NL1017250C1 - Process for the preparation of enantiomerically enriched amino acids. - Google Patents
Process for the preparation of enantiomerically enriched amino acids. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1017250C1 NL1017250C1 NL1017250A NL1017250A NL1017250C1 NL 1017250 C1 NL1017250 C1 NL 1017250C1 NL 1017250 A NL1017250 A NL 1017250A NL 1017250 A NL1017250 A NL 1017250A NL 1017250 C1 NL1017250 C1 NL 1017250C1
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- phosphate
- reaction mixture
- amino acid
- ammonia
- separation
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P41/00—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P41/00—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture
- C12P41/003—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture by ester formation, lactone formation or the inverse reactions
- C12P41/005—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture by ester formation, lactone formation or the inverse reactions by esterification of carboxylic acid groups in the enantiomers or the inverse reaction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
- C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
-1 --1 -
WERKWIJZE VOOR DE BEREIDING VAN ENANTIOMEER VERRIJKTE 5 AMINOZURENProcess for the preparation of enantiomerically enriched 5-amino acids
De uitvinding betreft een werkwijze voor de bereiding van een in het D-enantiomeer verrijkt aminozuur, waarin een mengsel van de enantiomeren 10 van het overeenkomstige N-carbamoylaminozuur in contact wordt gebracht met een D-carbamoylase waarbij ammoniak vrijkomt.The invention relates to a process for the preparation of an amino acid enriched in the D-enantiomer, in which a mixture of the enantiomers of the corresponding N-carbamoylamino acid is contacted with a D-carbamoylase in which ammonia is released.
D-aminozuren zijn belangrijke bouwstenen voor biologisch actieve preparaten zoals li-lactamantibiotica, peptide-hormonen en pesticiden. Een veel gebruikte bereidingswijze voor deze “onnatuurlijke” aminozuren is een 15 methode waarbij het overeenkomstige DL-5-gesubstitueerde hydantoine enantioseiectief wordt gehydrolyseerd door een hydantoinase tot het overeenkomstige N-carbamoylaminozuur. Dit N-carbamoylaminozuur kan enzymatisch worden omgezet naar het overeenkomstige D-aminozuur.D-amino acids are important building blocks for biologically active preparations such as l-lactam antibiotics, peptide hormones and pesticides. A widely used method of preparation for these "unnatural" amino acids is a method in which the corresponding DL-5-substituted hydantoin is enantioseively hydrolysed by a hydantoinase to the corresponding N-carbamoylamino acid. This N-carbamoylamino acid can be enzymatically converted to the corresponding D-amino acid.
Een nadeel van de bekende werkwijze is dat er, voor het 20 realiseren van een bepaalde reactietijd, relatief grote hoeveelheden biokatalysator nodig zijn omdat algemeen bekend is dat het enzym dat verantwoordelijk is voor de hydrolyse van carbamoylaminozuren (het carbamoylase ook wel N-carbamoyl-D-aminozuuramidohydrolase genoemd) sterk wordt geremd door het reactieproduct ammoniak. Beschreven is (Olivieri et. al.(1981) Biotechnology and 25 Bioengineering, vol. 23, 2173-2183; Runser (1990) Applied Microbiology and Biotechnology, 33, 382-388; 1 Π ) i \ - 2 -A drawback of the known method is that, in order to realize a certain reaction time, relatively large amounts of biocatalyst are required because it is generally known that the enzyme responsible for the hydrolysis of carbamoylamino acids (the carbamoylase also called N-carbamoyl-D -amino acid amidohydrolase) is strongly inhibited by the reaction product ammonia. Described is (Olivieri et. Al. (1981) Biotechnology and 25 Bioengineering, vol. 23, 2173-2183; Runser (1990) Applied Microbiology and Biotechnology, 33, 382-388; 1 Π) i \ - 2 -
Louwrier (1996) Enzyme and Microbial Technology, 19, 562-571) dat de concentratie waarbij inhibitie, door ammoniak, optreedt zeer laag is (~ 10 mM). Voor de bekende processen betekent dit dat bij een concentratie van 10 mM ammoniak het carbamoylase werkzaam is met de helft van de maximale snelheid.Louwrier (1996) Enzyme and Microbial Technology, 19, 562-571) that the concentration at which inhibition by ammonia occurs is very low (~ 10 mM). For the known processes this means that at a concentration of 10 mM ammonia the carbamoylase is active at half the maximum speed.
5 Bij een concentratie van 20 mM ammoniak is snelheid van het carbamoylase nog maar 1/3 van de maximale snelheid. Het zal duidelijk zijn dat onder industrieel relevante condities waarbij hoge productconcentraties, bijvoorbeeld > 500 mM, wenselijk zijn de snelheid van het carbamoylase zeer sterk geremd zal zijn.At a concentration of 20 mM ammonia, the speed of the carbamoylase is only 1/3 of the maximum speed. It will be clear that under industrially relevant conditions where high product concentrations, for example> 500 mM, are desirable, the speed of the carbamoylase will be very strongly inhibited.
Lagere productconcentraties waarbij de activiteit van het carbamoylase nagenoeg 10 maximaal is, zijn vanwege de lage productiecapaciteit economisch onaantrekkelijk.Lower product concentrations where the activity of the carbamoylase is practically maximal are economically unattractive due to the low production capacity.
In de literatuur zijn diverse methoden beschreven om de ammoniakconcentratie tijdens de enzymatische conversie laag te houden. Een voorbeeld van in-situ verwijdering van ammoniak is beschreven door Kim & Kim, 15 (1995) Enzyme and Microbial Technology, 17, 63-67 waarbij tijdens de bereiding van D-p-hydroxyfenylglycine met behulp van hydantoïnase en carbamoylase gebruik wordt gemaakt van een adsorbent (AD300NS, een silicaatcomplex van Tomita Pharmaceutical Co. (Japan)) voor de verwijdering van ammoniak. Een nadeel van deze methode is dat het adsorbent duur is en dus gerecycled moet 20 worden.Various methods have been described in the literature to keep the ammonia concentration low during the enzymatic conversion. An example of in-situ removal of ammonia is described by Kim & Kim, 15 (1995) Enzyme and Microbial Technology, 17, 63-67 in which an adsorbent is used during the preparation of Dp-hydroxyphenylglycine using hydantoinase and carbamoylase (AD300NS, a silicate complex from Tomita Pharmaceutical Co. (Japan)) for the removal of ammonia. A disadvantage of this method is that the adsorbent is expensive and must therefore be recycled.
Volgens een andere methode, beschreven in J6 1285-996-A (1986) wordt de ontstane ammoniak destillatief verwijderd. Deze methode voor de verwijdering van ammoniak is echter alleen effectief bij hoge pH van het reactiemengsel. Bij een dergelijke hoge pH is het enzym echter niet actief.According to another method described in J6 1285-996-A (1986), the ammonia formed is removed by distillation. However, this ammonia removal method is only effective at high pH of the reaction mixture. However, the enzyme is not active at such a high pH.
25 Wanneer ammoniak destillatief wordt verwijderd bij neutrale pH, tussen pH 7 -7,5, blijft zelfs wanneer meer dan 90% van het reactievolume verwijderd wordt, nog 60 tot 90% van de gevormde ammoniak in het reactiemengsel. Een efficiënte verwijdering bij neutrale pH is dus niet mogelijk.When ammonia is removed by distillation at neutral pH, between pH 7-7.5, even if more than 90% of the reaction volume is removed, 60 to 90% of the ammonia formed remains in the reaction mixture. Efficient removal at neutral pH is therefore not possible.
De uitvinding vóórziet nu in een eenvoudige en economisch 3 0 aantrekkelijke werkwijze waarin minder biokatalysator hoeft te worden toegepast danwel een kortere reactietijd wordt gerealiseerd.The invention now provides a simple and economically attractive process in which less biocatalyst has to be used or a shorter reaction time is realized.
Dit wordt volgens de uitvinding bereikt door de ammoniak te verwijderen met behulp van een tweewaardig metaalzout van een fosfaat-, een monowaterstoffostaat- of een diwaterstoffosfaation; in de verdere beschrijving 35 kortweg aangeduid als fosfaatzout. Daartoe kan bijvoorbeeld de enzymatische - 3 - reactie worden uitgevoerd in aanwezigheid van een fosfaatzout. Verrassenderwijze is bovendien gebleken dat het reactiemengsel ook bij hoge slurryconcentraties goed roerbaar bleef.This is achieved according to the invention by removing the ammonia with the aid of a divalent metal salt of a phosphate, a monohydrogen phosphate or a dihydrogen phosphate ion; in the further description 35 simply referred to as phosphate salt. To this end, for example, the enzymatic 3 reaction can be carried out in the presence of a phosphate salt. Moreover, it has surprisingly been found that the reaction mixture remains well stirrable even at high slurry concentrations.
Een andere uitvoeringsvorm wordt bijvoorbeeld gevormd door 5 het reactiemengsel via bijvoorbeeld een loop na afscheiding van de onopgeloste reactiecomponenten, door bijvoorbeeld een tweede reactor, of een kolom of een filter te leiden waarin zich het fosfaatzout bevindt. De in het reactiemengsel aanwezige ammoniak wordt dan gebonden aan het fosfaatzout waarbij het overeenkomstige ammoniumfosfaatzout wordt gevormd, waarna de resterende 10 vloeistof, die bijvoorbeeld nog enzym bevat, teruggevoerd wordt naar de enzymatische decarbamoyleringsreactie.Another embodiment is formed, for example, by passing the reaction mixture through, for example, a loop after separation of the undissolved reaction components, through, for example, a second reactor, or a column or filter containing the phosphate salt. The ammonia present in the reaction mixture is then bound to the phosphate salt, the corresponding ammonium phosphate salt being formed, after which the remaining liquid, which for example still contains enzyme, is returned to the enzymatic decarbamoylation reaction.
Gebleken is namelijk dat er geen of veel minder enzym inhibitie optreedt. Dit is des te verrassender omdat bekend is dat divalente metalen al bij geringe concentraties (1 a 10 μ molair) carbamoylase gekatalyseerde reacties 15 kunnen verstoren.It has been found that no or much less enzyme inhibition occurs. This is all the more surprising because it is known that divalent metals can disturb carbamoylase catalyzed reactions at low concentrations (1 to 10 μ molar).
Geschikte tweewaardige metaalionen zijn bijvoorbeeld magnesium-, cobalt-, calcium-, mangaan-, zirconium- of rutheniumionen. Om economische redenen wordt bij voorkeur magnesiummonowaterstoffosfaat (MgHP04.), ook wel magnesiumhydrofosfaat genoemd, toegepast. MgHP04 past 2 0 wat pH betreft bij de optimale procescondities en is eenvoudig te bereiden uit goedkope grondstoffen. Het fosfaatzout kan ook in situ worden gevormd.Suitable divalent metal ions are, for example, magnesium, cobalt, calcium, manganese, zirconium or ruthenium ions. For economic reasons, magnesium monohydrogen phosphate (MgHPO 4.), Also called magnesium hydrophosphate, is preferably used. MgHPO 4 fits pH with the optimum process conditions and is easy to prepare from inexpensive raw materials. The phosphate salt can also be formed in situ.
Het fosfaatzout, bijvoorbeeld MgHP04, kan op eenvoudige wijze bereid worden door toevoeging van fosforzuur aan het overeenkomstige oxide of hydroxide, bijvoorbeeld magnesiumoxide of -hydroxide, waarbij fosfaatzout wordt 2 5 gevormd. Het verkregen fosfaatzout kan vervolgens worden toegevoegd (eventueel na filtreren en wassen).The phosphate salt, for example MgHPO 4, can be prepared in a simple manner by adding phosphoric acid to the corresponding oxide or hydroxide, for example magnesium oxide or hydroxide, whereby phosphate salt is formed. The resulting phosphate salt can then be added (optionally after filtering and washing).
De hoeveelheid toe te passen fosfaatzout ligt bij voorkeur tussen 0,5 en 3 equivalenten fosfaatzout, in het bijzonder tussen 0,8 en 1,2 equivalenten, gerelateerd aan de hoeveelheid ammoniak die tijdens de reactie 3 0 wordt gevormd.The amount of phosphate salt to be used is preferably between 0.5 and 3 equivalents of phosphate salt, in particular between 0.8 and 1.2 equivalents, related to the amount of ammonia formed during the reaction.
Geschikte enzymen die kunnen worden toegepast zijn bijvoorbeeld de enzymen die gewoonlijk in hydantoïnase-carbamoylase processen worden toegepast, bijvoorbeeld enzymen afkomstig van het genus Pseudomonas, in het bijzonder Pseudomonas fluorescens, putida of desmolytica, 35 Achromobacter, Corynebacterium, Bacillus, in het bijzonder Bacillus brevis of - 4 -Suitable enzymes that can be used are, for example, the enzymes commonly used in hydantoinase-carbamoylase processes, for example enzymes from the genus Pseudomonas, in particular Pseudomonas fluorescens, putida or desmolytica, Achromobacter, Corynebacterium, Bacillus, in particular Bacillus brevis or - 4 -
Bacillus stearothermophilus, Brevibacterium, Microbacterium, Artrobacter, Agrobacterium, in het bijzonder Agrobacterium tumefaciens of radiobacter, Acrobacter, Klebsiella, Sarcina, Protaminobacter, Streptomyces, Actinomyces, Candida, Rhodotorula, Pichia of Paecilomyces.Bacillus stearothermophilus, Brevibacterium, Microbacterium, Artrobacter, Agrobacterium, in particular Agrobacterium tumefaciens or radiobacter, Acrobacter, Klebsiella, Sarcina, Protaminobacter, Streptomyces, Actinomyces, Candida, Rhodotorula, Pichia or Paecilomyces.
5 De enzymatisch reactie kan worden uitgevoerd bij een pH die ligt tussen pH 5 en pH 9 en wordt bij.voorkeur uitgevoerd bij een pH die ligt tussen pH 6 en 8. De temperatuur waarbij de enzymatische reactie wordt uitgevoerd ligt bij voorkeur tussen 0 en 50°C, in het bijzonder tussen 20 en 40°C.The enzymatic reaction can be carried out at a pH between pH 5 and pH 9 and is preferably carried out at a pH between pH 6 and 8. The temperature at which the enzymatic reaction is carried out is preferably between 0 and 50. ° C, in particular between 20 and 40 ° C.
Na afloop van de enzymatische reactie kan het reactiemengsel 10 op diverse wijzen worden opgewerkt.After the enzymatic reaction has ended, the reaction mixture can be worked up in various ways.
Een geschikte opwerking is bijvoorbeeld via aanzuren van het reactiemengsel tot een pH tussen 0 en 3, bij voorkeur tussen 0,5 en 1,5, gevolgd door verwijdering van de biomassa. Na pH verhogen tot bijvoorbeeld een waarde tussen 3 en 5, bij voorkeur tussen 3,5 en 4,5, kan het D-aminozuur worden 15 afgescheiden, bijvoorbeeld door filtratie of centrifugatie. Na verhogen van de pH tot een waarde tussen 5 en 11, bij voorkeur tussen 7 en 10, kan bijvoorbeeld via centrifugatie of filtratie het uit het fosfaatzout gevormde overeenkomstige ammoniumfosfaatzout worden afgescheiden.A suitable work-up is, for example, via acidification of the reaction mixture to a pH between 0 and 3, preferably between 0.5 and 1.5, followed by removal of the biomass. After raising the pH to, for example, a value between 3 and 5, preferably between 3.5 and 4.5, the D-amino acid can be separated off, for example by filtration or centrifugation. After raising the pH to a value between 5 and 11, preferably between 7 and 10, the corresponding ammonium phosphate salt formed from the phosphate salt can, for example, be separated via centrifugation or filtration.
Een andere geschikte opwerking verloopt bijvoorbeeld via pH 20 verhoging tot een waarde tussen 9 en 11, bij voorkeur tussen 9,5 en 10,5, waarna het uit fosfaatzout gevormde overeenkomstige vaste ammoniumfosfaatzout kan worden afgefiltreerd. Uit de verkregen moederloog wordt vervolgens de biomassa verwijderd, bijvoorbeeld met behulp van micro- of ultrafiltratie. Na aanzuren tot een pH bijvoorbeeld tussen 3 en 6, bij voorkeur tussen 4,5 en 5,5 kan vervolgen 2 5 vast D-aminozuur worden geïsoleerd, bijvoorbeeld met behulp van filtratie.Another suitable work-up proceeds, for example, via a pH increase to a value between 9 and 11, preferably between 9.5 and 10.5, after which the corresponding solid ammonium phosphate salt formed from phosphate salt can be filtered off. The biomass is then removed from the mother liquor obtained, for example with the aid of micro- or ultrafiltration. After acidification to a pH, for example, between 3 and 6, preferably between 4.5 and 5.5, solid D-amino acid can then be isolated, for example by filtration.
Het verkregen ammoniumfosfaatzout kan vervolgens op bekende wijze eenvoudig worden omgezet in het fosfaatzout door droge verhitting van het ammoniumfosfaatzout waarbij ammoniak ontwijkt. Een andere methode is om een slurry van het ammoniumfosfaatzout bij een pH > 8,5, in het bijzonder 3 0 tussen 9 en 11, te verhitten waarbij ammoniak ontwijkt.The resulting ammonium phosphate salt can then easily be converted in known manner into the phosphate salt by dry heating of the ammonium phosphate salt, thereby evading ammonia. Another method is to heat a slurry of the ammonium phosphate salt at a pH> 8.5, in particular between 9 and 11, thereby evading ammonia.
In US-A-4460555 en US-A-4650857 uit 1984 en 1985 zijn specifieke magnesiumhydrofosfaatdeeltjes beschreven als ammoniakvangers. Deze octrooipublicaties zijn met name gericht op dergelijke deeltjes voor toepassing in enzymatische dialyse systemen voor de verwijdering van ureum met 3 5 behulp van urease door middel van het wegvangen van ammoniak dat uit het - 5 - ureum vrijkomt. De totale hoeveelheid ammoniak die hier vrijkomt is echter relatief laag. De toepassing van dergelijke deeltjes in hydantoïnase/carbamoylase processen ter voorkoming van enzyminhibitie is in de sindsdien verstreken tijd echter nooit gesuggereerd.US-A-4460555 and US-A-4650857 from 1984 and 1985 describe specific magnesium hydrophosphate particles as ammonia scavengers. These patent publications are particularly directed to such particles for use in enzymatic dialysis systems for the removal of urea with the aid of urease by means of capturing ammonia released from the urea. However, the total amount of ammonia that is released here is relatively low. However, the use of such particles in hydantoinase / carbamoylase processes to prevent enzyme inhibition has never been suggested in the time since.
5 De uitvinding kan bijzonder goed worden toegepast in de bereiding van enantiomeer verrijkte aminozuren via de zogenaamde hydantoïne route waarbij uit het overeenkomstige hydantoine in het D-enantiomeer verrijkt N-carbamoyl-aminozuur wordt bereid met behulp van een hydantoïnase, eventueel in combinatie met een racemase, gevolgd door de decarbamoylering met behulp 10 van D-carbamoylase. Gebleken is dat de aanwezigheid van fosfaatzouten en/of ammoniumfosfaatzouten geen remmende of denaturerende werking hebben op hydantoïnase, carbamoylase en/of racemase. De pH waarbij deze omzettingen plaatsvinden ligt in de bekende processen veelal tussen 7 en 8, aangezien bij hogere pH's enzyminhibitie optreedt door de aanwezigheid van NH3. Een nadeel 15 van het uitvoeren van de reacties bij ongeveer neutrale pH is dat er in de bereiding van vrijwel alle aminozuren, in het bijzonder van alifatische aminozuren, geen of onvoldoende racemisatie van het achterblijvende hydantoïne enantiomeer plaatsvindt.The invention can be used particularly well in the preparation of enantiomerically enriched amino acids via the so-called hydantoin route wherein N-carbamoyl-amino acid enriched in the D-enantiomer enriched with the corresponding hydantoin is prepared with the aid of a hydantoinase, optionally in combination with a racemase followed by decarbamoylation using D-carbamoylase. It has been found that the presence of phosphate salts and / or ammonium phosphate salts has no inhibitory or denaturing effect on hydantoinase, carbamoylase and / or racemase. In the known processes, the pH at which these conversions take place is usually between 7 and 8, since at higher pHs enzyme inhibition occurs due to the presence of NH 3. A disadvantage of carrying out the reactions at approximately neutral pH is that in the preparation of almost all amino acids, in particular of aliphatic amino acids, there is no or insufficient racemization of the remaining hydantoin enantiomer.
Gebleken is nu dat wanneer de reacties volgens.de uitvinding 2 O worden uitgevoerd bij hogere pH, bijvoorbeeld bij een pH tussen 7,0 en 9,0 bij voorkeur tussen 7,5 en 8,5 er nagenoeg geen enzyminhibitie optreedt terwijl er wel racemisatie van het ongewenste enantiomeer optreedt. Bijgevolg kan een opbrengst worden gerealiseerd die veel hoger is dan de 50% die zonder racemisatie theoretisch maximaal mogelijk is.It has now been found that when the reactions according to the invention are carried out at a higher pH, for example at a pH between 7.0 and 9.0, preferably between 7.5 and 8.5, virtually no enzyme inhibition occurs while there is racemization. of the undesired enantiomer. Consequently, a yield can be realized that is much higher than the 50% that is theoretically possible without racemization.
25 De werkwijze volgens de uitvinding kan eveneens worden toegepast in resolutieprocessen waarbij een DL-N-carbamoylaminozuur met behulp van een microorganisme dat een D-selectief hydantoinehydrolyserend en N-carbamoylaminozuur hydrolyserend enzym bevat, wordt omgezet tot het overeenkomstige in het D-enantiomeer verrijkte aminozuur en de niet omgezette 30 in het enantiomeer verrijkte L-N-carbamoylaminozuur. Doordat de reactie bij verhoogde pH (bijvoorbeeld tussen 7,5 en 9) kan worden uitgevoerd, treedt er minder verlies aan L-N-carbamoyl aminozuur op, aangezien bij hogere pH de hydantoïnase reactie niet verloopt.The method according to the invention can also be used in resolution processes in which a DL-N-carbamoylamino acid is converted with the aid of a microorganism containing a D-selective hydantoin hydrolyzing and N-carbamoylamino acid hydrolyzing enzyme to the corresponding amino acid enriched in the D-enantiomer and the unreacted LN-carbamoylamino acid enriched in the enantiomer. Because the reaction can be carried out at an elevated pH (for example between 7.5 and 9), less loss of L-N-carbamoyl amino acid occurs, since at a higher pH the hydantoinase reaction does not proceed.
35 'I ύΊ ?.35 "I".
. ... % - 6 -. ...% - 6 -
Voorbeelden Voorbeeld IExamples Example I
5 Aan 200 ml water werd 34 g DL-p-hydroxyfenylglycine hydantoine en 34 g MgHP04-3H20 toegevoegd. Nadat de pH van het reactiemengsel op pH = 7,2 werd gebracht met behulp van 5N NaOH werd de reactie gestart door toevoeging van 34 ml Agrobacterium radiobacter celsuspensie. De reactie werd onder een stikstof atmosfeer uitgevoerd bij 40°C.To 200 ml of water was added 34 g of DL-p-hydroxyphenylglycine hydantoin and 34 g of MgHPO 4 -3H 2 O. After the pH of the reaction mixture was adjusted to pH = 7.2 using 5 N NaOH, the reaction was started by adding 34 ml of Agrobacterium radiobacter cell suspension. The reaction was carried out under a nitrogen atmosphere at 40 ° C.
10 De pH van het reactiemengsel werd constant gehouden op pH 7,2 door toevoeging van 5 N NaOH. Door middel van HPLC analyse werd vastgesteld dat reeds na 10 uur hydrolyse een conversie van >99% werd bereikt.The pH of the reaction mixture was kept constant at pH 7.2 by the addition of 5 N NaOH. It was determined by HPLC analysis that a conversion of> 99% was achieved after 10 hours of hydrolysis.
Vergelijkend experiment 1 15 Onder vergelijkbare condities zoals beschreven in Voorbeeld 1 werd 34 g DL-p-hydroxyfenylglycine hydantoine gehydrolyseerd, echter, in afwezigheid van het fosfaatzout. De reactie werd gestart door toevoeging van 34 ml van dezelfde Agrobacterium radiobacter celsuspensie. De reactie werd onder een stikstof atmosfeer uitgevoerd bij 40°C. De pH van het reactiemengsel werd 20 door middel van een automatische titratie met 1,3 M H3P04 constant gehouden op pH = 7,2. Op regelmatige tijdstippen werd de voortgang van de reactie gecontroleerd door middel van een HPLC-analyse. Geconstateerd werd dat na ca. 10 uur hydrolyse een conversie van ca. 57% werd verkregen. De conversie gemeten na 30 uur bedroeg >99%.Comparative Experiment 1 Under similar conditions as described in Example 1, 34 g of DL-p-hydroxyphenyl glycine hydantoin was hydrolyzed, however, in the absence of the phosphate salt. The reaction was started by adding 34 ml of the same Agrobacterium radiobacter cell suspension. The reaction was carried out under a nitrogen atmosphere at 40 ° C. The pH of the reaction mixture was kept constant at pH 7.2 by means of an automatic titration with 1.3 M H3 PO4. The progress of the reaction was checked at regular intervals by an HPLC analysis. It was observed that after approximately 10 hours of hydrolysis a conversion of approximately 57% was obtained. The conversion measured after 30 hours was> 99%.
2525
Voorbeeld IIEXAMPLE II
Een hydrolyse van DL-p-hydroxyfenylglycine hydantoine werd uitgevoerd door 122 g van deze verbinding met 122 g MgHP04-3H20 toe te voegen aan 575 ml water. De pH van dit mengsel werd met 5N NaOH op pH = 7,2 30 gebracht waarna gedurende 1 uur stikstof gas werd doorgeleid. De enzymatische conversie werd gestart door toevoeging van 8 ml Agrobacterium radiobacter celsuspensie. De pH van het reactiemengsel werd constant gehouden op pH = 7,2 door toevoeging van NaOH (25 gew. %). In totaal werd een NaOH-verbruik van 19 g geregistreerd. Na 95 uur hydrolyse werd een conversie gemeten van 35 99,3%.A hydrolysis of DL-p-hydroxyphenyl glycine hydantoin was carried out by adding 122 g of this compound with 122 g of MgHPO 4 -3H 2 O to 575 ml of water. The pH of this mixture was adjusted to pH 7.2 with 5 N NaOH, after which nitrogen gas was passed through for 1 hour. The enzymatic conversion was started by adding 8 ml of Agrobacterium radiobacter cell suspension. The pH of the reaction mixture was kept constant at pH = 7.2 by the addition of NaOH (25% by weight). In total, a NaOH consumption of 19 g was recorded. After 95 hours of hydrolysis a conversion of 99.3% was measured.
- 7 -- 7 -
Vergelijkend experiment 2Comparative experiment 2
Onder vergelijkbare condities zoals beschreven in voorbeeld II werd aan 575 ml water bij 40°C p-hydroxyfenylglycine hydantoine (122 g) 5 toegevoegd. Nadat de pH op 7,2 werd gebracht met 5N NaOH werd gedurende 1 uur stikstof gas doorgeleid. De reactie werd gestart door toevoeging van 30 ml van eenzelfde Agrobacterium radiobacter celsuspensie. De pH werd constant gehouden op pH 7,2 met een 33 gew. % H3P04 oplossing. Na 95 uur hydrolyse werd een conversie van 98,7% gemeten. De conversie, gemeten na 97,5 uur 10 hydrolyse bedroeg 99,3%.Under similar conditions as described in Example II, p-hydroxyphenyl glycine hydantoin (122 g) was added to 575 ml of water at 40 ° C. After the pH was adjusted to 7.2 with 5 N NaOH, nitrogen gas was passed through for 1 hour. The reaction was started by adding 30 ml of the same Agrobacterium radiobacter cell suspension. The pH was kept constant at pH 7.2 with a 33 wt. % H 3 PO 4 solution. After 95 hours of hydrolysis, a conversion of 98.7% was measured. The conversion, measured after 97.5 hours of hydrolysis, was 99.3%.
Voorbeeld IIIEXAMPLE III
Aan 510 ml water werd bij 40°C 176 gram DL-p-hydroxyfenylglycine hydantoine en 176 g MgHP04-3H20 toegevoegd. Dit 15 reactiemengesel werd geduurende 1 uur geïnertiseerd met behulp van stikstof. De enzymatisch conversie werd gestart door toevoeging van 15 ml van een Agrobacterium radiobacter celsuspensie. De pH van het reactiemengsel werd door middel van een automatische titratie met 5N NaOH constant op pH = 7,2 gehouden. Door middel van HPLC-analyse kon worden vastgesteld dat de 20 conversie na 120 uur hydrolyse 99,8% bedroeg.To 510 ml of water was added 40 g of DL-p-hydroxyphenylglycine hydantoin and 176 g of MgHPO 4 -3H 2 O at 40 ° C. This reaction mixture was inertized with nitrogen for 1 hour. The enzymatic conversion was started by adding 15 ml of an Agrobacterium radiobacter cell suspension. The pH of the reaction mixture was kept constant at pH 7.2 by automatic titration with 5 N NaOH. It could be determined by HPLC analysis that the conversion after 120 hours of hydrolysis was 99.8%.
Vergelijkend experiment 3Comparative experiment 3
Aan 557 mL water werd bij 40°C 176 gram DL-p-hydroxyfenylglycine hydantoine toegevoegd en op pH = 7,2 werd gebracht met 5 25 N NaOH. Dit reactiemengesel werd geduurende 1 uur geïnertiseerd met behulp van stikstof. Hierna werd 56 ml van eenzelfde Agrobacterium radiobacter celsuspensie toegevoegd. De pH van het reactiemengsel werd door middel van een automatische titratie met 33 gew. % H3P04 constant op pH = 7,2 gehouden. Door middel van HPLC-analyse kon worden vastgesteld dat de conversie na 30 146,5 uur 96,5% en na 180 uur hydrolyse 99,8% bedroeg.To 557 mL of water was added 176 grams of DL-p-hydroxyphenylglycine hydantoin at 40 ° C and adjusted to pH 7.2 with 5 N N NaOH. This reaction mixture was inertized with nitrogen for 1 hour. After this, 56 ml of the same Agrobacterium radiobacter cell suspension was added. The pH of the reaction mixture was adjusted by means of an automatic titration with 33 wt. % H 3 PO 4 kept constant at pH = 7.2. By means of HPLC analysis it could be established that the conversion was 96.5% after 146.5 hours and 99.8% after hydrolysis for 180 hours.
Voorbeeld IVEXAMPLE IV
Een reactiemengsel verkregen zoals beschreven in Voorbeeld II 3 5 werd aangezuurd met circa 130 g H2S04 (98 gew. %) tot pH = 1 waarna de celresten werden verwijderd door middel van een microfiltratie. Het retentaat werd • · - 8 - gediafiltreerd met 100 g water. De verzamelde waterfasen werden gedeeltelijk ingedampt tot een volume van ongeveer 600 ml. Aan het verkregen residue werd circa 63 g NaOH (50 gew. %) toegevoegd tot een pH van 3,5 en werd het gevormde D-p-hydroxyfenylglycine afgescheiden en enkele malen gewassen. Aan 5 het filtraat van deze stap werd circa 53 g NaOH (50 gew. %) toegevoegd tot een pH van 8,5 waarna het gevormde MgNH4P04 kon worden afgescheiden.A reaction mixture obtained as described in Example II was acidified with approximately 130 g of H 2 SO 4 (98% by weight) to pH = 1, after which the cell debris was removed by means of a microfiltration. The retentate was diafiltered with 100 g of water. The collected water phases were partially evaporated to a volume of approximately 600 ml. Approximately 63 g of NaOH (50 wt.%) Were added to the resulting residue to a pH of 3.5 and the D-p-hydroxyphenylglycine formed was separated and washed several times. About 53 g of NaOH (50% by weight) was added to the filtrate of this step to a pH of 8.5, after which the MgNH 4 PO 4 formed could be separated.
Het MgNH4P04 werd twee maal gewassen met 50 ml water waarna het werd gesuspendeerd in water. Vervolgens werd onder verlaagde druk een mengsel van water en ammoniak afgedampt.The MgNH 4 PO 4 was washed twice with 50 ml of water after which it was suspended in water. A mixture of water and ammonia was then evaporated under reduced pressure.
1 o Uiteindelijk werd 101,7 g D-p-hydroxyfenylglycine verkregen en 118 gram MgHP04-3H30.1 o Finally, 101.7 g of D-p-hydroxyphenylglycine was obtained and 118 g of MgHPO 4 -3H30.
Voorbeeld VExample V
Een reactiemengsel verkregen zoals beschreven in Voorbeeld II 15 werd met circa 70 g NaOH (50 gew.%) op pH = 10 gebracht. Het reactiemengsel werd gefiltreerd waarna het residue twee maal werd gewassen met 100 ml water. Het filtraat van deze stap werd door een microfiltratie opstelling geleid om eventueel aanwezige celresten te verwijderen. Het retentaat werd enige malen gewassen. Het permeaat werd vervolgens met circa 40 g H2S04 aangezuurd tot 20 een pH van 3,5 waarbij D-p-hydroxyfenylglycine kristalliseert. Na afscheiden, wassen een drogen werd een opbrengst van 102 g D-p-hydroxyfenylglycine verkregen.A reaction mixture obtained as described in Example II was adjusted to pH = 10 with approximately 70 g of NaOH (50% by weight). The reaction mixture was filtered and the residue was washed twice with 100 ml of water. The filtrate from this step was passed through a microfiltration arrangement to remove any cell debris present. The retentate was washed several times. The permeate was then acidified with about 40 g of H 2 SO 4 to a pH of 3.5 at which D-p-hydroxyphenyl glycine crystallizes. After separation, washing and drying, a yield of 102 g of D-p-hydroxyphenyl glycine was obtained.
25 Voorbeeld VIExample VI
De conversie van DL-p-hydroxyfenylglycine hydantoïne naar D-(-)-p-hydroxyfenylglycine werd uitgevoerd bij diverse pH-waarden.The conversion of DL-p-hydroxyphenyl glycine hydantoin to D - (-) - p-hydroxyphenyl glycine was performed at various pH values.
Aan 200 ml water werd 34 g (177 mmol) DL-p-hydroxyfenylglycine hydantoïne en 34 g MgHP04-3H20 toegevoegd. Het 30 reactiemengsel werd op de gewenste pH gebracht met behulp van 5N NaOH waarna de reactie werd gestart door toevoeging van 3,0 ml van een Agrobacterium radiobacter celsuspensie. De reactie werd onder een stikstof atmosfeer uitgevoerd bij 40°C. De pH van het reactiemengsel werd door middel van een automatische titratie met 5N NaOH op de gewenste pH gehouden. De 3 5 resultaten van deze experimenten zijn weergegeven in tabel 1. In deze tabel is de - 9 - reactietijd weergegeven waarbij een conversie van > 99% werd bereikt.To 200 ml of water was added 34 g (177 mmol) of DL-p-hydroxyphenylglycine hydantoin and 34 g of MgHPO 4 -3H 2 O. The reaction mixture was adjusted to the desired pH using 5 N NaOH after which the reaction was started by adding 3.0 ml of an Agrobacterium radiobacter cell suspension. The reaction was carried out under a nitrogen atmosphere at 40 ° C. The pH of the reaction mixture was maintained at the desired pH by means of an automatic titration with 5 N NaOH. The 3 results of these experiments are shown in Table 1. This table shows the reaction time in which a conversion of> 99% was achieved.
Tabel 1 pH reactietijd (uur) voor > 99% conversie __ _ __ _ __ _ 7/7 — 7β 88 5Table 1 pH reaction time (hour) for> 99% conversion __ _ __ _ __ _ 7/7 - 7β 88 5
Voorbeeld VIIEXAMPLE VII
30 g DL-N-carbamoyl-p-hydroxyfenylglycine en 34 g MgHP04-3H20 werd bij 40 °C toegevoegd aan 200 ml water. De pH van het reactiemengsel werd met circa 15 g 42% KOH op pH 8,0 gebracht. Vervolgens 10 werd, onder een stikstof atmosfeer, 13 ml van een Agrobacterium radiobacter celsuspensie toegevoegd. De pH van het reactiemengsel werd constant gehouden op pH 8,0. De samenstelling van het reactiemengsel werd gevolgd door middel van HPLC-analyse. Na een reactietijd van 27 uur werd een D-p-hydroxyfenylglycine concentratie gemeten van 4,3 gew. % en een L-N-carbamoyl-15 p-hydroxyfenylglycine concentratie van 5,4 gew. %. De samenstelling van het reactiemengsel bleef vervolgens constant.30 g of DL-N-carbamoyl-p-hydroxyphenylglycine and 34 g of MgHPO 4 -3H 2 O were added to 200 ml of water at 40 ° C. The pH of the reaction mixture was adjusted to pH 8.0 with approximately 15 g of 42% KOH. Subsequently, 13 ml of an Agrobacterium radiobacter cell suspension was added under a nitrogen atmosphere. The pH of the reaction mixture was kept constant at pH 8.0. The composition of the reaction mixture was monitored by HPLC analysis. After a reaction time of 27 hours, a D-p-hydroxyphenylglycine concentration of 4.3 wt. % and an L-N-carbamoyl-15 p-hydroxyphenylglycine concentration of 5.4 wt. %. The composition of the reaction mixture then remained constant.
Voorbeeld VIIIEXAMPLE VIII
15 g DL-valine hydantoïne en 20 g MgHP04-3H20 werd 2 0 toegevoegd aan 200 ml water. Nadat de pH op 8 werd gebracht door toevoeging van 5 N NaOH werd de reactie gestart door toevoeging van 15 ml Agrobacterium radiobacter celsuspensie. De reactie werd uitgevoerd bij 40 °C onder een stikstof atmosfeer. De pH van de reactie werd constant gehouden op pH = 8 door toevoeging van 5 N NaOH.15 g of DL-valine hydantoin and 20 g of MgHPO 4 -3H 2 O were added to 200 ml of water. After the pH was adjusted to 8 by adding 5 N NaOH, the reaction was started by adding 15 ml of Agrobacterium radiobacter cell suspension. The reaction was carried out at 40 ° C under a nitrogen atmosphere. The pH of the reaction was kept constant at pH = 8 by the addition of 5 N NaOH.
25 Na 16 uur hydrolyse werd een D-valine concentratie gemeten van 52 g/l wat overeenkomt met een conversie van > 99% op basis van het DL-valine hydantoïne.After 16 hours of hydrolysis, a D-valine concentration of 52 g / l was measured, which corresponds to a conversion of> 99% based on the DL-valine hydantoin.
Claims (10)
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1017250A NL1017250C1 (en) | 2001-01-31 | 2001-01-31 | Process for the preparation of enantiomerically enriched amino acids. |
CNA028044282A CN1520460A (en) | 2001-01-31 | 2002-01-31 | Process for prepn. of enantiomer-enriched amino acidds |
AU2002230274A AU2002230274A1 (en) | 2001-01-31 | 2002-01-31 | Process for the preparation of enantiomer-enriched amino acids |
JP2002561661A JP2004521623A (en) | 2001-01-31 | 2002-01-31 | Method for producing enantiomer-rich amino acids |
EP02711530A EP1404854A2 (en) | 2001-01-31 | 2002-01-31 | Process for the preparation of enantiomer-enriched amino acids |
PCT/NL2002/000072 WO2002061107A2 (en) | 2001-01-31 | 2002-01-31 | Process for the preparation of enantiomer-enriched amino acids |
CZ20032077A CZ20032077A3 (en) | 2001-01-31 | 2002-01-31 | Process for preparing enantiomer-enriched amino acids |
HU0302864A HUP0302864A2 (en) | 2001-01-31 | 2002-01-31 | Process for the preparation of enantiomer-enriched amino acids |
KR10-2003-7009948A KR20030071868A (en) | 2001-01-31 | 2002-01-31 | Process for the preparation of enantiomer-enriched amino acids |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1017250A NL1017250C1 (en) | 2001-01-31 | 2001-01-31 | Process for the preparation of enantiomerically enriched amino acids. |
NL1017250 | 2001-01-31 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL1017250C1 true NL1017250C1 (en) | 2002-08-01 |
Family
ID=19772826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL1017250A NL1017250C1 (en) | 2001-01-31 | 2001-01-31 | Process for the preparation of enantiomerically enriched amino acids. |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1404854A2 (en) |
JP (1) | JP2004521623A (en) |
KR (1) | KR20030071868A (en) |
CN (1) | CN1520460A (en) |
AU (1) | AU2002230274A1 (en) |
CZ (1) | CZ20032077A3 (en) |
HU (1) | HUP0302864A2 (en) |
NL (1) | NL1017250C1 (en) |
WO (1) | WO2002061107A2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1019416C2 (en) * | 2001-11-23 | 2003-06-02 | Dsm Nv | Process for preparing an enantiomerically enriched α-amino acid. |
KR100600698B1 (en) * | 2004-08-26 | 2006-07-14 | 삼성전자주식회사 | Image reproduction apparatus and remote controller for control image reproduction apparatus and method for converting channel thereof |
JPWO2011068206A1 (en) | 2009-12-04 | 2013-04-18 | 三菱瓦斯化学株式会社 | Process for producing optically active amino acid or optically active amino acid amide |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0118548A1 (en) * | 1982-09-09 | 1984-09-19 | Organon Teknika Corporation | Ammonia scavenger |
DE3732896A1 (en) * | 1986-11-07 | 1988-08-25 | Schulze Rettmer Rainer | Process for eliminating ammonia and phosphate from waste water and process water |
DE4040067C2 (en) * | 1990-12-14 | 1994-04-07 | Nalco Chemie Gmbh Deutsche | Process for the removal and recovery of ammonium contents from process and waste water |
-
2001
- 2001-01-31 NL NL1017250A patent/NL1017250C1/en not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-01-31 WO PCT/NL2002/000072 patent/WO2002061107A2/en not_active Application Discontinuation
- 2002-01-31 AU AU2002230274A patent/AU2002230274A1/en not_active Abandoned
- 2002-01-31 CN CNA028044282A patent/CN1520460A/en active Pending
- 2002-01-31 KR KR10-2003-7009948A patent/KR20030071868A/en not_active Application Discontinuation
- 2002-01-31 CZ CZ20032077A patent/CZ20032077A3/en unknown
- 2002-01-31 HU HU0302864A patent/HUP0302864A2/en unknown
- 2002-01-31 JP JP2002561661A patent/JP2004521623A/en not_active Withdrawn
- 2002-01-31 EP EP02711530A patent/EP1404854A2/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HUP0302864A2 (en) | 2003-12-29 |
JP2004521623A (en) | 2004-07-22 |
EP1404854A2 (en) | 2004-04-07 |
WO2002061107A2 (en) | 2002-08-08 |
WO2002061107A3 (en) | 2003-12-31 |
CZ20032077A3 (en) | 2003-11-12 |
AU2002230274A1 (en) | 2002-08-12 |
KR20030071868A (en) | 2003-09-06 |
CN1520460A (en) | 2004-08-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4080259A (en) | Process of preparing L and D α-amino acids by enzyme treatment of DL-α-amino acid amide | |
Bauer et al. | Enantioselective hydrolysis of racemic 2-phenylpropionitrile and other (R, S)-2-arylpropionitriles by a new bacterial isolate, Agrobacterium tumefaciens strain d3 | |
EP0199407B1 (en) | Process for racemizing an optically active n-benzylidene amino-acid amide | |
NL1017250C1 (en) | Process for the preparation of enantiomerically enriched amino acids. | |
US4670395A (en) | Enantioselective hydrolysis of N-acylamino acid esters using a combined enzyme system | |
Yamanaka et al. | Enzymatic preparation of optically active 3-trimethylsilylalanine | |
WO2012043800A1 (en) | Method for producing surfactin and salt thereof | |
US5952206A (en) | Process for preparing L-aspartic acid | |
JPS6121091A (en) | Improved amino group exchange reaction for producing amino acid | |
HU199560B (en) | Process for transforming alpha-hydroxy-carboxylic acids to the corresponding l-alpha-amino-carboxylic acids with continuous enzimatic method | |
JP4596098B2 (en) | Method for producing optically active α-amino acid | |
JPS60133893A (en) | Production of l-phenylalanine | |
DE19529211C2 (en) | Process for the preparation of (R) tertiary leucine | |
US5036004A (en) | Process for producing L-serine | |
JP2674078B2 (en) | Process for producing D-α-amino acid | |
JPS61274690A (en) | Production of d-alpha-amino acid | |
Chibata et al. | Applications of immobilized enzymes and immobilized microbial cells for L-amino acid production | |
US6136573A (en) | Process for producing alkali metal [S,S]-ethylenediamine-n,n'-disuccinates | |
JPH06181788A (en) | Production of l-serine | |
JP2009278914A (en) | Method for producing optically active aromatic amino acid and optically active aromatic amino acid amide | |
JP2674076B2 (en) | Method for producing D-α-amino acid | |
GB1577087A (en) | Enzyme preparation having l-amino acyl amidase activity | |
DE19942812A1 (en) | Process for the preparation of D- (3'-pyridyl) alanine | |
HRP990152A2 (en) | Process for producing l-asparagin acid | |
JPS58216691A (en) | Method for obtaining l-threonine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20050801 |