JPH0219821B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はｌ型の光学活性を有するプロピレンオ
キシドからＬ−スレオニンを含有するスレオニン
混合物を製造する方法に関する。

Ｌ−スレオニンは生物学的に有効な作用を呈す
る必須アミノ酸の一つであるが、スレオニン（ト
レオニン）にはＬ−スレオニンのほかにＤ−スレ
オニン、Ｌ−アロスレオニン及びＤ−アロスレオ
ニンの異性体が存在する。

現在、スレオニンの工業的製法としてグリシン
銅とアセトアルデヒドとを塩基の存在下で縮合反
応させる方法が採用されている。しかしながら、
この方法では上記４種の異性体の混合物が生成す
るため、純粋なＬ−スレオニンを得るには該混合
物について光学分割及びラセミ化のような煩雑な
精製操作を施すことが必要となる欠点がみられ
る。

また、近年、Ｌ−スレオニンの製造方法として
微生物を利用する、いわゆるＬ−スレオニン発酵
による方法が提案されているが、しかし、この方
法では原料としての発酵基質にグリシンのような
比較的高価な物質を必要とし、加うるに発酵に長
時間を要するので生産効率が低いという問題点が
ある。

本発明者は上述したごとき現状に鑑みて、Ｌ−
スレオニンの効率的な製造法について検討した結
果、ｌ型の光学活性を有するプロピレンオキシド
を出発原料として用いて合成法によりＬ−スレオ
ニンを有利に生成し得ることの知見を得て本発明
をなすに至つた。

すなわち、本発明は比較的安価に入手し得る出
発物質を用いてＬ−スレオニンを高収率で生成し
得る方法を提供することを目的とする。

以下本発明を詳しく説明する。

本発明の特徴は、ｌ型の光学活性を有するプロ
ピレンオキシドをアンモニアを用いて開環させて
β−アミノイソプロパノールとなし、該β−アミ
ノイソプロパノールをタングステン酸ナトリウム
又はモリブデン酸ナトリウムの存在下に過酸化水
素で酸化して２−ヒドロキシプロピルアルドキシ
ムとし、該２−ヒドロキシプロピルアルドキシム
を還元及びニトリル化して１−アミノ−２−ヒド
ロキシプロパンカルボニトリルとし、次いで該１
−アミノ−２−ヒドロキシプロパンカルボニトリ
ルを加水分解してＬ−スレオニンを生成させるこ
とにある。

本発明で出発物質として用いる“ｌ型の光学活
性を有するプロピレンオキシド”とはプロピレン
オキシド中その不斉炭素原子の絶対配置を表示す
るＲ（rectus）−配置のものがＳ（sinister）−配置
のものより多量に存在するものを意味し、Ｒ−配
置のものが少なくとも70重量％存在しているプロ
ピレンオキシドが好ましい。このようなｌ型の光
学活性を有するプロピレンオキシドは例えばｌ−
２−クロルプロパノールをアルカリで処理するこ
とにより得られるが、本発明者がさきに提案した
微生物を利用する方法、すなわちノカルデイア属
に属するエポキシド生産菌をプロピレン中で培養
することによつても得られる（特公昭56−40号公
報参照）。この微生物を利用する方法により得ら
れるプロピレンオキシドがｌ型の光学活性を有す
ることはその後に確認されたものであるから、プ
ロピレンから簡易な工程で製造し得るので本発明
での出発物質として特に有利であると言える。
尚、この光学活性を有するプロピレンオキシドを
アムモニアで開環すると、ラセミ化することなく
ｌ型−β−アミノイソプロパノールとすることが
できる。この化合物を出発物質として用いると、
Ｌ−スレオニンとＤ−アロスレオニンの混合物が
得られる。これに対し、ラセミ体のβ−アミノイ
ソプロパノールを出発物質とすると、Ｌ−スレオ
ニン、Ｄ−スレオニン、Ｌ−アロスレオニン及び
Ｄ−アロスレオニンの混合物となり、単離工程を
考えれば、ｌ型−β−アミノイソプロパノールか
ら合成することが、極めて有利であることは云う
までもない。

本発明ではまず、上記プロピレンオキシドをア
ンモニアと反応させて開環してβ−アミノイソプ
ロパノールに変換させるが、この際５重量％以上
の濃度のアンモニア水に、アンモニア１モルに対
して0.05〜0.8モルの濃度になるようにプロピレ
ンオキシドを０〜100℃の温度下で撹拌しながら
添加する。この操作により得られたβ−アミノイ
ソプロパノールの水溶液に触媒、例えばタングス
テン酸ナトリウム又はモリブデン酸ナトリウムの
ごとき金属塩の存在下で過酸化物、例えば過酸化
水素を添加し、低温下例えば15℃以下の温度で反
応させると相当するオキシムである２−ヒドロキ
シプロピルアルドキシムとなる。この場合、触媒
の添加量は、β−アミノイソプロパノール１モル
に対し0.1〜0.5モル、過酸化物の添加量は２〜2.5
モル程度であることが反応効率上好ましい。

次いでこのようにして得られた２−ヒドロキシ
プロピルアルドキシムに重亜硫酸ナトリウムのご
とき還元剤及びシアン化剤、例えばシアン化水
素、シアン化カリウム又はシアン化ナトリウムと
反応させて還元及びニトリル化を行なう。この場
合上記アルドキシムをシアン化剤と共に重亜硫酸
ナトリウムのごとき還元剤の水溶液に添加して上
記還元とニトリル化を一段階で行つて相当するニ
トリル、１−アミノ−２−ヒドロキシプロパンカ
ルボニトリルを生成させてもよいが、純度のより
高い目的物であるＬ−スレオニンを得るには、上
記アルドキシムをまず還元し、ついで得られる還
元生成物をニトリル化する二段階で行なうのが好
ましい。すなわち、上記アルドキシムを水と極性
溶媒例えばメタノールやエタノールとの混合溶媒
（水／極性溶媒の容量比が1/10〜10/1）中で重亜
硫酸ナトリウムのごとき還元剤と反応させ、生成
する白色の結晶生成物を分離し、次いで該結晶生
成物をエタノール、エーテル等で洗浄したのち、
水に懸濁させ、これにシアン化剤を添加して反応
させると１−アミノ−２−ヒドロキシプロパンカ
ルボニトリルとなる。

本発明では、次に、この１−アミノ−２−ヒド
ロキシプロパンカルボニトリルの水溶液に例えば
濃塩酸を加え、約100℃の温度下で還流させて加
水分解する。この加水分解によりＬ−スレオニン
の水溶液が得られ、この水溶液から必要に応じ、
塩化バリウム等を添加し、硫酸根を除去する。こ
の水溶液のPHを例えばジメチルアミンを用いて
6.0〜6.7に調整するとＬ−スレオニンの結晶は、
尚、ジメチルアミンを添加する前の水溶液を活性
炭等で脱色し、乾固した後、メタノールで抽出し
た後、乾固し、さらに無水エタノールで抽出し、
Ｌ−スレオニンの結晶を析出させると不純物の混
入を少なくすることができる。

なお、このＬ−スレオニンの結晶にはＤ−アロ
スレオニンと、出発原料であるｌ型プロピレンオ
キシドの光学純度に応じた少量のＤ−スレオニン
及びＤ−アロスレオニンが含まれているので再結
晶法を適用してＬ−スレオニンを分別、採取す
る。Ｄ−アロスレオニンは例えば酸もしくはアル
カリの存在下で加熱することによりラセミ化する
と容易にＬ−スレオニンとの混合物を生成するの
で、上記によりＬ−スレオニンを分別する操作と
ラセミ化を繰り返えすことにより高収率でＬ−ス
レオニンを回収することができる。

以上述べたように、本発明によると安価に入手
し得る出発物質から、Ｌ−スレオニンが高収率で
生成したスレオニン混合物を製造し得るので、該
混合物からＬ−スレオニンを高純度で回収するこ
とが可能となる。

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明す
る。

実施例 本例ではプロピレンから微生物を利用して得ら
れるプロピレンオキシドを出発物質として用いた
例を示す。

プロピレンオキシドの製造： 500mlの坂口フラスコにNBG培地（ラプ−レム
コパウダー（オキソイド社製）10ｇ、バクテリオ
ロジカルペプトン（オキソイド社製）10ｇ、
NaCl5ｇおよびグルコース10ｇからなる混合物に
脱イオン水を添加して全量1000mlとなしたものを
加熱殺菌して得られる液体培地）100mlを収容し、
これにノカルデイア・コラリーナＢ−276（工業技
術院微生物工業技術研究所の寄託番号（以下同
じ）FERM−Ｐ−4094）の３白金耳を接種し、
30℃で17時間、振盪培養した。

上記培養により生成した菌体を1/100モル濃度
の燐酸緩衝液20mlずつ用いて２度洗浄した後、反
応用培地（K₂HPO₄1.74ｇ、MgSO₄・7H₂O1.5
ｇ、FeSO₄・7H₂O50mgを1000mlの脱イオン水に
溶解し、PHを8.0に調整した液）に該菌体を菌濃
度9.5ｇ／となるよう添加し菌懸濁液を調製し
た。

上述のごとくして調製した菌懸濁液100mlと日
本油脂製、消泡剤デイスホームCC−222 、２ml
とを内径28mm、高さ400mmのガラス製反応槽に入
れ、反応槽の底部から、ガラス焼結体を通じて20
％プロピレン、80％空気から成る混合ガスを毎分
300mlの速度で通気しながら、PHを1N H₂SO₄又
は1N NaOHにより7.2に調整しつつ、120時間30
℃で反応させた。反応により生成したプロピレン
オキシドを連続的に系外にとり出した。

このようにして得られたプロピレンオキシド中
Ｒ−配置のものの含有量を旋光度の測定手法を適
用して測定した結果89.5重量％であつた。

Ｌ−スレオニンの合成： 撹拌機を備えた５容の三口フラスコ（500ml
の滴下ロート及び冷却管付）に29重量％アンモニ
ア水4000ｇを収容し、これに上述のようにして調
製したプロピレンオキシド400ｇを５℃の温度下
で撹拌しながら２時間かけて滴下した。

上記滴下の終了後フラスコ内容物の温度を撹拌
下に常温（約20℃）まで昇温して反応を終了させ
た。反応終了後反応混合物を蒸留して沸点159〜
161℃の範囲の留分としてβ−アミノイソプロパ
ノール340ｇを得た。

このようにして得られたβ−アミノイソプロパ
ノール75ｇ（１モル）とタングステン酸ナトリウ
ム（Na₂WO₄）59ｇ（0.2モル）を100mlの水に溶
解した水溶液をフラスコに収容し、これに28％過
酸化水素水溶液243ml（２モル）を撹拌下に滴下
し、その間反応温度を15℃を超えないようにフラ
スコを冷却し、２−ヒドロキシプロピルアルドキ
シムとした。

上記滴下の終了後30分間撹拌を続けた後上記フ
ラスコ内の２−ヒドロキシプロピルアルドキシム
にエタノール300mlを添加し、次いで更に水400ml
とエタノール300mlとの混合溶媒に重亜硫酸ナト
リウム230ｇ（2.2モル）を溶解した溶液を添加
し、常温下に２日間放置した。

上記放置により析出した結晶を別して水、エ
タノール及びエーテルの順で洗浄した後、乾燥し
て253ｇの結晶生成物を得た。

次に、この結晶生成物149ｇ（0.5モル）を150
mlの水に懸濁させ、これに24.5ｇ（0.5モル）の
シアン化ナトリウム（NaCN）を100mlの水に溶
解した水溶液を加え、１晩放置後、100℃に加熱
し、得られた反応液に濃塩酸650mlを加えて２時
間還流した。次いで、これに塩化バリウム
（BaCl₂・2H₂O）293ｇ（1.2モル）を熱水に溶解
した水溶液を加え、生じた沈殿を過した。液
を活性炭で脱色し、乾固した。これを２のメタ
ノールで抽出後乾固し、次いで１の無水エタノ
ールで抽出した。抽出液にこれを撹拌しつつ、ジ
メチルアミンを徐々に加えると白色の結晶が析出
した。この結晶を過し、エタノール、次いでエ
ーテルで洗浄し乾燥した。

このようにして得られたスレオニンはＤ−，Ｌ
−スレオニン及びＤ−，Ｌ−アロスレオニンの混
合物から成り、その収量は49ｇであつた。

この混合物中Ｄ−及びＬ−スレオニンの含量は
41モル％であり、さらにその中Ｌ−スレオニンの
含量は87モル％であつた。尚、スレオニン混合物
中のＤ−，Ｌ−スレオニンとＤ−，Ｌ−アロスレ
オニンの比は、Ｈ−NMRでα−炭素上のメチン
プロトンのシグナル強度の比を測定して求め、ま
た、Ｌ−スレオニンの含量はストレプトコツカ
ス・フエシウム（Streptococcus faecium）
ATCC8043を用いる微生物法で定量した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ｌ型の光学活性を有するプロピレンオキシド
   とアムモニアとの反応により開環させてβ−アミ
   ノイソプロパノールとなし、該β−アミノイソプ
   ロパノールをタングステン酸ナトリウム又はモリ
   ブデン酸ナトリウムの存在下に、過酸化水素で酸
   化して２−ヒドロキシプロプルアルドキシムと
   し、該２−ヒドロキシプロプルアルドキシムを還
   元及びニトリル化して１−アミノ−２−ヒドロキ
   シプロパンカルボニトリルとし、次いで該１−ア
   ミノ−２−ヒドロキシプロパンカルボニトリルを
   加水分解してＬ−スレオニンを生成させることを
   特徴とするＬ−スレオニンを含有するスレオニン
   混合物の製造方法。