KR100547080B1 - 미생물 촉매를 이용한 아미드 화합물의 제조 방법 - Google Patents

미생물 촉매를 이용한 아미드 화합물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미생물 촉매를 이용하여 니트릴 화합물로부터 아미드 화합물을 제조하는 방법에 있어서, 반응 온도 10 ℃에서 건조 균체 1 mg당 50 U 이상의 니트릴히드라타제 활성을 갖는 미생물 균체를 포괄 고정화하지 않고 수성 매질 중에서 니트릴 화합물과 접촉시키는 것을 특징으로 하는, 아미드 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 니트릴히드라타제 활성을 고발현시킨 미생물 균체를 포괄 고정화하지 않고 반응에 사용하기 때문에, 포괄 고정화에 따른 반응 속도의 저하나 단위 균체량당 생산량 저하의 문제를 일으키지 않고, 니트릴 화합물로부터 아미드 화합물을 효율적으로 제조할 수 있다. 따라서, 회분식 반응시에는 매우 단시간에, 연속식 반응시에는 매우 소규모의 설비로 아미드 화합물을 제조할 수 있다.
미생물 촉매, 아미드 화합물, 니트릴히드라타제 활성, 미생물 균체

Description

미생물 촉매를 이용한 아미드 화합물의 제조 방법{Process for Producing Amide Compound by Using Microbial Catalyst}
본 발명은 니트릴히드라타제 활성을 갖는 미생물을 이용하여 니트릴 화합물로부터 아미드 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근, 생체 촉매를 이용하여 화합물을 합성하는 방법이 반응 조건이 온화하고, 반응 공정을 간략화할 수 있으며, 부생물이 적어 반응 생성물의 순도가 높다는 등의 이점이 있기 때문에 대부분의 화합물의 제조에 사용되고 있다.
아미드 화합물의 제조에 있어서도, 니트릴 화합물로부터 아미드 화합물로 변환시키는 효소인 니트릴히드라타제가 발견된 이래, 활발히 생체 촉매의 이용이 검토되고 있다(일본 특허 공개 (평)11-123098호, 일본 특허 공개 (평)7-265091호, 일본 특허 공고 (소)56-38118호, 일본 특허 공개 (평)11-89575호 공보에 기재됨).
현재로서는 조작성ㆍ안전성ㆍ경제성 등의 관점에서 우수한 반응 공정으로서 아크릴아미드나 니코틴아미드 등의 공업적 생산에 니트릴히드라타제 활성을 갖는 미생물이 이용되고 있다.
이제까지 니트릴히드라타제 활성을 갖는 미생물로서 매우 많은 미생물이 발견되어 왔다. 예를 들면, 노카르디아(Nocardia)속, 코리네박테리움 (Corynebacterium)속, 바실루스(Bacillus)속, 슈도모나스(Pseudomonas)속, 미크로코커스(Micrococcus)속, 로도코커스(Rhodococcus)속, 아시네토박터(Acinetobacter)속, 크산토박터(Xanthobacter)속, 스트렙토마이세스(Streptomyces)속, 리조븀 (Rhizobium)속, 클렙시엘라(Klebsiella)속, 엔테로박터(Enterobacter)속, 에르위니아(Erwinia)속, 아에로모나스(Aeromonas)속, 시트로박터(Citrobacter)속, 아크로모박터 (Achromobacter)속, 아그로박테리움(Agrobacterium)속 또는 슈도노카르디아 (Pseudonocardia)속에 속하는 미생물 등을 들 수 있다.
그 중에서 슈도모나스속, 바실루스속, 로도코커스속, 슈도노카르디아속은 매우 고활성이고, 안정성이 양호한 니트릴히드라타제를 발현함으로써 공업화 또는 공업화에 근접한 수준에서 사용되고 있다.
또한, 이와 같은 미생물의 배양시 니트릴이나 아미드류를 첨가하는 방법(일본 특허 공고 (소)61-43996호, 일본 특허 공고 (소)61-43999호), 아미노산을 첨가하는 방법(일본 특허 공고 (소)61-43997호, 일본 특허 공고 (소)61-43998호), 일종의 금속 이온을 첨가하는 방법(일본 특허 공개 (소)61-162193호, 일본 특허 공고 (평)6-55148호, 일본 특허 공개 (평)8-187092호) 등에 의해 고활성의 니트릴히드라타제를 보유하는 미생물 균체를 얻을 수 있는 방법이 알려져 있다.
한편, 생체 촉매는 열에 대하여 안정성이 낮아 저온에서 반응시켜야 하기 때문에, 결과적으로 촉매당 반응 속도가 낮아진다. 따라서, 생체 촉매를 이용하여 화합물을 공업 생산하는 경우에는, 반응조 내의 촉매 농도를 높일 필요가 있다.
현재 알려져 있는 생체 촉매를 이용하여 니트릴 화합물로부터 아미드 화합물 을 제조하는 공업 공정도 마찬가지로 미생물 균체를 포괄 고정화함으로써 입자상으로 하고, 반응조 내에서의 촉매 농도를 높여 촉매 분리를 용이하게 하여 실시되고 있다(화학과 공업, 43권 7호, 1098 내지 1101쪽(1990), 일본 특허 공개 (소)54-143593호, 일본 특허 공개 (소)54-144889호 공보 참조). 또한, 상기 균체의 고정화 방법에 대해서도 검토되어 있다(일본 특허 공개 (소)57-39792호, 일본 특허 공개 (소)62-294083호 공보 참조). 또한, 공업적면에서 효율적으로 아미드 화합물을 제조하고자 하는 경우에는, 보다 고농도로 균체를 고정화하는 것이 중요하다고 여겨져 왔다(일본 특허 공개 (평)7-203964호 공보 참조).
그러나, 본 발명자들이 니트릴히드라타제 활성이 고발현된 미생물 균체를 포괄 고정화하여 반응에 사용했더니, 포괄 고정화 입자 내에서 반응 기질인 니트릴 화합물 및(또는) 반응 생성물인 아미드 화합물이 확산 불량을 일으켜 반응 속도가 현저하게 저하되는 것이 확인되었다.
예를 들면, 포괄 고정화된 균체와 포괄 고정화되지 않은 균체와의 초기 반응 속도를 비교했을 경우, 반응 조건에 따라서는 1/10 이하로 현저하게 저하되었다. 또한, 초기의 반응 속도가 현저하게 저하될 뿐만아니라, 확산 불량에 의해 반응에 충분히 기여하지 못한 포괄 고정화 촉매 내부의 효소도 반응 중에 활성 저하를 야기하기 때문에, 단위 균체량당 아미드 화합물의 생산량도 저하시킨다는 문제도 있었다.
상기와 같은 반응 속도의 저하 및 단위 균체량당 아미드 화합물의 생산량 저하는, 구체적으로는 회분식 반응으로 아미드 화합물을 제조하는 경우에는 목표로 하는 축적량에 도달하기까지 장시간을 요하며, 연속식 반응의 경우에는 설비 규모가 커진다는 바람직하지 못한 상황을 야기하였다.
따라서, 본 발명의 과제는 생체 촉매를 이용하여 니트릴 화합물로부터 아미드 화합물을 제조하는 방법에 있어서, 니트릴히드라타제 활성이 고발현된 미생물 균체를 포괄 고정화하여 사용함으로써 발생하는, 반응 속도의 저하 및 단위 균체량당 아미드 화합물의 생산량 저하 등의 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 포괄 고정화 촉매보다 더욱 상응하는 촉매 형태에 대하여 예의 검토한 결과, 니트릴히드라타제 활성을 건조 균체 1 mg당 10 ℃에서 50 U 이상 고발현시키는 미생물 균체를 이용하고, 해당 미생물 균체를 수성 매질 중에 현탁 상태에서 니트릴 화합물과 접촉시키면 균체를 포괄 고정화했을 경우와 비교하여 보다 고효율로 아미드 화합물을 제조할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 미생물 촉매를 이용하여 니트릴 화합물로부터 아미드 화합물을 제조하는 방법에 있어서, 반응 온도 10 ℃에서 건조 균체 1 mg당 50 U 이상의 니트릴히드라타제 활성을 갖는 미생물 균체를 포괄 고정화하지 않고 수성 매질 중에서 니트릴 화합물과 접촉시키는 것을 특징으로 하는, 아미드 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에서 사용하는 미생물은 반응 온도 10 ℃에서 건조 균체 1 mg당 50 U 이상의 니트릴히드라타제 활성을 갖는 미생물이면 어떠한 것이든 좋다. 예를 들면, 바실루스속, 박테리디움(Bacteridium)속, 미크로코커스속, 브레비박테리움 (Brevibacterium)속(일본 특허 공고 (소) 62-21519호), 코리네박테리움속, 노카르디아속(일본 특허 공고 (소)56-17918호), 슈도모나스속(일본 특허 공고 (소)59-37951호), 미크로박테리움(Microbacterium)속(일본 특허 공고 (평)4-4873호), 로도코커스속(일본 특허 공고 (평)4-4873호, 일본 특허 공고 (평)6-55148호, 일본 특허 공고 (평)7-40948호), 아크로모박터속(일본 특허 공개 (평)6-225780), 슈도노카르디아속(일본 특허 공개 (평)9-275978호)에 속하는 미생물이 바람직하다. 그 중에서도 로도코커스속 세균이 보다 바람직하다.
또한, 상기 미생물로부터 유래한 니트릴히드라타제 유전자를 취득하고, 그대로 또는 인위적으로 개량하여 임의의 숙주에 상기 유전자를 도입한 형질 전환체를 사용할 수도 있다.
상기 형질 전환체로서는 아크로모박터속의 니트릴히드라타제로 형질 전환된 대장균 MT10770(FERM P-14756)(일본 특허 공개 (평)8-266277호), 슈도노카르디아속의 니트릴히드라타제로 형질 전환된 대장균 MT10822(FERM BP-5785)(일본 특허 공개 (평)9-275978호) 또는 로도코커스ㆍ로도크로우스(Rhodococcus rhodochrous)종의 니트릴히드라타제(일본 특허 공개 (평)4-211379호)로 형질 전환된 미생물을 예시할 수 있다.
본 발명에서 말하는 효소 활성 단위 U(유닛)이란, 1분간 니트릴 화합물로부터 대응하는 아미드 화합물을 1 마이크로몰 생성시키는 것을 의미한다. 여기서 말 하는 효소 활성이란, 제조에 사용하는 니트릴 화합물을 이용하여 측정한 효소 활성의 측정치를 의미한다.
효소 활성의 측정 방법은, 직경이 30 mm인 시험관에 효소의 최적 pH(예를 들면 pH 7)로 조정된 50 mM의 인산 완충액 5 ㎖를 넣고, 그 안에 배양 후 세정한 균체를 건조 중량으로서 2 mg 현탁하여 10 ℃의 수조 중에서 진탕한다. 약 5분이 경과한 후, 미리 조정하여 10 ℃의 조건하에 놓아 둔 최적의 pH로 조정된 1 내지 5 ％의 니트릴 화합물을 포함하는 인산 완충액을 첨가한다. 임의의 반응 시간 후에 생성된 아미드 화합물의 농도를 가스 크로마토그래피나 액체 크로마토그래피 등의 분석 기기 등으로 측정하고, 효소 활성을 산출한다.
반응 시간은, 반응 종료시 반응 속도가 저하되지 않는 농도의 니트릴 화합물이 반응액 중에 남아 있고, 생성되는 아미드 화합물의 농도를 충분히 양호한 정밀도로 측정할 수 있을 농도까지 생성되도록 설정한다.
본 발명은 효소 활성이 건조 균체 1 mg당 10 ℃에서 50 U 이상인 미생물 균체를 이용했을 경우에 효과적인데, 80 U 이상, 나아가 100 U 이상의 미생물 균체를 사용했을 경우에 보다 효과적이다.
본 발명에서 말하는 니트릴 화합물이란, 니트릴히드라타제의 작용에 의해 대응하는 아미드 화합물로 변환되는 니트릴 화합물이며, 예를 들면 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 숙시노니트릴, 아디포니트릴로 예시되는 지방족 포화 니트릴, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴로 예시되는 지방족 불포화 니트릴, 벤조니트릴, 프탈로디니트릴로 예시되는 방향족 니트릴 및 3-시아노피리딘, 2-시아노피리딘으로 예시되는 복소환식 니트릴을 들 수 있다. 니트릴 화합물의 화학적 물리적 성질, 니트릴히드라타제 효소의 기질 특이성, 산업적 공업적 관점에서 아크릴로니트릴, 시아노피리딘이 본 발명의 대상으로서 바람직하다.
본 발명에서 말하는 포괄 고정화되지 않은 촉매 형태란, 미생물의 균체막이 직접 반응액에 접촉되는 촉매 형태이며, 예를 들면 폴리아크릴아미드, 폴리비닐알코올, 카라기난, 한천, 젤라틴, 아르긴산 등의 고분자 물질로 균체를 감싸는 포괄 고정화 방법을 취하지 않은 촉매 형태를 의미한다.
즉, 본 발명에서 말하는 포괄 고정화되지 않은 촉매란, 미생물을 배양하여 필요에 따라 세정 등을 행한 미생물 균체 그 자체, 미생물 균체를 글루타르알데히드 등의 다관능기를 갖는 물질에 의해 화학 처리한 미생물 균체, 또는 미생물 균체를 유리 비드나 수지, 실리카 겔 등의 표면에 화학적으로 결합시킨 미생물 균체이다.
특히, 글루타르알데히드로 화학 처리한 균체를 촉매로서 사용하는 것은, 촉매의 효소 활성의 안정성 향상면에서 바람직하다.
수성 매질 중에서 니트릴 화합물과 접촉시킨다는 것은 물 또는 물에 이온 강도, pH 완충능 또는 니트릴히드라타제 활성 안정화제 등을 용해시킨 수성 매질 중에서 니트릴 화합물과 니트릴히드라타제 활성을 갖는 미생물 균체를 접촉시키는 것이며, 그 방법은 회분식일 수도 있고, 연속식일 수도 있다. 반응 기질, 반응액, 목적 화합물 등의 물성 및 생산 규모 등에 의해 반응 양식이 선택되며, 반응 장치가 설계된다.
또한, 반응 온도, 반응 pH 등의 반응 조건은 보다 소규모이거나, 보다 단시간에 아미드 화합물을 제조할 수 있는 최적의 조건에서 제어하면서 실시하는 것이 바람직하다.
상기 방법으로 축적되는 아미드 화합물의 농도로서는 공업적 관점에서 20 ％ 이상이 바람직하고, 50 ％ 이상이 보다 바람직하다.
본 명세서는 본원의 우선권의 기초인 JP 2000-387537호 명세서에 기재된 내용을 포함한다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예로 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예 중에서 "％"란 "질량％"를 의미한다.
<실시예 1> (수성 매질 중 미생물 균체에 의한 아크릴아미드의 제조)
(1) 균의 배양
① 전배양 조건:
(배지 조성)
과당 2 ％, 폴리펩톤 5 ％(닛본 세야꾸 가부시끼가이샤), 효모 엑기스 0.3 ％(오리엔탈 고모 고교 가부시끼가이샤 제조), KH2PO4 0.1 ％, K2HPO4 0.1 ％, MgSO4ㆍ7H2O 0.1 ％, pH 7
(배양 방법)
500 ㎖ 용량의 삼각 플라스크에 배지를 100 ㎖ 분주하여 솜으로 마개를 막고, 121 ℃에서 20 분간 오토클레이브에서 멸균하였다. 로도코커스 로도크로우스 J1(FERM BP-1478)을 접종하여 30 ℃에서 48 시간 진탕 배양하였다.
② 본배양 조건
(배지 조성)
초기 배지: 효모 엑기스 0.2 ％, KH2PO4 0.1％, K2HPO4 0.1％, MgSO4ㆍ7H2O 0.1％, CoCl2ㆍ6H2O 0.002 ％, 황산암모늄 0.025 ％, 과당 2 ％, 요소 2 ％, 에탄올 0.4 ％, 플루로닉 L61 0.1 ％(아사히 덴까 고교 가부시끼가이샤), pH 7
후첨가 배지: 과당 20 ％, 에탄올 5 ％, 황산암모늄 6 ％, pH 6.5
(배양 방법)
3 ℓ 용량의 소형 단지 발효기에 초기 배지 2 ℓ를 분주하고, 121 ℃에서 20분간 오토클레이브에서 멸균하였다. 단, 과당, 에탄올 및 요소는 별도로 무균적으로 여과하여(어드밴텍 도요 가부시끼가이샤 제조의 0.45 미크론의 여과지를 사용함) 배지에 첨가하였다.
조 내 압력 0.098 MPa, 교반수 600 rpm, 통기량 1 vvm, pH 7, 온도 30 ℃에서 배양하여 효소 활성이 가장 높아진 시점에서 배양을 종료하였다. 그 후 50 mM의 인산 완충액(pH 7.7)으로 세정하여 건조 균체 중량이 15 ％인 균체 현탁액을 얻었다.
(2) 니트릴히드라타제 활성의 측정
직경이 30 mm인 시험관에 50 mM 인산 완충액(pH 7.7) 4.98 ㎖에 20 ㎕의 균체 현탁액을 첨가 혼합하여 10 ℃의 수조 중에서 5 분간 진탕시켰다. 여기에 미리 10 ℃로 해 둔 5.0 ％의 아크릴로니트릴을 포함하는 50 mM 인산 완충액(pH 7.7) 5 ㎖를 첨가하여 10분간 반응시키고, 균체를 여과 분리하고 나서 가스 크로마토그래피(GC-14B, 시마즈 세이사꾸쇼)로 생성된 아크릴아미드를 정량함으로써 행하였다. 분석 조건은 파라박스 PS(워터즈사 제조의 칼럼 충전제)를 충전한 1 m 유리 칼럼을 사용하여 칼럼 온도 230 ℃, 검출기는 250 ℃의 FID에서 실시하였다. 그 결과, 아크릴아미드가 1.2 ％ 생성되었다. 반응 온도 10 ℃, 반응 시간 1분 동안 1 마이크로몰의 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 변환시키는 양을 1 U로 정의하였을 경우, 본 균체의 아크릴로니트릴로부터 아크릴아미드로의 변환 활성은 건조 균체 1 mg당 10 ℃에서 56 U이었다.
(3) 아크릴로니트릴로부터 아크릴아미드로의 반응
1 ℓ의 쟈켓이 부착된 분리형 플라스크에 50 mM(pH 7.7)의 트리스(2-아미노-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올)염산 완충액 664 g을 넣고, 여기에 먼저 얻은 균체 현탁액을 건조 균체 중량이 90 mg이 되도록 첨가하였다. 이것을 180 rpm으로 교반하에 18 ℃에서 아크릴로니트릴의 농도가 항상 2 ％가 되도록 연속적으로 아크릴로니트릴을 첨가하였다.
그 결과, 아크릴로니트릴의 첨가 개시로부터 25 시간만에 생성된 아크릴아미드의 농도가 목적하는 45 ％가 되었다.
<비교예 1> (포괄 고정화 미생물 균체에 의한 아크릴아미드의 제조)
(1) 균체의 포괄 고정화
실시예 1에서 얻어진 아크릴로니트릴로부터 아크릴아미드의 변환 활성이 56 U인 균체 현탁액을, 충분히 용해시킨 3 ％ 아르긴산 나트륨(간또 가가꾸 제조)수용액에 등량 첨가하여 충분히 혼화하였다. 이 혼합액을 내경이 2 mm인 실리콘 튜브로부터 1 M 염화칼슘 수용액에 적가하고, 입경이 약 3 mm인 고정화 균체 입자를 얻었다. 이 고정화 균체 입자를 50 mM의 트리스 염산 완충액(pH를 7.7로 조정)으로 세정하여 고정화 균체를 얻었다.
(2) 아크릴로니트릴로부터 아크릴아미드로의 반응
1 ℓ의 쟈켓이 부착된 분리형 플라스크에 50 mM(pH 7.7)의 트리스 염산 완충액 664 g을 넣고, 여기에 먼저 얻은 고정화 균체를 건조 균체 중량이 90 mg이 되는 양으로 첨가하였다. 이것을 180 rpm으로 교반하에 18 ℃에서 아크릴로니트릴의 농도가 항상 2 ％가 되도록 연속적으로 아크릴로니트릴을 첨가하였다.
그 결과, 아크릴로니트릴의 첨가 개시로부터 50 시간이 경과해도 아크릴아미드의 농도가 목적하는 45 ％가 되지 못하였다.
<실시예 2> (수성 매질 중 미생물 균체에 의한 아크릴아미드의 제조)
(1) 균의 배양
일본 특허 공개 (평)2-177883호의 실시예에 기재된 방법을 이용하여 슈도모나스 클로로라피스 B23(Pseudomonas chlororaphis B23(FERM BP-187))균을 배양하였다. 이 균체의 아크릴로니트릴로부터 아크릴아미드로의 변환 활성을 실시예 1과 동일하게 pH 7.7로 측정했더니, 건조 균체 1 mg당 10 ℃에서 90 U이었다.
(2) 아크릴로니트릴로부터 아크릴아미드로의 반응
내용적이 1 ℓ인 쟈켓이 부착된 분리형 플라스크에 50 mM(pH 7.7)의 인산완충액을 850 ㎖, 균체를 건조 균체 중량으로서 0.4 g 첨가하고, 3 ℃의 교반 조건하에서 아크릴로니트릴이 항상 2 ％가 되도록 연속적으로 첨가하여 반응을 실시하였다.
3 시간 후, 아크릴아미드의 농도가 목적하는 20 ％에 도달하였다.
<비교예 2> (포괄 고정화 미생물 균체에 의한 아크릴아미드의 제조)
(1) 균체의 포괄 고정화
아크릴아미드, 메틸렌비스아크릴아미드 및 2-디메틸아미노프로필메타크릴아미드가 각각 30, 1, 4 ％가 되도록 단량체 혼합 수용액을 제조하였다.
이어서, 실시예 2에서 얻어진 아크릴로니트릴로부터 아크릴아미드 변환 활성이 90 U인 균체 현탁액, 단량체 수용액, 10 ％의 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민 수용액, 10 ％의 과황산암모늄 수용액을 혼합비 50:20:1:1로 라인 믹싱하고, 그 유출액을 300×300×30 mm의 배트에 차례로 받아 그 배트 상에서 중합시켰다.
제조된 균체 고정화 겔 시트를 절단기로 0.5 mm2 정도로 잘게 재단하여 아크릴아미드계 중합체 포괄 고정화 균체 입자를 얻었다. 이 고정화 균체 입자를 0.1 ％의 아크릴산나트륨 수용액(수산화나트륨으로 pH를 7로 조정)으로 세정하여 고정화 균체로 하였다.
(2) 아크릴로니트릴로부터 아크릴아미드로의 반응
실시예 2에 기재된 장치 및 방법으로 아크릴로니트릴로부터 아크릴아미드로의 반응을 실시하였다.
8 시간 후에도 목적하는 아크릴아미드의 농도가 20 ％에 도달하지 못하였다.
<비교예 3> (저니트릴히드라타제 활성 미생물 균체에 의한 아크릴아미드의 제조)
(1) 균의 배양과 촉매의 제조
실시예 1과 마찬가지로 로도코커스 로도크로우스 J1(FERM BP-1478)균을 배양하고, 실시예 1에서 나타낸 활성 측정법에 기초하여 측정한 균체의 아크릴로니트릴로부터 아크릴아미드로의 변환 활성이 건조 균체 1 mg당 10 ℃에서 20 U이 된 시점에서 배양을 종료하고, 그 후 50 mM의 인산 완충액(pH 7.7)으로 세정하여 건조 균체 중량이 15 ％인 균체 현탁액을 얻었다.
(2) 아크릴로니트릴로부터 아크릴아미드로의 반응
우선, 비교예 2의 방법에 따라 아크릴아미드계 중합체 포괄 고정화 균체 현탁액을 제조하였다.
이어서, 미생물로서 상술한 고정화 균체 현탁액 또는 고정화되지 않은 균체현탁액을 각각 건조 균체 중량으로 환산하여 225 mg을 사용하여 아크릴로니트릴로부터 아크릴아미드로의 반응을 행하였다. 그 결과, 균체 현탁액을 이용한 모든 경우에 있어서, 약 100 시간 경과 후에 목적하는 아크릴아미드 농도 45 ％에 도달하였다.
즉, 20 U의 균체에서는 고정화 균체 및 고정화되지 않은 균체 사이에서 유의차는 없었다.
본 명세서 중에서 인용한 모든 간행물, 특허 및 특허 출원을 그대로 참고로서 본 명세서 중에 삽입하기로 한다.
본 발명의 방법에 따르면, 니트릴히드라타제 활성을 고발현시킨 미생물 균체를 포괄 고정화하지 않고 반응에 사용하기 때문에, 포괄 고정화에 의한 반응 속도의 저하 및 단위 균체량당 생산량 저하의 문제를 일으키지 않고, 니트릴 화합물로부터 아미드 화합물을 효율적으로 제조할 수 있다. 따라서, 회분식 반응시에는 매우 단시간에, 연속식 반응시에는 매우 소규모의 설비로 아미드 화합물을 제조할 수 있다.

Claims (8)

  1. 미생물 촉매를 이용하여 니트릴 화합물로부터 아미드 화합물을 제조하는 방법에 있어서, 반응 온도 10 ℃에서 건조 균체 1 mg당 50 U 이상의 니트릴히드라타제 활성을 갖는 미생물 균체를 포괄 고정화하지 않고 수성 매질 중에서 니트릴 화합물과 접촉시키며, 니트릴 화합물을 매질 내에 연속적으로 첨가함으로써 매질 중 20 ％ 이상의 아미드 화합물을 얻는 것을 특징으로 하는, 아미드 화합물의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 반응 온도 10 ℃에서 건조 균체 1 mg당 50 U 이상의 니트릴히드라타제 활성을 갖는 미생물이 노카르디아(Nocardia)속, 코리네박테리움 (Corynebacterium)속, 바실루스(Bacillus)속, 슈도모나스(Pseudomonas)속, 미크로코커스(Micrococcus)속, 로도코커스(Rhodococcus)속, 아시네토박터(Acinetobacter)속, 크산토박터(Xanthobacter)속, 스트렙토마이세스(Streptomyces)속, 리조븀 (Rhizobium)속, 클렙시엘라(Klebsiella)속, 엔테로박터(Enterobacter)속, 에르위니아(Erwinia)속, 아에로모나스(Aeromonas)속, 시트로박터(Citrobacter)속, 아크로모박터(Achromobacter)속, 아그로박테리움(Agrobacterium)속 및 슈도노카르디아 (Pseudonocardia)속의 군에서 선택되는 1종 이상인, 아미드 화합물의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 반응 온도 10 ℃에서 건조 균체 1 mg당 50 U 이상의 니트릴히드라타제 활성을 갖는 미생물이 노카르디아(Nocardia)속, 코리네박테리움 (Corynebacterium)속, 바실루스(Bacillus)속, 슈도모나스(Pseudomonas)속, 미크로 코커스(Micrococcus)속, 로도코커스(Rhodococcus)속, 아시네토박터(Acinetobacter)속, 크산토박터(Xanthobacter)속, 스트렙토마이세스(Streptomyces)속, 리조븀 (Rhizobium)속, 클렙시엘라(Klebsiella)속, 엔테로박터(Enterobacter)속, 에르위니아(Erwinia)속, 아에로모나스(Aeromonas)속, 시트로박터(Citrobacter)속, 아크로모박터(Achromobacter)속, 아그로박테리움(Agrobacterium)속 및 슈도노카르디아 (Pseudonocardia)속의 군에서 선택되는 1종 이상의 미생물의 니트릴히드라타제 유전자를 발현시킨 형질 전환 미생물인, 아미드 화합물의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 반응 온도 10 ℃에서 건조 균체 1 mg당 50 U 이상의 니트릴히드라타제 활성을 갖는 미생물 균체가 슈도모나스(Pseudomonas)속 또는 로도코커스(Rhodococcus)속인, 아미드 화합물의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 반응 온도 10 ℃에서 건조 균체 1 mg당 50 U 이상의 니트릴히드라타제 활성을 갖는 미생물 균체가 로도코커스 로도크로우스 J1(Rhodococcus rhodochrous J1(FERM BP-1478)) 또는 슈도모나스 클로로라피스 B23(Pseudomonas chlororaphis B23(FERM BP-187))인, 아미드 화합물의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 니트릴 화합물이 아크릴로니트릴 또는 시아노피리딘인, 아미드 화합물의 제조 방법.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1352865B1 (en) * 2002-04-12 2011-09-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Sheet collection apparatus
US20070027294A1 (en) * 2003-04-10 2007-02-01 Dia-Nitrix Co., Ltd. Process for producing high-quality acrylamide polymer with enzyme
SG148992A1 (en) * 2003-12-02 2009-01-29 Ciba Spec Chem Water Treat Ltd Strain of rhodococcus rhodochrous ncimb 41164 and its use as producer of nitrile hydratase
GB0327901D0 (en) * 2003-12-02 2004-01-07 Ciba Spec Chem Water Treat Ltd Process for producing polymers
EP1689875B2 (en) * 2003-12-02 2017-02-22 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Manufacture of amides
GB0416101D0 (en) * 2004-07-19 2004-08-18 Ciba Spec Chem Water Treat Ltd Process for preparing monomers and polymers thereof
JP2006187257A (ja) * 2005-01-07 2006-07-20 Daiyanitorikkusu Kk アミド化合物の製造方法およびアクリルアミド系ポリマー
KR20080056261A (ko) * 2005-10-07 2008-06-20 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤 아미드 화합물의 제조방법
AU2011239258B2 (en) * 2005-10-07 2012-09-27 Mitsui Chemicals, Inc. Method for producing amide compound
WO2009113654A1 (ja) 2008-03-14 2009-09-17 ダイヤニトリックス株式会社 アミド化合物の製造方法
EP2518154B1 (en) 2009-12-25 2019-08-14 Mitsubishi Chemical Corporation Method for producing acrylamide using microbial catalyst
CN102884199A (zh) * 2010-05-06 2013-01-16 大野绿水株式会社 使用了微生物催化剂的丙烯酰胺的制造方法
AU2012256707B2 (en) 2011-05-19 2015-07-16 Mitsubishi Chemical Corporation Method for producing aqueous acrylamide solution
KR101894617B1 (ko) * 2011-05-19 2018-09-03 미쯔비시 케미컬 주식회사 아크릴아미드 수용액의 제조 방법
JP6149731B2 (ja) * 2012-12-10 2017-06-21 三菱ケミカル株式会社 アクリルアミドの製造方法
US10655152B2 (en) 2014-09-30 2020-05-19 Solenis Technologies, L.P. Method for producing an amide
CN105316263A (zh) * 2015-11-25 2016-02-10 沈阳化工研究院有限公司 一种氰类化合物降解菌及其应用
CN110157751A (zh) * 2019-06-05 2019-08-23 英德市云超聚合材料有限公司 一种低电导率酰胺化合物水溶液的合成方法
CN112626141B (zh) * 2020-11-16 2022-12-06 广东宝莫生物化工有限公司 一种丙烯酰胺溶液的生产方法
CN115216465A (zh) * 2022-08-15 2022-10-21 武汉宏择一碳环保科技有限公司 一种基于膜分离工艺的丙烯酰胺制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08266277A (ja) * 1995-03-29 1996-10-15 Mitsui Toatsu Chem Inc 形質転換体を用いたアミド化合物の製造法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2294999A1 (fr) * 1974-12-18 1976-07-16 Anvar Procede de preparation d'amides par hydrolyse biologique
IT1162484B (it) * 1978-03-29 1987-04-01 Nitto Chemical Industry Co Ltd Procedimento pe produrre acrilammide o metacrilammide impiegando microorganismi
JPS5937951B2 (ja) * 1981-11-18 1984-09-12 秀明 山田 アミドの生物学的製造法
JPS61162193A (ja) 1985-01-08 1986-07-22 Nitto Chem Ind Co Ltd 微生物によるアミド類の製造法
JPH0740948B2 (ja) * 1985-06-04 1995-05-10 旭化成工業株式会社 アミドの微生物学的製造法
DD274631A5 (de) * 1987-09-18 1989-12-27 Kk Verfahren zur biologischen herstellung von amiden
JPH0822221B2 (ja) 1988-12-28 1996-03-06 日東化学工業株式会社 シュードモナス属細菌の培養法
JP2907479B2 (ja) * 1990-02-28 1999-06-21 輝彦 別府 ニトリルヒドラターゼ活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子ｄｎａ、これを含有する形質転換体及びアミド類の製造法
AU627648B2 (en) * 1990-02-28 1992-08-27 Teruhiko Beppu Dna fragment encoding a polypeptide having nitrile hydratase activity, a transformant containing the gene and a process for the production of amides using the transformant
EP0502476B1 (en) * 1991-03-04 2001-07-18 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Hybrid plasmid vectors containing genes encoding nitrile degrading enzymes and methods of producing amides and acids
AU2077392A (en) 1991-08-05 1993-04-29 Mitsubishi Kasei Corporation Process for preparing amides
JPH06225780A (ja) * 1993-02-05 1994-08-16 Mitsui Toatsu Chem Inc 微生物によるアミド類の製造法
RU2053300C1 (ru) * 1993-12-17 1996-01-27 Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Штамм бактерий rhodococcus rhodochrous - продуцент нитрилгидратазы
GB9506389D0 (en) * 1995-03-29 1995-05-17 King S College London Catalyst and process for preparing amides
CN1101470C (zh) 1996-02-14 2003-02-12 三井东压化学株式会社 新型腈水合酶
US5866379A (en) * 1997-01-28 1999-02-02 Novus International Enzymatic conversion of α-hydroxynitriles to the corresponding .alpha.

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08266277A (ja) * 1995-03-29 1996-10-15 Mitsui Toatsu Chem Inc 形質転換体を用いたアミド化合物の製造法

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