초록 ▼

2-keto-L-gulonic acid를 락톤화 반응을 하면 L-ascorbic를 쉽게 얻을 수 있다. 그런데 이 2-keto-L-gulonic acid는 포도당에서 부터 얻는 방법으로는 두경로를 생각해 볼 수 있다. 첫째의 방법에서는 포도당의 C-1 위치가 2-keto-L-gulonic acid의 C-6 위치가 되는 것으로 포도당의 C-1 위치의 알데히드기를 환원시켜 주고 C-5와 C-6 위치를 케톤기와 산기로 각각 산화시켜 주는 과정이 포함되고 있다. 두번째 방법에서는 포도당의 C-1 위치를 그대로 2-keto-L-gulonic

2-keto-L-gulonic acid를 락톤화 반응을 하면 L-ascorbic를 쉽게 얻을 수 있다. 그런데 이 2-keto-L-gulonic acid는 포도당에서 부터 얻는 방법으로는 두경로를 생각해 볼 수 있다. 첫째의 방법에서는 포도당의 C-1 위치가 2-keto-L-gulonic acid의 C-6 위치가 되는 것으로 포도당의 C-1 위치의 알데히드기를 환원시켜 주고 C-5와 C-6 위치를 케톤기와 산기로 각각 산화시켜 주는 과정이 포함되고 있다. 두번째 방법에서는 포도당의 C-1 위치를 그대로 2-keto-L-gulonic acid의 C-1 위치에 유지하는 형태로 C-1과 C-2를 산과 케톤기로 산화시키고 C-5 위치의 입체구조를 바꾸는 과정에서 수행한다. 첫번째 과정의 연구에서는 포도당을 D-sorbitol로 환원하여 준 후에 A. suboxydans에 먹여 L-sorbose로 산화하였다. 이 L-sorbose는 황산 존재하에서 아세톤과 반응하여 L-sorbose diacetonide를 형성하여 나머지 수산기를 보호한 후 C-1 위치의 hydroxymethyl기를 NiC12-hypochlorite로 카르복식산으로 산화하였다. 이 2-keto-L-gulonic acid diacetonide는 산촉매 반응에 의하여 L-ascorbic acid로 전환되어 진다. 이 과정의 단계들에서 L-sorbose diacetonide를 합성하는 단계가 가장 중요한 단계인데 본 연구에서는 NaOH를 사용한 반응법을 개발하여 포도당을 실제 65% 이상의 수득률로 L-ascorbic acid로 변형시켰다. 본 연구에서는 또한 D-sorbitol을 2-keto-L-gulonic acid로 직접 미생물을 사용하여 전환시키는 방법에 대해서도 연구하였다. G. melanogenus에 D-sorbitol을 먹였더니 약 10%의 수율로 2-keto-L-gulonic acid를 생성시키는 것으로 나타났으며, 나머지 D-sorbitol은 거의 정량적으로 L-sorbose로 전환되었다.
포도당의 C-1과 C-2 위치를 산기와 케톤기로 산화시키고 C-5 위치의 수산기의 에피머화를 이루기 위해 포도당을 미생물 사용하여 2,5-ditogluconic acid로 전환하였다. G. cerinus와 11-53-B 균주에 포도당을 먹여 본 결과 2-keto-D-gluconic acid, 5-keto-D-gluconic acid, 2,5-keto-D-gluconic acid들이 배양배지에 누적되는 것을 발견하였다.
또한 2-keto-D-gluconic acid와 5-keto-D-gluconic acid를 각각 배지에 넣고 배양한 결과 전자가 2,5-diketo-D-gluconic acid의 전구체로 확인되었다. 생성된 2,5-diketo-D-gluconic acid는 입체 특이적으로 환원하여 주면 원하는 2-keto-L-gulonic를 생성할 수 있는 것으로 사료된다.

Abstract ▼

2-keto-L-gluconic acid can easily be converted to L-ascorbic acid via a simple lactonization reactior. This compound can be obtained from D-glucose by two separate pathways, one in which C-l of D-glucose becomes C-6 of 2-keto-L-gulonic acid(Route I), and the other in which C-l of D-glucose becomes C

2-keto-L-gluconic acid can easily be converted to L-ascorbic acid via a simple lactonization reactior. This compound can be obtained from D-glucose by two separate pathways, one in which C-l of D-glucose becomes C-6 of 2-keto-L-gulonic acid(Route I), and the other in which C-l of D-glucose becomes C-l of 2-keto-L-gu]onic acid (Route II). Chemical transformation of D-glucose to 2-keto-L-gu]onic acid and L- ascorbic acid(Route I) has been examinated. D-glucose is hydrogenated to D-sorbitol, which ismicrobiologically oxidized to L-sorbose by G. suboxydans in 90% yield. On treatment of L-sorbose with acetone in the presence of sulfuric acid, its diacetonide is obtained in 95% yield. This diacetonide is oxidized to the corresponding acid with nickel chloride-hypochlorite, and the acid is directly transformed to L-ascorbic acid. Among these steps, diacetonide formation of L-sorbose is a critical step. Microbiological transformation of D-sorbitol to 2-keto-L-gulonic was examined. G. melanogenus converted D-sorbitol to 2-keto-L-gulonic acid in 10% yield, and the rest of D-sorbitol was converted L-sorbose. For examination of the Route II method, microbiological oxidation or D-glucose was studied. Among several microorganisms studied, G. cerinus and the II-53-B microbe found to oxidize D- glucose to 2-keto-D-gluconic acid 5-keto-D-gluconic acid and 2,5-diketo-D-gluconic acid. Feeding experiments of 2-keto-D-gluconic acid and 5-keto-D-gluconic acid indicated that the former seemed to be the precusor of 2,5-diketo-D-gluconic acid. Although D-glucose was completely consumed, the intermediates of oxidized product were not further oxidized to 2,5-diketo-D-gluconic acid(current yield; 5%). It is currently necessary to develop stereospecific reduction of 2,5-diketo-D-gluconic acid to 2-keto-L-gulonic acid.

목차 Contents

• 1. 연구제목...8
• 2. 연구목적 내용 및 방법...8
• 3. 주요 연구내용 및 결과...12
• 4. 실험...41
• 5. 참고문헌...56