JP5474280B2 - Process for producing optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyester - Google Patents
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Description
光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステルの製造法に関する。光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステルは、医薬品、農薬等の合成原料及び中間体として有用な化合物である。
The present invention relates to a process for producing an optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyester. The optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxy ester is a useful compound as a synthetic raw material and intermediate for pharmaceuticals, agricultural chemicals and the like.
本発明の化合物に類似する物質の製造法としては、従来、以下の様な方法が知られている。 As a method for producing a substance similar to the compound of the present invention, the following methods are conventionally known.
例えば、1−置換−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸エステルの製造法としては、
(1)水素化ホウ素リチウムによって1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸エチルエステルを1−ベンジル−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸エチルエステルに還元する方法(非特許文献1)、
(2)ラセミ体のtrans−1−ベンジル−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸エチルエステルをNovozyme435リパーゼによって光学分割し、光学活性なtrans−1−ベンジル−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸エチルエステルを得る方法(特許文献1)、
がある。しかしながら、(1)の方法では生成物がcis体とtrans体の混合物であり、しかも得られるtrans体はラセミ体である。また、(2)の方法では、原料であるラセミ体trans−1−置換−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸エステルを煩雑な操作により合成する必要があり、かつリパーゼを用いた光学分割反応であるため、収率は最高でも50%である。
For example, as a method for producing 1-substituted-4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid ester,
(1) A method of reducing 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid ethyl ester to 1-benzyl-4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid ethyl ester with lithium borohydride (Non-patent Document 1),
(2) Racemic trans-1-benzyl-4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid ethyl ester is optically resolved with Novozyme 435 lipase, and optically active trans-1-benzyl-4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid ethyl A method of obtaining an ester (Patent Document 1),
There is. However, in the method (1), the product is a mixture of a cis form and a trans form, and the obtained trans form is a racemate. In the method (2), it is necessary to synthesize racemic trans-1-substituted-4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid ester, which is a raw material, by a complicated operation, and in an optical resolution reaction using lipase. Thus, the yield is at most 50%.
また、1−置換−4−ヒドロキシピペリジン−3−カルボン酸エステルの製造法としては、
(3)パン酵母の作用によって1−置換−4−ピペリジノン−3−カルボン酸エステルを光学活性なcis−1−置換−4−ヒドロキシピペリジン−3−カルボン酸エステルへ立体選択的に還元する方法(非特許文献2、3、4)、
(4)豚肝臓リパーゼの作用によってラセミ体のtrans−N−置換−4−ベンゾイロキシピペリジン−3−カルボン酸メチルエステルを光学分割し、光学活性なtrans−N−置換−4−ヒドロキシピペリジン−3−カルボン酸メチルエステルを得る方法(非特許文献5)、
(5)リパーゼの作用によってラセミ体のtrans−1−Boc−4−ヒドロキシピペリジン−3−カルボン酸エチルエステルを光学分割し、光学活性なtrans−1−Boc−4−ヒドロキシピペリジン−3−カルボン酸エチルエステルを得る方法(非特許文献6)、
が知られている。
As a method for producing 1-substituted-4-hydroxypiperidine-3-carboxylic acid ester,
(3) A method of stereoselectively reducing 1-substituted-4-piperidinone-3-carboxylic acid ester to optically active cis-1-substituted-4-hydroxypiperidine-3-carboxylic acid ester by the action of baker's yeast ( Non-Patent Documents 2, 3, 4),
(4) Racemic trans-N-substituted-4-benzoyloxypiperidine-3-carboxylic acid methyl ester is optically resolved by the action of porcine liver lipase to produce optically active trans-N-substituted-4-hydroxypiperidine- A method for obtaining 3-carboxylic acid methyl ester (Non-Patent Document 5),
(5) Racemic trans-1-Boc-4-hydroxypiperidine-3-carboxylic acid ethyl ester is optically resolved by the action of lipase to produce optically active trans-1-Boc-4-hydroxypiperidine-3-carboxylic acid A method of obtaining an ethyl ester (Non-Patent Document 6),
It has been known.
しかしながら、(3)の方法で得られる含窒素環状β−ヒドロキシエステルの95%以上はcis体である。また、(4)及び(5)の方法では、原料であるラセミ体trans−1−置換−4−ピペリジノン−3−カルボン酸エステルを煩雑な操作により合成する必要があり、かつリパーゼを用いた光学分割反応であるため、収率は最高でも50%である。 However, 95% or more of the nitrogen-containing cyclic β-hydroxyester obtained by the method (3) is a cis form. In the methods (4) and (5), it is necessary to synthesize the racemic trans-1-substituted-4-piperidinone-3-carboxylic acid ester as a raw material by a complicated operation, and an optical system using a lipase. Since it is a resolution reaction, the yield is at most 50%.
このように、不斉触媒を用いた還元反応による光学活性なtrans−1−置換−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸エステル及びtrans−1−置換−4−ヒドロキシピペリジン−3−カルボン酸エステルの製造法は報告されていない。
本発明の課題は、医薬品の中間体として有用な光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステルを安価で入手容易な原料から簡便に製造できる方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method by which an optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxy ester useful as an intermediate of a pharmaceutical can be easily produced from inexpensive and readily available raw materials.
本発明者らは、光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステルの効率的な製造法を開発すべく検討を重ねた結果、光学活性なtrans体含窒素環状β−ケトエステルのカルボニル基のみを立体選択的に還元して、光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステル類に変換する方法を発見し、本発明を完成するに至った。 As a result of repeated studies to develop an efficient process for producing an optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyester, the present inventors have determined that only the carbonyl group of the optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-ketoester is present. The present inventors have completed the present invention by discovering a method of stereoselectively reducing and converting into optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyesters.
本発明は、以下の1又は複数の特徴を有する。 The present invention has one or more of the following features.
即ち、本発明は、一般式(1); That is, the present invention relates to the general formula (1);
(式中、R1は直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基を表す。R2はアミノ基の保護基を表す。mは1もしくは2を表す。)で表される含窒素環状β−ケトエステルもしくはその塩を不斉還元反応により、一般式(2); (Wherein R 1 represents a linear or branched alkyl group; R 2 represents an amino-protecting group; m represents 1 or 2) or a nitrogen-containing cyclic β-ketoester represented by The salt is subjected to an asymmetric reduction reaction to give a general formula (2);
(式中、R1 、R2及びmは前記と同じ。)もしくは、一般式(3); (Wherein R 1 , R 2 and m are the same as above) or general formula (3);
(式中、R1 、R2及びmは前記と同じ。)で表される光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステルのいずれかに変換することを特徴とする、前記式(2)及び(3)で表される光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステルの製造方法である。 (Wherein R 1 , R 2 and m are the same as above), which is converted into any of the optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxy esters represented by the above formula (2) And an optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyester represented by (3).
好ましくは、前記触媒としてカルボニル基を立体選択的に還元する能力を有する酵素源を作用させることを特徴とする上記製造方法である。 Preferably, the above-mentioned production method is characterized in that an enzyme source having the ability to stereoselectively reduce a carbonyl group is allowed to act as the catalyst.
更に好ましくは、前記化合物が1−置換−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸エステルもしくは1−置換−4−ヒドロキシピペリジン−3−カルボン酸エステルであり、前記酵素源が、キャンディダ(Candida)属、クルイベロマイセス(Kluyveromyces)属、リポマイセス(Lipomyces)属、ロドトルーラ(Rhodotorula)属、サッカロマイセス(Saccharomyces)属、トリコスポロン(Trichosporon)属、ブレブンディモナス(Brevundimonas)属、セルロモナス(Cellulomonas)属、デボシア(Devosia属)、ミクロコッカス(Micrococcus)属、セラチア(Serratia)属、スフィンゴバクテリウム属(Sphingobacterium)属からなる群より選ばれた微生物由来のものである製造方法である。 More preferably, the compound is 1-substituted-4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid ester or 1-substituted-4-hydroxypiperidine-3-carboxylic acid ester, and the enzyme source is a genus Candida . , Kluyveromyces (Kluyveromyces) genus, Lipomyces (Lipomyces) genus, Rodotorura (Rhodotorula) genus Saccharomyces (Saccharomyces) genus Trichosporon (Trichosporon) genus, shake Bun di Monas (Brevundimonas) genus Cellulomonas (Cellulomonas) genus, Deboshia ( Devosia spp.), Micrococcus (Micrococcus) genus Serratia (Serratia) genus, sphingolipid Baku It is a genus (Sphingobacterium) manufacturing process is of microbial origin selected from the group consisting of the genus.
別の好ましい実施態様としては、酸化型ニコチンアミド・アデニンジヌクレオチド(以降NAD+と省略する)及び/または酸化型ニコチンアミド・アデニンジヌクレオチドりん酸(以降NADP+と省略する)をそれぞれの還元型へ還元する酵素と、該還元のための基質を、共存させることを特徴とする上記製造方法である。 In another preferred embodiment, oxidized nicotinamide adenine dinucleotide (hereinafter abbreviated as NAD + ) and / or oxidized nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (hereinafter abbreviated as NADP + ) are reduced to their respective reduced forms. In the above-mentioned production method, an enzyme that reduces to a coexistent substrate and a substrate for the reduction coexist.
本発明によって、医薬品及び農薬等の合成原料及び中間体として有用な光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステルの効率的かつ工業的な製造方法が提供される。 The present invention provides an efficient and industrial method for producing optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxy esters useful as synthetic raw materials and intermediates for pharmaceuticals and agricultural chemicals.
以下、本発明について詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明の不斉還元反応の基質となる含窒素環状β−ケトエステル類は一般式(1); Nitrogen-containing cyclic β-ketoesters serving as substrates for the asymmetric reduction reaction of the present invention are represented by the general formula (1);
(式中、R1は直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基を表す。R2はアミノ基の保護基を表す。mは1もしくは2を表す。)で表される含窒素環状β−ケトエステルもしくはその塩である。前記一般式(1)の環状部分はm=1の5員環もしくはm=2の6員環である。 (Wherein R 1 represents a linear or branched alkyl group; R 2 represents an amino-protecting group; m represents 1 or 2) or a nitrogen-containing cyclic β-ketoester represented by Its salt. The cyclic moiety of the general formula (1) is a 5-membered ring with m = 1 or a 6-membered ring with m = 2.
前記一般式(1)のR1は、直鎖もしくは分岐鎖状の炭素数1〜10のアルキル基が好ましい。 R 1 in the general formula (1) is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
さらに好ましくは前記一般式(1)のR1がメチル基もしくはエチル基である。 More preferably, R 1 in the general formula (1) is a methyl group or an ethyl group.
また、前記一般式(1)のR2は一般的なアミノ基の保護基であることが好ましい。例えば、「PROTECTIVE GROUPS IN ORGANIC SYNTHESIS」(JOHN WILEY & SONS,INC.)に記載の保護基がある。すなわちt−ブトキシカルボニル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、2,2,2−トリクロロエトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、パラメトキシベンジルオキシカルボニル基、パラニトロベンジルオキシカルボニル基、ホルミル基、アセチル基、プロパノイル基、t−ブチロイル基、メトキシアセチル基、フルオロアセチル基、ジフルオロアセチル基、トリフルオロアセチル基、クロロアセチル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、ベンジル基、α−メチルベンジル基、トリチル基、ベンズヒドリル基、パラニトロベンジル基およびパラメトキシベンジル基からなる群より選ばれた保護基である。 In addition, R 2 in the general formula (1) is preferably a general amino protecting group. For example, there are protecting groups described in “PROTECTIVE GROUPS IN ORGANIC SYNTHESIS” (John Wiley & Sons, Inc.). That is, t-butoxycarbonyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, 2,2,2-trichloroethoxycarbonyl group, benzyloxycarbonyl group, paramethoxybenzyloxycarbonyl group, paranitrobenzyloxycarbonyl group, formyl group, acetyl group , Propanoyl group, t-butyroyl group, methoxyacetyl group, fluoroacetyl group, difluoroacetyl group, trifluoroacetyl group, chloroacetyl group, pivaloyl group, benzoyl group, benzyl group, α-methylbenzyl group, trityl group, benzhydryl group , A protecting group selected from the group consisting of a paranitrobenzyl group and a paramethoxybenzyl group.
さらに好ましくは前記一般式(1)のR2がベンジル基である。 More preferably, R 2 in the general formula (1) is a benzyl group.
前記式(1)で表される化合物の一例としては、1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸メチルエステルや1−ベンジル−4−ピペリジノン−3―カルボン酸エチルエステルなどが挙げられる。 Examples of the compound represented by the formula (1) include 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester and 1-benzyl-4-piperidinone-3-carboxylic acid ethyl ester.
本発明においては、触媒を用いて、上記一般式(1)で表される化合物のカルボニル基を不斉還元し、一般式(2): In the present invention, using a catalyst, the carbonyl group of the compound represented by the general formula (1) is asymmetrically reduced, and the general formula (2):
(式中、R1 、R2及びmは前記と同じ。)もしくは、一般式(3); (Wherein R 1 , R 2 and m are the same as above) or general formula (3);
(式中、R1 、R2及びmは前記と同じ。)で表される光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステルに変換する。 (Wherein R 1 , R 2 and m are the same as described above), and are converted into an optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyester.
前記触媒としてはカルボニル基を立体選択的に還元する酵素であることが好ましい。 The catalyst is preferably an enzyme that stereoselectively reduces a carbonyl group.
また、上記一般式(2)及び(3)は具体的には、trans−1−ベンジル−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸メチルエステルやtrans−1−ベンジル−4−ヒドロキシピペリジン−3―カルボン酸エチルエステルに相当する。 Further, the general formulas (2) and (3) are specifically trans-1-benzyl-4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid methyl ester or trans-1-benzyl-4-hydroxypiperidine-3-carboxylic acid. Corresponds to acid ethyl ester.
なお、ここでいう「光学活性」とは、考えられる各種光学異性体のうち、ひとつの光学異性体の光学純度が高いことをいう。 In addition, "optical activity" here means that the optical purity of one optical isomer is high among various possible optical isomers.
本発明において前記一般式(2)あるいは(3)で表される光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステルにおいては、光学純度は50%e.e.以上が好ましく、より好ましくは90%e.e.以上、さらに好ましくは99%e.e.以上である。 In the present invention, the optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxy ester represented by the general formula (2) or (3) has an optical purity of 50% e.e. e. Or more, more preferably 90% e.e. e. Or more, more preferably 99% e.e. e. That's it.
また、不斉還元によって生成する含窒素環状β−ヒドロキシエステルのtrans体比は20%以上が好ましく、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは90%以上である。 Further, the trans isomer ratio of the nitrogen-containing cyclic β-hydroxy ester produced by asymmetric reduction is preferably 20% or more, more preferably 50% or more, and further preferably 90% or more.
なお、trans体比は高速液体クロマトグラフィーなどで含窒素環状β−ヒドロキシエステルを分析し、「trans体のピーク面積÷(trans体のピーク面積+cis体のピーク面積)×100」で求めることができる。 The trans isomer ratio can be determined by analyzing nitrogen-containing cyclic β-hydroxy ester by high performance liquid chromatography or the like, and “trans product peak area ÷ (trans isomer peak area + cis isomer peak area) × 100”. .
また、光学純度は下記式より求めた。
trans体の内、一般式(2)で示される光学異性体が主生成物である場合:
(一般式(2)で示される光学異性体の光学純度(%e.e.)={(一般式(2)のピーク面積)−(一般式(3)のピーク面積)}÷{(一般式(2)のピーク面積)+(一般式(3)のピーク面積)}×100
trans体の内、一般式(3)で示される光学異性体が主生成物である場合:
(一般式(3)で示される光学異性体の光学純度(%e.e.)={(一般式(3)のピーク面積)−(一般式(2)のピーク面積)}÷{(一般式(2)のピーク面積)+(一般式(3)のピーク面積)}×100
本発明で使用される酵素源は、上記含窒素環状β−ケトエステル類を光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステル類に不斉還元する能力を有する微生物由来のものを用いることが出来る。
Moreover, optical purity was calculated | required from the following formula.
In the trans isomer, the optical isomer represented by the general formula (2) is the main product:
(Optical purity of optical isomer represented by general formula (2) (% ee) = {(peak area of general formula (2)) − (peak area of general formula (3))} ÷ {(general Peak area of formula (2)) + (peak area of general formula (3))} × 100
Among trans isomers, when the optical isomer represented by the general formula (3) is the main product:
(Optical purity of optical isomer represented by general formula (3) (% ee) = {(peak area of general formula (3)) − (peak area of general formula (2))} ÷ {(general Peak area of formula (2)) + (peak area of general formula (3))} × 100
The enzyme source used in the present invention may be derived from a microorganism having the ability to asymmetrically reduce the nitrogen-containing cyclic β-ketoesters to optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyesters.
ここでいう「微生物由来のもの」としては、該微生物の菌体そのもの、微生物の培養液、あるいは菌体処理物、または該微生物から得られる酵素であってもよいし、さらには該微生物由来の上記還元活性を有する酵素をコードするDNAが導入された形質転換体も含む。 As used herein, the term “derived from a microorganism” may be a cell of the microorganism itself, a culture solution of the microorganism, or a treated product of the microorganism, or an enzyme obtained from the microorganism. Also included are transformants into which a DNA encoding an enzyme having the above reducing activity has been introduced.
上記微生物の菌体処理物としては特に限定されず、例えば、アセトンや五酸化二リンによる脱水処理またはデシケーターや扇風機を利用した乾燥によって得られる乾燥菌体、界面活性剤処理物、溶菌酵素処理物、固定化菌体または菌体を破砕した無細胞抽出標品などをあげることができる。更に、培養物より不斉還元反応を触媒する酵素を精製し、これを使用してもよい。 The microbial cell processed product is not particularly limited. For example, a dried microbial cell obtained by dehydration using acetone or diphosphorus pentoxide or drying using a desiccator or a fan, a surfactant-treated product, or a lysed enzyme-treated product. Examples thereof include immobilized cells or cell-free extract preparations obtained by disrupting cells. Furthermore, an enzyme that catalyzes the asymmetric reduction reaction may be purified from the culture and used.
これらを単独で用いても、2種以上組み合わせて用いても良い。また、これら酵素源は周知の方法で固定化して用いても構わない。 These may be used alone or in combination of two or more. In addition, these enzyme sources may be immobilized and used by a known method.
含窒素環状β−ケトエステル類を光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステル類に不斉還元する能力を有する微生物は、以下に説明する方法によって見いだすことができる。 Microorganisms having the ability to asymmetrically reduce nitrogen-containing cyclic β-ketoesters to optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyesters can be found by the method described below.
例えば、以下のようにして行う。グルコース40g、酵母エキス3g、リン酸水素二アンモニウム6.5g、リン酸二水素カリウム1g、硫酸マグネシウム七水和物0.8g、硫酸亜鉛七水和物60mg、硫酸鉄七水和物90mg、硫酸銅五水和物5mg、硫酸マンガン四水和物10mg、塩化ナトリウム100mg(いずれも1L当たり)の組成からなる液体培地(pH7)5mlを試験管に入れて殺菌後、無菌的に微生物を接種し、30℃で2〜3日間振とう培養する。 For example, it is performed as follows. 40 g glucose, 3 g yeast extract, 6.5 g diammonium hydrogen phosphate, 1 g potassium dihydrogen phosphate, 0.8 g magnesium sulfate heptahydrate, 60 mg zinc sulfate heptahydrate, 90 mg iron sulfate heptahydrate, sulfuric acid Put 5 ml of liquid medium (pH 7) consisting of 5 mg of copper pentahydrate, 10 mg of manganese sulfate tetrahydrate, and 100 mg of sodium chloride (each per liter) into a test tube and sterilize it, then aseptically inoculate the microorganism. Incubate with shaking at 30 ° C. for 2 to 3 days.
その後、菌体を遠心分離により集め、グルコース2〜10%を含んだリン酸緩衝液1〜5mlに懸濁し、あらかじめ1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸メチルエステルを2.5〜25mgいれた試験管に加えて、2〜3日間30℃で振とうする。この際、遠心分離により得た菌体をデシケーター中またはアセトンにより乾燥したものを用いることもできる。更に、これら微生物もしくはその処理物と含窒素環状β−ケトエステル類を反応させる際に、NAD+及び/またはNADP+と、グルコース脱水素酵素及びグルコース、もしくはギ酸脱水素酵素及びギ酸、を添加してもよい。また、反応系に有機溶媒を共存させてもかまわない。 Thereafter, the bacterial cells were collected by centrifugation, suspended in 1-5 ml of phosphate buffer containing 2-10% glucose, and 2.5-25 mg of 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester in advance. Shake at 30 ° C for 2-3 days in addition to the test tube. Under the present circumstances, what dried the microbial cell obtained by centrifugation in the desiccator or acetone can also be used. Furthermore, NAD + and / or NADP + and glucose dehydrogenase and glucose, or formate dehydrogenase and formic acid are added when reacting these microorganisms or processed products thereof with nitrogen-containing cyclic β-ketoesters. Also good. Further, an organic solvent may coexist in the reaction system.
変換反応ののち適当な有機溶媒で抽出を行ない、生成する1−ベンジル−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸メチルエステルを高速液体クロマトグラフィーなどにより分析する。 After the conversion reaction, extraction is performed with a suitable organic solvent, and the resulting 1-benzyl-4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid methyl ester is analyzed by high performance liquid chromatography or the like.
本発明に使用しうる微生物としては、含窒素環状β−ケトエステル類をtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステル類に不斉還元する能力を有する微生物であればいずれも使用しうるが、例えば、キャンディダ(Candida)属、クルイベロマイセス(Kluyveromyces)属、リポマイセス(Lipomyces)属、ロドトルーラ(Rhodotorula)属、サッカロマイセス(Saccharomyces)属、トリコスポロン(Trichosporon)属、ブレブンディモナス(Brevundimonas)属、セルロモナス(Cellulomonas)属、デボシア(Devosia属)、ミクロコッカス(Micrococcus)属、セラチア(Serratia)属、スフィンゴバクテリウム属(Sphingobacterium)属に属する微生物等が挙げられる。 Any microorganism can be used as the microorganism that can be used in the present invention as long as it has an ability to asymmetrically reduce nitrogen-containing cyclic β-ketoesters to trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyesters. da (Candida) genus Kluyveromyces (Kluyveromyces) genus, Lipomyces (Lipomyces) genus, Rodotorura (Rhodotorula) genus Saccharomyces (Saccharomyces) genus Trichosporon (Trichosporon) genus, shake Bun di Monas (Brevundimonas) genus Cellulomonas (Cellulomonas ) genus, Deboshia (Devosia spp.), Micrococcus (Micrococcus) genus Serratia (Serratia) genus, sphingolipid Examples include microorganisms belonging to the genus Sphingobacterium .
特に、絶対立体配置が一般式(2)であるtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステル類に変換しようとする場合には、キャンディダ(Candida)属、リポマイセス(Lipomyces)属、ロドトルーラ(Rhodotorula)属、トリコスポロン(Trichosporon)属、ブレブンディモナス(Brevundimonas)属、セルロモナス(Cellulomonas)属、デボシア(Devosia属)、セラチア(Serratia)属、スフィンゴバクテリウム属(Sphingobacterium)属に属する微生物が好ましい。更に好ましくは、キャンディダ・マグノリエ(Candida magnoliae)、キャンディダ・パラプシロシス(Candida parapsilosis)、リポマイセス・スターケイー(Lipomyces starkeyi)、ロドトルーラ・グルチニス(Rhodotorula glutinis)、トリコスポロン・アステロイドス(Trichosporon asteroides)、ブレブンディモナス・ディミヌータ(Brevundimonas diminuta)、セルロモナス・エスピー(Cellulomonas sp.)、デボシア・リボフラビナ(Devosia riboflavina)、セラチア・マルセッセンス(Serratia marcescens)、スフィンゴバクテリウム・スピリチボラム(Sphingobacterium spiritivorum)などがあげられる。 In particular, when the absolute configuration is to be converted to a trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxy ester having the general formula (2), the genus Candida, the genus Lipomyces, the genus Rhodotorula , Trichosporon (Trichosporon) genus, shake Bun di Monas (Brevundimonas) genus Cellulomonas (Cellulomonas) genus, Deboshia (Devosia spp.), Serratia (Serratia) genus, sphingomyelin genus (Sphingobacterium) microorganism belonging to the genus is preferable. More preferably, Candida-Magnolie (Candida magnoliae), Candida parapsilosis (Candida parapsilosis), Lipomyces-Sutakei (Lipomyces starkeyi), Rodotorura-Guruchinisu (Rhodotorula glutinis), Trichosporon asteroid scan (Trichosporon asteroides), Burebundi Monas-Diminuta (Brevundimonas diminuta), Cellulomonas sp (Cellulomonas sp.), Deboshia-Ribofurabina (Devosia riboflavina), Serratia marcescens (Serratia marcescens), sphingomyelin bacterin Such as Umm Supirichiboramu (Sphingobacterium spiritivorum), and the like.
特に、絶対立体配置が一般式(3)であるtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステル類に変換しようとする場合には、キャンディダ(Candida)属、クルイベロマイセス(Kluyveromyces)属、サッカロマイセス(Saccharomyces)属、トリコスポロン(Trichosporon)属、ブレブンディモナス(Brevundimonas)属、デボシア(Devosia属)、ミクロコッカス(Micrococcus)属に属する微生物が好ましい。 In particular, when the absolute configuration is to be converted to a trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyester having the general formula (3), the genus Candida, the genus Kluyveromyces , the saccharomyces ( Microorganisms belonging to the genus Saccharomyces, the genus Trichosporon, the genus Brevundimonas, the genus Devosia and the genus Micrococcus are preferred.
更に好ましくは、キャンディダ・マグノリエ(Candida magnoliae)、キャンディダ・マリス(Candida maris)、キャンディダ・パラプシロシス(Candida parapsilosis)、クルイベロマイセス・ポリスポラス(Kluyveromyces polysporus)、サッカロマイセス・バヤナス(Saccharomyces bayanus)、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevislae)、トリコスポロン・キュタネウム(Trichosporon cutaneum)、バシラス・メガテリウム(Bacillus megaterium)、ブレブンディモナス・ディミヌータ(Brevundimonas diminuta)、デボシア・リボフラビナ(Devosia riboflavina)、ミクロコッカス・ルテウス(Micrococcusluteus)などがあげられる。 More preferably, the candy da Magnolie (Candida magnoliae), Candida Maris (Candida maris), Candida parapsilosis (Candida parapsilosis), Kluyveromyces Porisuporasu (Kluyveromyces polysporus), Saccharomyces Bayanasu (Saccharomyces bayanus), Saccharomyces cerevisiae (Saccharomyces cerevislae), Trichosporon Kyutaneumu (Trichosporon cutaneum), Bacillus megaterium (Bacillus megaterium), shake Bun di Monas-Diminuta (Brevundimonas diminut ), Deboshia-Ribofurabina (Devosia riboflavina), and the like, such as Micrococcus luteus (Micrococcusluteus).
これら微生物は一般に、入手または購入が容易な保存株から得ることができるが、自然界から分離することもできる。なお、これらの微生物に変異を生じさせて、より本反応に有利な性質を有する菌株を得ることもできる。 These microorganisms can generally be obtained from stocks that are readily available or purchased, but can also be isolated from nature. It is also possible to obtain a strain having properties more advantageous for this reaction by causing mutation in these microorganisms.
これらの微生物の培養には、通常これらの微生物が資化しうる栄養源を含む培地であれば何でも使用しうる。例えば、グルコース、シュークロース、マルトース等の糖類、乳酸、酢酸、クエン酸、プロピオン酸等の有機酸類、エタノール、グリセリン等のアルコール類、パラフィン等の炭化水素類、大豆油、菜種油等の油脂類、またはこれらの混合物等の炭素源;硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、尿素、酵母エキス、肉エキス、ペプトン、コーンスチープリカー等の窒素源;更に、その他の無機塩、ビタミン類等の栄養源;を適宜混合・配合した通常の培地を用いることが出来る。これら培地は用いる微生物の種類によって適宜選択すればよい。 For culturing these microorganisms, any medium can be used as long as it contains a nutrient source that can be assimilated by these microorganisms. For example, sugars such as glucose, sucrose and maltose, organic acids such as lactic acid, acetic acid, citric acid and propionic acid, alcohols such as ethanol and glycerin, hydrocarbons such as paraffin, fats and oils such as soybean oil and rapeseed oil, Or a carbon source such as a mixture thereof; a nitrogen source such as ammonium sulfate, ammonium phosphate, urea, yeast extract, meat extract, peptone, corn steep liquor; and other nutrient sources such as other inorganic salts and vitamins; -A normal mixed medium can be used. What is necessary is just to select these culture media suitably according to the kind of microorganisms to be used.
微生物の培養は通常一般の条件により行なうことができ、例えば、pH4.0〜9.5、温度範囲20℃〜45℃の範囲で、好気的に10〜96時間培養するのが好ましい。含窒素環状−β−ケトエステル類に微生物を反応させる場合においては、通常、上記微生物の菌体を含んだ培養液をそのまま反応に使用することもできるが、培養液の濃縮物も用いることができる。また、培養液中の成分が反応に悪影響を与える場合には、培養液を遠心分離等により処理して得られる菌体または菌体処理物を使用することもできる。 The culture of microorganisms can be usually carried out under general conditions. For example, it is preferably aerobically cultured for 10 to 96 hours in a pH range of 4.0 to 9.5 and a temperature range of 20 ° C to 45 ° C. In the case of reacting microorganisms with nitrogen-containing cyclic β-ketoesters, the culture solution containing the microorganisms can usually be used as it is for the reaction, but a concentrate of the culture solution can also be used. . In addition, when a component in the culture solution adversely affects the reaction, a bacterial cell or a processed bacterial cell obtained by treating the culture fluid by centrifugation or the like can also be used.
上記微生物の菌体処理物としては特に限定されず、例えば、アセトンや五酸化二リンによる脱水処理またはデシケーターや扇風機を利用した乾燥によって得られる乾燥菌体、界面活性剤処理物、溶菌酵素処理物、固定化菌体または菌体を破砕した無細胞抽出標品などをあげることができる。更に、培養物より不斉還元反応を触媒する酵素を精製し、これを使用してもよい。 The microbial cell processed product is not particularly limited. For example, a dried microbial cell obtained by dehydration using acetone or diphosphorus pentoxide or drying using a desiccator or a fan, a surfactant-treated product, or a lysed enzyme-treated product. Examples thereof include immobilized cells or cell-free extract preparations obtained by disrupting cells. Furthermore, an enzyme that catalyzes the asymmetric reduction reaction may be purified from the culture and used.
還元反応の際には、基質である含窒素環状−β−ケトエステルを反応の初期に一括して添加してもよく、反応の進行にあわせて分割して添加してもよい。反応時の温度は通常10〜60℃、好ましくは、20〜40℃であり、反応時のpHは2.5〜9、好ましくは、5〜9の範囲である。反応液中の酵素源の量はこれらの基質を還元する能力に応じ適宜決定すればよい。また、反応液中の基質濃度は0.01〜50%(W/V)が好ましく、より好ましくは、0.1〜30%(W/V)である。反応は通常、振とうまたは通気攪拌しながら行なう。反応時間は基質濃度、酵素源の量及びその他の反応条件により適宜決定される。通常、2〜168時間で反応が終了するように各条件を設定することが好ましい。 In the reduction reaction, the nitrogen-containing cyclic β-ketoester as a substrate may be added all at the beginning of the reaction or may be added in portions as the reaction proceeds. The temperature during the reaction is usually 10 to 60 ° C., preferably 20 to 40 ° C., and the pH during the reaction is in the range of 2.5 to 9, preferably 5 to 9. The amount of the enzyme source in the reaction solution may be appropriately determined according to the ability to reduce these substrates. The substrate concentration in the reaction solution is preferably 0.01 to 50% (W / V), more preferably 0.1 to 30% (W / V). The reaction is usually carried out with shaking or stirring with aeration. The reaction time is appropriately determined depending on the substrate concentration, the amount of enzyme source, and other reaction conditions. Usually, it is preferable to set each condition so that the reaction is completed in 2 to 168 hours.
還元反応を促進させるために、反応液にグルコース、エタノール、イソプロパノールなどのエネルギー源を0.5〜30%の割合で加えると優れた結果が得られるので好ましい。一般に生物学的方法による還元反応に必要とされている還元型ニコチンアミド・アデニンジヌクレオチド(以降NADHと省略する)、還元型ニコチンアミド・アデニンジヌクレオチドりん酸(以降NADPHと省略する)等の補酵素を添加することにより、反応を促進させることもできる。この場合、具体的には、反応液に直接これらを添加する。 In order to promote the reduction reaction, it is preferable to add an energy source such as glucose, ethanol or isopropanol to the reaction solution at a ratio of 0.5 to 30% because excellent results can be obtained. Complements such as reduced nicotinamide / adenine dinucleotide (hereinafter abbreviated as NADH), reduced nicotinamide / adenine dinucleotide phosphate (hereinafter abbreviated as NADPH), etc., which are generally required for reduction by biological methods. The reaction can also be promoted by adding an enzyme. In this case, specifically, these are added directly to the reaction solution.
また、還元反応を促進させるために、NAD+及び/またはNADP+をそれぞれの還元型へ還元する酵素と、該還元のための基質を共存させて反応を行うと優れた結果が得られるので好ましい。例えば、還元型へ還元する酵素としてグルコース脱水素酵素、還元のための基質としてグルコースをそれぞれ共存させるか、または、還元型へ還元する酵素としてギ酸脱水素酵素、還元のための基質としてギ酸をそれぞれ共存させる。 Further, in order to promote the reduction reaction, it is preferable to perform the reaction in the presence of an enzyme that reduces NAD + and / or NADP + to the respective reduced form and the substrate for the reduction, because excellent results are obtained. . For example, glucose dehydrogenase as the enzyme that reduces to the reduced form, glucose coexists as the substrate for reduction, or formate dehydrogenase as the enzyme that reduces to the reduced form, and formic acid as the substrate for reduction, respectively Coexist.
本発明の還元反応を触媒する酵素のかわりに、該酵素をコードするDNAを含む形質転換体を使用しても、同様にtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステル類を製造することができる。また、該酵素をコードするDNA、および、補酵素再生能を有するポリペプチドをコードするDNAの両者を含む形質転換体を使用しても、同様に光学活性なtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステル類を製造することができる。とりわけ、該酵素をコードするDNA、および、補酵素再生能を有するポリペプチドをコードするDNAの両者を含む形質転換体を使用した場合には、補酵素を再生するための酵素を別途調製・添加する必要がなく、trans体含窒素環状β−ヒドロキシエステル類の製造をより効率良く行うことができる。 Even when a transformant containing DNA encoding the enzyme is used instead of the enzyme that catalyzes the reduction reaction of the present invention, trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyesters can be produced in the same manner. Further, even when a transformant containing both the DNA encoding the enzyme and the DNA encoding a polypeptide having a coenzyme regeneration ability is used, the optically active trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxy ester is similarly obtained. Can be produced. In particular, when a transformant containing both the DNA encoding the enzyme and the DNA encoding a polypeptide capable of coenzyme regeneration is used, an enzyme for regenerating the coenzyme is separately prepared and added. Therefore, the trans isomer-containing cyclic β-hydroxyester can be produced more efficiently.
なお、本発明のポリペプチドをコードするDNAを含む形質転換体、若しくは、本発明のポリペプチドをコードするDNAおよび補酵素再生能を有するポリペプチドをコードするDNAの両者を含む形質転換体は、培養菌体は言うまでもなく、その処理物としてもtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステル類の製造に使用することができる。ここで言う形質転換体の処理物とは、例えば、界面活性剤や有機溶媒で処理した細胞、乾燥細胞、破砕処理した細胞、細胞の粗抽出液等のほか、公知の手段でそれらを固定化したものを意味する。 A transformant containing DNA encoding the polypeptide of the present invention, or a transformant containing both DNA encoding the polypeptide of the present invention and DNA encoding a polypeptide having a coenzyme regeneration ability, Needless to say, the cultured cells can be used for the production of trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyesters as treated products. The treated product of the transformant here means, for example, cells treated with a surfactant or an organic solvent, dried cells, disrupted cells, crude cell extracts, etc., and immobilizing them by known means. Means something.
該酵素をコードするDNA、および、補酵素再生能を有するポリペプチドをコードするDNAの両者を含む形質転換体は、該酵素をコードするDNA、および、補酵素再生能を有するポリペプチドをコードするDNAの両者を、同一のベクターに組み込み、これを宿主細胞に導入することにより得られるほか、これら2種のDNAを不和合性グループの異なる2種のベクターにそれぞれ組み込み、それら2種のベクターを同一の宿主細胞に導入することによっても得られる。 A transformant containing both the DNA encoding the enzyme and the DNA encoding a polypeptide having coenzyme regeneration ability encodes the DNA encoding the enzyme and a polypeptide having coenzyme regeneration ability In addition to incorporating both of the DNA into the same vector and introducing it into the host cell, these two types of DNA are incorporated into two different vectors of different incompatibility groups, respectively. It can also be obtained by introducing it into the same host cell.
該酵素をコードするDNA及び補酵素再生能を有するポリペプチドをコードするDNAの両者が組込まれたベクターの例としては、WO01/040450公報に記載のキャンディダ・マグノリエ由来の酸化還元酵素遺伝子を含む発現ベクターpNTCRに、バシラス・メガテリウム由来のグルコース脱水素酵素遺伝子を導入した、pNTCRGが挙げられる。また、該酵素をコードするDNA、および、補酵素再生能を有するポリペプチドをコードするDNAの両者を含む形質転換体の例としては、当該ベクターでE. coli HB101を形質転換して得られる、E. coli HB101(pNTCRG)が挙げられる。本形質転換微生物は受託番号FERM BP−6898として、日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6にある独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに寄託されている。 Examples of vectors incorporating both the DNA encoding the enzyme and the DNA encoding a polypeptide having coenzyme regeneration ability include the oxidoreductase gene derived from Candida magnolia described in WO01 / 040450 Examples include pNTCRG in which a Bacillus megaterium-derived glucose dehydrogenase gene is introduced into the expression vector pNTCR. An example of a transformant containing both the DNA encoding the enzyme and the DNA encoding a polypeptide having a coenzyme regeneration ability is E. coli. obtained by transforming E. coli HB101; E. coli HB101 (pNTCRG). This transformed microorganism is deposited under the accession number FERM BP-6898 at the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, located at 1st, 1st, 1st, 1st East, Tsukuba, Ibaraki, Japan.
該酵素をコードするDNAを含む形質転換体の培養、および、該酵素をコードするDNAと補酵素再生能を有するポリペプチドをコードするDNAの両者を含む形質転換体の培養は、それらが増殖する限り、通常の、炭素源、窒素源、無機塩類、有機栄養素などを含む液体栄養培地を用いて実施できる。 Culture of transformants containing DNA encoding the enzyme, and culture of transformants containing both DNA encoding the enzyme and DNA encoding a polypeptide having a coenzyme regeneration ability allow them to grow As long as it is normal, it can be carried out using a liquid nutrient medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, organic nutrients and the like.
また更に、トリトン(ナカライテスク株式会社製)、スパン(関東化学株式会社製)、ツイーン(ナカライテスク株式会社製)などの界面活性剤を反応液に添加することも効果的である。更に、基質及び/または還元反応の生成物であるアルコール体による反応の阻害を回避する目的で、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソプロピルエーテル、トルエン、ヘキサンなどの水に不溶な有機溶媒を反応液に添加してもよい。更に、基質の溶解度を高める目的で、メタノール、エタノール、アセトン、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシドなどの水に可溶な有機溶媒を添加することもできる。 Furthermore, it is also effective to add a surfactant such as Triton (manufactured by Nacalai Tesque), Span (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), Tween (manufactured by Nacalai Tesque) to the reaction solution. In addition, an organic solvent insoluble in water such as ethyl acetate, butyl acetate, isopropyl ether, toluene, hexane, or the like is added to the reaction solution in order to avoid inhibition of the reaction by the substrate and / or the alcohol that is the product of the reduction reaction. May be. Furthermore, for the purpose of increasing the solubility of the substrate, an organic solvent soluble in water such as methanol, ethanol, acetone, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide and the like can be added.
還元反応により生成したtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステル類の採取は、特に限定されないが、反応液から直接、あるいは菌体等を分離後、酢酸エチル、トルエン、t−ブチルメチルエーテル、ヘキサン等の溶剤で抽出し、脱水後、蒸留やシリカゲルカラムクロマトグラフィー等により精製すれば高純度のtrans体含窒素環状β−ヒドロキシエステル類を容易に得ることができる。 The collection of trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyesters produced by the reduction reaction is not particularly limited, but ethyl acetate, toluene, t-butyl methyl ether, hexane, etc. directly from the reaction solution or after separating the cells, etc. Extraction with the above solvent, followed by dehydration and purification by distillation, silica gel column chromatography or the like makes it possible to easily obtain highly pure trans-form nitrogen-containing cyclic β-hydroxyesters.
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、以下の記載において、「%」は特に断らない限り「重量%」を意味する。
(参考例1)1−ベンジル−4−ピロリジノン−3―カルボン酸メチルエステルナトリウム塩の調製法
1−ベンジル−4−ピロリジノン−3―カルボン酸メチルエステルナトリウム塩は、特開昭54−16466号公報に開示されている方法を参考に合成した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in more detail, this invention is not limited at all by these Examples. In the following description, “%” means “% by weight” unless otherwise specified.
Reference Example 1 Preparation of 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester sodium salt 1-Benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester sodium salt is disclosed in JP-A-54-16466. The compound was synthesized with reference to the method disclosed in 1).
まず、ベンジルアミン15.0gをメタノール13.8gに溶解し、アクリル酸メチル12.7gを少しずつ滴下し、35℃で攪拌しながら5時間反応した。生成物を90℃で濃縮した後、トルエン24.7g、炭酸カリウム17.7gを加え、90℃に加熱した。加熱後、モノクロロ酢酸メチル20.8gを滴下し、17時間反応した。反応後、室温まで冷却し、49.5gの水を加えクエンチした。有機層を分離後、エバポレーターで濃縮した。この濃縮溶液40.5gにトルエン46.3g、28%ナトリウムメトキサイド36.5gを加え、25℃で反応した。生成した結晶をろ過により分離後、真空乾燥し、1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸メチルエステルナトリウム塩23.6gを得た。
(参考例2)1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸メチルエステルの調製法
1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸メチルエステルナトリウム塩10gを50mlの水に溶解し、6N HClを用いて、pH7に調整した。この溶液にt−ブチルメチルエーテル100mlを加えて抽出し、有機層を減圧下で留去し、オイル状の1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸メチルエステルを得た。
First, 15.0 g of benzylamine was dissolved in 13.8 g of methanol, 12.7 g of methyl acrylate was added dropwise little by little, and the mixture was reacted at 35 ° C. with stirring for 5 hours. After concentrating the product at 90 ° C., 24.7 g of toluene and 17.7 g of potassium carbonate were added and heated to 90 ° C. After heating, 20.8 g of methyl monochloroacetate was added dropwise and reacted for 17 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature and quenched by adding 49.5 g of water. The organic layer was separated and concentrated with an evaporator. To 40.5 g of this concentrated solution, 46.3 g of toluene and 36.5 g of 28% sodium methoxide were added and reacted at 25 ° C. The produced crystals were separated by filtration and then vacuum-dried to obtain 23.6 g of 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester sodium salt.
Reference Example 2 Preparation of 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester 10 g of 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester sodium salt was dissolved in 50 ml of water, and 6N HCl was dissolved. And adjusted to pH 7. To this solution, 100 ml of t-butyl methyl ether was added for extraction, and the organic layer was evaporated under reduced pressure to obtain oily 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester.
(参考例3)1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸エチルエステルの調製法
J.Org.Chem.30,740(1964)に記載の方法を参考に調製した。
Reference Example 3 Preparation of 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid ethyl ester Org. Chem. 30, 740 (1964).
まず、ベンジルアミン20.0gをエタノール18.4gに溶解し、アクリル酸エチル19.6gを少しずつ滴下し、35℃で攪拌しながら5時間反応した。生成物を90℃で濃縮した後、トルエン38.7g、炭酸カリウム18.7gを加え、90℃に加熱した。加熱後、モノクロロ酢酸メチル38.7gを滴下し、17時間反応した。反応後、室温まで冷却し、77.4gの水を加えクエンチした。有機層を分離後、エバポレーターで濃縮した。この濃縮溶液20gにトルエン100g、t−ブトキシカリウム8gを加え、攪拌しながら5℃で反応した。反応液に50gの水を加え、水層を分離した。次に、水層から塩酸で飽和したジエチルエーテル50gで生成物を抽出した。有機層をエバポレーターで濃縮し、1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸エチルエステル11gを得た。 First, 20.0 g of benzylamine was dissolved in 18.4 g of ethanol, 19.6 g of ethyl acrylate was added dropwise little by little, and the mixture was reacted at 35 ° C. with stirring for 5 hours. After concentrating the product at 90 ° C., 38.7 g of toluene and 18.7 g of potassium carbonate were added and heated to 90 ° C. After heating, 38.7 g of methyl monochloroacetate was added dropwise and reacted for 17 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature and quenched by adding 77.4 g of water. The organic layer was separated and concentrated with an evaporator. 100 g of toluene and 8 g of t-butoxy potassium were added to 20 g of this concentrated solution, and reacted at 5 ° C. with stirring. 50 g of water was added to the reaction solution, and the aqueous layer was separated. Next, the product was extracted from the aqueous layer with 50 g of diethyl ether saturated with hydrochloric acid. The organic layer was concentrated with an evaporator to obtain 11 g of 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid ethyl ester.
(参考例4)ブレブンディモナス・ディミヌータ由来の還元酵素の精製
本発明者らは、N−Boc−2−アミノ−3−シクロヘキシル−3−オキソプロピオン酸エチルをN−Boc−2−アミノ−3−シクロヘキシル−3−ヒドロキシプロピオン酸エチルに還元するブレブンディモナス・ディミヌータ(Brevundimonas diminuta)由来の還元酵素RBDが1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸メチルエステルを(3S,4R)−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸メチルエステルに変換することを発見した。実施例6で用いた還元酵素RBDの精製方法について以下に示す。
Reference Example 4 Purification of Reductase Derived from Breven Dimonas diminuta The present inventors converted ethyl N-Boc-2-amino-3-cyclohexyl-3- oxopropionate to N-Boc-2-amino-3. -Reductase RBD derived from Brevundimonas diminuta which reduces to ethyl cyclohexyl-3-hydroxypropionate converts 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester to (3S, 4R) -4- It has been found to convert to hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid methyl ester. A method for purifying the reductase RBD used in Example 6 will be described below.
まず、ブレブンディモナス・ディミヌータ(Brevundimonas diminuta)NBRC12697株より、還元酵素活性を有するポリペプチドを分離し、単一に精製した。特に断りのない限り、精製操作は4℃で行った。 First, from the blur Boon di Sphingomonas-Diminuta (Brevundimonas diminuta) NBRC12697 strain was isolated a polypeptide having reductase activity were purified to single. Unless otherwise noted, purification operations were performed at 4 ° C.
還元酵素活性は以下のように算出した。まず、試験管に適量の粗酵素液と100mMリン酸緩衝液(pH6.5)を加えて、総量で0.5mlにする。さらにNADH1mg、基質としてN−Boc−2−アミノ−3−シクロヘキシル−3−オキソプロピオン酸エチル0.25mgを加えて、振とうしながら30℃で2時間反応させた。反応後、酢酸エチル1mlを加えて抽出を行った。 The reductase activity was calculated as follows. First, an appropriate amount of a crude enzyme solution and a 100 mM phosphate buffer (pH 6.5) are added to a test tube to make a total volume of 0.5 ml. Further, 1 mg of NADH and 0.25 mg of ethyl N-Boc-2-amino-3-cyclohexyl-3-oxopropionate as a substrate were added and reacted at 30 ° C. for 2 hours with shaking. After the reaction, 1 ml of ethyl acetate was added for extraction.
生成したN−Boc−2−アミノ−3−シクロヘキシル−3−ヒドロキシプロピオン酸エチルの定量は、キャピラリーガスクロマトグラフィー(カラム:GLサイエンス株式会社製InertCAP5(ID0.25mm×30m)、カラム温度:200℃、キャリアガス:ヘリウム(70kPa)、検出:FID)を用いて行った。 The produced N-Boc-2-amino-3-cyclohexyl-3-hydroxypropionate was quantified by capillary gas chromatography (column: InertCAP5 (ID 0.25 mm × 30 m) manufactured by GL Science Co., Ltd.), column temperature: 200 ° C. , Carrier gas: helium (70 kPa), detection: FID).
生成したN−Boc−2−アミノ−3−シクロヘキシル−3−ヒドロキシプロピオン酸エチルの量から酵素活性を算出した。なお、本反応条件において1分間に1μmolのN−Boc−2−アミノ−3−シクロヘキシル−3−ヒドロキシプロピオン酸エチルを生成する活性を、1unitと定義した。 Enzyme activity was calculated from the amount of ethyl N-Boc-2-amino-3-cyclohexyl-3-hydroxypropionate produced. The activity for producing 1 μmol of N-Boc-2-amino-3-cyclohexyl-3-hydroxypropionate per minute under the reaction conditions was defined as 1 unit.
(微生物の培養)
5Lジャーファーメンター(丸菱バイオエンジ社製)に、肉エキス10g、ペプトン10g、酵母エキス5g、塩化ナトリウム3g、アデカノールLG−109(日本油脂製)0.1g(いずれも1L当たり)の組成からなる液体培地(pH7)3Lを調製し、120℃で20分間蒸気殺菌をおこなった。この培地に、予め同培地にて前培養しておいたブレブンディモナス・ディミヌータ(Brevundimonas diminuta)NBRC12697株の培養液を15ml接種し、攪拌回転数450rpm、通気量0.9NL/min、30℃で16時間培養を行った。
(Microbial culture)
From 5L jar fermenter (manufactured by Maruhishi Bioengineer), meat extract 10g, peptone 10g, yeast extract 5g, sodium chloride 3g, Adecanol LG-109 (manufactured by NOF Corporation) 0.1g (all per liter) 3 L of a liquid medium (pH 7) to be prepared was prepared and steam sterilized at 120 ° C. for 20 minutes. This medium was inoculated with 15 ml of a culture solution of Brevundimonas diminuta NBRC12697 previously cultured in the same medium, with a stirring speed of 450 rpm, an aeration rate of 0.9 NL / min, and 30 ° C. Culture was performed for 16 hours.
(無細胞抽出液の調製)
上記の培養液から遠心分離により菌体を集め、0.8%塩化ナトリウム水溶液を用いて菌体を洗浄した。この菌体を、5mMのβ−メルカプトエタノールを含む10mMリン酸緩衝液(pH7.0)に懸濁し、SONIFIER250型超音波破砕機(BRANSON社製)を用いて破砕した後、遠心分離にて菌体残渣を除き、無細胞抽出液を得た。
(Preparation of cell-free extract)
Bacteria were collected from the culture broth by centrifugation, and washed with 0.8% aqueous sodium chloride solution. The cells are suspended in a 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 5 mM β-mercaptoethanol, disrupted using a SONIFIER 250 ultrasonic crusher (manufactured by BRANSON), and then centrifuged to separate the bacteria. A cell-free extract was obtained by removing body residues.
(DEAE−TOYOPEARLカラムクロマトグラフィー)
上記の無細胞抽出液を、5mMのβ−メルカプトエタノールを含む10mMリン酸緩衝液(pH7.0)で予め平衡化したDEAE−TOYOPEARL 650M(東ソー株式会社製)カラム(400ml)に供し、活性画分を吸着させた。同一緩衝液でカラムを洗浄した後、NaClのリニアグラジエント(0Mから0.3Mまで)により活性画分を溶出させた。
(DEAE-TOYOPEARL column chromatography)
The above cell-free extract is applied to a DEAE-TOYOPEARL 650M (Tosoh Corp.) column (400 ml) pre-equilibrated with 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 5 mM β-mercaptoethanol. Minutes were adsorbed. After washing the column with the same buffer, the active fraction was eluted with a NaCl linear gradient (from 0 M to 0.3 M).
(Phenyl−TOYOPEARLカラムクロマトグラフィー)
DEAE−TOYOPEARLカラムクロマトグラフィーにより得られた活性画分に終濃度1.0Mとなるよう硫酸アンモニウム及び終濃度10%となるようにグリセリンを溶解し、1.0Mの硫酸アンモニウム及び5mMのβ−メルカプトエタノール及び10%のグリセリンを含む10mMリン酸緩衝液(pH7.0)で予め平衡化したPhenyl−TOYOPEARL 650M(東ソー株式会社製)カラム(50ml)に供し、活性画分を吸着させた。同一緩衝液でカラムを洗浄した後、硫酸アンモニウムのリニアグラジエント(1.0Mから0Mまで)により活性画分を溶出させた。活性画分を集め、5mMのβ−メルカプトエタノール及び10%グリセリンを含む10mMリン酸緩衝液(pH7.0)にて一晩透析した。
(Phenyl-TOYOPEARL column chromatography)
In the active fraction obtained by DEAE-TOYOPEARL column chromatography, ammonium sulfate was dissolved to a final concentration of 1.0 M and glycerol was dissolved to a final concentration of 10%, 1.0 M ammonium sulfate and 5 mM β-mercaptoethanol and The active fraction was adsorbed by applying to a Phenyl-TOYOPEARL 650M (manufactured by Tosoh Corporation) column (50 ml) pre-equilibrated with 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 10% glycerin. After washing the column with the same buffer, the active fraction was eluted with a linear ammonium sulfate gradient (from 1.0 M to 0 M). The active fractions were collected and dialyzed overnight against 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 5 mM β-mercaptoethanol and 10% glycerin.
(5’−AMP Sepharoseカラムクロマトグラフィー)
Phenyl−TOYOPEARLカラムクロマトグラフィーにより得られた活性画分を、5mMのβ−メルカプトエタノール及び10%グリセリンを含む10mMリン酸緩衝液(pH7.0)で予め平衡化した5’−AMP Sepharose6 4B(アマシャムバイオサイエンス株式会社製)カラム(14ml)に供し、活性画分を吸着させた。同一緩衝液でカラムを洗浄した後、NaClのリニアグラジエント(0Mから2Mまで)により活性画分を溶出させ、電気泳動的に単一なポリペプチドの精製標品を得た。
(実施例1)(3S,4R)又は(3R,4S)−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸メチルエステルの製造
グルコース40g、酵母エキス3g、リン酸水素二アンモニウム6.5g、リン酸二水素カリウム1g、硫酸マグネシウム七水和物0.8g、硫酸亜鉛七水和物60mg、硫酸鉄七水和物90mg、硫酸銅五水和物5mg、硫酸マンガン四水和物10mg、塩化ナトリウム100mg(いずれも1L当たり)の組成からなる液体培地(pH7)5mlを大型試験管に分注し、120℃で20分間蒸気殺菌を行った。
(5′-AMP Sepharose column chromatography)
The active fraction obtained by Phenyl-TOYOPEARL column chromatography was pre-equilibrated with 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 5 mM β-mercaptoethanol and 10% glycerin 5′-AMP Sepharose 64B (Amersham) The product was applied to a column (14 ml) manufactured by Bioscience Co., Ltd. to adsorb the active fraction. After washing the column with the same buffer, the active fraction was eluted with a NaCl linear gradient (from 0 M to 2 M) to obtain a purified preparation of a single polypeptide electrophoretically.
(Example 1) Production of (3S, 4R) or (3R, 4S) -4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid methyl ester Glucose 40 g, yeast extract 3 g, diammonium hydrogen phosphate 6.5 g, dihydrogen phosphate 1 g of potassium, 0.8 g of magnesium sulfate heptahydrate, 60 mg of zinc sulfate heptahydrate, 90 mg of iron sulfate heptahydrate, 5 mg of copper sulfate pentahydrate, 10 mg of manganese sulfate tetrahydrate, 100 mg of sodium chloride (any 5 ml of a liquid medium (pH 7) having a composition of 1 liter) was dispensed into a large test tube and steam sterilized at 120 ° C. for 20 minutes.
これらの液体培地に表1に示す微生物を無菌的に一白金耳接種して、30℃で72時間振とう培養した。培養後、各培養液を遠心分離にかけて菌体を集め、グルコース1%を含んだ100mMリン酸緩衝液0.6ml(pH6.5)に菌体を懸濁した。この菌体懸濁液を、あらかじめ1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸メチルエステル6mgをいれた試験管に加えて、30℃で24時間反応させた。反応後、各反応液に0.6mlのt−ブチルメチルエーテルを加えてよく混合した。 These liquid media were aseptically inoculated with one platinum loop of the microorganisms shown in Table 1 and cultured with shaking at 30 ° C. for 72 hours. After culture, each culture solution was centrifuged to collect the cells, and the cells were suspended in 0.6 ml (pH 6.5) of 100 mM phosphate buffer containing 1% glucose. This bacterial cell suspension was added to a test tube containing 6 mg of 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester in advance, and reacted at 30 ° C. for 24 hours. After the reaction, 0.6 ml of t-butyl methyl ether was added to each reaction solution and mixed well.
2−プロパノールで希釈した有機層を下記分析条件で分析して、4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸メチルエステルへの変換率及びtrans体比、光学純度を求めた。なお、下記分析条件1におけるcis体及びtrans体のピーク面積の和を100%としたときのtrans体の割合をtrans体比と定義した。
[高速液体クロマトグラフィー分析条件1(変換率、trans体比算出用)]
カラム:野村化学株式会社製Develosil ODS HG−3(150mm×4.6mm)
溶離液:10mMリン酸カリウム緩衝液/メタノール=6/4
流速:0.6ml/min
検出:210nm
リテンションタイム:cis体 18min、trans体 24min
[高速液体クロマトグラフィー分析条件2(光学純度算出用)]
カラム:ダイセル化学工業株式会社製Chiralpak OB−H(250mm×4.6mm)
溶離液:n−ヘキサン/2−プロパノール=95/5
流速:1ml/min
検出:210nm
リテンションタイム:cis体 24min及び34min、(3S,4R)体 26min、(3R,4S)体 40min
結果を表1にまとめた。
The organic layer diluted with 2-propanol was analyzed under the following analysis conditions to determine the conversion rate to 4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid methyl ester, trans isomer ratio, and optical purity. In addition, the ratio of the trans body when the sum of the peak areas of the cis body and the trans body in the following analysis condition 1 was defined as 100% was defined as the trans body ratio.
[High-performance liquid chromatography analysis condition 1 (for conversion rate, trans body ratio calculation)]
Column: Develosil ODS HG-3 (150 mm × 4.6 mm) manufactured by Nomura Chemical Co., Ltd.
Eluent: 10 mM potassium phosphate buffer / methanol = 6/4
Flow rate: 0.6 ml / min
Detection: 210nm
Retention time: cis body 18min, trans body 24min
[High-performance liquid chromatography analysis condition 2 (for optical purity calculation)]
Column: Daicel Chemical Industries, Ltd. Chiralpak OB-H (250 mm × 4.6 mm)
Eluent: n-hexane / 2-propanol = 95/5
Flow rate: 1 ml / min
Detection: 210nm
Retention time: cis body 24min and 34min, (3S, 4R) body 26min, (3R, 4S) body 40min
The results are summarized in Table 1.
(実施例2)(3S,4R)又は(3R,4S)−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸メチルエステルの製造
肉エキス10g、ペプトン10g、酵母エキス5g、塩化ナトリウム3g(いずれも1L当たり)の組成からなる液体培地(pH7)7mlを大型試験管に分注し、120℃で20分間蒸気殺菌を行った。これらの液体培地に表2に示す微生物を無菌的に一白金耳接種して、30℃で72時間振とう培養した。
(Example 2) Production of (3S, 4R) or (3R, 4S) -4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid methyl ester 10 g of meat extract, 10 g of peptone, 5 g of yeast extract, 3 g of sodium chloride (all per 1 L) 7 ml of a liquid medium (pH 7) having the following composition was dispensed into a large test tube and steam sterilized at 120 ° C. for 20 minutes. These liquid media were aseptically inoculated with one platinum loop of the microorganisms shown in Table 2 and cultured with shaking at 30 ° C. for 72 hours.
培養後、各培養液を遠心分離にかけて菌体を集め、グルコース1%を含んだ100mMリン酸緩衝液0.6ml(pH6.5)に菌体を懸濁した。この菌体懸濁液を、あらかじめ1−ベンジル−4−ピロリジノン―3―カルボン酸メチルエステル6mgをいれた試験管に加えて、30℃で24時間反応させた。 After culture, each culture solution was centrifuged to collect the cells, and the cells were suspended in 0.6 ml (pH 6.5) of 100 mM phosphate buffer containing 1% glucose. This bacterial cell suspension was added to a test tube containing 6 mg of 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester in advance, and reacted at 30 ° C. for 24 hours.
反応終了後、実施例1と同様に分析し、変換率とtrans−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸メチルエステルの光学純度を分析した。 After completion of the reaction, analysis was performed in the same manner as in Example 1, and the conversion rate and the optical purity of trans-4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid methyl ester were analyzed.
結果を表2にまとめた。 The results are summarized in Table 2.
(実施例3)(3S,4R)又は(3R,4S)−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸メチルエステルの製造
トリプトン16g、酵母エキス10g、NaCl 5g(いずれも1L当たり)の組成からなる液体培地(pH=7)50mlを500ml容坂口フラスコに分注し、120℃で20分間蒸気殺菌を行った。これらの液体培地に表3に示す各種組み換え大腸菌を無菌的に一白金耳接種して、37℃で72時間振とう培養した。
(Example 3) Production of (3S, 4R) or (3R, 4S) -4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid methyl ester A liquid consisting of 16 g of tryptone, 10 g of yeast extract, and 5 g of NaCl (each per liter). 50 ml of the medium (pH = 7) was dispensed into a 500 ml Sakaguchi flask and steam sterilized at 120 ° C. for 20 minutes. Each liquid E. coli shown in Table 3 was aseptically inoculated into these liquid culture medium and cultured with shaking at 37 ° C. for 72 hours.
培養後、各培養液0.9ml、1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸メチルエステルナトリウム塩10mg、NAD(またはNADP) 1mg、グルコース10mg、1Mリン酸緩衝液(pH6.5)0.1mlを試験管に加えて、30℃で24時間反応させた。 After culture, 0.9 ml of each culture solution, 10 mg of 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester sodium salt, 1 mg of NAD (or NADP), 10 mg of glucose, 1M phosphate buffer (pH 6.5) 1 ml was added to the test tube and reacted at 30 ° C. for 24 hours.
反応終了後、実施例1と同様に分析し、変換率と生成物の光学純度を分析した。 After completion of the reaction, analysis was conducted in the same manner as in Example 1 to analyze the conversion rate and the optical purity of the product.
結果を表3にまとめた。受託番号が示してある組換え菌は日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6にある独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに寄託されている。 The results are summarized in Table 3. The recombinant bacteria indicated by the deposit number is deposited at the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, located at 1st, 1st, 1st East, Tsukuba City, Ibaraki, Japan.
(実施例4)(3S,4S)又は(3R,4R)−4−ヒドロキシピペリジン−3−カルボン酸エチルエステルの製造
トリプトン16g、酵母エキス10g 、NaCl 5g(いずれも1L当たり)の組成からなる液体培地(pH=7)50mlを500ml容坂口フラスコに分注し、120℃で20分間蒸気殺菌を行った。これらの液体培地に表3に示す各種組み換え大腸菌を無菌的に一白金耳接種して、30℃で72時間振とう培養した。
(Example 4) Production of (3S, 4S) or (3R, 4R) -4-hydroxypiperidine-3-carboxylic acid ethyl ester A liquid comprising a composition of 16 g of tryptone, 10 g of yeast extract and 5 g of NaCl (all per 1 L). 50 ml of the medium (pH = 7) was dispensed into a 500 ml Sakaguchi flask and steam sterilized at 120 ° C. for 20 minutes. These liquid media were aseptically inoculated with one platinum loop of various recombinant E. coli shown in Table 3 and cultured with shaking at 30 ° C. for 72 hours.
培養後、各培養液0.9mlをあらかじめ1−ベンジル−4−ピペリジノン−3―カルボン酸エチルエステル10mgをいれた試験管に加えて、NAD(またはNADP)1mg、グルコース10mg、1Mリン酸緩衝液(pH6.5)0.1mlを添加し、30℃で24時間反応させた。 After culturing, 0.9 ml of each culture solution is added to a test tube containing 10 mg of 1-benzyl-4-piperidinone-3-carboxylic acid ethyl ester in advance, 1 mg of NAD (or NADP), 10 mg of glucose, 1M phosphate buffer solution (PH 6.5) 0.1 ml was added and reacted at 30 ° C. for 24 hours.
反応後、各反応液に0.6mlのt−ブチルメチルエーテルを加えてよく混合した。2−プロパノールで希釈した有機層を下記分析条件で分析して、変換率とtrans−4−ヒドロキシピペリジン−3−カルボン酸エチルエステルのtrans体比及び光学純度を求めた。
[高速液体クロマトグラフィー分析条件3(変換率)]
カラム:野村化学株式会社製Develosil ODS HG−3(150mm×4.6mm)
溶離液:10mMリン酸カリウム緩衝液/アセトニトリル=6/4
流速:0.7min/ml
検出:210nm
リテンションタイム:1−ベンジル−4−ヒドロキシピペリジン−3―カルボン酸エチルエステル体 8min
[高速液体クロマトグラフィー分析条件4(trans体比、光学純度算出用)]
カラム:ダイセル化学工業株式会社製Chiralcel OJ(250mm×4.6mm×2本)
溶離液:n−ヘキサン/2−プロパノール=9/1
流速:0.5ml/min
検出:210nm
リテンションタイム:cis体 39min、cis体 40min、(3S,4S)体 30min、(3R,4R)体 36min
結果を表4にまとめた。受託番号が示してある組換え菌は日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6にある独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに寄託されている。
After the reaction, 0.6 ml of t-butyl methyl ether was added to each reaction solution and mixed well. The organic layer diluted with 2-propanol was analyzed under the following analysis conditions to determine the conversion rate, the trans isomer ratio of trans-4-hydroxypiperidine-3-carboxylic acid ethyl ester, and the optical purity.
[High-performance liquid chromatography analysis condition 3 (conversion rate)]
Column: Develosil ODS HG-3 (150 mm × 4.6 mm) manufactured by Nomura Chemical Co., Ltd.
Eluent: 10 mM potassium phosphate buffer / acetonitrile = 6/4
Flow rate: 0.7 min / ml
Detection: 210nm
Retention time: 1-benzyl-4-hydroxypiperidine-3-carboxylic acid ethyl ester 8 min
[High-performance liquid chromatography analysis condition 4 (for trans body ratio, optical purity calculation)]
Column: Daicel Chemical Industries, Ltd. Chiralcel OJ (250 mm × 4.6 mm × 2)
Eluent: n-hexane / 2-propanol = 9/1
Flow rate: 0.5 ml / min
Detection: 210nm
Retention time: cis body 39min, cis body 40min, (3S, 4S) body 30min, (3R, 4R) body 36min
The results are summarized in Table 4. The recombinant bacteria indicated by the deposit number is deposited at the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, located at 1st, 1st, 1st East, Tsukuba City, Ibaraki, Japan.
(実施例5)(3S,4R)−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸エチルエステルの製造
トリプトン16g 、酵母エキス10g 、NaCl 5g(いずれも1L当たり)の組成からなる液体培地(pH=7)50mlを500ml容坂口フラスコに分注し、120℃で20分間蒸気殺菌を行った。これらの液体培地にこの液体培地に国際公開公報WO01/040450号パンフレット記載のエシェリキア・コリ(Escherichia coli)HB101(pNTCRG)を接種し、37℃で72時間振とう培養した。
(Example 5) Production of (3S, 4R) -4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid ethyl ester Liquid medium (pH = 7) having a composition of 16 g of tryptone, 10 g of yeast extract and 5 g of NaCl (all per 1 L). 50 ml was dispensed into a 500 ml Sakaguchi flask and steam sterilized at 120 ° C. for 20 minutes. These liquid media were inoculated with Escherichia coli HB101 (pNTCRG) described in the pamphlet of International Publication No. WO01 / 040450 and cultured with shaking at 37 ° C. for 72 hours.
培養後、各培養液0.9ml、1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸エチルエステル10mg、NADP+1mg、グルコース10mg、1Mリン酸緩衝液(pH6.5)0.1mlを試験管に加えて、30℃で24時間反応させた。 After culturing, 0.9 ml of each culture solution, 10 mg of 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid ethyl ester, NADP + 1 mg, glucose 10 mg, 0.1 M phosphate buffer (pH 6.5) 0.1 ml were added to a test tube. In addition, the reaction was performed at 30 ° C. for 24 hours.
反応終了後、実施例1と同様に分析し、生成物である(3S,4R)−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸エチルエステルの生成量とその光学純度を定量したところ、5mg、trans体比79%、光学純度99%e.e.以上であった。
(実施例6)(3S,4R)−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸メチルエステルの製造
50mlの100mMりん酸緩衝液(pH6.5)に、グルコース3.5g、ブレブンディモナス・ディミヌータ(Brevundimonas diminuta)NBRC12697株から参考例4に示した方法で調製した酸化還元酵素RBD 1000U、グルコース脱水素酵素「GLUCDH“Amano2”」(天野エンザイム株式会社製)50mg、NAD+5mgを加え、30℃で攪拌しながら1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸メチルエステルナトリウム塩を2時間毎に1gずつ4回添加した。その間、反応液は5N NaOH及び5N H2SO4によってpH6.5に維持した。
After completion of the reaction, analysis was conducted in the same manner as in Example 1 to determine the amount of product (3S, 4R) -4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid ethyl ester and its optical purity. Ratio 79%, optical purity 99% e.e. e. That was all.
(Example 6) Production of (3S, 4R) -4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid methyl ester In 50 ml of 100 mM phosphate buffer (pH 6.5), 3.5 g of glucose, Brevundimonas diminuta ( Brevundimonas) diminuta ) Add oxidoreductase RBD 1000 U prepared from NBRC12697 strain by the method shown in Reference Example 4, glucose dehydrogenase “GLUCDH“ Amano2 ”(manufactured by Amano Enzyme) 50 mg, NAD + 5 mg, and stir at 30 ° C. While 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester sodium salt was added 4 times by 1 g every 2 hours. Meanwhile, the reaction was maintained at pH 6.5 with 5N NaOH and 5N H 2 SO 4 .
24時間の反応ののち、反応液にt−ブチルメチルエーテル200mlを加えて抽出し、有機層を減圧下で留去し、オイル状の(3S,4R)−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸メチルエステルを2.3g得た。化学純度は71.5%、trans体比は86.1%、光学純度は99.9%e.e.以上であった。
(実施例7)(3S,4R)−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸メチルエステルの製造
トリプトン16g、酵母エキス10g、NaCl 5g(いずれも1L当たり)の組成からなる液体培地(pH=7)50mlを500ml容坂口フラスコに分注し、120℃で20分間蒸気殺菌を行った。この液体培地に国際公開公報WO01/040450号パンフレット記載のエシェリキア・コリ(Escherichia coli)HB101(pNTCRG)を接種し、37℃で18時間振とう培養した。
After the reaction for 24 hours, 200 ml of t-butyl methyl ether was added to the reaction solution for extraction, and the organic layer was distilled off under reduced pressure to give oily (3S, 4R) -4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid. 2.3 g of methyl ester was obtained. Chemical purity is 71.5%, trans isomer ratio is 86.1%, optical purity is 99.9% e.e. e. That was all.
(Example 7) Production of (3S, 4R) -4-hydroxypyrrolidine-3-carboxylic acid methyl ester Liquid medium (pH = 7) having a composition of tryptone 16 g, yeast extract 10 g, NaCl 5 g (all per 1 L). 50 ml was dispensed into a 500 ml Sakaguchi flask and steam sterilized at 120 ° C. for 20 minutes. This liquid medium was inoculated with Escherichia coli HB101 (pNTCRG) described in WO 01/040450, and cultured with shaking at 37 ° C. for 18 hours.
得られた培養液50mlにNADP+3mg、グルコース3.5gを加え、30℃で攪拌しながら1−ベンジル−4−ピロリジノン−3−カルボン酸メチルエステルナトリウム塩を2時間毎に1gずつ4回添加した。反応中は5N NaOH及び5N H2SO4によって反応液のpHを6.5に維持した。 Add 3 mg of NADP + and 3.5 g of glucose to 50 ml of the obtained culture solution, and add 1 g of 1-benzyl-4-pyrrolidinone-3-carboxylic acid methyl ester sodium salt 4 times every 2 hours while stirring at 30 ° C. did. During the reaction, the pH of the reaction solution was maintained at 6.5 with 5N NaOH and 5N H 2 SO 4 .
反応終了後、反応液にt−ブチルメチルエーテル200mlを加えて抽出し、有機層を減圧下で留去後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、オイル状の(3S,4R)−4−ヒドロキシピロリジン−3−カルボン酸メチルエステルを0.94g得た。trans体比は99.3%、光学純度は99.9%e.e.以上であった。 After completion of the reaction, the reaction solution was extracted by adding 200 ml of t-butyl methyl ether, and the organic layer was distilled off under reduced pressure and purified by silica gel column chromatography to obtain oily (3S, 4R) -4-hydroxypyrrolidine. 0.94 g of -3-carboxylic acid methyl ester was obtained. The trans isomer ratio is 99.3%, and the optical purity is 99.9% e.e. e. That was all.
Claims (8)
(式中、R1は直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基を表す。R2はアミノ基の保護基を表す。)で表される含窒素環状β−ケトエステルもしくはその塩のカルボニル基を立体選択的に還元する能力を有する酵素源を作用させることによる、一般式(3);
(Wherein R 1 represents a linear or branched alkyl group; R 2 represents an amino-protecting group), and the carbonyl group of the nitrogen-containing cyclic β-ketoester or salt thereof is stereoselected. A general formula (3) by acting an enzyme source having the ability to reduce oxidatively;
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