JP4962016B2 - 含硫ヒドロキシカルボン酸の製造法 - Google Patents
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Description
しかしながら、触媒として硫酸を使用する方法では、ヒドロキシニトリル化合物と硫酸とが反応した結果、目的物であるヒドロキシカルボン酸と等モル量の硫酸アンモニウムとが副生するために当該副生物の回収工程等が必要となり、工程が煩雑になり、また、微生物を用いてヒドロキシニトリル化合物から対応するヒドロキシカルボン酸化合物を製造する方法では、ヒドロキシニトリル化合物からの分解物であるシアン等により微生物が保持する酵素活性が阻害されたり、生成する大量のアンモニウム塩の処理等が必要となるという問題点があり、製造コストの増大を伴うものであった。
1.式(1)
で示される含硫ケトールに、当該含硫ケトールを対応する含硫α−ヒドロキシカルボン酸化合物に変換する能力を有するシュードモナス(Pseudomonas)属、ロドコッカス(Rhodococcus)属またはバチルス(Bacillus)属に属する微生物の菌体又は菌体処理物を作用させることを特徴とする式(2)
で示される含硫α-ヒドロキシカルボン酸化合物の製造法;
2.微生物が、1級または2級のアルコール存在下で培養したシュードモナス(Pseudomonas)属またはロドコッカス(Rhodococcus)属に属する微生物である前項1に記載の製造法;
3.微生物が、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)、シュードモナス・ディミヌタ(Pseudomonas diminuta)、シュードモナス メンドーシナ(Pseudomonas mendocina)、ロドコッカス・グロベルラス(Rhodococcus globerulus)、ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)、ロドコッカス・ロドクラウス(Rhodococcus rhodochrous)またはロドコッカス・エスピー(Rhodococcus sp.)に属する微生物である前項1もしくは2に記載の製造法;
4.微生物が、バチルス・アルベイ(Bacillus alvei)に属する微生物である前項1に記載の製造法;
5.微生物が、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)IFO14164t、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)IAM1236、シュードモナス・ディミヌタ(Pseudomonas diminuta)JCM2788t、シュードモナス メンドーシナ(Pseudomonas mendocina)IFO14162、ロドコッカス・グロベルラス(Rhodococcus globerulus)ATCC15076、ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)IFO12320、ロドコッカス・ロドクラウス(Rhodococcus rhodochrous)ATCC15610株またはロドコッカス・エスピー(Rhodococcus sp.)ATCC19148株の微生物である前項1〜3の何れかに記載の製造法;
6.微生物が、バチルス・アルベイ(Bacillus alvei)IFO3343t株の微生物である前項1または前項4に記載の製造法;
7.式(1)で示される含硫ケトールにおけるR1が炭素数1〜8のアルキル基である前項1〜6の何れかに記載の製造法;
8.1級または2級のアルコールが1級または2級の炭素数1〜5のアルコールである前項2に記載の製造法;および
9.1級または2級のアルコールが1-プロパノールである前項8に記載の製造法等を提供するものである。
式(1)で示される含硫ケトール、及び、式(2)で示される含硫ヒドロキシカルボン酸化合物において、R1で示される炭素数1〜8のアルキル基としては、例えば、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、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基を挙げることができる。また、R1で示される炭素数6〜20のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等が挙げられる。
式(1)で示される含硫ケトール化合物におけるR1は、好ましくは、炭素数1〜8のアルキル基である。
尚、本発明製造法により製造され反応液から回収される、式(1)で示される含硫ケトール化合物に対応した式(2)で示される含硫ヒドロキシカルボン酸化合物は、塩の形であってもよい。
式(1)の化合物は、例えば、チアゾリニウム塩と塩基を触媒とする3−メチルチオプロピオンアルデヒドとパラホルムアルデヒドのカップリング反応(例えば特願2006−199127号などに記載)またはそれに準じて製造することもできる。
さらに具体的には例えば、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)IFO14164t、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)IAM1236、シュードモナス・ディミヌタ(Pseudomonas diminuta)JCM2788t、シュードモナス メンドーシナ(Pseudomonas mendocina)IFO14162、ロドコッカス・グロベルラス(Rhodococcus globerulus)ATCC15076、ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)IFO12320、ロドコッカス・ロドクラウス(Rhodococcus rhodochrous)ATCC15610、ロドコッカス・エスピー(Rhodococcus sp.)ATCC19148及びバチルス・アルベイ(Bacillus alvei)IFO3343tの微生物であって、水の存在下に培養された菌体又は菌体処理物が挙げられる。好ましくは、ロドコッカス・グロベルラス(Rhodococcus globerulus)ATCC15076、ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)IFO12320、ロドコッカス・ロドクラウス(Rhodococcus rhodochrous)ATCC15610及びロドコッカス・エスピー(Rhodococcus sp.)ATCC19148の微生物であって、さらに好ましくはロドコッカス・ロドクラウス(Rhodococcus rhodochrous)ATCC15610及びロドコッカス・エスピー(Rhodococcus sp.)ATCC19148の微生物であって、水の存在下に培養された菌体又は菌体処理物が挙げられる。
培養温度及び培養液のpHは、本微生物が生育する範囲であれば特に限定されるものではないが、例えば、培養温度は通常、約15〜45℃の範囲、培養液のpHは、通常、約4〜8の範囲を挙げることができる。培養時間は、培養条件により適宜選択することができるが、通常、約1〜7日間である。
また本発明製造法は、さらに疎水性有機溶媒を用いて、水と疎水性有機溶媒との存在下で行うこともできる。この場合に用いられる疎水性有機溶媒としては、例えば、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル等のエステル類、n−ブチルアルコール、n−アミルアルコール、n−オクチルアルコール等のアルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル−t−ブチルエーテル等のエーテル類、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類及びこれらの混合物が挙げられる。
また本発明製造法は、さらに親水性有機溶媒を用いて、水と親水性有機溶媒との存在下で行うこともできる。この場合に用いられる親水性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類及びこれらの混合物が挙げられる。
磁気回転子を付した200mLフラスコに、室温で3−メチルチオプロピオンアルデヒド23.7g、パラホルムアルデヒド17.7g、3−エチルベンゾチアゾリニウムブロマイド4gおよびtert−ブタノール100gを仕込み、攪拌した。この混合液にトリエチルアミン1.3gを加えた後、内温80℃まで昇温し、同温度で24時間攪拌した。反応後、酢酸エチル100gを加え、水20gで2回洗浄処理し、得られた有機層を濃縮処理した。得られたオイルを減圧蒸留し、留出温度45〜50℃(0.5〜0.6kPa)の留分として3−メチルチオプロピオンアルデヒド15gを回収した後、留出温度85〜95℃(0.3kPa)の留分15g(以下、留分A)を得た。留分Aを、ガスクロマトグラフィ面積百分率法にて分析したところ、4−(メチルチオ)−2−オキソ−1−ブタノールが40%含まれていた。留分Aをシリカゲルカラムにて、さらに精製した。酢酸エチル:n−ヘキサン=1:4の溶出液にて、低極性不純物を追い出した後、酢酸エチル:n−ヘキサン=2:4の溶出液にて、4−(メチルチオ)−2−オキソ−1−ブタノールを溶出させた。溶媒を留去して、4−(メチルチオ)−2−オキソ−1−ブタノール純度91%(ガスクロマトグラフィ面積百分率法)の留出分1.4gと、純度82%(ガスクロマトグラフィ面積百分率法)の留出分2.0gを得た。これらの留出分はいずれも室温で固化した。
<4−(メチルチオ)−2−オキソ−1−ブタノールのスペクトルデータ>
1H−NMR(δppm,DMSO−d6,TMS基準):2.05(s,3H),
2.62(m,2H),2.70(m,2H),4.06(s,2H),
5.13(bs,1H)
MS,m/z(相対強度):134(32,M+),106(20),
103(19),86(5),75(55),61(100)
試験管に滅菌済み培地(1Lの水に、1−プロパノール20g、ポリペプトン5g、酵母エキス3g、肉エキス3g、硫酸アンモニウム0.2g、リン酸2水素カリウム1g及び硫酸マグネシウム7水和物0.5gを加えた後、pHを7.0に調整したもの)5mlを入れ、これにロドコッカス・ロドクラウス(Rhodococcus rhodochrous)に属するATCC15610株を植菌した。これを30℃で好気条件下、振盪培養した。培養終了後、遠心分離により菌体を分離することにより、生菌体を得た。ねじ口試験管に0.1Mリン酸カリウムバッファー(pH7)を1ml入れ、これに上記の生菌体を加えた後、懸濁した。当該懸濁液に、原料(4−メチルチオ−2−オキソ−1−ブタノール)を1mg添加した後、得られた混合物を30℃で7日間振盪させた。
反応終了後、反応液を0.5mlサンプリングした。当該サンプリング液から菌体を除去した後、生成した2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸の量を液体クロマトグラフィーにより分析した。その結果、2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸の生成濃度は0.75g/Lであった。
(含量分析条件)
カラム:カデンツァ(Cadenza) CD−C18(4.6mmφ×15cm、3μm)(Imtakt社製)
移動相:A液 0.1%トリフルオロ酢酸水溶液、B液 メタノール
時間(分) A液(%):B液(%)
0 80:20
10 80:20
20 50:50
30 50:50
30.1 80:20
流量:0.5ml/分
カラム温度:40℃
検出:220nm
試験管に滅菌済み培地(1Lの水に、1−プロパノール20g、ポリペプトン5g、酵母エキス3g、肉エキス3g、硫酸アンモニウム0.2g、リン酸2水素カリウム1g及び硫酸マグネシウム7水和物0.5gを加えた後、pHを7.0に調整したもの)5mlを入れ、これにロドコッカス・エスピー(Rhodococcus sp.)に属する ATCC19148株を植菌した。これを30℃で好気条件下、振盪培養した。培養終了後、遠心分離により菌体を分離することにより、生菌体を得た。ねじ口試験管に0.1Mリン酸カリウムバッファー(pH7)を1ml入れ、これに上記の生菌体を加えた後、懸濁した。当該懸濁液に、原料(4−メチルチオ−2−オキソ−1−ブタノール)を1mg添加した後、得られた混合物を30℃で7日間振盪させた。
反応終了後、反応液を0.5mlサンプリングした。当該サンプリング液から菌体を除去した後、生成した2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸の量を液体クロマトグラフィーにより分析した。その結果、2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸の生成濃度は0.43g/Lであった。
(含量分析条件)
カラム:カデンツァ(Cadenza) CD−C18(4.6mmφ×15cm、3μm)(Imtakt社製)
移動相:A液 0.1%トリフルオロ酢酸水溶液、B液 メタノール
時間(分) A液(%):B液(%)
0 80:20
10 80:20
20 50:50
30 50:50
30.1 80:20
流量:0.5ml/分
カラム温度:40℃
検出:220nm
試験管に滅菌済み培地(1Lの水に、グルコース20g、ポリペプトン5g、酵母エキス3g、肉エキス3g、硫酸アンモニウム0.2g、リン酸2水素カリウム1g及び硫酸マグネシウム7水和物0.5gを加えた後、pHを7.0に調整したもの)5mlを入れ、これにバチルス・アルベイ(Bacillus alvei)に属するIFO3343t株を植菌した。これを30℃で好気条件下、振盪培養した。培養終了後、遠心分離により菌体を分離することにより、生菌体を得た。ねじ口試験管に0.1Mリン酸カリウムバッファー(pH7)を1ml入れ、これに上記の生菌体を加えた後、懸濁した。当該懸濁液に、原料(4−メチルチオ−2−オキソ−1−ブタノール)を1mg添加した後、得られた混合物を30℃で10日間振盪させた。
反応終了後、反応液を0.5mlサンプリングした。当該サンプリング液から菌体を除去した後、生成した2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸の量を液体クロマトグラフィーにより分析した。その結果、2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸の生成濃度は0.03g/Lであった。
(含量分析条件)
カラム:カデンツァ(Cadenza) CD−C18(4.6mmφ×15cm、3μm)(Imtakt社製)
移動相:A液 0.1%トリフルオロ酢酸水溶液、B液 メタノール
時間(分) A液(%):B液(%)
0 80:20
10 80:20
20 50:50
30 50:50
30.1 80:20
流量:0.5ml/分
カラム温度:40℃
検出:220nm
試験管に滅菌済み培地(1Lの水に、1−プロパノール20g、ポリペプトン5g、酵母エキス3g、肉エキス3g、硫酸アンモニウム0.2g、リン酸2水素カリウム1g及び硫酸マグネシウム7水和物0.5gを加えた後、pHを7.0に調整したもの)5mlを入れ、これにシュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)IFO14164t、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)IAM1236、シュードモナス・ディミヌタ(Pseudomonas diminuta)JCM2788t、シュードモナス メンドーシナ(Pseudomonas mendocina)IFO14162、ロドコッカス・グロベルラス(Rhodococcus globerulus)ATCC15076、または、ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)IFO12320株を植菌した。これらをそれぞれ30℃で好気条件下、振盪培養した。培養終了後、遠心分離により菌体をそれぞれ分離することにより、生菌体を得た。ねじ口試験管に0.1Mリン酸カリウムバッファー(pH7)を1ml入れ、これに上記の生菌体をそれぞれ加えた後、懸濁した。当該懸濁液に、原料(4−メチルチオ−2−オキソ−1−ブタノール)を1mg添加した後、得られた混合物を30℃で5日間、または、10日間振盪させた。
反応終了後、反応液を0.5mlサンプリングした。当該サンプリング液から菌体を除去した後、生成した2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸の量を液体クロマトグラフィーにより分析した。その結果を表1に示す。
表1
(含量分析条件)
カラム:カデンツァ(Cadenza) CD−C18(4.6mmφ×15cm、3μm)(Imtakt社製)
移動相:A液 0.1%トリフルオロ酢酸水溶液、B液 メタノール
時間(分) A液(%):B液(%)
0 80:20
10 80:20
20 50:50
30 50:50
30.1 80:20
流量:0.5ml/分
カラム温度:40℃
検出:220nm
Claims (9)
- 微生物が、1級または2級のアルコール存在下で培養したシュードモナス(Pseudomonas)属またはロドコッカス(Rhodococcus)属に属する微生物である請求項1に記載の製造法。
- 微生物が、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)、シュードモナス・ディミヌタ(Pseudomonas diminuta)、シュードモナス メンドーシナ(Pseudomonas mendocina)、ロドコッカス・グロベルラス(Rhodococcus globerulus)、ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)、ロドコッカス・ロドクラウス(Rhodococcus rhodochrous)またはロドコッカス・エスピー(Rhodococcus sp.)に属する微生物である請求項1または2に記載の製造法。
- 微生物が、バチルス・アルベイ(Bacillus alvei)に属する微生物である請求項1に記載の製造法。
- 微生物が、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)IFO14164t、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)IAM1236、シュードモナス・ディミヌタ(Pseudomonas diminuta)JCM2788t、シュードモナス メンドーシナ(Pseudomonas mendocina)IFO14162、ロドコッカス・グロベルラス(Rhodococcus globerulus)ATCC15076、ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)IFO12320、ロドコッカス・ロドクラウス(Rhodococcus rhodochrous)ATCC15610株、または、ロドコッカス・エスピー(Rhodococcus sp.)ATCC19148株の微生物である請求項1〜3の何れかに記載の製造法。
- 微生物が、バチルス・アルベイ(Bacillus alvei)IFO3343t株の微生物であることを特徴とする請求項1または4に記載の製造法。
- 式(1)で示される含硫ケトールにおけるR1が炭素数1〜8のアルキル基である請求項1〜6の何れかに記載の製造法。
- 1級または2級のアルコールが1級または2級の炭素数1〜5のアルコールである請求項2に記載の製造法。
- 1級または2級のアルコールが1-プロパノールである請求項8に記載の製造法。
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