JP3169729B2 - 光学活性第二アルコールの製造法 - Google Patents

光学活性第二アルコールの製造法

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JP3169729B2 JP3934693A JP3934693A JP3169729B2 JP 3169729 B2 JP3169729 B2 JP 3169729B2 JP 3934693 A JP3934693 A JP 3934693A JP 3934693 A JP3934693 A JP 3934693A JP 3169729 B2 JP3169729 B2 JP 3169729B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、種々の医薬品、例えば
抗生物質などの製造に有用な光学活性第二アルコールの
製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】光学活性第二アルコールの製造方法とし
て、化学的に合成された第二アルコールのラセミ体を光
学分割剤を用いて光学分割する方法、ケトン化合物をキ
ラルな水素化物や不斉遷移金属錯体を用いて還元する方
法などが知られている。
【0003】しかし、これらの方法は、いずれも高価な
光学分割剤や触媒等を使用する必要があると共に、収率
も低い。また、特に後者の方法では生成物の光学純度が
低い。そのため、これらの方法では、経済的かつ簡便な
方法で光学純度の高い光学活性第二アルコールを効率よ
く得ることが困難である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、光学純度の高い光学活性第二アルコールを簡便
かつ効率よく製造できる方法を提供することにある。
【0005】
【発明の構成】本発明者は、前記目的を達成するため、
鋭意検討の結果、カルボニル基のα位の炭素原子に特定
の置換基が結合したケトン化合物に、キャンディダ属微
生物を作用させると、不斉還元が速やかに進行し、光学
純度の高い対応する光学活性第二アルコールが収率よく
得られることを見出し、本発明を完成した。
【0006】すなわち、本発明は、一般式(I) R1COCH22 (I) (式中、R1は、アルキル基を、R2 は、アルコキシ基
またはアシル基を示す)で表されるケトン化合物に、キ
ャンディダ属微生物またはその処理物を作用させる光学
活性第二アルコールの製造法を提供する。本発明はま
た、一般式(I) 1 COCH 2 2 (I) (式中、R 1 は、アルキル基を、R 2 はアルコキシ基、ア
シル基、カルボキシル基またはアルコキシカルボニル基
を示す)で表されるケトン化合物に、キャンディダ属微
生物またはその処理物を作用させる光学活性第二アルコ
ールの製造法であって、前記キャンディダ属微生物がキ
ャンディダ・ボイジニー(Candida boidinii)である光
学活性第二アルコールの製造法を提供する。
【0007】置換基R1における前記アルキル基は、メ
チル基である
【0008】置換基R2 における前記アルコキシ基に
は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキ
シ、ブトキシ、t−ブトキシ、ペンチルオキシ、オクチ
ルオキシ基などが含まれる。これらのアルコキシ基のう
ち、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、ブトキシ基
などの炭素数1〜4のアルコキシ基などが繁用される。
【0009】前記アシル基には、アセチル、プロピオニ
ル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、イソバレリ
ル、ピバロイル基などのアルカノイル基;ホルミル基;
シクロヘキサンカルボニル基などの脂環式アシル基;ベ
ンゾイル、トルオイル基などの芳香族アシル基などが含
まれる。これらのアシル基のうち、アルカノイル基、特
にアセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、
バレリル基などの炭素数2〜5のアルカノイル基が繁用
される。
【0010】前記カルボキシル基の水素原子は、リチウ
ム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属;マグネ
シウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属等の金属原
子で置換され、塩を形成していてもよい。
【0011】前記アルコキシカルボニル基として、例え
ば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポ
キシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、ブトキシ
カルボニル、t−ブトキシカルボニル、ペンチルオキシ
カルボニル、ヘキシルオキシカルボニル基などが例示さ
れる。これらのうち、メトキシカルボニル、エトキシカ
ルボニル、イソプロポキシカルボニル、ブトキシカルボ
ニル基などのアルキル部分の炭素数が1〜4のアルコキ
シカルボニル基などが好適に用いられる。
【0012】一般式(I)で表されるケトン化合物とし
て、例えば、メトキシアセトン、エトキシアセトン、1
−メトキシ−2−ブタノン、1−エトキシ−2−ペンタ
ノンなどのα−アルコキシケトン類;2,4−ペンタン
ジオン、2,4−ヘキサンジオン、3,5−ヘプタンジ
オン、1−シクロヘキシル−1,3−ブタンジオン、ベ
ンゾイルアセトンなどのβ−ジケトン類;3−ケトブタ
ン酸、3−ケトペンタン酸などのβ−ケト酸類およびそ
の金属塩類;3−ケトブタン酸メチルエステル、3−ケ
トブタン酸エチルエステル、3−ケトブタン酸イソプロ
ピルエステル、3−ケトペンタン酸メチルエステル、3
−ケトヘキサン酸エチルエステル、3−ケトヘプタン酸
エチルエステルなどのβ−ケトエステル類などが例示さ
れる。
【0013】本発明で使用する微生物は、キャンディダ
(Candida )属に属し、一般式(I)で表されるケトン
化合物のカルボニル基を不斉還元する能力を有する限り
特に制限されない。前記キャンディダ属の微生物とし
て、例えば、キャンディダ・ボイジニー(Candida boid
inii)KK912(IFO 10574)などが挙げら
れる。
【0014】キャンディダ・ボイジニーKK912は、
メタノール代謝に関与するメタノール資化性酵母の一種
であり、(財)醗酵研究所(IFO)から入手すること
ができる。
【0015】前記キャンディダ属微生物は、培地で培養
して反応に供してもよい。培地は、微生物が増殖し得る
ものであれば特に制限されない。
【0016】培地の炭素源としては、上記微生物が利用
可能であればいずれも使用でき、具体的には、例えば、
グルコース、フルクトース、シュクロース、デキストリ
ン、デンプンなどの糖類;ソルビトール、メタノール、
エタノール、グリセロールなどのアルコール類;フマル
酸、クエン酸、酢酸、プロピオン酸などの有機酸類及び
その塩類;パラフィンなどの炭化水素類;これらの混合
物などが使用できる。これらの炭素源のうち、グルコー
スなどの糖類、メタノールなどのアルコール類などが好
適に用いられる。
【0017】培地の窒素源としては、例えば、塩化アン
モニウム、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウムなど
の無機酸のアンモニウム塩;フマル酸アンモニウム、ク
エン酸アンモニウムなどの有機酸のアンモニウム塩;肉
エキス、酵母エキス、麦芽エキス、ペプトン、コーンス
ティープリカー、カゼイン加水分解物、尿素などの無機
又は有機含窒素化合物;およびこれらの混合物が使用で
きる。
【0018】培地には、無機塩、微量金属塩、ビタミン
類などの通常の培養に用いられる栄養源を適宜添加して
もよい。また、必要に応じて、培地には、微生物の増殖
を促進する因子、培地のpH保持に有効な緩衝物質など
を添加してもよい。好ましい培地には、無機塩培地が含
まれる。
【0019】微生物の培養は、生育に適した条件下、例
えば、培地のpH3.0〜9.5、好ましくは4〜8、
温度20〜45℃、好ましくは25〜37℃で行うこと
ができる。培養は、嫌気的又は好気的条件下で行なうこ
とができる。培養時間は、例えば、5〜360時間、好
ましくは24〜240時間程度である。
【0020】反応方法としては、例えば、(1) 培養液に
一般式(I)で表されるケトン化合物を添加して反応さ
せる方法、(2) 培養液から遠心分離などにより分離した
菌体を、そのまま又は洗浄した後、緩衝液、水などに再
懸濁し、菌体を含む懸濁液に一般式(I)で表されるケ
トン化合物を添加し反応させる方法などが挙げられる。
【0021】反応に用いる菌体は、生菌体のままで使用
してもよく、菌体処理物、例えば、菌体破砕物、アセト
ン処理、凍結乾燥などの処理を施した処理物を使用して
もよい。これらの菌体又は菌体処理物は、例えば、ポリ
アクリルアミドゲル法、含硫多糖ゲル法(カラギーナン
ゲル法など)、アルギン酸ゲル法、寒天ゲル法などの慣
用の方法で固定化して用いることもできる。さらに、菌
体処理物から取得した酵素も使用できる。前記酵素は、
慣用の方法を適宜組み合わせて精製することにより得る
ことができる。反応系における菌体濃度は、目的化合物
の光学純度および反応速度が低下しない範囲で適宜選択
できる。
【0022】前記ケトン化合物は、そのまま使用しても
よく、溶媒を含む溶液、懸濁又は分散液として使用して
もよい。前記溶媒としては、水、反応に悪影響を及ぼさ
ない有機溶媒が使用できる。懸濁又は分散液では、界面
活性剤などを必要に応じて使用できる。前記ケトン化合
物は、反応当初から反応系に一括して存在させてもよ
く、反応系に分割して添加してもよい。前記ケトン化合
物の使用濃度は、目的化合物の光学純度および反応速度
が低下しない範囲で適宜選択でき、例えば0.01〜9
0重量%、好ましくは0.03〜40重量%、さらに好
ましくは0.05〜20重量%程度である。
【0023】反応の際のエネルギー源は、基質の種類等
に応じて適宜選択でき、例えば前記培地の炭素源として
記載した化合物を使用できる。エネルギー源の量は反応
が損なわれない範囲で選択でき、例えば、反応液中の濃
度として、0.01〜10重量%、好ましくは0.1〜
5重量%程度である。
【0024】反応条件は、目的化合物の生成を損わない
範囲で選択できる。反応系のpHは、例えば、pH3〜
10、好ましくはpH5〜9程度、反応温度は、例え
ば、10〜60℃、好ましくは20〜40℃程度であ
る。前記反応は、撹拌下又は静置下、1〜120時間程
度行うことができる。
【0025】前記一般式(I)で表されるケトン化合物
に前記キャンディダ属微生物又はその処理物を作用させ
ると、カルボニル基が速やかに不斉還元され、対応する
光学活性第二アルコールが高い光学収率および反応収率
で得られる。そして、本発明の方法では、反応で得られ
る光学活性第二アルコールの絶対配置は、基質およびエ
ネルギー源によって異なる。
【0026】例えば、基質として、R1 がメチル基、R
2 が炭素数1〜4のアルコキシ基であるケトン化合物を
用いると、カルボニル基が不斉還元され、α位にアルコ
キシ基を有する光学活性な第二アルコールが高い光学純
度で得られる。そして、この場合、エネルギー源とし
て、グルコースなどの糖類を用いると、Rの絶対配置を
有する光学活性第二アルコールが、また、エネルギー源
としてメタノールなどのアルコールを用いると、Sの絶
対配置を有する光学活性第二アルコールが、それぞれ高
選択的に得られる。したがって、エネルギー源を選択す
るだけで、所望する立体配置を有する目的化合物を高い
光学収率で得ることができる。また、得られたα位にア
ルコキシ基を有する第二アルコールを、常法で処理する
ことにより、光学活性な1,2−アルカンジオールを簡
易に得ることができる。
【0027】また、基質として、R1 がメチル基、R2
が炭素数2〜5のアルカノイル基であるケトン化合物、
すなわち、β−ジケトン類を用いると、2つのカルボニ
ル基の何れもが不斉還元され、(R,R)の絶対配置を
有する対応する光学活性アルカンジオールが、高選択的
に得られる。この場合、ジアステレオマーやその他の副
生物はほとんど生成しない。
【0028】さらに、基質として、R1 がメチル基、R
2 がアルキル部分の炭素数1〜4のアルコキシカルボニ
ル基であるケトン化合物、すなわち、β−ケトエステル
類を用いると、ケトンのカルボニル基のみが不斉還元さ
れ、Sの絶対配置を有する対応する光学活性なβ−ヒド
ロキシエステルが高い光学純度で得られる。
【0029】前記β−ヒドロキシエステルは、β−ヒド
ロキシカルボン酸と化学的に等価であり、加水分解やエ
ステル交換などにより、β−ヒドロキシカルボン酸や、
その塩、エステルまたはアミド等のβ−ヒドロキシカル
ボン酸誘導体に容易に変換することができる。
【0030】反応により生成する光学活性第二アルコー
ルは、慣用の分離精製手段により回収できる。例えば、
反応液から直接又は菌体を分離した後、膜分離、有機溶
媒による抽出、カラムクロマトグラフィー、減圧濃縮、
蒸溜、晶析、再結晶などの通常の精製方法に供すること
により、光学活性第二アルコールを容易に得ることがで
きる。
【0031】反応に用いた菌体は、遠心分離等により分
離回収し、反応に再利用することができる。また、活性
の低下した菌体は、前記の培地で培養することにより再
活性化できる。
【0032】
【発明の効果】本発明の製造法によれば、キャンディダ
属微生物またはその処理物の作用により、簡便かつ効率
よく、光学純度の高い光学活性第二アルコールを得るこ
とができる。
【0033】
【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定され
るものではない。
【0034】なお、実施例において、反応生成物の定量
は、反応液の上澄液をカチオン交換クロマトカラムを用
いた高速液体クロマトグラフィー(HPLC)[カラ
ム:東ソー(株)製、商品名TSKゲルSCX、溶媒:
50mM過塩素酸水溶液、検出:RI]により行った。
また、反応生成物の絶対配置および光学純度の測定は、
光学分割カラムを用いた高速液体クロマトグラフィー
(HPLC)[カラム:ダイセル化学工業(株)製、商
品名キラルセルOB、溶媒:n−ヘキサン/2−プロパ
ノール=19/1、検出波長:220nm]により行っ
た。
【0035】実施例1 下記の組成からなる無機塩培地(pH5.0)を調製し
た。そのうち200mLを2L容の坂口フラスコに採り
減菌処理した後、メタノールを2%添加した。この培地
に、キャンディダ・ボイジニーKK912(IFO10
574)を植菌し、30℃で5日間振盪培養した。遠心
分離により集菌し、次いで蒸溜水で洗浄し、菌体を調製
した。
【0036】 蒸溜水 1L NH4 Cl 2000mg KH2 PO4 200mg MgSO4 ・7H2 O 200mg CaCl2 ・2H2 O 2mg FeSO4 ・7H2 O 1mg MnSO4 ・4H2 O 2mg ZnSO4 ・7H2 O 7mg CuSO4 ・5H2 O 0.05mg 塩酸チアミン 0.05mg 調製した菌体5g、50mMリン酸バッファー(pH
7.0)50mL、メトキシアセトン100mgおよび
メタノール500mgを坂口フラスコに採り、30℃で
10時間往復振盪して反応させたところ、1−メトキシ
−2−プロパノールが収率43%で生成した。
【0037】反応生成物の絶対配置および光学純度を調
べるため、前記反応生成物を、トリメチルシリルヨージ
ドとクロロホルム中、室温で6時間反応させて1,2−
プロパンジオールとした後、アセチル化した。その結
果、(S)−1,2−プロパンジオール ジアセテート
が、光学純度99.2%e.e.で得られた。
【0038】実施例2 メタノール500mgに代えてグルコース500mgを
用いてメトキシアセトンと反応させる以外は、実施例1
と同様に反応を行った。
【0039】その結果、1−メトキシ−2−プロパノー
ルが収率67%で生成した。また、実施例1と同様に反
応生成物を処理したところ、光学純度78.3%e.
e.の(R)−1,2−プロパンジオール ジアセテー
トが得られた。
【0040】実施例3 実施例1と同様にして調製した菌体5g、50mMリン
酸バッファー(pH7.0)50mL、2,4−ペンタ
ンジオン100mgおよびグルコース500mgを坂口
フラスコに採り、30℃で7時間往復振盪して反応させ
た。
【0041】その結果、光学純度95%e.e.の(2
R,4R)−2,4−ペンタンジオールが、収率40%
で生成した。なお、ジアステレオマーおよび他の副生物
は、全く生成しなかった。
【0042】実施例4 実施例1と同様にして調製した菌体5g、50mMリン
酸バッファー(pH7.0)50mL、3−ケトブタン
酸エチルエステル100mgおよびグルコース500m
gを坂口フラスコに採り、30℃で6時間往復振盪して
反応させた。
【0043】その結果、光学純度73%e.e.の
(S)−3−ヒドロキシブタン酸エチルエステルが、収
率80%で生成した。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) R1COCH22 (I) (式中、R1メチル基を、R2は、アルコキシ基または
    アシル基を示す)で表されるケトン化合物に、キャンデ
    ィダ属微生物またはその処理物を作用させる光学活性第
    二アルコールの製造法。
  2. 【請求項2】 R1がメチル基、R2が炭素数1〜4のア
    ルコキシ基であるケトン化合物に、キャンディダ属微生
    物またはその処理物をアルコールの存在下で作用させ、
    Sの絶対配置を有する第二アルコールを得る請求項1記
    載の光学活性第二アルコールの製造法。
  3. 【請求項3】 R1がメチル基、R2が炭素数1〜4のア
    ルコキシ基であるケトン化合物に、キャンディダ属微生
    物またはその処理物を糖類の存在下で作用させ、Rの絶
    対配置を有する第二アルコールを得る請求項1記載の光
    学活性第二アルコールの製造法。
  4. 【請求項4】 R1がメチル基、R2が炭素数2〜5のア
    ルカノイル基であるケトン化合物に、微生物またはその
    処理物を作用させ、(R,R)の絶対配置を有するアル
    カンジオールを得る請求項1記載の光学活性第二アルコ
    ールの製造法。
  5. 【請求項5】 R 2 が炭素数1〜4のアルコキシ基の場
    合、生成した光学活性第二アルコールをさらにトリメチ
    ルシリルヨージドと反応させて、光学活性な1,2−ア
    ルカンジオールを得る請求項1記載の光学活性第二アル
    コールの製造法。
  6. 【請求項6】 R 2 が炭素数2〜5のアルカノイル基で
    あり、光学活性第二アルコールが光学活性アルカンジオ
    ールである請求項1記載の光学活性第二アルコールの製
    造法。
  7. 【請求項7】 キャンディダ属微生物が、キャンディダ
    ・ボイジニー(Candida boidinii)である請求項1記載
    の光学活性第二アルコールの製造法。
  8. 【請求項8】 一般式(I) 1 COCH 2 2 (I) (式中、R 1 はメチル基を、R 2 は、アルコキシ基、アシ
    ル基、カルボキシル基またはアルコキシカルボニル基を
    示す)で表されるケトン化合物に、キャンディダ属微生
    物またはその処理物を作用させる光学活性第二アルコー
    ルの製造法であって、前記キャンディダ属微生物がキャ
    ンディダ・ボイジニー(Candida boidinii)である光学
    活性第二アルコールの製造法。
  9. 【請求項9】 R1がメチル基、R2がアルキル部分の炭
    素数1〜4のアルコキシカルボニル基であるケトン化合
    物に、キャンディダ属微生物又はその処理物を作用さ
    せ、Sの絶対配置を有する第二アルコールを得る請求項
    記載の光学活性第二アルコールの製造法。
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