JPS6313678B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は微生物を利用してオレフインからエポ
キシドを製造する方法に関する。 因に、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
品の製造原料もしくは中間体として広範囲な用途
に供せられている。 従来技術 従来、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（Nocardia）、シ
ユドモナス属（Pseudomonas）、コリネバクテリ
ウム属（Corynebacterium）、ミコバクテリウム
属（Mycobacterium）、メチロシナス属
（Methylosinus）、メチロコツカス属
（Methylococcus）、ブレビバクテリウム属
（Brevibacterium）又はキヤンデイダ属
（Candida）に属するエポキシド生産菌を利用す
る方法が知られている。 しかし、従来公知の方法ではエポキシドの収量
は炭素数５以下もしくは11以上を有するオレフイ
ンを出発原料として用いる場合には比較的良好で
あるが、炭素数が上記オレフインの中間である６
乃至10のオレフインを出発原料として用いる場合
は得られるエポキシドの収量が低いことが多いた
め、該オレフインからエポキシドを製造するには
実用性に乏しい。 また、炭素数６乃至10を有するオレフインから
エポキシドを製造するに当つて、反応系にシクロ
ヘキサンを添加する二相醗酵法や出発原料として
の上記オレフインを多量に用い、かつ微生物を含
む水相を新しいものと何度か取替える方法が提案
されている〔特開昭53−79095号並びにde Smet，
M.J.、Wynberg，H.、Witholt，B.、Appl.
Environ.Microbiol.，42(5)，811（1981）〕が、こ
れらの方法では操作が煩雑であるため実用上有利
とは言えない。 一方、一般に微生物による反応においては微生
物の種類や反応系に添加する添加物の種類などに
より、得られる生産物の種類や収量が大きく影響
されることが知られており、それらの最適な組合
わせを見出すことが実用上重要なことである。 発明の目的 本発明は、従来、炭素数６乃至10を有するオレ
フインを出発原料として用いて相当するエポキシ
ドを生産する場合、エポキシドを高収量で得るこ
とが実用上不可能であつたことに鑑みなされたも
のであつて、上記オレフインから微生物を利用し
て簡易な操作で相当するエポキシドを高収量で生
産し得る方法を提供することを目的とする。 以下に本発明を詳しく説明する。 発明の構成 本発明の構成上の特徴は、ノカルデイア属、ブ
レビバクテリウム属又はコリネバクテリウム属に
属するエポキシド生産能を有する微生物を、炭素
数９乃至15を有するパラフイン、炭素数12乃至18
を有するオレフイン、炭素数10乃至16を有するハ
ロゲン化パラフインおよび６乃至15の鎖長の側鎖
を有するアルキルベンゼンから成る群から選択さ
れる１種もしくはそれらの２種以上の混合物から
成る水不溶性の有機溶剤の存在下に、炭素数６乃
至10を有する直鎖状又は分岐状オレフインに好気
的条件下で作用させて該オレフインに相当するエ
ポキシドを産生し、得られたエポキシドを分離採
取することにある。 すなわち、本発明は、炭素数６乃至10を有する
オレフインから相当するエポキシドを生産するに
際し、微生物としてノカルデイア属、ブレビバク
テリウム属もしくはコリネバクテリウム属に属す
るエポキシド生産菌を利用し、かつ該微生物を上
掲の有機溶剤の存在下に上記オレフインに作用さ
せることによりエポキシドを高収量で生産し得る
方法を達成したものである。 本発明で利用する微生物は、上述したごとく、
ノカルデイア属、ブレビバクテリウム属又はコリ
ネバクテリウム属に属するエポキシド生産菌であ
つて、工業技術院微生物工業技術研究所に受託さ
れている下記菌を例示し得る。

【表】 なお、これらの微生物の菌学的性質については
特公昭56−40号公報および特公昭56−46790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炭素数
６乃至10を有するオレフイン（以下原料オレフイ
ンと称する）は、直鎖状又は分岐状オレフインで
炭素―炭素二重結合の位置がいずれかの末端炭素
から数えて第３位炭素以内にあるものであつて、
例えば、１―ヘキセン、１―ヘプテン、１―オク
テン、１―ノネン、１―デセン、３―メチル―１
―ペンテン、３―メチル―１―ヘキセン、４―メ
チル―１―ペンテン、４―メチル―１―ヘキセ
ン、５―メチル―１―ヘキセン、３，４―ジメチ
ル―１―ペンテン、４，４―ジメチル―１―ペン
テン、３，４―ジメチル―１―ヘキセン、４，４
―ジメチル―１―ヘキセン、３，５，５―トリメ
チル―１―ヘキセン、２―ヘキセン、３―ヘキセ
ン、２―メチル―１―ペンテン、２―メチル―２
―ペンテン、３―メチル―２―ペンテン、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、
２―オクテン、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、３―ノネン、２，４，４―ト
リメチル―１―ヘキセンなどを包含する。なおこ
れら原料オレフインは単独もしくは２種以上の混
合物として用い得る。 本発明において上記原料オレフインに前記微生
物を作用させる際に存在させる水不溶性の有機溶
剤（以下単に有機溶剤と称する）は、炭素数９乃
至15を有するパラフイン、炭素数12乃至18を有す
るオレフイン、炭素数10乃至16を有するハロゲン
化パラフインもしくは６乃至15の鎖長の側鎖を有
するアルキルベンゼンであつて、パラフインとし
てはノルマルパラフイン並びにイソパラフイン
を、オレフインとしてはα―オレフインを、およ
びハロゲン化パラフインとしては塩素化又臭素化
されたパラフインを挙げられる。 これらの有機溶剤について更に詳しく説明する
と、炭素数９〜15を有するノルマルパラフインは
一般に石油中の灯油〜軽油留分、すなわち沸点約
160℃〜約300℃の留分中に含有されており、該留
分を水素化脱硫触媒を用いて高温、高圧下に処理
した後、固体尿素又はゼオライトのような分子篩
と接触して分離し得る。なお、このパラフインは
溶剤又はソフト洗剤用原料として市販されてい
る。 又、炭素数９〜15を有するイソパラフインは同
様に石油の上記灯油〜軽油留分に含有されてお
り、一般には上記ノルマルパラフインの分離の際
に、ノルマルパラフイン中に約２〜５％含有され
ているのでこれを精密蒸留してノルマルパラフイ
ンから分離する。 このようにして得られるイソパラフインは主鎖
に対して短い鎖長、例えばメチル基やエチル基が
分岐しているものが主体であつて、具体的には２
―メチルノナン、３―メチルノナン、２―エチル
ノナン、２―メチルデカン、３―メチルデカン、
２，９―ジメチルノナン、２―メチルウンデカ
ン、２―メチルドデカン、３―エチルデカン、２
―メチルトリデカン、２―メチルテトラデカン等
を例示し得る。 なお、実際にはノルマルパラフインとイソパラ
フインの混合物の使用が入手の容易性の観点から
も便利であり、また、これらのパラフインのうち
でも炭素数の大きい方が効果が優れており、炭素
数11〜15、特に12〜14のものが好ましい。 炭素数12〜18を有するパラフインは直鎖状又は
分岐状のものでもよく、特に炭素数14〜18のもの
が好ましい。このオレフインを有機溶剤として用
いる場合は原料オレフインの炭素数より少くとも
４大きいものが有効であつて、例えば原料オレフ
インとして１―オクテン（C₈）を用いる場合は
上記溶剤としてのオレフインに１―ドデセン、１
―テトラデセン、又は１―ヘキサデセン等を用い
るとよく、原料オレフインとして１―デセン
（C₁₀）を用いる場合は上記オレフインに１―テト
ラデセンや１―ヘキサデセンを用いる。因に、こ
のことは、有機溶剤に用いるオレフインの炭素数
が原料オレフインのそれより４以上大きいと微生
物によるエポキシド化が進行しない理由による。 なお、これらのオレフインは試薬として販売さ
れており、実際の使用に当つては単独又は２種以
上の混合物として用い得る。 次に、炭素数10〜16を有するハロゲン化パラフ
インは直鎖状又は分岐状でもよく、塩素化パラフ
イン又は臭素化パラフインであつて、塩素化パラ
フインとしては塩化デシル、塩化ウンデシル、塩
化ドデシル、塩化テトラデシル等を例示でき、臭
素化パラフインとしては臭化デシル、臭化ウンデ
シル、臭化ドデシル、臭化テトラデシル、臭化ヘ
キサデシル等を例示し得る。これらのハロゲン化
パラフインは単独又は２種以上の混合物として使
用し得る。 ６〜15の鎖長の側鎖を有するアルキルベンゼン
は、塩素化パラフインによるアルキル化又はプロ
ピレン重合による３量体、４量体並びに５量体か
ら製造され、一般にハード又はソフト洗剤の中間
原料として利用されているものである。有機溶剤
としてのアルキルベンゼンは炭素数９〜15のもの
が好ましく、特に10〜15のものが好ましい。この
ようなアルキルベンゼンとしてはヘキシルベンゼ
ン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ドデシル
ベンゼン等を例示し得る。これらのアルキルベン
ゼンは単独又は２種以上の混合物として使用し得
る。 因に、上述した各有機溶剤において炭素数が上
記範囲外のものではエポキシドの収量の向上は期
待できず、又ものによつては固体状になるので実
用的でない。 本発明において、上記有機溶剤の存在下に原料
オレフインに前記微生物を好気的条件下で作用さ
せるには、例えば(イ)微生物を予め培養し増殖して
得られる菌体に、原料オレフインを有機溶剤の存
在下に好気的に接触させて反応させる方法、(ロ)微
生物を原料オレフインと他の炭素源、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
してなる栄養培地に有機溶剤を加えた系において
好気的条件下で培養する方法などを適用し得る。 上記(イ)の増殖菌体に原料オレフインを有機溶剤
の存在下で好気的に接触させて反応させる方法で
は、まず炭素源として糖質例えばグルコース、シ
ユクロース、糖蜜、澱粉加水分解物、炭化水素例
えばノルマルパラフイン、及びそのほか酢酸やエ
タノールの如き菌体増殖作用の高いものを用い、
これに塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、燐
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、燐酸カリウム、燐酸ナト
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、更に必要に応じてビタミ
ン類、酵母エキス、コーンステイープリカーのご
とき生長促進物質を添加した培地に前記微生物の
種菌を接種し、好気的条件下で培養して菌体を増
殖させる。このようにして得られた菌体培養物、
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有機
溶剤を添加し空気、酸素、酸素富化ガスのような
酸素含有ガスを供給して反応させる。 上記菌体培養物又は菌体の懸濁液のような菌体
含有水性液に対する原料オレフインおよび有機溶
剤の使用割合は、用いる微生物および有機溶剤の
種類により異なることもあるが、通常、原料オレ
フインでは0.1乃至25vol／vol％、好ましくは0.5
乃至5vol／vol％であり、有機溶剤では１乃至
200vol／vol％、好ましくは10乃至100vol／vol％
である。 反応はPH５〜９、好ましくは６〜８のPH範囲、
反応温度は20〜50℃、好ましくは25〜45℃の温度
で１〜６日間行う。また、反応は通常常圧下で行
われるが、加圧下で行うことによりエポキシドの
生産性を向上させることもできる。なお、反応中
に菌体増殖に用いた炭素源、窒素源、更にはその
他の成分を適宜添加することにより菌体のエポキ
シド生産活性を維持し或いは高めることが出来
る。 反応は、回分方式又は連続方式のいずれでも実
施し得る。また、原料オレフインの供給は回分方
式の場合、全量を反応開始時に添加するほか、反
応中に連続的に又は間歇的に供給することも可能
である。 上記反応により生成したエポキシドは主として
有機溶剤相に存在し、これを相分離、蒸留、或い
は抽出等の公知の手法を適用して分離、採取す
る。 つぎに、前記(ロ)の培養による方法は、上記(イ)の
方法における菌体増殖時に原料オレフイン及び有
機溶剤を添加し一段階でエポキシドの生産を行な
い得るものである。この場合、微生物によつては
用いた有機溶剤が菌体生育のための炭素源として
消費されることもある。培養条件（PH、温度、圧
力等）、培養方式及び生成したエポキシドの分離、
採取は前記(イ)の反応条件、反応方式及び分離、採
取方法が同様に適用し得る。 発明の効果 本発明に従つて、叙上のように炭素数６乃至10
を有する直鎖状又は分岐状オレフインに微生物を
作用させるとこれらオレフインのエポキシドへの
変換が効率よく行なわれるので、該オレフインか
ら相当するエポキシドを高収率で生産することが
可能となる。 因に、本発明によつて得られるエポキシドは冒
頭で述べたような広範囲な用途に供し得る有用性
を有するものである。 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 菌体懸濁液の調製 ノカルデイア・コラリーナＢ―276（FERM―
Ｐ―4094）の３白金耳を、NBG培地（オキソイ
ド社製ラブレンコパウダー10ｇ、バクテリオロジ
カルペプトン10ｇ、グルコース10ｇ、塩化ナトリ
ウム５ｇに水道水を加えて１とし、1N―苛性
ソーダ水溶液でPH7.5とした後オートクレーブ中
で120℃、15分間蒸気殺菌した液体培地）100mlを
収容した500ml容坂口フラスコに接種し、30℃で
48時間振盪培養（150回／分）した。培養終了後、
遠心分離で集菌し、ついでPH8.0の0.01M―燐酸
緩衝液で１回洗浄し、さらにもう一度下記に示す
反応培地で洗浄したのち、乾燥菌体濃度として
3.8ｇ／となる様に下記の反応培地に再懸濁し
て菌体懸濁液とした。 反応培地： K₂HPO₄ 1.74ｇ MgSO₄・7H₂O 1.50ｇ FeSO₄・7H₂O 50mg 脱イオン水 １ PHは２―Ｎ硫酸水溶液で8.0に調整 反応および反応生成物の分析 反応は、500ml容坂口フラスコに上記のように
して調製した菌体懸濁液20mlと第１表に示される
各種原料オレフイン0.1mlと有機溶剤としてｎ―
テトラデカン（炭素数14）２mlとを収容して密封
した後、30℃の温度で24時間、150回／分で往復
振盪しながら行なつた。反応終了後、得られた反
応生成物を50mlのエーテルで抽出した抽出物をガ
スクロマトグラフイにより定量分析した。ガスク
ロマトグラフには、15％のDEGS（ジエチレング
リコールサグシネート）をユニポートB80〜100
メツシユに担持した充填剤を充填した内径３mm長
さ2mのカラムを用い、検出器にはイオン化炎型
を用いた。 上記分析の結果は第１表に示すとおりである。
なお、比較のために、上記反応において菌体懸濁
液20mlに有機溶剤としてのｎ―テトラデカンを添
加せずに、原料オレフインのみを１mlづつ添加す
ることを除いては、同様な手順で反応を行ない、
得られた反応生成物について同様にして分析した
結果を併せて第１表に示した。

【表】 第１表にみられるように、本発明により有機溶
剤としてのｎ―テトラデカンを存在させることに
よりエポキシドの収量を著しく向上し得る。 実施例 ２ 本例は利用する微生物の種類によるエポキシド
の収量に与える影響を例示したものである。 菌体懸濁液の調製 微生物としてブレビバクテリウム・ブタニカム
ATCC21196、ブレビバクテリウム・ケトグルタ
ミカムATCC15587、コリネバクテリウム・アル
カナムATCC21194、コリネバクテリウム・ハイ
ドロカーボクラスタスATCC15108をそれぞれ利
用して、実施例１に記載したと同様の手順で菌体
懸濁液を調製した。なお、菌体濃度は乾燥菌体濃
度として３〜４ｇ／になるように調整した。 反応および反応生成物の分析 上記菌体懸濁液の各20mlに対して原料オレフイ
ンとして１―オクテン並びに１―デセンの各単独
をそれぞれ0.1mを、および有機溶剤として１―
ヘキサデセン並びにｎ―ドデシルベンゼンの各単
独をそれぞれ２mlを用いて実施例１に記載と同様
の手順で反応を行ない、得られた生成物について
同様に分析を行なつた。 結果は第２表並びに第３表に示すとおりであ
る。

【表】

【表】

【表】 なお、実施例２において、上記有機溶剤を存在
させない場合のエポキシド生成量はいずれの菌株
を利用したときでも0.1mg以下であつた。 実施例 ３ 本例は使用する有機溶剤の種類によるエポキシ
ドの収量に与える影響を例示したものである。 菌体懸濁液の調製 実施例１記載の方法と全く同一の方法で菌体懸
濁液を調製した。 反応および生成物の分析 20mlの菌体懸濁液に対して原料オレフインとし
て１―オクテンの0.1ml並びに0.8mlを、有機溶剤
として第４表に表示した種々のものを用いて実施
例１に示したと同様の手順でエポキシ化を行なつ
た。 得られた反応生成物について実施例１と同様に
して分析を行なつた。結果は第４表に示すとおり
である。 なお、比較として有機溶剤を用いない場合並び
に他の有機溶剤を用いた場合について上記同様に
して反応を行ない、得られた反応生成物について
分析した結果も併せて第４表に示した。

【表】

【表】 溶剤を反応系に存在させることによりエポキシド
の生成量を著しく向上し得る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ノカルデイア属、ブレビバクテリウム属又は
   コリネバクテリウム属に属するエポキシド生産能
   を有する微生物を、炭素数９乃至15を有するパラ
   フイン、炭素数12乃至18を有するオレフイン、炭
   素数10乃至16を有するハロゲン化パラフインおよ
   び６乃至15の鎖長の側鎖を有するアルキルベンゼ
   ンから成る群から選択される１種もしくはそれら
   の２種以上の混合物から成る水不溶性の有機溶剤
   の存在下に、炭素数６乃至10を有する直鎖状又は
   分岐状オレフインに好気的条件下で作用させて該
   オレフインに相当するエポキシドを産生し、得ら
   れたエポキシドを分離、採取することを特徴とす
   るオレフインからエポキシドを製造する方法。