JP2003504034A - 有機化合物の酸化方法 - Google Patents
有機化合物の酸化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
短鎖のカルボン酸と長鎖のアルコールが使用されそして反応の間に生成した及び/又は添加された水が完全に又は部分的に除去されることによる、飽和脂肪族カルボン酸エステル及び/又は対応するカルボン酸とアルコールの混合物を酵素の存在下に過酸化水素と反応させることによりインシチューで生成したペルオキシカルボン酸を用いた有機化合物の酸化を可能とする新規の方法。
Description
【0001】
本発明は触媒として酵素の存在下に飽和脂肪族カルボン酸エステル及び/又は
対応するカルボン酸とアルコールの混合物から過酸化水素を用いてインシチュー
(in situ)で発生したペルオキシカルボン酸を用いた有機化合物の酸化
方法に関する。
対応するカルボン酸とアルコールの混合物から過酸化水素を用いてインシチュー
(in situ)で発生したペルオキシカルボン酸を用いた有機化合物の酸化
方法に関する。
【0002】
酵素触媒の存在下にカルボン酸を過酸化水素を用いてインシチューで製造され
たペルオキシカルボン酸を用いた有機化合物の酸化は原則として知られている。
ペルオキシカルボン酸を酸化剤として使用した反応例には: − オレフィンのエポキシ化 − ケトンのエステルへのベイヤー−ビリガー(Baeyer−Villig
er)酸化 − アミンの酸化アミン、ニトロソ及びニトロ化合物への酸化 − 脂肪族アルデヒドのカルボン酸への酸化 − 芳香族アルデヒドのフェノールへの酸化 がある。
たペルオキシカルボン酸を用いた有機化合物の酸化は原則として知られている。
ペルオキシカルボン酸を酸化剤として使用した反応例には: − オレフィンのエポキシ化 − ケトンのエステルへのベイヤー−ビリガー(Baeyer−Villig
er)酸化 − アミンの酸化アミン、ニトロソ及びニトロ化合物への酸化 − 脂肪族アルデヒドのカルボン酸への酸化 − 芳香族アルデヒドのフェノールへの酸化 がある。
【0003】
このような酸化反応においてペルオキシカルボン酸を使用することの利点はペ
ルオキシカルボン酸は過酸化水素自体よりも顕著に強大でより選択的な酸化力を
有する点にある。幾つかのペルオキシカルボン酸は有用でそして市販されている
試薬であるが、それらの使用はそれらの比較的高いコストでそして特に工業規模
での試薬の取扱に伴うリスク(特に爆発の危険)により限定されている。ペルオ
キシカルボン酸の製造に酵素を使用することにより顕著により穏やかな反応条件
を選択することが可能となる。このことにより基本的にペルオキシカルボン酸を
取扱う際に存在する危険が減少する。加えて熱感受性の強い(thermall
y sensitive)カルボン酸を対応するペルオキシカルボン酸に反応さ
せることも可能となる。
ルオキシカルボン酸は過酸化水素自体よりも顕著に強大でより選択的な酸化力を
有する点にある。幾つかのペルオキシカルボン酸は有用でそして市販されている
試薬であるが、それらの使用はそれらの比較的高いコストでそして特に工業規模
での試薬の取扱に伴うリスク(特に爆発の危険)により限定されている。ペルオ
キシカルボン酸の製造に酵素を使用することにより顕著により穏やかな反応条件
を選択することが可能となる。このことにより基本的にペルオキシカルボン酸を
取扱う際に存在する危険が減少する。加えて熱感受性の強い(thermall
y sensitive)カルボン酸を対応するペルオキシカルボン酸に反応さ
せることも可能となる。
【0004】
かくしてテトラヘドロン(Tetrahedron)48(1992年)、4
587〜92には対応するカルボン酸を過酸化水素を用いて反応させることによ
るリパーゼを触媒とする長鎖C6〜C16ペルオキシカルボン酸の製造及びこれら
のペルオキシカルボン酸のアルケンとスルフィドの酸化のためのインシチューで
の使用が記述される。このペルオキシカルボン酸のインシチューでの製造及びア
ルケン及びスルフィドの酸化は一般に有機溶媒と水の二相系中又は他の溶媒なし
に水のみの存在下で行われる。
587〜92には対応するカルボン酸を過酸化水素を用いて反応させることによ
るリパーゼを触媒とする長鎖C6〜C16ペルオキシカルボン酸の製造及びこれら
のペルオキシカルボン酸のアルケンとスルフィドの酸化のためのインシチューで
の使用が記述される。このペルオキシカルボン酸のインシチューでの製造及びア
ルケン及びスルフィドの酸化は一般に有機溶媒と水の二相系中又は他の溶媒なし
に水のみの存在下で行われる。
【0005】
国際特許公開第WO−A−91/04333号は同様に対応するカルボン酸を
過酸化水素を用いて触媒として酵素の存在下に反応させることによるペルオキシ
カルボン酸の製造方法を記述する。該方法はペルオキシカルボンであるRCOO
OH(式中、Rは有機基、特に線状又は分枝した、飽和又は不飽和アルキル基、
アリール基又はアルキルアリール基であり、それらはそれぞれ非常に幅広い範囲
の置換基により置換されていてもよい)の製造を可能とする。基Rは例えばC1
〜C30−アルキル基であることができる。国際特許公開第WO−A−91/04
333号は実施例中で製造されるC6〜C18−アルキル基を用いた長鎖のペル
オキシカルボン酸に明らかに重点を置く。使用される酵素はヒドロラーゼ、例え
ばプロテアーゼ又はリパーゼが好ましい。ペルオキシカルボン酸の製造は原料(
parent)カルボン酸の溶液自体又は溶媒中で行うことができる。上述の溶
媒は明示的に水、水性緩衝液、又は有機溶媒、例えば炭化水素、例えばヘキサン
、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、塩化メチレン、ヘキサクロ
ロエタン、アセトニトリル、DMF、ジオキサン又はTHFである。
過酸化水素を用いて触媒として酵素の存在下に反応させることによるペルオキシ
カルボン酸の製造方法を記述する。該方法はペルオキシカルボンであるRCOO
OH(式中、Rは有機基、特に線状又は分枝した、飽和又は不飽和アルキル基、
アリール基又はアルキルアリール基であり、それらはそれぞれ非常に幅広い範囲
の置換基により置換されていてもよい)の製造を可能とする。基Rは例えばC1
〜C30−アルキル基であることができる。国際特許公開第WO−A−91/04
333号は実施例中で製造されるC6〜C18−アルキル基を用いた長鎖のペル
オキシカルボン酸に明らかに重点を置く。使用される酵素はヒドロラーゼ、例え
ばプロテアーゼ又はリパーゼが好ましい。ペルオキシカルボン酸の製造は原料(
parent)カルボン酸の溶液自体又は溶媒中で行うことができる。上述の溶
媒は明示的に水、水性緩衝液、又は有機溶媒、例えば炭化水素、例えばヘキサン
、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、塩化メチレン、ヘキサクロ
ロエタン、アセトニトリル、DMF、ジオキサン又はTHFである。
【0006】
国際特許公開第WO−A−91/04333号はまたインシチューで製造され
たペルオキシカルボン酸を使用した有機化合物の酸化を記述する。実施例中では
アルケンのオキシランへの、ケトンのエステルへの及びスルフィドのスルホキシ
ドへの過酸化水素及び酵素及び長鎖カルボン酸、オクタン酸又はミリスチン酸の
存在下での酸化を記述する。ここで出発材料1モル当り1.5乃至5モルである
過酸化水素の必要量は化学量論量より相当大きくそして多くの場合高度に濃縮さ
れた濃度60%の過酸化水素が使用されなければならない。不動化した(imm
obilized)酵素がまた非常に多量に使用される。これに拘わらず、4乃
至24時間の長時間の反応時間に達成されるコンバージョン及び収率は一般に非
常に不完全でそして時に約10ないし60%にすぎない。
たペルオキシカルボン酸を使用した有機化合物の酸化を記述する。実施例中では
アルケンのオキシランへの、ケトンのエステルへの及びスルフィドのスルホキシ
ドへの過酸化水素及び酵素及び長鎖カルボン酸、オクタン酸又はミリスチン酸の
存在下での酸化を記述する。ここで出発材料1モル当り1.5乃至5モルである
過酸化水素の必要量は化学量論量より相当大きくそして多くの場合高度に濃縮さ
れた濃度60%の過酸化水素が使用されなければならない。不動化した(imm
obilized)酵素がまた非常に多量に使用される。これに拘わらず、4乃
至24時間の長時間の反応時間に達成されるコンバージョン及び収率は一般に非
常に不完全でそして時に約10ないし60%にすぎない。
【0007】
国際特許公開第WO−A−98/36058号は特殊な非多孔性膜の圧力透過
(pressure permeation)により酵素を触媒とする(enz
yme−catalyzed)反応の間に生成する反応水を連続して除去するこ
とを記述する。酵素触媒はまた同時にこの非多孔性膜に固定化される。この方法
で触媒を用いた反応はカルボヒドラーゼの存在下でのポリサッカリドを与えるモ
ノサッカリドのエーテル化、リパーゼの存在下でのアルコールを用いたカルボン
酸のエステル化そしてプロテアーゼの存在下でのアミノ酸からのアミドの生成で
ある。記述されている膜システムは複雑でそしてペルオキシカルボン酸の製造又
は有機化合物の酸化のためには使用されていない。
(pressure permeation)により酵素を触媒とする(enz
yme−catalyzed)反応の間に生成する反応水を連続して除去するこ
とを記述する。酵素触媒はまた同時にこの非多孔性膜に固定化される。この方法
で触媒を用いた反応はカルボヒドラーゼの存在下でのポリサッカリドを与えるモ
ノサッカリドのエーテル化、リパーゼの存在下でのアルコールを用いたカルボン
酸のエステル化そしてプロテアーゼの存在下でのアミノ酸からのアミドの生成で
ある。記述されている膜システムは複雑でそしてペルオキシカルボン酸の製造又
は有機化合物の酸化のためには使用されていない。
【0008】
欧州特許公開(EP−A)第0310952号は漂白剤及び殺菌剤としての使
用のための希ペルオキシカルボン酸水溶液の製造方法を記述する。この方法はカ
ルボン酸エステルと過酸化水素のヒドロラーゼの存在下での反応を含む。ここに
おいて目的にかなう選択性を達成するためにはヒドロラーゼがプロテアーゼであ
り、そしてある場合には界面活性剤の存在下にアルカリ条件下に該方法を行うこ
とが必要である。ペルオキシカルボン酸のために使用される出発材料はモノカル
ボン酸のエステルである。原則的に酸部分に1乃至24個の炭素原子を有するモ
ノカルボン酸のエステルを使用することができ、ここでカルボン酸エステルの濃
度は好ましくは全溶液を基準として1乃至10重量%である。欧州特許公開(E
P−A)第0310952号は酸部分に4乃至10個の炭素原子を有する長鎖の
モノカルボン酸と1乃至4個の炭素原子を有する短鎖のアルコール鎖を強調する
。酸部分に炭素原子8個を有するペルオキシカルボン酸の製造に特別の注意が向
けられている。なぜならこのようなペルオキシカルボン酸は漂白剤及び殺菌剤と
しての企図する使用のために特に好ましい特性を有するからである。
用のための希ペルオキシカルボン酸水溶液の製造方法を記述する。この方法はカ
ルボン酸エステルと過酸化水素のヒドロラーゼの存在下での反応を含む。ここに
おいて目的にかなう選択性を達成するためにはヒドロラーゼがプロテアーゼであ
り、そしてある場合には界面活性剤の存在下にアルカリ条件下に該方法を行うこ
とが必要である。ペルオキシカルボン酸のために使用される出発材料はモノカル
ボン酸のエステルである。原則的に酸部分に1乃至24個の炭素原子を有するモ
ノカルボン酸のエステルを使用することができ、ここでカルボン酸エステルの濃
度は好ましくは全溶液を基準として1乃至10重量%である。欧州特許公開(E
P−A)第0310952号は酸部分に4乃至10個の炭素原子を有する長鎖の
モノカルボン酸と1乃至4個の炭素原子を有する短鎖のアルコール鎖を強調する
。酸部分に炭素原子8個を有するペルオキシカルボン酸の製造に特別の注意が向
けられている。なぜならこのようなペルオキシカルボン酸は漂白剤及び殺菌剤と
しての企図する使用のために特に好ましい特性を有するからである。
【0009】
独国特許公開第DE−A−2240605号はまた家庭用途又は工業用途のた
めの水性媒体中での織物の洗浄における漂白剤として使用される組成物を開示す
る。これらの組成物は酸及びアルコール基中にそれぞれの場合1乃至10個の炭
素原子を有するアシルアルキルエステルとヒドロラーゼを含んでなる。洗浄液の
温度の上昇により対応するペル酸(peracids)が生成し、その洗浄作用
のために幅広い範囲の汚れや染みを除去する。欧州特許公開第EP−A−026
8456号及び欧州特許公開第EP−A−0253487号はまた織物の洗浄の
ための漂白剤組成物を記述する。
めの水性媒体中での織物の洗浄における漂白剤として使用される組成物を開示す
る。これらの組成物は酸及びアルコール基中にそれぞれの場合1乃至10個の炭
素原子を有するアシルアルキルエステルとヒドロラーゼを含んでなる。洗浄液の
温度の上昇により対応するペル酸(peracids)が生成し、その洗浄作用
のために幅広い範囲の汚れや染みを除去する。欧州特許公開第EP−A−026
8456号及び欧州特許公開第EP−A−0253487号はまた織物の洗浄の
ための漂白剤組成物を記述する。
【0010】
独国特許第DE−19738442−A1号はま過酸化水素を用いたた炭酸ジ
エステルの接触過加水分解(catalytic perhydrolysis
)による式ROC(O)OOHの過炭酸の半エステル(percarbonic
half−ester)の製造もまた記述する。得られた過炭酸半エステルは
インシチューでの酸化剤として使用することができる。
エステルの接触過加水分解(catalytic perhydrolysis
)による式ROC(O)OOHの過炭酸の半エステル(percarbonic
half−ester)の製造もまた記述する。得られた過炭酸半エステルは
インシチューでの酸化剤として使用することができる。
【0011】
国際脂肪学会の国際会議(World Congr.Int.Soc.Fat
Res.)第21回(1996年)の予稿集、3、469〜471頁から、イ
ンシチューでカルボン酸と過酸化水素を反応させることにより製造されたペルカ
ルボン酸の存在下でのアルケンの酸化を行うことが同様に知られている。幅広い
種類のカルボン酸が使用され、ここで再び22個までの炭素原子を有する長鎖カ
ルボン酸/脂肪酸が特に注目される。なぜならこれらは1−オクテンの酸化にお
いて60%の範囲で産出されるからである。短鎖のカルボン酸、例えばプロピオ
ン酸又はイソブチル酸の使用は反対に1,2−エポキシオクタンが41%、又は
さらに25%にすぎない収率で製造される。過酸化水素の作用下でリパーゼの存
在下開裂する長鎖カルボン酸と短鎖アルコールのエステルの使用により同様にペ
ルオキシカルボン酸が得られそして次にアルケンの酸化に触媒作用を及ぼすこと
が記述されている。1−オクテンの酸化においてこれらのカルボン酸エステルは
しかしながら対応する遊離(free)カルボン酸に比較して常に相当不良な収
率をもたらす。例えばドデカン酸のメチル、ブチル又はビニルエステルは13乃
至33%の間にすぎない収率をもたらすのに対して遊離酸は59%の収率をもた
らす。この相当な収率の悪化に対して著者はカルボン酸エステルを使用する唯一
の理由として比較的濃厚でない過酸化水素溶液を使用することができる利点を挙
ている。ドデカン酸のトリフルオロエチルエステルを使用したときのみ遊離ドデ
カン酸と比較して62%という良好な収率がもたらされ、しかしながら著者はト
リフルオロエチル基を良好な脱離基(leaving group)として考え
ている。
Res.)第21回(1996年)の予稿集、3、469〜471頁から、イ
ンシチューでカルボン酸と過酸化水素を反応させることにより製造されたペルカ
ルボン酸の存在下でのアルケンの酸化を行うことが同様に知られている。幅広い
種類のカルボン酸が使用され、ここで再び22個までの炭素原子を有する長鎖カ
ルボン酸/脂肪酸が特に注目される。なぜならこれらは1−オクテンの酸化にお
いて60%の範囲で産出されるからである。短鎖のカルボン酸、例えばプロピオ
ン酸又はイソブチル酸の使用は反対に1,2−エポキシオクタンが41%、又は
さらに25%にすぎない収率で製造される。過酸化水素の作用下でリパーゼの存
在下開裂する長鎖カルボン酸と短鎖アルコールのエステルの使用により同様にペ
ルオキシカルボン酸が得られそして次にアルケンの酸化に触媒作用を及ぼすこと
が記述されている。1−オクテンの酸化においてこれらのカルボン酸エステルは
しかしながら対応する遊離(free)カルボン酸に比較して常に相当不良な収
率をもたらす。例えばドデカン酸のメチル、ブチル又はビニルエステルは13乃
至33%の間にすぎない収率をもたらすのに対して遊離酸は59%の収率をもた
らす。この相当な収率の悪化に対して著者はカルボン酸エステルを使用する唯一
の理由として比較的濃厚でない過酸化水素溶液を使用することができる利点を挙
ている。ドデカン酸のトリフルオロエチルエステルを使用したときのみ遊離ドデ
カン酸と比較して62%という良好な収率がもたらされ、しかしながら著者はト
リフルオロエチル基を良好な脱離基(leaving group)として考え
ている。
【0012】
酸化反応は有機化学の基本的でそして最も一般的な反応であるから本発明の目
的は単純な技術手段でそして穏やかな反応条件下に出発材料の比較的高いコンバ
ージョンを達成される酸化プロセスを提供することにあった。
的は単純な技術手段でそして穏やかな反応条件下に出発材料の比較的高いコンバ
ージョンを達成される酸化プロセスを提供することにあった。
【0013】
本発明は有機化合物のペルオキシカルボン酸を用いた酸化方法を提供するもの
であり、ここでペルオキシカルボン酸は酵素の存在下に過酸化水素を飽和脂肪族
カルボン酸エステル及び/又は対応するカルボン酸とアルコールの混合物と反応
させることによりインシチューで生成し、飽和脂肪族カルボン酸は直鎖又は分枝
しており1乃至4個の炭素原子を有し、そしてアルコールは下記式 R−OH 式中、 Rは必要により1又は2個の基OR’により置換されている直鎖又は分枝C 3〜C18−アルキル基であり、ここでR’は互いに独立して水素又はC2〜C 4−アシル基であり、そして該アルキル鎖は必要により一以上の酸素原子に より分断されている、 を有し、そして反応の間に生成した及び/又は導入された水のいくらか又は全て
が除去されることを特徴とする。
であり、ここでペルオキシカルボン酸は酵素の存在下に過酸化水素を飽和脂肪族
カルボン酸エステル及び/又は対応するカルボン酸とアルコールの混合物と反応
させることによりインシチューで生成し、飽和脂肪族カルボン酸は直鎖又は分枝
しており1乃至4個の炭素原子を有し、そしてアルコールは下記式 R−OH 式中、 Rは必要により1又は2個の基OR’により置換されている直鎖又は分枝C 3〜C18−アルキル基であり、ここでR’は互いに独立して水素又はC2〜C 4−アシル基であり、そして該アルキル鎖は必要により一以上の酸素原子に より分断されている、 を有し、そして反応の間に生成した及び/又は導入された水のいくらか又は全て
が除去されることを特徴とする。
【0014】
本発明の方法において飽和脂肪族カルボン酸エステル及び/又は対応するカル
ボン酸及びアルコールの混合物はインシチューでのペルオキシカルボン酸エステ
ルの製造のために使用され、ここでカルボン酸は1乃至4個、好ましくは2又は
3個の炭素原子を有する。
ボン酸及びアルコールの混合物はインシチューでのペルオキシカルボン酸エステ
ルの製造のために使用され、ここでカルボン酸は1乃至4個、好ましくは2又は
3個の炭素原子を有する。
【0015】
式ROHのアルコールの場合、Rは線状又は分枝したC4〜C8−アルキル基又
はモノヒドロキシル置換C3〜C6−アルキル基、特にω−ヒドロキシ−C3〜C6 −アルキル基が好ましい。Rが1又は2個のヒドロキシル又はO−(C2〜C4)
−アシル基により置換されているC3〜C6−アルキル基であるアルコールもまた
好適である。ここで1又は2個のOH基がO−(C2〜C4)−アシル基によりエ
ステル化されているグリセロール基が特に好ましい。本発明の方法において脂肪
族カルボン酸エステルとして酢酸ブチル及び/又は酢酸/ブタノール混合物を使
用することが特に好ましい。
はモノヒドロキシル置換C3〜C6−アルキル基、特にω−ヒドロキシ−C3〜C6 −アルキル基が好ましい。Rが1又は2個のヒドロキシル又はO−(C2〜C4)
−アシル基により置換されているC3〜C6−アルキル基であるアルコールもまた
好適である。ここで1又は2個のOH基がO−(C2〜C4)−アシル基によりエ
ステル化されているグリセロール基が特に好ましい。本発明の方法において脂肪
族カルボン酸エステルとして酢酸ブチル及び/又は酢酸/ブタノール混合物を使
用することが特に好ましい。
【0016】
本発明の方法において使用することができる酵素はヒドロラーゼ、例えばエス
テラーゼ又はプロテアーゼである。リパーゼ、プロテアーゼ又はペプチダーゼを
使用することが好ましい。ある特定の酵素の本発明の方法に対する適合性は酵素
の存在下にカルボン酸エステルの基体(substrate)を過酸化水素又は
過酸化水素前駆体に暴露し、そして反応からのペルオキシカルボン酸の生成をモ
ニターすることにより容易に試験することができる。酵素は問題となる基体に対
して安定性と活性を増大させるためにそれ自体、溶液として、凍結乾燥形態で、
化学的に改質された形態で、又はキャリヤー上に不動化された形態で使用するこ
とができる。容易に取扱うことができそしてキャリヤー上に安定化されている酵
素の使用が好適である。
テラーゼ又はプロテアーゼである。リパーゼ、プロテアーゼ又はペプチダーゼを
使用することが好ましい。ある特定の酵素の本発明の方法に対する適合性は酵素
の存在下にカルボン酸エステルの基体(substrate)を過酸化水素又は
過酸化水素前駆体に暴露し、そして反応からのペルオキシカルボン酸の生成をモ
ニターすることにより容易に試験することができる。酵素は問題となる基体に対
して安定性と活性を増大させるためにそれ自体、溶液として、凍結乾燥形態で、
化学的に改質された形態で、又はキャリヤー上に不動化された形態で使用するこ
とができる。容易に取扱うことができそしてキャリヤー上に安定化されている酵
素の使用が好適である。
【0017】
本方法において使用することができるリパーゼは例えばアスペルギラス(As
pergillus)、エンテロバクテリウム(Enterobacteriu
m)、クロモバクテリウム(Chromobacterium)、ゲオトリシウ
ム(Geotricium)又はペニシリウム(Penicillium)の株
から製造された微生物リパーゼであることができる。本発明の方法において使用
するために好適なリパーゼはムコール(Mucor)、ヒューミコラ(Humi
cola)、 ソードモナス(Pseudomonas)又はカンジダ(Can
dida)種から製造されたものである。
pergillus)、エンテロバクテリウム(Enterobacteriu
m)、クロモバクテリウム(Chromobacterium)、ゲオトリシウ
ム(Geotricium)又はペニシリウム(Penicillium)の株
から製造された微生物リパーゼであることができる。本発明の方法において使用
するために好適なリパーゼはムコール(Mucor)、ヒューミコラ(Humi
cola)、 ソードモナス(Pseudomonas)又はカンジダ(Can
dida)種から製造されたものである。
【0018】
特に好適なリパーゼは下記の微生物株から製造されたものであり、それらは特
許手続目的のための微生物寄託の国際的承認におけるブタペスト条約の条項に従
ってドイツ国微生物寄託機関(Deutsche Sammlung von
Mikroorganismen)に寄託されている。 カンジダ アンタルクチカ(Candida antarctica)1986
年9月29日に寄託番号DSM3855で、そして1986年12月8日に寄託
番号DSM3908及びDSM3909で寄託された。 ソードモナス セファシア(Pseudmonas cephacia)198
7年1月30日に寄託番号3959で寄託された。 ヒューミコラ ラヌギノサ(Humicola lanuginosa)198
6年8月13日及び5月4日にそれぞれ寄託番号3819及び4109で寄託さ
れた。 ヒューミコラ ブレビスポラ(Humicola brevispora)19
87年5月4日に寄託番号DSM4110で寄託された。 ヒューミコラ ブレビス バール. テルモイデア(Humicola bre
vis var.thermoidea)1987年5月4日寄託番号DSM4
111で寄託された、そして ヒューミコラ インソレンス(Humicola insolens)1981
年10月1日寄託番号DSM1800で寄託された。
許手続目的のための微生物寄託の国際的承認におけるブタペスト条約の条項に従
ってドイツ国微生物寄託機関(Deutsche Sammlung von
Mikroorganismen)に寄託されている。 カンジダ アンタルクチカ(Candida antarctica)1986
年9月29日に寄託番号DSM3855で、そして1986年12月8日に寄託
番号DSM3908及びDSM3909で寄託された。 ソードモナス セファシア(Pseudmonas cephacia)198
7年1月30日に寄託番号3959で寄託された。 ヒューミコラ ラヌギノサ(Humicola lanuginosa)198
6年8月13日及び5月4日にそれぞれ寄託番号3819及び4109で寄託さ
れた。 ヒューミコラ ブレビスポラ(Humicola brevispora)19
87年5月4日に寄託番号DSM4110で寄託された。 ヒューミコラ ブレビス バール. テルモイデア(Humicola bre
vis var.thermoidea)1987年5月4日寄託番号DSM4
111で寄託された、そして ヒューミコラ インソレンス(Humicola insolens)1981
年10月1日寄託番号DSM1800で寄託された。
【0019】
近年好適であるリパーゼはカンジダ アンタルクチカ(Candida an
tarctica)DSM3855、DSM3908及びDSM3909により
製造されたものである。これらの酵素は国際特許公開第WO88/02775号
に記載される方法を使用して製造することができる。問題となっているカンジダ
株は好気性条件下に吸収可能な炭素及び窒素源と必須ミネラル、微少元素等もま
た含有する栄養媒体中で培養することができ、該媒体は確立された方法に従って
構成されている。培養の後液状酵素濃縮物を不溶性物質を例えば濾過又は遠心分
離により除去することにより製造することができ、その後培養地を蒸発又は逆浸
透により濃縮することができる。固体酵素は濃縮物から塩又は水混和性溶媒、例
えばエタノールを用いて沈殿により又は乾燥例えば噴霧乾燥によりよく知られた
方法に従って製造することができる。
tarctica)DSM3855、DSM3908及びDSM3909により
製造されたものである。これらの酵素は国際特許公開第WO88/02775号
に記載される方法を使用して製造することができる。問題となっているカンジダ
株は好気性条件下に吸収可能な炭素及び窒素源と必須ミネラル、微少元素等もま
た含有する栄養媒体中で培養することができ、該媒体は確立された方法に従って
構成されている。培養の後液状酵素濃縮物を不溶性物質を例えば濾過又は遠心分
離により除去することにより製造することができ、その後培養地を蒸発又は逆浸
透により濃縮することができる。固体酵素は濃縮物から塩又は水混和性溶媒、例
えばエタノールを用いて沈殿により又は乾燥例えば噴霧乾燥によりよく知られた
方法に従って製造することができる。
【0020】
その他のリパーゼはCentraalbureau voor Schmme
lculturen(CBS)、the American Type Cul
ture Collection(ATCC)、the Agricultur
e Research Culture Collection(NRRL)及
びthe Institute of Fermentation,Osaka
(IFO)から以下の寄託番号:カンジダ アンタルクチカ(Candida
antarctica)CBS5955、ATCC34888、NRRL Y−
8295、CBS6678、ATCC28323、CBS6821及びNRRL
Y−7954、カンジダ ツクバエンシス(Candida tsukuba
ensis)CBS6389、ATCC24555及びNRRL Y−7795
、カンジダ オリカラリエ(Candida auriculariae)、C
BS6379、ATCC24121、及びIFO1580、カンジダ ヒューミ
コラ(Candida humicola)、CBS571、ATCC1443
8、IFO 0760、CBS2041、ATTC9949、NRRL Y−1
266、IFO 0753及びIFO 1527及びカンジダ ホリオルム(C
andida foliorum)CBS5234及びATCC18829を有
し、無制限に公衆に利用可能な上記の株から得ることができる。
lculturen(CBS)、the American Type Cul
ture Collection(ATCC)、the Agricultur
e Research Culture Collection(NRRL)及
びthe Institute of Fermentation,Osaka
(IFO)から以下の寄託番号:カンジダ アンタルクチカ(Candida
antarctica)CBS5955、ATCC34888、NRRL Y−
8295、CBS6678、ATCC28323、CBS6821及びNRRL
Y−7954、カンジダ ツクバエンシス(Candida tsukuba
ensis)CBS6389、ATCC24555及びNRRL Y−7795
、カンジダ オリカラリエ(Candida auriculariae)、C
BS6379、ATCC24121、及びIFO1580、カンジダ ヒューミ
コラ(Candida humicola)、CBS571、ATCC1443
8、IFO 0760、CBS2041、ATTC9949、NRRL Y−1
266、IFO 0753及びIFO 1527及びカンジダ ホリオルム(C
andida foliorum)CBS5234及びATCC18829を有
し、無制限に公衆に利用可能な上記の株から得ることができる。
【0021】
リパーゼを遺伝子組み替え技術により製造することが、例えば欧州特許公開第
EP−A−0238023号において知られている。組み替えリパーゼはまた本
目的のために使用することができる。
EP−A−0238023号において知られている。組み替えリパーゼはまた本
目的のために使用することができる。
【0022】
本発明の方法において使用される場合、酵素は可溶性の状態で存在することが
できる。しかしながら本方法を使用して製造されたペルオキシカルボン酸の単離
を容易にするために酵素を不動化することが好ましい。不動化方法は良く知られ
ておりそして細胞ホモジネートの架橋、不溶性有機又は無機キャリアーへの共有
結合(covalent coupling)、ゲル中の封入及びイオン交換樹
脂又は他の吸収剤への吸着が含まれる。特定のキャリアーへの塗布も同様に使用
することができ(例えばA.R.Marcae及びR.C.Hammond、B
iotechnology and Genetic Engineering
Reviews、3、1985年、193頁)。酵素の不動化のために好適な
キャリアー材料は例えばプラステイックス(例えば、ポリプロピレン、ポリスチ
レン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ラテックス、ナイロン、テフロン(登録 商標)、ダクロン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール又はそれらのいずれ のコポリマー)、多糖類(例えばアガロース又はデクストラン)である。イオン 交換樹脂(カチオン及びアニオン交換樹脂の両方)、シリコンポリマー(例えば シロキサン)又はシリケート(例えばガラス)等である。
できる。しかしながら本方法を使用して製造されたペルオキシカルボン酸の単離
を容易にするために酵素を不動化することが好ましい。不動化方法は良く知られ
ておりそして細胞ホモジネートの架橋、不溶性有機又は無機キャリアーへの共有
結合(covalent coupling)、ゲル中の封入及びイオン交換樹
脂又は他の吸収剤への吸着が含まれる。特定のキャリアーへの塗布も同様に使用
することができ(例えばA.R.Marcae及びR.C.Hammond、B
iotechnology and Genetic Engineering
Reviews、3、1985年、193頁)。酵素の不動化のために好適な
キャリアー材料は例えばプラステイックス(例えば、ポリプロピレン、ポリスチ
レン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ラテックス、ナイロン、テフロン(登録 商標)、ダクロン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール又はそれらのいずれ のコポリマー)、多糖類(例えばアガロース又はデクストラン)である。イオン 交換樹脂(カチオン及びアニオン交換樹脂の両方)、シリコンポリマー(例えば シロキサン)又はシリケート(例えばガラス)等である。
【0023】
酵素の樹脂への吸着による又はグルテルアルデヒド(gluteraldeh
yde)又は他の架橋剤を使用してそれ自体既知の方法で酵素を樹脂と架橋する
ことによる酵素のイオン交換樹脂上への不動化が好ましい。特に好適な樹脂は弱
塩基性アニオン交換樹脂であり、それはポリスチレン、アクリル又はフェノール
−ホルムアルデヒドタイプの樹脂であることができる。ポリアクリルタイプ市販
の樹脂び例にはLewatit(R)E1999/85(バイエル社の登録商標、
ドイツ連邦共和国)及びDuolite(R)ES−568(ロームアンドハース
社の登録商標、ドイツ連邦共和国)である。このタイプの樹脂上の酵素の不動化
は欧州特許公開第EP−A−0140542号に開示される通りに行うことがで
きる。フェノールホルムアルデヒドタイプの樹脂上の不動化はDK85/878
に開示される通りに行うことができる。アクリルタイプの市販の樹脂の一例はL
ewatit(R)E2001/85(バイエル社、ドイツ連邦共和国)である。
yde)又は他の架橋剤を使用してそれ自体既知の方法で酵素を樹脂と架橋する
ことによる酵素のイオン交換樹脂上への不動化が好ましい。特に好適な樹脂は弱
塩基性アニオン交換樹脂であり、それはポリスチレン、アクリル又はフェノール
−ホルムアルデヒドタイプの樹脂であることができる。ポリアクリルタイプ市販
の樹脂び例にはLewatit(R)E1999/85(バイエル社の登録商標、
ドイツ連邦共和国)及びDuolite(R)ES−568(ロームアンドハース
社の登録商標、ドイツ連邦共和国)である。このタイプの樹脂上の酵素の不動化
は欧州特許公開第EP−A−0140542号に開示される通りに行うことがで
きる。フェノールホルムアルデヒドタイプの樹脂上の不動化はDK85/878
に開示される通りに行うことができる。アクリルタイプの市販の樹脂の一例はL
ewatit(R)E2001/85(バイエル社、ドイツ連邦共和国)である。
【0024】
酵素の不動化のための他の好適な材料は無機キャリアー、例えばシリケートで
ある。酵素は吸着又は共有結合によりキャリアーに結合させることができる。
ある。酵素は吸着又は共有結合によりキャリアーに結合させることができる。
【0025】
酵素の混合物を使用することも又可能である。
【0026】
本発明の方法は10乃至110℃、好ましくは20乃至90℃、特に好ましく
は40乃至60℃の温度で行うことができる。
は40乃至60℃の温度で行うことができる。
【0027】
酸化剤として使用される過酸化水素は通常10乃至70%の濃度、好ましくは
20乃至40%濃度の水溶液の形態で使用され、それは有機化合物の酸化当量当
り1乃至100モル、好ましくは1.1乃至10モルそして特に1.2乃至2モ
ルの過酸化水素が存在することを意味する。秤量添加は一回で、又は2回以上に
分けて断続的に、又はある特定の所望の速度で連続的に行うことができる。他方
反応条件下にインシチューで過酸化水素を放出する過酸化水素前駆体、例えばペ
ルカーボネート又はペルボレートをそれぞれそのアルカリ金属又はアルカリ土類
金属塩の形態で使用することも可能である。
20乃至40%濃度の水溶液の形態で使用され、それは有機化合物の酸化当量当
り1乃至100モル、好ましくは1.1乃至10モルそして特に1.2乃至2モ
ルの過酸化水素が存在することを意味する。秤量添加は一回で、又は2回以上に
分けて断続的に、又はある特定の所望の速度で連続的に行うことができる。他方
反応条件下にインシチューで過酸化水素を放出する過酸化水素前駆体、例えばペ
ルカーボネート又はペルボレートをそれぞれそのアルカリ金属又はアルカリ土類
金属塩の形態で使用することも可能である。
【0028】
本発明の方法の本質的な特徴は本発明の方法の過程で生成する及び/又は反応
系に導入された水を反応系から除去することに存する。この水はまず反応の間に
直接反応器中で、例えば蒸発により、必要により過沸騰(pervaporat
rion)、又は蒸気過沸騰(vapor pervaporation)によ
り分離することができる。単純な蒸留で行うことが好ましい。この他酵素と接触
する液状反応混合物の部分流を反応器から除去しそして次に酵素から空間的に分
離することができ、そして反応器の外部の水を除去しそして水が除去された反応
流を再導入することが可能である。反応混合物中の水含有量が0.001乃至1
0重量%、好ましくは0.01乃至3重量%そして特に0.1乃至2重量%まで
除去に成功することが実証されている。
系に導入された水を反応系から除去することに存する。この水はまず反応の間に
直接反応器中で、例えば蒸発により、必要により過沸騰(pervaporat
rion)、又は蒸気過沸騰(vapor pervaporation)によ
り分離することができる。単純な蒸留で行うことが好ましい。この他酵素と接触
する液状反応混合物の部分流を反応器から除去しそして次に酵素から空間的に分
離することができ、そして反応器の外部の水を除去しそして水が除去された反応
流を再導入することが可能である。反応混合物中の水含有量が0.001乃至1
0重量%、好ましくは0.01乃至3重量%そして特に0.1乃至2重量%まで
除去に成功することが実証されている。
【0029】
もし酵素から空間的に分離されている反応混合物から水を分離するならば、水
の除去の間の温度は50乃至200℃、好ましくは80乃至160℃に設定され
る。
の除去の間の温度は50乃至200℃、好ましくは80乃至160℃に設定され
る。
【0030】
水は0.001乃至10バール、好ましくは0.01乃至1バールの範囲の圧
力で除去される。
力で除去される。
【0031】
本発明の方法においてカルボン酸エステルは一般に溶媒としても又機能する。
しかしながら一以上の不活性な有機溶媒を追加的に使用することも可能であるこ
とが証明されている。好適な有機溶媒の幾つかには炭化水素、例えばヘキサン、
シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、異性体のキシレン及びそれら
の混合物、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、塩化メチレン、ヘキサクロロエ
タン、アセトニトリル、ジメチルホルムアルデヒド、ジオキサン及びテトラヒド
ロフランがある。もし除去されるべき水と共沸混合物を形成し、かくして水の除
去を簡便にするならばこのような溶媒の使用は特に有利である。溶媒の簡便な回
収が確保されるような水とヘテロ共沸混合物を形成するような溶媒の使用が特に
好適である。有機溶媒を添加する外に酸化されるべき化合物もまた同時に溶媒と
して使用することが可能である。
しかしながら一以上の不活性な有機溶媒を追加的に使用することも可能であるこ
とが証明されている。好適な有機溶媒の幾つかには炭化水素、例えばヘキサン、
シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、異性体のキシレン及びそれら
の混合物、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、塩化メチレン、ヘキサクロロエ
タン、アセトニトリル、ジメチルホルムアルデヒド、ジオキサン及びテトラヒド
ロフランがある。もし除去されるべき水と共沸混合物を形成し、かくして水の除
去を簡便にするならばこのような溶媒の使用は特に有利である。溶媒の簡便な回
収が確保されるような水とヘテロ共沸混合物を形成するような溶媒の使用が特に
好適である。有機溶媒を添加する外に酸化されるべき化合物もまた同時に溶媒と
して使用することが可能である。
【0032】
反応時間は通常0.5乃至24時間、好ましくは2乃至12時間そして特に好
ましくは4乃至8時間である。水は全反応期間を通して、又はある特定の時間除
去することができる。
ましくは4乃至8時間である。水は全反応期間を通して、又はある特定の時間除
去することができる。
【0033】
本発明の方法は特にピリジンのピリジンN−オキシドへの、オレフィンのオキ
シランへの、ヒドロスルフィドのジスルフィドへの、スルフィドのスルホキシド
及びスルホンへのそしてケトンのエステルへの酸化に好適である。ピリジン及び
オレフィンの酸化が特に好適であり、そしてピリジンの対応するN−オキシドへ
の転化が特に非常に好ましい。
シランへの、ヒドロスルフィドのジスルフィドへの、スルフィドのスルホキシド
及びスルホンへのそしてケトンのエステルへの酸化に好適である。ピリジン及び
オレフィンの酸化が特に好適であり、そしてピリジンの対応するN−オキシドへ
の転化が特に非常に好ましい。
【0034】
本発明の方法において、下記式Iaのピリジンの下記式IbのピリジンN−オ
キシドへの酸化が可能であり、
キシドへの酸化が可能であり、
【0035】
【化5】
【0036】
式中、
nは0ないし5の整数であり、
R1は同一又は異なっていてもよくそしてH、C1〜C10−アルキル、C3〜
C10−シクロアルキル、C6〜C12−アリール、OH、C1〜C10−アルコキ
シ、C(=O)−C1〜C10−アルキル、C(=O)−O−C1〜C10−アル
キル、CN、NO2、F、Cl、Br、C(=O)N(R’)2であり、ここ
でR’は同一又は異っていてもよくそして水素又はC1〜C10−アルキル基
、NH−C(=O)R’であり、ここでR’は上述の意味を有するか又はそ
れぞれの場合二つの隣接する基R’が共にC2〜C20−アルキレン又はC2〜
C20−アルキリデン基を形成し、ここでこれらのアルキレン及びアルキリデ
ン基は一回以上O、COO又はCOにより分断されていてもよい。
【0037】
式Iaにおいて
nが0ないし3の整数であり、そしてそれらから独立して
R1が同一でも異なっていてもよくそしてH、C1〜C6−アルキル、C3〜C
6−シクロアルキル、フェニル、OH、C1〜C6−アルコキシ、C(=O)
−C1〜C6−アルキル、C(=O)−O−C1〜C6−アルキル、CN、NO
2、F、Cl、Br、C(=O)N(R’)2であり、ここでR’は同一又は
異っていてもよくそして水素又はC1〜C6−アルキル基、NH−C(=O)
R’であり、ここでR’は上述の意味を有するか又はそれぞれの場合二つの
隣接する基R’が共にC3〜C10−アルキレン又はC3〜C10−アルキリデン
基を形成し、ここでこれらのアルキレン及びアルキリデン基は一回以上O、
COO又はCOにより分断されていてもよい、
のピリジンを使用することが好適である。
【0038】
式Iaにおいて
nが1ないし3の整数であり、そしてそれらから独立して
R1が同一でも異なっていてもよくそしてCH3、NO2又はCl又は二つの
隣接する基R1がピリジン環の二つの炭素原子を含んで縮合したフェニル又
はナフチル基を形成する
のピリジンを使用することが特に好適である。
【0039】
本発明の方法の使用において式IIaのオレフィンを式IIbのオキシランに酸化
することもまた可能であり、
することもまた可能であり、
【0040】
【化6】
【0041】
ここで、
R2、R3、R4及びR5は互いに独立してH、C1〜C10−アルキル、C3〜C
10−シクロアルキル、C6〜C12−アリール、OH、C1〜C10−アルコキシ
、C(=O)−C1〜C10−アルキル、C(=O)−O−C1〜C10−アルキ
ル、CN、NO2、F、Cl、Br、C(=O)N(R’)2であり、ここで
R’は同一又は異っていてもよくそして水素又はC1〜C10−アルキル基、
NH−C(=O)R’であり、ここでR’は上述の意味を有するか又はそれ
ぞれの場合基R2〜R5のからの二つの隣接する基が共にC2〜C20−アルキ
レン又はC2〜C20−アルキリデン基を形成し、ここでこれらのアルキレン
及びアルキリデン基は一回以上O、COO又はCOにより分断されていても
よい。
【0042】
式IIaにおいて
R2、R3、R4及びR5は互いに独立してそしてH、C1〜C6−アルキル、C
3〜C6−シクロアルキル、フェニル、OH、C1〜C6−アルコキシ、C(=
O)−C1〜C6−アルキル、C(=O)−O−C1〜C6−アルキル、CN、
NO2、F、Cl、Br、C(=O)N(R’)2であり、ここでR’は同一
又は異っていてもよくそして水素又はC1〜C6−アルキル基、NH−C(=
O)R’であり、ここでR’は上述の意味を有するか又はそれぞれの場合基
R2〜R5のからの二つの隣接する基が共にC3〜C10−アルキレン又はC3〜
C10−アルキリデン基を形成し、ここでこれらのアルキレン及びアルキリデ
ン基は一回以上O、COO又はCOにより分断されていてもよい、
のオレフィンを使用することが好適である。
【0043】
式IIaにおいて
R2、R3、R4及びR5は互いに独立してCH3、NO2又はCl又はそれぞれ
の場合基R2〜R5のからの二つの隣接する基がオレフィンの二つの炭素原子
を含んでフェニル又はナフチル環を形成する
のオレフィンを使用することが特に好適である。
【0044】
本発明の方法を用いて式IIIaのスルフィドの式IIIbのスルホキシドへのそし
て式IIIcのスルホンへの酸化もまた可能であり、
て式IIIcのスルホンへの酸化もまた可能であり、
【0045】
【化7】
【0046】
式中、
R7及びR8は同一でも異なっていてもよくそしてH、C1〜C10−アルキル
、C3〜C10−シクロアルキル、又はC6〜C12−アリール又は基R7及びR8
の両方が共にC2〜C20−アルキレン又はC2〜C20−アルキリデン基を形成
し、ここでこれらのアルキレン及びアルキリデン基は一回以上O、COO又
はCOにより分断されていてもよい。
【0047】
式IIIaにおいて
式中、
R7及びR8は同一でも異なっていてもよくそしてH、C1〜C6−アルキル、
C3〜C6−シクロアルキル又はフェニル、又は基R7及びR8の両方が共にC
4〜C10−アルキレン又はC4〜C10−アルキリデン基を形成し、ここでこれ
らのアルキレン及びアルキリデン基は一回以上O、COO又はCOにより分
断されていてもよい、
のスルフィドを使用することが好適である。
【0048】
本発明の方法を用いて、式IVaのケトンを式IVbのエステルに酸化することが
可能であり、
可能であり、
【0049】
【化8】
【0050】
式中
R9及びR10は同一でも異なっていてもよくそしてH、C1〜C10−アルキル
、C3〜C10−シクロアルキル、又はC6〜C12−アリール又は2つの基R9
及びR10が共にC2〜C20−アルキレン又はC2〜C20−アルキリデン基を形
成し、ここでこれらのアルキレン及びアルキリデン基は一回以上O、COO
又はCOにより分断されていてもよい。
【0051】
式IVaにおいて
式中、
R9及びR10は同一でも異なっていてもよくそしてH、C1〜C6−アルキル
、C3〜C6−シクロアルキル又はフェニル、又は基R9及びR10が共にC3〜
C10−アルキレン又はC3〜C10−アルキリデン基を形成し、ここでこれら
のアルキレン及びアルキリデン基は一回以上O、COO又はCOにより分断
されていてもよい、
のケトンを使用することが好適である。
【0052】
本発明の方法において酸化される有機化合物のカルボン酸エステル又はカルボ
ン酸に対するモル比は0.1:1乃至1000:1、好ましくは0.5:1乃至
500:1である。
ン酸に対するモル比は0.1:1乃至1000:1、好ましくは0.5:1乃至
500:1である。
【0053】
本発明の方法に好適な反応器は当該技術分野において知られている液体反応混
合物の反応のためのすべての反応器である。キャリアー上に不動化された酵素を
使用する好適例においては、触媒粒子は液体中に浮遊して使用されるか、又は反
応混合物が流通する固定された固体触媒床の形態であることができる。
合物の反応のためのすべての反応器である。キャリアー上に不動化された酵素を
使用する好適例においては、触媒粒子は液体中に浮遊して使用されるか、又は反
応混合物が流通する固定された固体触媒床の形態であることができる。
【0054】
好適な反応器は例えば、撹拌タンク反応器、好ましくはカラム及び水分離器を
備えたものであり、そしてまた固定触媒床を用いるか又は用いないバブルカラム
、ループ反応器、固定触媒床を用いた管状反応器及び管束(tube−bund
le)反応器である。
備えたものであり、そしてまた固定触媒床を用いるか又は用いないバブルカラム
、ループ反応器、固定触媒床を用いた管状反応器及び管束(tube−bund
le)反応器である。
【0055】
本発明の方法は幅広い種類の有機化合物の酸化がほんの少量の過剰な過酸化水
素及び少量の酵素触媒を使用することにより可能となるという事実により特徴づ
けられる。穏やかな反応条件、短い反応時間及び高いコンバージョンを達成する
ことができることもまた強調する価値のある点である。
素及び少量の酵素触媒を使用することにより可能となるという事実により特徴づ
けられる。穏やかな反応条件、短い反応時間及び高いコンバージョンを達成する
ことができることもまた強調する価値のある点である。
【0056】
実験の準備の記述
全ての反応は水分離器、マグネテイツクカップリングを用いた撹拌器及び滴下
漏斗を備えた500mlの三つ首フラスコ中で行われる。真空ポンプが水分離器
のコンデンサーを通して付属される。
漏斗を備えた500mlの三つ首フラスコ中で行われる。真空ポンプが水分離器
のコンデンサーを通して付属される。
【0057】
全ての実験はガスクロマトグラフィー又はHPLCを用いて、出発材料及び最
終生成物の純粋な物質に対して較正される方法を用いてコンバージョン及び選択
性に関して評価される。 実施例1a ルチジンのルチジンN−オキシドへの酸化 26.8gのルチジンと1gのノボザイム(Novozym)435(R)(ノ
ボノルデイスク(Novo Nordisk)の登録商標)を上述の実験装置中
に400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で40ミリバールの減圧下に
撹拌しながら30gの過酸化水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間の間に
わたって滴下して加える。混合物を次に45℃で4時間後撹拌する。全時間にわ
たって反応の間に放出されたそして反応に導入された水を連続して水分離器を通
して分離する。ルチジンはコンバージョン100%及び選択性96%でルチジン
N−オキシドに転化する。 実施例1b (水の除去を伴わない実施例1aに対する比較例) 26.8gのルチジンと2.6gのノボザイム435(R)を上述の実験装置中に
400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で撹拌しながら34gの過酸化
水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間の間にわたって滴下して加える。次
に混合物を45℃で4時間後撹拌する。ルチジンはコンバージョン62%及び選
択性95%でルチジンN−オキシドに転化する。
終生成物の純粋な物質に対して較正される方法を用いてコンバージョン及び選択
性に関して評価される。 実施例1a ルチジンのルチジンN−オキシドへの酸化 26.8gのルチジンと1gのノボザイム(Novozym)435(R)(ノ
ボノルデイスク(Novo Nordisk)の登録商標)を上述の実験装置中
に400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で40ミリバールの減圧下に
撹拌しながら30gの過酸化水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間の間に
わたって滴下して加える。混合物を次に45℃で4時間後撹拌する。全時間にわ
たって反応の間に放出されたそして反応に導入された水を連続して水分離器を通
して分離する。ルチジンはコンバージョン100%及び選択性96%でルチジン
N−オキシドに転化する。 実施例1b (水の除去を伴わない実施例1aに対する比較例) 26.8gのルチジンと2.6gのノボザイム435(R)を上述の実験装置中に
400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で撹拌しながら34gの過酸化
水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間の間にわたって滴下して加える。次
に混合物を45℃で4時間後撹拌する。ルチジンはコンバージョン62%及び選
択性95%でルチジンN−オキシドに転化する。
【0058】
2.6倍の量の触媒に拘わらず、本発明に従った条件下で実施された実施例1
aと比較して同一の反応時間で相当低いコンバージョンしか達成されない。 実施例2 4−シアノピリジンの4−シアノピリジンN−オキシドへの酸化 26.0gの4−シアノピリジンと1gのノボザイム435(R)を上述の実験
装置中に400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で40ミリバールの減
圧下に撹拌しながら30gの過酸化水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間
の間にわたって滴下して加える。混合物を次に45℃で3時間後撹拌する。全時
間にわたって反応の間に放出されたそして反応に導入された水を連続して水分離
器を通して分離する。4−シアノピリジンはコンバージョン67%及び選択性9
5%でシアノピリジンN−オキシドに転化する。 実施例3 シクロヘキセンの酸化シクロヘキセンへの酸化 20.6gのシクロヘキセンと1gのノボザイム435(R)を上述の実験装置
中に400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で70ミリバールの減圧下
に撹拌しながら30gの過酸化水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間の間
にわたって滴下して加える。混合物を次に48℃で3時間後撹拌する。全時間に
わたって反応の間に放出されたそして反応に導入された水を連続して水分離器を
通して分離する。シクロヘキセンはコンバージョン100%及び選択性97%で
酸化シクロヘキセンに転化する。 実施例4 スチレンの酸化スチレンへの酸化 26.3gのスチレンと1gのノボザイム435(R)を最初に上述の実験装置
中に400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で40ミリバールの減圧下
に撹拌しながら30gの過酸化水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間の間
にわたって滴下して加える。混合物を次に45℃で3時間後撹拌する。全時間に
わたって反応の間に放出されたそして反応に導入された水を連続して水分離器を
通して分離する。スチレンはコンバージョン70%及び選択性99%で酸化スチ
レンに転化する。 実施例5 シクロヘキサノンのカプロラクトンへの酸化 24.6gのシクロヘキサノンと1gのノボザイム435(R)を上述の実験装
置中に400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で40ミリバールの減圧
下に撹拌しながら30gの過酸化水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間の
間にわたって滴下して加える。混合物を次に40℃で4時間後撹拌する。全時間
にわたって反応の間に放出されたそして反応に導入された水を連続して水分離器
を通して分離する。シクロヘキサノンはコンバージョン45%及び選択性82%
でカプロラクトンに転化する。 実施例6 チオアニゾールのメチルフェニルスルホキシドへの酸化 18.8gのチオアニゾールと1gのノボザイム435(R)を上述の実験装置
中に400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で40ミリバールの減圧下
に撹拌しながら18.5gの過酸化水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間
の間にわたって滴下して加える。混合物を次に40℃で4時間後撹拌する。全時
間にわたって反応の間に放出されたそして反応に導入された水を連続して水分離
器を通して分離する。チオアニゾールはコンバージョン93%及び選択性93%
でメチルフェニルスルホキシドに転化する。
aと比較して同一の反応時間で相当低いコンバージョンしか達成されない。 実施例2 4−シアノピリジンの4−シアノピリジンN−オキシドへの酸化 26.0gの4−シアノピリジンと1gのノボザイム435(R)を上述の実験
装置中に400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で40ミリバールの減
圧下に撹拌しながら30gの過酸化水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間
の間にわたって滴下して加える。混合物を次に45℃で3時間後撹拌する。全時
間にわたって反応の間に放出されたそして反応に導入された水を連続して水分離
器を通して分離する。4−シアノピリジンはコンバージョン67%及び選択性9
5%でシアノピリジンN−オキシドに転化する。 実施例3 シクロヘキセンの酸化シクロヘキセンへの酸化 20.6gのシクロヘキセンと1gのノボザイム435(R)を上述の実験装置
中に400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で70ミリバールの減圧下
に撹拌しながら30gの過酸化水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間の間
にわたって滴下して加える。混合物を次に48℃で3時間後撹拌する。全時間に
わたって反応の間に放出されたそして反応に導入された水を連続して水分離器を
通して分離する。シクロヘキセンはコンバージョン100%及び選択性97%で
酸化シクロヘキセンに転化する。 実施例4 スチレンの酸化スチレンへの酸化 26.3gのスチレンと1gのノボザイム435(R)を最初に上述の実験装置
中に400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で40ミリバールの減圧下
に撹拌しながら30gの過酸化水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間の間
にわたって滴下して加える。混合物を次に45℃で3時間後撹拌する。全時間に
わたって反応の間に放出されたそして反応に導入された水を連続して水分離器を
通して分離する。スチレンはコンバージョン70%及び選択性99%で酸化スチ
レンに転化する。 実施例5 シクロヘキサノンのカプロラクトンへの酸化 24.6gのシクロヘキサノンと1gのノボザイム435(R)を上述の実験装
置中に400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で40ミリバールの減圧
下に撹拌しながら30gの過酸化水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間の
間にわたって滴下して加える。混合物を次に40℃で4時間後撹拌する。全時間
にわたって反応の間に放出されたそして反応に導入された水を連続して水分離器
を通して分離する。シクロヘキサノンはコンバージョン45%及び選択性82%
でカプロラクトンに転化する。 実施例6 チオアニゾールのメチルフェニルスルホキシドへの酸化 18.8gのチオアニゾールと1gのノボザイム435(R)を上述の実験装置
中に400mlの酢酸ブチルと共に導入する。45℃で40ミリバールの減圧下
に撹拌しながら18.5gの過酸化水素を35%の濃度の水溶液の形態で2時間
の間にわたって滴下して加える。混合物を次に40℃で4時間後撹拌する。全時
間にわたって反応の間に放出されたそして反応に導入された水を連続して水分離
器を通して分離する。チオアニゾールはコンバージョン93%及び選択性93%
でメチルフェニルスルホキシドに転化する。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ
,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML,
MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K
E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG
,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,
RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,
AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C
A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM
,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,
GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K
E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS
,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN,
MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R
U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM
,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN,
YU,ZA,ZW
(72)発明者 ロデフエルト,ラルス
ドイツ・デー−51375レーフエルクーゼ
ン・ハマーベーク35
Fターム(参考) 4B064 AD62 AD76 AE44 AE46 AE61
CA21 CB01 CB24 CD07 CD30
DA20
Claims (12)
- 【請求項1】 過酸化水素を飽和脂肪族カルボン酸エステル及び/又は対応
するカルボン酸とアルコールの混合物と酵素の存在下に反応させることによりイ
ンシチューで生成したペルオキシカルボン酸を用いた有機化合物の酸化方法であ
って、飽和脂肪族カルボン酸は直鎖又は分枝しており1乃至4個の炭素原子を有
し、そしてアルコールは下記式 R−OH 式中、 Rは必要により1又は2個の基OR’により置換されている直鎖又は分枝C 3〜C18−アルキル基であり、ここでR’は互いに独立して水素又はC2〜C 4−アシル基であり、そして該C3〜C18−アルキル鎖は必要により一以上の 酸素原子により分断されている、 を有し、そして反応の間に生成した及び/又は導入された水のいくらか又は全て
が除去されることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 カルボン酸が2又は3個の炭素原子を有する、飽和脂肪族カ
ルボン酸エステル及び/又は対応するカルボン酸及びアルコールの混合物が使用
されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 飽和脂肪族カルボン酸エステル及び/又は対応するカルボン
酸及びアルコールの混合物が使用され、 ここでRは直鎖又は分枝したC4〜C8−アルキル基、モノヒドロキシル置換 C3〜C6−アルキル基、特にω−ヒドロキシル−C3〜C6−アルキル基、又 は2個のヒドロキシル又はO−(C2〜C4)−アシル基により置換されてい るC3〜C6−アルキル基である ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 酢酸ブチル及び/又は酢酸/ブタノールの混合物が使用され
ることを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 使用される酵素がヒドロラーゼ、好ましくはエステラーゼ、
リパーゼ又はプロテアーゼであることを特徴とする請求項1乃至請求項4の1以
上の項に記載の方法。 - 【請求項6】 使用される酵素がカンジダ アンタルクチカであることを特
徴とする請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 反応の間に生成した及び/又は反応系中に導入された水が反
応系の水含有量が0.001乃至10重量%、好ましくは0.01乃至3重量%
そして殊に0.1乃至2重量%になるように反応系から除去されることを特徴と
する請求項1乃至請求項7の1以上に記載の方法。 - 【請求項8】 ピリジンがピリジンN−オキシドへ酸化され、オレフィンが
オキシランへ酸化され、スルフィドがスルホキシド及びスルホンへ酸化されるか
又はケトンがエステルへ酸化されることを特徴とする請求項1乃至請求項6の1
以上に記載の方法。 - 【請求項9】 式Iaのピリジンが式IbのピリジンN−オキシドへ酸化さ
れ、 【化1】 式中、 nは0ないし5、好ましくは0ないし3、特に1ないし3の整数であり、 R1は同一又は異なっていてもよくそしてH、C1〜C10−アルキル、好まし くはC1〜C6−アルキル、特にCH3、C3〜C10−シクロアルキル、好まし くはC3〜C6−シクロアルキル、C6〜C12−アリール、好ましくはフェニ ル、OH、C1〜C10−アルコキシ、好ましくはC1〜C6−アルコキシ、C (=O)−C1〜C10−アルキル、好ましくはC(=O)−C1〜C6−アル キル、C(=O)−O−C1〜C10−アルキル、好ましくはC(=O)−O −C1〜C6−アルキル、CN、NO2、F、Cl、Br、C(=O)N(R ’)2であり、ここでR’は同一又は異っていてもよくそして水素又はC1〜 C10−アルキル基、好ましくはC1〜C6−アルキル基、NH−C(=O)R ’であり、ここでR’は上述の意味を有するか又はそれぞれの場合二つの隣 接する基R’が共にC2〜C20−アルキレン又はC2〜C20−アルキリデン基 、好ましくはC3〜C10−アルキレン又はC3〜C10−アルキリデン基を形成 し、ここでこれらのアルキレン及びアルキリデン基は一回以上O、COO又 はCOにより分断されていてもよい ことを特徴とする第8項記載の方法。 - 【請求項10】 式IIaのオレフィンが式IIbのオキシランに酸化され、 【化2】 ここで R2、R3、R4及びR5は互いに独立してH、C1〜C10−アルキル、好まし くはC1〜C6−アルキル、C3〜C10−シクロアルキル、好ましくはC3〜C 6−シクロアルキル、C6〜C12−アリール、好ましくはフェニル、OH、C 1〜C10−アルコキシ、好ましくはC1〜C6−アルコキシ、C(=O)−C1 〜C10−アルキル、好ましくはC(=O)−C1〜C6−アルキル、C(=O )−O−C1〜C10−アルキル、好ましくはC(=O)−O−C1〜C6−ア ルキル、CN、NO2、F、Cl、Br、C(=O)N(R’)2であり、こ こでR’は同一又は異っていてもよくそして水素又はC1〜C10−アルキル 基、好ましくはC1〜C6−アルキル基、NH−C(=O)R’であり、ここ でR’は上述の意味を有するか又はそれぞれの場合基R2〜R5からの二つの 隣接する基が共にC2〜C20−アルキレン又はC2〜C20−アルキリデン基、 好ましくはC3〜C10−アルキレン又はC3〜C10−アルキリデン基を形成し 、ここでこれらのアルキレン及びアルキリデン基は一回以上O、COO又は COにより分断されていてもよい ことを特徴とする第8項記載の方法。
- 【請求項11】 式IIIaのスルフィドが式IIIbのスルホキシド及び式IIIc
のスルホンへ酸化され、 【化3】 ここで、 R7及びR8は同一でも異なっていてもよくそしてH、C1〜C10−アルキル 、好ましくはC1〜C6−アルキル、C3〜C10−シクロアルキル、好ましく はC3〜C6−シクロアルキル、又はC6〜C12−アリール、好ましくはフェ ニルであるか、又は2つの置換基R7及びR8が共にC2〜C20−アルキレン 又はC2〜C20−アルキリデン基、好ましくはC4〜C10−アルキレン又はC 4〜C10−アルキリデン基を形成し、ここでこれらのアルキレン及びアルキ リデン基は一回以上O、COO又はCOにより分断されていてもよい、 ことを特徴とする第8項記載の方法。 - 【請求項12】 式IVaのケトンが式IVbのエステルへ酸化され、 【化4】 ここで、 R9及びR10は同一でも異なっていてもよくそしてH、C1〜C10−アルキル 、好ましくはC1〜C6−アルキル、C3〜C10−シクロアルキル、好ましく はC3〜C6−シクロアルキル、又はC6〜C12−アリール、好ましくはフェ ニルであるか、又は2つの置換基R9及びR10が共にC2〜C20−アルキレン 又はC2〜C20−アルキリデン基、好ましくはC3〜C10−アルキレン又はC 3〜C10−アルキリデン基を形成し、ここでこれらのアルキレン及びアルキ リデン基は一回以上O、COO又はCOにより分断されていてもよい、 ことを特徴とする第8項記載の方法。
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