SK358192A3 - Microbiological method of preparation of aromatic hydroxyheterocyclic carboxylic acids - Google Patents

Microbiological method of preparation of aromatic hydroxyheterocyclic carboxylic acids Download PDF

Info

Publication number
SK358192A3
SK358192A3 SK3581-92A SK358192A SK358192A3 SK 358192 A3 SK358192 A3 SK 358192A3 SK 358192 A SK358192 A SK 358192A SK 358192 A3 SK358192 A3 SK 358192A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
acid
dsm
nicotinic acid
soluble salts
microorganisms
Prior art date
Application number
SK3581-92A
Other languages
English (en)
Other versions
SK279050B6 (sk
Inventor
Andreas Kiener
Markus Rohner
Klaus Heinzmann
Original Assignee
Lonza Ag
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 Lonza Ag filed Critical Lonza Ag
Publication of SK358192A3 publication Critical patent/SK358192A3/sk
Publication of SK279050B6 publication Critical patent/SK279050B6/sk

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205—Bacterial isolates
    • 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
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/42—Hydroxy-carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/05—Alcaligenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/38—Pseudomonas
    • 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
    • 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
    • Y10S435/829—Alcaligenes
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Pyridine Compounds (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)

Description

Oblasť techniky
Vynález sa týka nového mikrobiologického spôsobu prípravy hydroxyheterocyklických karboxylových kyselín všeobecného vzorca I R \ /COOH (O
HO' kde R znamená atóm vodíka alebo atóm halogénu a X znamená atóm dusíka alebo funkciu CR’, kde R’ znamená atóm vodíka alebo atóm halogénu, pomocou aerobnej biomasy zužitkujúci kyselinu nikotínovú alebo jej rozpustné soli. Východiskovou látkou je zodpovedajúca heterocykl ická karboxylová kyselina alebo jej rozpustné soli.
V nasledujúcom texte sa pod výrazom kyselina nikotínová rozumejú tiež jej rozpustné soli, obzvlášť jej vo vode rozpustné soli, ako napríklad nikotinát sodný ako alkalická soľ kyseliny nikotínovej.
Doterajší stav techniky
Uvedené hydroxyheterocyklické karboxylové kyseliny sú dôležitými medziproduktami pri výrobe farmaceutických prostriedkov. Napríklad kyselina 6hydroxynikotínová je dôležitý medziprodukt pri výrobe kyseliny 5,6dichlómikotínovej podľa patentu CH 664 754 a tá je opäť východiskovým produktom pre farmaceutický účinné látky podľa Setcliffa a spol., J. of Chem. and Eng. Data, 1976, zv. 21, č. 2, str. 246.
Známe uskutočnenie mikrobiologického spôsobu hydroxylácie kyseliny nikotínovej na kyselinu 6-hydroxynikotínovú je popísané napríklad v európskom patentovom spise 152 948. Postupuje sa tak, že sa najprv pestujú mikroorganizmy s kyselinou nikotínovou v prítomnosti extraktu kvasníc. Potom sa pre vlastnú biotransformáciu volí koncentrácia kyseliny nikotínovej ako eduktu tak, aby sa odbúranie kyseliny nikotínovej zabrzdilo na stupni kyseliny 6-hydroxynikotínovej.
Nedostatok tohto postupu spočíva v tom, že sa mikroorganizmy zužitkujúce kyselinu nikotínovú pestujú v prítomnosti extraktu kvasníc. Týmto extraktom je potom znečistený bezbunkový fermentačný roztok po pestovaní pripadne po biotransformácii. To vedie k znečisteniu izolovanej kyseliny 6-hydroxynikotínovej.
Ďalším nedostatkom je to, že sa pri tomto postupe používajú jednotné biologicky čisté kultúry mikroorganizmov, ktoré sú náchylnejšie k infekciám najmä pri fermentáciách v prevádzkovom meradle.
Ďalej je známy mikrobiologický spôsob prípravy kyseliny 5hydroxypyrazínkarboxylovej z kyseliny pyrazínkarboxylovej podľa európskej patentovej prihlášky č. 92110425.3.
Pri tomto postupe sa pestujú jednotné biologicky čisté kultúry mikroorganizmov s alkalickou soľou kyseliny nikotínovej pred vlastnou hydroxyláciou.
Nedostatkom tohto postupu je taktiež tá skutočnosť, že sa pri tomto postupe používajú jednotné kultúry mikroorganizmov, ktoré sú náchylnejšie k infekciám najmä pri fermentáciách v prevádzkovom meradle.
Podstata vynálezu
Úlohou predloženého vynálezu je odstrániť uvedené nevýhody a dať k dispozícii jednoduchý a ekologický mikrobiologický spôsob prípravy hydroxyheterocyklických karboxylových kyselín vzorca I.
Táto úloha sa rieši pomocou nového spôsobu podľa patentového nároku 1.
Podľa vynálezu sa postupuje tak, že sa a) aerobná biomasa zužitkujúca kyselinu nikotínovú pestuje s kyselinou nikotínovou a minerálnou kyselinou v molámom pomere kyseliny nikotínovej k minerálnej kyseline od 1 do 8, pričom sa počas celé) fázy pestovania udržuje tento pomer, a potom sa b) pomocou tejto biomasy uskutoční hydroxylácia zodpovedajúca heterocyklickej karboxylovej kyseline všeobecného vzorca II
COOH
OO kde R a X majú uvedený význam alebo ich rozpustné soli, za vzniku požadovaného hydroxylovaného konečného produktu.
Pod výrazom pestovať aerobnú biomasu zužitkujúcu kyselinu nikotínovú alebo jej soli sa rozumie toto: Ak sa pestuje biomasa napríklad z kalu čistiacich zariadení ako inokulum s popísaným molámym pomerom kyselina nikotínová3
-minerálna kyselina za aerobných podmienok, získa sa aerobná biomasa zužitkujúca kyselinu nikotínovú. Získa sa teda biomasa, ktorá rastie s kyselinou nikotínovou ako jediným zdrojom uhlíka, dusíka a energie v prítomnosti kyslíka.
Ako inokulum je možné použiť tiež vzorky pôd z rôznych zemí, ako napríklad pôda z mestského parku v Šantander (Španielsko) alebo pôda z vinice vo Vispertemninen pri Vispe (Švajäarsko).
Na rozdiel od už popísaných postupov sa pri spôsobe podľa vynálezu nepoužívajú jednotné biologicky ästé kultúry mikroorganizmov, ale sa používa biomasa zložená zo zmesných kultúr.
Molámy pomer kyseliny nikotínovej k minerálnej kyseline, t. j. pridanie zmesi zloženej z kyseliny nikotínovej a minerálnej kyseliny k bunečnej suspenzii sa uskutoční tak, že sa počas celej fázy pestovania udržuje molámy pomer kyseliny nikotínovej k minerálenej kyseline od 1 do 8.
Ako minerálne kyseliny sa môžu použiť napríklad kyselina sírová, kyselina chlorovodíková, kyselina dusičná alebo kyselina fosforečná, výhodne sa používa kyselina sírová.
Účelne sa pridáva zmes v priebehu pestovania biomasy (stupeň a) tak, že sa udržuje molámy pomer kyseliny nikotínovej ku kyseline sírovej od 3 do 5. To znamená, že sa pre pestovanie účelne použije na jeden mol kyseliny sírovej 3 až 5 molov kyseliny nikotínovej. Výhodne sa pre pestovanie použije 4 až 5 molov kyseliny nikotínovej na jeden mol kyseliny sírovej.
Zvyčajne sa uskutočňuje pestovanie aerobnej biomasy zužitkujúcej kyselinu nikotínovú v médiu obsahujúcom minerálne soli, výhodne v médiu obsahujúcom minerálne soli, ktorého zloženie je uvedené v tabuľke 1.
Biomasa sa účelne pestuje pri hodnote pH od 5 do 9, výhodne od 6 do 8.
Teplota v priebehu pestovania biomasy je účelne medzi 15 a 50 °C, výhodne medzi 25 a 40 eC.
Zvyčajne sa biomasa pestuje po dobu od 0,5 do 3 dní.
Účelne sa za týchto podmienok vo fáze pestovania obohacujú mikroorganizmy druhu Pseudomonas acidovorans DSM 7205, alebo druhu Pseudomonas acidovorans DSM 7203, alebo druhu Alcaligenes faecalis DSM 7204 alebo mikroorganizmy s označením DSM 7202 alebo ich zmesi.
Mikroorganizmy DSM 7205, DSM 7203, DSM 7204 a DSM 7202 boli 13. augusta 1992 uložené do Nemeckej zbierky mikroorganizmov a bunkových kultúr GmbH, Mascheroderweg 1b, D-3300 Braunschweig, v zhode s Budapeštianskym dohovorom.
Tieto mikroorganizmy nie sú ešte známe z literatúry a sú preto tiež súčasťou vynálezu. Mikroorganizmus s označením DSM7202 nebol ešte taxonomicky identifikovaný a nebol zaradený k rodu.
Taxonomický popis mikroorganizmov Pseudomonas acidovorans DSM 7205, DSM 7203 a Alcaligenes faecalis DSM 7204 je uvedený v nasledujúcom texte.
Taxonomický popis mikroorganizmu Pseudomonas acidovorans DSM 7205
Vlastnosti kmeňa bunková forma tyčinky šírka pm 0,8-0,9 dĺžka pm 1,5-9,0 pohyblivosť + mrskanie polar 1
Gram-reakcia lýzia 3 %-ným KOH + aminopeptidáza (Cemy) + spóry oxidáza kataláza + rast anaerobný
34/41 °C +/pH 5,7
Mac-Conkey-agar +
SS-agar + cetrimid-agar + testosteron pigmenty nedifundujúce difundujúce fluoreskujúce pyokyanín kyselina z (OF-test) glukózy aerobne glukózy anaeróbne glukózy alkalický plyn z glukózy kyselina z glukózy fruktózy xylózy adonitu
L-arabinózy celobiózy dulcitu glycerínu m-inozitu laktózy maltózy rafmózy
L-ramnózy salicinu
D-sorbitu sacharózy trehalózy etanolu dulcitu
ONPG/PNPG
ADH
VP indol
NO2 z NO3 + fenylalaníndesamináza w levan zo sacharózy
lecitináza
ureáza -
hydrolýza
škrobu -
želatíny -
kazeínu w
DNA -
Tweenu 80 +
eskulínu -
PHB -
odbúranie tyrozínu +
využitie substrátu
acetát +
adipát +
kaprát +
citrát +
glykolát +
levulinát +
malát +
malonát +
fenylacetát +
L-arabinóza -
fruktóza +
glukóza
manóza -
maltóza -
D-xylóza -
mannitol +
glukonát +
2-ketoglukonát +
N-acetylglukozamin -
L-serín -
quinát +
D,L-tryptofan +
L-tartrát +
acetamid +
a-aminobutyrát +
etanol w
Taxonomický popis mikroorganizmu Pseudomonas acidovorans DSM 7203
Vlastnosti kmeňa
bunková forma tyčinky
šírka pm 0,8-1,0
dĺžka μπι 2,6-6,0
pohyblivosť +
mrskanie polar 1
Gram-reakcie
lýzia 3 %-ným KOH +
aminopeptidáza (Cemy) +
spóry -
oxidáza +
kataláza rast
anaerobný -
37/41 °C +/-
pH 5,7 -
Mac-Conkey-agar +
SS-agar +
cetrimid-agar +
testosteron -
pigmenty
nedifundujúce -
difundujúce -
fluoreskujúce -
pyokyanín -
kyselina z (OF-test)
glukózy aerobne ?
glukózy anaeróbne -
glukózy alkalický +
plyn z glukózy -
kyselina z
glukózy -
fruktózy +
xylózy -
adonitu -
L-arabinózy -
celobiózy -
dulcitu -
glycerínu +
m-inozitu +
laktózy -
maltózy -
rafinózy -
Ľ-ramnózy -
salicínu
D-sorbitu sacharózy trehalózy etanolu -?
dulcitu
ONPG/PNPG
ADH
VP indol
NO2 z NO3 + fenylalaníndesamináza w levan zo sacharózy lecitináza ureáza hydrolýza škrobu želatíny kazeínu +
DNA
Tweenu 80 + eskulínu
PHB odbúranie tyrozínu využitie substrátu
acetát +
adipát +
kaprát +
citrát +
glykoiát +
levulinát +
malát +
malonát +
fenylacetát +
L-arabinóza -
fruktóza +
glukóza -
manóza -
maltóza -
D-xylóza -
mannitol +
glukonát +
2-ketoglukonát +
N-acetylglukozamin -
L-serín -
quinát +
D.L-tryptofan +
L-tartrát +
acetamid +
a-aminobutyrát w
etanol +
Taxanomický popis mikroorganizmu Alcaligenes faecalis DSM 7204
Vlastnosti kmeňa
bunková forma šírka pm dĺžka pm tyčinky 0,6-0,8 1,0-2,0
pohyblivosť +
mrskanie peritrich
Gram-reakcie
lýzia 3 %-ným KOH +
aminopeptidáza (Cemy) +
oxidáza +
kataláza +
rast
anaerobný -
37/41 °C +/+
pH 5,7 -
Mac-Conkey-agar +
SS-agar +
cetrimid-agar +
pigmenty
nedifundujúce -
difundujúce -
fluoreskujúce -
pyokyanín -
kyselina z (OF-test)
glukózy aerobne ?
glukózy anaeróbne -
glukózy alkalický +
plyn z glukózy -
kyselina z
D-glukózy -
D-fruktózy +
D-xylózy -
ONPG/PNPG
ADH
VP indol
NO2 z NO3 + denitňfikácia fenylalaníndesamináza levan zo sacharózy lecitináza ureáza hydrolýza škrobu želatíny kazeínu
DNA
Tweenu 80 eskulínu
odbúranie tyrozínu +
využitie substrátu
acetát +
adipát -
kaprát +
citrát +
glykolát +
levulinát -
D-malát +
malonát +
fenylacetát +
L-arabinóza -
D-fruktóza
D-glukóza
D-manóza maltóza
D-xylóza mannit glukonát
2-ketoglukonát +
N-acetylglukozamin
L-serin
V nasledujúcom texte sa pod pojmom heterocyklické karboxylová kyselina (substrát) pre hydroxyláciu rozumejú tiež jej soli, ako napríklad jej vo vode rozpustné alkalické soli.
Po pestovaní sa môže biomasa pre vlastnú biotransfomiáciu (hydroxyláciu) bud oddeliť v odbore bežným spôsobom, alebo sa heterocyklická karboxylová kyselina (všeobecný vzorec II) určená k hydroxylácii pridá priamo k napestovanej biomase.
Vlastná hydroxylácia heterocyklickej karboxylovej kyseliny (substrátu) sa uskutočňuje v odbore bežným spôsobom s nerastúcimi bunkami.
Výhodne sa vlastná hydroxylácia heterocyklickej karboxylovej kyseliny uskutoční s mikroorganizmami obohatenými v rastovej fáze druhu Pseudomonas acidovorans DSM 7205, druhu Pseudomonas acidovorans DSM 7203, druhu Alcaligenes faecalis DSM 7204 alebo s mikroorganizmami s označením DSM 7202 alebo s ich zmesami.
Ako substrát sa môžu použiť napríklad kyselina nikotínová, pyrazínkarboxylová alebo ich halogénované deriváty. Ako halogénované deriváty kyseliny nikotínovej alebo kyseliny pyrazínkarboxyiovej sa môžu použiť napríklad kyselina 5-chlómikotínová, 6-chlórpyrazínkarboxylová. Výhodne sa hydroxyluje kyselina nikotínová na kyselinu 6-hydroxynikotínovú alebo kyselina pyrazínkarboxylová na kyselinu 5-hydroxypyrazínkarboxylovú.
Substrát sa môže pre biotransformáciu pridávať kontinuálne alebo diskontinuálne. Účelne sa substrát pridáva tak, aby množstvo substrátu vo fermentore nepresiahlo 20 % hmotnostných, výhodne 15 % hmotnostných.
Ako médium sa môžu použiť médiá bežné v odbore, výhodne bud médium obsahujúce minerálne soli uvedené v tabuľke 1, alebo A-N-médium popísané v tabuľke 2.
Zvyčajne sa biotransformácia uskutočňuje s bunkami, ktoré majú optickú hustotu pri 550 nm (OD550) alebo pri 650 nm (OD^) od 5 do 100.
Účelne sa biotransformácia uskutočňuje pri hodnote pH od 5 do 9, výhodne od 6,5 do 7,5 a pri teplote účelne od 15 do 50 °C, výhodne od 25 do 35 °C.
Po obvyklej reakčnej dobe od 5 do 24 hod. sa môže hydroxylovaná heterocyklická karboxylová kyselina všeobecného vzorca I izolovať v odbore obvyklými metódami, napríklad okyselením bezbunkového fermentačného roztoku alebo vyzrážaním vo forme ťažko rozpustných solí. Výhodne sa ako hydroxylovaná heterocyklická karboxylová kyselina izoluje kyselina 6hydroxynikotínová alebo 5-hydroxypyrazínkarboxylová.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Príklad 1 (a) Pestovanie biomasy
Fermentácia sa uskutočňuje v nesterilnom médiu obsahujúcom minerálne soli (tabuľka 1) s 1 g kyseliny nikotínovej na 1 liter, vo fermentore pracovného objemu 15 I pri pH 7,0, pri teplote 30 °C a pri rýchlosti vetrania medzi 5 až 20 l/min. Pre reguláciu pH sa pridáva k médiu len kyselina vo forme vodnej suspenzie zloženej z 307 g kyseliny nikotínovej (2,5 mol) a 49 g (0,5 mol) H2SO4 a 1 I vody z nádoby s miešadlom, ktorá je upevnená na viku fermentora, cez pneumaticky riadený guličkový ventil. Fermentor sa naočkuje 500 ml kalu z čistiaceho zariadenia odpadných vôd, Visp. Švajčiarsko (tabuľka 2). Po 36 hod. sa fermentor vyprázdni až na 1 I a naplní sa čerstvým médiom. Po ďalších 24 hod., 48 hod. a 72 hod. sa tento postup opakuje.
(b) hydroxyláda (príprava kyseliny 6-hydroxynikotínovej)
V okamžiku, kedy optická hustota pri 550 nm dosiahne hodnotu medzi 5 až 20, nasadí sa biomasa, aby sa spektrofotometricky merala špecifická rýchlosť tvorby kyseliny 6-hydroxynikotínovej. Biomasa sa najprv pre tento účel premyje 0,9 % (hmotn./obj.) roztokom NaCl. Potom sa 10 μΙ tejto bunečnej suspenzie pridá do predhriatej kyvety Quarz (1 cm svetelnej dráhy) na 30 °C, ktorá obsahuje 2990 μΙ roztoku zloženého zo 6,5 g kyseliny nikotínovej/l a 10,1 g K2HPO4/I a 4,0 g KH2PO4/I, pH 7,0. Potom sa meria absorpcia kyvety pri 550 nm a potom sa vypočíta z rovnakej kyvety lineárny prírastok absorpcie pri 295 nm za minútu.
Špecifická aktivita (II) sa určí podľa nasledujúceho vzorca:
OD
550nm.min
Fermentácie sa zopakujú so vzorkou kalu z čistiaceho zariadenia Zermatt, so vzorkami pôdy z Visperterminen a vzorkami pôdy z Lac de Joux, Švajčiarsko a so vzorkou pôdy zo Santander, Španielsko (tabuľka 2).
Príklad 2
Príprava kyseliny 5-hydroxypyrazínkarboxylovej
Biomasy z fermentácií 4, 5 a 6 (tabuľka 2) sa odstredia a premyjú sa jedenkrát v 0,9 % (hmotn./obj.) roztoku NaCl. Potom sa bunky resuspendujú v litri roztoku, ktorý obsahuje 0,5 mol (70 g) amónnej soli kyseliny pyrazínkarboxylovej, pH 7,0. Optická hustota pri 650 nm potom je 20. Po 16 hod. inkubácii za aerobných podmienok pri pH 7,0 a teploty 30 °C sa s pomocou UV-spektroskopie stanoví kvantitatívna premena kyseliny pyrazínkarboxylovej na kyselinu 5hydroxypyrazínkarboxylovú. Vytvorená kyselina 5-hydroxypyrazínkarboxylová nie je mikroorganizmami odbúravaná.
Pri kontrolnom pokuse sa pestuje podľa hore uvedeného postupu mikroorganizmus Pseudomonas acidovorans D3 (DSM 4746), ktorý je obzvlášť vhodný pre priemyselnú výrobu kyseliny 5-hydroxypyrazínkarboxylovej. Ten sa použije na reakciu podľa postupu popísaného v európskej patentovej prihláške 92110425.3. Výsledky sú súhrnne uvedené v tabuľke 2.
Tabuľka 1
Zloženie média obsahujúceho minerálne soli
- MgCI2.6 H2O 0,8 g/l
- CaCI2 0,16 g/i
- Na2SO4 0,25 &
- K3PO4.2 H2O 0,7 g/i
- Na3PO4.12H2O 2,4 g/i
- SL.F 1,0 g/i
- FeEDTA 15,0 g/i
Zloženie stopových prvkov (SLF) v médiu obsahujúcom minerálne soli
KOH 15,0 g/l
EDTANa2.2 H2O 100,0 g/i
ZnSO4.7 H2O 9,0 g/i
MnCI2.4 H2O 4,0 g/i
H3BO3 2,7 g/i
CoCI2.6 H2O 1,8 g/i
CuCI2.2 H2O 1,5 g/i
NíCI2.6 H2O 0,18 g/i
Na2MoO4 · 2 H2O 0,2 g/i
Zloženie EDTA.
EDTA Na2.2 H2O 5,0 g/l FeSC>4 · 7 H2O 2,0 g/l (pH roztoku sa upraví na hodnotu 7,0)
Tabuľka 2
Inokulum OD550 pred meraním aktivity Spec. aktivita (A295 OD550-1)
(1) ARA LONZA 5,3 35,5
(2) Lac de Joux 14 20
(3) ARA Zermatt 9,6 26
(4) vinice V' terminen 12 44
(5) pôda Španielsko 10 32
(6) kontrola: Pseudomonas acidovorans 3,5 8 35,1) 39 ) dve stanovenia
Miesto nálezu:
(1) kal z čistiaceho zariadenia firmy LONZA vo Visp/Švajčiarsko (2) pôda z brehu Lac de Joux, Ľe Sentier/Švajčiarsko (3) kal z čistiaceho zariadenia v Zermatt/Švajčiarsko (4) pôda z vinice vo Visperterminen pri Visp/Švajčiarsko (5) pôda z mestského parku vo Santander v Španielsku
Príklady 3-6
Z biomasy pestovanej podľa príkladu 1a) je možné obohatiť nasledujúce mikroorganizmy:
Pseudomonas acidovorans DSM 7205 Pseudomonas acidovorans DSM 7203 Alcaligenes faecalis DSM 7204 Mikroorganizmy s označením DSM 7202
Tieto mikroorganizmy sa pestujú za dalej popísaných podmienok a použijú
-i sa na hydroxyláciu kyseliny nikotínovej na kyselinu 6-hydroxynikotínovú. Výsledky sú súhrnne uvedené v tabuľke 3.
» Mikroorganizmy sa pestujú v 7 litrovom fermentore, ktorý obsahuje 5 l A-Nmédia (tabuľka 4) s 2 g nikotinátu sodného na liter pri teplote 30 °C a pH 7,0. K regulácii pH sa použije 5 N NaOH a 8,5 % (obj./obj.) H3PO4. Po 18 hod. raste sa k fermentačnému roztoku pridajú dodatočne 2 g nikotinátu sodného na liter. V okamžiku, kedy sú bunky v exponenciálnej rastovej fáze, fermentácia sa preruší a mikroorganizmy sa centrifugáciou oddelia od média. Potom sa bunky resuspendujú v 500 ml roztoku, ktorý obsahuje 0,27 mol (40 g) nikotinátu sodného, pH 7,0. Hodnota optickej hustoty je potom 20. Hydroxylácia kyseliny nikotínovej na 6-hydroxynikotínovú sa sleduje spektrofotometricky (tabuľka 3).
Tabuľka 3
Príklady Cas potrebný pre hydroxyláciu 0,27 mol kyseliny nikotínovej v 500 ml Izolované množstvo kyseliny 6-hydroxy- nikotínovej po okyselení bezbunkového roztoku Výťažky v % vzťažené na kyselinu nikotínovú
príklad 3: DSM 7202 22 hod. 15,7 g (0,11 mol) 41 %
príklad 4: DSM 7203 9 hod. 30,1 g (0,22 mol) I 80%
príklad 5: DSM 7204 10 hod. 28,1 g (0,2 mol) 73%
príklad 6: DSM 7205 5 hod. 32,0 g (0,23 mol) 85%
I
Tabuľka 4: A-N-médium
Zloženie: Koncentrácia (mq/l)
Na2HPO4 2000
KH2PO4 1000
NaCI 3000
MgCI2 · 6 H2O 400
CaCI2.2 H2O 14,5
FeCl3.6 H2O 0,8
Pyridoxalhydrochlorid 10.10-3
riboflavín 5.10-3
amid kyseliny nikotínovej 5.10-3
tiamínhydrochlorid 2.10-3
biotín 2.10-3
kyselina pantotenová 5.10-3
p-aminobenzoát 5.10-3
kyselina listová 2.10-3
vitamín B-|2 5.10-3
ZnSO4.7 H2O 100.10-3
MnCI2.4 H2O 90.10-3
H3BO3 300.10-3
CoCI2.6 H2O 200.10-3
CuCI2.2 H2O 10.10-3
NíCI2.6 H2O 20.10-3
Na2Mo04.2 H2O 30.10-3
EDTANa2.2 H2O 5.10-3
FeS04.7 H2O 2.10-3
(pH roztoku sa upraví na hodnotu 7,0)
Priemyselná využiteľnosť
Uvedené hydroxyheterocyklické karboxylové kyseliny sú dôležitými medziproduktami pri výrobe farmaceutických prostriedkov.

Claims (7)

1. Mikrobiologický spôsob prípravy hydroxyheterocyklických karboxylových kyselín všeobecného vzorca I R \ /COOH
HO
O) kde R znamená atóm vodíka alebo halogénu a X znamená atóm dusíka alebo funkciu CR’, kde R’ znamená atóm vodíka alebo halogénu, vyznačujúcisatým.žesa (a) aerobná bíomasa zužitkujúca kyselinu nikotínovú alebo jej rozpustné soli pestuje s kyselinou nikotínovou alebo jej rozpustnými soľami a s minerálnou kyselinou v molámom pomere kyseliny nikotínovej alebo jej rozpustných solí k minerálnej kyseline od 1 do 8, pričom sa tento pomer udržuje počas celej fázy pestovania, a potom sa (b) uskutoční hydroxylácia zodpovedajúcej heterocyklickej karboxylovej kyseliny všeobecného vzorca II R \ ^COOH
OD kde R a X majú uvedený význam alebo ich rozpustných solí s touto biomasou.
Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, žesav stupni
a) ako minerálna kyselina použije kyselina sírová v molámom pomere kyseliny nikotínovej alebo jej rozpustných solí ku kyseline sírovej od 3 do 5.
3. Spôsob podľa nároku 1a 2, vyznačujúci sa tým, že sa v rastovej fáze v stupni a) obohacujú mikroorganizmy ; druhu Pseudomonas acidovorans DSM 7205 a/alebo druhu Pseudomonas acidovorans DSM 7203 a/alebo Alcaligenes faecalis DSM 7204 a/alebo mikroorganizmy s označením DSM 7202 a potom sa v stupni b) uskutoční hydroxylácia s týmito mikroorganizmami.
4. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, « že sa v stupni b) ako heterocyklická karboxylová kyselina hydroxyluje kyselina nikotínová alebo jej rozpustné soli na kyselinu 6a hydroxynikotínovú.
5. Spôsob podľa jedného z nárokov 1až3, vyznačujúci sa tým, že sa v stupni b) ako heterocyklická karboxylová kyselina hydroxyluje kyselina pyrazínkarboxylová alebo jej rozpustné soli na kyselinu 5hydroxypyrazínkarboxylovú.
6. Spôsob podľa aspoň jedného z nárokov 1až5, vyznačujúci sa tým, že sa pestovanie v stupni a) a hydroxylácia v stupni b) uskutočňuje pri teplote od 15 do 50 eC a pri pH od 5 do 9.
i
I
7. Mikroorganizmy druhu Pseudomonas acidovorans DSM 7205, druhu Pseudomonas acidovorans DSM 7203, druhu Alcaligenes faecalis DSM 7204 a mikroorganizmy s označením DSM 7202, ktoré zužitkujú kyselinu nikotínovú alebo jej rozpustné soli.
8. Spôsob prípravy kyseliny 6-hydroxynikotínovej hydroxyláciou kyseliny nikotínovej, vyznačujúci sa tým, že sa hydroxylácia uskutočňuje pomocou mikroorganizmov druhu Pseudomonas acidovorans DSM 7205 a/alebo druhu Pseudomonas acidovorans DSM 7203 a/alebo druhu Alcaligenes faecalis DSM 7204 a/alebo mikroorganizmov s označením DSM 7202, ktoré zužitkujú kyselinu nikotínovú alebo jej rozpustné soli.
SK3581-92A 1991-12-05 1992-12-04 Spôsob mikrobiologickej prípravy aromatickýchhydro SK279050B6 (sk)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH357291 1991-12-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK358192A3 true SK358192A3 (en) 1995-11-08
SK279050B6 SK279050B6 (sk) 1998-06-03

Family

ID=4258887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK3581-92A SK279050B6 (sk) 1991-12-05 1992-12-04 Spôsob mikrobiologickej prípravy aromatickýchhydro

Country Status (13)

Country Link
US (1) US5516661A (sk)
EP (1) EP0556465B1 (sk)
JP (1) JP3153365B2 (sk)
KR (1) KR100279227B1 (sk)
AT (1) ATE163678T1 (sk)
CA (1) CA2084456A1 (sk)
CZ (1) CZ279304B6 (sk)
DE (1) DE59209218D1 (sk)
ES (1) ES2115635T3 (sk)
HU (2) HU217419B (sk)
MX (1) MX9206934A (sk)
NO (1) NO924703L (sk)
SK (1) SK279050B6 (sk)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI922125A (fi) * 1991-06-21 1992-12-22 Lonza Ag Mikrobidogiskt foerfarande foer framstaellning av 5-hydroxipyrazinkarboxylsyra
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
US5760236A (en) * 1994-11-25 1998-06-02 Lonza, Ltd. Di and trisubstituted pyridines
US5763232A (en) * 1996-02-15 1998-06-09 Mitsubishi Chemical Corporation Method for producing 3-hydroxy nitrogen-containing six-membered cylic compound
KR20070010527A (ko) * 2005-07-19 2007-01-24 주식회사 엘지화학 6환 질소함유 화합물의 위치 선택적 수산화반응을 촉매하는미생물 및 이를 이용한 수산화된 6환 질소함유 화합물의제조방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH658866A5 (de) * 1984-02-21 1986-12-15 Lonza Ag Verfahren zur herstellung von 6-hydroxynikotinsaeure.
CH658867A5 (de) * 1984-02-22 1986-12-15 Lonza Ag Verfahren zur herstellung von 6-hydroxynikotinsaeure.
CH664754A5 (en) * 1985-06-25 1988-03-31 Lonza Ag 5,6-di:chloro-nicotinic acid prodn. - by reacting 6-hydroxy-nicotinic acid with acid chloride, reacting prod. with chlorine, then with acid chloride and hydrolysing prod
IN170700B (sk) * 1989-12-20 1992-05-02 Lonza Ag
JPH0740951B2 (ja) * 1991-03-30 1995-05-10 池田食研株式会社 微生物による含窒素複素環化合物の水酸化物の製造方法
FI922125A (fi) * 1991-06-21 1992-12-22 Lonza Ag Mikrobidogiskt foerfarande foer framstaellning av 5-hydroxipyrazinkarboxylsyra
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
JPH05276967A (ja) * 1992-03-31 1993-10-26 Mitsubishi Kasei Corp ６−ヒドロキシ含窒素６員環化合物の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0556465A3 (en) 1994-07-06
HU217419B (hu) 2000-01-28
HUT65672A (en) 1994-07-28
HU9203843D0 (en) 1993-03-29
JP3153365B2 (ja) 2001-04-09
JPH05328987A (ja) 1993-12-14
ES2115635T3 (es) 1998-07-01
MX9206934A (es) 1993-07-01
EP0556465B1 (de) 1998-03-04
CZ279304B6 (cs) 1995-04-12
KR930013123A (ko) 1993-07-21
DE59209218D1 (de) 1998-04-09
NO924703D0 (no) 1992-12-04
EP0556465A2 (de) 1993-08-25
US5516661A (en) 1996-05-14
KR100279227B1 (ko) 2001-01-15
CZ358192A3 (en) 1993-06-16
CA2084456A1 (en) 1993-06-06
ATE163678T1 (de) 1998-03-15
SK279050B6 (sk) 1998-06-03
NO924703L (no) 1993-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4624920A (en) Process for the preparation of dicarboxylic acid using microorganism
US5173412A (en) Microbiological process for the production of hydroxylated pyrazine derivatives
IE51496B1 (en) Method for preparing 2,5-diketo-d-gluconic acid
SK358192A3 (en) Microbiological method of preparation of aromatic hydroxyheterocyclic carboxylic acids
US5182197A (en) Microbiological process for the production of 6-hydroxypicolinic acid
US5306630A (en) Microbiological process for hydroxylation of nitrogen-heterocyclic-carboxylic acids
US5273893A (en) Microbiological process for the production of hydroxypyrazinecarboxylic acid
US5270203A (en) Biologically pure culture of Alcaligenes faecalis DSM 6335
CA2062667C (en) Microbiological process for the production of 6-hydroxynicotinic acid
US5264361A (en) Microbiological process for the production of 6-hydroxypicolinic acid
US5364939A (en) Process for the production of carboxylic acid chlorides of aromatic nitrogen heterocycles
JPH08332094A (ja) アルカリゲネス属の微生物を利用してヘテロ芳香族カルボン酸を製造する微生物学的方法
CA2077133A1 (en) Microbiological process for the production of 6-hydroxypyrazinecarboxylic acid
US5238830A (en) Microbiological process for the production of 6-hydroxypicolinic acid
HU220465B1 (hu) Mikrobiológiai eljárás 6-hidroxi-nikotinsav előállítására
US5264362A (en) Microbiological process for the production of 6-hydroxynicotinic acid
JPH08208610A (ja) ジ−およびトリ−置換ピリジンおよびその製造方法
US5268294A (en) Alcaligenes faecalis strains useful for the microbiological process for the production of 6-hydroxypicolinic acid