RU2067619C1 - Микробиологический способ терминального окисления этильных групп в карбоксильные группы - Google Patents

Микробиологический способ терминального окисления этильных групп в карбоксильные группы Download PDF

Info

Publication number
RU2067619C1
RU2067619C1 SU915001013A SU5001013A RU2067619C1 RU 2067619 C1 RU2067619 C1 RU 2067619C1 SU 915001013 A SU915001013 A SU 915001013A SU 5001013 A SU5001013 A SU 5001013A RU 2067619 C1 RU2067619 C1 RU 2067619C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
microorganisms
atcc
microorganism
compounds
Prior art date
Application number
SU915001013A
Other languages
English (en)
Inventor
Кинер Андреас
Original Assignee
Лонца Аг
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Лонца Аг filed Critical Лонца Аг
Application granted granted Critical
Publication of RU2067619C1 publication Critical patent/RU2067619C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00—Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/02—Oxygen as only ring hetero atoms
    • C12P17/04—Oxygen as only ring hetero atoms containing a five-membered hetero ring, e.g. griseofulvin, vitamin C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00—Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00—Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/10—Nitrogen as only ring hetero atom
    • C12P17/12—Nitrogen as only ring hetero atom containing a six-membered hetero ring
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00—Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215—Microorganisms
    • Y10S435/822—Microorganisms using bacteria or actinomycetales
    • Y10S435/874—Pseudomonas

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Использование: микробиологический способ терминального окисления алкильных групп в карбоновую кислоту. Сущность изобретения: описан микробиологический способ терминального окисления алкильных групп в карбоновую кислоту в 5- или 6-членных гетероциклах, циклически замещенных по меньшей мере одной алкильной группой, содержащей более двух атомов углерода; превращение осуществляют с помощью микроорганизмов, перерабатывающих алкан и/или алканол. 6 з. п. ф-лы, 3 табл.

Description

Изобретение относится к новому микробиологическому способу терминального окисления алкильных групп в карбоксильные группы.
Полученные производные карбоновой кислоты могут быть использованы, например, в качестве промежуточных продуктов для фармацевтики, например, тиофен-2-уксусная кислота для синтеза антибиотиков пенициллина или цефалоспорина (Ullmann, 1983, Band 23, S.219).
Тщательные исследования по микробиологическому окислению алкильных групп в алифатических углеродородах были, в частности, проведены со штаммами микроорганизмов Pseudomonas oleovorans.
Относительно Pseudomonas oleovorans ATCC 8062 и ATCC 29437 известно, что биохимическое окисление алканов в соответствующую кислоту протекает в три ступени. В результате действия комплекса алкан-гидроксилазы образуется сначала соответствующий спирт, который затем в две последующие ступени действием дегидрогеназы-спирта и дегидрогеназы-альдегида превращают в кислоту.
В вышеуказанном штамме имеются гены, ответственные за энзимы этого окисления на плазмиде OCT (Witholt et.al. TIBTECH, Vol.8, 1990, S.46-52).
С помощью указанного штамма было описано окисление только соединений с линейными насыщенными C6-C12 алкильными остатками и с этилбензолом.
Окисление замещенных алкилом циклических, ароматических или ненасыщенных углеводородов в соответствующую карбоновую кислоту перерабатывающими алкан микроорганизмами типа Rhodococcus, Mycobakterium и Pseudomonas описано в Raymond, R.L. Process Biochemistry, 1979, S.71-74.
Недостатком этого способа является прежде всего то, что реакция неспецифична для алкильных групп, содержащих более двух атомов углерода. В этом случае может происходить расщепление циклов, а метильные группы могут окисляться в ароматические углеводородные соединения.
Задача данного изобретения состоит в разработке простого и одноступенчатого способа микробиологического окисления алкильных групп в гетероциклах, с помощью которого соответствующие кислоты могут быть выделены с большим выходом и высокой чистотой продукта, причем ароматический или насыщенный гетероцикл не будет расщеплен.
Эта задача была неожиданно решена в соответствии с микробиологическим способом терминального окисления этильных групп в карбоксильные группы, включающим взаимодействие субстрата с микроорганизмами, в котором в качестве субстрата используют 5- или 6-членный гетероцикл, замещенный по меньшей мере одной алкильной группой с по меньшей мере двумя атомами углерода, а из микроорганизмов используют такие, которые превращают алкан и/или алканол в соответствующую карбоновую кислоту. При этом введение субстрата осуществляют разово или непрерывно до концентрации его в культуральной среде не выше 20% (вес/объем) при значении рН 4-11 и температуре 15-50oC, причем полученная карбоновая кислота не подвергается дальнейшему катаболизму.
Возможно дополнительно индуцировать энзимы микроорганизма соединениями, которые служат микроорганизму источником углерода или энергии, или соединениями, которые не служат микроорганизму источником углерода и энергии.
Из организмов обычно используют бактерии штаммов Pseudomonas oleovorans ATCC 8062 или Pseudomonas oleovorans ATCC 29347.
Возможно также из микроорганизмов использовать дрожжи штамма Candida tropicalis ATCC 32113 или бактерии штамма Rhodococcus rhodochrous ATCC 19607.
В качестве субстрата применяют ароматический 5- или 6-членный гетероцикл, замещенный по меньшей мере одной C2-C6 алкильной группой, который содержит несколько гетероатомов из ряда кислород, азот или сера, преимущественно ароматический 5- или 6-членный гетерцоикл, замещенный этильной группой, которая содержит один или несколько гетероатомов из ряда кислород, азот или сера.
Из группы 6-членных гетероциклов предпочтительными являются гетероциклы с атомами азота.
Приемлемыми представителями 5-членных гетероциклов являются тофены, фураны, пирролы, тиазолы, пиразолы или имидазолы. Особенно предпочтительны из 5-членных гетероциклов 2-этилтиофен или 2-этилфуран.
Приемлемыми представителя 6-членных гетерцоиклов являются пиридины, пиримидины, пиразины или пиридазины. В качестве 6-членного гетероцикла особенно желательны 3-этилпиридин, 2-этилпиразин или 5-этил-2-метилпиридин.
Целесообразным является индуцирование энзимов микроорганизмов, перерабатывающих алкан и/или алканол. Понятие "алканы" или "алканолы" охватывает также замещенные алканы или алканолы (алкилированные циклические соединения), например, этилбензол.
Индуцирование энзима может быть осуществлено как с соединениями, служащими микроорганизму в качестве источника углерода и энергии (алканы, алканолы, алкилированные циклические соединения, например, октан, октанол, додекан, додеканол, гексан, гексанол, этилбензол), так и с соединениями, не служащими микроорганизму источником углерода или энергии (дициклопропилкетон, -кетон, дициклопропилметанол или диэтоксиэтан), описанные Grund et.al, J.Bacteriol. 123, S.546-556, (1975).
Предпочтительно индуцирование энзима производится для Pseudomonas oleovorans н-октаном, для Candida tropicalis н-гексадеканом и для Rhodococcus rhodochrous н-деканом.
Обычно введение применяемых для индуцирования соединений во время превращения субстрата прекращается. Однако превращение субстрата может производиться также в присутствии индуктора энзима.
Как правило, подачу применяемых для индуцирования соединений во время превращения субстрата прекращают либо приостановкой подачи, либо отцентрифугированием клеток.
Превращение может быть осуществлено с помощью микроорганизмов, перерабатывающих алкан и/или алканол, например, микроорганизмами вида Pseudomonas, дрожжами вида Candida или микроорганизмами вида Pseudomonas.
Для осуществления предложенного способа пригодны также мутанты этих микроорганизмов, а также другие микроорганизмы, в которые либо посредством конъюгации, либо с помощью методов генной инженерии вводят необходимую для превращения генетическую информацию, образуя эффективные энзимы для превращения.
В качестве микроорганизмов могут быть использованы перерабатывающие алкан штаммы микроорганизмов Pseudomonas oleovorans ATCC 8062 или ATCC 29347, дрожжи вида Candida tropicalis ATCC 32113 и Rhodococcus rhodochrous ATCC 19607, предпочтительно Pseudomonas oleovorans ATCC 29347.
Штаммы микроорганизмов Pseudomonas oleovorans ATCC 8062 или ATCC 29347 и Rhodococcus rhodochrous ATCC 19067, а также дрожжи вида Candida tropicalis ATCC 32113 находятся на хранении в США (American Type Culture Collection, 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852).
Вышеназванные штаммы растут с алканами, алканолами или алкилированными циклическими соединениями в среде минеральных солей (Kulla et. al. Arch. Microbiol 135, 1983, S.1-7) или в комплексной среде ("Nutrient Broth Nr.2", Oxoid Ltd. England).
Перед введением субстрата клетки выращивают обычным способом, после чего осуществляют превращение субстрата при оптической плотности 1-200 при 650 нм в питательной среде, предпочтительно при оптической плотности 5-100 при 650 нм.
Превращение можно проводить либо при разовом, либо при непрерывном введении субстрата так, чтобы концентрация субстрата в питательной среде не превышала 20% (вес/объем).
Введение субстрата рекомендуется проводить так, чтобы концентрация субстрата в питательной среде не превышала 5% (вес/объем), при этом предпочтительная концентрация субстрата в питательной среде не должна превышать 1% (вес/объем).
Превращение производят при значении рН 4 11, предпочтительно при рН 6 10.
Превращение обычно проводят при температуре 15-50oС, предпочтительно при температуре 25-40oС.
Превращение целесообразно проводить в течение отрезка времени продолжительностью от 1 часа до нескольких дней, предпочтительно превращение проводят по непрерывному способу в течение нескольких дней.
После превращения соответствующие кислоты могут быть выделены известным способом.
Пример 1. Получение 2-метилпиридин-5-уксусной кислоты. Pseudomonas oliovorans ATCC 29347 был инкубирован в среду минеральных солей (Kulla et. al. Arch. Microbiol. 135, 1983, S.1-7) с н-октаном в качестве единственного углеводорода и источника энергии при 30oС и значении рН 7.
После этого клетки два раза промывали той же средой минеральных солей и установили оптическую плотность 10 при 650 нм в 100 мл среды минеральных солей. К этой клеточной суспензии был добавлен 1 ммоль 5-этил-2-метилпиридина, что соответствует концентрации субстрата, равной 0,12% (вес/объем).
По истечении 16-часового инкубационного периода при 30oС в отсутствии н-октана было получено 0,5 ммоля 2-метилпиридина-5-уксусной кислоты с выходом, равным 50% в расчете на исходный 5-этил-2-метилпиридин. В этих условиях не происходило окисления метильной группы.
Примеры 2-5 были осуществлены в соответствии с примером 1 с количеством субстрата, равным 1 ммолю на 100 мл клеточной суспензии, и объединены в таблице 1.
Примеры 2 и 6.
Превращение с помощью микроорганизмов Pseudomonas oleovorans ATCC 29347 при различных концентрациях субстрата (табл.2).
Примеры 7-11.
Превращение с помощью микроорганизмов Pseudomonas oleovorans ATCC 8062 (табл.3).

Claims (7)

1. Микробиологический способ терминального окисления этильных групп в карбоксильные группы, включающий взаимодействие субстрата с микроорганизмами, отличающийся тем, что в качестве субстрата используют 5- или 6-членный гетероцикл, замещенный по меньшей мере одной алкильной группой с по меньшей мере двумя атомами углерода, а из микроорганизмов используют такие, которые превращают алкан и/или алканол в соответствующую карбоновую кислоту, введение субстрата осуществляют разово или непрерывно до концентрации его в культуральной среде не выше 20% (масса/объем) при значении рН 4 11 и температуре 15 50oС, причем полученная карбоновая кислота не подвергается дальнейшему катаболизму.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно индуцируют энзимы микроорганизма с соединениями, которые служат микроорганизму источником углерода или энергии, или с соединениями, которые не служат микроорганизму источником углерода или энергии.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что из организмов используют бактерии штаммов Pseudomonas oleororans АТСС 8062 или Pseudomonas oleororans АТСС 29347.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что из микроорганизмов используют дрожжи штамма Candida tropicalis АТСС 32113.
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что из микроорганизмов используют бактерии штамма Rhodococcus rhodochrous АТСС 14067.
6. Способ по пп. 1-5, отличающийся тем, что в качестве субстрата применяют ароматический 5- и 6-членный гетероцикл, замещенный по меньшей мере одной С2-С6 алкильной группой, которая содержит несколько гетероатомов из ряда кислород, азот или сера.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве субстрата применяют ароматический 5- или 6-членный гетероцикл, замещенный этиловой группой, которая содержит один или несколько гетероатомов из ряда кислород, азот или сера.
SU915001013A 1990-07-10 1991-07-04 Микробиологический способ терминального окисления этильных групп в карбоксильные группы RU2067619C1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH2298/90 1990-07-10
CH229890 1990-07-10
CH3047/90 1990-09-20
CH304790 1990-09-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2067619C1 true RU2067619C1 (ru) 1996-10-10

Family

ID=25690054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU915001013A RU2067619C1 (ru) 1990-07-10 1991-07-04 Микробиологический способ терминального окисления этильных групп в карбоксильные группы

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5242816A (ru)
EP (1) EP0466115B1 (ru)
JP (1) JP3135611B2 (ru)
CZ (1) CZ279079B6 (ru)
DE (1) DE59105421D1 (ru)
DK (1) DK0466115T3 (ru)
HU (1) HUT61602A (ru)
RU (1) RU2067619C1 (ru)
SK (1) SK279024B6 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573900C2 (ru) * 2010-04-20 2016-01-27 Эвоник Дегусса Гмбх СПОСОБ БИОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОДУКТА ГЕНА alkL

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3275353B2 (ja) * 1992-02-26 2002-04-15 三菱化学株式会社 ６−ヒドロキシ含窒素６員環化合物の製造方法
CZ282939B6 (cs) * 1992-03-04 1997-11-12 Lonza A.G. Mikrobiologický způsob hydroxylace dusíkatých heterocyklických karboxylových kyselin
US5579026A (en) * 1993-05-14 1996-11-26 Olympus Optical Co., Ltd. Image display apparatus of head mounted type
DE19951768A1 (de) * 1999-10-27 2001-05-03 Basf Ag Mikrobiologisches Verfahren zur Herstellung aromatischer Aldehyde und/oder Carbonsäuren

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU599438B2 (en) * 1986-12-01 1990-07-19 Gist-Brocades N.V. Process for the preparation of 2-arylpropionic acids
GB2206578B (en) * 1987-07-07 1991-07-03 Erba Carlo Spa Process for the preparation of penems
DK314989A (da) * 1988-06-27 1989-12-28 Asahi Chemical Ind Fremgangsmaade til fremstilling af optisk aktive alfa-substituerede organiske syrer, samt mikroorganismer og enzymer anvendelige ved fremgangsmaaden

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Фукуда и др. "Агрик. биол. хем", 53/12/, с.3299, 1989. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573900C2 (ru) * 2010-04-20 2016-01-27 Эвоник Дегусса Гмбх СПОСОБ БИОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОДУКТА ГЕНА alkL

Also Published As

Publication number Publication date
HUT61602A (en) 1993-01-28
EP0466115A1 (de) 1992-01-15
EP0466115B1 (de) 1995-05-10
JPH04262789A (ja) 1992-09-18
CZ279079B6 (en) 1994-12-15
JP3135611B2 (ja) 2001-02-19
US5242816A (en) 1993-09-07
HU912323D0 (en) 1991-12-30
DE59105421D1 (de) 1995-06-14
DK0466115T3 (da) 1995-05-29
SK279024B6 (sk) 1998-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Demain Industrial microbiology
EP0606899B1 (en) Processes for production of optically active 4-halo-3-hydroxybutyric acid esters
JPH078235B2 (ja) シュードグルコノバクター属酸化菌
EP0046284B1 (en) Method for preparing 2,5-diketo-d-gluconic acid and microorganisms for carrying out the method
KR100190550B1 (ko) 헤테로고리 화합물의 메틸기의 미생물적 산화방법
US5888786A (en) Method for producing 2-keto-L-gulonic acid
RU2067619C1 (ru) Микробиологический способ терминального окисления этильных групп в карбоксильные группы
US4535059A (en) Muconic acid productivity by a stabilized mutant microorganism population
US4657863A (en) Stabilization of a mutant microorganism population
KR100233330B1 (ko) 6-히드록시피콜린산을 제조하기 위한 미생물학적 방법
Shimizu et al. Purification and properties of penicillin acylase from Kluyvera citrophila
KR880001944B1 (ko) 2,5-디케토-d-글루콘산 리덕타제의 제조방법
HUT63200A (en) Process for hydroxylating methyl groups in aromatic heterocyclic compounds in microbiological way
US5213973A (en) Microbiological process for oxidation of methyl groups
EP0062492B1 (en) Microbiological oxidation process
EP0513806B1 (en) Esterase genes, esterase, recombinant plasmids and transformants containing the recombinant plasmid and methods of producing optically active carboxylic acids and their enantiomeric esters using said transformants
JPS6012029B2 (ja) コレステリンオキシダ−ゼの製法
IE920681A1 (en) A process for the terminal hydroxylation of ethyl groups on aromatic 5- or 6-membered heterocyclic compounds
US3337415A (en) Method of preparing 6-amino-penicillanic acid
EP0019409B1 (en) Process for the preparation of penicillin derivatives and compounds so obtained
KR100290444B1 (ko) 미생물을 이용한 5-히드록시피라진카본산 및 그의 염의 제조방법
US5610045A (en) Producing a high content of acetate kinase using bacillus stearothermophilus
EP0411787A2 (en) Microbiological production of 2,3-epoxypropyl ethers
KR0185578B1 (ko) 유전자 재조합 플라스미드, 미생물 및 이를 이용한 글루타민산의 제조방법
SK278716B6 (sk) Mikrobiologický spôsob oxidácie metylových skupín