JP2000516215A - 可溶性側鎖エステルと酵素アシラーゼを用いる抗菌性β―ラクタムの製造 - Google Patents

可溶性側鎖エステルと酵素アシラーゼを用いる抗菌性β―ラクタムの製造

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、酵素アシラーゼの存在下で、可溶性の側鎖エステルを用いる抗菌性β-ラクタムの製造方法を提供するものであり、当該製造法における反応体として有用な新規エステルも提供する。

Description

【発明の詳細な説明】可溶性側鎖エステルと酵素アシラーゼを用いる抗菌性β-ラクタムの製造 本発明は、酵素アシラーゼとアシル源である可溶性エステルの存在下での、抗 菌性β−ラクタム、すなわちペニシリン及びセファロスポリンの製造法に関する 。本発明はまた、上記製造法における反応体として有用な新規なエステルにも関 係する。 日本特許公開公報番号47-25388、47-29588、48-26985、48-35090、48-99393、 49-14687、49-36890、49-48892、49-75787、49-134893及び52-110896では、導入 すべきアシル部分におけるメチルあるいはエチルエステルを、6-アミノペニシラ ン酸または7-アミノセファロスポラン酸もしくはそれらの誘導体と反応させるこ とによって、ペニシリンもしくはセファロスポリンを製造する方法を述べている 。これら特許文献でのアシル源は、低級アルキルエステル、特にメチルエステル である。コンドウエイジらの米国特許公報番号4,340,672(1982年7月20日発行) には、ペニシリンあるいはセファロスポリン核アミン及びアシル源としての式: (式中、RCOはペニシリンあるいはセファロスポリン側鎖のアシル基;Xは水素原 子、低級アルキル基もしくはヒドロキシ低級アルキル基;Yは水素原子もしくは 低級アルキル基;及びnは1〜20の整数である) のエステル(I)に対する、アシラーゼの作用によって、抗菌性β-ラクタム、す なわちペニシリンおよびセファロスポリンを製造する方法が開示されている。こ の方法では、溶解性が低いメチルエステルといった公知のアシル源と比べて、水 と自由に混和する、(ポリ)エチレングリコールエステルをアシル源として用いて いる。 ノボ ノルディスク(Novo Nordisk)に譲渡され、1992年1月23日に発行された W092/01061は、出発アミノβ-ラクタムとアシル化剤としてのアミドとの酵素的 アシル化によるβ-ラクタム誘導体の製造方法に関連する。 本発明は、抗菌性β-ラクタム、すなわちペニシリン及びセファロスポリンを 製造する新規な方法を提供するものであり、該方法はペニシリンあるいはセファ ロスポリン核アミン及びアシル源としての式: (式中、RCOはペニシリンあるいはセファロスポリン側鎖のアシル基;R'はH、CH2 XもしくはCHXY;R''はH、CH2YもしくはCHXY、並びにX及びYはそれぞれ独立して 水素原子、ヒドロキシル、低級アルキルもしくはヒドロキシ低級アルキル基であ る) のエステル(II)に対してアシラーゼを作用させることによる方法である。 本明細書で用いられる、RCOで示されるアシル基とは、特に他の方法で明示あ るいは前後関係によって指示されていない限り、天然あるいは合成のペニシリン もしくはセファロスポリンのアシルである。上記低級アルキルとしては、炭素数 1〜4のアルキルが含まれる。 本発明は一つの観点として、下記反応式で示される通り、式(II)のエステルを 水性媒体中、アシラーゼの存在下で式(III)のアミノアゼチジノンカルボン酸と 反応させて、式(IV)の抗菌性β-ラクタムを得ることによる、抗菌性β-ラクタム の製造法を提供する。 (式中、RCOはアシル基;NH2-Qはアミノ源;及びアシラーゼはバクテリアもしく は菌由来の酵素あるいは、組換え法により得られる酵素である) 上記アシル基RCOは直鎖、分枝、環状あるいは部分的に環状である低級アルカノ イルまたは低級アルケノイル;単環性低級アルアルカノイル、単環性アリールオ キシ低級アルカノイル、複素環状(O、N、もしくはS)低級アルカノイル、複素 環状(O、N、もしくはS)チオ−低級アルカノイル、シアノアセチル、シアノメ チルーチオアセチル、単環性アリールグリシル、単環性シクロアルケニルグリシ ル、単環性アリールグリコリル、N-アシルーアリールグリシル、単環性アリール マロニルあるいはアリールスルホアルカノイルであってよく、これらの全ては置 換基として任意に低級アルキル、アミノメチル、ハロゲン、ヒドロキシ、低級ア ルカノイルオキシもしくは低級アルコキシを有してよく、また好ましくは1〜15 の炭素原子を含有する。 好適なRCO基は、セファレキシン及びアモキシシリンといった抗生物質の側鎖 として周知のD-フェニルグリシル及び4−ヒドロキシ−D−フェニルグリシルであ る。 アミノ源NH2-Qは、公知のセファロスポリンあるいはペニシリン抗生物質にお ける7−アミノ基あるいは6−アミノ基上の置換基を指称し、Qは式: (式中、Zは水素原子、ハロゲン、炭素数1〜3の低級アルキル、炭素数1〜3のハロ アルキル、C2-4アルケニル、求核性基あるいは、求核性基により置換された炭 素数1〜3の低級アルキルである) で示される。 酵素アシラーゼは植物、動物、菌もしくはバクテリア由来のもの、あるいは組 換え法により得られるものであってよい。バクテリアもしくは菌のアシラーゼは 、 産生性、効率、費用及び安定性に関して、特に重要となってくる。 アシラーゼ源としての代表的なバクテリアあるいは菌としては、例えば、アセ トバクター、アクロモバクター、エアロモナス、アルカリゲネス、アースロバク ター、ブレビバクテリウム、ベネキア、桿菌、コリネバクテリウム、大腸菌、フ ラボバクテリウム、グルコノバクター、クルイベラ、ミクロバクテリウム、ミク ロコッカス、ノカルジア、プロテウス菌、シュードモナス、ロドシュードモナス 、スピリルム、スタフィロコッカス、ザントモナス、アファノクラジウムもしく はセファロスポリウムといった属、またはこれらの本発明の反応におけるアシラ ーゼを産生することのできるものの天然あるいは人工突然変異体もしくは変異株 に属する、微生物の菌株が挙げられる。かかる菌株としては、例えば最新応用微 生物学(Advances in Applied Microbiology、20巻、217ページ、1976年)に記載の もの、またはこれらの本発明の反応に利用できるものの天然もしくは人工突然変 異株が挙げられる。特に有用な酵素は、当該分野で周知の方法によって大腸菌か ら得ることのできるペニシリンGアミダーゼである。それはまた、当該分野で周 知の方法によって、tacプロモーターを持つペニシリンGアミダーゼ遺伝子含有組 換え大腸菌の使用によっても得ることが可能である。この方法は、製造工程にと って好適な大量の利用しうる酵素を作れるので好ましい。 式(III)のアミノアゼチジノンカルボン酸は、例えばナトリウム、リチウム 及びカリウムといった水溶性のアルカリ金属塩として、あるいはメタンスルホニ ルエチルエステルもしくはアセトニルエステルといったエステルとして用いるこ とが可能である。式(III)のアミノアゼチジノン及びその塩もしくはエステル は、公知の化合物であり、かつ公知の方法により製造可能である。 式(II)のエステルは公知の方法により、すなわち酸RCOOHを、式: (式中、RCO、R'及びR''は前記と同意義である) のジオールもしくはトリオールまたはポリオール(V)と反応させることによって 製造可能である。エステル化反応は、酸触媒条件下の脱水反応によるか、または 酸ハライド経由によるか、あるいはエステル交換反応によるものであってよい。 上記RCOOH及びジオール、トリオールもしくはポリオールは公知の化合物である か、あるいは当該分野で周知の方法によって得ることができる。 また本発明は、他の観点として、エステルRCOO-CH2-CH2-OH(式中、RはD-フェニ ルグリシルもしくは4−ヒドロキシ−D−フェニルグリシルである)を提供する。 これらのエステルは、新規でかつ収率90%以上の最終生成物を付与することから 、本発明の方法において重要な反応体である。 本発明の好ましい具体例は、抗菌性β−ラクタム、すなわちセフプロジル(cef prozil)、セファドロキシル(cefadroxil)及びアモキシシリン(amoxicillin)の製 造方法であって、該方法は、式: (式中、Zはメチル基(7−ADCAの場合)、あるいは1−プロペニル基(7−PACA、 セフプロジル核の場合)である) のペニシリンあるいはセファロスポリンアミン(VII)および式: (式中、Rは4−ヒドロキシ−D-フェニルグリシルである) のエステル(VIII)に対するペニシリンGアミダーゼの作用による。式(VII)のペ ニシリンあるいはセファロスポリンアミンは公知の化合物であり、かつ当該分野 で周知の方法によって得ることが可能である。式(VIII)のエステルは、RCOOH (式 中、Rは前記と同意義である)をエチレングリコールと反応させることによって 得ることが可能である。化合物RCOOH及びエチレングリコールは商業上入手しう る。 本発明の方法は、緩衝剤を用いず室温で、エステル、セファロスポリンもしく はペニシリンアミンおよび酵素を含有する溶液を調製することによって行なう。 この溶液は、以下の手順で調製される。すなわち、水にエステルを溶解し、pHが 7.5に達するまで水酸化アンモニウムを加える。次いで、該エステル溶液にペニ シリンもしくはセファロスポリンアミンを加え、再び水酸化アンモニウムでpHを 7.5に調節する。次に、混合物を5〜15℃に冷却し、これに固体の酵素を加える。 この間、pHは約0.6単位で低下し、7.5を維持することができない。次いで、反応 混合物を高速液体クロマトグラフィー(例えば、C18逆相カラム、5cm X4.6mm、5 μm球状吸着(spherosorb)ODS2)を用いて分析する。最終生成物は収率90〜99% で得られる。 本発明方法により、最終の抗菌性β−ラクタムは収率が通常90%以上、時々95% 以上、たまに99%以上で得られる。メチルといった単純なアルキルエステルの場 合で得られる収率は、通常70〜90%の範囲である。本発明方法によって得られる 最終抗生物質の収率が高いことから、本発明方法はペニシリンもしくはセファロ スポリン抗生物質の製造に対して非常に有用である。 典型的な反応混合物は、アシル源(VIII)5〜35%、(好ましくは8〜12%)とアミ ン源(VIII)2〜20%、好ましくは(2〜5%)を含有している。酵素は可溶性ある いは不溶性の形態で存在し得るが、不溶性の固定プレパラートの形態で存在する のが好ましい。このプレパラートは、酵素の安定性改善、および抗生物質の単離 における第一段階の反応混合物からの固定化酵素の比較的容易な除去等といった 、利点を有している。 次に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものでは ない。実施例1 酵素として固定化組換えペニシリンGアミダーゼ、およびアシル源として酸触媒 反応によって製造された4−ヒドロキシ−D−フェニルグリシンのヒドロキシエチ ルエステルを用いた、(VII)からのセフプロジルの製造 4−ヒドロキシ−D−フェニルグリシン(10g)、エチレングリコール(15ml)およ び濃硫酸(5ml)の混合物を、無水条件下55℃で、18時間攪拌した。溶液を冷却し 、次いでこれに氷(10g)を加え、10N-NH4OH(4.5ml)を用いてpHを1.0に調節し、ヒ ドロキシエチルエステルの溶液(40ml)とした。 10%エステル、4%(VII)及び8%酵素(酵素の32IU/mlに相当)を含む酵素混合物 (20ml)を、以下の通り緩衝液を用いずに調製した。 上記製造したエステル溶液(6.9ml)を水(2ml)と混合し、10N-NH4OHを用いてpH7 .5に調節した。次いで、これに化合物(VII)(0.8g)を加え、1N-NH4OHを用いてpH を7.5に調節し、容量を18.4mlとした。次いで、混合物を5〜15℃に冷却し、これ に固体酵素(1.6g;640IU)を加えた。反応の間、pHは7.5に維持できず、約0.6単 位で低下した。反応混合物をHPLC(C18逆相カラム、5cm X4.6mm、5μm球状吸着 ODS2)により分析を行なった。移動相として10%アセトニトリル/0.3%H3PO4(約2 ml/分、215nmで検出)を用いた。セフプロジルの異性体は2.9分(シス)及び5.1 分(トランス)に観察された。最終生成物を最大収率92〜96%で得た。総実験は2 5〜50分で完結した。 実施例2 酵素として固定化組換えペニシリンGアミダーゼ、およびアシル源として4−ヒド ロキシ−D−フェニルグリシンの精製ヒドロキシエチルエステルを用いた、 (VII)からのセフプロジルの製造 精製エステルは、4−ヒドロキシ−D−フェニルグリシンのデーン(Dane)塩とブ ロモエタノールとを反応させることで製造し、純粋な結晶性の塩酸塩として得た 。 12.5%エステル、4%(VII)及び8%酵素(酵素の24IU/mlに相当)を含む反応混合 物(20ml)を、以下の通り調製した。 上記で製造した精製エステル(2.5g)を水(9ml)と混合し、濃NH4OHを用いてpH8. 0に調節して溶液を得た。該溶液に化合物(VII)(0.8g)を加え、2M-H2SO4を用いて その溶液のpHを6.76に調節し、容量を18.4mlとした。この溶液を15℃に冷却し、 次いでこれに固体酵素(1.6g;480IU)を加えた。反応の間、pHは維持できず、約0 .6単位で低下した。最終生成物を最大収率99%で得た。未反応(VII)の領域パーセ ントは、0.7%に低下した。実験は25分で完結した。 実施例3 酵素としてベーリンガー(Boehringer)・ペニシリンGアミダーゼ、およびアシル源 として酸触媒反応によって製造された4−ヒドロキシ−D−フェニルグリシンのヒ ドロキシエチルエステルを用いた、7-ADCAからのセファドロキシルの製造 エステルは実施例1の通りに製造した。実験は、15℃でおよびベーリンガー酵 素(1.6g)を用いた以外は、実施例1の通りに行なった。反応混合物をHPLC(メル クカラム、250-4、リクロソーブ(LiChrosorb)RP−18(10μm)、移動相:10%アセ トニトリル/1%NH4H2PO4、1.3ml/分、280nmで検出)により分析を行なった。生成 物を最大収率〜95%で得た。実験は35分で完結した。 実施例4 酵素としてベーリンガー・ぺニシリンGアミダーゼ、およびアシル源として酸触 媒反応によって製造された4−ヒドロキシ−D−フェニルグリシンのヒドロキシエ チルエステルを用いた、6-APAからのアモキシシリンの製造 12%エステル、3%6-APA及び8%酵素を含む混合物(20ml)を、以下の通り調製した 。 エステル溶液(実施例1の通りに製造、8.3ml)を水(2ml)と混合し、10N- NH4OHを用いてpH7.5に調節した。次いで、該溶液に化合物6-APA(0.6g)を加え、1 N-水酸化アンモニウムを用いてpHを〜7.0に調節し、容量を18.4mlとした。次い で、溶液を20℃に冷却し、これにベーリンガー酵素(1.6g)を加えた。この溶液を HPLC(C18逆相カラム、5cm X 4.6mm、5μm球状吸着ODS2)により分析を行なっ た。移動相として2.5%アセトニトリル/0.025M NaH2PO4(H3PO4でpH3.5に、約1ml/ 分、215nmで検出)を用いた。最終生成物を160分で、収率90〜95%で得た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07D 499/12 C07D 499/68 B 499/68 501/22 107 501/22 107 C12N 9/80 C12N 9/80 11/02 11/02 C07D 499/12 15/09 C12N 15/00 A (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG ,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT ,AU,AZ,BB,BG,BR,BY,CA,CH, CN,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,G E,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR ,KZ,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD, MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,P T,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,TJ ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.ペニシリンまたはセファロスポリンを製造する方法であって、式: (式中、RCOは直鎖、分枝、環状あるいは部分的に環状である低級アルカノイル もしくは低級アルケノイル;単環性低級アルアルカノイル、単環性アリールオキ シ低級アルカノイル、複素環状(O、NもしくはS)低級アルカノイル、複素環状(O 、NもしくはS)チオ−低級アルカノイル、シアノアセチル、シアノメチルーチオ アセチル、単環性アリールグリシル、単環性シクロアルケニルグリシル、単環性 アリールグリコリル、N-アシル−アリールグリシル、単環性アリールマロニルあ るいはアリールスルホアルカノイルであり、これら全ては置換基として任意に低 級アルキル、アミノメチル、ハロゲン、ヒドロキシ、低級アルカノイルオキシも しくは低級アルコキシを有してよく、また1〜15の炭素原子を含有; R'は水素原子、CH2XもしくはCHXY; R''は水素原子、CH2YもしくはCHXY;並びに XおよびYはそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ、低級アルキルもしくはヒ ドロキシ−低級アルキルである) のエステル(II)をアシラーゼの存在下、式: NH2-Q(III) (式中、Qは Zは水素原子、ハロゲン、炭素数1〜3の低級アルキル、炭素数1〜3のハロアルキ ル、C2-4アルケニル、求核性基あるいは求核性基により置換された炭素数1〜3の 低級アルキルである) のアミンと反応させて、式: RCONH-Q (IV) (式中、RCOおよびQは前記と同意義である) のペニシリンまたはセファロスポリン(IV)を得ることを特徴とする製造法。 2.NH2-Qが水溶性アルカリ金属塩あるいはエステルである請求の範囲1に記載 の製造法。 3.アシラーゼが固定化組換えペニシリンGアミダーゼである請求の範囲1に記 載の製造法。 4.抗生物質セフプロジル、セファドロキシルあるいはアモキシシリンを製造す る方法であって、式: R-COO-CH2-CH2-OH (式中、Rが4-ヒドロキシ-D-フェニルグリシルである) のエステルを酵素ペニシリンGアミダーゼの存在下、 式: (式中、Zはメチル基もしくは1-プロペニル基である) と反応させて、セフプロジル、セファドロキシルあるいはアモキシシリンを得る ことを特徴とする製造法。 5.酵素が固定化組換えペニシリンGアミダーゼである請求の範囲4に記載の製 造法。 6.式:R-COO-CH2-CH2-OH (式中、RはD-フェニルグリシルあるいは4-ヒドロキシ-D-フェニルグリシルであ る) で示される化合物。
JP10508841A 1996-07-26 1997-07-15 可溶性側鎖エステルと酵素アシラーゼを用いる抗菌性β―ラクタムの製造 Ceased JP2000516215A (ja)

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