JPS6122958B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は微生物を利用してオレフインから相当
するエポキシドを製造する方法に関する。 エポキシド化合物は合成樹脂、界面活性剤、医
薬、農薬をはじめとする種々の有機化学製品の製
造原料あるいは中間体として広範囲に利用されて
いる。 微生物を利用してエポキシドを製造する方法と
してはノカルデイア属に属するエポキシド生産能
を有する微生物を利用して直鎖α−オレフイン又
は直鎖α・ω−ジエンから相当するα−エポキシ
ド又はα・ω−ジエポキシドを製造する方法が既
に提案されている（特公昭56−40号公報参照）。 本発明者は、ノカルデイア属に属するエポキシ
ド生産能を有する微生物の各種基質物質に対する
エポキシ化能について検討した結果、上記微生物
が一般式 （式中X₁、X₂及びX₃は水素、メチル基又はエチル
基を示し、X₁乃至X₃のうち少くとも１個はメチ
ル基又はエチル基を示す。Ｙは炭素数１乃至17個
のノルマルアルキル基又はイソアルキル基を示
す） で表わされるオレフインからも相当するエポキシ
ドを生産することの知見を得て本発明をなすに至
つた。 したがつて、本発明は、ノカルデイア属に属す
るエポキシド生産能を有する微生物を利用して上
記一般式（）で表わされるオレフインから相当
するエポキシドを製造する方法を提供することを
目的とする。 以下本発明を詳しく説明する。 本発明で用いる微生物はノカルデイア属に属す
るものであつて、ノカルデイア・コラリーナを例
示し得る。この菌は工業技術院微生物工業技術研
究所にFERM−Ｐ−4094号の受理番号で昭和52
年６月15日付で保管されており、その菌学的性質
については特公昭56−40号公報に詳記されてい
る。 本発明において上記微生物を利用してエポキシ
ドを生産するための反応基質に用いられるオレフ
イン（以下原料オレフインと称する）は上記一般
式（）で表わされるものであつて下記のものを
例示し得る。 シス−２−ブテン、トランス−２−ブテン、イ
ソブテン、シス−２−ペンテン、トランス−２−
ペンテン、２−メチル−１−ブテン、２−メチル
−２−ブテン、シス−２−ヘキセン、トランス−
２−ヘキセン、シス−３−ヘキセン、トランス−
３−ヘキセン、２−メチル−１−ペンテン、２−
メチル−２−ペンテン、シス−３−メチル−２−
ペンテン、トランス−３−メチル−２−ペンテ
ン、シス−４−メチル−２−ペンテン、トランス
−４−メチル−２−ペンテン、２・３−ジメチル
−１−ブテン、２−エチル−１−ブテン、２−ヘ
プテン、２−メチル−１−ヘキセン、５−メチル
−２−ヘキセン、２・４−ジメチル−１−ペンテ
ン、２・５−ジメチル−１−ヘキセン、２−エチ
ル−１−ヘキセン、４−エチル−２−ヘキセン、
２・６−ジメチル−１−ヘプテン、２−ノネン、
２−メチル−１−ノネン、３−ヘプテン、２−メ
チル−２−ヘキセン、３−メチル−２−ヘキセ
ン、３−メチル−３−ヘキセン、４−メチル−２
−ヘキセン、２・３−ジメチル−１−ペンテン、
３・４−ジメチル−２−ペンテン、３−エチル−
２−ペンテン、２・３−ジメチル−１−ヘキセ
ン、２・４−ジメチル−１−ヘキセン、２・４・
４−トリメチル−１−ペンテン、２−メチル−１
−ヘプテン、シス及びトランス−２−オクテン、
シス及びトランス−３−オクテン、２・４−ジメ
チル−１−ヘプテン、２・６−ジメチル−３−ヘ
プテン、３・５−ジメチル−３−ヘプテン、２−
メチル−１−オクテン、シス及びトランス−３−
ノネン、２・４・４−トリメチル−１−ヘキセ
ン。 本発明ではこれらの原料オレフインは単独又は
２種以上の混合物として、或は飽和炭化水素や芳
香族炭化水素のようなオレフイン以外の炭化水素
との混合物として反応基質に用い得る。 本発明において上記原料オレフインに前記微生
物を作用させるには、例えば(イ)該微生物を、原料
オレフインもしくは原料オレフインと他の炭素源
に窒素源、無機塩類、更には必要に応じて生長促
進物質を添加してなる栄養培地中で好気的条件下
で培養させる方法、(ロ)上記微生物を予め培養増殖
して得られる菌体に原料オレフインを接触させて
反応させる方法を適用し得る。 上記(イ)の培養による方法では、原料オレフイン
を基質とし単独で又はこれにグルコース、シユク
ロース、糖蜜、でんぷん加水分解物、セルロース
加水分解物のような資化性糖質、プロパン、ブタ
ン、ドデカン、テトラデカンのような炭化水素、
グリセリン、酢酸のごとき炭素源を共存させたも
のに塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン
酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、尿素、アン
モニア水、アミノ酸及びその他の資化性有機窒素
化合物のような窒素源；リン酸カリウム、リン酸
ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、
硫酸第一鉄、塩化第二鉄、塩化カルシウム、塩化
マンガンのごとき無機塩類；更には必要に応じビ
タミン類、酵母エキス、コーンステイ−プリカー
のごとき生長促進物質を添加してなる培地で、ノ
カルデイア属に属するエポキシド生産菌の種菌を
接種し、好気的条件下に培養する。培養は、空
気、酸素、酸素富化ガスのような酸素含有ガスを
培養槽に導入して好気的雰囲気下に保ちつつ、５
〜９、好ましくは６〜８のPHを領域で20〜50℃、
好ましくは25〜45℃の温度下で１〜６日間行う。
又培養は通常常圧下で行い得るが、加圧下で行う
ことによりエポキシドの生産性が向上することも
ある。 更に、培養中に原料オレフイン及びその他の培
地成分を補給することによりエポキシドの生成蓄
積量を増大させることもできる。なお、使用する
原料オレフインの沸点が低く気化し易い場合は原
料オレフインを上記酸素含有ガスとともに又は別
途に培養槽に常時もしくは間歇的に供給すること
が好ましい。培養は回分方式又は連続方式のいず
れでも実施し得る。 上記培養により培地中に生成したエポキシド
は、それが気化性の場合には培養槽からの排気ガ
スから、又気化性でない場合には培養液から、或
は場合によりその両方から冷却、吸収、抽出、蒸
留等の公知手法を適用して分離、採取する。 次に、前記(ロ)の増殖菌体に原料オレフインを接
触させて反応させる方法では、まず、炭素源とし
て糖質のような菌体増殖作用の高いものを用い
（原料オレフインも炭素源として用い得るが糖質
の使用が好ましい）、これに上記(イ)の培養法で述
べたような窒素源、無機塩類、必要に応じて生長
促進物質を添加した培地中で使用菌を前述したと
同様な培養条件下で好気的に培養して使用菌の菌
体を増殖させる。このようにして得られた菌体培
養物へ直接か、又は該培養物から分離した菌体の
懸濁液もしくは菌体を固定化したものに原料オレ
フイン及び酸素含有ガスを供給して反応させる。
この反応期間中反応系に前述したごとき炭素源、
窒素源、更には他の成分を適宜添加することによ
り菌体と原料オレフインとの反応活性を維持し或
いは高めることができる。 なお、反応条件（PH、温度、圧力等）及び反応
により生成したエポキシドの分離、採取は前記(イ)
の培養法におけると同様にして行い得る。 本発明によつて得られるエポキシドは、下記一
般式で表わされ、使用した原料オレフインに相当
するエポキシドが生成する。 （式中X₁乃至X₃並びＹは前記系一般式（）にお
けると同じ意味を示す）。 なお、これらのエポキシドはさきに言及したご
とき従来知られている種々の用途に供することが
できる。 以下に実施例を示して本発明を更に具体的に説
明する。 実施例 １ ノカルデイア・コラリーナＢ−276（工業技術
院微生物工業技術研究所寄託番号FERM−Ｐ−
4094）の３白金耳を、NBG培地（オキソイド社
製ニユートリエントブロスNo.2 25ｇとグルコー
ス10ｇに脱イオン水を加えて1000mlとし、1N
NaOH水溶液でPH7.2とした後、加熱殺菌した液
体培地）100mlを収容した500ml容の坂口フラスコ
に接種し、30℃で24時間振とう培養した。この培
養により生成した菌体を1/100モル濃度の燐酸緩
衝液で１回洗浄し、次いで下記に示す反応培地で
１回洗浄後、乾燥菌体濃度として3.8mg/mlとなる
ように、反応培地に再懸濁して菌懸濁液を調製し
た。 反応培地 K₂HPO₄ 1.74ｇ MgSO₄・7H₂O 1.50ｇ FeSO₄.7H₂O 50 mg 純水 １ PH 8.0（PHを2N−H₂SO₄水溶液で調整する） 該菌懸濁液20mlを500ml容坂口フラスコに入れ
て密栓した後、ゴムパツキンをつけた注入口よ
り、室温で液状の原料オレフインの場合は0.1ml
宛を、一方室温で気体の原料オレフインの場合は
40ml宛を上記フラスコ内にそれぞれ圧入した。次
いで、30℃、150回／分で往復振とう培養して18
時間後、反応液上の気相１mlおよび反応液１μ
をサンプリングして分析した。分析にはPorapak
Ｑ（ウオーターズ・アソシエーツ社製）80〜100
メツシユを充填した内径３mm、長さ２ｍのガラス
カラムを備えた日立163型イオン化炎ガスクロマ
トグラフイを使用した。反応により生成した生成
物はガスクロマトグラフイで測定し、保持時間お
よびガスクロマトグラフイに連結した質量分析計
で測定した質量スペクトルを、標準試料の保持時
間と質量スペクトルと比較し、更に、生成物が塩
酸酸性下で加水分解されることを調べて相当する
エポキシドであることを確認した。生成したエポ
キシドの定量はガスクロマトグラムのピーク面積
からプロピレンオキシド換算で行なつた。第１表
に原料オレフインの種類と相当する生成エポキシ
ドの生成量を示す。

【表】

【表】 実施例 ２ K₂HPO₄ 1.74ｇ、MgSO₄・7H₂O 0.5ｇ、
FeSO₄・7H₂O 0.01ｇ、（NH₄）₂SO₄ ２ｇ、酵母
エキス１ｇ及びグルコース２ｇを１の水道水に
溶解し、PHを8.0に調整して得られた培地20ml宛
を500ml容坂口フラスコに分注し、オートクレー
プ中、120℃で20分殺菌した。次に、肉汁−グル
コース寒天培地にて30℃で24時間予め培養して得
られるノカルデイア・コラリーナＢ−276
（FERM−Ｐ−4094号）の１白金耳宛を上記によ
り調製した培地に接種した後、ゴム栓でフラスコ
を密栓し、さらに、ゴムパツキンをつけた注入口
より、室温で液状の原料オレフインの場合は0.05
ml宛、室温で気体の原料オレフインの場合は20ml
宛を上記フラスコ内にそれぞれ圧入した。次い
で、30℃、150回／分で96時間振とう培養した
後、実施例１に記載したと同様な手順で生成した
エポキシドを定量した。用いた原料オレフインの
種類とそれに相当する各エポキシドの生成量は第
２表に示す通りであつた。

【表】 実施例 ３ 実施例１に記載したのと同様な手順で調製した
菌濃度19ｇ/の菌懸濁液100mlと、日本油脂製、
消泡剤デイスホームCC−222 ２mlを内径28
mm、高さ400mmのガラス製反応槽に入れ、反応槽
の低部から、ガラス焼結体を通じて５％トランス
−２−ブテン、95％空気から成る混合ガスを毎分
300mlの速度で通気しながら、PHを1N−H₂SO₄又
は1N−NaOHにより7.2に調整しつつ、30℃で96
時間反応させた。反応によつて生成したトランス
−２・３−エポキシブタンは反応槽からの排出ガ
ス中より連続的にコールドトラツプにより回収し
た。なお、反応中反応系に50wt％グルコース水
溶液を２ml／日の速度で連続的に添加した。上記
生成したエポキシドの分析は排出ガスを反応槽出
口のところでサンプリングし、ガスクロマトグラ
フイによりトランス−２・３−エポキシブタンの
濃度定量して行なつた。結果を添付図に示す。添
付図で縦軸は排出ガス中の上記エポキシドの濃度
と排出ガス量とから求めたエポキシド生成速度を
示す。又横軸は反応時間を示す。

【図面の簡単な説明】

添付図は実施例３における反応時間と、反応に
より生成したトランス−２・３−エポキシブタン
の生成速度との関係を示したものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ノカルデイア属に属するエポキシド生産能を
   有する微生物を、一般式 （式中X₁、X₂及びX₃は水素、メチル基又はエチル
   基を示し、X₁乃至X₃のうち少くとも１個はメチ
   ル基又はエチル基を示す。Ｙは炭素数１乃至17個
   のノルマルアルキル基又はイソアルキル基を示
   す） で表わされるオレフインに好気的条件下で作用さ
   せ、生成するエポキシドを分離、採取することを
   特徴とするエポキシドの製造方法。