JP3090761B2 - 光学活性乳酸の製造法 - Google Patents
光学活性乳酸の製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学活性乳酸の生物学
的製造法に関する。光学活性乳酸は、光学活性医農薬の
キラルセンターとして使用され、とりわけ、Ｄ−乳酸に
ついては光学活性除草剤の中間体であるＬ−２−クロロ
プロピオン酸の原料として需要が見込まれている。ま
た、光学活性乳酸のポリマーの用途開発に関する研究も
多く、医療用材料などとして将来的な利用が期待されて
いる。
的製造法に関する。光学活性乳酸は、光学活性医農薬の
キラルセンターとして使用され、とりわけ、Ｄ−乳酸に
ついては光学活性除草剤の中間体であるＬ−２−クロロ
プロピオン酸の原料として需要が見込まれている。ま
た、光学活性乳酸のポリマーの用途開発に関する研究も
多く、医療用材料などとして将来的な利用が期待されて
いる。
【０００２】
【従来の技術と問題点】従来、生物学的方法によるＤＬ
−ラクトニトリルから乳酸を製造する方法に関しては、
バシルス属、バクテリジウム属、ミクロコッカス属また
はブレビバクテリウム属の細菌を用いる方法（特公昭58
-15120号公報参照）、コリネバクテリウム属の細菌を用
いる方法（特開昭61-56086号公報参照) 、コリネバクテ
リウム属、ノカルディア属、バシルス属、バクテリジウ
ム属、ミクロコッカス属またはブレビバクテリウム属の
細菌を用いる方法（特開昭61-162191 号公報参照）およ
びシュードモナス属、アースロバクタ−属、アスペルギ
ルス属、ペニシリウム属、コクリオボラス属またはフザ
リウム属の微生物を用いる方法（特開昭63-222696号公
報参照) などが知られている。しかし、これらの方法は
ラセミ体の乳酸製造に関するものであり、光学活性乳酸
の製造に関するものではない。
−ラクトニトリルから乳酸を製造する方法に関しては、
バシルス属、バクテリジウム属、ミクロコッカス属また
はブレビバクテリウム属の細菌を用いる方法（特公昭58
-15120号公報参照）、コリネバクテリウム属の細菌を用
いる方法（特開昭61-56086号公報参照) 、コリネバクテ
リウム属、ノカルディア属、バシルス属、バクテリジウ
ム属、ミクロコッカス属またはブレビバクテリウム属の
細菌を用いる方法（特開昭61-162191 号公報参照）およ
びシュードモナス属、アースロバクタ−属、アスペルギ
ルス属、ペニシリウム属、コクリオボラス属またはフザ
リウム属の微生物を用いる方法（特開昭63-222696号公
報参照) などが知られている。しかし、これらの方法は
ラセミ体の乳酸製造に関するものであり、光学活性乳酸
の製造に関するものではない。
【０００３】一方、光学活性オキシ酸の製造法について
は、Ｌ−α−オキシ酸の製造方法（特公昭54-14668号公
報参照）および光学活性α−置換有機酸の製造方法（特
開平2-84198 ）として、それぞれトロプシス属の酵母お
よびアルカリゲネス属、シュードモナス属、ロドシュー
ドモナス属、コリネバクテリウム属、アシネトバクター
属、バシルス属、マイコバクテリウム属、ロドコッカス
属またはキャンディダ属に属する微生物を用いる方法が
知られている。しかしながら、これらの方法はラセミ体
の原料から直接優位量の光学活性体を製造するものでは
なく、しかもＤＬ−ラクトニトリルからの光学活性乳酸
の製造に関する具体例も無く、光学活性乳酸が効率よく
高い光学純度で製造し得るかどうかは全く不明である。
は、Ｌ−α−オキシ酸の製造方法（特公昭54-14668号公
報参照）および光学活性α−置換有機酸の製造方法（特
開平2-84198 ）として、それぞれトロプシス属の酵母お
よびアルカリゲネス属、シュードモナス属、ロドシュー
ドモナス属、コリネバクテリウム属、アシネトバクター
属、バシルス属、マイコバクテリウム属、ロドコッカス
属またはキャンディダ属に属する微生物を用いる方法が
知られている。しかしながら、これらの方法はラセミ体
の原料から直接優位量の光学活性体を製造するものでは
なく、しかもＤＬ−ラクトニトリルからの光学活性乳酸
の製造に関する具体例も無く、光学活性乳酸が効率よく
高い光学純度で製造し得るかどうかは全く不明である。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】本発明者らは、上述
の状況に鑑み、ＤＬ−ラクトニトリルから光学活性乳酸
の工業的に有利な製造法を開発すべく鋭意検討した。そ
の結果、極性溶媒中でＤＬ−ラクトニトリルにニトリル
不斉加水分解活性を有する特定の微生物を作用させるこ
とにより、効率よく光学活性乳酸を得ることができるこ
とを見出した。ラクトニトリルは極性溶媒中でアセトア
ルデヒドと青酸との間で解離平衡する性質があるため結
果的にラセミ化反応がおこること、このラセミ化様式と
微生物の有するニトリル不斉加水分解酵素とを共役させ
ることにより、ＤＬ−ラクトニトリルから直接優位量の
目的とする光学活性乳酸を製造することができ、化学量
論的に全ての原料を目的とする光学活性乳酸に変換する
ことも可能である。本発明はこれらの知見に基づくもの
である。
の状況に鑑み、ＤＬ−ラクトニトリルから光学活性乳酸
の工業的に有利な製造法を開発すべく鋭意検討した。そ
の結果、極性溶媒中でＤＬ−ラクトニトリルにニトリル
不斉加水分解活性を有する特定の微生物を作用させるこ
とにより、効率よく光学活性乳酸を得ることができるこ
とを見出した。ラクトニトリルは極性溶媒中でアセトア
ルデヒドと青酸との間で解離平衡する性質があるため結
果的にラセミ化反応がおこること、このラセミ化様式と
微生物の有するニトリル不斉加水分解酵素とを共役させ
ることにより、ＤＬ−ラクトニトリルから直接優位量の
目的とする光学活性乳酸を製造することができ、化学量
論的に全ての原料を目的とする光学活性乳酸に変換する
ことも可能である。本発明はこれらの知見に基づくもの
である。
【０００５】すなわち、本発明は、アルカリゲネス(Alc
aligenes) 属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)
属、ミクロバクテリウム(Microbacterium)属またはオブ
サムバクテリウム(Obsumbacterium)属に属し、ＤＬ−ラ
クトニトリルに対し立体選択的なニトリル加水分解活性
を有する微生物または該処理物を、極性溶媒中で、ＤＬ
−ラクトニトリルに作用させることにより、原料のＤＬ
−ラクトニトリルから直接優位量のＤ−乳酸またはＬ−
乳酸を生成せしめることを特徴とする光学活性乳酸の製
造法、である。
aligenes) 属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)
属、ミクロバクテリウム(Microbacterium)属またはオブ
サムバクテリウム(Obsumbacterium)属に属し、ＤＬ−ラ
クトニトリルに対し立体選択的なニトリル加水分解活性
を有する微生物または該処理物を、極性溶媒中で、ＤＬ
−ラクトニトリルに作用させることにより、原料のＤＬ
−ラクトニトリルから直接優位量のＤ−乳酸またはＬ−
乳酸を生成せしめることを特徴とする光学活性乳酸の製
造法、である。
【０００６】本発明で使用する微生物は、具体的には、
アルカリゲネス(Alcaligenes) sp.BC20〔微工研菌寄第1
1264 号〕、コリネバクテリウム フラベセンス(Coryne
ba-cterium flavescens) IAM 1642、ミクロバクテリウ
ム ラクティカム(Microbac-terium lacticum) IAM 164
0 およびオブサムバクテリウム プロテウス(Obsumb-ac
terim proteus) ATCC 12841 が挙げられ、またこれらの
変異株を用いることもできる。
アルカリゲネス(Alcaligenes) sp.BC20〔微工研菌寄第1
1264 号〕、コリネバクテリウム フラベセンス(Coryne
ba-cterium flavescens) IAM 1642、ミクロバクテリウ
ム ラクティカム(Microbac-terium lacticum) IAM 164
0 およびオブサムバクテリウム プロテウス(Obsumb-ac
terim proteus) ATCC 12841 が挙げられ、またこれらの
変異株を用いることもできる。
【０００７】これらの微生物のうち、コリネバクテリウ
ム フラベセンス IAM 1642 、ミクロバクテリウム ラ
クティカム IAM 1640 およびオブサムバクテリウム プ
ロテウス ATCC 12841 は公知であり、各々東京大学応用
微生物研究所(IAM) およびアメリカン タイプカルチャ
ー コレクション(ATCC)から容易に入手することができ
る。
ム フラベセンス IAM 1642 、ミクロバクテリウム ラ
クティカム IAM 1640 およびオブサムバクテリウム プ
ロテウス ATCC 12841 は公知であり、各々東京大学応用
微生物研究所(IAM) およびアメリカン タイプカルチャ
ー コレクション(ATCC)から容易に入手することができ
る。
【０００８】アルカリゲネス sp. BC20 〔微工研菌寄第
11264 号〕は本出願人により自然界から新たに分離され
たものであり、上記寄託番号にて工業技術院 微生物技
術研究所（微工研）に寄託されており、その菌学的性質
は以下の通りである。
11264 号〕は本出願人により自然界から新たに分離され
たものであり、上記寄託番号にて工業技術院 微生物技
術研究所（微工研）に寄託されており、その菌学的性質
は以下の通りである。
【０００９】 BC20菌株 形 態 桿 菌 グラム染色性 − 芽 胞 − 運動性 ＋ 鞭 毛 周 毛 オキシダ−ゼ ＋ カタラ−ゼ ＋ ＯＦ アルカリ化 3-ケトラクトースの産生 − キノン系 Ｑ−８
【００１０】以上の菌学的性質をBergey's Manual of S
ystematic Bacteriology 1986 、に従って分類するとBC
20菌株はアルカリゲネス属に属する細菌と同定された。
ystematic Bacteriology 1986 、に従って分類するとBC
20菌株はアルカリゲネス属に属する細菌と同定された。
【００１１】次に本発明の一般的実施態様について説明
する。本発明に使用される微生物の培養には、通常資化
しうる炭素源、窒素源および微生物の生育に必要な無機
栄養素を含有する培地が用いられる。例えば、炭素源と
してグルコ−ス、グリセロ−ル、シュ−クロ−ス等、窒
素源として酵母エキス、ペプトン、硫酸アンモニウム
等、無機栄養源としてりん酸水素二カリウム、塩化マグ
ネシウム、塩化カルシウム、塩化第二鉄、硫酸マンガ
ン、硫酸亜鉛等が使用される。また、培養の初期または
中期に生育を大きく阻害しない濃度のニトリル類（２−
クロロプロピオニトリル、アセトニトリル、プロピオニ
トリル、ノルマルブチロニトリル、イソブチロニトリ
ル、ベンゾニトリル、ベンジルシアナイド、３−シアノ
ピリジン等）、これらニトリルに対応するアミド類、ラ
クタム類（ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクタム
等）などを添加することは、より高い酵素活性が得られ
るので好ましい。
する。本発明に使用される微生物の培養には、通常資化
しうる炭素源、窒素源および微生物の生育に必要な無機
栄養素を含有する培地が用いられる。例えば、炭素源と
してグルコ−ス、グリセロ−ル、シュ−クロ−ス等、窒
素源として酵母エキス、ペプトン、硫酸アンモニウム
等、無機栄養源としてりん酸水素二カリウム、塩化マグ
ネシウム、塩化カルシウム、塩化第二鉄、硫酸マンガ
ン、硫酸亜鉛等が使用される。また、培養の初期または
中期に生育を大きく阻害しない濃度のニトリル類（２−
クロロプロピオニトリル、アセトニトリル、プロピオニ
トリル、ノルマルブチロニトリル、イソブチロニトリ
ル、ベンゾニトリル、ベンジルシアナイド、３−シアノ
ピリジン等）、これらニトリルに対応するアミド類、ラ
クタム類（ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクタム
等）などを添加することは、より高い酵素活性が得られ
るので好ましい。
【００１２】培養は、好気的条件下でpH 4〜10、温度20
〜90℃、培養時間24〜96時間で、それぞれの微生物に適
した範囲に制御しつつ行えばよい。
〜90℃、培養時間24〜96時間で、それぞれの微生物に適
した範囲に制御しつつ行えばよい。
【００１３】ＤＬ−ラクトニトリルの加水分解反応は、
上記培養条件により得た微生物の菌体またはその処理物
（菌体の破砕物、粗・精製酵素、固定化菌体・酵素等）
を、極性溶媒中で、ＤＬ−ラクトニトリ ルと接触させ
ればよく、これによりＤＬ−ラクトニトリルから優位量
（50〜100%）の目的とするＤ−乳酸またはＬ−乳酸を高
収率で得ることができる。極性溶媒としては、代表的に
は水、生理食塩水、りん酸緩衝液等の水性媒体であり、
その他メタノ−ル、エタノ−ル等の低級アルコ−ル、ジ
メチルホルムアミド、ジオキサン等の有機溶媒も適宜上
記水性媒体に混合使用することができる。尚、本加水分
解反応はＤＬ−ラクトニトリルの代わりにアセトアルデ
ヒドと青酸を使用しても行うことができる。
上記培養条件により得た微生物の菌体またはその処理物
（菌体の破砕物、粗・精製酵素、固定化菌体・酵素等）
を、極性溶媒中で、ＤＬ−ラクトニトリ ルと接触させ
ればよく、これによりＤＬ−ラクトニトリルから優位量
（50〜100%）の目的とするＤ−乳酸またはＬ−乳酸を高
収率で得ることができる。極性溶媒としては、代表的に
は水、生理食塩水、りん酸緩衝液等の水性媒体であり、
その他メタノ−ル、エタノ−ル等の低級アルコ−ル、ジ
メチルホルムアミド、ジオキサン等の有機溶媒も適宜上
記水性媒体に混合使用することができる。尚、本加水分
解反応はＤＬ−ラクトニトリルの代わりにアセトアルデ
ヒドと青酸を使用しても行うことができる。
【００１４】通常、反応液中のＤＬ−ラクトニトリルは
0.01〜10重量％、ＤＬ−ラクトニトリルに対する微生物
の使用量は乾燥菌体量として0.01〜５重量％、pHは３〜
12、好ましくは６〜10、反応温度は氷点〜70℃、好まし
くは10〜50℃で、0.5 〜72時間反応させればよい。
0.01〜10重量％、ＤＬ−ラクトニトリルに対する微生物
の使用量は乾燥菌体量として0.01〜５重量％、pHは３〜
12、好ましくは６〜10、反応温度は氷点〜70℃、好まし
くは10〜50℃で、0.5 〜72時間反応させればよい。
【００１５】反応液からの目的とする光学活性乳酸の単
離には、遠心分離等により菌体を除去後、濃縮、電気透
析、イオン交換、抽出、晶析など公知の方法を利用する
ことができる。
離には、遠心分離等により菌体を除去後、濃縮、電気透
析、イオン交換、抽出、晶析など公知の方法を利用する
ことができる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、ＤＬ−ラクトニトリル
から直接優位量（50〜100%）の目的とする光学活性乳酸
を製造することができ、化学量論的に全ての原料を目的
とする光学活性乳酸に変換することも可能であり、極め
て効率のよい光学活性乳酸の製造法を提供し得る。
から直接優位量（50〜100%）の目的とする光学活性乳酸
を製造することができ、化学量論的に全ての原料を目的
とする光学活性乳酸に変換することも可能であり、極め
て効率のよい光学活性乳酸の製造法を提供し得る。
【００１７】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。
る。
【００１８】実施例１ (1) 培 養 下記培地10ml（φ22mm試験管中）に表−１に示す菌株を
接種し、30℃、２日間振とう培養を行った。
接種し、30℃、２日間振とう培養を行った。
【００１９】培地 (pH 7.2) グリセロール 20 g 酵母エキス 3 g 2-クロロプロピオニトリル 1 g りん酸水素二カリウム 3 g 塩化マグネシウム 0.2 g 塩化カルシウム 40 mg 硫酸マンガン・４水塩 4 mg 塩化第二鉄・７水塩 0.7 mg 硫酸亜鉛・７水塩 0.1 mg 蒸留水 1000 ml
【００２０】(2) 加水分解反応 得られた培養液から菌体を遠心分離にて回収し30mMりん
酸緩衝液(pH 7.0)で洗浄し、沈澱した菌体を同りん酸緩
衝液５mlに再懸濁した。これに終濃度10mMのＤＬ−ラク
トニトリルを添加し、30℃で24時間反応させた。反応終
了後、反応液を遠心分離して菌体を除去した後、上清液
を三菱化成株式会社製MCI-GEL-CRS10Wを充填剤とするカ
ラム、あるいはＤ乳酸およびＬ乳酸脱水素酵素とニコチ
ンアミドアデニンジヌクレオチドを用いる酵素法により
乳酸の定量とその光学純度を測定した。結果を表−１に
示した。
酸緩衝液(pH 7.0)で洗浄し、沈澱した菌体を同りん酸緩
衝液５mlに再懸濁した。これに終濃度10mMのＤＬ−ラク
トニトリルを添加し、30℃で24時間反応させた。反応終
了後、反応液を遠心分離して菌体を除去した後、上清液
を三菱化成株式会社製MCI-GEL-CRS10Wを充填剤とするカ
ラム、あるいはＤ乳酸およびＬ乳酸脱水素酵素とニコチ
ンアミドアデニンジヌクレオチドを用いる酵素法により
乳酸の定量とその光学純度を測定した。結果を表−１に
示した。
【００２１】
【表１】 注) 光学純度は、Ｄ体を基準とし、100%eeで全てＤ体
を、-100%ee で全てＬ体の組成であることを示す。
を、-100%ee で全てＬ体の組成であることを示す。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ (Ｃ１２Ｐ 41/00 Ｃ１２Ｒ 1:01）
Claims (1)
- 【請求項１】 アルカリゲネス(Alcaligenes) 属、コリ
ネバクテリウム(Cory-nebacterium)属、ミクロバクテリ
ウム(Microbacterium)属またはオブサムバクテリウム(O
bsumbacterium)属に属し、ＤＬ−ラクトニトリルに対し
立体選択的なニトリル加水分解活性を有する微生物また
は該処理物を、極性溶媒中で、ＤＬ−ラクトニトリルに
作用させることにより、原料のＤＬ−ラクトニトリルか
ら直接優位量のＤ−乳酸またはＬ−乳酸を生成せしめる
ことを特徴とする光学活性乳酸の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5412692A JP3090761B2 (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 光学活性乳酸の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5412692A JP3090761B2 (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 光学活性乳酸の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05219987A JPH05219987A (ja) | 1993-08-31 |
| JP3090761B2 true JP3090761B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=12961904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5412692A Expired - Fee Related JP3090761B2 (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 光学活性乳酸の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3090761B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3354688B2 (ja) * | 1994-01-28 | 2002-12-09 | 三菱レイヨン株式会社 | 微生物によるα−ヒドロキシ酸またはα−ヒドロキシアミドの製造法 |
-
1992
- 1992-02-06 JP JP5412692A patent/JP3090761B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05219987A (ja) | 1993-08-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |