DE3785132T2

DE3785132T2 - Herstellung optisch aktiver cyclopropancarbonsäuren.

Info

Publication number: DE3785132T2
Application number: DE19873785132
Authority: DE
Inventors: Fumitaka Kishimoto; Ryohei Komaki; Satoshi Mitsuda; Kanji Nishizawa; Yasutaka Ogami; Kazumi Sonoda; Chiaki Sugiki; Masako Sugimoto
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1986-04-16
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1993-10-21
Anticipated expiration: 2007-04-17
Also published as: DE3785132D1; EP0264457B1; EP0488999A1; DE3752086D1; EP0264457A4; EP0264457A1; DE3752086T2; WO1987006269A1; EP0488999B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer optisch aktiven (+ )-cis-Cyclopropancarbonsäure oder eines Salzes davon mit Mikroorganismen oder mit von den Mikroorganismen erzeugten Esterasen.
Die interessierenden Cyclopropancarbonsäuren bilden die Säureanteile mindergiftiger und schnell wirkender insektizider Ester, die im allgemeinen als Pyrethroide, wie Allethrin, Permethrin, Decamethrin und Teffuluthrin, bezeichnet werden.
Die Cyclopropancarbonsäuren enthalten zwei asymmetrische Kohlenstoffatome in 1- und 3-Stellung und weisen daher vier Diastereomere auf. Von diesen Isomeren werden diejenigen mit den absoluten Konfigurationen "IR, 35" und "IR, 3R" (gemäß der RS-Nomenklatur) als "(+)-cis-Isomer" beziehungsweise als "(+)-trans-Isomer" bezeichnet, da die optische Drehung dieser Isomere in einem speziellen Lösungsmittel (+) ist und die Substituenten in cis- beziehungsweise in trans-Stellung stehen. Die anderen zwei Isomere mit den absoluten Konfigurationen "15, 35" und "15, 3R" werden als "(-)-cis-Isomer" beziehungsweise als "(-)-trans-Isomer" bezeichnet, da die optische Drehung dieser Isomere in einem speziellen Lösungsmittel (-) ist und ihre Substituenten in cis- beziehungsweise in trans-Stellung stehen. Nur die (+)-Isomere haben insektizide Wirkungen als Pyrethroidester, und die (-)-Isomere haben nahezu keine insektizide Wirkungen als Pyrethroide.
Die jeweiligen Wirkungen der cis- und der trans-Isomere unterschieden sich gemäß der Arten der zu vernichtenden Schadinsekten und der Art der Wirkung.
Es ist möglich, die pyrethroide (+)-trans-Verbindung und die (+)-cis-Verbindung unabhangig für verschiedene Zwecke zu verwenden.
Demgemäß ist die Herstellung von (+ )-Cyclopropancarbonsäuren auf eine wirkungsvolle Art und Weise industriell wichtig.
Das gegenwärtig bekannte wichtigste Verfahren zur Herstellung von (+)-Isomeren ist die organosynthetische optische Racematspaltung, aber es ist nun die Entwicklung von wirtschaftlicheren Verfahren zur optischen Racematspaltung zur Herstellung von (+)-Isomeren wünschenswert, da die organosynthetische optische Racematspaltung ein vergleichsweise teures optisch aktives Reagens oder einen komplizierten Reaktionsschritt erfordert. Die Herstellung optisch aktiver (+)-trans-Säure durch Racematspaltung von Cyclopropancarboxylaten durch asymmetrische Hydrolyse mit Schweineleberesterase (z. B. Schneider et al., Angewandte Chemie International Edition in Englisch 23, 64 (1984)) oder mit einer mikrobiellen Esterase (IP-244295/1985) ist bekannt.
Das erste Verfahren ist wegen der Kosten und des nur begrenzten Angebotes an Schweineleberesterase für den industriellen Gebrauch ungünstig. Was das letztere Verfahren betrifft, wird berichtet, daß das trans-Isomer von Cyclopropancarbonsäureester bevorzugt durch asymmetrische Hydrolyse aufgespalten wird, aber das Verfahren kann nicht industriell angewendet werden, da die Ausbeute an (+ )-trans-Cyclopropancarbonsäure lediglich 31 mg/100 ml Kulturmedium beträgt und die Substratkonzentration und die optische Reinheit der erhaltenen (+)-trans-Cyclopropancarbonsäure niedrig sind.
Diese Erfindung versucht ein für den industriellen Gebrauch vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung von (+ )-ciscyclopropancarbonsäuren oder -salzen zur Verfügung zu stellen. Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer optisch aktiven (+)-cis-Cyclopropancarbonsäure oder eines Salzes davon zur Verfügung gestellt, umfassend die Umsetzung eines (+)-cis-Cyclopropancarbonsäureesters der Formel (II)
in der der Rest X, der gleich oder verschieden sein kann, ein Chloratom, Bromatom, eine Methyl- oder eine Trifluormethylgruppe bedeutet und R einen C&sub1;-C&sub4;-Alkylrest oder einen mit einem Halogenatom substituierten C&sub1;-C&sub4;-Alkylrest bedeutet, wobei die Formel nicht die Konfiguration des Esters angibt, mit einem Mikroorganismus ausgewählt aus
Rhodosporidium toruloides IFO-0559
Rhodosporidium toruloides IFO-0871
Rhodosporidium toruloides IFO-8766
Rhodotorula glutinis IFO-1501
Candida tropicalis IFO-0618
Hansenula anomala var. ciferii IFO-0994
Torulopsis candida IFO-0768
Arthrobacter citreus IFO-12957
Pseudomonas putida IFO-12996
Escherichia coli IFO-13 168
Bacillus licheniformis IFO-12 195
Flavobacterium capsulatum IFO-12533
Chromobacterium chocolatum IFO-3758
Achromobacter lyticus ATTC-21456
Rhizomucor pusillus IFO-9856
Flammulina velutipes IFO-7046
Geotrichum candidum IFO-4597
Dipodscus uninucleatus ATTC-14626
Beauveria bassiana ATTC-26037
Metschinikowia pulcherrima IFO-0561
Kluyveromyces lactis IFO-1090
Frateuria aurantia IFO-3247
Klebsiella pneumoniae IFO-12059
Pediococcus acidilactici IFO-3076
oder einer von diesen Mikroorganismen erzeugten Esterase für die selektive und asymmetrische Hydrolyse des Esters der Formel (II) zur Herstellung einer optisch aktiven (+)-cis- Cyclopropancarbonsäure der Formel (I) oder eines Salzes davon:
in der X wie vorstehend definiert ist und R' ein Wasserstoffatom oder ein Metallion bedeutet, wobei die Formel nicht die Konfiguration der Säure angibt, und eines (+)-cis- Cyclopropancarbonsäureesters der Formel (II), und anschließende Gewinnung der optisch aktiven (+ )-cis-Cyclopropancarbonsäure der Formel (I) oder eines Salzes davon. Die erhaltene (+)-cis-Cyclopropancarbonsäuren oder ihre Salze können mit hoher optischer Reinheit gewonnen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer (+ )-cis-Cyclopropancarbonsäure oder eines Salzes davon mit der Formel (I-a) zur Verfügung
in der R' ein Wasserstoffatom oder ein Metallion bedeutet, wobei die Formel nicht die Konfiguration des Derivates oder des Salzes angibt und wobei das Verfahren die Umsetzung eines (±)-cis-Cyclopropancarbonsäureesters der Formel (II-a)
umfaßt, in der R einen C&sub1;-C&sub4;-Alkylrest oder einen mit einem Halogenatom substituierten C&sub1;-C&sub4;-Alkylrest bedeutet, wobei die Formel nicht die Konfiguration angibt, mit einem Mikroorganismus, nämlich Arthrobacter globiformis IFO-12958 oder Bacillus sp. DC-I (BP-1254) oder einer von diesen Mikroorganismen erzeugten Esterase.
Die Ester mit der Formel (II), welche die Ausgangsmaterialien in dieser Erfindung sind, werden einfach durch gut bekannte Verfahren erhalten, zum Beispiel Pestic. Sci. Bd. 11, S. 156-164 (1980). Die günstigerweise als Ausgangsmaterialien verwendeten Ester sind Methylester, Ethylester, Propylester, Butylester, Monochlorethylester, Monochlorpropylester oder Monobromethylester. Besonders Methylester, Ethylester und Monochlorethylester sind wegen der Verfügbarkeit in Handel und der einfachen Handhabung vorteilhaft.
Beispiele für Salze von Cyclopropancarbonsäuren der Formel (I) sind Alkalimetallsalze wie Natriumsalze.
Die Kultivierung der Mikroorganismen wird nach dem üblichen Verfahren durchgeführt. Zum Beispiel werden Mikroorganismen in einem Flüssigmedium kultiviert, zum Beispiel durch Animpfen eines sterilisierten Flüssigmediums mit den Mikroorganismen und 1-8-tägiges Kultivieren unter Schütteln bei üblicherweise 20-40ºC. Davon abweichend kann ein festes Medium verwendet werden.
Es kann jede Zusammensetzung des Kulturmediums verwendet werden, solange das Medium für die Kultivierung von Mikroorganismen gebräuchlich und von den in dieser Erfindung verwendeten Mikroorganismen verwertbar ist. Als Kohlenstoffquellen und Stickstoffquellen werden im Medium zum Beispiel Glucose, Stärke, Dextrin, Melasse, Fette und Fettöle, Sojabohnenpulver, entfettetes Sojabohnenpulver, Fettbohnenpreßkuchen und Maiseinweichflüssigkeit verwendet. Ammoniumsulfat, Dikaliumhydrogenphosphat, Magnesiumsulfat oder Harnstoff können zum Beispiel als anorganische Salze im Medium verwendet werden. Die Cyclopropancarbonsäureester der Formel (11) oder ein Fettsäureester können zum Medium zugegeben werden.
In Verfahren dieser Erfindung wird die asymmetrische Hydrolyse von Cyclopropancarbonsäureestern der Formel (II) durchgeführt durch Vermischen der Ester (II) mit einer Kulturlösung der vorstehenden Mikroorganismen, mit einer Zellsuspension, mit einer Esterase enthaltenden, wäßrigen Lösung, wie einem flüssigen Esteraseextrakt, oder mit einer konzentrierten Lösung davon oder ihrer verarbeiteten Produkte, wie Rohesterase, gereinigte Esterase, und anschließendes Rühren oder Schütteln des so hergestellten Gemisches Es ist vorteilhaft, die Reaktion bei 10-65ºC durchzuführen. Da die Stabilität der Esterasen bei hohen Temperaturen wahrscheinlich abnimmt und die Reaktionsgeschwindigkeit bei niedriger Temperatur gering ist, wird eine Reaktionstemperatur im Bereich von 20-50ºC bevorzugt. Es ist wünschenswert, daß der pH des Gemisches während der Reaktion 3-11, vorzugsweise etwa 5-10, beträgt. Die Verwendung eines Puffers, wie eines Phosphatpuffers, zur Aufrechterhaltung eines geeigneten pH während der Reaktion wird bevorzugt.
Die Reaktionszeit, die in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen, wie der Menge der von den Mikroorganismen erzeugten Esterase oder der Reaktionstemperatur, variiert, liegt im Bereich von 2-3 bis etwa 150 Stunden.
Vorteilhafterweise beträgt die Konzentration der Cyclopropancarbonsäureester der Formel (II) als Substrat bei Durchführung der asymmetrischen Hydrolyse 0,1-50 Gew.-%, vorzugsweise 1-25 Gew.-%, bezogen auf eine Reaktionsflüssigkeit.
Zum Reaktionsgemisch können falls erforderlich 0,01-1% eines oberflächenaktiven Mittels, wie Triton X-100, Tween 80 oder Br&ijlig; 58, zugegeben werden.
Zellen der Mikroorganismen oder die Esterasen können in immobilisierter Form verwendet werden, hergestellt durch ihre Immobilisierung auf eine übliche Art und Weise auf anorganischen oder organischen Trägern, zum Beispiel Zeolithen, Aluminiumoxid, Polysaccharid, Polyamid, Polystyrolharz, Polyacrylharz und Polyurethanharz.
Zellsuspensionen, Suspensionen aus zerkleinerten Zellen oder wäßrige, Esterase enthaltende Lösungen werden nach dem üblichen Verfahren hergestellt. Eine Zellsuspension wird durch Abtrennen der aus dem Kulturmedium geernteten Zellen mittels Zentrifugation oder Ultrafiltration und Suspendieren der Zellen in destilliertem Wasser, entionisiertem Wasser oder anorganische oder organische Salze enthaltender Pufferlösung, wie Phosphat-Pufferlösung, hergestellt. Eine Suspension aus zerkleinerten Zellen wird durch Anwendung von Ultraschallbehandlung oder Aufbrechen unter hohem Druck mittels Manton-Gaulin-Homogenisator oder French-Press auf die Zellsuspension oder durch Behandlung der Zellsuspension mit lytischen Enzymen hergestellt. Falls erforderlich kann die Suspension durch Entfernen der Reste von zerkleinerten Zellen aus der vorstehenden Lösung durch Zentrifugation oder Ultrafiltration in eine Rohesteraselösung umgewandelt werden. Die Esterase wird aus der Suspension aus zerkleinerten Zellen durch ein herkömmliches Verfahren, wie Aussalzen mit Ammoniumsulfat oder Natriumsulfat oder durch Ausfällen mit organischen Lösungsmitteln unter Verwendung hydrophiler organischer Lösungsmittel, wie Ethanol, Propylalkohol oder Aceton, erhalten. Eine wäßrige, Esterase enthaltende Lösung wird durch Lösen dieser erhaltenen Esterase in destilliertem Wasser, entionisiertem Wasser oder in anorganische oder organische Salze enthaltendem Puffer, zum Beispiel in einer Phosphat-Pufferlösung, hergestellt.
Nachdem die asymmetrische Synthese beendet ist, wird das freigesetzte optisch aktive Cyclopropancarbonsäurederivat der Formel (I) vom unveränderten Ester abgetrennt und zum Beispiel durch Lösungsmittelextraktion, durch Säulenchromatographie oder durch fraktionierte Destillation gewonnen. Das Reaktionsgemisch wird zum Beispiel einer Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel, wie Methylisobutylketon, Chloroform, Ether, Benzol oder Toluol, unterworfen, und der Extrakt wird dann der fraktionierten Destillation unter verringertem Druck unterworfen, um die freigesetzten optisch aktiven Cyclopropancarbonsäurederivate der Formel (I) von den unveränderten Estern abzutrennen.
Einer der in dieser Erfindung verwendeten Mikroorganismen ist Bacillus sp. DC-1, ein neuer Mikroorganismus mit folgenden Eigenschaften:
(a) Morphologische Eigenschaften
1) Zellform und -größe:
Stäbchen, (0,5 - 0,6) um·(1,2-1,7) pm. Tritt einzeln oder in kurzen Ketten auf.
2) Polymorphismus: Keiner
3) Beweglichkeit: Bewegung durch peritriche Geißeln.
4) Sporenbildung: Bildung von Endosporen. Kugelförmig oder leicht oval mit 0,4-0,6 um Durchmesser.
Sporen werden unter Anschwellen am Ende der vegetativen Zelle gebildet.
5) Gramfärbung: Negativ
6) Widerstandsfähigkeit gegen Säuren: Negativ
(b) Kultureigenschaften in verschiedenen Medien
1) Bouillon-Agarplatte (35ºC, 24 Stunden)
Form: Kreisförmige und erhöhte Form Rand: Keiner Oberfläche: Glatt und glänzend
Farbtönung: Durchscheinend und gelblich weiß
2) Bouillon-Agarschrägkultur (35ºC, 24 Stunden) Wachstumsgrad: Gemäßigt, Wachstum wie ausgebreitetes
Gewebe oder perlenartig Oberfläche: Glatt und glänzend
Farbtönung: Durchscheinend und gelblich weiß
3) Flüssigbouillon (35ºC, 24 Stunden) Wachstumsgrad: Gemäßigt
Färbung/Entfärbung: Keine Häutchen: Nicht gebildet Sediment: Gebildet
4) Bouillon-Gelatine-Stichkultur (35ºC, 14 Tage) Keine Verflüssigung.
5) Lackmusmilch (35ºC, 14 Tage) Leicht alkalisch. Keine Koagulation oder Peptonisierung
(c) Physiologische Eigenschaften:
1-5tägige Kultur bei 35ºC. Negative Proben wurden bis zu 14 Tage beobachtet.
1) Nitratreduktion: Positiv Nitrit wird aus Nitrat hergestellt.
2) Denitrifizierung: Negativ
3) MR-Test: Negativ
4) VP-Test: Negativ
5) Indolproduktion: Negativ
6) Hydrogensulfidproduktion: Negativ
7) Stärkehydrolyse: Negativ
8) Verwertung von Zitronensäure:
Koser-Medium: Negativ Christensen-Medium: Positiv
9) Verwertung von anorganischen Stickstoffquellen:
Stanier et al s-Medium, modifiziert durch Yamazato et al: (Yamazato et al. J. Gen. Appl. Microbiol.
(1982) 28 : 195-213) Natriumsuccinat wurde als einzige Kohlenstoffquelle verwendet.
Nitrat: Nicht verwertet Ammoniumsalz: Verwertet.
10) Pigmentierung: Negativ
11) Urease:
Christensen-Harnstoff-Medium: Positiv
12) Oxidase: Positiv
12) Katalase: Positiv
13) Wachstumsbereich:
Wachstumstemperatur: 10-45ºC (Optimum 30-35ºC) Wachstums-pH: 6,0-9,5 (Optimum 8,5-9,0)
15) Anaerobes oder aerobes Wachstum: Aerob
16) OF-Test: Negativ
17) Säure- oder Gasproduktion aus Sacchariden: Säure Gas L-Arabinose D-Xylose D-Glucose D-Mannose D-Fructose D-Galactose Maltose Saccharose Lactose Trehalose D-Sorbit D-Mannit Inosit Glycerin Stärke
Es wird auf Bergey's Manual of Determinative Bacetriology, 8. Ausg. (1974) hingewiesen. Der Stamm wurde als der Gattung Bacillus zugehörig identifiziert, da er unter aeroben Bedingungen wachsen kann und Endosporen bildet. Der vorliegende Stamm ist ähnlich, aber verschieden von Bacillus sphaericus und Bacillus pasteurii, wie in der nachstehenden Tabelle gezeigt wird: Vorliegender Stamm Bacillus sphaericus Bacillus pasteurii Nitratreduktion Benötigen von Harnstoff oder Ammoniak
Im Hinblick auf die vorstehenden Tatsachen erkannten die Erfinder der vorliegenden Erfindung den Stamm als einen neuen, zur Gattung Bacillus gehörigen Stamm und benannten ihn Bacillus sp. DC-1. Der Stamm wurde hinterlegt am Fermentation Research Institute, Industrial Technology Agency, Japan (Anschrift: 1-1, Higashi 1-chome, Yatabe-cho, Tukuba-Gun, Ibaragi, JAPAN) unter FERM BP-1254. Der Stamm wurde zuerst als FERM P-8719 am 31. März 1986 hinterlegt und dann gemäß dem Budapester Vertrag in FERM BP-1254 am 12. Januar 1987 umnummeriert.
Diese Erfindung wird gemäß den folgenden Beispielen genauer erläutert.

Beispiele 1-23

Zuerst wurden 100 ml von jeder der folgenden Flüssigmedien in einen 500 ml Kolben gefüllt und sterilisiert: ein Malzextrakt-Hefeextrakt-Medium (pH 6,5, hergestellt durch Lösen von 5,0 g Pepton, 10,0 g Glucose, 3,0 g Malzextrakt und 3,0 g Hefeextrakt in 1 l Wasser) für Hefen und Pilze (Beispiele 1-7 und 15-21); ein Zucker-Fleischbrühe- Medium (pH 7,2, hergestellt durch Lösen von 10,0 g Glucose, 5,0 g Pepton, 5,0 g Fleischextrakt und 3,0 g Natriumchlorid in 1 l Wasser) für Bakterien und Actinomyceten (Beispiele 8-14 und 22-23). Das Medium wurde mit einer Öse Zellen von jedem in Tabelle 1 gezeigten, auf einer Schrägkultur gewachsenen, Mikroorganismus angeimpft, und das Gemisch wurde 20 Stunden einer Behandlung als Schüttelkultur bei 30 C unterworfen.
1,0 g Ethyl (±-cis-2,2-dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarboxylat der Formel (II), in der der Rest X ein Chloratom und der Rest R eine Ethylgruppe bedeutet, wurde zum vorstehenden Medium zugegeben, und das Gemisch reagierte unter Schütteln 40 Stunden bei 30ºC. Nachdem die Reaktion beendet war, wurde der pH des Reaktionsgemisches mit konzentrierter Salzsäure auf 2 oder niedriger eingestellt, und das Gemisch wurde mit Methylisobutylketon extrahiert. Als nächstes wurde ein interner Standard (Dimethylphthalat) zum Extrakt zugegeben, und das Gemisch wurde mit einem Gaschromatographen (Säule: 3% Thermon 3000, 1,1 m, 140ºC) analysiert. Dann wurde die Ausbeute an 2,2- Dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarbonsäure [in Formel (I) bedeutet X Cl und R H] und die Wiedergewinnungsrate des als Ausgangsmaterial verwendeten Ethyl-2,2- dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarboxylates durch Vergleich ihrer Peakflächen mit der Peakfläche von Dimethylphthalat berechnet. Es wurde festgestellt, daß das ganze verbliebene Ethyl-2,2-dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarboxylat, das nicht in 2, 2-Dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarbonsäure umgewandelt wurde, wiedergewonnen wurde. Danach wurde der Extrakt mit IN Natriumhydroxidlösung gemischt, um 2,2-Dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarbonsäure als Natriumsalz in die wäßrige Phase zu extrahieren. Als nächstes wurde der pH der wäßrigen Phase mit HCl auf 2 oder niedriger eingestellt, um 2,2-Dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarbonsäure freizusetzen, die dann unter Verwendung von Methylisobutylketon extrahiert wurde. Danach wurde der Extrakt aufkonzentriert und zur Trockene eingedampft, um im wesentlichen reine 2,2-Dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarbonsäure zu erhalten.
Nachdem 10 mg der so hergestellten 2,2-Dimethyl-3-(2,2- dichlorvinyl)cyclopropancarbonsäure in 1 ml Toluol gelöst wurden, wurde jeweils die äquivalente Molmenge von Thionylchlorid, Pyridin und (+)-2-Octanol zugegeben, und das Gemisch reagierte, wobei Diastereomere der Ester von (+)-2- Octanol und 2,2-Dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarbonsäure erzeugt wurden. Der Nachweis der optischen Isomere in den Diastereomeren wurde gaschromatographisch (Säule: 10% DCQF-1, 5,1 m, 180ºC) durchgeführt.
Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt, in der die Ausbeute an 2, 2-Dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarbonsäure die molare Ausbeute an 2,2-Dimethyl-3-(2,2- dichlorvinyl)cyclopropancarbonsäure im Verhältnis zu dem im als Ausgangsmaterial verwendeten Ethyl (±)-cis-2,2-dimethyl- 3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarboxylat enthaltenen Ethyl (+ )-cis-2,2-dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarboxylat bedeutet.

Beispiele 24-27

Es wurde die gleiche Umsetzung und die gleiche Analyse durchgeführt wie in den Beispielen 1-23, mit der Ausnahme, daß 1,0 g Ethyl (j)-cis-2,2-dimethyl-3-(2,2-dimethylvinyl)cyclopropancarboxylat der Formel (II), in der der Rest X eine Methylgruppe und der Rest R eine Ethylgruppe bedeutet, als Substrat verwendet wurde.
Als Ergebnis wurde (+ )-cis-2,2-Dimethyl-3-(2,2-dimethylvinyl)cyclopropancarbonsäure der Formel (I), in der der Rest X eine Methylgruppe und der Rest R ein Wasserstoffatom bedeutet, erhalten. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.

Beispiele 28-31

Es wurde die gleiche Umsetzung und die gleiche Analyse durchgeführt wie in den Beispielen 1-23, mit der Ausnahme, daß 1,0 g Methyl (+ )-cis-2,2-dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)cyclopropancarboxylat der Formel (II), in der der Rest X ein Bromatom und der Rest R eine Methylgruppe bedeutet, als Substrat verwendet wurde, um (+)-cis-2,2-Dimethyl-3- (2,2-dibromvinyl)cyclopropancarbonsäure [in der Formel (I) ist X ein Bromatom und R ein Wasserstoffatom] zu erhalten. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.

Beispiel 32

Nachdem 30 g lösliche Stärke, 7 g Polypepton, 5 g Hefeextrakt und 5 g Kaliumdihydrogenphosphat in 1 l destilliertem Wasser gelöst wurden, wurde der pH der Lösung mit 6N Salzsäure auf 5,0 eingestellt. Nachdem 10 ml des vorstehenden Flüssigmediums in ein Reagenzglas mit 24 mm Durchmesser gegeben und dieses mit Watte verschlossen war, wurde es bei 120ºC unter Hochdruck 15 Minuten sterilisiert. Das Medium wurde mit einer Öse Zellen von Arthrobacter globiformis IFO-12958, die als Startkultur verwendet wurden, angeimpft und bei 30ºC 24 Stunden als Schüttelkultur behandelt. Nachdem 300 ml eines Flüssigmediums mit der gleichen Zusammensetzung wie vorstehend in einen 2 l Sakaguchi's Kolben gefüllt und auf die gleiche Art und Weise wie vorstehend beschrieben sterilisiert wurden, wurde das sterilisierte Medium mit 5 ml der vorstehend hergestellten Startkultur angeimpft und bei 30ºC 30 Stunden als Schüttelkultur behandelt. Danach wurde die erhaltene Kultur zentrifugiert, wobei 5 g (Naßgewicht) Zellen geerntet wurden. Die Zellen wurden in 20 ml 0,3 M NaOH-Na&sub2;CO&sub3;- Pufferlösung (pH 10) suspendiert, und dann wurden dazu 0,1 g Ethyl (+ )-cis-2,2-dimethyl-3-(2-chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarboxylat zugegeben. Das Gemisch reagierte unter Rühren 118 Stunden bei 50ºC. 2 ml 35%ige Salzsäure wurden zur Reaktionslösung zugegeben, und das erhaltene Gemisch wurde mit 50 ml Methylisobutylketon extrahiert. Der Extrakt wurde dann gaschromatographisch analysiert (Säule: Shinchrom F-51 (5%) + H&sub3;PO&sub4;(1%), 2,6 in, 185ºC), und die Ausbeute an cis-2,2-Dimethyl-3-(2-chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarbonsäure wurde aus dem Verhältnis der Peakfläche dieser Verbindung zur Peakfläche von Ethyl-cis- 2,2-dimethyl-3-(2-chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarboxylat berechnet. Das ganze Ausgangs-Ethyl-cis-2,2-dimethyl-3-(2-chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarboxylat wurde unter Ausschluß des in cis-2,2-Dimethyl-3-(2-chlor- 3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarbonsäure umgewandelten Anteils wiedergewonnen. Zum Extrakt wurde IN Natriumhydroxidlösung zugegeben, um ein Natriumsalz von cis-2,2- Dimethyl-3-(2-chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarbonsäure herzustellen, und dieses Salz wurde dann in die wäßrige Phase extrahiert. Der pH der wäßrigen Phase wurde mit HCl auf 2 oder niedriger eingestellt, um cis-2,2- Dimethyl-3-(2-chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarbonsäure freizusetzen, und diese Verbindung wurde mit Methylisobutylketon extrahiert. Der Extrakt wurde aufkonzentriert, wobei nahezu reine cis-2,2-Dimethyl-3-(2- chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarbonsäure erhalten wurde.
Nachdem 5 mg der vorstehenden cis-2,2-Dimethyl-3-(2- chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarbonsäure in 1 ml Toluol gelöst wurden, wurde jeweils die äquivalente Molmenge von Thionylchlorid, Pyridin und 3,5-Dichloranilin zugegeben und das Gemisch reagierte, wobei ein Anilid erzeugt wurde, das dem Nachweis der optischen Isomere mittels Hochleistungsflüssigchromatographie (Säule: SUMIPAX OA-2100, bewegliche Phase: n-Hexan/Dichlorethan=17/3, Fließgeschwindigkeit: 1,0 ml/Minute) unterworfen wurde. Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle gezeigt. Die in der Tabelle gezeigte Hydrolyserate bedeutet das molare Verhältnis der erhaltenen cis-2,2-Dimethyl-3-(2-chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarbonsäure zu dem als Ausgangsmaterial verwendeten Ethyl (±)-cis-2,2-dimethyl-3-(2-chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarboxylat. Tabelle Hydrolyserate Isomerenverhältnis der erhaltenen cis-2,2-Dimethyl-3-(2-chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarbonsäure (+)-Isomer/(-)-Isomer
Nachdem 10 g lösliche Stärke, 5 g Hefeextrakt, 5 g Polypepton, 1 g Kaliumdihydrogenphosphat und 0,2 g Magnesiumsulfat-Heptahydrat in 1 l destilliertem Wasser gelöst wurden, wurde der pH der Lösung mit 10%iger Natriumcarbonatlösung auf 9 eingestellt. Nachdem 10 ml des vorstehenden Flüssigmediums in ein Reagenzglas gegeben und auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 32 sterilisiert worden war, wurde das sterilisierte Medium mit einer Öse Zellen von Bacillus sp. DC-1 angeimpft und bei 30ºC 24 Stunden als Schüttelkultur behandelt, um eine Startkultur herzustellen. Nachdem 300 ml eines Flüssigmediums mit der gleichen Zusammensetzung wie vorstehend in einen 2 l Sakaguchi's Kolben gefüllt und auf die gleiche Art und Weise wie vorstehend beschrieben sterilisiert wurden, wurde das sterilisierte Flussigmedium mit 8 ml der vorstehend hergestellten Startkultur angeimpft und bei 30ºC 24 Stunden als Schüttelkultur behandelt. Danach wurde die erhaltene Kultur zentrifugiert, wobei 2 g (Naßgewicht) Zellen geerntet wurden, die dann in 20 ml 0,1 M Phosphatpufferlösung (pH 8,0) suspendiert wurden. Zur Suspension wurden 0,1 g Monochlorethyl (+)-cis-2,2-dimethyl-3- (2-chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarboxylat zugegeben, und das Gemisch reagierte unter Rühren 120 Stunden bei 40ºC. Danach wurde der gleiche Arbeitsgang durchgeführt wie in Beispiel 32, und es wurden die in der folgenden Tabelle gezeigten Ergebnisse erhalten. Tabelle Hydrolyserate Isomerenverhältnis der erhaltenen cis-2,2-Dimethyl-3-(2-chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarbonsäure (+)-Isomer/(-)-Isomer
Nachdem 2 l eines Flüssigmediums mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 32 in einen kleinen Fermentor gegeben und bei 120ºC unter Hochdruck 15 Minuten sterilisiert worden waren, wurde das sterilisierte Medium mit 100 ml der auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 32 hergestellten Startkultur von Arthrobacter globiformis IFO- 12 958 angeimpft und bei 30ºC 24 Stunden als belüftete Rührkultur behandelt. Darauffolgend wurde die erhaltene Lösung zentrifugiert, wobei 53 g (Naßgewicht) Zellen geerntet wurden. Nachdem die vorstehende geernteten Zellen in 200 ml 0,1 M NaOH-Na&sub2;CO&sub3;-Pufferlösung (pH 10) suspendiert wurden, wurden die Zellen dann unter Verwendung einer French-Press (Produkt der American Amico Company) zerkleinert, und die Zellreste wurden durch Zentrifugation entfernt, um eine Rohenzymlösung zu erhalten. Die erhaltene Rohenzymlösung wurde dann der Fraktionierung mit Ammoniumsulfat unterworfen, wobei eine 30-60%ige gesättigte Fraktion erhalten wurde, und diese Fraktion wurde gefriergetrocknet, wobei 1,3 g eines Rohenzympulvers erhalten wurden. Nachdem 0,5 g des vorstehenden Rohenzympulvers in 20 ml 0,3 M NaOH-Na&sub2;CO&sub3;-Pufferlösung (pH 10) gelöst wurden, wurden zur Lösung 0,1 g Monochlorethyl (+ )-cis-2,2-dimethyl-3-(2-chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarboxylat zugegeben, und das erhaltene Gemisch reagierte unter Rühren 117 Stunden bei 50ºC. 2 ml 35%ige Salzsäure wurden zum Reaktionsgemisch zugegeben, und das Gemisch wurde mit 50 ml Methylisobutylketon extrahiert. Danach wurde der gleiche Arbeitsgang wie in Beispiel 32 durchgeführt, und es wurden die in der folgenden Tabelle gezeigten Ergebnisse erhalten. Tabelle Hydrolyserate Isomerenverhältnis der erhaltenen cis-2,2-Dimethyl-3-(2-chlor-3,3,3-trifluorpropenyl)cyclopropancarbonsäure (+)-Isomer/(-)-Isomer Tabelle 1 Beispiel kultivierter Mikroorganismus cis-2,2-Dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarbonsäure Ausbeute (+)-Isomer/(-)-Isomer Rhodosporidium toruloides Rhodotorula glutinis Candida tropicalis Hansenula anomala var. ciferii Torulopsis candida Arthrobacter citreus Pseudomonas putida Escherichia coli Basillus licheniformis Flavobacterium capsulatum Cromobacterium chocolatum Achromobacterlyticus Rhizomucor pusillus Flammulina velutipes Geotrichum candidum Dipodascus uninucleatus Beauveria bassiana Metchinikowia pulcherrima Kluyveromyces lactis Frateuria aurantia Klebsiella pneumoniae Tabelle 2 Beispiel kultivierter Mikroorganismus cis-2,2-Dimethyl-3-(2,2-dibromcinyl)cyclopropan-carbonsäure Ausbeute (+)-Isomer/(-)-Isomer Rhodosporidium toruloides Rhodotorula glutinis Tabelle 3 Beispiel kultivierter Mikroorganismus cis-2,2-Dimethyl-3-(2,2-dibromcinyl)cyclopropan-carbonsäure Ausbeute (+)-Isomer/(-)-Isomer Rhodosporidium toruloides Rhodotorula glutinis

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer optisch aktiven (+)-cis- Cyclopropancarbonsäure oder eines Salzes davon, umfassend die Umsetzung eines (±)-cis-Cyclopropancarbonsäureesters der Formel (II)

in der der Rest X, der gleich oder verschieden sein kann, ein Chloratom, Bromatom, eine Methyl- oder eine Trifluormethylgruppe bedeutet und R einen C&sub1;-C&sub4;-Alkylrest oder einen mit einem Halogenatom substituierten C&sub1;-C&sub4;-Alkylrest bedeutet, wobei die Formel nicht die Konfiguration des Esters angibt, mit einem Mikroorganismus ausgewählt aus

Rhodosporidium toruloides IFO-0559

Rhodosporidium toruloides IFO-0871

Rhodosporidium toruloides IFO-8766

Rhodotorula glutinis IFO-1501

Candidia tropicalis IFO-0618

Hansenula anomala var. ciferii IFO-0994

Torulopsis candida IFO-0768

Arthrobacter citreus IFO-12957

Pseudomonas putida IFO-12996

Escherichia coli IFO-13168

Bacillus licheniformis IFO-12195

Flavobacterium capsulatum IFO-12533

Chromobacterium chocolatu, IFO-3758

Achromobacter lyticu: ATTC-21456

Rhizomucor pusillus IFO-9S56

Flammulina velutipes IFO-7046

Geotrichum candidum IFO-4597

Dipodascus uninucleatus ATTC-14626

Beauveria bassiana ATTC-26037

Metschinikowia pulcherrima IFO-0561

Kluyveromyces lactis IFO-1090

Frateuria aurantia IFO-3247

Klebsiella pneumoniae IFO-12059

Pediococcus acidilactici IFO-3076

oder einer von diesen Mikroorganismen erzeugten Esterase für die selektive und asymmetrische Hydrolyse des Esters der Formel (II) zur Herstellung einer optisch aktiven (+)-cis-Cyclopropancarbonsäure der Formel (I) oder eines Salzes davon:

in der X wie vorstehend definiert ist und R' ein Wasserstoffatom oder ein Metallion bedeutet, wobei die Formel nicht die Konfiguration der Säure angibt, und eines (-)cis-Cyclopropancarbonsäureesters der Formel (II), und anschließend Gewinnung der optisch aktiven (+)-cis- Cyclopropancarbonsäure der Formel (I) oder eines Salzes davon.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei X ein Chlor- oder Bromatom oder eine Methylgruppe bedeutet und R einen C&sub1;-C&sub4;-Alkylrest darstellt.

3. Verfahren zur Herstellung einer (+ )-cis-Cyclopropancarbonsäure oder eines Salzes davon mit der Formel (I-a)

in der R' ein Wasserstoffatom oder ein Metallion bedeutet, wobei die Formel nicht die Konfiguration des Derivates oder Salzes angibt, umfassend, die Umsetzung eines (-+)-cis-Cyclopropancarbonsäureesters der Formel (II-a):

in der R einen C&sub1;&submin;&sub4;-Alkylrest oder einen mit einem Halogenatom substituierten C&sub1;-C&sub4;-Alkylrest bedeutet, wobei die Formel nicht die Konfiguration angibt, mit einem Mikroorganismus, nämlich Arthrobacter globiformis IFO- 12958 oder Bacillus sp. DC-1 (BP-1254) oder einer von diesen Mikroorganismen erzeugten Esterase.