JPH0773503B2 - Biological production method of amide - Google Patents

Biological production method of amide

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JPH0773503B2
JPH0773503B2 JP8113789A JP8113789A JPH0773503B2 JP H0773503 B2 JPH0773503 B2 JP H0773503B2 JP 8113789 A JP8113789 A JP 8113789A JP 8113789 A JP8113789 A JP 8113789A JP H0773503 B2 JPH0773503 B2 JP H0773503B2
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amide
enzyme
reaction
substrate
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秀明 山田
透 長沢
清水  仁
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秀明 山田
日東化学工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 (技術分野) 本発明は、水性媒体中で、ニトリルを水和して対応する
アミドを生成する能力を有する微生物由来の酵素の作用
によってニトリルを水和してこれを対応するアミドに変
換させる方法に関する。さらに具体的には、本発明は、
該水性媒体中に特定の界面活性剤を存在させることに特
徴を有するアミドの生物学的製造法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the hydration of nitriles in an aqueous medium by the action of a microbial-derived enzyme capable of hydrating the nitrile to form the corresponding amide. And to convert it to the corresponding amide. More specifically, the present invention is
It relates to a method for biologically producing an amide characterized by the presence of a specific surfactant in the aqueous medium.

(先行技術) アミドは水性媒体中で対応するニトリルの水和によって
製造されるが、この水和を微生物の産生する酵素(ニト
リラーゼあるいはニトリルヒドラターゼ)の作用によっ
て行なう方法が提案されている(たとえば、特公昭62−
21519号、特公昭56−17918号、特公昭59−37951号、特
開昭61−162192号および特開昭62−91189号各公報なら
びに特願昭63−231744号明細書参照)。このようなアミ
ドの生物学的製造法は、工業的にも実施されていて、ア
クリルアミドの有利な製造法として注目されている。
(Prior Art) An amide is produced by hydration of a corresponding nitrile in an aqueous medium, and a method has been proposed in which this hydration is carried out by the action of an enzyme (nitrilase or nitrile hydratase) produced by a microorganism (for example, , Japanese Shogun 62-
21519, JP-B-56-17918, JP-B-59-37951, JP-A-61-162192 and JP-A-62-91189, and Japanese Patent Application No. 63-231744). The biological production method of such an amide is also practiced industrially, and is attracting attention as an advantageous production method of acrylamide.

このようなアミドの生物学的水和反応に使用し得る基質
ニトリルとして、脂肪族および芳香族等の数多くのニト
リルが提案されているが、本発明者らの知見によれば、
水に溶解しきれない基質が多量に反応系に存在する場合
は、反応中に菌体、基質および生成物等の巻き込みを生
じて塊を形成し、均一な攪拌が行えなくなる。この現象
は、特に芳香族ニトリル等の水に難溶性の基質を用いた
場合に顕著であって、そのようなニトリルの水和は工業
的には実施し難い。
Although many nitriles such as aliphatic and aromatic have been proposed as a substrate nitrile that can be used in the biological hydration reaction of such amides, according to the findings of the present inventors,
When a large amount of substrate that cannot be completely dissolved in water is present in the reaction system, microbial cells, substrate, products and the like are involved during the reaction to form a lump, which makes uniform stirring impossible. This phenomenon is particularly remarkable when a poorly water-soluble substrate such as an aromatic nitrile is used, and such nitrile hydration is industrially difficult to carry out.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

(要 旨) 本発明は、上記の問題点を解決することを目的として種
々検討した結果、ニトリルの水和反応に際して反応系に
ポリオキシエチレン基を有する界面活性剤を存在させる
ことにより、反応系を均一な分散状態に保持できること
のみならず、全く意外にも該水和反応速度を大巾に向上
させ得ることを見出し、この知見に基いてなされたもの
である。
(Summary) As a result of various studies aimed at solving the above problems, the present invention shows that a reaction system containing a polyoxyethylene group-containing surfactant is present in the reaction system during the nitrile hydration reaction. It has been made based on this finding that not only can it be maintained in a uniformly dispersed state, but also that the hydration reaction rate can be greatly improved.

従って、本発明によるアミドの製造法は、 水性媒体中で、ニトリルを水和して対応するアミドを生
成する能力を有する微生物由来の酵素の作用によってニ
トリルを水和してこれを対応するアミドに変換する方法
において、該水性媒体中にポリオキシエチレン基を有す
る界面活性剤を存在させること、を特徴とするものであ
る。
Therefore, the method for producing an amide according to the present invention comprises the step of hydrating a nitrile in an aqueous medium by the action of a microorganism-derived enzyme capable of hydrating the nitrile to form the corresponding amide, thereby converting the nitrile into the corresponding amide. In the method for converting, a surfactant having a polyoxyethylene group is present in the aqueous medium.

(効 果) 本発明によれば、特定の界面活性剤の作用によって水に
難溶性のニトリルの水和反応を均一な分散状態に保持し
攪拌等のトラブルを生じることなく水和反応が行なえる
とともに、ニトリルの水和反応速度を大巾に向上させる
ことができる。水和反応速度の向上が、水に難溶性のニ
トリルにも、さらには水に易溶性のニトリルにも認めら
れることは、全く思いがけなかったことと解される。
(Effects) According to the present invention, the hydration reaction of the sparingly water-soluble nitrile is maintained in a uniform dispersed state by the action of the specific surfactant, and the hydration reaction can be carried out without causing troubles such as stirring. At the same time, the hydration reaction rate of nitrile can be greatly improved. It can be understood that it was totally unexpected that the improvement of the hydration reaction rate was observed in the nitrile which is hardly soluble in water and also in the nitrile which is easily soluble in water.

このように、本発明によれば、特に芳香族ニトリルの水
和を有利に行なうことができる。農薬原料としての2,6
−ジフルオロベンズアミド(すなわち2,6−ジフルオロ
ベンゾニトリルの水和物)あるいは各種有機工業薬品原
料として有用なベンズアミド(すなわちベンゾニトリル
の水和物)等の重要性からいって、本発明のこの効果は
有用なものである。
As described above, according to the present invention, the hydration of the aromatic nitrile can be particularly advantageously performed. 2,6 as a pesticide raw material
-Difluorobenzamide (that is, hydrate of 2,6-difluorobenzonitrile) or benzamide (that is, hydrate of benzonitrile) which is useful as a raw material for various organic industrial chemicals. It is useful.

〔発明の具体的説明〕[Specific Description of the Invention]

1.アミドの生物学的製造の基本的内容 本発明は微生物由来の酵素の作用によってニトリルを水
和してこれをアミドに変換する方法であるが、この方法
は基本的には微生物の培養および酵素の誘導ならびに得
られた酵素の基質ニトリルに対する作用からなる。
1. Basic Content of Biological Production of Amide The present invention is a method of hydrating a nitrile by the action of a microorganism-derived enzyme to convert this into an amide. It consists of the induction of the enzyme and the action of the resulting enzyme on the substrate nitrile.

これらは単位操作としてそれ自身公知であって、本発明
でも合目的的な任意の態様を採ることができる。
These are known per se as a unit operation, and any mode suitable for the present invention can be adopted.

本発明が前提とする「水性媒体中で、ニトリルを水和し
て対応するアミドを生成する能力を有する微生物由来の
酵素の作用によってニトリルを水和してこれを対応する
アミドに変換する方法」は、酵素の作用のさせ方につい
て合目的的な任意の態様を包含するものである。そのよ
うな態様の一つとして、微生物に産生させた酵素を回収
して、これを酵素標品として使用する方法があるが、こ
のようなふつうの触媒反応のような場合をも本発明では
「生物学的製造法」として扱うものとする。
The "method of hydrating a nitrile to convert it into a corresponding amide by the action of a microorganism-derived enzyme capable of hydrating the nitrile to form the corresponding amide in an aqueous medium" which is a premise of the present invention. Includes any mode in which the action of the enzyme is purposeful. As one of such embodiments, there is a method of recovering an enzyme produced by a microorganism and using this as an enzyme preparation. However, even in the case of such a normal catalytic reaction, the present invention provides ""Biological manufacturing method".

2.水和反応の詳細 1) 微生物 本発明で使用する微生物は、前記した公報等に記載され
ているバチルス(Bacilus)、バクテリジウム(Bacteri
dium)、ミクロコッカス(Micrococcus)、ブレビバテ
リウム(Brevibacterium)、コリネバクテリウム(Cory
nebacterium)、ノカルジア(Nocardia)、シュードモ
ナス(Pseudomonas)、ロドコッカス(Rhodococcus)、
アースロバクター(Arthrobacter)およびミクロバクテ
リウム(Microbacterium)各属に属するものであるが、
特に特願昭63−234744号明細書記載のロドコッカス属ロ
ドクロウス種(Rhodococcus rhodochrous)の微生物が
その産生するニトリルヒドラターゼ酵素が、芳香族ニト
リルの水和に特に有効であることおよび安定性に優れて
いることにより好適である。
2. Details of Hydration Reaction 1) Microorganisms Microorganisms used in the present invention include Bacillus and Bacteri (Bacteri) described in the above-mentioned publications and the like.
dium), Micrococcus, Brevibacterium, Corynebacterium
nebacterium), Nocardia, Pseudomonas, Rhodococcus,
It belongs to each genus of Arthrobacter and Microbacterium,
In particular, the nitrile hydratase enzyme produced by the microorganism of the genus Rhodococcus rhodochrous described in Japanese Patent Application No. 63-234744 (Rhodococcus rhodochrous) is particularly effective for hydration of aromatic nitriles and has excellent stability. It is more suitable to have.

この種の株の代表的なものは、J−1株である。A representative of this type of strain is the J-1 strain.

J−1株の詳細は下記の通りである。Details of the J-1 strain are as follows.

(1)由来および寄託 J−1株は、本発明者らが京都市左京区の土壌から採取
したものであって、昭和62年9月18日に工業技術院微生
物工業技術研究所に寄託されて、FERM BP−1478号の受
託番号を得ている。
(1) Origin and Deposit The J-1 strain was collected by the present inventors from soil in Sakyo Ward, Kyoto City and deposited on September 18, 1987 at the Institute for Microbial Technology, Institute of Industrial Science and Technology. Obtained the accession number of FERM BP-1478.

(2)菌学的性質 (a)形 態 (1)細胞の形および大きさ 0.9〜1.0μ×3〜10μ (2)細胞の多形性の有無 培養初期に長桿状を呈し、棍棒状で湾曲なくスナッピン
グを伴った発育を示し、のちに短桿菌状に断裂する。
(2) Bacteriological properties (a) Morphology (1) Cell shape and size 0.9 to 1.0 μ × 3 to 10 μ (2) Presence or absence of polymorphism in cells It develops without snapping and with snapping, and later ruptures into a short rod-like shape.

(3)運動性 なし (4)胞子の有無 なし (5)グラム染色性 陽性 (6)抗酸性 陰性 (7)異染小体 認められる (b)各培地における生育状態(30℃) (1)肉汁寒天平板培養 直径1mm(48時間)円形、不規則、平滑で表面乾き気
味、扁平、不透明、淡オレンジピンク色 (2)肉汁寒天斜面培養 糸状、表面平滑、断面はやや隆起状で乾き気味、淡オレ
ンジピンク色 (3)肉汁液体培養 菌膜を形成し、旺盛に発育する。生育するにしたがっ
て、中程度の濁り、沈澱を生ずる。
(3) Motility None (4) Presence or absence of spores None (5) Gram stainability positive (6) Anti-acid negative (7) Metachromatic bodies are observed (b) Growth state in each medium (30 ° C) (1) Meat broth agar plate culture 1mm diameter (48 hours) round, irregular, smooth and dry on the surface, flat, opaque, pale orange pink (2) Slope culture on broth agar, filamentous, smooth on the surface, slightly bumpy and dry, Light orange pink (3) Liquid culture of broth A pellicle is formed and grows vigorously. Medium turbidity and precipitation occur as it grows.

(4)肉汁ゼラチン穿刺培養 表面に良く生育、穿刺部にそってロート状に発育する
が、下層部にはほとんど発育しない。ゼラチンは、液化
は認められない。
(4) Meat broth gelatin stab culture It grows well on the surface and grows like a funnel along the stab, but hardly grows in the lower layer. Liquefaction of gelatin is not observed.

(5)リトマスミルク 変化しない (c)生理学的性質 (1)硝酸塩の還元 陽性 (2)脱窒反応 陰性 (3)MRテスト 陰性 (4)VPテスト 陰性 (5)インドールの生成 陽性 (6)硫化水素の生成 陽性 (7)デンプンの加水分解 陰性 (8)クエン酸の利用 コーサーの培地:陰性 クリステンセンの培地:陽性 (9)無機窒素源の利用 硝酸塩:陽性 アンモニウム塩:陽性 (10)色素の生成 陰性 (11)ウレアーゼ 陽性 (12)オキシダーゼ 陰性 (13)カタラーゼ 陽性 (14)セルロースの加水分解 陰性 (15)生育の範囲 pH:5〜10 温度:10〜41℃ (16)酸素に対する態度 好気性 (17)チロシンの分解 陽性 (18)アデニンの分解 陽性 (19)ホスファターゼ 陽性 (20)Tween80加水分解 陽性 (21)O−Fテスト 0(弱い) (22)耐熱性(10%スキムミルム中72℃、15分) なし (23)糖から酸および 酸の生成 ガスの生成 ガスの生成 L−アラビノース − − D−キシロース − − D−グルコース + − D−マンノース − − D−フラクトース + − 麦芽糖 + − ショ糖 + − 乳糖 − − トレハロース − − D−ソルビット + − D−マンニット + − グリセリン + − (24)単一炭素源としての 生育 イノシトール − 麦芽糖 + D−マンニット + ラムノース − D−ソルビット + m−ハイドロキシ 安息香酸 + アジピン酸ナトリウム + 安息香酸ナトリウム + クエン酸ナトリウム + 乳酸ナトリウム + テストテトロン + L−チロシン + グリセロール(1%)(W/V) (+) トレハロース (+) p−ハイドロキシ + 安息香酸(1%)(W/V) (+)弱いが陽性である。(5) Litmus milk unchanged (c) Physiological properties (1) Nitrate reduction positive (2) Denitrification reaction negative (3) MR test negative (4) VP test negative (5) Indole formation positive (6) Sulfide Generation of hydrogen Positive (7) Hydrolysis of starch Negative (8) Utilization of citric acid Coser's medium: Negative Christensen's medium: Positive (9) Inorganic nitrogen source utilization Nitrate: Positive Ammonium salt: Positive (10) Dye formation Negative (11) Urease positive (12) Oxidase negative (13) Catalase positive (14) Cellulose hydrolysis negative (15) Growth range pH: 5-10 Temperature: 10-41 ° C (16) Attitude toward oxygen Aerobic ( 17) Tyrosine degradation positive (18) Adenine degradation positive (19) Phosphatase positive (20) Tween80 hydrolysis positive (21) OF test 0 (weak) (22) Heat resistance (10% skimmed (23) in water, 15 minutes) None (23) Production of acid and acid from sugars Production of gas Production of gas L-arabinose-D-xylose-D-glucose + -D-mannose-D-fructose +- Maltose + -sucrose + -lactose-trehalose-D-sorbit + -D-mannitol + -glycerin +-(24) Growth as a single carbon source Inositol-maltose + D-mannite + rhamnose-D- Sorbit + m-hydroxy Benzoic acid + Sodium adipate + Sodium benzoate + Sodium citrate + Sodium lactate + Testtetron + L-tyrosine + Glycerol (1%) (+/-) Trehalose (+) p-Hydroxy + Benzoic acid (1%) (W / V) (+) Weak but positive.

(25)脂肪酸と細胞壁分析 不飽和、飽和直鎖脂肪酸、およびツベルクロステアリン
酸を含む。ミコール酸のTLCは単一スポットを与える。
(25) Fatty acid and cell wall analysis Includes unsaturated, saturated linear fatty acid, and tuberculostearic acid. Mycolic acid TLC gives a single spot.

以上の菌体的性質をバージーの細菌分類書(Bergy′s M
anual of Systematic Bacteriology)(1986)に基づい
て分類すると、J−1株は、好気性、グラム陽性、弱抗
酸性、カタラーゼ陽性の内生胞子を生じない桿菌であ
り、鞭毛を着生しない。また、発育の初期過程で長桿菌
状で菌糸状を呈し、枝分れ(Branching)を伴なった発
育を示し、後に短桿菌状に断裂することよりノカルディ
ア型の細菌に属するものと認められる。
Based on the above bacterial characteristics, Bergy's Bacterial Classification Document (Bergy's M
When classified based on the anual of Systematic Bacteriology (1986), the J-1 strain is an aerobic, gram-positive, weak acid-fast, catalase-positive, endospore-free bacillus that does not set flagella. In addition, in the early stage of development, it appears to be a Nocardia-type bacterium by exhibiting long-rod-like fungal shape, showing growth accompanied by branching (Branching), and later rupturing into short-rod fungi. .

脂肪酸組成の分析は、ツベルクロステアリン酸を含む不
飽和、飽和の直鎖脂肪酸を含む。ミコール酸のTLCは標
準菌Rodococcus rhodochrous(IFO 3338)と同じRfを示
す単一スポットを与えることから、Mycobacterium属と
は区別される。またミコール酸の組成(炭素数)からNo
cardia属とは区別される。その他生化学的諸性質の検討
から、本菌はRhodococcus rhodochousと認められる。
Analysis of fatty acid composition includes unsaturated, saturated straight chain fatty acids including tuberculostearic acid. Mycolic acid TLC is distinguished from Mycobacterium because it gives a single spot showing the same Rf as the standard strain Rodococcus rhodochrous (IFO 3338). In addition, from the composition (carbon number) of mycolic acid
Distinguished from the genus cardia. From the examination of other biochemical properties, this bacterium is recognized as Rhodococcus rhodochous.

2) 基質/ニトリル 上記のような微生物の産生する酵素の基質となるニトリ
ルは、芳香族および脂肪族のモノニトリルまたはジニト
リル、就中モノニトリル、である。
2) Substrate / Nitrile The nitrile serving as a substrate for the enzyme produced by the microorganism as described above is an aromatic or aliphatic mononitrile or dinitrile, especially mononitrile.

本発明の特色を最もよく享受するのは、芳香族ニトリ
ル、特に芳香環を形成する炭素数が4〜10のもの、であ
る。芳香族ニトリルの具体例のいくつかを例示すれば下
記の通りであって、下記の一般式〔I〕〜〔VI〕で示さ
れる化合物が挙げられる。
Aromatic nitrites, especially those having 4 to 10 carbon atoms forming an aromatic ring, are the ones who enjoy the features of the present invention most. Some specific examples of the aromatic nitrile are shown below, and compounds represented by the following general formulas [I] to [VI] can be mentioned.

例えば、4−、3−、および2−シアノピリジン、がそ
れである。
For example, 4-, 3-, and 2-cyanopyridine.

(ここで、R1およびR2は、それぞれ、H、CH3、OH、OCH
3、Cl、F、CN、NH2またはNO2である。) 例えば、ベンゾニトリル、o−、m−およびp−クロロ
ベンゾニトリル、o−、m−およびp−フルオロベンゾ
ニトリル、o−およびm−ニトロベンゾニトリル、p−
アミノベンゾニトリル、o−、m−およびp−トルニト
リル、4−シアノフェノール、アニソニトリル、フタロ
ニトリル、イソフタロニトリル、テレフタロニトリル、
2,6−ジクロロベンゾニトリル、2,4−ジクロロベンゾニ
トリル、2,6−ジフルオロベンゾニトリル、がそれであ
る。
(Here, R 1 and R 2 are H, CH 3 , OH, and OCH, respectively.
3 , Cl, F, CN, NH 2 or NO 2 . ) For example, benzonitrile, o-, m- and p-chlorobenzonitrile, o-, m- and p-fluorobenzonitrile, o- and m-nitrobenzonitrile, p-
Aminobenzonitrile, o-, m- and p-tolunitrile, 4-cyanophenol, anisonitrile, phthalonitrile, isophthalonitrile, terephthalonitrile,
They are 2,6-dichlorobenzonitrile, 2,4-dichlorobenzonitrile and 2,6-difluorobenzonitrile.

例えば、α−およびβ−ナフトニトリル、がそれであ
る。
For example, α- and β-naphthonitrile.

(ここで、XはSまたはOである) 例えば、2−チオフェンカルボニトリルおよび2−フロ
ニトリル、がそれである。
(Where X is S or O) For example, 2-thiophenecarbonitrile and 2-furonitrile.

リルおよび2−フロニトリル、がそれである。It is ril and 2-furonitrile.

例えば、5−シアノインドール、3−インドールアセト
ニトリル、がそれである。
For example, 5-cyanoindole, 3-indoleacetonitrile.

すなわち、シアノピラジンである。 That is, it is cyanopyrazine.

本発明で対象とするニトリルの他の一群は、脂肪族ニト
リルである。炭素数2〜6のモノまたはジニトリル、就
中モノニトリル、が適当である。生成アミドの有用性か
らいって、アクリロニトリルが代表的であり、また生産
性も良好である。
Another group of nitriles of interest in the present invention are aliphatic nitriles. Suitable are mono- or dinitriles having 2 to 6 carbon atoms, especially mononitrile. Acrylonitrile is a typical example of the usefulness of the produced amide, and the productivity is good.

これらのニトリルに対応するアミドは、CN基がCONH2
に変換されたものであることはいうまでもない。なお、
ジニトリルの場合はCN基の少なくとも1個がCONH2に変
換したものを対応するアミドと考えるものとする。
Needless to say, the amides corresponding to these nitriles are those in which the CN group has been converted into a CONH 2 group. In addition,
In the case of dinitriles, the conversion of at least one of the CN groups to CONH 2 shall be considered as the corresponding amide.

3) 界面活性剤 本発明で使用する界面活性剤は、ポリオキシエチレン基
を有するものであって、例えば、アルキルエーテル型、
アルキルアリールエーテル型、アルキルエステル型、ソ
ルビタンモノアルキルエステル型、ポリオキシエチレン
アルキルアミン等である。具体的には、アルキルエーテ
ル型としてはポリオキシエチレンステアリルエーテル
(n=14)〔エマルゲン(Emulgen)320P(花王
(株)〕、アルキルアリルエーテル型としてはポリオキ
シエチレンオクチルフェニルエーテル(n=10)〔トリ
トン(Triton)X100(和光純薬(株)〕、ソルビタンモ
ノアルキルエステル型としてはポリオキシエチレンモノ
オレイン酸ソルビタン(n=20)〔ツイン(Tween)80
(半井化学薬品(株)〕、ポリオキシエチレンアルキル
アミンとしてはポリオキシエチレンドデシルアミン(n
=5)〔アミート(Amiet)105(花王(株)〕等が挙げ
られる。
3) Surfactant The surfactant used in the present invention has a polyoxyethylene group, for example, an alkyl ether type,
Examples thereof include alkylaryl ether type, alkyl ester type, sorbitan monoalkyl ester type, polyoxyethylene alkylamine and the like. Specifically, polyoxyethylene stearyl ether (n = 14) [Emulgen 320P (Kao Corporation)] as the alkyl ether type, and polyoxyethylene octyl phenyl ether (n = 10) as the alkyl allyl ether type. [Triton X100 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), sorbitan monoalkyl ester type sorbitan polyoxyethylene monooleate (n = 20) [Tween 80
(Hanui Chemical Co., Ltd.), polyoxyethylene dodecylamine (n
= 5) [Amiet 105 (Kao Corporation)] and the like.

これらの界面活性剤の使用量は、基質の種類により変わ
り、また反応系の基質の濃度の増加とともに増加の傾向
があるが、通常は反応系に対して0.1〜5重量%の範囲
である。
The amount of these surfactants used varies depending on the type of substrate and tends to increase as the concentration of the substrate in the reaction system increases, but it is usually in the range of 0.1 to 5% by weight relative to the reaction system.

4) 培養/酵素の産生 本発明で使用する微生物の培養は、それが合目的的なも
のである限り制限はなく、前記した各公報に記載された
方法に準じて行うことができる。
4) Culture / Production of Enzyme The culture of the microorganism used in the present invention is not limited as long as it is purposeful, and can be performed according to the methods described in the above-mentioned publications.

5) ニトリルの水和 本発明が前提とする「微生物由来の酵素の作用によって
ニトリルを水和してこれを対応するアミドに変換する方
法」とは、酵素の作用のさせ方について合目的的な種々
の態様を包含するものであることは前記したところであ
る。
5) Hydration of Nitrile The "method of hydrating nitrile by the action of a microorganism-derived enzyme to convert it into a corresponding amide", which is a prerequisite for the present invention, is a purposeful method for the action of the enzyme. It has been described above that it includes various aspects.

そのような態様の一つは、微生物の培養系に基質のニト
リルを存在させておいて、培地中にアミドを生成させる
ことである。
One of such embodiments is to allow the substrate nitrile to be present in the culture system of the microorganism to form an amide in the medium.

酵素を作用させる態様の他の一つは、酵素が蓄積されて
いる培養液に基質ニトリルを添加して水和反応を行なわ
せることである。この態様の改変例として、菌体を破砕
した培養液を使用する方法が挙げられよう。
Another one of the modes in which the enzyme acts is to add a substrate nitrile to the culture medium in which the enzyme is accumulated to cause a hydration reaction. As a modified example of this embodiment, there may be mentioned a method of using a culture solution in which cells are crushed.

酵素を作用させる態様のさらに他の一つは、酵素を蓄積
した菌体を培養液から分離して、好ましくはこれを適当
な担体に担持させて「固定化」して、基質と接触させる
方法である。この方法、特にこの好ましい態様は、上記
の第二の態様と並んで、あるいは第二の態様以上に、工
業的実施に適したものということができる。担体の種類
および微生物の担持方法を含めて、そして所謂バイオリ
アクターとしての固定化微生物の利用も含めて、この技
術は周知のものである。
Yet another embodiment of the action of the enzyme is a method of separating the bacterial cells accumulating the enzyme from the culture solution, preferably supporting this on a suitable carrier and "immobilizing", and contacting with the substrate. Is. It can be said that this method, particularly this preferred embodiment, is suitable for industrial implementation, alongside the second embodiment or more than the second embodiment. This technique is well known, including the type of carrier and the method of loading the microorganisms, and also the use of immobilized microorganisms as so-called bioreactors.

酵素を作用させる態様の他の一つは、酵素標品を得て、
この酵素によっていわば非生物学的にニトリルを水和す
る方法である。水和反応は、酵素活性が失なわれない範
囲のpHおよび温度条件で行なわれることはいうまでもな
く、これらの条件は一般に上記の生物学的手法でのそれ
と同じであるということができる。このような酵素作用
時に微生物が存在しない態様も本発明では「生物学的製
造法」として取扱うことは前記した通りである。
Another one of the modes of making the enzyme act is to obtain an enzyme preparation,
This enzyme is a non-biological method of hydrating nitriles. It goes without saying that the hydration reaction is carried out under pH and temperature conditions in which enzyme activity is not lost, and these conditions are generally the same as those in the above-mentioned biological method. As described above, the aspect in which the microorganism does not exist at the time of enzyme action is treated as the "biological production method" in the present invention.

培養液ないし水和反応液中の基質濃度は、基質の種類に
よっても異なるが、通常0.5〜15モル/リットルであ
り、また反応温度は通常0〜30℃の範囲、至適pHは7〜
9の範囲である。pHの調整にはリン酸カリウムバッファ
ー、トリス/HClバッファー、HEPES/KOHバッファー、ホ
ウ酸ナトリウムバッファー等の緩衝剤を用いることが望
ましい。
The substrate concentration in the culture solution or hydration reaction solution varies depending on the type of the substrate, but is usually 0.5 to 15 mol / liter, the reaction temperature is usually in the range of 0 to 30 ° C, and the optimum pH is 7 to
The range is 9. For adjusting the pH, it is desirable to use a buffering agent such as potassium phosphate buffer, Tris / HCl buffer, HEPES / KOH buffer, sodium borate buffer.

3.実験例 以下の実験例で酵素活性の単位1ユニット(U)は、各
反応条件で各基質から対応するアミドを1μモル/分の
速度で生成させる酵素の量、として定義されたものであ
る。
3. Experimental Example In the following experimental example, one unit (U) of enzyme activity is defined as the amount of enzyme that produces the corresponding amide from each substrate at a rate of 1 μmol / min under each reaction condition. is there.

実施例1 2,6−ジフルオロベンゾニトリル40mMおよび表−1に示
す界面活性剤を所定量添加あるいは添加せずに調製した
0.1Mリン酸緩衝液(pH7)5mlに、ロドコッカス・ロドク
ロウスJ−1菌より精製単離した酵素(ニトリルヒドラ
ターゼ)185μgを添加して、攪拌下20℃で30分間反応
を行った。酵素活性は生成したアミドを高速液体クロマ
トグラフィー(HPLC)により定量し、それぞれ界面活性
剤を添加しない場合の活性を100としたときの相互活性
で示した。基質の大部分が不溶解の状態で反応が行われ
たが、界面活性剤を添加した系では、いずれも基質が均
一に分散し良好な攪拌状態が得られた。
Example 1 Prepared with or without addition of a predetermined amount of 2,6-difluorobenzonitrile 40 mM and the surfactants shown in Table 1.
To 5 ml of 0.1 M phosphate buffer (pH 7), 185 μg of an enzyme (nitrile hydratase) purified and isolated from Rhodococcus rhodochrous J-1 was added, and the reaction was carried out at 20 ° C. for 30 minutes with stirring. Enzyme activity was quantified by high performance liquid chromatography (HPLC) for the formed amides, and the activity was shown as the mutual activity when the activity in the case where no surfactant was added was 100. The reaction was carried out in the state where most of the substrate was insoluble, but in the systems to which the surfactant was added, the substrate was uniformly dispersed and a good stirring state was obtained.

結果を表−1に示す。The results are shown in Table-1.

なお、上記J−1菌の培養および酵素の精製単離条件は
以下の通りである。
The conditions for culturing the J-1 bacterium and for the purification and isolation of the enzyme are as follows.

(1)培養 基本培地(1中) グルコース 10 g K2HPO4 0.5g KH2PO4 0.5g MgSO4・7H2O 0.5g イーストエキス 1.0g ペプトン 7.5g 蒸留水 残部(pH7.2) CoCl2 10ml/リットルを含む上記基本培地に7.5g/リット
ルの尿素を添加し、この培地60mlにロドコッカス・ロド
クロウス J−1株(FERM BP−1478)の前培養液(上
記基本培地使用)4mlを加えて、28℃で96時間振盪培養
を行った。
(1) Culture Basic medium (in 1) Glucose 10 g K 2 HPO 4 0.5 g KH 2 PO 4 0.5 g MgSO 4 / 7H 2 O 0.5 g Yeast extract 1.0 g Peptone 7.5 g Distilled water balance (pH 7.2) CoCl 2 7.5 g / liter of urea was added to the above basic medium containing 10 ml / liter, and 4 ml of a pre-culture liquid (using the above basic medium) of Rhodococcus rhodochrous J-1 strain (FERM BP-1478) was added to 60 ml of this medium. Shaking culture was performed at 28 ° C. for 96 hours.

(2)反応用菌体の調製 菌体を遠心分離によって採取し、0.85%NaCl溶液で洗浄
して再び遠心分離した後、0.85% NaCl溶液に懸濁させ
て、反応用湿性菌体液とした。
(2) Preparation of cells for reaction Cells were collected by centrifugation, washed with a 0.85% NaCl solution, centrifuged again, and then suspended in a 0.85% NaCl solution to obtain a wet cell solution for reaction.

(3)反応用酵素の調製 上記の方法で培養した菌体を遠心分離によって採取した
後、ホモジナイズして無細胞抽出液を調製した。下表に
示した硫安分画および各種クロマトグラフィーを行っ
て、精製酵素を調製した。得られた酵素を反応用酵素と
した。
(3) Preparation of enzyme for reaction The cells cultured by the above method were collected by centrifugation and then homogenized to prepare a cell-free extract. The purified enzyme was prepared by performing the ammonium sulfate fractionation and various chromatographies shown in the table below. The obtained enzyme was used as a reaction enzyme.

実施例2 界面活性剤アミート105を用い、表−2に示す各種基質
を所定濃度含む0.1Mリン酸緩衝液(pH 7)5mlに、実
施例1と同様にして得たロッドコッカス・ロドクロウス
J−1菌体0.1〜4mg(乾燥重量)を添加して、攪拌下
20℃で20〜30分間反応を行い、実施例1と同様にして相
対活性を測定した。
Example 2 Rod Coccus rhodochrous J-obtained in the same manner as in Example 1 in 5 ml of 0.1 M phosphate buffer (pH 7) containing various substrates shown in Table 2 at a predetermined concentration using the surfactant Amate 105. Add 0.1 to 4 mg (dry weight) of one cell and stir
The reaction was performed at 20 ° C for 20 to 30 minutes, and the relative activity was measured in the same manner as in Example 1.

表−2には、最高の活性が得られたときの界面活性剤濃
度およびそのときの相対活性を示した。
Table 2 shows the surfactant concentration when the maximum activity was obtained and the relative activity at that time.

なお、ベンゾニトリル(10mM)、3−シアノピリジン、
アクリロニトリルおよびプロピオニトリルはこれらが溶
解した状態で、その他は基質の大部分が不溶解の状態で
行われたが、この場合でも界面活性剤を添加した系では
基質が均一に分散して良好な攪拌状態が得られた。
In addition, benzonitrile (10 mM), 3-cyanopyridine,
For acrylonitrile and propionitrile, these were dissolved, and most of the other substrates were insoluble, but even in this case, the system in which the surfactant was added showed uniform dispersion of the substrates and good results. A stirred state was obtained.

界面活性剤無添加の場合の活性 実施例3 アミート105を所定量添加または無添加の0.1Mリン酸緩
衝液(pH 7)に、実施例1と同様にして得たロドコッ
カス・ロドクロウスJ−1菌体0.85mg(乾燥重量)を含
有するように添加して4.5mlとし、この懸濁液に0.5gの
ベンゾニトリルを添加し、攪拌しながら20℃に維持し
た。反応の進行状態はベンゾニトリルおよび生成するベ
ンズアミドをHPLC分析により調べ、ベンゾニトリルが完
全に消費されるまで反応を継続した。
Activity without addition of surfactant Example 3 0.85 mg (dry weight) of Rhodococcus rhodochrous J-1 cells obtained in the same manner as in Example 1 was added to 0.1 M phosphate buffer (pH 7) with or without addition of amate 105 in a predetermined amount. To 4.5 ml, and to this suspension was added 0.5 g of benzonitrile and maintained at 20 ° C. with stirring. The progress of the reaction was examined by HPLC analysis of benzonitrile and benzamide formed, and the reaction was continued until the benzonitrile was completely consumed.

この反応において、基質の大部分が不溶解の状態で反応
を行われたが、界面活性剤を添加した系では基質が均一
に分散して良好な攪拌状態が得られた。一方、界面活性
剤添加の系では、菌体、基質、生成物の巻き込みを生じ
塊をつくり攪拌が良好に行えなかった。
In this reaction, most of the substrate was reacted in an insoluble state, but in the system to which the surfactant was added, the substrate was uniformly dispersed and a good stirring state was obtained. On the other hand, in the system to which the surfactant was added, the cells, the substrate and the product were entangled with each other to form a lump and the stirring could not be performed well.

結果を表−3に示す。The results are shown in Table-3.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 (C12P 13/02 C12R 1:01) (C12P 17/00 C12R 1:01) (C12P 17/06 C12R 1:01) (C12P 17/12 C12R 1:01) (C12N 1/20 A C12R 1:01) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location (C12P 13/02 C12R 1:01) (C12P 17/00 C12R 1:01) (C12P 17/06 C12R 1:01) (C12P 17/12 C12R 1:01) (C12N 1/20 A C12R 1:01)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水性媒体中で、ニトリルを水和して対応す
るアミドを生成する能力を有する微生物由来の酵素の作
用によってニトリルを水和してこれを対応するアミドに
変換する方法において、該水性媒体中にポリオキシエチ
レン基を有する界面活性剤を存在させることを特徴とす
る、アミドの生物学的製造法。
1. A process for hydrating a nitrile to convert it into a corresponding amide by the action of a microorganism-derived enzyme having the ability to hydrate the nitrile to produce the corresponding amide in an aqueous medium. A method for producing an amide biologically characterized by the presence of a surfactant having a polyoxyethylene group in an aqueous medium.
【請求項2】微生物が、ロドコッカス属ロドクロウス種
のJ−1株(FERM BP−1478号)である、請求項1記載
のアミドの生物学的製造法。
2. The method for biologically producing an amide according to claim 1, wherein the microorganism is a J-1 strain (FERM BP-1478) of Rhodococcus sp.
【請求項3】ニトリルが、芳香環を形成する炭素数が4
〜10の芳香族ニトリルである、請求項1〜2のいずれか
1項記載のアミドの生物学的製造法。
3. A nitrile has 4 carbon atoms forming an aromatic ring.
The method for biologically producing an amide according to any one of claims 1 to 2, wherein the aromatic nitrile is from 10 to 10.
【請求項4】芳香族ニトリルが、下記の一般式〔I〕〜
〔VI〕で示される化合物のいずれかである、請求項3記
載のアミドの生物学的製造法。 (ここで、R1およびR2は、それぞれH、CH3、OH、OC
H3、Cl、F、CN、NH2またはNO2である) (ここで、XはSまたはOである)
4. An aromatic nitrile is represented by the following general formula [I]:
The method for biologically producing an amide according to claim 3, which is any of the compounds represented by [VI]. (Here, R 1 and R 2 are H, CH 3 , OH, OC, respectively.
H 3 , Cl, F, CN, NH 2 or NO 2 ) (Where X is S or O)
【請求項5】ニトリルが、炭素数2〜6の脂肪族ニトリ
ルである、請求項1〜2のいずれか1項記載のアミドの
生物学的製造法。
5. The method for biologically producing an amide according to claim 1, wherein the nitrile is an aliphatic nitrile having 2 to 6 carbon atoms.
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