyveromycesTorulasporaまたはPichiaが産生する 還元酵素の特性を有する還元酵素を用いて選択的に還元することにより、式(III )の化合物 を製造する方法。 2.式(II)の化合物を、Beauveria bassianaPichia pastorisPichia ha plophilaPichia membranefaciensCandida humicolaCandida solaniCand ida diddensiaeCandida friedrichiiKluyveromyces drosophilarumTorula spora hansenii またはPichia angustaが産生する還元酵素の特性を有する還元酵 素を用いて選択的に還元することにより式(III)の化合物を製造する、請求項 1記載の方法。 3.還元酵素がBeauveriaCandidaKluyveromycesTorulasporaまたはPich ia から得られる、請求項1または2記載の方法。 4.選択的還元に際して、還元酵素がBeauveriaCandidaKluyveromycesT orulaspora またはPichiaの全細胞の存在により供給される、請求項1〜3のいず れか1項記載の方法。 5.還元酵素がPichiaの産生するものである、請求項1〜4のいずれか1項記 載の方法。 6.還元酵素がPichia haplophilaまたはPichia angustaの産生するものであ る、請求項5記載の方法。 7.前記還元酵素を産生する生物の全細胞の存在下に、該生物のための炭素源 を含有する栄養培地中で実施される、請求項1〜6のいずれか1項記載の方法。 8.窒素源およびリン源ならびに微量元素が存在する、請求項7記載の方法。 9.好気性条件下で実施される、請求項7または8記載の方法。 10.式(III)の化合物を、Candida pelliculosaNeurospora crassaPic hia trehalophila 、または好ましくはHansenula anomolaが産生する還元酵素の 特性を有する還元酵素を用いて選択的に還元することにより、式 の化合物を製造する方法。
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