JPH03297394A - 光学活性１，３―ブタンジオールの製造法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は医薬や農薬等の合成原料として有用な光学活性
１．３−ブタンジオールの微生物を用いる製造法に関す
る。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来、
微生物を用い、光学活性１．３−ブタンジオールを製造
する方法としては、該化合物のエナンチオマー混合物に
、いずれか一方のエナンチオマーを不斉的に資化できる
能力を有する微生物を作用させ、残存する光学活性な１
，３ブタンジオールを採取する方法（特願平１１０７０
１６号明細書、特開平１−３２０９９７号公報）等が知
られている。

これらの方法は光学活性１．３−ブタンジオールの製造
方法としては優れた方法であるが、反応の際の基質の仕
込み濃度が低く、目的物の生産性が低いことが問題であ
る。この問題点を解決し、基質の高濃度仕込みを可能に
し、より生産性の高い製造方法の開発が望まれている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、かかる事情に鑑み、光学純度の高い光学
活性１，３−ブタンジオールの製造方法に於いて、より
生産性の高い製造方法を開発すべく種々検討した結果、
当該反応に於いて、目的とするエナンチオマーとは反対
のエナンチオマーの反応液中の濃度を制御しながら１．
３−ブタンジオールのエナンチオマー混合物を流加し、
反応させることにより、反応液中の目的物の蓄積濃度を
向上させることが可能であることを見出し、大幅な生産
性向上を達成することができ、本発明を完成した。

即ち、本発明は、１，３−ブタンジオールのエナンチオ
マー混合物に微生物を作用させ残存する光学活性１，３
−ブタンジオールを採取する光学活性１．３−ブタンジ
オールの製造方法に於いて、製造を目的とするエナンチ
オマーとは反対のエナンチオマーの反応液中の濃度を制
御しながら１．３−ブタンジオールのエナンチオマー混
合物を流加し、反応させることを特徴とする光学活性１
，３−ブタンジオールの製造法に係わるものである。

本発明に使用できる微生物としては、１．３−ブタンジ
オールのエナンチオマー混合物の一方のエナンチオマー
を不斉的に資化し光学活性１゜３−ブタンジオールを残
存させる能力を有する微生物等を用いることが出来る。

本発明者らにかかわる特願平１−１０７０１６号明細書
や特開平１−３２０９９７号公報に記載されている全微
生物が使用可能である。これらの例としては、１．３−
ブタンジオールのエナンチオマー混合物を不斉的に資化
しくＲ）体を残存する微生物としては例えば、ブレビバ
クテリウム（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、キャ
ンディダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属、エンテロバクタ−（Ｅ
ｎ　ｔｅｒｏｂａｃ　ｔｅｒ）属、ゲオトリカム（Ｇｅ
ｏｔｒｉｃｈｕ＠）属等に属する微生物等が挙げられ、
１．３−ブタンジオールのエナンチオマー混合物を不斉
的に責化しくＳ）体を残存する微生物としては例えば、
アグロバクテリウム（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属
、アゾトバクタ−（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）属、バチ
ルス（Ｂａｃｉｌ　１ｕｓ）属等に属する微生物等が挙
げられる。

これらの微生物を培養する為の培地組成としては、通常
これらの微生物が生育しうる培地なら何でも使用できる
。例えば、炭素源としては、グルコース、シュクロース
、マルトース等の糖類、乳酸、酢酸、クエン酸等の有機
酸類、エタノール、１．３−ブタンジオール、グリセロ
ール等のアルコール類又はこれらの混合物、窒素源とし
ては硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、尿素、酵
母エキス、コーンステイープリカ、肉エキス、ペプトン
等、他に無機塩、ビタミン類等、通常の培地に用いられ
る栄養源を適宜混合して用いることができる。また必要
に応じて微生物の増殖を促進する因子、本発明の目的化
合物の生成能力を高める因子、あるいは培地のｐＨ保持
に有効な物質も添加できる。

培養方法としては培地ｐＨは３．０〜９．５、好ましく
は４〜８、培養温度は２０〜４５℃、好ましくは２５〜
３７°Ｃで、嫌気的或いは好気的に、その微生物の生育
に適した条件下５〜１２０時間、好ましくは１２〜７２
時間程度培養する。

本発明に於いて１．３−ブタンジオールのエナンチオマ
ー混合物と微生物菌体との反応方法としては、先に述べ
た培地の中に予め１．３−ブタンジオールのエナンチオ
マー混合物を添加しておき、ここに種菌を接種して培養
することにより菌体増殖と反応を同時に行う方法、或い
はある程度菌体の増殖が見られた後に１，３−ブタンジ
オールのエナンチオマー混合物を添加する方法、培養終
了後に１．３−ブタンジオールのエナンチオマー混合物
を添加する方法、培養終了後に菌体を分離しこれと１，
３−ブタンジオールのエナンチオマー混合物を反応させ
る方法、或いはこのようにして得られた菌体を公知の方
法により固定化し、１．３−ブタンジオールのエナンチ
オマー混合物と反応させる方法等、種々の方法が提案で
きる。

このような種々の方法で１，３−ブタンジオールのエナ
ンチオマー混合物と微生物菌体とを反応させる際の温度
、通気撹拌条件、基質濃度、菌体濃度、反応時間等の種
々の反応条件は特に限定されず、目的のエナンチオマー
の製造に最も有利な条件が選択されれば良い。

ところで、このようにして、１．３−ブタンジオールの
エナンチオマー混合物と微生物菌体との反応を行うに当
たり、基質となる１、３−ブタンジオールのエナンチオ
マー混合物を最初に一度に仕込む方法もあるが、この場
合は、使用する菌体量にもよるが、一般的に基質濃度を
数％以上にすると、基質阻害がかかり、反応速度が低下
し、結果として反応時間が長引き生産性の面からして必
ずしも好ましい方法ではない。

このような問題の解決策として、一般的に基質濃度を、
基質阻害がかからない範囲内でコントロールしつつ連続
的に基質を供給しながら最大の反応速度を保ちつつ反応
させる、いわゆる流加反応方式が採られるケースが多い
。

本目的化合物製造の場合も以下の比較例及び実施例で述
べるように、最初から基質濃度を高く設定した場合に比
べ、流加反応方式の方が、最終的に反応時間も短く、か
つ最終蓄積濃度も高くなり生産性が向上することが判明
した。

ここで、流加する基質は１．３−ブタンジオールのエナ
ンチオマー混合物であるが実質的に菌体中の酵素の基質
になるのは目的物の反対のエナンチオマーであり、反応
液中のこの濃度を一定範囲内でコントロールすることが
重要である。

この際の濃度としては、好ましくは０．１〜３重量％、
より好ましくは０．５〜１．５重量％を例示できる。

また、流加方法は間欠的でも連続的でも良い。

更に、このような流加反応方式は微生物菌体と１．３−
ブタンジオールのエナンチオマー混合物との上述の全て
の反応方法について適用可能である。

このようにして反応を行い目的物であるエナンチオマー
の光学純度が所望の値に到達したら、公知の方法により
反応液がら菌体を除去し精製工程に移る。得られた上澄
液を適当に濃縮脱水後、酢酸エチル等の有機溶媒で目的
物を抽出し、次いで無水硫酸ナトリウム等で脱水し、減
圧下で溶媒を除去すると、目的物の光学活性１，３−ブ
タンジオールが得られる。また、更にこれを蒸留するこ
とにより精製することもできる。また、上澄液をそのま
ま減圧上脱水し、次いで蒸留しても目的物は得られるし
、限外濾過膜処理、活性炭処理、或いはイオン交換樹脂
処理等を行い前処理した後、脱水、蒸留しても目的物は
得られる。

〔実施例〕

以下、本発明を比較例及び実施例にて更に詳しく説明す
るが、本発明はこれらの比較例及び実施例のみに限定さ
れるものではない。

尚、これらの比較例及び実施例に於ける反応液中の１，
３−ブタンジオールの定量は、ガスクロマトグラフィー
（カラム：　Ｔｈｅｒｍｏｎ　３０００．　（２ｍ）　
。

温度１３０℃）により、光学純度の測定はサンプルの１
．３−ブタンジオールを定法により塩化アセチルでアセ
チル化した後、光学分割カラムを用いた高速液体クロマ
トグラフィー（カラム：ダイセル化学工業製キラルセル
ＯＢ、溶媒：ｎヘキサン／２−プロパツール＝１９：１
、波長２２０ｎｍ、流速０．５ａＺ／分）により測定し
た。

比較例１ グルコース２％、酵母エキス１％、シリコン消泡剤０．
０１％（ｐＨ６）の組成を有する培地１５！を３０２容
ジャーファーメンタ−に入れ、１２１°Ｃ１１５分間加
熱殺菌した。ここへ、上記と同じ組成の培地で前培養し
たゲオトリカム・カンデイダムＩＦ０４６０１（７）前
培養液を１１植菌し、３０”Ｃ７−１撹拌４００ｒｐｍ
、通気量０．５ｖｖｍ＋発酵槽の内圧０．４ｋｇ／ｃｍ
”の条件下、２０時間通気撹拌培養を行った。

次いで、この培養液から１２を採り遠心分離し、生温菌
体７０ｇを得た。

この生菌体の全量を用い、１．３−ブタンジオールのラ
セミ体５０ｇ、シリコン消泡剤０．１ｇ、　’Ａりは水
を加え、全量１１の反応液を構成し、２．６１容ミニジ
ャーファーメンタ−に入れ、３０″Ｃで、撹拌４００ｒ
ｐｍ、通気量０．５ｖｖｍ、　ｐＨ３（硫酸或いはカセ
イソーダ溶液で調節）の条件下、通気撹拌し反応させた
。光学純度９７％ｅ、ｅ、になった時点を反応終了とし
た０反応時間は３８時間であった。

反応終了液には（Ｒ）−１，３−ブタンジオールが１７
ｇ生成していた。

比較例２ 比較例１で得られた培養液１！！を２．６！容ミニジヤ
ーに入れ、０．１規定硫酸或いは０．１規定カセイソー
ダ溶液によりｐＨを３にコントロールしながら３０°Ｃ
１撹拌４００ｒｐｍ、通気量０．５ｖｖｍの条件下、１
，３−ブタンジオールのラセミ体を５０ｇ添加し反応さ
せた。光学純度９７％ｅ、ｅ、になった時点を反応終了
とした。反応時間は３５時間であった。反応終了液には
（Ｒ）−１，３−ブタンジオールが１８ｇ生成していた
。

実施例１ 比較例１で得られた培養液３２を遠心分離し、得られた
生温菌体２１０ｇを３分割し、生温菌体７０ｇに対しシ
リコン消泡剤０．１ｇ残りは水を加え、全量１１の反応
液を３液構成し、比較例１の場合と同様に２．６２容ミ
ニジヤーに入れ、３０°Ｃで撹拌４００ｒｐ＋ｍ、通気
量０．５ｖｖｍ、　ｐＨ３（硫酸或いはカセイソーダ溶
液で調節）の条件下、１，３−ブタンジオールのラセミ
体を（Ｓ）体の濃度が夫々、Ｎｏ、　１のジャーは０．
１〜０．５％、阻２のジャーは０．５〜１．５％、ＮＯ
，３のジャーは１．５％〜２．５％の範囲になるように
コントロールしながら、最終的にはラセミ体として合計
７０ｇを反応しながら連続的に供給した。光学純度９７
％ｅ、ｅ、になった時点を反応終了とした。

それぞれのジャーの反応時間、反応終了液中の（１？）
−１，３−ブタンジオールの濃度を表１に示す。

表　　　　　　　１ 実施例２ 比較例１で得られた培養液１！を２．６２容ミニジヤー
に入れ、０．１規定硫酸或いは０．１規定カセイソーダ
溶液によりｐＨを３にコントロールしながら３０°Ｃ１
撹拌４００ｒｐｍ、通気量０．５ｖｖｍの条件下、Ｌ３
−ブタンジオールのラセミ体を（Ｓ）体の濃度が０．５
〜１．５％の範囲に入るようコントロールしながら、最
終的にはラセミ体として合計８０ｇを反応しながら連続
的に供給し反応させた。光学純度９７％ｅ、ｅ、になっ
た時点を反応終了とした。反応時間は５８時間、反応終
了液中の（Ｒ）−１，３−ブタンジオールの濃度は３４
ｇ／　Ｒであった。

反応終了液を遠心分離し、上澄液９００ｇを得た。

この上澄液を限外濾過膜（分画分子量３万、有効膜面積
０．２５ｍ”　：ダイセル化学工業製）により処理し、
次いで減圧下、ロータリーエバポレーターで濃縮脱水し
、減圧下（３０〜４０トール）、１２０〜１３０°Ｃで
蒸留し、（Ｒ）−１，３−ブタンジオールの精製物２５
ｇを得た。

〔発明の効果〕

本発明の方法を用いることにより、工業的規模での光学
活性１，３−ブタンジオールの製造に於いて基質の高濃
度仕込みが可能となり生産性を大幅に向上させることが
できた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１，３−ブタンジオールのエナンチオマー混合物に
   微生物を作用させ残存する光学活性１，３−ブタンジオ
   ールを採取する光学活性１，３−ブタンジオールの製造
   法に於いて、製造を目的とするエナンチオマーとは反対
   のエナンチオマーの反応液中の濃度を制御しながら１，
   ３−ブタンジオールのエナンチオマー混合物を添加し、
   反応させることを特徴とする光学活性１，３−ブタンジ
   オールの製造法。 ２、製造を目的とするエナンチオマーとは反対のエナン
   チオマーの反応液中の濃度を０．５〜１．５重量％の範
   囲内で制御することを特徴とする請求項１記載の製造法
   。