DE1252686B

DE1252686B - Process for the microbiological oxidation of organic compounds

Info

Publication number: DE1252686B
Application number: DENDAT1252686D
Authority: DE
Inventors: Amsterdam Gerard Johannes Emil Thijsse (Niederlande)
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij N.V., Den Haag
Priority date: 1964-12-17
Publication date: 1967-10-26
Also published as: FR1417723A

Description

UNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDUNDESREPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int.Cl,Int.Cl,

C07cC07c

C 0 7 J C 0 7 y

Deutsche Kl.: 12 ο-27German class: 12 ο-27

Nummer: 1252686Number: 1252686

Aktenzeichen: S 94671IV b/12 οFile number: S 94671IV b / 12 ο

Anmeldetag: 17. Dezember 1964 Filing date: December 17, 1964

Auslegetag: 26. Oktober 1967Opening day: October 26, 1967

Es ist bekannt, daß gegebenenfalls substituierte Fettsäuren bei der mikrobiologischen Oxydation mit zur jß-Oxydation befähigten Mikroorganismen in der Regel in Carbonsäuren mit einer geringeren Anzahl Kohlenstoffatomen umgewandelt und diese im Verlauf S der weiteren Oxydation schließlich zu Kohlendioxyd und Wasser abgebaut werden. Die ^-Oxydation verläuft über eine «,^-ungesättigte Carbonsäure, eine ^-Hydroxycarbonsäure und eine ^-Ketocarbonsäure. Auch die entsprechenden Ester, Alkehyde, primären ίο Alkohole oder Kohlenwasserstoffe können auf demselben Wege durch Mikroorganismen abgebaut werden, wenn die Mikroorganismen in der Lage sind, diese Verbindungen zunächst durch Oxydation bzw. Hydrolyse in eine Carbonsäure umzuwandeln und anschließend eine /3-Oxydation herbeizuführen. Die mikrobiologische /?-Oxydation wird oft von anderen mikrobiologischen Reaktionen, z. B. einer ω-Oxydation, begleitet.It is known that optionally substituted fatty acids with the microbiological oxidation with microorganisms capable of β-oxidation in the Usually converted into carboxylic acids with a smaller number of carbon atoms and these in the course S the further oxidation are finally broken down to carbon dioxide and water. The ^ -oxidation proceeds via a «, ^ - unsaturated carboxylic acid, a ^ -Hydroxycarboxylic acid and a ^ -ketocarboxylic acid. The corresponding esters, alkyds, primary ίο alcohols or hydrocarbons can also be used on the same Pathways are broken down by microorganisms if the microorganisms are able to do so To convert compounds first by oxidation or hydrolysis into a carboxylic acid and then bring about a / 3-oxidation. The microbiological /? - Oxidation is often different from other microbiological Reactions, e.g. B. an ω-oxidation accompanied.

Es hat sich nun überraschenderweise herausgestellt, »0 daß die /3-Oxydation bedeutend gehemmt wird, wenn die mikrobiologische Oxydation in Gegenwart von Acrylsäure und/oder einem ihrer Salze, Ester oder Amide durchgeführt wird. Hierbei werden Oxydationsgemische mit einer Zusammensetzung erhalten, die sehr stark von der Zusammensetzung der durch mikrobiologische Oxydation in Abwesenheit von Acrylsäure oder funktionellen Derivaten derselben erhaltenen Gemische abweicht. Unterwirft man z. B. einen Kohlenwasserstoff der mikrobiologischen Oxydation in Gegenwart von Acrylsäure, so entsteht in guter Ausbeute eine Carbonsäure mit der gleichen Anzahl Kohlenwasserstoffatome wie das Ausgangsmaterial neben Ketonen und/oder Carbonsäuren mit weniger Kohlenstoffatomen und/oder Polycarbonsäuren. It has now surprisingly been found, "0 that the / 3-oxidation is significantly inhibited when the microbiological oxidation in the presence of acrylic acid and / or one of its salts, esters or amides is carried out. Oxidation mixtures are obtained with a composition which differs very greatly from the composition of the mixtures obtained by microbiological oxidation in the absence of acrylic acid or functional derivatives thereof. If you subject z. B. a hydrocarbon of microbiological oxidation in the presence of acrylic acid, a carboxylic acid with the same number of hydrocarbon atoms as the starting material in addition to ketones and / or carboxylic acids with fewer carbon atoms and / or polycarboxylic acids is produced in good yield.

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur mikrobiologischen Oxydation organischer Verbindungen der allgemeinen FormelThe invention now relates to a method for the microbiological oxidation of organic compounds the general formula

H HH H

I II I

R'" — C — C—AR '"- C - C - A

I II I

R" R'R "R '

worin A eine Methylgruppe, eine gegebenenfalls veresterte Hydroxymethylgruppe, eine Formylgruppe, eine gegebenenfalls veresterte Carboxylgruppe, ein Metall- oder Ammoniumderivat der Carboxylgruppe oder eine Iminofonnylgruppe bedeutet und R', R" und R'" jeweils ein Wasserstoffatom oder ein gegebenenfalls durch Halogenatome, Methoxygruppen Verfahren zur mikrobiologischen Oxydation
organischer Verbindungenwherein A denotes a methyl group, an optionally esterified hydroxymethyl group, a formyl group, an optionally esterified carboxyl group, a metal or ammonium derivative of the carboxyl group or an iminofonnyl group and R ', R "and R'" each denotes a hydrogen atom or a methoxy group, optionally with halogen atoms for microbiological oxidation
organic compounds

Anmelder:Applicant:

Shell Internationale ResearchShell International Research

Maatschappij N. V., Den HaagMaatschappij N.V., The Hague

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Cb.em. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse and
Dipl.-Cb.em. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Bad luck man,
Patent Attorneys, Munich 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Gerard Johannes Emil Thijsse, AmsterdamGerard Johannes Emil Thijsse, Amsterdam

(Niederlande)(Netherlands)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Niederlande vom 19. Dezember 1963 (302 203)Netherlands of December 19, 1963 (302 203)

oder Arylreste substituierter aliphatischer oder cycloaliphatischer Kohlenwasserstoffrest ist, zu aliphatischen, araliphatischen oder cycloaliphatischen Carbonsäuren und/oder aliphatischen, araliphatischen oder cycloaliphatischen Ketonen, wobei man eine oder mehrere Ausgangsverbindungen der angegebenen Formel entweder mit Sauerstoff und Mikroorganismen, die normalerweise die /S-Oxydation von Verbindungen der angegebenen Formel herbeiführen können und die, wenn der SubstituentA keine Carboxylgruppe ist, diesen zunächst in eine Carboxylgruppe überführen können, oder mit Sauerstoff und aus diesen Mikroorganismen isolierten Enzymsystemen bei einer Temperatur von etwa 15 bis etwa 40⁰C, vorzugsweise von etwa 20 bis etwa 37⁰C, insbesondere von etwa 28 bis 32⁰C zusammenbringt, und ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Oxydation in Gegenwart von etwa 1 · 10~* bis etwa 50 · 10-·, vorzugsweise von 8 · 10"' bis etwa 15 · 10-* Mol Acrylsäure und/oder einem ihrer Salze, Ester oder Amide, bezogen auf 1 mg Trockengewicht der Mikroorganismen durchgeführt.or aryl radicals is substituted aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbon radical, to aliphatic, araliphatic or cycloaliphatic carboxylic acids and / or aliphatic, araliphatic or cycloaliphatic ketones, one or more starting compounds of the formula given either with oxygen and microorganisms that normally cause the / S-oxidation of compounds of the formula given and which, if the substituent A is not a carboxyl group, can first convert it into a carboxyl group, or with oxygen and enzyme systems isolated from these microorganisms at a temperature of about 15 to about 40 ^° C., preferably from about 20 to about 37 ⁰ C, in particular from about 28 to 32 ⁰ C, and is characterized in that the oxidation is carried out in the presence of about 1 · 10 ~ * to about 50 · 10- ·, preferably from 8 · 10 "'to about 15 · 10- * moles of acrylic acid and / or one of its salts, esters or amides, re ogen carried out on 1 mg dry weight of the microorganisms.

Bekanntlich wird angenommen, daß bei dem Abbau durch /ff-Oxydation die Carbonsäure an CoenzymA gebunden und daß die Aufspaltung des entstandenen aktivierten Komplexes aus der Ketocarbonsäure und Coenzym A durch die Einwirkung eines zweiten Coenzym-A-Moleküls herbeigeführt wird. Die Wirkung der Acrylsäure oder ihrer Salze, Ester oder AmideAs is well known, it is assumed that in the degradation by / ff -oxidation the carboxylic acid to CoenzymA bound and that the splitting of the activated complex formed from the ketocarboxylic acid and Coenzyme A is brought about by the action of a second coenzyme A molecule. The effect of acrylic acid or its salts, esters or amides

709 679/591709 679/591

3 43 4

besteht möglicherweise darin, daß sie die aktivierende Die verwendeten aeroben Mikroorganismen könnenis possibly that they can activate the aerobic microorganisms used

Stufe und/oder das Abspalten der Ketocarbonsäure- Bakterien, Hefen oder Pilze sein. Als Beispiel fürStage and / or the splitting off of the ketocarboxylic acid bacteria, yeasts or fungi. As an example for

gruppe hemmt. Bakterien seien die Familien Pseudomonaceae, Achro-group inhibits. Bacteria are the families Pseudomonaceae, Achro-

Wird eine Verbindung der obigen allgemeinen mobacteriaeeae.Coccaceae.Corynebacteriaceae.Myco-If a compound of the above general mobacteriaeeae.Coccaceae.Corynebacteriaceae.Myco-

Formel, worin A jedoch keine Carboxylgruppe ist, 5 bacteriaceae und Actinomycetaceae genannt, vorFormula in which, however, A is not a carboxyl group, called bacteriaceae and actinomycetaceae

als Ausgangsmaterial verwendet, so muß sie zunächst allem Arten der Gattung Pseudomonas, wie Ps. aeru-used as a starting material, it must first be used for all species of the genus Pseudomonas, such as Ps.

in eine Carbonsäure der angegebenen Art übergeführt ginosa und Ps. fluorescens; der Gattung Achromo-converted into a carboxylic acid of the type specified ginosa and Ps. fluorescens; of the genus Achromo-

werden. Dies kann, wie schon erwähnt, sehr einfach bacter, wie A. agile; der Gattung Mycobacterium,will. As already mentioned, this can be done very simply bacter, such as A. agile; of the genus Mycobacterium,

durch Wahl solcher Mikroorganismen geschehen, die wie M. lacticola und M. phlei; der Gattung Nocardia,by choosing such microorganisms as M. lacticola and M. phlei; of the genus Nocardia,

sowohl die Umwandlung in die Carbonsäure als auch io wie N. opaca; der Gattung Micrococcus, wie M. paraf-both the conversion to the carboxylic acid and io such as N. opaca; of the genus Micrococcus, such as M. paraf-

die anschließende /^-Oxydation dieser Säure bewirken. finea; sowie Bakteriumarten, wie B. aliphaticum undcause the subsequent oxidation of this acid. finea; as well as types of bacteria such as B. aliphaticum and

Gegebenenfalls kann jedoch die Carbonsäure ebenso B. aliphaticum liquefaciens, ferner Stämme von Co-If necessary, however, the carboxylic acid can also be B. aliphaticum liquefaciens, and also strains of Co-

gut auch mit Hilfe von Mikroorganismen einer anderen rynebacterium. Beispiele für Hefen sind z. B. Mit-well also with the help of microorganisms of another rynebacterium. Examples of yeast are e.g. B. Mit-

Gruppe in situ oder in einem gesonderten Ansatz oder glieder der Gattung Candida, wie C. lipolytica undGroup in situ or in a separate approach or members of the genus Candida, such as C. lipolytica and

durch eine rein chemische Reaktion hergestellt und 15 C. tropicalis; der Gattung Torulopsis, wie T. Collicu-produced by a purely chemical reaction and 15 C. tropicalis; of the genus Torulopsis, such as T. Collicu-

dann erst der /J-Oxydation unterworfen werden. losa, sowie Sacharomyceten, wie S. cerevisiae. Bei-then only be subjected to the / J-oxidation. losa, and saccharomycetes such as S. cerevisiae. At-

Die Erfindung bietet somit ein wertvolles Verfahren spiele für geeignete Pilze sind Aspergillusarten, wieThe invention thus offers a valuable method for suitable fungi are Aspergillus species, such as

zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, A. flavus, und Penicilliumarten, wie P. notatum, fernerfor the conversion of hydrocarbons, alcohols, A. flavus, and Penicillium species, such as P. notatum, furthermore

Estern oder Aldehyden in die entsprechenden Carbon- Stämme von Botrytis cinera. Pseudomonasarten, ins-Esters or aldehydes in the corresponding carbon strains of Botrytis cinera. Pseudomonas species, especially

säuren mit unverminderter Anzahl Kohlenstoffatome; ao besondere Ps. aeruginosa und Hefearten der Gattungacids with an undiminished number of carbon atoms; ao special Ps. aeruginosa and yeast species of the genus

Da ein Teil der entstehenden Säure jedoch weiter- Candida, insbesondere C. lipolytica und C. tropicalis,However, since part of the acid produced continues - Candida, especially C. lipolytica and C. tropicalis,

reagiert, so z. B. unter /ί-Oxydation zu einer anderen werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevor-reacts, so z. B. under / ί-oxidation to another are preferred in the inventive method

Carbonsäure mit einer um 2 Kohlenstoffatome kür- zugt.Carboxylic acid with one cut by 2 carbon atoms.

zeren Kette oder zu einem Methylketon, das nur Der erfindungsgemäßen Oxydation können Ver-1 Kohlenstoffatom weniger enthält als die Ursprung- «5 bindungen der angegebenen Formel unterworfen liehe Säure und vermutlich durch Decarboxylierung werden, in denen die Substituenten R', R" und R'" der als Zwischenprodukt auftretenden Ketocarbon- Wasserstoff oder gegebenenfalls durch Halogenatome, säure entsteht, sowie unter ω-Oxydation zu einer Methoxygruppen oder Arylgruppen substituierte Alkyl-Dicarbonsäure mit der gleichen Anzahl von Kohlen- gruppen und Cycloalkylgruppen und Arylgruppen Stoffatomen in dem Molekül, bietet das erfindungs- 30 oder Alkarylgruppen darstellen und der Substituent A gemäße Verfahren auch die Möglichkeit, verschiedene eine Methylgruppe, Formylgruppe, eine gegebenenwertvolle Produkte nebeneinander herzustellen. falls veresterte Hydroxymethyl- oder Carboxylgruppe,zeren chain or to a methyl ketone, which can only The oxidation according to the invention Ver-1 Contains fewer carbon atoms than the original bonds subject to the formula given borrowed acid and probably by decarboxylation, in which the substituents R ', R "and R'" the ketocarbon hydrogen occurring as an intermediate product or optionally halogen atoms, acid is formed, as well as alkyl dicarboxylic acid substituted with ω-oxidation to form methoxy groups or aryl groups with the same number of carbon groups and cycloalkyl groups and aryl groups Substance atoms in the molecule, the invention offers 30 or alkaryl groups and the substituent A According to procedures also the possibility of different a methyl group, formyl group, a given valuable Manufacture products side by side. if esterified hydroxymethyl or carboxyl group,

Vorzugsweise werden in dem erfindungsgemäßen ein Metall- oder Ammoniumderivat einer Carboxyl-Verfahren Mikroorganismen verwendet, die auf Koh- gruppe oder eine Iminoformylgruppe ist. Der Substilenwasserstoffen unter Assimilation des Kohlenstoffs 35 tuent R'" enthält für gewöhnlich höchstens 28, voraus diesen Verbindungen wachsen können. Insbesondere zugsweise 2 bis 15, insbesondere 3 bis 8 Kohlenstoffgeeignet sind Mikroorganismen, die den notwendigen atome. Bevorzugt werden Verbindungen, in denen die Kohlenstoff aus Paraffinkohlenwasserstoffen oder Ge- Substituenten R', R" und R'" nicht oder nur wenig mischen derselben assimilieren können. Sehr gute verzweigt sind und in denen der Substituent A eine Ergebnisse werden erzielt, wenn man die Mikro- 40 Hydroxymethyl- oder eine Methylgruppe ist, insbeorganismen zunächst auf diesen Kohlenwasserstoffen, sondere Verbindungen, in denen R' und R" jeweils z. B. einem bestimmten Alkan oder einem Alkan- ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe oder eine gemisch wachsen läßt, wobei ausgezeichnete Ergebnisse Äthylgruppe darstellen, während der Substituent R'" erhalten werden, wenn der Kohlenwasserstoff ein vorzugsweise eine geradkettige Alkylgruppe ist. __ n-Alkan ist. Jedoch können auch verzweigtkettige 45 Beispiele für geeignete, erfindungsgemäß oxydier-Alkane und solche, die cyclische Gruppen enthalten, bare organische Verbindungen sind η-Hexan, n-Hepverwendet werden. Auch Olefine sind geeignet, wenn tan, 2-Methylhexan, n-Octan, n-Dodecan, n-Hexasie zumindest eine endständige Methylgruppe ent- decan, 1-Hepten, 1-Octen, 1-Hexadecen, 1-Hexanol, halten. Mineralöle oder -destillate oder Raffinatfrak- 1-Dodecanol, Cholesterin, Capronsäure, «-Methyltioneri derselben, wie Benzin, Kerosin, Schmieröl, so valeriansäure, Laurinsäure und Stearinsäure. Sehr Spindelöl, Gasöl und Paraffinwachs, und synthetische gute Ergebnisse wurden mit η-Hexan und n-Heptan Kohlenwasserstoffe, z. B. Produkte einer Fischer- erzielt. Kohlenwasserstoffgemische, ζ. Β. Benzin- oder Tropsch-Synthese, können ebenfalls verwendet werden. Kerosinf raktionen, können ebenfalls verwendet werden. Vielfach erwies es sich als besonders zweckmäßig, Die /J-Oxydation wird außer durch Acrylsäure auch Kohlenwasserstoffe mit der gleichen Anzahl Kohlen- 55 durch ihre Salze, Ester, Thioester oder Amide gestoffatome und den gleichen Verzweigungen zu ver- hemmt. Geeignet sind auch Verbindungen, die unter wenden wie die Verbindung, die mikrobiologisch den verfahrensmäßigen Bedingungen Acrylsäure oder oxydiert werden soll. Aus wirtschaftlichen Gründen eines der erwähnten Derivate bilden, z. B. Allylalkohol, werden im allgemeinen Kohlenwasserstoffgemische Bevorzugt werden jedoch Acrylsäure und/oder eines bevorzugt, die reich an solchen Kohlenwasserstoffen 60 ihrer AlkaUsale, insbesondere das Natriumsair versind, z. B. eine diesen Anforderungen entsprechende wendet.
Benzinfraktion. Im allgemeinen wird die Acrylsäure und/oder ihrPreferably, in the inventive metal or ammonium derivative of a carboxyl process, microorganisms are used which are on a carbon group or an iminoformyl group. The substituent hydrogen with assimilation of the carbon 35 tuent R '"usually contains at most 28, before these compounds can grow. In particular preferably 2 to 15, in particular 3 to 8 carbon are suitable microorganisms which have the necessary atoms. Compounds in which the carbon from paraffin hydrocarbons or Ge substituents R ', R "and R'" can not or only slightly assimilate the same. Very good branched and in which the substituent A results are achieved if the micro- 40 hydroxymethyl or a methyl group is, insbeorganisms first on these hydrocarbons, special compounds in which R 'and R "each z. B. a certain alkane or an alkane can grow a hydrogen atom, a methyl group or a mixture, with excellent results being ethyl group, while the substituent R '"are obtained when the hydrocarbon is a preferably straight-chain alkyl group. __ n-alkane However, it is also possible to use branched-chain examples of suitable oxidizing alkanes according to the invention and those which contain cyclic groups, bare organic compounds are η-hexane, n-Hep. Olefins are also suitable if tan, 2-methylhexane, n-octane , n-dodecane, n-hexasia at least one terminal methyl group decane, 1-heptene, 1-octene, 1-hexadecene, 1-hexanol, hold. Mineral oils or distillates or raffinate frac- 1-dodecanol, cholesterol, caproic acid, " -Methyltioneri the same, such as gasoline, kerosene, lubricating oil, so valeric acid, lauric acid and stearic acid. Very spindle oil, gas oil and paraffin wax, and synthetic good results have been obtained with η-hexane and n-hepta n hydrocarbons, e.g. B. A fisherman's products achieved. Hydrocarbon mixtures, ζ. Β. Gasoline or Tropsch synthesis can also be used. Kerosene fractions can also be used. In many cases it has been found to be particularly expedient to inhibit the oxidation of hydrocarbons with the same number of carbons by means of their salts, esters, thioesters or amide atoms and the same branches, in addition to acrylic acid. Also suitable are compounds which, such as the compound which, microbiologically, is to be oxidized or acrylic acid under the procedural conditions. For economic reasons, form one of the derivatives mentioned, e.g. B. allyl alcohol, hydrocarbon mixtures are generally preferred. However, acrylic acid and / or one is preferred that are rich in such hydrocarbons 60 of their alkali, especially sodium, z. B. a corresponding to these requirements applies.
Gasoline fraction. In general, the acrylic acid and / or her

An Stelle der lebenden Mikroorganismen können Salz, Ester oder Amid in einer Menge von etwa 1 · 10-'Instead of the living microorganisms, salt, ester or amide can be used in an amount of about 1 · 10- '

auch deren Enzymsysteme verwendet werden, die man bis etwa 50 · 10"· Mol/mg Mikroorganismen (Trocken-their enzyme systems can also be used, which can be used up to about 50 · 10 "· mol / mg microorganisms (dry

in üblicher Weise isoliert, z, B. indem man die Mikro- 65 gewicht) angewandt. Sehr gute Ergebnisse wurden mitisolated in the usual way, e.g. by applying the micro weight). Very good results have been obtained with

Organismen der Plasmolyse unterwirft oder ihre Zellen Mengen von etwa 1 · 10-« bis etwa 40 · 1O^-6 Mol undOrganisms of plasmolysis or subjects their cells to amounts of about 1 · 10- «to about 40 · 10 ^-6 mol and

z. B. durch Ultraschallbehandlung aufbricht und an- insbesondere von etwa 8 · 10-· bis etwa 15 · 10-· Mol/mgz. B. breaks up by ultrasound treatment and in particular from about 8 · 10- · to about 15 · 10- · mol / mg

schließend die Enzymsysteme extrahiert. Mikroorganismen Trockengewicht erzielt.then the enzyme systems are extracted. Microorganisms achieved dry weight.

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Das erfindungsgemäße Verfahren wird durchge- Candida, wie C. lipolytica und C. tropicalis, die alsThe method of the invention is carried out by Candida such as C. lipolytica and C. tropicalis, which are known as

führt, indem man die zu oxydierende organische Ver- Futtermittel für Rinder verwendet werden können,
bindung zusammen mit Acrylsäure oder einem ihrerby using the organic feedstuffs to be oxidized for cattle,
bond together with acrylic acid or one of its

Derivate in innige Berührung mit Sauerstoff und den BeispielDerivatives in intimate contact with oxygen and the example

betreffenden Mikroorganismen oder deren Enzym- 5 , . _ .. _, , . .„relevant microorganisms or their enzyme 5,. _ .. _,,. . "

systemen bringt. Vorzugsweise wird in das Oxydations- <^a> ^Is0"^e"»S ^von Pseudomonas aerugmosa 473systems brings. Preferably, in the oxidation ^<a> ^Is0 ^"e", "S ^Pseudomonas aerugmosa 473

gemisch ein sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere Luft, 1 cm³ mit Öl stark verunreinigtes Hafenwassermix an oxygen-containing gas, especially air, 1 cm ³ with oil heavily contaminated port water

eingeführt. Die Mikroorganismen sind in dem Oxy- wurde dem Gemisch von 0,5 cm³ Kerosin und 50 cm³ introduced. The microorganisms are in the Oxy- was the mixture of 0.5 cm ^{3 of} kerosene and 50 cm ³

dationsgemisch vorzugsweise in Form einer Suspension einer wäßrigen Lösung, enthaltend 4,5 g/l KHgPO₄,dation mixture preferably in the form of a suspension of an aqueous solution containing 4.5 g / l KHgPO ₄ ,

in einem flüssigen, Wasser und mineralische Nähr- io 4,8 g/l Na₂HPO₄, 1,0 g/l KNO₃ und 0,005 g/l FeSO₄,in a liquid, water and mineral nutrient io 4.8 g / l Na ₂ HPO ₄ , 1.0 g / l KNO ₃ and 0.005 g / l FeSO ₄ ,

stoffe enthaltenden Medium anwesend. So kann z. B. pH-Wert 6,9, zugesetzt.medium containing substances present. So z. B. pH 6.9 added.

das Verfahren durchgeführt werden, indem ein fein- Das Gemisch wurde bei 30°C inkubiert und nachthe procedure can be carried out by a fine- The mixture was incubated at 30 ° C and after

zerteilter Luftstrom in eine Dispersion der organischen eingetretenem Wachstum eine Subkultur in einemdivided air flow into a dispersion of the organic growth occurred a subculture in one

Verbindung in einer wäßrigen Lösung von Mineral- Gemisch aus Kerosin und einem mineralischen Me-Compound in an aqueous solution of mineral mixture of kerosene and a mineral substance

salzen, in der die Mikroorganismen suspendiert wurden, 15 dium der obigen Zusammensetzung hergestellt. Nachsalts in which the microorganisms were suspended, 15 dium prepared the above composition. To

unter kräftigem Rühren eingeleitet wird. der Entwicklung einer rasch wachsenden Mischkulturis initiated with vigorous stirring. the development of a rapidly growing mixed culture

Nach der Oxydation wird das Reaktionsgemisch wurde diese auf Agarplatten überimpft und eine Reinin üblicher Weise aufgearbeitet. Die Mikroorganismen kultur von Pseudomonas hergestellt. Diese Reinwerden von dem Oxydationsgemisch durch Filtrieren kultur erwies sich als ein Stamm (473) von Ps. aeru- oder Zentrifugieren abgetrennt und die Oxydations- ao ginosa.After the oxidation, the reaction mixture was inoculated onto agar plates and made pure usual way worked up. The microorganism culture produced by Pseudomonas. This getting pure culture of the oxidation mixture was found to be a strain (473) of Ps. aeru- or centrifugation separated and the oxidation ao ginosa.

produkte aus dem Filtrat, z. B. durch Extraktion, _{(b) züchtung der Bakterien}
gegebenenfalls nach Ansäuern, durch Wasserdampfdestillation oder nach anderen üblichen Verfahren Als Gärgefäß wurde ein Glasrohr von 1 m Länge gewonnen. Manchmal trennt sich eine Lösung der und 91 Inhalt verwendet, das am Boden mit einem Oxydationsprodukte in unverändertem Ausgangs- 45 gläsernen Filter versehen war, durch welches Luft material als organische Phase aus dem Oxydations- eingeblasen wurde. Ferner waren Einrichtungen für gemisch ab. Die Phasentrennung kann durch Zusatz die Zufuhr und Abfuhr der Suspension vorhanden, eines oberflächenaktiven Mittels unterstützt werden. Die Kolonne wurde mit einer Flüssigkeit der nach-Die entstandenen Carbonsäuren können leicht von stehenden Zusammensetzung gefüllt:
Ketonen und anderen Oxydationsprodukten über ihre 30 „ „ _po . ,products from the filtrate, e.g. B. by extraction, _{(b) culturing the bacteria}
optionally after acidification, by steam distillation or by other customary methods. A glass tube 1 m in length was obtained as the fermentation vessel. Sometimes a solution separates and uses the contents, which was provided at the bottom with an oxidation product in an unchanged starting glass filter, through which air material was blown in as an organic phase from the oxidation. There were also facilities for mixed use. The phase separation can be supported by adding a surface-active agent to the supply and discharge of the suspension. The column was filled with a liquid of the after-The resulting carboxylic acids can easily be of standing composition:
Ketones and other oxidation products over their 30 "" _po . ,

Salze abgetrennt werden. Zur Gewinnung der Reak- xr w ο ·* -fSalts are separated. To obtain the reac- xr w ο · * -F

tionsprodukte in reinem Zustand werden die üblichen Na₂HPO₄ 3,75 gtion products in the pure state are the usual Na ₂ HPO ₄ 3.75 g

Verfahren, wie Destillation oder Extraktion, z. B. mit KNO₃ 5,0 gProcess such as distillation or extraction, e.g. B. with KNO ₃ 5.0 g

Petroläther oder anderen geeigneten Lösungsmitteln MgSO₄ 0,25 gPetroleum ether or other suitable solvents MgSO ₄ 0.25 g

angewandt. 35 H₃BO₃ 2,9 mgapplied. 35 H ₃ BO ₃ 2.9 mg

Die Oxydation kann ansatzweise oder kontinuier- MnCl₂ · 4H₂O 1,8 mgThe oxidation can be carried out batchwise or continuously. MnCl ₂ · 4H ₂ O 1.8 mg

lieh, im Gleich- oder Gegenstrom, durchgeführt ZnSO₄ · 7H₂O 0,22 mgborrowed, in cocurrent or countercurrent, carried out ZnSO ₄ · 7H ₂ O 0.22 mg

werden. Vorzugsweise verwendet man ein Reaktions- CuSO₄ · 5H₂O 0,08 mgwill. A reaction CuSO ₄ · 5H ₂ O 0.08 mg is preferably used

rohr, durch das unter kräftigem Rühren die Suspension H₂MoO₄ · IH O o!oi5 mgtube through which the suspension H ₂ MoO ₄ · IH O o! oi5 mg

der Mikroorganismen abwärts fließt und mit einem 40 p_eQ O 005 mgthe microorganisms flowing downwards and with a 40 p _e QO 005 mg

aufsteigenden Luftstrom in Berührung gebracht wird. ^s 'rising airflow is brought into contact. ^s '

Die abfließende Suspension wird anschließend auf- die mit gereinigtem Wasser auf 11 aufgefüllt und derenThe flowing suspension is then made up to the 11 with purified water and their

gearbeitet. Ebenso wie die Oxydation kann auch die pH-Wert auf 6,8 eingestellt war.worked. Just like the oxidation, the pH value can also be adjusted to 6.8.

Züchtung der Mikroorganismen auf einem alkan- Der Kolonneninhalt wurde durch Umpumpen imCultivation of the microorganisms on an alkane The column contents were pumped around in the

haltigen Nährmedium ansatzweise oder kontinuier- 45 Gegenstrom zu der am Boden eingeführten, aufsteigen-containing nutrient medium in batch or continuous 45 countercurrent to that introduced at the bottom, ascending

lich erfolgen, wobei die entstandene Mikroorganismen- den Luft im Kreislauf geführt und die Kolonne selbstLich take place, with the resulting microorganisms - circulated the air and the column itself

suspension anschließend in die Oxydationszone ge- in vibrierender Bewegung gehalten, um eine gutesuspension then kept vibrating in the oxidation zone in order to obtain a good

leitet wird. Dispergierung zu erzielen. Der Kolonneninhalt wurdeis directed. To achieve dispersion. The content of the column was

Die Temperatur und der pH-Wert werden im all- bei 25⁰C gehalten und η-Hexan in die im Kreislauf gemeinen derart gewählt, daß sie den Bedürfnissen der 50 befindliche Flüssigkeit eingespritzt,
verwendeten Mikroorganismen entsprechen. Es wird Nach dem Impfen des Kolonneninhalts mit einer im allgemeinen bei Temperaturen von etwa 15 bis Suspension des unter (a) beschriebenen Pseudomonas-40⁰C, vorzugsweise von etwa 20 bis etwa 37⁰C und Stammes wurde die Luftmenge und die Menge n-Hepinsbesondere von etwa 28 bis etwa 32" C gearbeitet. tan annähernd proportional zur Geschwindigkeit des Der pH-Wert kann etwa 4 bis 9 betragen. Ein ver- 55 Bakteriumwachstums allmählich gesteigert. Die zugehältnismäßig niederer pH-Wert kann manchmal führte Luftmenge betrug am 1. Tag 4 l/h, am 2. Tag zweckmäßig sein, um eine Infektion mit unerwünsch- 6 l/h und am 3. Tag 10 l/h. Schließlich verbrauchte ten Mikroorganismen zu verhüten. Vielfach werden die gut entwickelte Kultur etwa 50 % des eingeführten jedoch gute Ergebnisse bei Anwendung eines pH-Wer- atmosphärischen Sauerstoffs. Sobald eine Konzentrates von etwa 5 bis etwa 8 und insbesondere von etwa 60 tion von 10 g/l Bakterien (Feuchtgewicht) erreicht war, 6 bis etwa 7,2 erzielt. Das Verfahren wird gewöhnlich wurden die Bakterien abzentrifugiert.
unter Atmosphärendruck durchgeführt, doch können Für die unter (a) und (b) beschriebene Isolierung auch höhere Drücke, z. B. 5 at, angewendet werden. und Züchtung wird kein Schutz beansprucht.The temperature and pH value are maintained in general at 25 ⁰ C and η-hexane selected in the common in the circuit such that it is injected to the needs of liquid contained 50,
the microorganisms used. It will After seeding of the column contents with a generally conducted at temperatures of about 15 to suspension of Pseudomonas 40 ⁰ C, preferably from about 20 to about 37 ⁰ C and the strain, the amount of air was and the amount of n-Hepinsbesondere described under (a) worked from about 28 to about 32 "C. tan approximately proportional to the speed of the pH value can be about 4 to 9. Bacterial growth gradually increased. The relatively lower pH value can sometimes result in air volume on the 1st day 4 l / h, on the 2nd day it may be useful to prevent infection with undesirable 6 l / h and on the 3rd day 10 l / h However, good results when using pH atmospheric oxygen. As soon as a concentrate of about 5 to about 8 and in particular of about 60 concentration of 10 g / l bacteria (wet weight) was reached, 6 to about 7.2 was achieved it is usually learned that the bacteria were centrifuged off.
carried out under atmospheric pressure, but for the isolation described under (a) and (b) also higher pressures, z. B. 5 at, can be applied. and breeding, no protection is claimed.

Als Nebenprodukte werden bei der erfindungsge- .As by-products are in the erfindungsge-.

mäßen Oxydation Mikroorganismen erhalten, die in 65 w Oxydation verschiedenermoderate oxidation microorganisms obtained, which in 65 w oxidation different

der Regel reich an Proteinen, Fetten und Vitaminen organischer Verbindungenusually rich in proteins, fats and vitamins of organic compounds

sind und daher als Futtermittel verwendet werden Aus dem nach (b) gewonnenen lebenden Bakterienand are therefore used as animal feed. From the living bacteria obtained according to (b)

können. Das gilt insbesondere bei Hefen, z. B. der Art wurde eine Suspension in Sörensen-Phosphatpuffercan. This is especially true for yeasts, e.g. B. the kind was a suspension in Sörensen phosphate buffer

(pH 7,0) hergestellt, die 1 bis 2 mg/cm³ Bakterien (Trockengewicht) enthielt. 50 cm³ dieser Suspension, zusammen mit der zu oxydierenden organischen Verbindung, 50 mg Acrylsäure und Luft wurden in einem zugestopften Kolben 24 Stunden kräftig geschüttelt. Anschließend wurde die Suspension mit verdünnter Schwefelsäure angesäuert und 24 Stunden mit Äther kontinuierlich extrahiert. Der Extrakt wurde hierauf über Na₂SO₄ getrocknet, der Äther zum Teil abgedampft und der Rückstand mit Diazomethan zur Reaktion gebracht, um die vorhandenen Carbonsäuren in ihre Methylester überzuführen. Das so erhaltene Gemisch wurde gaschromatographisch analysiert. In den folgenden Tabellen sind die bei verschiedenen Oxydationen entstandenen Produkte aufgeführt. (pH 7.0) containing 1 to 2 mg / cm ³ bacteria (dry weight). 50 cm ^{3 of} this suspension, together with the organic compound to be oxidized, 50 mg of acrylic acid and air were shaken vigorously in a stoppered flask for 24 hours. The suspension was then acidified with dilute sulfuric acid and extracted continuously with ether for 24 hours. The extract was then _{dried over Na 2} SO ₄ , the ether was partially evaporated and the residue was reacted with diazomethane in order to convert the carboxylic acids present into their methyl esters. The mixture thus obtained was analyzed by gas chromatography. The following tables list the products resulting from various oxidations.

Table I.

Oxydation von Alkanen bei pH-Wert 7Oxidation of alkanes at pH 7

3030th

OrganischeOrganic

Verbindunglink

(0,5 cm")(0.5 cm ")

n-Hexan
n-Heptann-hexane
n-heptane

Reaktionsprodukte (mg)Reaction products (mg)

Hexansäure (34) Heptansäure (39) 2-Hexanon (12) Octansäure (2) 2-Pentanon (9)Hexanoic acid (34) heptanoic acid (39) 2-hexanone (12) octanoic acid (2) 2-pentanone (9)

Table II

2-Pentanon (34) Pentansäure (7)2-pentanone (34) pentanoic acid (7)

2-Heptanon (12)2-heptanone (12)

Organische Verbindung
(mg)Organic connection
(mg) pH-
WertpH
value Ausbe
HexarExercise
Hexar Ute an
säure
MolUte on
acid
Mole 2-Pen2-pen tanon
Mol·tanon
Mole mgmg proPer mgmg pro-Per- zentcent zentcent 1-Hexanol (72)1-hexanol (72) 77th 4444 4545 1212th 2020th 1-Hexanol (72)1-hexanol (72) 66th 6363 7676 —- —- Hexansäure (78)Hexanoic acid (78) 77th —- —- 4141 7070 Hexansäure (52)*Hexanoic acid (52) * 66th —- —- 1616 4141 Hexan [Dampf] (50)·*Hexane [steam] (50) * 77th 5,15.1 2222nd 8,68.6 5050

3535

* Es wurde auch Adipinsäure gefunden.* Adipic acid was also found.

*♦ Die Umwandlung betrug 17,4 mg. Tn den anderen vier Versuchen wurde die organische Verbindung vollständig verbraucht.* ♦ The conversion was 17.4 mg. Tn the other four Tests the organic compound was completely consumed.

Claims

Patent claims:

1. Process for the microbiological oxidation of organic compounds of the general formula

5050

H HH H

I II I

R '"- C - C - A

I II I

R "R '

wherein A denotes a methyl group, an optionally esterified hydroxymethyl group, a formyl group, an optionally esterified carboxyl group, a metal or ammonium derivative of the carboxyl group or an iminoformyl group and R ', R "and R'" each represent a hydrogen atom or an optionally by halogen atoms, methoxy groups or Aryl radicals is substituted, aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbon radical, to aliphatic, araliphatic or cycloaliphatic carboxylic acids and / or aliphatic, araliphatic or cycloaliphatic ketones, one or more starting compounds of the formula given either with oxygen and microorganisms that normally cause the ^ oxidation of compounds given formula and which, if the substituent A is not a carboxyl group, can first convert it into a carboxyl group, or with oxygen and enzyme systems isolated from these microorganisms at a temperature ture of about 15 to about 40 ⁰ C, preferably from about 20 to about 37 ° C, in particular from about 28 to about 32 ° C, which brings together, dadurc hgekennze ic Fane t, characterized in that the oxidation in the presence of about 1 x 10- * to about 50 · 10- ', preferably from 8 · 10-' to about 15 · 10- · mol of acrylic acid and / or one of its salts, esters or amides, based on 1 mg dry weight of the microorganisms.

2. The method according to claim 1, characterized in that the microorganisms are bacteria of the genus Pseudomonas, preferably the species Pseudomonas aeruginosa, used.

3. The method according to claim 1, characterized in that the microorganisms are yeasts Genus Candida, preferably the species Candida lipolytica or Candida tropicalis, used.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the oxidation at a pH from about 4 to 9, preferably from about 5 to about 8, in particular from about 6 to about 7.2, performs.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that there is used as starting material η-hexane or n-heptane is used.

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