JPH08285A - 光学活性α−メチルアルカンジカルボン酸−ω−モノエステル及びその対掌体ジエステルを製造する方法 - Google Patents

光学活性α−メチルアルカンジカルボン酸−ω−モノエステル及びその対掌体ジエステルを製造する方法

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JPH08285A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学純度の高い光学活性α−メチルアルカン
ジカルボン酸−ω−モノエステル及びその対掌体ジエス
テルを効率よく製造する方法を提供する。 【構成】 特定のα−メチルアルカンジカルボン酸ジエ
ステルのラセミ体に、エステル結合を不斉加水分解する
能力を有する微生物の培養物、菌体又は菌体処理物を作
用させて(R)体α−メチルアルカンジカルボン酸−ω
−モノエステル及び(S)体α−メチルアルカンジカル
ボン酸ジエステルを製造する方法。

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、農薬等の
合成中間体となる有用な特定の光学活性α−メチルアル
カンジカルボン酸−ω−モノエステル及びその対掌体ジ
エステルを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、医薬、農薬等の生理活性物質の合
成中間体としての光学活性体の需要が急速に高まってお
り、様々な手法を用いた光学活性体の合成研究が盛んに
行われている。
【0003】一般式(2)で表されるα−メチルアルカ
ンジカルボン酸誘導体の中で例えばα−メチルコハク酸
モノエステルは、メチルコハク酸ジエステルをアルカリ
触媒等により部分加水分解することにより得ることがで
きる。しかしながら、この場合、反応生成物はα−メチ
ルコハク酸、α−メチルコハク酸−1−モノエステル、
α−メチルコハク酸−4−モノエステル及びα−メチル
コハク酸ジエステルの混合物となるので、目的の生成物
を選択的かつ高純度で得ることが困難である。さらに、
ラセミ混合物を基質とした場合、このような反応様式で
は光学分割能は期待できない。
【0004】一方、Barnett, Morris, Biochem.J. 40,
451(1946) にはα−メチルコハク酸モノエステルを選択
的に合成する方法として一般的に下記反応式(4)に示
されるような無水イタコン酸を原料とする方法が開示さ
れている。
【0005】
【化4】
【0006】しかし、かかる方法で得られるα−メチル
コハク酸モノエステルはラセミ体であり、このような反
応様式では光学活性体は得られないという問題がある。
【0007】T.Morimoto et al., Chem. Pharm. Bull.
41(6), 1149 (1993)にはイタコン酸又はイタコン酸ジメ
チルを不斉還元し、光学活性α−メチルコハク酸又は光
学活性α−メチルコハク酸ジメチルを得る方法も報告さ
れているが、高価な不斉触媒を使用しなければならない
ため、工業的に有利な方法とは言い難い。
【0008】一方、Eryka Guibe-Jampel et al., J. Ch
em. Soc., Chem.Commun.,1080,1987にはα−メチルコハ
ク酸ジエステルを豚膵臓リパーゼで加水分解し、α−メ
チルコハク酸−1−モノエステルを得る方法が報告され
ている。しかしながら、この方法で得られるモノエステ
ルの光学純度、位置選択性は高いものの、高価な動物由
来の酵素を使用するため、工業的に有利な方法とは言い
難い。
【0009】又、特開平2−195890号公報には微
生物由来の酵素を用いてα−メチルコハク酸ジエステル
を加水分解し、α−メチルコハク酸−4−モノエステル
を得る方法が記載されている。この方法では4−モノエ
ステルが95〜98%と位置選択性は高いものの、立体
選択的な加水分解は殆ど達成されておらず、ラセミ体ジ
エステルを原料とした場合、生成物の光学純度は16%
e.e.程度にすぎないという問題がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した如
き問題点を有さずに、光学活性α−メチルアルカンジカ
ルボン酸−ω−モノエステル及びその対掌体ジエステル
を高い光学純度で位置選択的に効率よく製造する方法を
提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、下記一
般式(1)で表されるα−メチルアルカンジカルボン酸
ジエステルのラセミ体に、エステル結合を不斉加水分解
する能力を有する微生物の培養物、菌体又は菌体処理物
を作用させて下記一般式(2)で表される(R)体α−
メチルアルカンジカルボン酸−ω−モノエステル及び下
記一般式(3)で表される(S)体α−メチルアルカン
ジカルボン酸ジエステルを製造する方法にある。
【化5】
【化6】
【化7】
【0012】本発明において、基質として使用可能な上
記一般式(1)で表されるα−メチルアルカンジカルボ
ン酸ジエステルのラセミ体としては、Rがメチル基、エ
チル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソ
ブチル基、ペンチル基又はヘキシル基であり、nが1又
は2のものが挙げられる。
【0013】本発明で用いる微生物は、α−メチルアル
カンジカルボン酸ジエステルのエステル結合を不斉加水
分解し、光学活性α−メチルアルカンジカルボン酸−ω
−モノエステル及びその対掌体ジエステルを生産する能
力を有するものであれば特に制限はない。代表的なもの
としては、シュードモナス(Pseudomonas)属、エセリキ
ア(Escherichia)属に属する微生物が挙げられる。具体
的にはシュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)MR
-2068(FERM BP-3846)、エセリキア・コリ(Escheri-chia
coli)MR-2103(FERM BP-3835)が挙げられる。エセリキ
ア・コリ(Escherich-ia coli)MR-2103(FERM BP-3835)
は、シュードモナス・プチダ(Pseudomonasput-ida)MR-2
068(FERM BP-3846)由来のエステラーゼ遺伝子で形質転
換された株である。
【0014】本発明で用いる微生物の培養は、液体培地
でも固体培地でも行うことができる。培地としては、微
生物が通常資化しうる炭素源、窒素源、ビタミン、ミネ
ラル等の成分を適宜配合したものが用いられる。微生物
の加水分解能を向上させるため、培地にエステルを少量
添加することも可能である。培養は微生物が生育可能で
ある温度、pHで行われるが、使用する菌株の最適培養
条件で行うことが好ましい。微生物の生育を促進させる
ため、通気攪拌を行ってもよい。
【0015】加水分解反応を行うに際しては、培養の開
始時又は途中で培地にエステルを添加してもよく、予め
微生物を培養した後、培養液にエステルを添加してもよ
い。また増殖した微生物の菌体を遠心分離等により採取
し、これをエステルを含む反応媒体に加えても良い。菌
体は、アセトン、トルエン等で処理した菌体を用いても
よい。
【0016】又、菌体の代わりに培養液等の培養物、菌
体破砕物、菌体抽出物、粗酵素、精製酵素等の菌体処理
物を用いてもよく、更に、酵素又は微生物を適当な担体
に固定化し、反応を行った後に回収再利用することも可
能である。
【0017】ここで、酵素としては微生物由来の各種リ
パーゼ、プロテアーゼ及びエステラーゼ等が使用可能で
ある。
【0018】なお、反応媒体としては例えばイオン交換
水、緩衝液が用いられる。反応媒体又は培養液中のエス
テル濃度としては、0.1〜70重量%が好ましく、更
に好ましくは5〜40重量%である。メタノール、アセ
トン、界面活性剤等を反応系に添加することも可能であ
る。反応液のpHは、2〜11、好ましくは5〜8の範
囲である。反応が進行するに従い生成したカルボン酸に
より反応液のpHが低下してくるが、この場合は適当な
中和剤で最適pHに維持することが望ましい。反応温度
は5〜70℃が好ましく、20〜60℃が更に好まし
い。
【0019】反応終了液より生成物の分離精製は、酢酸
エチル、クロロホルム、エーテル等の有機溶媒による抽
出を行い、蒸留あるいはカラムクロマトグラフィーなど
の常法を適用することにより、光学活性α−メチルアル
カンジカルボン酸ジエステルを精製、取得することがで
きる。抽出後の水層のpHを2以下に下げることによ
り、その対掌体である光学活性α−メチルアルカンジカ
ルボン酸−ω−モノエステルを遊離酸とした後、有機溶
媒、例えば酢酸エチルで抽出すれば光学活性α−メチル
アルカンジカルボン酸−ω−モノエステルを回収するこ
とができる。
【0020】このようにして得られた光学活性α−メチ
ルアルカンジカルボン酸−ω−モノエステル及びその対
掌体ジエステルは、公知の方法でジエステルまたはジカ
ルボン酸に誘導可能である。
【0021】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、これらに限定されるものではない。
【0022】実施例1 光学活性α−メチルコハク酸モ
ノエステル及びその対掌体ジエステルの製造。 エセリキア・コリ(Escherichia coli)MR-2103(FERM BP-
3835)を50μg/mlのアンピシリンを含むLB培地
(1%ポリペプトン、0.5%酵母エキス、0.5%N
aCl)500mlに植菌し、37℃で20時間振盪培
養した。培養終了後、培養液を遠心分離し、得られた菌
体の全量をイオン交換水で洗浄した後、50mM燐酸緩
衝液(pH7.0)500mlに懸濁した。この菌体懸
濁液に、ラセミ体−α−メチルコハク酸ジメチル50g
を加え、30℃で20時間反応させた。この間、反応液
のpHは、10%NaOH水溶液を用いて7.0に調整
した。反応終了後、遠心分離により菌体を除き、未反応
のα−メチルコハク酸ジメチルを酢酸エチルで抽出し
た。有機層に無水硫酸ナトリウムを加えて脱水し、溶媒
を蒸発除去し、更に蒸留精製し、19.8gの光学活性
α−メチルコハク酸ジメチルを得た。この光学活性α−
メチルコハク酸ジメチルは、光学分割カラム(キラルセ
ルOD、ダイセル化学工業(株)社製)を用いて光学純
度を測定したところ、(S)体で99%e.e.であっ
た。次いで水相のpHを希硫酸で2.0に下げた後、水
相中の酸分を酢酸エチルで抽出した。有機層に無水硫酸
ナトリウムを加えて脱水し、溶媒を蒸発除去し、更に蒸
留精製し、17.2gの光学活性α−メチルコハク酸−
4−モノエステルを得た。これは、光学分割カラム(キ
ラルセルOD、ダイセル化学工業(株)社製)を用いて
光学純度を測定したところ、(R)体で96%e.e.
であった。また、1H−NMRより、得られたモノエス
テルは4−エステルのみで、1−エステルの混在は認め
られなかった。
【0023】実施例2 光学活性α−メチルグルタル酸
モノエステル及びその対掌体ジエステルの製造。 実施例1で得た菌体懸濁液に、ラセミ体−α−メチルグ
ルタル酸ジメチル50gを加え、30℃で20時間反応
させた。この間、反応液のpHは、10%NaOH水溶
液を用いて7.0に調整した。反応終了後、遠心分離に
より菌体を除き、未反応のα−メチルグルタル酸ジメチ
ルを酢酸エチルで抽出した。有機層に無水硫酸ナトリウ
ムを加えて脱水し、溶媒を蒸発除去し、更に蒸留精製
し、18.2gの光学活性α−メチルグルタル酸ジメチ
ルを得た。この光学活性α−メチルグルタル酸ジメチル
は、tris[3-(heptafluoropropylhydroxymethylene)-(+)
-camphorato]-europium(III)を用いて1H−NMRスペ
クトルより光学純度を測定したところ、(S)体で10
0%e.e.であった。次いで水相のpHを希硫酸で
2.0に下げた後、水相中の酸分を酢酸エチルで抽出し
た。有機層に無水硫酸ナトリウムを加えて脱水し、溶媒
を蒸発除去し、更に蒸留精製し、18.0gの光学活性
α−メチルグルタル酸−4−モノエステルを得た。1
−NMRより、得られたモノエステルは4−エステルの
みで、1−エステルの混在は認められなかった。この光
学活性α−メチルグルタル酸−4−モノエステルを常法
によりジエステルに導いた後、前記と同様の方法で光学
純度をもとめたところ、(R)体で96%e.e.であ
った。
【0024】
【発明の効果】本発明の方法により、光学純度の高い光
学活性α−メチルアルカンジカルボン酸−ω−モノエス
テル及びその対掌体ジエステルを効率よく製造すること
が可能である。生成したカルボン酸ジエステルとカルボ
ン酸モノエステルの分離、精製も容易であり、工業的に
有利な方法である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:19)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で表されるα−メチル
    アルカンジカルボン酸ジエステルのラセミ体に、エステ
    ル結合を不斉加水分解する能力を有する微生物の培養
    物、菌体又は菌体処理物を作用させて下記一般式(2)
    で表される(R)体α−メチルアルカンジカルボン酸−
    ω−モノエステル及び下記一般式(3)で表される
    (S)体α−メチルアルカンジカルボン酸ジエステルを
    製造する方法。 【化1】 【化2】 【化3】
  2. 【請求項2】 エステル結合を不斉加水分解する能力を
    有する微生物がシュードモナス (Pseudomonas)属、エセ
    リキア (Escherichia)属に属する微生物であることを特
    徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 エステル結合を不斉加水分解する能力を
    有する微生物が、エステル結合を不斉加水分解する酵素
    をコードする遺伝子により形質転換された遺伝子操作微
    生物であることを特徴とする請求項1記載の方法。
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