JP2566962B2 - γ−置換−β−ハイドロキシ酪酸エステルの製造法 - Google Patents

γ−置換−β−ハイドロキシ酪酸エステルの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 近年、種々なオキシ酸類の医・農薬合成中間体として
の有用性が認識されつつある。本発明は、これらオキシ
酸類のうち、カルニチン合成の中間体となるγ−置換−
β−ハイドロキシ酪酸エステルの効率的製造法に関す
る。
〔従来の技術〕
従来、γ−置換アセト酢酸エステル(以下、AAEと言
う)を還元酵素でγ−置換−β−ハイドロキシ酪酸エス
テル(以下、HBEと言う)に変換するには水性媒体単独
系が用いられて来た(特開昭59−118093号公報)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者らは、水性媒体単独反応系での反応条件につ
き検討したが、HBEの蓄積濃度に限界があり、それ以上
収量を上げるには多量の酵素及び補酵素を要する上、か
えつて収率の低下をきたす等の問題があつた。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、水性媒体中で、γ−置換アセト酢酸エステ
ルをγ−置換−β−ハイドロキシ酪酸エステルに還元す
る能力を有する還元酵素を用い、γ−置換アセト酢酸エ
ステルからγ−置換−β−ハイドロキシ酪酸エステルを
製造するに際し、水と二相を形成しうる有機溶媒を存在
させることを特徴とする該γ−置換−ハイドロキシ酪酸
エステルの製造法である。
本発明に使用される有機溶媒の最低条件としては、 (1) 基質AAE及び生成物HBEを溶解出来る (2) 水性媒体と二相を成しうる (3) 還元酵素に対する反応阻害性及び不活化作用が
低い ことが望ましい。具体的には、ギ酸エステル、酢酸エス
テル、プロピオン酸エステル、酪酸エステル等の有機酸
エステル類、n−ブチルアルコール、n−アミルアルコ
ール、n−オクチルアルコール等のアルキル基の炭素数
4以上のアルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレン
等の芳香族系溶媒類、ジエチルエーテル、メチルエチル
エーテル、イソプロピルエーテル等のエーテル類、クロ
ロホルム、1,2−ジクロロエタン、四塩化炭素等のハロ
ゲン化炭化水素類などが挙げられる。反応系中における
これら有機溶媒類の水性媒体に対する使用比率は特に制
限されないが、実用上、重量基準で有機溶媒/水性媒体
=95/5〜10/90の範囲が好ましい。
次にこれら二相媒体中で還元反応に用いる酵素源とし
ては、AAEをHBEに変換する能力を有する酵素であつて、
微生物菌体、菌体処理物、菌体より抽出した粗酵素及び
精製酵素を使用できる。更に、これらを公知の方法で固
定化した固定化物等も効果的に使用できる。具体的に
は、キヤンデイダ属(Candida)、サツカロマイセス属
(Saccharomyces)、トルロプシス属(Torulopsis)、
トリコスポロン属(Trichosporon)、ピキア属(Pichi
a)、ハンゼヌラ属(Hansenula)、ジオトリコム属(Ge
otrichum)、エンドマイセス属(Endomyces)、デバリ
オマイセス属(Debaryomyces)、スポロボロマイセス属
(Sporobolomyces)等の酵母類、 オーレオバクテリウム(Aureobacterium)属 アルカリゲネス(Alcallgenes)属 アグロバクテリウム(Agrobacterium)属 アリスロバクター(Arthrobacter)属 アモルフオスポランギウム(Amorphosporangium)属 アムプラリエラ(Ampullariella)属 ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属 バチルス(Bacillus)属 コリネバクテリウム(Corynebacterium)属 セルロモナス(Cellulomonas)属 エシエリキア(Escherichia)属 エンテロバクター(Enterobacter)属 フラボバクテリウム(Flavobacterium)属 ハフニア(Hafinia)属 クルチア(Kurthia)属 ラクトバチルス(Lactobacillus)属 ミクロコツカス(Micrococcus)属 メタノモナス(Methanomonas)属 メチロバシルス(Methylobacillus)属 ミクロビスポラ(Microbispora)属 ミクロモノスポラ(Micromonospora)属 ノカルジア(Nocardia)属 プロテウス(Proteus)属 シユードモナス(Pseudomonas)属 ペデオコツカス(Pediococcus)属 プラノモノスポラ(Planomonospora)属 プロトモナス(Protomonas)属 ロドコツカス(Rhodoccus)属 セラチア(Serratia)属 ストレプトマイセス(Streptomyces)属 サーモアクチノミセス(Thermoactinomyces)属 キサントモナス(Xanthomonas)属 エルシニア(Yersinia)属 に属するバクテリア類、さらにカビ類としてアスペルジ
ルス属(Aspergillus)、ムコール属(Mucor)、フザリ
ウム属(Fusarium)、リゾプス属(Rhizopus)、ペニシ
リウム属(Penicillium)、ノイロスポラ属(Neurospor
a)、プルラリア属(Pullularia)、ウスチラゴ属(Ust
ilago)、バーテイシリウム属(Verticillium)などが
あげられる。
これら酵素源には、AAEを不斉的に還元し、(R)−H
BE又は(S)−HBEを生成したり、また光学的に選択性
がなく(R)体/(S)体が混合したHBEを生成するも
のもある。しかし、本発明の方法によれば、これら酵素
源に限定されるものではなく、AAEをHBEに還元する反応
には、上記以外でも適用可能である。
還元反応には、還元酵素以外に通常補酵素として還元
型ニコチンアミド・アデニンジヌクレオチド(NADH)又
はニコチンアミド・アデニンジヌクレオチドリン酸(NA
DPH)を必要とするので、反応系に添加するかNADH又はN
ADPHを生成する反応システムを還元反応系中に共存させ
る必要がある。例えば、グルコースデヒドロゲナーゼに
よるグルコースからのグルコン酸生成反応におけるNAD
又はNADPの各々NADH又はNADPHへの変換を利用するNADH
又はNADPH再生システム等を好適に利用できる。
使用するAAEの種類に関しては、γ−位置換基として
は、クロル、ブロム、フルオロ、アジド基などが、エス
テル基としては炭素数1〜10のアルキル基が望ましい。
反応温度は5〜70℃、好ましくは20〜40℃、反応pHは
4〜10好ましくは6〜8に調整すれば本発明の効果は十
分に発揮される。かくして得られた反応液は二相が分離
する迄静置するか、遠心分離機等で分離し、HBEの大部
分を含有する有機層部分を集める。水層残存HBEは必要
に応じ同一又は他の抽出溶媒等で回収することもでき
る。HBEを含有する有機層を合わせ硫酸ナトリウム等の
脱水剤で脱水後、有機溶媒を減圧下で除去し、必要に応
じ更に減圧蒸留又はクロマト分離等の処理をすれば純度
の高いHBEが高収率で得られる。
以下、実施例で本発明を詳細に説明するが、本発明
は、これらに限定されるものではない。
〔実施例〕
実施例1 グルコース5重量%、コーン・ステイープ・リカー5
重量%から成る培地(pH6.0)5mlを試験管にとり、スポ
ロボロマイセス・サルモニカラー(Sporobolomyces Sal
monicolor)IFO1038を接種し、28℃で2日間培養した。
これと同一組成の培地100mlを500ml容フラスコに取り、
種培養5mlを接種し、28℃で4日間振とう培養を行なつ
た。遠心分離機により集菌し、0.01Mリン酸緩衝液(pH
7.0)で洗浄後、同一緩衝液で全容10mlに調整し、氷冷
下超音波波砕器により20KHzで5分間菌体を破砕したも
のを粗酵素液として反応に用いた。反応は粗酵素液10ml
に捕酵素としてNADPH300μモル、基質γ−クロルアセト
酢酸エチル300μモル及び酢酸エチル10ml添加し、pHを
8に調整後、30℃で撹拌下開始した。20時間後、有機層
と水層を分け、水層区分を酢酸エチル5mlで2回抽出し
た。酢酸エチル区分を合わせ、無水硫酸ナトリウムで脱
水後、減圧濃縮して油状物を得た。このものを減圧蒸留
して、IR(島津製作所製IR−435)、NMR(日本電子社製
PMX 60SI)、ガスクロマトグラフイー(島津製作所製GC
−9 APF、PEG 20M×1m、150℃、N2 30ml/分)で分析し
たところ、γ−クロル−β−ハイドロキシ酪酸エチルで
あることを確認した。
NMR(CDCl3)δ(ppm): 1.25(3H,tr) 4.20(3H,q ) 3.6 (2H,d ) 3.2 (1H,br) 2.6 (2H,d ) 比較のために、酢酸エチルを添加せず、水性媒体単独
系で同一条件下反応させた結果も合せて第1表に示し
た。
実施例2 第2表の各種有機溶媒を添加して反応した以外は実施
例1と同様に行なつた。収率は第2表のとおりであつ
た。
実施例3 第3表の菌株を用いた以外は実施例1と同様に行なつ
た。結果を第3表に示す。
光学純度の測定は次によつた。
生成γ−クロル−β−ハイドロキシ酪酸エチルと
(+)−α−メトキシ−α−トリフルオロメチルフエニ
ル酢酸とのエステルを合成し、ジアステレオマー化合物
とした後、HPLC分析し、光学純度を算出した。
HPLC分析条件 カラム:パーテイジル(Partisil 5(φ4.6×250mm、ワ
ツトマン社製) 移動相:ヘキサン:テトラハイドロフラン:メタノール
=600:100:1(重量基準) 速 度:2.0ml/分 検 出:217nmでの吸光度 いずれも高い光学純度を有する(S)−体であつた。
実施例4 第4表の菌株を用いた以外は実施例1と同様に行なつ
た。結果を第4表に示す。
生成したγ−クロル−β−ハイドロキシ酪酸エチルの
光学活性分析は実施例3記載のHPLC法によつた。その結
果(R)体と(S)体の混合物であることが解つた。
実施例5 第5表の基質を用いた以外は実施例1と同様に行なつ
た。結果を第5表に示す。
実施例6 グルコース5重量%、コーン・ステイープ・リカー5
重量%から成る培地(pH6.0)5mlを試験管に取り、スポ
ロボロマイセス・サルモニカラーIFO1038を接種して28
℃で2日間振とう培養を行ない種培養を得た。上記と同
一組成の培地500mを2l容フラスコ10本に取り、種培養
5mlを添加して28℃で4日間振とう培養を行なつた。
次に、5の培養液から遠心分離(28000G,20分間)
で回収した培養菌体を0.01Mリン酸緩衝液(pH7.4)で洗
浄後、ダイノミル(シンマルエンタープライズ社製、ビ
ーズ0.25〜0.5mmφ)で20分間処理を行ない、28000Gで2
0分間遠心分離してケン濁物質を除き、粗酵素液を得
た。このものに硫酸アンモニウムを加えて60〜80飽和%
の画分を遠心分離(28000G×30分)により回収し、0.01
Mリン酸緩衝液(pH7.0)で20時間透析した。次にDEAE−
セフアセル(フアーマシア社製)カラムクロマトグラフ
イ(1.6φ×30cm)に吸着させ、上記緩衝液で洗浄後、
塩化ナトリウム0〜0.6Mを含む同緩衝液による直線グラ
ジエント溶出を行なつた。活性を示した画分を集め、限
外ろ過機(アミコン社、YM10)で濃縮し、グルろ過カラ
ムクロマト(セフアデツクス、G−100、2.0×90cm)に
供給し、0.1MのNaClを含む上記緩衝液でクロマトグラフ
を行ない活性を示した画分を集めた。上記同様の方法で
ゲルろ過クロマトグラフイを行ない精製酵素液を調製し
た。このものは電気泳動的に単一バンドを示した。かく
して得られた精製酵素を使用し、第6表の条件下で反応
した。結果を比較例と共に示す。
生成物を含有する酢酸エチルを無水硫酸ナトリウムで
脱水後、減圧除去し、得られた無色液体を実施例1と同
様に分析したところ、純度98%のγ−クロル−β−ハイ
ドロキシ酪酸エチルであつた。また、このものを実施例
3の方法で測定した光学純度は97%eeの(R)−体であ
つた。
〔発明の効果〕
本発明の方法によれば、従来の水性媒体単独系ではな
しえなかつた高収率、高純度かつ高濃度のHBEを得るこ
とができる。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水性媒体中で、γ−置換アセト酢酸エステ
    ルをγ−置換−β−ハイドロキシ酪酸エステルに還元す
    る能力を有する還元酵素を用い、γ−置換アセト酢酸エ
    ステルからγ−置換−β−ハイドロキシ酪酸エステルを
    製造するに際し、水と二相を形成しうる有機溶媒を存在
    させることを特徴とする該γ−置換−β−ハイドロキシ
    酪酸エステルの製造法。
  2. 【請求項2】水と二相を形成しうる有機溶媒がエステル
    類、アルコール類、芳香族類、エーテル類又はハロゲン
    化炭化水素類である特許請求の範囲第(1)項記載の製
    造法。
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