NO147452B - Hydrolasepreparat for fremstilling av d-fenylglycin ved enzymatisk omdannelse av d,l-fenylhydantoin - Google Patents

Hydrolasepreparat for fremstilling av d-fenylglycin ved enzymatisk omdannelse av d,l-fenylhydantoin Download PDF

Info

Publication number
NO147452B
NO147452B NO77771998A NO771998A NO147452B NO 147452 B NO147452 B NO 147452B NO 77771998 A NO77771998 A NO 77771998A NO 771998 A NO771998 A NO 771998A NO 147452 B NO147452 B NO 147452B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
preparation
hydantoin
hydrolase
carbamyl
phenylgyline
Prior art date
Application number
NO77771998A
Other languages
English (en)
Other versions
NO771998L (no
NO147452C (no
Inventor
Ludwig Degen
Aurelio Viglia
Eugenio Fascetti
Elena Perricone
Original Assignee
Anic Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from IT25252/75A external-priority patent/IT1039757B/it
Publication of NO771998L publication Critical patent/NO771998L/no
Application filed by Anic Spa filed Critical Anic Spa
Priority to NO77771998A priority Critical patent/NO147452C/no
Publication of NO147452B publication Critical patent/NO147452B/no
Publication of NO147452C publication Critical patent/NO147452C/no

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et hydrolasepreparat for fremstilling av D-fenylglycin ved enzymatisk omdannelse av D,L-fenylhydantoin og etterfølgende avspaltning av karbamylresten fra det dannede D-karbamyl-fenylglycin, og det sær-egne ved hydrolasepreparatet i henhold til oppfinnelsen er at preparatet er erholdt fra mikroorganismer av slekten Pseudomonas som kan anvende hydantoiner som eneste nitrogenkilde, fortrinnsvis fra stammen CBS 145.75 eller CBS 146.75.
Foreliggende oppfinnelse vedrører således enzymkomplekser
som er i stand til å omdanne et racemisk hydantoin til et optisk aktivt aminosyrederivat, idet det ved hydrolysen anvendes spesielle mikroorganismer som bruker hydantoin som nitrogenkilde. Aminosyrederivatet (D-karbamyl-fenylglycinet) kan deretter på i og for seg kjent måte omsettes til det øns-kede D-fenylglycin.
Et fåtall aminosyrer, spesielt fenylglycin og p-hydroksyfen-ylglycin er viktige utgangsforbindelser for fremstilling av forbindelser med vid anvendelse innen den farmasøytiske in-dustri.
Et antall forsøk er tidligere gjort på fremstilling av D-aminosyrer, men ingen av disse metoder kunne gjennomføres i indus-triell målestokk.
De kjemiske metoder som hittil er anvendt for separering av optiske isomerer er meget dyre og gir lavere utbytter. De er basert på bruken av kamfer-sulfonsyre.
En annen metode går ut på selektiv hydrolyse av D-acylamino-syre med acylaseenzym. D-acylasene er imidlertid forholds-vis sjeldne og alltid urene med hensyn til L-acylase og dette gjør metoden vanskelig og fører til oppnåelse av et produkt med dårlig optisk renhet.
Enzympreparatet i henhold til den foreliggende oppfinnelse
•tillater derimot fremstilling av en enkel stereo-isomer form av en aminosyre fra en racemisk forbindelse. En metode for enzymatisk separering av visse D,L-aminosyrer er allerede tidligere foreslått i det norske patentskrift 141. 689. Denne metode omfatter hovedsakelig trinnet med at man underkaster den racemiske form av hydantoin-forbindelser med den generelle formel
hvori
R er metyl eller isopropyl for en enzymatisk hydrolyse ved hjelp av dihydropyrimidinase ekstrahert fra kalvelever.
Hydrolysen foregår i henhold til skjemaet.
hvoretter da karbamylresten kan avspaltes fra karbamylderivatet for erholdelse av et ønsket D-fenylglycin.
Den enzymatiske separering av racemiske forbindelser kan således gjennomføres med hydrolaser som tilveiebringes av mikroorganismer av slekten Pseudomonas som kan anvende hydantoin som eneste nitrogenkilde.
Man tar således sikte på først å frembringe det spesifikke enzym som dannes under dyrkning av mikroorganismer av Pseudomonas-slekten med dette hydrolyseres hydantoinet til deri-vater av D-aminosyren, idet enzymet kan anvendes direkte som en bakterisuspensjon eller dyrkingsmedium, eller kan ekstra-heres fra cellene og dyrkingsmediet.
Testen for den selektive hydrolyse av hydantoinderivater til D-aminosyrederivatet ved hjelp av enzympreparatet ble gjen-nomført på følgende måte:
Bak teriestammene, isolert fra jord, planter, avfall av forskjellige typer, etc, såvel som stammer fra bakteriekollek-sjoner ble inokulert fra skrå-agar i 250 ml's kolber inneholdende 50 ml av følgende dyrkingsmedium:
Etter 20 til 24 timers inkubering (orbitalomrøring) ved 30°C ble 30 ml kolber inneholdende 100 ml av det samme medium inkubert med 5 ml av den ovennevnte forkultur.
Etter 18 til 22 timers ytterligere inkubering ble den enzymatiske reaksjon med de hvilende celler gjennomført i prøve-rør med 10 ml's fosfatbuffer, 0,07 M, pH = 8,5 med 20 mikro-mol/ml 5-(D,L)-fenylhydantoin, det ble tilsatt 1 ml av bak-teriesuspensjonen (tørr vekt omtrent 50 mg pr. ml). Etter 30 min. inkubering ved 30°C ble reaksjonen med p-dimetylamino-benzaldehyd gjennomført for den kvantitative bestemmelse av det derved dannede karbamylderivat (J. Biol. Chem., 238, 3325
(1963). De stammer som ble anvendt er gjengitt i tabell 1.
De av dem som er betegnet med nummere 942 og 945 er deponert i Centraalbureau voor Schimmelcultures hvor de er gitt beteg-nelsene CBS 145.75 henhv. 146.75.
De bakteriestammer som er gjengitt i tabell 1 vokser godt i alle vanlige laboratoriemedia. De er alle i stand til å anvende fenyl-hydantoin som en eneste nitrogenkilde. Veks-ten finner sted ved en temperatur på fra 5 til 40°C med op-timal temperatur mellom 25 og 30°C.
Med hensyn til klassifikasjonen ble skjemaet i Bergey's Manual, 7. utgave fulgt sammen med forslag av Lysenko, J.
Gen. Microbiol. 25, 379 (1961) og Stanier, Palleroni, Dou-doroff, J. Gen. Microbiol. 43, 159-271 (1966).
Det er funnet at under den enzymatiske hydrolyse av D-hydantoin ved alkalisk pH (7-10) foregår det en ikke-enzymatisk racemisering av det resterende L-hydantoin. Av denne grunn, og som en følge av den kontinuerlige fjernelse av D-hydantoinet ved den enzymatiske hydrolyse, vil alt karbamylderivatet oppnås i D-formen ved avsluttet reaksjon.
Identiteten av D(-)-N-karbamylfenylglycin ble vist etter krys-tallisering av reaksjonsproduktet, på basis av IR, NMR, masse-spektra og elementæranalyse.
Den spesifikke rotasjon er JdJ^ = -137° (c = 1% i IN NH.OH)
D 4
tilsvarende den som er gjengitt i litteraturen.
Racemiseringshastigheten av L-hydantoin er en funksjon av temperaturen og pH og er desto større ved høyere temperatur og mer basisk pH. Ved imidlertid å arbeide ved en pH i nær-heten av 7,5 er racemiseringshastigheten tilstrekkelig høy til ikke å begrense reaksjonshastigheten.
Temperaturen av den enzymatiske reaksjon kan holdes mellom 10 og 60°C men av praktiske grunner foretrekkes temperaturen mellom 25 og 40°C.
Hydrolysen av D-fenyl-hydantoinet foregår ikke bare i nærvær av mikroorganismer som er dyrket eller i nærvær av intakte celler av disse, men også i ekstrakter av de ovenfor angitte mikroorganismer. Mikroorganismene kan dyrkes, f.eks. i et flytende næringsmedium for å oppnå en akkumulering av hydro-lase i cellene og DL-hydantoinene kan deretter tilsettes til dyrkingskulturen. Den enzymatiske reaksjon kan også gjennom-føres med såkalte hvilende celler. I dette tilfelle utvin-nes bakteriecellene fra dyrkningsmediet, vaskes og suspend-eres i et passende bufret medium hvortil det racemiske hydantoin tilsettes.
I tillegg er det mulig å anvende preparater som inneholder hydrolasene, som f.eks. ekstrakter eller konsentrater av dem, rå eller rensede hydrolasepreparater som er oppnådd fra celler av de ovenfor angitte mikroorganismer. Endelig kan rå eller rensede hydrolaser anvendes, som er immobili-sert ved kombinasjoner med makromolekylære forbindelser.
Følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.
EKSEMPEL 1
Til 100 ml av en flytende kultur i det ovenfor angitte medium av stammen Pseudomonas sp. 942 i en 500 ml kolbe tilsettes etter 24 timers inkubasjon (orbital omrøring) ved 30°C, 100 ml av en fosfatbuffer (0,14 M) pH = 8,5, som inneholdt 30 mikromol/ml 5-(D,1)-fenylhydantoin.
Etter ytterligere 5 timers inkubasjon, under de samme betingelser, ble mengden av derved dannet N-karbamylfenylglycin bestemt .
Fra 530 mg 5-(D,L)-fenylhydantoin ble det dannet 525 mg N-karbamylfenylglycin, tilsvarende et utbytte på omtrent 90%.
EKSEMPEL 2
En dyrkingsvæske ble fremstilt, med den ovennevnte sammenset-ning og inneholdende 1 g pr. liter 5-(D,L)-metylhydantoin.
pH ble innstilt til 7,2 med soda og mediet ble fordelt i 50 ml porsjoner i 250 ml kolber. Etter sterilisering ved 110°C i 30 min. ble kolbene inokulert med en kultur av Pseudomonas sp. 942 fra skrå-agar som inneholdt det samme medium
med 2% agar (DIFCO) og inkubert ved 30°C i 20 timer med or-bitalomrøring (220 omdreininger pr. min.).
Med denne forkultur (optisk densitet ved 550 nm: 0,400: for-tynning 1:10) ble det inokulert 5 ml i 500 ml kolber som inneholdt 100 ml av det samme medium og kulturen ble inkubert ved 30°C med orbitalomrøring (220 omdreininger pr. minutt) i 18 timer (siste fase av eksponentiell vekst). Cellene ble så samlet ved sentrifugering (500 g, 20 mon.) og vaskes 3 ganger i bufret fysiologisk saltløsning og til slutt oppslemmet i en fosfatsaltbuffer pH = 8,5, 0,07 M med hvilende celler.
For den enzymatiske hydrolyse ble det inkubert ved 30°C med orbitalomrøring (220 omdreininger pr. minutt) i 250 ml kolber, 64 ml av reaksjonsblandingen sammensatt av: 260 mg bakterier (tørr vekt) og 20 mikromol/ml D,L-fenylhydantoin (= 3,52 mg/ml). Ved forskjellige tidsintervaller ble produk-tet fra hydrolysen, dvs. D-karbamylfenylglycin, bestemt med den kolorimetriske metode angitt i J. Biol. Chem. 238, 3325 (1963 ved 438 nm). Figuren viser resultatene, som prosent av teoretisk utbytte av det derved dannede karbamylderivat.
På abscissen er angitt tid i timer og på ordinaten prosent dannet D (-) -N-karbamylf enylglycin..
E KSEMPEL 3
Det ble fremstilt et halvsyntetisk medium med følgende sam-mensetning .
Mediet ble fordelt i 50 ml porsjoner i 250 ml kolber og i 100 ml porsjoner i 500 ml kolber og sterilisert i 30 min. ved 110°C.
For forkulturen ble 250 ml kolber inokulert fra skrå-agar med en kultur av Pseudomonas sp. 942-stammen og inkubert som i eksempel 2 i 24 timer ved 30°C.
Fra denne kultur (optisk densitet ved 550 nm: 0.245: fortyn-ning 1:10) ble det inokulert 5 ml i 500 ml kolber. Etter en 19 timers inkubering ved 30°C, som ovenfor, ble de hvilende celler fremstilt som i eksempel 2.
Enzymatisk hydrolyse ble gjennomført ved 30°C i en reaksjons-blanding som inneholdt i 24 ml buffer 280 mg bakterier (på basis av tørr vekt) og 20 mikromol/ml 5-(D,L)-fenylhydantoin. Etter 5, 10 og 15 min. ble mengden av det derved dannede karbamylderivat bestemt.
EKSEMPEL 4
Bakterieceller ble fremstilt av stammen Pseudomonas sp. 942 som beskrevet i eksempel 2. En suspensjon av dem (42 mg pr. ml av tørre celler) i en fosfatsaltbuffer, 0,1 M, pH = 8 ble utsatt for mekanisk knusing ved anvendelse av en "Manto-Gaulin" homogenisator som arbeidet ved et trykk på 850 kg/cm 2 ved en temperatur under 24°C.
Cellemassen ble skilt fra ekstrakten ved sentrifugering ( 25, 000 g i 30 min.) .
Til 950 ml fosfatsaltbuffer, pH = 7.7, inneholdende 2,12 g 5-(D,L)-fenylhydantoin ble det det tilsatt 50 ml av ekstrakten som inneholdt 8,500 U av enzymet. (1U er den mengden enzym som i en fosfatbuffer, pH =7,7 ved 30°C, inneholdende 12 mikromol/ml 5-(D,L)-fenylhydantoin, omdanner 1 mikromol/ml av substratet i løpet av 60 min.).
Etter 1 time ved 30°C hadde det dannet seg 1,7 g D-karbamyl-derivat tilsvarende omtrent 80% total hydrolyse.
EKSEMPEL 5
Som i eksempel 4 ble det tilsatt til 993 ml substrat, 7 ml av et preparat av den ekstrakt som var renset omtrent 7 ganger. Etter 1 time ved 30°C var det dannet 1,7 g D-karbamyl-derivat tilsvarende omtrent 80% av total hydrolyse.
EKSEMPEL 6
Under de samme betingelser som i eksempel 2, ble det etter 30 min. ved 3 0°C, med stammen Pseudomonas sp. 945,
fra 352 mg 5-(D,L)-fenylhydantoin, oppnådd 220 mg N-karbamylfenyl-glycin, tilsvarende omtrent 57% av det teoretiske utbytte.

Claims (1)

  1. Hydrolasepreparat for anvendelse ved fremstilling av D-fenylglycin ved enzymatisk omdannelse av D,L-fenylhydantoin og etterfølgende avspaltning av karbamylresten fra det dannede D-karbamyl-fenylglycin, karakterisert ved at preparatet frem-stilles ved dyrking av mikroorganismer fra slekten Pseudomonas sam kan anvende hydantoiner som eneste nitrogenkilde, fortrinnsvis stammen CBS 145.75 eller CBS 146.75.
NO77771998A 1975-07-10 1977-06-08 Hydrolasepreparat for fremstilling av d-fenylglycin ved enzymatisk omdannelse av d,l-fenylhydantoin NO147452C (no)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO77771998A NO147452C (no) 1975-07-10 1977-06-08 Hydrolasepreparat for fremstilling av d-fenylglycin ved enzymatisk omdannelse av d,l-fenylhydantoin

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT25252/75A IT1039757B (it) 1975-07-10 1975-07-10 Complessi enzimatici atti a trasformare idantoine raceme in am minoacidi otticamente attivi e loro applicazione
NO762324A NO147570C (no) 1975-07-10 1976-07-02 Fremgangsmaate for fremstilling av d-fenylglycin ved enzymatisk omdannelse av d,l-fenylhydantoin
NO77771998A NO147452C (no) 1975-07-10 1977-06-08 Hydrolasepreparat for fremstilling av d-fenylglycin ved enzymatisk omdannelse av d,l-fenylhydantoin

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO771998L NO771998L (no) 1977-01-11
NO147452B true NO147452B (no) 1983-01-03
NO147452C NO147452C (no) 1983-04-13

Family

ID=27273413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO77771998A NO147452C (no) 1975-07-10 1977-06-08 Hydrolasepreparat for fremstilling av d-fenylglycin ved enzymatisk omdannelse av d,l-fenylhydantoin

Country Status (1)

Country Link
NO (1) NO147452C (no)

Also Published As

Publication number Publication date
NO771998L (no) 1977-01-11
NO147452C (no) 1983-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR940005654B1 (ko) L-2-아미노-4-(히드록시메틸 포스피닐)-부티르산의 제조방법
US4080259A (en) Process of preparing L and D α-amino acids by enzyme treatment of DL-α-amino acid amide
NO147570B (no) Fremgangsmaate for fremstilling av d-fenylglycin ved enzymatisk omdannelse av d,l-fenylhydantoin
AU616933B2 (en) Process for the preparation of optically active 2-arylpropionic acids
JP3717535B2 (ja) 新規微生物およびL−α−アミノ酸の製法
US4774179A (en) Process for preparing a 7-aminocephalosporanic acid compound
IL34956A (en) Production of lipase
US4226941A (en) Process for the optical resolution of d,l-2-amino-4-methylphosphinobutyric acid
EP0264457A1 (en) Process for preparing optically active cyclopropanecarboxylic acids
DK165191B (da) L-carnitin-producerende mikroorganismer samt fremgangsmaade til fremstilling af l-carnitin under anvendelse af mikroorganismerne
JPS585189A (ja) 新規なアミドヒドロラ−ゼ
GB2031896A (en) A process for the optical resolution of D,L-2-amino-4- methylphosphinobutyric acid
AU674945B2 (en) Enantioselective hydrolysis of ketoprofen esters by (beauveria bassiana) and enzymes derived therefrom
EP0179523A1 (en) Process for the enzymatic hydrolysis of D-alpha-amino-acid amides
CA2116003C (en) Arylalkanoic acid resolution
US5108914A (en) Process for the synthesis of l-alpha-amino acids
GB1566088A (en) Hydrlases for the hydrolysis of racemic hydantoins
EP0309310B1 (fr) Nouveau système enzymatique, son procédé de préparation et son application notamment dans la préparation de la D-parahydroxyphénylglycine
NO147452B (no) Hydrolasepreparat for fremstilling av d-fenylglycin ved enzymatisk omdannelse av d,l-fenylhydantoin
US20020037559A1 (en) Process for producing n-protected d-proline derivatives
US5496715A (en) Process for preparing indigo
US5079167A (en) Method of racemate resolution
Sambale et al. Microbial hydrolysis of amino acid carbamates
US6214604B1 (en) Biotechnical production process of piperazine R-α-carboxylic acids and piperazine S-α-carboxylic acid amide
NO155698B (no) Fremgangsmaate for fremstilling av stereospesifikke karbamylderivater av aaa-hydroksysyrer.