JP5358428B2 - アルコールデヒドロゲナーゼを用いた光学活性第二級アルコールのラセミ化方法 - Google Patents

アルコールデヒドロゲナーゼを用いた光学活性第二級アルコールのラセミ化方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5358428B2
JP5358428B2 JP2009505898A JP2009505898A JP5358428B2 JP 5358428 B2 JP5358428 B2 JP 5358428B2 JP 2009505898 A JP2009505898 A JP 2009505898A JP 2009505898 A JP2009505898 A JP 2009505898A JP 5358428 B2 JP5358428 B2 JP 5358428B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alcohol dehydrogenase
alcohol
optically active
racemization
active secondary
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009505898A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2009534023A (ja
Inventor
シュテュルマー，ライナー
クロウティル，ヴォルフガング
ファベル，カート
グリューベル，クリスティアン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of JP2009534023A publication Critical patent/JP2009534023A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5358428B2 publication Critical patent/JP5358428B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

本発明は、光学活性第二級アルコールの酵素的ラセミ化方法に関する。
第二級アルコールデヒドロゲナーゼは、第二級アルコールの酸化および対応するケトンのアルコールへの還元を触媒する。
Figure 0005358428
本発明は、光学活性第二級アルコールを少なくとも１種のE.C. 1.1.1.クラスのアルコールデヒドロゲナーゼと共にインキュベートすることにより光学活性第二級アルコールをラセミ化する方法に関する。
本発明の方法で用いることができる光学活性第二級アルコールには、多くの構造的に異なるアルコールおよび第二級アルコール基を含む化合物が含まれる。
4〜約20個のC原子の鎖長を有する脂肪族アルコールが好適であり、脂肪族基は、分岐もしくは非分岐、一価もしくは多価不飽和、または環状であることも、あるいは環系、例えばモルホリン、ピロール、チオフェン、ピラゾール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピリジン、ピラン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、クマロン、インドール、キノリンのような複素環系の一部を形成することもできる。
好ましい脂肪族アルコールは、2-ブタノール、2-ペンタノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、2-オクタノール、3-オクタノール、2-ノナノール、2-デカノールである。
さらに好適な第二級アルコールは、アリール-アルキル構造を有するものであり、芳香族部分はホモ芳香族またはヘテロ芳香族であってもよい。
好ましいアルコールは、芳香族部分として、場合により置換されていてもよいフェニル、ナフチル、ピリジル基を有するものである。
特に好ましい第二級アルコールは、場合により置換されていてもよいフェニルエタノール-2、フェニルプロパノール-2、フェニルブタノール-2、フェニルペンタノール-2、フェニルヘキサノール-2である。
アルコールは、１回以上、すなわち１個以上のH原子がF、Cl、Br、I、NH2、NHR、NR2、SH、CN、COOH、COOR、CO、CS、CNH、NO2（ここで、Rはアルキルまたはアルキルアリール基である）のような基により置換されていてもよい。
好適なアルコールデヒドロゲナーゼは、酵素分類E.C. 1.1.1.のNADまたはNADP依存性オキシドレダクターゼ、特にアルコールデヒドロゲナーゼ、好ましくは微生物から単離された、あるいは遺伝子操作法により微生物から単離および/または改変されたアルコールデヒドロゲナーゼである。改変は、いわゆるランダム突然変異誘発法またはいわゆる部位特異的突然変異誘発法により導入することができる。
好ましく使用されるアルコールデヒドロゲナーゼは、ラクトバチルス（Lactobacillus）属、特にラクトバチルス・ケフィール（Lactobacillus kefir）種の微生物、およびロドコッカス（Rhodococcus）属、特にロドコッカス・エリスロポリス（Rhodococcus erythropolis）種の微生物由来のアルコールデヒドロゲナーゼである。
これらのアルコールデヒドロゲナーゼは、市販されているか（例えばFlukaから）、または公に利用可能な菌株のコレクションから入手可能で公知の方法により単離することができる。例えばラクトバチルス・ケフィール DSM 20587、ATCC 35411；ロドコッカス・エリスロポリス DSM 43066、ATCC 25544がある。
好ましい実施形態において、複数の異なるアルコールデヒドロゲナーゼをアルコールデヒドロゲナーゼとして使用する。好ましくはプレログ特異性（Prelog specificity）において異なるアルコールデヒドロゲナーゼ、特に好ましくはプレログ特異性（Prelog specificity）を有するアルコールデヒドロゲナーゼとアンチプレログ特異性（anti-Prelog specificity）を有する第２のアルコールデヒドロゲナーゼをアルコールデヒドロゲナーゼとして使用する。プレログ特異性の定義については、Kurt Faberによる文献、Pure Appl. Chem. 69, 1613-1632, 1997、特に酸化還元反応についてのセクション（本明細書に参照により明確に組み込む）を参照されたい。
熱力学的考察によれば、いずれのアルコールデヒドロゲナーゼを用いてもラセミ化は可能である。最大のラセミ化速度を達成するためには、ラセミ化に用いるアルコールデヒドロゲナーゼは、酸化と還元の両方に対して最小のエナンチオ選択性/立体選択性を有するべきである。選択性はとりわけ温度の関数であるので、高温条件下で活性が損なわれないのであれば、「通常の」条件下で選択性を有する酵素を用いて高温でラセミ化を行うことも同様に可能である（例えばL.ケフィール（L.kefir）アルコールデヒドロゲナーゼ）。高いエナンチオ選択性および立体選択性（E > 200）を有するアルコールデヒドロゲナーゼは低いラセミ化活性を示す。
二酵素系または多酵素系において、アルコールデヒドロゲナーゼ系の選択性は用いる酵素の選択性によって構成される。それぞれ基質に関連した高いエナンチオ選択性または立体選択性を有するが、反対の立体優先性（stereopreference）を有する、「プレログ（Prelog）」酵素（R.エリスロポリス（R.erythropolis）アルコールデヒドロゲナーゼ）とアンチ「プレログ」酵素（L.ケフィールアルコールデヒドロゲナーゼ）を同時に使用すると、この系の全体の選択性は1であり、ラセミ化は加速する。
本発明で使用するデヒドロゲナーゼ活性を有する酵素は、本発明の方法において遊離酵素または固定化酵素として使用することができる。
本発明の方法は、0℃〜95℃、好ましくは10℃〜85℃、特に好ましくは15℃〜75℃の温度で行うことが有利である。
本発明の方法におけるpHは、pH 4〜12、好ましくはpH 4.5〜9、特に好ましくはpH 5〜8に維持することが有利である。
本発明の方法は、基質に応じて、追加の溶媒中または溶媒としての基質自身の中で行うことができる。好適な溶媒は、酵素的酸化還元反応を可能とする全ての慣用の有機溶媒、特にアルコール、ケトン、エーテル、炭化水素またはこれらの物質の混合物である。有利なことに、ラセミ体の第二級アルコールは選択された溶媒により容易に取り出すことができる。
本発明の方法において、光学活性アルコールはエナンチオ濃縮（enantiomeric enrichment）を示すエナンチオマーを意味する。本方法において好ましく使用するエナンチオ純度（enantiomeric purities）は、少なくとも70% ee、好ましくは少なくとも80% ee、特に好ましくは少なくとも90% ee、非常に特に好ましくは少なくとも98% eeである。
これに関連して、光学活性アルコールのラセミ化は、初めのアルコール（基質）と比較してエナンチオ純度が減少すること、特にエナンチオ純度が10、20、25、30 パーセント減少することを意味する。完全なラセミ化は本発明の好ましい実施形態を表すが、ラセミ化はエナンチオマーの比が50:50に達する絶対的な必要性を意味すると理解されるべきではない。
完全な酵素-補酵素複合体を確実に形成させるためには、酵素1モル当たり少なくとも1モルのNAD+またはNADPが確実に存在するかぎり、用いる補酵素（NAD/NADHまたはNADP/NADPH）の量はラセミ化にとって重要ではない。中間体として形成するケトンの濃度は、用いるNAD+/NADHの比およびアルコール/ケトンの酸化還元電位によって制御される。
本発明の方法は、有利には、補酵素再生系と組み合わせることができる。
本発明の方法は、連続式およびバッチ式の両方で行うことができる。
Figure 0005358428
Figure 0005358428
Figure 0005358428
2 ml エッペンドルフ（Eppendorf（登録商標））容器中で、50 μlの酵素原液を500 μlのリン酸緩衝液（50 mM、pH 7.5）に溶解し、10 μlのNAD+/NADH原液（50 mg NADH/ml、30 mg NAD+/ml）を加えた。次に、2 μlの基質を加えることにより反応を開始した（48時間、30℃/65℃、130 rpm）。500 μlのEtOAcで抽出することにより反応を停止した。
Figure 0005358428
a 正および負のe.e.値は、それぞれ(S)および(R)エナンチオマーの過剰に関する。
b 48時間の反応時間後のe.e.。
Figure 0005358428
a 正および負のe.e.値は、それぞれ(S)および(R)エナンチオマーの過剰に関する。
b 48時間の反応時間後のe.e.。
分析
GC分析
ガスクロマトグラフ：Variant 3900 ガスクロマトグラフ（FID）
カラム：Chrompack Chirasil-DEX CB（25 m x 0.32 mm x 0.25 μm、1.0 bar H2）
Figure 0005358428
a ℃/保持時間[分]/加熱速度[℃/分]/℃/保持時間/加熱速度/℃/保持時間[分]、
b 正および負のe.e.値は、それぞれ(S)および(R)エナンチオマーの過剰に関する。
n.d.：検出不可
アルコールのアセチル化（一般的な方法）
誘導体化は、100 μlの無水酢酸/DMAP溶液を加え、30℃/130 rpmで60分間インキュベートすることにより行った。0.5 mlのH20を加えた。
有機相を取り出し、Na2SO4で乾燥した。

Claims (5)

  1. 光学活性第二級アルコールを少なくとも１種のE.C. 1.1.1.クラスのアルコールデヒドロゲナーゼと共にインキュベートすることにより光学活性第二級アルコールをラセミ化する方法であって、前記アルコールデヒドロゲナーゼとして２種のアルコールデヒドロゲナーゼの混合物を使用する方法。
  2. アルコールデヒドロゲナーゼとして微生物アルコールデヒドロゲナーゼを使用する、請求項１に記載の方法。
  3. アルコールデヒドロゲナーゼとしてラクトバチルス（Lactobacillus）属またはロドコッカス（Rhodococcus）属の微生物由来のアルコールデヒドロゲナーゼを使用する、請求項１に記載の方法。
  4. 一方のアルコールデヒドロゲナーゼがプレログ特異性（Prelog specificity）を有し、他方のアルコールデヒドロゲナーゼがアンチプレログ特異性（anti-Prelog specificity）を有する、請求項１に記載の方法。
  5. 有機溶媒の非存在下でインキュベーションを行うことができる、請求項１に記載の方法。
JP2009505898A 2006-04-21 2007-04-19 アルコールデヒドロゲナーゼを用いた光学活性第二級アルコールのラセミ化方法 Expired - Fee Related JP5358428B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06112908 2006-04-21
EP06112908.6 2006-04-21
PCT/EP2007/053858 WO2007122182A1 (de) 2006-04-21 2007-04-19 Verfahren zur racemisierung optisch aktiver sekundärer alkohole unter verwendung von alkoholdehydrogenasen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009534023A JP2009534023A (ja) 2009-09-24
JP5358428B2 true JP5358428B2 (ja) 2013-12-04

Family

ID=38235327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009505898A Expired - Fee Related JP5358428B2 (ja) 2006-04-21 2007-04-19 アルコールデヒドロゲナーゼを用いた光学活性第二級アルコールのラセミ化方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7795004B2 (ja)
EP (1) EP2013352B1 (ja)
JP (1) JP5358428B2 (ja)
CN (1) CN101426921B (ja)
AT (1) ATE438729T1 (ja)
DE (1) DE502007001258D1 (ja)
ES (1) ES2328417T3 (ja)
WO (1) WO2007122182A1 (ja)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4014573C1 (ja) * 1990-05-07 1991-10-10 Forschungszentrum Juelich Gmbh, 5170 Juelich, De
DE10218689A1 (de) * 2002-04-26 2003-11-20 Degussa ADH aus Rhodococcus erythropolis
KR20080072105A (ko) 2004-08-26 2008-08-05 화이자 인코포레이티드 단백질 티로신 키나제 저해제 중간체의 제조를 위한거울상이성질선택적 생물학적 전환

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007122182A1 (de) 2007-11-01
JP2009534023A (ja) 2009-09-24
ES2328417T3 (es) 2009-11-12
CN101426921B (zh) 2013-08-14
EP2013352B1 (de) 2009-08-05
US20090098623A1 (en) 2009-04-16
EP2013352A1 (de) 2009-01-14
US7795004B2 (en) 2010-09-14
DE502007001258D1 (de) 2009-09-17
CN101426921A (zh) 2009-05-06
ATE438729T1 (de) 2009-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Weckbecker et al. Cloning, expression, and characterization of an (R)-specific alcohol dehydrogenase from Lactobacillus kefir
Stuermer et al. Asymmetric bioreduction of activated C= C bonds using enoate reductases from the old yellow enzyme family
Inoue et al. Purification and characterization of a novel alcohol dehydrogenase from Leifsonia sp. strain S749: a promising biocatalyst for an asymmetric hydrogen transfer bioreduction
Wu et al. Application of a novel thermostable NAD (P) H oxidase from hyperthermophilic archaeon for the regeneration of both NAD+ and NADP+
Wei et al. Engineering of a novel carbonyl reductase with coenzyme regeneration in E. coli for efficient biosynthesis of enantiopure chiral alcohols
Patel et al. Mutation of Thermoanaerobacter ethanolicus secondary alcohol dehydrogenase at Trp-110 affects stereoselectivity of aromatic ketone reduction
Musa et al. Racemization of enantiopure secondary alcohols by Thermoanaerobacter ethanolicus secondary alcohol dehydrogenase
WO2006021885A1 (en) Enantioselective biotransformation for preparation of protein tyrosine kinase inhibitor intermediates
Völker et al. Functional expression, purification, and characterization of the recombinant Baeyer-Villiger monooxygenase MekA from Pseudomonas veronii MEK700
Liu et al. Asymmetric bioreduction of activated alkenes by a novel isolate of Achromobacter species producing enoate reductase
Ni et al. An ene reductase from Clavispora lusitaniae for asymmetric reduction of activated alkenes
Guo et al. Integration of newly isolated biocatalyst and resin-based in situ product removal technique for the asymmetric synthesis of (R)-methyl mandelate
Hu et al. Highly enantioselective reduction of 2-hydroxy-1-phenylethanone to enantiopure (R)-phenyl-1, 2-ethanediol using Saccharomyces cerevisiae of remarkable reaction stability
Wang et al. Improvement of (R)-carbonyl reductase-mediated biosynthesis of (R)-1-phenyl-1, 2-ethanediol by a novel dual-cosubstrate-coupled system for NADH recycling
US20110070630A1 (en) Method for deracemization of enantiomer mixtures
Ning et al. Characterization and identification of three novel aldo–keto reductases from Lodderomyces elongisporus for reducing ethyl 4-chloroacetoacetate
Asako et al. Biocatalytic reduction system for the production of chiral methyl (R)/(S)-4-bromo-3-hydroxybutyrate
Huo et al. Hydroxytyrosol production from l-DOPA by engineered Escherichia coli co-expressing l-amino acid deaminase, α-keto acid decarboxylase, aldehyde reductase and glucose dehydrogenase with NADH regeneration
Lin et al. Enantioselective synthesis of (S)-phenylephrine by whole cells of recombinant Escherichia coli expressing the amino alcohol dehydrogenase gene from Rhodococcus erythropolis BCRC 10909
JP5358428B2 (ja) アルコールデヒドロゲナーゼを用いた光学活性第二級アルコールのラセミ化方法
Kawano et al. Purification and characterization of an NADH-dependent alcohol dehydrogenase from Candida maris for the synthesis of optically active 1-(pyridyl) ethanol derivatives
Yang et al. Efficient reduction of aromatic ketones with NADPH regeneration by using crude enzyme from Rhodotorula cells and mannitol as cosubstrate
Kataoka et al. Cloning and expression of the L-1-amino-2-propanol dehydrogenase gene from Rhodococcus erythropolis, and its application to double chiral compound production
Ferrandi et al. New trends in the in situ enzymatic recycling of NAD (P)(H) cofactors
Kizaki et al. Characterization of novel alcohol dehydrogenase of Devosia riboflavina involved in stereoselective reduction of 3-pyrrolidinone derivatives

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100414

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120508

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120802

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120809

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121108

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130806

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130902

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5358428

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees