JPS6350996B2 - - Google Patents

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JPS6350996B2
JPS6350996B2 JP4418485A JP4418485A JPS6350996B2 JP S6350996 B2 JPS6350996 B2 JP S6350996B2 JP 4418485 A JP4418485 A JP 4418485A JP 4418485 A JP4418485 A JP 4418485A JP S6350996 B2 JPS6350996 B2 JP S6350996B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epoxide
reaction
bacterial
raw material
halogenated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP4418485A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61202697A (en
Inventor
Keizo Furuhashi
Kifuku Takagi
Makoto Shintani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Mining Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Mining Co Ltd filed Critical Nippon Mining Co Ltd
Priority to JP4418485A priority Critical patent/JPS61202697A/en
Publication of JPS61202697A publication Critical patent/JPS61202697A/en
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Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明は微生物を利用してハロゲン化オレフイ
ンから相当するハロゲン化エポキシドを製造する
方法に関するものである。 従来技術 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
造原料或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(Nocardia)、マイコバ
クテリウム属(Mycobacterium)、メチロコツカ
ス属(Methylococcus)、メチロシナス属
(Methylosinus)シユードモナス属
(pseudomonas)、コリネバクテリウム属
(Corynebacterium)、メチロバクテリウム属
(Methylobacterium)、カンデイダ属
(Candida)、に属する微生物による直鎖状オレフ
インからのエポキシドの生成が知られている。し
かし、ハロゲン化エポキシドの生産についてはノ
カルデイア属(Nocardia)に属する微生物によ
る例が知られているのみである。 発明の目的 本発明はミクロコツカス属、アルスロバクター
属、コリネバクテリウム属、マイコバクテリウム
属、ロドコツカス属及びブレビバクテリウム属に
属するエポキシド生産菌がハロゲン化オレフイン
から相当するハロゲン化エポキシドを生産し得る
ことの知見に基づいてなされたものであつて、上
掲の各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、ハロゲン化オレフインから相当す
るハロゲン化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。 発明の構成 本発明の構成上の特徴は、ミクロコツカス属、
アルスロバクター属、コリネバクテリウム属、マ
イコバクテリウム属、ロドコツカス属及びブレビ
バクテリウム属から成る群から選択されるエポキ
シド生産能を有する微生物を、ハロゲン化オレフ
インに好気的条件下に作用させて、生成するハロ
ゲン化エポキシドを分離、採取することにある。 本発明で用いられる微生物は上掲の各属に属す
るものであつて、下記第1表の菌株を例示し得
る。なお、これらの菌株はアメリカン・タイプ・
カルチユアー・コレクシヨン(American Type
Culture Collection)に下記番号で寄託されてい
て容易に入手が可能である。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a method for producing a corresponding halogenated epoxide from a halogenated olefin using microorganisms. Prior Art Epoxide compounds are widely used as raw materials or intermediates for the production of various organic chemical products including synthetic resins, surfactants, medicines, and agricultural chemicals. Examples of methods for producing epoxide using microorganisms include Nocardia, Mycobacterium, Methylococcus, Methylosinus, pseudomonas, and Corynebacterium. ), Methylobacterium, and Candida are known to produce epoxides from linear olefins. However, the only known example of production of halogenated epoxides is by microorganisms belonging to the genus Nocardia. Purpose of the Invention The present invention provides that epoxide-producing bacteria belonging to the genus Micrococcus, Arthrobacter, Corynebacterium, Mycobacterium, Rhodococcus and Brevibacterium can produce corresponding halogenated epoxides from halogenated olefins. The purpose of this invention is to provide a method for producing a corresponding halogenated epoxide from a halogenated olefin by using microorganisms having epoxide-producing ability belonging to each of the above-mentioned genera. shall be. The present invention will be explained in detail below. Structure of the Invention The structural feature of the present invention is that Micrococcus spp.
A microorganism capable of producing epoxide selected from the group consisting of Arthrobacter, Corynebacterium, Mycobacterium, Rhodococcus and Brevibacterium is allowed to act on halogenated olefin under aerobic conditions. The goal is to separate and collect the halogenated epoxide that is produced. The microorganisms used in the present invention belong to each of the above-mentioned genera, and include the strains shown in Table 1 below. Please note that these strains are American type.
Culture Your Collection (American Type
It has been deposited in the Culture Collection under the following number and can be easily obtained.

【表】 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ハロゲ
ン化オレフイン(以下原料オレフインと称する)
としてはハロゲン化された直鎖状又は分岐状オレ
フイン(但し二重結合の位置がいずれかの末端炭
素原子からα、βまたはγ位のオレフイン)を含
み、例えばアリルクロライド、アリルブロマイ
ド、アリルイオダイド、3−クロロ−1−ブテ
ン、3−クロロ−2−メチル−プロペン、1−ク
ロロ−2−ブテン、2−フルオロプロペン、3,
3,3−トリフルオロ−プロペン等を例示し得
る。 本発明ではこれらの原料オレフインは、単独ま
たは二種以上の混合物として、或いは飽和炭化水
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られる。 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、例えぱ、(a)該微生物を予め
培養増殖して得られる菌体に原料オレフインを好
気的条件下で接触させて反応させる方法、(b)上記
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
応じて成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を適用し得る。 上記(a)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、セルロース加水分解物、炭化水素例えばプ
ロパン、ブタン、ドデカン、テトラデカン及びそ
のほか酢酸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、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1鉄、塩化第2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
要に応じてビタミン類、酵母エキス、コーンステ
イープリカーの如き成長促進物質を添加した培地
に、上記各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
られた菌体培養物に直接か、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。 反応はPH5〜9、好ましくは6〜8のPH領域で
20〜50℃、好ましくは25〜45℃の温度下で1〜6
日間行なう。反応は通常常圧下で行われるが、加
圧下で行な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と
適宜添加することにより、菌体と原料オレフイン
との反応の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。原料オレフインの供給は回分反応方式
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。 上記反応により反応液中に生成したエポキシド
は相分離、抽出、蒸留等の公知の手法を適用して
分離、採取する。 次に前記(b)の培養による方法は、上記(a)の方法
における菌体増殖時に原料オレフインを添加し一
段階でエポキシドの生産を図るものである。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(a)の反応条件、反
応方式及び分離、採取方法が同様に用い得る。 本発明により得られるエポキシドはさきに言及
した如き従来知られている種々の用途に供するこ
とが出来る。 以下実施例により本発明を更に具体的に説明す
る。 実施例 1 後記第2表に記載した19種の菌体の各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及び塩化ナトリウム5gに水道水を加
えて1とし、1N−苛性ソーダ水溶液でPH7.5に
調整した後、オートクレーブ中で120℃15分加熱
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48時間振盪培養し
た。 これらの培養により生成した菌体を0.01M−リ
ン酸緩衝液(PH7.5)で1回洗浄し、ついで下記
に示す反応培地で1回洗浄後、同反応培地中に再
懸濁することにより19種の菌株についてそれぞれ
菌懸濁液を調製した。なお、菌懸濁液の菌濃度は
乾燥菌体濃度として3.5〜4.0g/の範囲となる
様にした。 反応培地 K2HPO4 1.74g MgSO4・7H2O 1.50g FeSO4・7H2O 0.05g 脱イオン水 1 PHは2N−H2SO4で8.0に調整。 前記菌懸濁液20mlとアリルクロライド200μ
を500ml容坂口フラスコに入れ、30℃で24時間振
盪培養した後、培養液2μ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
2mのカラムとイオン化炎検出器とを有するガス
クロマトグラフを用いた。 第2表に用いた菌体の種類と生成したエピクロ
ルヒドリン量とを示した。
[Table] Halogenated olefin used as a reaction substrate for producing epoxide using the above microorganisms in the present invention (hereinafter referred to as raw material olefin)
Examples include halogenated linear or branched olefins (olefins in which the double bond is in the α, β or γ position from any terminal carbon atom), such as allyl chloride, allyl bromide, allyl iodide. , 3-chloro-1-butene, 3-chloro-2-methyl-propene, 1-chloro-2-butene, 2-fluoropropene, 3,
Examples include 3,3-trifluoro-propene. In the present invention, these raw material olefins are used alone or as a mixture of two or more, or as a mixture with a hydrocarbon other than olefin, such as a saturated hydrocarbon or an aromatic hydrocarbon, as a reaction substrate. In the present invention, in order to cause the microorganism to act on the raw material olefin, for example, (a) a method in which the raw material olefin is brought into contact with bacterial cells obtained by culturing and propagating the microorganism in advance under aerobic conditions to react; (b) A method of culturing the above-mentioned microorganisms under aerobic conditions in a nutrient medium consisting of raw material olefin or raw material olefin and other carbon sources, a nitrogen source, inorganic salts, and, if necessary, a growth promoting substance. can be applied. In the method of (a) above, in which the raw material olefin is brought into contact with the growing bacterial cells and reacted, first, as a carbon source, carbohydrates such as glucose, sucrose, molasses, starch hydrolysates, cellulose hydrolysates, hydrocarbons such as propane, butane, etc. Dodecane, tetradecane, and other substances with high bacterial growth effects such as acetic acid are used, and nitrogen such as ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium phosphate, ammonium nitrate, urea, aqueous ammonia, amino acids, and other assimilable organic nitrogen compounds are used. sources, inorganic salts such as potassium phosphate, sodium phosphate, magnesium sulfate, manganese sulfate, ferrous sulfate, ferric chloride, calcium chloride, manganese chloride, and optionally vitamins, yeast extract, and cornstarch. Inoculum of each of the above microorganisms is inoculated into a medium to which a growth promoting substance such as Epliquor is added, and the microorganisms are cultured under aerobic conditions to multiply the microbial cells. The raw material olefin and air, oxygen, or oxygen-enriched gas are added directly to the bacterial cell culture obtained in this way, or to a suspension of bacterial cells isolated from the culture, or to a suspension of bacterial cells isolated from the culture. A reaction is caused by supplying an oxygen-containing gas such as The reaction takes place in the pH range of 5 to 9, preferably 6 to 8.
1-6 at a temperature of 20-50℃, preferably 25-45℃
Do it for days. The reaction is usually carried out under normal pressure, but the productivity of epoxide can also be improved by carrying out the reaction under increased pressure. The activity of the reaction between the bacterial cells and the raw material olefin can be maintained or increased by appropriately adding the carbon source, nitrogen source, and other components used for bacterial growth during the reaction. The reaction can be carried out either batchwise or continuously. In the case of a batch reaction method, the raw material olefin can be supplied in its entirety at the start of the reaction, or it can also be supplied continuously or intermittently during the reaction. The epoxide produced in the reaction solution by the above reaction is separated and collected using known techniques such as phase separation, extraction, and distillation. Next, the culture method (b) is a method in which raw material olefin is added during cell growth in the method (a) to produce epoxide in one step. For the culture conditions (PH, temperature, pressure, etc.), culture method, and separation and collection of the produced epoxide, the reaction conditions, reaction method, and separation and collection method described in (a) above can be similarly used. The epoxide obtained by the present invention can be used for various conventionally known uses as mentioned above. The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below. Example 1 Three platinum loops of each of the 19 types of bacterial cells listed in Table 2 below were cultured in NBG medium (10 g of Labrenco powder manufactured by Oxoid, 10 g of bacteriological peptone, 10 g of glucose, and 5 g of sodium chloride with tap water added to it. After adjusting the pH to 7.5 with a 1N aqueous solution of caustic soda, the culture medium was inoculated into a 500 ml Sakaguchi flask containing 100 ml of a liquid medium that had been sterilized by heating at 120°C for 15 minutes in an autoclave, and cultured with shaking at 30°C for 48 hours. The cells produced by these cultures were washed once with 0.01M phosphate buffer (PH7.5), then washed once with the reaction medium shown below, and then resuspended in the same reaction medium. Bacterial suspensions were prepared for each of the 19 strains. In addition, the bacterial concentration of the bacterial suspension was adjusted to be in the range of 3.5 to 4.0 g/dry bacterial cell concentration. Reaction medium K 2 HPO 4 1.74g MgSO 4・7H 2 O 1.50g FeSO 4・7H 2 O 0.05g Deionized water 1 PH was adjusted to 8.0 with 2N−H 2 SO 4 . 20ml of the above bacterial suspension and 200μ of allyl chloride
was placed in a 500 ml Sakaguchi flask and cultured with shaking at 30°C for 24 hours, after which 2μ of the culture solution was sampled and analyzed. For analysis, porapak Q (Waters
A gas chromatograph with a 2 m column packed with 80-100 mesh (manufactured by Associates, Inc.) and an ionization flame detector was used. Table 2 shows the types of bacterial cells used and the amount of epichlorohydrin produced.

【表】【table】

【表】 実施例 2 後記第3表に記載した15株の菌株の各2白金耳
を合成培地〔(NH42HP044g、Na2HPO4
12H2O2.5g、KH2PO42g、MgSO4・7H2O0.5
g、FeSO4・7H2O30mg、CaC12・2H2O60mg、
Difco社製酵母エキス200mgにイオン交換水を加
えて1とした後、オートクレーブ中で120℃15
分加熱殺菌した液体培地〕20mlを収容した500ml
容の坂口フラスコに接種し密栓後120mlのプロパ
ンを圧入し、30℃で1週間振盪培養した。培養に
より生成した菌体を実施例1記載の方法で洗浄
し、15種の菌株についてそれぞれ菌懸濁液を調製
した。 前記菌懸濁液を用い、実施例1記載の方法で反
応および分析を行なつた。第3表に反応に用いた
菌懸濁液中の菌濃度(O.D.で表示)とエピクロ
ルヒドリン生成量を示した。
[Table] Example 2 Two platinum loops of each of the 15 strains listed in Table 3 below were added to a synthetic medium [(NH 4 ) 2 HP0 4 4g, Na 2 HPO 4 .
12H 2 O2.5g, KH 2 PO 4 2g, MgSO 4・7H 2 O0.5
g, FeSO 4・7H 2 O 30 mg, CaC1 2・2H 2 O 60 mg,
After adding ion-exchanged water to 200 mg of Difco yeast extract and making it 1, it was heated to 150℃ in an autoclave.
500ml containing 20ml of liquid medium sterilized by heating for minutes
The flask was inoculated into a Sakaguchi flask, and after the flask was tightly stoppered, 120 ml of propane was pressurized and cultured with shaking at 30°C for one week. The bacterial bodies produced by the culture were washed by the method described in Example 1, and bacterial suspensions were prepared for each of the 15 types of bacterial strains. Reaction and analysis were performed using the above bacterial suspension according to the method described in Example 1. Table 3 shows the bacterial concentration (expressed as OD) in the bacterial suspension used in the reaction and the amount of epichlorohydrin produced.

【表】 実施例 3 ロドコツカス・ロドクロウス
(Rhodococcusrhodochrous)ATCC29675を実施
例2に記載の方法で培養して菌懸濁液を調製し
た。 該菌懸濁液20mlを内容500mlの坂口フラスコに
入れて密栓した後、ゴムパツキンをつけた注入口
より第4表に示される各原料オレフインを添加し
た。なお室温で液体の原料オレフイン100μ宛
を、室温で気体の場合は40ml(常温、常圧下)宛
を上記フラスコ内にそれぞれ圧入した。次いで30
℃、150回/分で往復振盪培養して24時間後、フ
ラスコ内の反応液上の気相1ml、反応液から1μ
及び残りの反応液を50mlジエチルエーテルで抽
出したエーテル層から1μをサンプリングして
分析した。 反応により生成した生成物は実施例1記載のガ
スクロマトグラフで測定し、保持時間及びガスク
ロマトグラフ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及び質量ス
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。 第4表に原料オレフインの種類を相当するエポ
キシドの生成量を示した。エポキシドの生成量は
20mlの菌懸濁液により生成した量を表示した。
[Table] Example 3 Rhodococcus rhodochrous ATCC29675 was cultured by the method described in Example 2 to prepare a bacterial suspension. After putting 20 ml of the bacterial suspension into a 500 ml Sakaguchi flask and sealing the flask, each raw material olefin shown in Table 4 was added through an injection port fitted with a rubber gasket. Note that 100 µ of the raw material olefin, which is liquid at room temperature, and 40 ml (at room temperature and under normal pressure) when it is gas at room temperature, were respectively pressurized into the flask. then 30
After 24 hours of culture with reciprocating shaking at 150 times/min at ℃, 1 ml of the gas phase above the reaction solution in the flask and 1μ
The remaining reaction solution was extracted with 50 ml of diethyl ether, and 1 μm of the ether layer was sampled and analyzed. The product produced by the reaction was measured with the gas chromatograph described in Example 1, and the retention time and mass spectrum measured with a mass spectrometer connected to the gas chromatograph were compared with the retention time and mass spectrum of a standard sample. The substance was hydrolyzed under hydrochloric acid acidity and was confirmed to be the corresponding epoxide. Table 4 shows the amount of epoxide produced corresponding to the type of raw material olefin. The amount of epoxide produced is
The amount produced by 20 ml of bacterial suspension is displayed.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ミクロコツカス属、アルスロバクター属、コ
リネバクテリウム属、マイコバクテリウム属、ロ
ドコツカス属及びブレビバクテリウム属から成る
群から選択されるエポキシド生産能を有する微生
物を、ハロゲン化オレフインに好気的条件下で作
用させ、生成するハロゲン化エポキシドを分離、
採取することを特徴とするエポキシドの製造方
法。
1 A microorganism capable of producing epoxide selected from the group consisting of the genus Micrococcus, Arthrobacter, Corynebacterium, Mycobacterium, Rhodococcus and Brevibacterium is added to a halogenated olefin under aerobic conditions. The halogenated epoxide produced is separated.
A method for producing epoxide, which comprises collecting epoxide.
JP4418485A 1985-03-06 1985-03-06 Method of epoxidizing halogenated olefin with bacterium Granted JPS61202697A (en)

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