JPH02150288A - 環式ジヒドロキシ化合物及びその製法 - Google Patents

環式ジヒドロキシ化合物及びその製法

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JPH02150288A
JPH02150288A JP1267976A JP26797689A JPH02150288A JP H02150288 A JPH02150288 A JP H02150288A JP 1267976 A JP1267976 A JP 1267976A JP 26797689 A JP26797689 A JP 26797689A JP H02150288 A JPH02150288 A JP H02150288A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な環式ジヒドロキシ化合物及びそれを製造
する方法に関する。
ある種のシス1,2−ジヒドロキシシクロへキサジエン
類は、新規重合体の製造に有用である。我々の欧州特許
明細書箱76606 B号において、我々は、シュウト
モナスψプチダ(Pscudomonas putid
a)種の突然変異株、殊にシュウトモナス令プチダN 
CI B N、767及びN CI B 11680株
の突然変異体を用いて芳香族化合物から、そのようなジ
ヒドロキシシクロへキサジエンを製造する方法を開示し
ている。この方法に関与する反応の触媒作用をなす酵素
は、ある種の芳香族化合物と酸素との間の反応(例えば
下記のベンゼンと酸素との間の反応)の触媒作用をなす
アロマチック・ジオキシゲナーゼである。
シュウドモナス・プチダN CI B 11767及び
N CI B 11680株のような菌株が芳香族類と
一緒に供給された場合には、ジヒドロキシシクロへキサ
ジエン化合物類はさらに急速に酸化されて、カテコール
類を経て中間代謝生成物となってしまうので、ジヒドロ
キシシクロへキサジエン化合物類が蓄積しない。しかし
、我々の欧州特許明細書第76608号においては、こ
れらの微生物の突然変異体であって、ジヒドロキシシク
ロへキサジエン類を酸化することができないものを作り
出す方法が開示されており、その結果としてそのような
突然変異体が芳香族基質に曝されたときにジヒドロキシ
シクロへキサジエン化合物が蓄積することが開示されて
いる。これらの突然変異体のうちのあるものは、もし芳
香族をジヒドロキシシクロへキサジエン類に転化するの
に必要とされるアロマチ・ツク・ジオキシゲナーゼ酵素
の活性が誘起されるべきならば、ベンゼンまたはトルエ
ンの存在下で生長(増殖)されなければならない。若干
の突然変異体は、ジヒドロキシシクロへキサジエン類の
生成を引き起す酵素について構成的である(「構成的突
然変異株」)。これらの構成的突然変異株は、ジヒドロ
キシ・シクロへキサジエン類を生成させるために、ベン
ゼンまたはトルエンによる前もっての酵素誘発を必要と
しない。
我々の欧州特許明細書第250122A号において、我
々は、1.2−ジヒドロキシ−シクロヘキサ−3,5ジ
エン環を含む対応する環式ジヒドロキシ化合物へ、芳香
族または置換芳香族化合物を転化しうる酵素を含むシュ
ウドモナス・プチダの細胞を生産するための改善された
方法を開示しているが、この方法は、シュウドモナス・
プチダの「第1突然変異株」 (以下で定義)の細胞を
、ベンゼンまたはトルエン以外の誘発(インジューサー
)化合物であって、芳香族または置換芳香族化合物を対
応する環式ジヒドロキシ化合物に転化しうる酵素を誘発
させ、それ自体はその酵素のための基負ではない誘発(
インジューサー)化合物を含む培養基中で、増殖させる
ことからなる。
文献に記載された別異の方法(芳香族化合物から環式ジ
ヒドロキシ化合物を製造する方法)としては、D、 T
、ギブソン(Gibson)等によるrBiochem
istryJ 9 (1970)第1628〜1630
頁の方法がある。
欧州特許第76606 B号の方法は、殊に欧州特許明
細書第250122号の方法で作られた微生物細胞を用
いる場合には、ある種の興味ある新規な環式ジヒドロキ
シ化合物を生成するように、芳香族化合物の転化を達成
しうる。我々の欧州特許第253485A号明細書には
、多くのそのような新規化合物が記載されている。さら
に別の化合物が明細書には開示される。
本発明によれば、一般式 (Rはアルキル基または置換アルキル基である。)を有
する化合物が提供される。
Rが1〜4個の炭素原子を有する未置換アルキル基であ
ることが好ましく、Rがメチル基であるのが殊に好まし
い。この殊に好ましい化合物を以下ではベンジル・アセ
テート・シス・グリコールと称することがある。
さらに本発明によれば、一般式 (Rはアルキル基または置換アルキル基である。)を有
する環式ジヒドロキシ化合物を製造する方法であって: シュウドモナスやプチダ(Pseudomonas p
utida)の第1突然変異株または構成的突然変異株
の細1泡の成長を全くまたはほとんど支持しない培地中
で、該第1突然変異株または構成的突然変異株に対して
、一般式 を有する対応置換芳香族化合物とエネルギー源とを供給
することからなる上記方法が提供される。
本発明の好ましい(前記)化合物を本発明方法により製
造しようとする場合に、置換芳香族化合物(原料)中の
Rは−CH3となる。
「第1突然変異株」は、シュウドモナス・プチダの菌株
であって: (a)  芳香族または置換芳香族化合物を対応する環
式ジヒドロキシ化合物へ転化しうる酵素を誘起しうるち
のであり、 (b)  ベンゼンまたはトルエンで増殖(生長)しえ
ないものであり、そして (C)  ベンゼンまたはトルエンで増殖(生長)しう
るシュウドモナス・プチダの菌株から誘導されるもので
ある。
「構成的突然変異株」は、シュウドモナス・プチダの第
1突然変異株から作られ、そして芳香族または置換芳香
族化合物を対応する環式ジヒドロキシ化合物へ転化する
酵素について構成的である。
好ましくは、第1突然変異株は、ナショナル・コレクシ
ョン番オブ・インダストリアル・アンド争マリンーバク
テリア(NCI B)  (英国スコツトランドAB9
 8DG、アバーディーン。
135アビイ”o−ド、  POBOX3L)に寄託さ
れているシュウトモナス拳プチダ(P、 putida
)N CI B 11880またはN CI B 11
767菌株から誘導される。
本発明方法のために適当なエネルギー源の例としては、
エタノールのようなアルコール類、酢酸のようなカルボ
ン酸類、及びグルコースのような炭水化物類がある。好
ましいエネルギー源はエタノール及び酢酸である。
本発明の方法における第1突然変異株として非常に適当
な菌株は、シュウドモナス・プチダN CI B 11
680または好ましくはシュウドモナス・プチダN C
I B 11767をそれらのための突然変異化条件下
で処理して;トルエンまたはベンゼンを増殖のだめの唯
一の炭素源としてもはや使用することができず、かつト
ルエンの存在下に、ピルビン酸を炭素源として含む液体
培地中で増殖されるときに、265nmにUV吸収ピー
クを有する物質を作り出す突然変異株を得ることにより
、準備(製造)できる。この突然変異処理は、化学的及
び/または物理的手段により実施することができる。化
学的突然変異は、例えばオルンストン(Ornston
)によって「ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミ
ストリイJ  (1966年)第241巻第3800〜
3810頁に記載されているように、例えばN−メチル
−N′−ニトロソグアニジンで微生物を処理することに
より実施できる。物理的突然変異は、電磁波照射例えば
UV線により実施できる。
本発明方法で使用するための構成的突然変異株は、前述
のように突然変異化条件下でシュウドモナス・プチダN
 CI B 11767の第1突然変異株を処理して;
芳香族化合物の不存在下で増殖した後には、芳香族化合
物から環式ジヒドロキシ化合物を生成させる能力を有す
る菌株を得ることにより、作ることができる。突然変異
処理の生成物からの適当な構成的菌株の選定は、突然変
異後の細胞を、炭素源としてピルビン酸またはグルコー
スを含む固体寒天培地で増殖することにより効率的に行
ないうる。増殖後に、寒天平板上のコロニイにカテコー
ル水溶液を噴霧し、このとき黄/緑色に迅速に変わる細
胞コロニイはカテコールを2−ヒドロキシムコニック会
セミアルデヒドに変える酵素について構成的である〔ノ
ザキ[トピックス・イン・カレント・ケミス)・リイ」
 (英語版) 1979年第78巻第145〜186頁
]。この酵素は、シュウトモナスφブヂダN CI B
 11680及びシュウドモナス・プチダN CI B
 11767におけるベンゼンの酸化的分解(減成)中
の一工程に触媒作用をなすものであり、我々は、その酵
素がその表現形態において、ベンゼンを環式ジヒドロキ
シ化合物へ転化する酵素へ結合されることを発見した。
従って、これらのカテコールに触れて緑色に変る細胞は
、所望の構成的株である。
構成的突然変異株はグルコース及びカサミノ酸のような
炭素源により異化抑制を受は易いことがある。そのよう
な異化抑制を受は易くない改善された構成的菌株は、そ
の構成的菌株を前述の処理によりさらに突然変異させる
ことにより得られうる。改善された構成的菌株は、(再
度の)突然変異処理に付された構成的菌株のコロニイを
、グルコース及びカサミノ酸の混合物を炭素源として含
む寒天培地上で増殖させ、カテコール(噴霧)に触れた
ときに黄/緑色に変るコロニイを改善された構成的菌株
として検出できる。
第1突然変異株を、欧州特許明細書第250122号の
方法によって作るときに、突然変異体の細胞は、連続式
、バッチ式または補給バッチ式の方法で従来の増殖培地
(インジューサー化合物を含めるように改変したもの)
で増殖しうる。炭素源は、例えば、酢酸、グルコースま
たはエタノールであってよい。炭素源の濃度は広い範囲
で変りうるが、−殻内には1%(w/v)〜20%(w
/w)の範囲である。
酸素または酸素含有ガスは増殖期間中に存在しなければ
ならない。増殖期間中の培地の温度は可成り変りつるが
、通常は25〜35°Cの範囲内である。
培地のplは増殖中に5゜5〜8.0の範囲内に、好ま
しくは6.5〜7.5の範囲内に維持される。培養液の
量は可成り、例えば1.5〜500gの間で変りうる。
増殖期間の次に、細胞は、本発明の方法において使用さ
れる。細胞は、例えば遠心分離または凝集法によって採
取することもでき、あるいは細胞は、本発明方法におい
て直接に(採取工程なしで)使用されてもよい。細胞が
採取される場合、細胞は、著しい細胞の増殖を支持しな
い無機塩溶液、例えば燐酸塩または緩衝溶液中に、ある
いは従来のものではあるが一つまたはそれ以上の必須元
素を全く含まないかほとんど含まない増殖培地中に再M
濁される。典型的には、再懸濁細胞の濃度は、1〜30
g(乾燥重量)/ρである。細胞は20〜40°Cの温
度に維持され、pHは6.5〜8.5の間に維持される
。酸素または酸素含有気体を、酸素張力が飽和の1%よ
りも大きく保持されるように、細胞懸濁液に添加する。
適当なエネルギーを、エネルギー源の濃度が適切な濃度
値、好ましくは0.05%(W/W)〜0.5%(W/
W)の間に維持されるように供給する。
置換芳香族化合物は、細胞懸濁液に対して、酸素または
酸素含有ガスの流れの中の蒸気の形で添加しうるが、好
ましくは、それが液体であるときには、液体の形で添加
される。
置換芳香族化物を、本発明の方法において突然変異体の
培養液へ添加する速度(単位時間当りの量)は、典型的
には約0.5〜10g/乾燥重量細胞g/1時間(hr
)である。エネルギー源の添加速度は転化反応中に変動
してよいが、典型的には0.1〜2g/乾燥重世細胞g
/1時間(hr)の範囲内である。細胞懸濁液の生産的
寿命は、典型的には5〜50時間である。この期間の後
に、細胞は遠心分離及び/または凝集法によって除去さ
れる。
新鮮な細胞を上澄液に添加し、方法工程を繰り返えすこ
とができる。本発明方法の終了時に、上澄液は典型的に
は、1g当り10〜50gの本発明化合物を含む。
本発明方法により生産された新規な環式ジヒドロキシ化
合物は、好ましくは水性反応混合物から、適当な極性溶
剤を用いての溶剤抽出によって抽出される。使用しうる
極性溶剤の例としては、就中、酢酸エチル、ジエチルエ
ーテル及び塩化メチレン等がある。さらに好ましくは、
連続抽出法が用いられる。しかし本発明においては、例
えば細胞分離後に水性培地を蒸発して、残渣を適当な溶
剤例えばメタノール、エタノールまたは塩化メチレンに
溶解される方式も使用できる。
本発明の方法で作られるジヒドロキシ化合物は、それら
の誘導体、例えば酢酸エステル、安息香酸エステル、ピ
バリン酸エステル、炭素エステル等に変えることができ
、これらの誘導体はそれらの重合体または共重合体に変
〜えることができる。
本発明の新規化合物は、天然生成物類似体の合成のため
の出発原料として使用でき、例えばイノシトール類の類
似体の合成に使用できる(S、 V、レイ(Ley)及
びlζスターンフィールド(Sternfleld)の
「テトラヘドロン・レターズ」1988年参照〕。本発
明新規化合物は、従前に新しい天然生成物類似体を与え
ることができたものよりも、より広範囲の化学的選択事
項及び合成を可能とする。
1、[ジャーナル・オブーゼネラル・マイクロバイオロ
ジイJ  (1960年)第23巻第457〜469頁
に記載の「バラスチョップ(Bauschop)及びエ
ルストン(E I 5don)の培地」。
2、1972年ニューヨーク「コールド・スプリング・
ハーバ−・ラボラドリース」社発行のJ、11゜ミラー
(Mlller)により「エクスベリメンツ・イン・モ
レキュラー・ジエネテックス」に記載されている「ルリ
ア(Luria) J液体培地。
シュウドモナス・プチダN CI B 11767をす
朋指数段階まで「ルリア」液体培地中で増殖させた。細
胞を遠心分離によって採取し、1 mgのNメチル=N
′−ニトロ−N−ニトロソ−グアニジン(N T G)
を含む25ミリモル濃度のクエン酸−クエン酸ナトリウ
ム緩衝液(pH5,5)の20m1中に0.2g乾燥細
胞重量/gの濃度で再懸濁させた。30℃で45分後、
細胞を遠心分離で採取し、[バラスチョップ及びエルス
トン」の培地で2度洗浄し、次いで、0.3%(W/V
)のピルビン酸ナトリウムを含むこの培地中で30°C
において一晩増殖させた。
一連の稀釈の後、細胞をO,S ミリモル濃度のピバリ
ン酸ナトリウムを含む「バラスチョップ及びエルストン
」の培地寒天上に移し、1gペイント缶(それぞれガラ
スびん中に0,5mlのベンゼンを含む)中でインキュ
ベートした。30℃で3日後、144の見込みのある突
然変異体、すなわち直径0.5mm以下のコロニイを拾
い出し、0.2%(w/v)のピルビン酸ナトリウム含
有「バラスチョップ及びエルストン」培地寒天上で再増
殖させた。
これらの突然変異体のうちの90を、260止で吸収を
起こす化合物のベンゼンからの生成のための液体培養で
スクリーンした。260nmにおいて37の最大吸収度
をもつ上澄液を与えたm−つの突然変穴体を以下便宜」
二「突然変異株B」と称する。
突然変異株Bからの構成的菌株の調製 突然変異処理に用いた操作は前述のものであった。NT
Gでの処理後、洗浄され稀釈された細胞を、「バラスチ
ョップ及びエルストン」の培地寒天に10ミリモル濃度
のピルビン酸ナトリウムを加えたものに平板接種した。
30℃で2日後、コロニイにカテコールの水溶液(0,
5モル濃度)を噴霧し、5分後に黄/緑色に変色したも
のを選択した。スクリーニングされた合計1.8Xlo
5のコロニイから、35の黄/緑色コロニイを選択した
。これらのそれぞれを、「バラスチョップ及びエルスト
ン」の培地に0.3%(W/V)のピルビン酸すトリウ
ムを添加したちの16m1中で一晩増殖させた。細胞を
採取し、0.4%(V/V)のエタノールを含む25m
M燐酸ナトリウム緩衝I&(p117.8)10ml中
に再懸濁させた。
これらの培養液(それぞれを250 mlのコニカルフ
ラスコに入れて)をそれぞれ0.5mlのトルエンの存
在下に一晩インキユベートした。各上澄液をこの時間経
過後に、265nmで吸収する化合物の存否について試
験した。265nmで250の吸収度を与えた構成的突
然変異体を選定した。これを以下便宜上「突然変異株C
」と称する。
突然変異株Cを、20m1のルリア液体培地中で30℃
において早期指数段階まで増殖させ、そして採取後に細
胞を0.1モル41yのMg5047H20溶液40m
1中に再懸濁させた。51111の部分をガラス皿中で
45秒間1.6UW/cI#X100の照射量でUV照
射した。次いで細胞を、[バラスチョップ及びエルスト
ン」の培地に10ミリモルのピルビン酸ナトリウムを添
加したちの20m1(5個)中で暗所で増殖させた。
30℃において2日後、それぞれの培養液を一連の稀釈
に付し、「バラスチョップ及びエルストン」培地に75
ミリモル濃度のグルコース及び1%(W/V)のビタミ
ン不含有カサミノ酸(米国ミシガン州デトロイトのDi
fco社製)を添加したものに平板接種し、30℃でさ
らに2日間インキュベートした。
次いでコロニイに、前述のカテコール液を噴霧し、黄/
緑色のコロニイを選択した。スクリーニングされた合計
4XIO4のコロニイから、10のコロニイを選択し、
「バラスチョップ及びエルストン」培地に75ミリモル
のグルコース及び1%(W/V)のカサミノ酸を添加し
たちの10m1中で30°Cにおいて一晩増殖させた。
細胞を採取し、前記のように燐酸塩緩衝液にエタノール
を添加したものに再懸濁し、前述のように0.5mlの
トルエンの存在下で70℃で照射した。異化抑制によっ
て突然変異株Cよりも弱い影響を受けた一つの構成的突
然変異体を選定した。このものは2B5nmにおいて6
1.2の吸収度を与えた(突然変異株Cは同一の条件下
で15.6の吸収度を生じた)。この突然変異体を以下
において便宜上「突然変異株D」と称する。
以下の実施例により本発明を説明する。
実施例 本発明の方法によるシス−3−(ヒドロキシメチル)−
3,5−シクロへキサジン−1,2−ジオルアセテート
エーテル(ベンジルアセテート−シス−グリコール)の
製造: 突然変異株りを、1%(W/V)のピルビン酸ナトリウ
ムを含む200m1の[バラスチョップ及びエルストン
」培地中で振とうしながら30℃で一晩増殖させた。こ
の200m1の培養物を次いで10ρの培地を接種する
のに用いた。この培地は、 濃  燐  酸           2.2g/ΩM
g5O・7H200,8g/1 に2SO40,45g/Ω (NH4)2804     5 g/ΩF e S 
O4−7H200,04g/IICu S Oφ4 H
201mg/ RM n S 0  ・4 H205m
g/ΩCa C0365mg/il を含み、4Mの水酸化ナトリウムでpl!6.8に調節
されたものであった。これを50Orpmで撹拌し、2
8℃に維持し、1/4vvmの空気を添加した。グルコ
ースを、40%(v/v)濃度溶液からIg/Ω/hr
の速度で添加し、pHは4MNaOHで自動滴定により
6.8に維持した。すべての溶液は使用前にオートクレ
ーブで121℃において1時間加熱殺菌した。
16時間後、培養器中の細胞密度は5g/Ωであった。
突然変異株りの細胞を遠心分離により採取した。
培養器中で、この細胞を4gの燐酸塩緩衝液中に再懸濁
させた。この緩衝溶液はKH2PO4を66g/Ω (
10ml/1)及びK  HPO4を66g/Ω (2
0ml/N)からなるものであり、pHを7.3に調節
した。温度を27.5℃に維持した。この細胞懸濁液の
BOOnmでの吸収度は12m20単位の間であり、こ
れはほぼ5g細胞乾燥重量/gに相当するものである。
培養液の撹拌は500rpIllで行なった。エタノー
ルを0.5%h/v)の濃度まで添加した。酢酸ベンジ
ルを培養液へ注入器から6m/時の一定速度で添加した
。培養液中のエタノールの濃度はガスクロマトグラフ法
によって監視し、その濃度が2g/Ω以下になったとき
には、−回当り5mlのエタノール量を添加し調節した
。ベンジルアセテート−シス−グリコールの生成は、3
75nmにおける培養液の吸収度を測定することにより
監視した。375nmにおける吸収度の上昇が停止゛し
たときに、培養液をpHIOとして、細胞を5000G
での遠心分離で除去した。上澄液を減圧において60℃
で蒸発させて200〜250m1の量とし、このフンセ
ントレートを2gのジクロロメタンで一晩連続抽出した
。ジクロロメタンを蒸発によって濃縮して油状物を得た
。この油状物に10m1のイソプロピルエーテルを添加
した。イソプロピルエーテルをデカンテーションで除き
、マイナス78℃に冷却して、ベンジル−アセテート−
シス−グリコールの微細結晶を得た。
この生成物の375nmにおけるモル消光係数の測定値
は7400であり、これは培養液中1ρ当り9.3gの
ベンジル−アセテート−シス−グリコールの濃度を表わ
している。
(外4名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (Rはアルキル基または置換アルキル基である。)を有
    する化合物。 2、Rが1〜4個の炭素原子を有する未置換アルキル基
    である請求項1記載の化合物。 3、Rがメチル基である請求項2記載の化合物。 4、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (Rはアルキル基または置換アルキル基である。)を有
    する環式ジヒドロキシ化合物を製造する方法であって: シュウドモナス・プチダ(Pseudomonas p
    utida)の第1突然変異株または構成的突然変異株
    の細胞の成長を全くまたはほとんど支持しない培地中で
    、該第1突然変異株または構成的突然変異株に対して、
    一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ を有する対応置換芳香族化合物とエネルギー源とを供給
    することからなる上記方法。 5、エネルギー源がエタノールまたは酢酸である請求項
    4記載の方法。 6、第1突然変異株がシュウドモナス・プチダNCIB
    11680またはNCIB11767菌株から誘導され
    たものである請求項4〜5のいずれかに記載の方法。 7、培地中での細胞濃度が1〜30g(乾燥重量)/l
    である請求項4〜6のいずれかに記載の方法。 8、温度が20℃〜40℃の範囲内である請求項3〜7
    のいずれかに記載の方法。 9、培地のpHが6.5〜8.5の範囲内である請求項
    4〜8のいずれかに記載の方法。 10、培地に対して酸素または酸素含有ガスを供給して
    培地中の酸素張力を飽和の1%より高く維持する請求項
    3〜9のいずれかに記載の方法。
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