JPH09107983A - ヒドロキシメチルナフタレン類の製造法ならびにヒドロキシメチルメチルナフタレン類および/またはジヒドロキシメチルナフタレン類の製造法 - Google Patents

ヒドロキシメチルナフタレン類の製造法ならびにヒドロキシメチルメチルナフタレン類および/またはジヒドロキシメチルナフタレン類の製造法

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JPH09107983A
JPH09107983A JP29744795A JP29744795A JPH09107983A JP H09107983 A JPH09107983 A JP H09107983A JP 29744795 A JP29744795 A JP 29744795A JP 29744795 A JP29744795 A JP 29744795A JP H09107983 A JPH09107983 A JP H09107983A
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methylnaphthalene
hydroxymethylnaphthalene
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methyl
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Masami Inoue
正美 井上
Michio Sayama
三千雄 佐山
Yasushi Itoi
泰 糸井
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Arakawa Chemical Industries Ltd
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Arakawa Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒドロキシメチルナフタレン類やジヒドロキ
シメチルナフタレン類等を、微生物を用いた酸化反応に
より選択性よく製造する方法を提供すること。 【解決手段】 メチルナフタレン類またはジメチルナフ
タレン類にバシラス属に属する微生物を作用させてメチ
ル基の酸化反応を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はヒドロキシメチルナ
フタレン類の製造法ならびにヒドロキシメチルメチルナ
フタレン類および/またはジヒドロキシメチルナフタレ
ン類の製造法に関する。本発明で得られるヒドロキシメ
チルナフタレン類、ヒドロキシメチルメチルナフタレン
類、ジヒドロキシメチルナフタレン類は染料、色素、香
料等の原材料やポリエステル原材料として利用できる。
【0002】
【従来の技術】ヒドロキシメチルナフタレン類の製法と
しては、メチルナフタレン類を酢酸マンガン、酢酸鉛、
酢酸コバルトもしくは酢酸パラジウムで酸化する方法が
一般的である。しかし、これらの方法は、メチルナフタ
レン類と当量もしくは過剰の酢酸金属塩を用いなければ
ならず、不経済である。
【0003】一方、微生物を用いた酸化反応は、微生物
があたかも空気中の酸素を活性化して酸化を行う触媒の
ように働くため経済的に有利であり、微生物の種類を選
択すれば工業的に有用な手段になりうる。たとえば、微
生物によるメチルナフタレン類の代謝の例としては、シ
ュードモナス(Pseudomonas )属の菌の作用によりヒド
ロキシメチルナフタレン類を経由してナフタレンカルボ
ン酸類を生産する方法が知られている。しかしながら、
かかる方法ではヒドロキシメチルナフタレン類およびナ
フタレンカルボン酸類の両方を代謝産物として生成する
ため、ヒドロキシメチルナフタレン類の選択性は良好と
はいえない。さらに、シュードモナス属の菌を用いたジ
メチルナフタレン類の酸化においては、選択的に1つの
メチル基のみが酸化されるため、2つのメチル基を同時
に酸化してジヒドロキシメチルナフタレン類を生産でき
ない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ヒドロキシ
メチルナフタレン類やジヒドロキシメチルナフタレン類
等を、微生物を用いた酸化反応により選択性よく製造す
る方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく、メチルナフタレン類等に作用させる微生
物について鋭意検討を重ねた結果、バシラス属に属する
微生物により前記目的を達成できることを見出した。
【0006】すなわち、本発明は、メチルナフタレン類
にバシラス属に属する微生物を作用させてメチルナフタ
レン類のメチル基の酸化反応を行なう工程および反応液
からヒドロキシメチルナフタレン類を採取する工程を含
んでなるヒドロキシメチルナフタレン類の製造法、並び
にジメチルナフタレン類にバシラス属に属する微生物を
作用させて、ジメチルナフタレン類のメチル基の1つま
たは2つの酸化反応を行なう工程ならびに反応液からヒ
ドロキシメチルメチルナフタレン類および/またはジヒ
ドロキシメチルナフタレン類を採取する工程を含んでな
るヒドロキシメチルメチルナフタレン類および/または
ジヒドロキシメチルナフタレン類の製造法に関する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明において基質として用いら
れるメチルナフタレン類とは、ナフタレンのα位または
β位にメチル基を有する化合物であり、たとえば、α−
メチルナフタレン、β−メチルナフタレンがあげられ
る。またジメチルナフタレン類とは、一般式(1):
【0008】
【化1】
【0009】(式中、R1 〜R6 はいずれも水素原子ま
たはメチル基であり、R1 〜R6 の2つはメチル基であ
る)で表される化合物であり、たとえば、2,6−ジメ
チルナフタレン、1,5−ジメチルナフタレン等があげ
られる。
【0010】本発明に使用されうる微生物は、バシラセ
アエ(Bacillaceae )科のバシラス属に属するグラム陽
性の有芽胞桿菌であり、好ましくはバシラス セレウス
(Bacillus cereus )、特に好ましくは平成6年3月7
日に工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託した、受
託番号 FERM P−14210である。バシラスセ
レウスは土壌常在の通性嫌気性菌で、耕地、河川、公
園、山林などあらゆる土壌中に芽胞の状態で分布してお
り、周毛性べん毛を有し、運動性を示すグラム陽性の有
芽胞桿菌であって菌体の中央またはやや中央に楕円形の
芽胞が存在する。
【0011】前記微生物の培養には、通常、微生物の培
養に用いられる栄養源を含む液体培地が使用されうる。
前記栄養源は、炭素源および窒素源として肉エキス、ペ
プトンなどが用いられる。さらに、たとえばリン、マグ
ネシウム、鉄、マンガン、NaClなどの無機物質およびビ
タミン類などが適宜混合されうる。そのような培地の例
としては、たとえば蒸留水に魚(カツオ)肉エキス、ポ
リペプトン、NaClを溶解した液体培地があげられる。培
地は滅菌することが必要である。滅菌は通常の高圧蒸気
滅菌などにより行なうことができる。
【0012】前記微生物は、本発明の製造法に用いる前
に、通常の条件、たとえば、pH5〜9程度、好ましく
はpH6.5〜7.5にて、15〜40℃程度、好まし
くは25〜35℃の温度で所望の濁度となるまで、12
〜48時間程度、前培養を行なってもよい。前培養を行
なった培養物の中に直接基質を加えて反応を行なっても
よいし、基質を入れた反応用の溶液中に前記培養物を適
量加えてもよいし、または前培養後に遠心分離によって
菌体を集めて反応に用いてもよい。
【0013】反応の際に用いられる液体の種類はとくに
限定されないが、蒸留水、前記した液体培地などを用い
てもよい。希釈された液体培地を用いると反応の収率が
上昇するので好ましい。
【0014】本発明における「希釈された培地」および
「希釈培地」とは、通常用いられる量の栄養源を含有す
る液体培地を希釈してえられる培地を意味するが、少な
くとも炭素源が通常用いられる量より少なく含有され
る。好ましくは1/2〜1/20量、より好ましくは1
/5〜1/10量含有される培地をも含みうる。前記液
体培地の培地1000ml中に栄養源の含有量はたとえ
ば魚肉(カツオ)エキス(和光純薬社製、魚肉エキス
((カツオ製)、水分30%含有)10g、ポリペプト
ン(日本製薬社製、総窒素12.5〜14.5%、アミ
ノ酸窒素5.0〜6.5%含有)10g、NaCl2gであ
る。希釈された液体培地は、好ましくは2〜20倍程
度、より好ましくは5〜10倍に滅菌水を用いて希釈さ
れたものである。
【0015】反応液中の微生物の菌体量は、菌体が基質
および反応液に適切に接触しうるように選択するとよ
く、1〜10g菌体/100ml反応液、好ましくは2
〜5g菌体/100ml反応液で行なうとよい。菌体の
量が少ないと基質との接触の効率が低く、また菌体の量
が多すぎると菌体による反応の効率が低下する。
【0016】菌体は、前記の前培養された菌体をそのま
ま用いてもよいが、支持体に固定化された菌体を用いる
と繰り返し利用でき、また、プロダクトインヒビション
の原因となりうる生産されたヒドロキシメチルナフタレ
ン類等を流通循環法、回分法(バッチ法)または半回分
法などによって反応液から除くことができ、さらに連続
的に多量のメチルナフタレン類等の基質を反応させるこ
とができるので好ましい。支持体用材料としてはたとえ
ばカラギーナン、アルギン酸、寒天類などの、海藻から
えられた多糖類を含む種々のゲル化基剤、またはポリア
クリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸
(塩)等のゲル化能を有する吸水性ポリマーがあげられ
る。これら支持体用材料のうちとくにカラギーナン、ア
ルギン酸を用いることが好ましい。支持体の形状は特に
限定されないが好ましくは球状である。たとえば、ゲル
化にともなって菌体を固定化する手順として、支持体
用材料を含む液体を加熱して溶解したのち冷却し、ゲ
ル化時に菌体を加える、支持体用材料を溶液としたのち
菌体を加え、ナトリウム塩、カルシウム塩などの金属塩
溶液中に滴下してゲル化させる、等があげられる。支持
体用材料のゲル化にともなって菌体を固定化する際、ア
セトン、ジメチルスルホキシドなどの有機溶媒が添加さ
れる。前記においては支持体用材料を含む液体を加熱
溶解ののち、熱による菌体への影響および熱によって前
記有機溶媒が蒸発することを考慮して、固定化を30〜
55℃にて行なうことが好ましい。前記支持体用材料と
してカラギーナンを用いての手順を行なうばあい、固
定化は以下の方法にしたがって行なうとよい。蒸留水1
20mlに対してκ−カラギーナン1.0〜2.0g程
度、好ましくは1.2〜1.6gを添加して45〜55
℃にて溶解し、菌体2〜5gを加える。この液に0.1
〜2.0ml程度、好ましくは0.5〜1.5ml、よ
り好ましくは1.0mlのアセトンを加えたのち、21
〜25ゲージ、好ましくは21〜22ゲージの注射針を
取付けた注射器を用いて2〜3%塩化カリウム水溶液5
00〜1000ml中に滴下し、最大直径が1〜5m
m、好ましくは2〜4mm、とくに好ましくは約3mm
である粒状の菌体固定化物をうる。
【0017】基質であるメチルナフタレン類等に前記微
生物を反応させる際、メチルナフタレン類等を粉砕した
ものをそのまま添加してもよいが、メチルナフタレン類
等は水に難溶性であるため、有機溶媒を少量用いて(1
〜10ml有機溶媒/100ml反応液、1〜50mg
基質/ml有機溶媒、好ましくは4〜5mg基質/ml
有機溶媒)溶解した後に添加するとよい。有機溶媒はメ
タノール、アセトニトリルのような親水性が高いものを
用いたばあいには、ヒドロキシメチルナフタレン等が生
成しにくいので、親水性の低いもの、たとえばアセト
ン、ジメチルスルホキシドなどが好ましい。基質は反応
初期に一括して添加しても、分割して添加してもよい。
基質は反応液中1%(w/v)以下程度、好ましくは
0.01〜0.1%(w/v)程度となるよう添加する
とよい。加える基質濃度が高すぎてもまた低すぎても、
反応率は低下する。反応はたとえばL字管または坂口フ
ラスコなどを用いて、通常15〜40℃程度、好ましく
は25〜35℃にて、反応産物量が一定値に達するまで
5〜30時間程度、好ましくは12〜24時間行なう。
固定化菌体を用いたばあい、反応は48〜96時間程
度、好ましくは60〜80時間行なう。反応産物量は、
おそらくはプロダクトインヒビションにより一定値にと
どまると考えられるので、反応産物を反応液中から逐次
採取しながら反応を継続することにより、さらに高い収
率がえられる。
【0018】反応時のpHは6.0〜9.0程度、好ま
しくはpH6.5〜8.0に調製するとよい。6.0よ
り低いpHでは反応が充分に行なわれず、5.0より低
いpHで行なうと反応の効率は著しく低下する。反応は
通常、振とうまたは撹拌しながら行なう。反応終了後、
ヒドロキシメチルナフタレン類等を反応液から採取する
には、一般的な単離方法が採用されうる。すなわち、反
応液より遠心などによって菌体を除去したのち、エチル
エーテルまたは酢酸エチルなどを用いて2〜3回程度抽
出し、乾燥、減圧濃縮などを行う。えられた抽出物は、
カラム、好ましくはシリカゲルカラムに付して精製し、
ヒドロキシメチルナフタレン類等を単離する。シリカゲ
ルカラムにて精製する際、石油エーテル/ジエチルエー
テル=8/2の溶媒を用いることが好ましい。精製、単
離した反応産物は、NMR、質量分析、元素分析および
HPLCなどの通常の分析方法により分析されうる。ま
た単離した産物の定量は、HPLCなどを用いて行なう
ことができる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、メチルナフタレン類か
らヒドロキシメチルナフタレン類を選択性よく製造する
ことができ、ジメチルナフタレン類からはジヒドロキシ
メチルナフタレン類を製造することができる。
【0020】つぎに実施例により本発明をより詳細に説
明するが、これら実施例はもとより本発明の範囲を限定
するものではない。なお、生成物の%は、基質に対する
モル%である。
【0021】実施例1 坂口フラスコ(500ml)に、魚肉エキス((カツオ
製)、和光純薬社製)10g、ポリペプトン(日本製薬社
製)10gおよびNaCL2gを蒸留水1000ml中に溶
解し、pH7.0に調製して120℃で20分高圧蒸気
滅菌した培地をそれぞれ250ml入れ、バシラス セ
レウス(平成6年3月7日に工業技術院生命工学工業技
術院研究所に寄託した(受託番号 FERM P−14
210))を一白金耳接種して、30℃にて48時間振
とう前培養し、充分に菌体を増殖させた。この培養液を
5ml取り、基質である2,6−ジメチルナフタレンを
200μg/mlアセトンの溶液として調製し、それぞれ
0.5ml添加した。添加後、30℃にて12時間振と
うし、酸化反応を行なった。反応終了後、反応液を5m
lの酢酸エチルで3回抽出した後、無水硫酸ナトリウム
で脱水し、溶媒を留去し、メタノール1mlに溶解し
た。このメタノール溶液をHPLC(カラムC−18、
4mm φ ×150 mm、溶媒:メタノール/水(40
/60〜95/5)グラジエント法、流速1ml/分、
検出波長230nm)により、2,6−ヒドロキシメチ
ルナフタレンおよび2−ヒドロキシメチル−6−メチル
ナフタレンの定量を行なった。その結果、2,6−ヒド
ロキシメチルナフタレン6.3%、2−ヒドロキシメチ
ル−6−メチルナフタレン16.2%が得られているこ
とを確認した。なお、生成物の定量は、別途化学合成し
た2,6−ヒドロキシメチルナフタレンおよび2−ヒド
ロキシメチル−6−メチルナフタレンを標準試料として
同定するとともに内部標準法により行った。
【0022】実施例2 実施例1において、反応時間を24時間とし、基質のア
セトン溶液を添加する前に培養液5mlを遠心管にとり
菌体を遠心分離して蒸留水で洗浄した後、蒸留水を加え
る操作を行った他は実施例1と同様の操作を行った。そ
の結果、2,6−ヒドロキシメチルナフタレン2.7
%、2−ヒドロキシメチル−6−メチルナフタレン1
5.5%が得られていることを確認した。
【0023】比較例1 実施例1において、培養液5mlの代わりに、実施例1
で用いた魚肉エキス((カツオ製)、和光純薬社製)1
0g、ポリペプトン(日本製薬社製)10gおよびNaCl
12gを蒸留水1000ml中に溶解し、pH7.0に
調製して120℃で20分高圧蒸気滅菌した培地5ml
加えることによって、酸化反応時に菌体を存在させなか
った他は実施例1と同様の操作を行った。その結果、
2,6−ヒドロキシメチルナフタレンおよび2−ヒドロ
キシメチル−6−メチルナフタレンのいずれも確認でき
なかった。
【0024】比較例2 実施例1において、基質である2,6−ジメチルナフタ
レンのアセトン溶液を加えなかった他は、実施例1と同
様の操作を行った。その結果、2,6−ヒドロキシメチ
ルナフタレンおよび2−ヒドロキシメチル−6−メチル
ナフタレンのいずれも確認できなかった。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メチルナフタレン類にバシラス属に属す
    る微生物を作用させてメチルナフタレン類のメチル基の
    酸化反応を行なう工程および反応液からヒドロキシメチ
    ルナフタレン類を採取する工程を含んでなるヒドロキシ
    メチルナフタレン類の製造法。
  2. 【請求項2】 ジメチルナフタレン類にバシラス属に属
    する微生物を作用させて、ジメチルナフタレン類のメチ
    ル基の1つまたは2つの酸化反応を行なう工程ならびに
    反応液からヒドロキシメチルメチルナフタレン類および
    /またはジヒドロキシメチルナフタレン類を採取する工
    程を含んでなるヒドロキシメチルメチルナフタレン類お
    よび/またはジヒドロキシメチルナフタレン類の製造
    法。
  3. 【請求項3】 前記微生物がバシラス セレウスである
    請求項1または2記載の製造法。
  4. 【請求項4】 前記酸化反応が希釈された培地中で行な
    われる請求項1または2記載の製造法。
  5. 【請求項5】 前記培地が2〜20倍に希釈された培地
    である請求項4記載の製造法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2231040A1 (es) * 2003-10-31 2005-05-01 Institut Univ De Ciencia I Tecnologia Procedimiento microbiologico para la preparacion de menadiona.
CN115073272A (zh) * 2022-07-08 2022-09-20 云南中烟工业有限责任公司 一种杜松烷型倍半萜化合物、其制备方法和用途

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