JPH08154690A - 有機ジカルボン酸ジエステルの製造方法 - Google Patents

有機ジカルボン酸ジエステルの製造方法

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JPH08154690A
JPH08154690A JP30214794A JP30214794A JPH08154690A JP H08154690 A JPH08154690 A JP H08154690A JP 30214794 A JP30214794 A JP 30214794A JP 30214794 A JP30214794 A JP 30214794A JP H08154690 A JPH08154690 A JP H08154690A
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JP
Japan
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dicarboxylic acid
reaction
organic dicarboxylic
lipase
acid
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JP30214794A
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English (en)
Inventor
Ryozo Iwasaki
亮三 岩崎
Akinori Uno
彰記 宇野
Hideo Ando
秀男 安藤
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Lion Corp
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Lion Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 触媒として耐熱性リパーゼを用い、有機ジカ
ルボン酸又はその反応性誘導体と高級アルコールとを反
応させて、有機ジカルボン酸ジエステルを製造する方法
である。 【効果】 穏和な条件下、比較的短時間で、着色のない
有機ジカルボン酸ジエステルが効率よく得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は有機ジカルボン酸ジエス
テルの製造方法の改良に関するものである。さらに詳し
くいえば、本発明は、耐熱性リパーゼを用いた酵素反応
により、有機ジカルボン酸又はその反応性誘導体とアル
コールとから、穏和な条件で、着色のない色調の優れた
ジカルボン酸ジエステルを、工業的に効率よく製造する
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ジカルボン酸ジエステルを製造す
るには、一般に有機ジカルボン酸と高級アルコールと
を、硫酸や塩酸などの無機酸、p‐トルエンスルホン酸
やベンゼンスルホン酸などの有機酸、塩化アルミニウム
や三フッ化ホウ素などのルイス酸などの触媒の存在下に
100℃以上の高温で加熱し、生成する水を系外に除去
しながら反応させる方法が行われていた。しかしなが
ら、このような方法においては、高温下で反応させるた
めに、生成した有機ジカルボン酸ジエステルが変質して
着色するという欠点があった。この有機ジカルボン酸ジ
エステルの代表的な用途はポリ塩化ビニル用の可塑剤で
あるが、これを配合したポリ塩化ビニルを例えば食品ラ
ップ用フィルムとして使用した場合、これが着色してい
ると商品価値が著しく低下することになる。このため、
これまでは、反応終了後、触媒を除去してから、生成物
を精留することで着色しないジエステルを得ることが必
要であったが、このようにすると、収率が低下するとと
もに、多量のエネルギーを消費する結果、得られる有機
ジカルボン酸ジエステルがコスト高になるのを免れなか
った。
【0003】一方、このような高温による着色を避ける
ために、触媒としてリパーゼを用い、穏和な条件で有機
ジカルボン酸ジエステルを製造することも試みられてい
るが、この場合、リパーゼの耐熱性が低いことから、3
0〜40℃程度の温度で反応させることが必要なため、
反応時間が長くなったり、設備を大規模にしなければな
らないなど、工業的に行う上には多くの解決しなければ
ならない問題点があり、まだ実用化には至っていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、有機ジカルボン酸又はその反応性誘導体
と高級アルコールとを穏和な条件で反応させることによ
り着色を防止し、かつ実用的な反応時間で、着色のない
有機ジカルボン酸ジエステルを効率よく製造しうる工業
的に実施可能な方法を提供することを目的としてなされ
たものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、短時間
で、収率よく有機ジカルボン酸と高級アルコールとを反
応させる方法について鋭意研究を重ねた結果、触媒とし
て耐熱性リパーゼを用いることにより、その目的を達成
しうることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。
【0006】すなわち、本発明は、有機ジカルボン酸又
はその反応性誘導体と高級アルコールとからジエステル
を製造するに当り、触媒として耐熱性リパーゼを用いて
反応させることを特徴とする有機ジカルボン酸ジエステ
ルの製造方法を提供するものである。
【0007】本発明方法においては、触媒として耐熱性
リパーゼが用いられる。通常のリパーゼは50℃以上の
温度では活性が失われるため、一般に40℃以下の温度
で反応せざるをえず、その結果反応時間が50時間以上
と長くなり、工業的に使用しにくい。
【0008】本発明における耐熱性リパーゼとしては、
その粉末50mgをリン酸緩衝液(0.1M、pH7)
0.4ミリリットルに溶解し、70℃の温度で30分間
加熱した後の残存活性が40%以上、好ましくは80%
以上、より好ましくは90%以上の耐熱性を有するもの
であればよく、種々のものを使用することができる。こ
のような耐熱性リパーゼとしては、例えばキャンディダ
・アンタークティカ(Candida antarct
ica)由来の耐熱性リパーゼ(SP435、ノボ社
製)、ムコール・マイハイ(Mucor miehe
i)由来の耐熱性リパーゼ(Lipozyme、ノボ社
製)などが挙げられるが、もちろんこれらに限定される
ものではない。
【0009】前記耐熱性リパーゼは固定化して用いるの
が好ましく、この固定化方法としては、担体結合法、架
橋法、包括法及び吸着法があり、いずれも採用してもよ
いが、特に吸着法が好適である。
【0010】この場合、固定化用担体としては、例えば
活性炭、多孔性ガラス、酸性白土、漂白土、カオリナイ
ト、アルミナ、シリカゲル、ベントナイト、ヒドロキシ
アパタイト、リン酸カルシウム、金属酸化物などの無機
物質、デンプン、グルテンなどの天然高分子物質、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、フェノール‐ホルマリン樹
脂、アクリル樹脂、アクリレート樹脂、アニオン交換樹
脂、カチオン交換樹脂などの合成高分子物質などを挙げ
ることができるが、本発明においては、特に物理的形態
として多孔性を有する合成高分子物質、例えば多孔性ポ
リエチレン、多孔性ポリプロピレン、多孔性フェノール
‐ホルマリン樹脂、多孔性アクリル樹脂、多孔性アクリ
レート樹脂が好ましく用いられる。なお、酵素の活性発
現を阻害しないものであれば、前記以外の種々の固定化
用担体を使用してもなんら差し支えない。
【0011】これらの固定化用担体に、耐熱性リパーゼ
を固定化する方法については特に制限はなく、従来、酵
素を担体に固定化する際に用いられている公知の方法を
採用することができる。この際、担体に固定化するリパ
ーゼ量については、リパーゼが2〜50重量%程度含ま
れているタンパク質を、固定化用担体1g当り、0.1
〜500mgの割合で固定化するのが好ましい。
【0012】本発明方法においては、原料の酸成分とし
て、有機ジカルボン酸又はその反応性誘導体が用いられ
る。この有機ジカルボン酸は、炭素数4以上の飽和若し
くは不飽和の直鎖状又は分岐を有する脂肪族ジカルボン
酸や芳香族ジカルボン酸であり、脂肪族ジカルボン酸と
しては、例えばコハク酸、フマル酸、マレイン酸、トリ
メチレンジカルボン酸、イソプロピレンジカルボン酸、
アジピン酸、ペンタメチレンジカルボン酸、ヘキサメチ
レンジカルボン酸、ヘプタメチレンジカルボン酸、セバ
シン酸、イソセバシン酸、アゼライン酸などを、芳香族
ジカルボン酸としては、例えばフタル酸、イソフタル
酸、テレフタル酸などを挙げることができる。
【0013】また、これらの有機ジカルボン酸の反応性
誘導体としては、前記ジカルボン酸と炭素数1〜3の低
級アルコールとのモノエステルやジエステル、酸無水物
など、例えばアジピン酸メチル、アジピン酸ジメチル、
セバシン酸エチル、セバシン酸ジエチル、無水マレイン
酸、無水コハク酸、無水フタル酸などを挙げることがで
きる。
【0014】一方、高級アルコールとしては、炭素数4
以上の飽和若しくは不飽和の直鎖状又は分岐を有する脂
肪族アルコールや、芳香脂肪族アルコールが用いられ
る。このようなものとしては、例えばn‐ブタノール、
イソブタノール、2‐ブテン‐1‐オール、3‐ブテン
‐2‐オール、1‐ペンタノール、2‐ペンタノール、
3‐ペンタノール、1‐ヘキサノール、2‐ヘキサノー
ル、3‐ヘキサノール、1‐ヘプタノール、2‐ヘプタ
ノール、3‐ヘプタノール、4‐ヘプタノール、1‐オ
クタノール、イソオクタノール、2‐エチルヘキサノー
ル、1‐ノナノール、2‐ノナノール、1‐デカノー
ル、2‐デカノール、1‐ウンデカノール、2‐ウンデ
カノール、1‐ドデカノール、2‐ドデカノール、1‐
トリデカノール、2‐トリデカノール、1‐テトラデカ
ノール、2‐テトラデカノール、1‐ペンタデカノー
ル、2‐ペンタデカノール、1‐ヘキサデカノール、2
‐ヘキサデカノール、1‐ヘプタデカノール、2‐ヘプ
タデカノール、1‐オクタデカノール、2‐オクタデカ
ノール、ベンジルアルコールなどを挙げることができ
る。これらのアルコールは、それぞれ単独で用いてもよ
いし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0015】本発明方法においては、前記高級アルコー
ルは、有機ジカルボン酸又はその反応性誘導体に対し、
モル比で、通常2.0以上、好ましくは2.0〜5.
0、より好ましくは2.0〜3.0の割合で用いられ
る。アルコールの使用量がモル比で2.0未満ではモノ
エステルの生成量が多くなる。また、アルコールの使用
量を多くするほどジエステルの生成速度が速くなるが、
モル比で5.0を超えるとその量の割にはジエステル生
成速度の向上がみられず、むしろ容積効率が悪くなり、
経済的に不利となる。
【0016】本発明の酵素反応においては、反応温度を
40℃以上にすることにより、好ましい結果が得られ
る。反応温度が40℃未満では反応速度が遅すぎて実用
的でなく、また高級アルコールの融点の関係から、使用
できる高級アルコールが制限される。一方、温度が高す
ぎるとリパーゼが失活するので、反応速度及びリパーゼ
の活性の面から、より好ましい反応温度は50〜90℃
の範囲である。また、本発明においては、生成した水を
系外へ留去させながら反応を行うのが好ましい。生成し
た水を系外へ留去させる方法については特に制限はな
く、例えば減圧下で反応させる方法、不活性ガスを反応
液中に吹き込む方法、水と共沸する不活性溶剤を反応系
に加える方法などを用いることができる。
【0017】本発明方法においては、反応はバッチ式、
連続式のいずれでもよいが、工業的に実施するには、固
定化耐熱性リパーゼを充てんしたバイオリアクターを用
い、連続的に反応を行うのが有利である。
【0018】酵素反応で生成した有機ジカルボン酸ジエ
ステルは、公知の手段により、反応終了液から単離する
ことができる。このようにして得られた有機ジカルボン
酸ジエステルは着色がなく、色調の優れたものである。
【0019】
【発明の効果】本発明方法によると、耐熱性リパーゼを
用いた酵素反応により、有機ジカルボン酸又はその反応
性誘導体と高級アルコールとから、穏和な条件で、かつ
比較的短時間で、着色のない有機ジカルボン酸ジエステ
ルを効率よく得ることができる。したがって、本発明方
法は、品質の高い有機ジカルボン酸ジエステルの工業的
な製造方法として極めて有効である。
【0020】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。
【0021】参考例 (1)各種リパーゼの耐熱性試験 表1及び表2に示す各種リパーゼ粉末 50mgを、リ
ン酸緩衝液(0.1M、pH7)0.4ミリリットルに
溶解したのち、70℃で30分間加熱し、次いで、これ
を冷水により冷却後、前記緩衝液で希釈し、酵素溶液サ
ンプルとした。
【0022】次に、この酵素溶液サンプル 1ミリリッ
トルと基質溶液(40重量%オリーブオイルエマルショ
ン溶液)6ミリリットルとを混合し、30℃で30分間
酵素反応を行った。反応後、エタノール/アセトン/
0.02モルEDTA(容量比1/1/1)溶液10ミ
リリットルを添加して反応を停止させた。なお、ブラン
クとして未加熱のリパーゼ水溶液を用い、前記酵素反応
を並行して行った。
【0023】酵素反応終了後、0.025N水酸化ナト
リウム水溶液で滴定して遊離脂肪酸量から酵素活性を算
出し、式 相対活性(%)=(加熱後の酵素活性/加熱前の酵素活
性)×100 を用いて、加熱前後の相対活性を求めた。結果を表1及
び表2に示す。
【0024】(2)各種固定化リパーゼの溶液中でのエ
ステル交換能 トリオレイン 1.56g(1.79ミリモル)とグリ
セリン 0.99g(10.74ミリモル)との混合物
に、tert‐ブチルアルコール 10ミリリットルを
加え、さらに表1及び表2に示す各種リパーゼを多孔性
アクリル樹脂に固定化したもの100mgを加え、60
℃で4時間かきまぜて反応させた。反応後、遠心分離に
より固定化リパーゼを除去した。
【0025】次に、固定化リパーゼを分離した液 20
マイクロリットルを、スクリュー管に採り、ピリジン
30ミリリットルを加え、さらに内部標準物質としてn
‐テトラデカンの入ったピリジン(20mg/ミリリッ
トル)とシリル化剤としてビス(トリメチルシリル)ト
リフルオロアセトアミド 200マイクロリットルとを
加え、70〜80℃で30分間静置反応を行った。この
反応液1マイクロリットルをガスクロマトグラフィーに
より分析し、油分中のグリセリンモノエステル、ジエス
テル、トリエステルの重量%を測定し、次式によりエス
テル交換率を算出し、エステル交換能とした。
【0026】
【数1】
【0027】結果を表1及び表2に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】表1及び表2から、キャンディダ・アンタ
ークティカ由来のリパーゼSP435及びムコール・マ
イハイ由来のLipozymeは優れた耐熱性を有し、
しかも固定化することにより、リパーゼ反応としては比
較的高い60℃という反応温度で、短時間に高いエステ
ル交換率を達成できることが分かった。
【0031】実施例1 アジピン酸200g(1.37モル)及び固定化リパー
ゼ「SP435」40gを、1リットル容の温度計、マ
ノメーター、凝縮器を備えた丸底フラスコに入れ、さら
に2‐エチルヘキサノールを320.7g(アジピン酸
に対するモル比1.8)、374.2g(同モル比2.
1)、345.5g(同モル比2.5)、534.6g
(同モル比3.0)それぞれ加え、70℃、30Tor
rにて生成する水を凝縮器で凝縮して系外に除きなが
ら、6時間反応させた。
【0032】反応終了後、固定化酵素をろ過して取り除
いたのち、反応液の組成をガスクロマトグラフィーによ
り分析した。結果を表3に示す。なお、ろ過後の反応液
は、いずれも着色がほとんどなかった。
【0033】
【表3】
【0034】実施例2 アジピン酸 200g(1.37モル)、2‐エチルヘ
キサノール 374.2g(アジピン酸に対するモル比
2.1)及び固定化リパーゼ「SP435」40gを、
1リットル容の温度計、マノメーター、凝縮器を備えた
丸底フラスコに入れ、温度を30℃、40℃、70℃及
び100℃とそれぞれ変えて、30Torrで生成する
水を凝縮器で凝縮して系外に除きながら、6時間反応さ
せた。
【0035】反応終了後、固定化酵素をろ過して取り除
いたのち、反応液の組成をガスクロマトグラフィーによ
り分析した。その結果を表4に示す。
【0036】
【表4】
【0037】実施例3 アジピン酸 200g(1.37モル)、アジピン酸に
対するモル比が2.1の量の各種アルコール及び固定化
リパーゼ「SP435」40gを、1リットル容の温度
計、マノメーター、凝縮器を備えた丸底フラスコに入
れ、留出したアルコールを水と分離して反応器に戻しな
がら70℃、30Torrで8時間反応させた。
【0038】反応終了後、固定化酵素をろ過して取り除
いたのち、反応液の組成をガスクロマトグラフィーによ
り分析した。その結果を表5に示す。なお、ろ過後の反
応液は、いずれも着色がほとんどなかった。
【0039】
【表5】
【0040】比較例 アジピン酸 200g(1.37モル)、2‐エチルヘ
キサノール 374.2g(アジピン酸に対するモル比
2.1)及びp‐トルエンスルホン酸 5gを、1リッ
トル容の温度計、マノメーター、凝縮器を備えた丸底フ
ラスコに入れ、130℃、30Torrにて生成する水
を凝縮器で凝縮して系外へ除きながら、6時間反応させ
た。
【0041】反応終了後、8重量%水酸化ナトリウム水
溶液50ミリリットルを加えてかきまぜた。静置して有
機相と水相を分離して有機相の色調を測定したところ、
ハーゼンナンバー(APHA色度)で500であった。
なお、固定化リパーゼ「SP435」を用いて70℃で
6時間反応した反応液(実施例1において、2‐エチル
ヘキサノール/アジピン酸モル比2.1の場合)の色調
を同様に測定したところ、ハーゼンナンバーで5であっ
た。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機ジカルボン酸又はその反応性誘導体
    と高級アルコールとからジエステルを製造するに当り、
    触媒として耐熱性リパーゼを用いて反応させることを特
    徴とする有機ジカルボン酸ジエステルの製造方法。
  2. 【請求項2】 耐熱性リパーゼが、キャンディダ・アン
    タークティカ(Candida antarctic
    a)又はムコール・マイハイ(Mucor miehe
    i)由来のリパーゼである請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 耐熱性リパーゼを担体に固定化して用い
    る請求項1又は2記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 50〜90℃の温度において反応させる
    請求項1、2又は3記載の製造方法。
JP30214794A 1994-12-06 1994-12-06 有機ジカルボン酸ジエステルの製造方法 Pending JPH08154690A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL423446A1 (pl) * 2017-11-14 2019-05-20 Politechnika Slaska Im Wincent Sposób otrzymywania estrów kwasów dikarboksylowych

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