JPH11318486A - 光学活性シクロプロパンカルボン酸の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ピレスロイドエステルの酸成分として有用な
（１Ｒ）−トランス−２，２−ジメチル−３−（１−プ
ロペニル）シクロプロパン−１−カルボン酸の工業的に
有利な製造法を提供すること。 【解決手段】次式 （但し、式中、ＲはＣ１〜Ｃ４のアルキル基を表す。）
で示される２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）
シクロプロパン−１−カルボン酸エステルに、アルスロ
バクター属に属する微生物由来のエステラーゼを作用さ
せ、（１Ｒ）−トランス−２，２−ジメチル−３−（１
−プロペニル）シクロプロパン−１−カルボン酸とその
ジアステレオマーのエステルとに分割し、（１Ｒ）−ト
ランス−２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シ
クロプロパン−１−カルボン酸を分離、回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は（１Ｒ）−トランス
−２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプ
ロパン−１−カルボン酸の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】式
化２

【化２】 で表される２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）
シクロプロパン−１−カルボン酸は、優れた殺虫効力を
有するいわゆる合成ピレスロイドと総称されるエステル
の酸成分を構成する。これらのシクロプロパンカルボン
酸にはそのＣ¹位およびＣ³位に不斉炭素が存在し、4種
の異性体が存在する。このような各異性体が酸成分を構
成するピレスロイドの殺虫効力は対象害虫、製剤形の種
類等によって異なることから、目的とする上記のシクロ
プロパンカルボン酸の特定の異性体を工業的に有利に製
造する方法の開発が切望されている。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な状況の下、（１Ｒ）−トランス−２，２−ジメチル−
３−（１−プロペニル）シクロプロパン−１−カルボン
酸の工業的に有利な製造法について鋭意検討を重ねた結
果、アルスロバクタ−（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ）属
に属する微生物由来のエステラ−ゼが、一般式 化３

【化３】 [式中、ＲはＣ１〜Ｃ４のアルキル基を表す。]で示され
る２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプ
ロパン−１−カルボン酸エステルに作用してこれを不斉
加水分解しうることを見出し、本発明に至った。即ち本
発明は、上記一般式 化３で示される２，２−ジメチル
−３−（１−プロペニル）シクロプロパン−１−カルボ
ン酸エステルに、該エステルに作用し、（１Ｒ）−トラ
ンス−２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シク
ロプロパン−１−カルボン酸とそのジアステレオマーの
エステルとに不斉水解する能力を有するエステラーゼを
作用させ、（１Ｒ）−トランス−２，２−ジメチル−３
−（１−プロペニル）シクロプロパン−１−カルボン酸
とそのジアステレオマーのエステルとに分割し、（１
Ｒ）−トランス−２，２−ジメチル−３−（１−プロペ
ニル）シクロプロパン−１−カルボン酸を分離、回収す
る（１Ｒ）−トランス−２，２−ジメチル−３−（１−
プロペニル）シクロプロパン−１−カルボン酸の製造法
を提供するものである。

【０００４】

【発明の実施の形態】本発明の原料として用いられる前
記一般式 化３で示される２，２−ジメチル−３−（１
−プロペニル）シクロプロパン−１−カルボン酸エステ
ルは、例えば、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１０７６（１９
７０）に記載の方法に準じて製造することができ、メチ
ルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチ
ルエステル等が使用できるが、メチルエステル、エチル
エステルが好適である。

【０００５】本発明に用いることができるエステラーゼ
は、上記の２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）
シクロプロパン−１−カルボン酸エステルに作用し、
（１Ｒ）−トランス−２，２−ジメチル−３−（１−プ
ロペニル）シクロプロパン−１−カルボン酸とそのジア
ステレオマーのエステルとに不斉水解する能力を有する
エステラーゼであり、例えば、アルスロバクター属に属
し前記の不斉水解能を有する微生物由来のエステラーゼ
をあげることができる。かかるエステラーゼは、例え
ば、アルスロバクタ−（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ）Ｓ
Ｃ−６−９８−２８株（ＦＥＲＭ ＢＰ−３６５８；特
開平４−２３４９９１号公報に記載のＦＥＲＭ Ｐ−１
１８５１号より国際寄託へ移管）等から得ることがで
き、より好ましくは、上記エステラ−ゼをコードする遺
伝子が導入され該エステラーゼを産生できる遺伝子組換
え微生物、具体的には特開平５−５６７８７号公報に記
載の遺伝子組換え微生物等から得ることができる。本発
明に用いうるエステラーゼを上記のような微生物に産生
させるには、通常、常法に従い、滅菌した液体培地に微
生物を接種し、２０〜４０℃で１〜８日間、好気条件下
で培養するとよい。また、培養中に培地を加える流加培
養等を行うこともできる。培地の組成については、通常
の微生物の培養に用いられるもので、上記微生物により
利用可能なものであれば特に問題なく、例えば炭素源お
よび窒素源として、グルコ−ス、グリセロ−ル、澱粉、
デキストリン、糖蜜、油脂類、大豆粉、コ−ンスティ−
プリカ−、酵母エキス、肉エキス、ポリペプトン等の動
植物蛋白等の加水分解物等を用いることができる。ま
た、有機ないし無機塩としては、カリウム、ナトリウ
ム、マグネシウム、カルシウム、鉄、マンガン、コバル
ト、亜鉛等の塩化物、硫酸塩類、酢酸塩類、炭酸塩類お
よびリン酸塩類、具体的には、塩化カリウム、塩化ナト
リウム、塩化コバルト、硫酸マグネシウム、硫酸第一
鉄、硫酸マンガン、硫酸亜鉛、硫酸銅、酢酸ナトリウ
ム、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、リン酸水素1カ
リウム、リン酸水素2カリウム、リン酸水素1ナトリウ
ム、リン酸水素2ナトリウム等をあげることができ、硫
酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム
等のアンモニウム塩、尿素等も使用することができる。
また、場合によっては、培地中に脂肪酸エステル類また
は前記の一般式 化３で示されるエステル化合物を添加
することも可能である。遺伝子組換え微生物の場合は、
微生物の対数増殖期の適当な時期にイソプロピルチオ−
β−Ｄ−ガラクトシド（ＩＰＴＧ）等の遺伝子発現誘導
剤を添加してもよい。

【０００６】本発明の製造法において、前記一般式 化
３で示される２，２−ジメチル−３−（１−プロペニ
ル）シクロプロパン−１−カルボン酸エステルの不斉加
水分解反応は、該エステルと上記のエステラーゼを混合
し、攪拌または振とうすることにより行われる。使用し
うるエステラーゼとしては、例えば、上記微生物を培養
した培養液、菌体懸濁液、菌体破砕液、エステラ−ゼ抽
出液もしくは濃縮液などのエステラ−ゼ含有物、または
これらの処理物、例えば粗製エステラ−ゼもしくは精製
エステラ−ゼを含有する水溶液等をあげることができ、
必要に応じて、微生物またはエステラ−ゼを固定化して
用いることも可能である。反応温度は、使用されるエス
テラーゼの反応至適温度および熱安定性にもよるが、一
般に２０〜７０℃が適当であり、あまり高温ではエステ
ラーゼの安定性が低下しやすいことおよび低温では反応
速度が遅いことから３０〜６０℃が好ましい。反応中の
ｐＨは、使用されるエステラーゼの反応至適ｐＨおよび
安定性にもよるが、一般にｐＨ４〜１１が適当であり、
ｐＨ７〜１０であることが望ましい。次にこのようにし
て不斉加水分解反応を行った後、生成した（１Ｒ）−ト
ランス−２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シ
クロプロパン−１−カルボン酸と未反応のエステルとを
分離回収する。この分離回収に際しては溶媒抽出、カラ
ムクロマトグラフィ−、分別蒸留などの操作を適宜採用
することができる。例えば、反応液をメチルイソブチル
ケトン、酢酸エチル、エ−テルまたはトルエンなどの有
機溶媒で抽出することにより、未反応のエステルを分離
取得する。次いで水層をろ過した後、塩酸、硫酸などの
無機酸または酢酸などの有機酸を加えてｐＨを酸性と
し、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、エ−テルま
たはトルエンなどの有機溶媒で抽出し、油層をろ過した
後、有機溶媒を留去することにより、（１Ｒ）−トラン
ス−２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロ
プロパン−１−カルボン酸を回収する。なお、未反応の
エステルはラセミ化などの処理を施した後、本発明の製
造法における原料として利用することができ、また、目
的により、これを加水分解等の処理を施した後、ピレス
ロイドエステルに導くこともできる。

【０００７】

【実施例】以下、実施例および参考例により、本発明を
より詳細に説明するが、本発明は、これらに限定される
ものではない。

【０００８】実施例 ５００ｍｌ三角フラスコに液体培地（水１Ｌにグリセロ
−ル５ｇ、酵母エキス６ｇ、リン酸１カリウム９ｇおよ
びリン酸2カリウム４ｇを溶解し、ｐＨ７．０とす
る。）１００ｍｌを入れて滅菌した後、アンピシリンを
５０μｇ／ｍｌになるように加え、後記参考例記載のア
ルスロバクタ−ＳＣ−６−９８−２８株由来のエステラ
−ゼ遺伝子導入大腸菌株を斜面培養から１白金耳接種
し、３０℃で２４時間回転振とう培養した。次に３Ｌ容
の小型培養槽（丸菱バイオエンジ社製、ＭＤＬ型）に滅
菌した液体培地（水１Ｌにグリセロ−ル１５ｇ、酵母エ
キス２５ｇ、リン酸１カリウム０．４ｇ、硫酸マグネシ
ウム２ｇおよび硫酸第一鉄０．１ｇを溶解し、ｐＨ７．
０とする。）１５００ｍｌを入れ、これに上記の培養液
１５ｍｌを接種した。３０℃で通気攪拌培養し、対数増
殖期中期（培養開始１０〜１５時間後）にＩＰＴＧ（イ
ソプロピルチオ−β−Ｄ−ガラクトシド）を終濃度１ｍ
Ｍとなるように培養液に添加した後、滅菌した培地を流
加し、さらに培養を続け４０時間培養し、培養液を得
た。この培養液の希釈液（０．５Ｍ炭酸緩衝液、ｐＨ
９．５）８０ｍｌに２，２−ジメチル−３−（１−プロ
ペニル）シクロプロパン−１−カルボン酸メチルエステ
ル（１Ｒ体／１Ｓ体＝５０／５０、トランス体／シス体
＝９８／２）４ｇを加えてｐＨ９．５となるよう調整し
ながら４５℃で２０時間攪拌した。ここで反応液の一部
を取り塩酸を加え酸性とした後、酢酸エチルで抽出し、
該抽出物に内部標準物質（けい皮酸メチル）を加えガス
クロマトグラフィ−（カラム：ＨＲ２０−Ｍ ０．５３
φ ３０ｍ １ミクロン ＵＬＢＯＮ製）により分析
し、加水分解率を求めたところ４６％であった。残りの
反応液にトルエンを加え、抽出分液しトルエン層を分離
除去した。次いで水層をろ過し、塩酸を加え酸性とした
後トルエンを加え抽出分液し、トルエン層からトルエン
を濃縮留去し、２，２−ジメチル−３−（１−プロペニ
ル）シクロプロパン−１−カルボン酸１．５ｇを得た。
この２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロ
プロパン−１−カルボン酸を液体クロマトグラフィ−
（カラム：ＣＨＩＲＡＬＣＥＬ ＯＤ ４．６φ×２５
０ｍｍ ダイセル製）で分析し立体異性体比を求めたと
ころ、１Ｒ−トランス体／１Ｓ−トランス体／１Ｒ−シ
ス体／１Ｓ−シス体＝１００／０／０／０であった。

【０００９】参考例 上記実施例で使用したアルスロバクタ−ＳＣ−６−９８
−２８株由来のエステラ−ゼ遺伝子導入大腸菌株は特開
平５−５６７８７号公報記載の方法に準じて調製した。
即ち、特開平５−５６７８７号公報記載のアルスロバク
ターＳＣ−６−９８−２８株由来のエステラーゼ遺伝子
を含むプラスミドｐＡＧＥ−１を、制限酵素Ｎｓｐ(752
4)ＶおよびＨｉｎｄIIIで消化することによりエステラ
ーゼ遺伝子の翻訳領域を含むＤＮＡ断片を切り出し、こ
れを特開平５−５６７８７号公報に記載のようにエステ
ラーゼ遺伝子の開始コドンとその近傍のＤＮＡ配列を変
換するために合成したＤＮＡ断片、およびｌａｃプロモ
ーターを有する発現ベクターｐＵＣ１１８（宝酒造株式
会社）の制限酵素ＢａｍＨI、ＨｉｎｄIII消化物とライ
ゲーションした。この様にして、ｌａｃプロモーターの
下流にアルスロバクターＳＣ−６−９８−２８株由来の
エステラーゼ遺伝子を有する大腸菌用発現プラスミドを
調製し、これをエシェリキア コリ（Ｅｓｃｈｅｒｉｃ
ｈｉａ ｃｏｌｉ）ＪＭ１０５株に導入した。

【００１０】

【発明の効果】本発明により、ピレスロイドエステルの
酸成分として有用な（１Ｒ）−トランス−２，２−ジメ
チル−３−（１−プロペニル）シクロプロパン−１−カ
ルボン酸を工業的にも有利に製造することが可能とな
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般式 化１ 【化１】 [式中、ＲはＣ１〜Ｃ４のアルキル基を表す。]で示され
   る２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプ
   ロパン−１−カルボン酸エステルに、該エステルに作用
   し、（１Ｒ）−トランス−２，２−ジメチル−３−（１
   −プロペニル）シクロプロパン−１−カルボン酸とその
   ジアステレオマーのエステルとに不斉水解する能力を有
   するエステラーゼを作用させ、（１Ｒ）−トランス−
   ２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロ
   パン−１−カルボン酸とそのジアステレオマーのエステ
   ルとに分割し、（１Ｒ）−トランス−２，２−ジメチル
   −３−（１−プロペニル）シクロプロパン−１−カルボ
   ン酸を分離、回収することを特徴とする（１Ｒ）−トラ
   ンス−２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シク
   ロプロパン−１−カルボン酸の製造法。
2. 【請求項２】エステラーゼが、アルスロバクター属に属
   する微生物由来のエステラーゼである請求項１記載の製
   造法。
3. 【請求項３】エステラーゼが、アルスロバクターＳＣ−
   ６−９８−２８株（ＦＥＲＭ ＢＰ−３６５８）由来の
   エステラーゼである請求項１または２記載の製造法。