JPH0343090A - ｎ―アルカノールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分！予 本発明は、種々の化学品の合成中間体として有用な炭素
数１〜１２のｎ−アルカノールを、ｎ−アルカンの微生
物学的な酸化により選択的に製造する方法に関するもの
である。

従来の技術及びその課題 アルカン類を緩和な条件下で酸化する方法として、微生
物学的な方法（発酵法）が知られているが、アルカンか
ら直接低級アルカノールを選択的に製造する方法は確立
されていない。

発酵法により得られるアルコールの種類は極めて限られ
ており、一方、合成法によるアルコールの製造は多くの
反応工程を必要としている。

メタンオキシゲナーゼ（以下、ＭＭＯと略記する。〉最
も不活性な基質であるメタンに有効に作用し、メタノー
ルを生産することが知られている。

ＭＭＯは完全に単離する方法が複雑であり、その工業的
利用目的のためには、通常はそれを保有する菌体をその
まま用いることが行なわれる。

ＭＭＯを保有する菌体はアルコールデヒドロゲナーゼ等
を同時に保有しており、例えば、メタンの場合には、酸
化されて生ずるメタノールはホルムアルデヒドに変化し
、ギ酸を経て炭酸ガスにまで酸化されるのが通常である
。

Ｈｅｔｈｙｌｏｃｏｃｕｓ　ｃａｐｕｓｕｌａｔｕｓ　
、　）ｆｅｔｈｙｌｏｓｉｎｕｓｔｒｉｃｏｓｐｏｒｉ
ｕｍ　　ＯＢ　３　ｂなどのメタン資化菌からＭＭＯは
分離精製されているが、単離されたＭＭＯは非常に不安
定であり、メタンの酸化にそのまま用いることは不適当
である。

他方、ＭＭＯを保有する菌体は安定であるから、この菌
体をそのまま用いることにより長時間の使用が可能とな
る。

しかし、菌体をそのまま用いると菌体内に存在するメタ
ノールデヒドロゲナーゼ（ＭＤ口）の作用により、メタ
ノールはさらに酸化を受は二酸化炭素にまで酸化される
。

メタン以外のアルカンの場合には、炭酸ガスにまでは酸
化されないが、アルデヒド、ケトン、エポキシドなど種
々の酸化生成物を生じ、アルコールの段階で反応を止め
ることは困難である。

・題を解決するための手段 本発明者は、アルコールデヒドロゲナーゼの作用のみを
選択的に阻害し、ＭＭＯのみを有効に働かせる方法につ
いて鋭意検索した結果、菌体の培養後、あらかじめシク
ロプロパンガスで培養液を処理することにより目的を達
成することが出来ることを見いだし本発明を完成した。

すなわち、本発明はメタンモノオキシゲナーゼ保有菌体
の存在下ｎ−アルカンと酸素を水性媒体中で反応させる
にあたり、メタノールデヒドロゲナーゼをあらかじめシ
クロプロパンにより被毒させておくことを特徴とするｎ
−アルカノールの製造方法を提供したものである。

艷里 シクロプロパンが、アルコールデヒドロゲナーゼを選択
的に阻害する作用メカニズムの詳細は明らかではないが
、シクロプロパンがＭＭＯにより酸化されて生成するシ
クロプロピルアルコールがアルコールデヒドロゲナーゼ
の活性部位に吸着されて補酵素であるピロロキノンキノ
リンと反応して失活を起こすものと推測される。

及里り璽處 本発明の方法において使用するメタンモノオキシゲナー
ゼはメタンを炭素およびエネルギー源として利用できる
メタン資化菌［一般にメチロモナス（ｍｅｔｈｙｌｏｔ
ｒｏｐｈｓ　）といわれている。］に広く存在すること
が知られている。

本発明で使用する酵素源は特に限定されず、例えばメチ
ロモナス・メタニカ（ＨｅｔｈｙｌｏｍＯｎａＳｍｅｔ
ｈａｎｉｃａ）　、メチロコッカス・カプスラツス（バ
ス菌株）　　［Ｈｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ　ｃａｐｓ
ｕｌａｔｕｓ（Ｂａｔｈ＞　］　、メメチロモナストリ
コスボリウム（ＯＢ　３　ｂ　）　（Ｈｅｔｈｙｌｏｓ
ｉｎｕｓ　ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｉｕｍ）、メチロシヌ
ス・ニス・ピー・ＣＲＬ３１（Ｈｅｔｈｙｌｏｓｉｎｕ
ｓ　Ｓｐ、　ＣＲＬ　３１　）などが挙げられ、例えば
メチロシヌス・トリコスポリウム０Ｂ３ｂ（微工研奇託
番号第４９８１号）の場合には鳥取大学研などで保存さ
れている。

メタンモノオキシゲナーゼ生産菌を培養するための培地
としては、炭素源、窒素源、無機物及び必要に応じて少
量の栄養素を含むものであれば、合成培地、天然培地の
いずれも使用できる。

培養はメタンの存在下で、振盪培養あるいは通気撹拌培
養などの好気的条件下で行なう。培養温度は２０〜４０
℃の範囲、通常は３０℃程度で行なう。培養液の０口は
中性域が好ましい。

培養菌体からのメタンモノオキシゲナーゼの抽出は、公
知の方法、例えば１．Ｊ、旧ｇｇｉｎｓ等。

Ｊ、Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ　１２
５．　６３−７２（１９８１）に記載されている方法に
よって行なうことができる。

しかし、本発明の方法では、メタンオキシゲナーゼは必
ずしも抽出された純粋な酵素である必要はない。

すなわち、メタンモノオキシゲナーゼ生産菌の培養物、
培養物から遠心分離などの方法によって採取した生菌体
、その乾燥菌体あるいは菌体を磨砕、自己消化、超音波
処理などすることによって得られる菌体処理物、これら
の菌体からの抽出物、その抽出物より得られる酵素の粗
製物も利用できる。

勿論、上記の酵素あるいは酵素含有粗製物は不溶化（固
定化１ｍｍｏｂｉｌｌｉｚｅｄ　）　Ｌ／たものでよい
。

本発明の方法は、反応基質のｎ−アルカンを無菌的に作
成したｐロア、０付近の緩衝溶液中で空気と接触させて
おいて、前記の菌体あるいは酵素含有液を少量接種する
ことにより行なわれる。

反応は緩和な条件、すなわち常圧下、３０℃付近の温度
で行なうことができる。

メタンあるいはｎ−アルカンと空気との接触は、バッチ
式でも連続式でもよい。

反応の経過は、ガスクロマトグラフィーで分析し、目的
とするｎ−アルコールの選択率が最適な値となったとこ
ろで反応を止め、常法によりｎ　−アルコールを分離回
収する。

実施例 ［メタンモノオキシゲナーゼ生産菌の培養］下記の成分
を含む無機培地を調整した。

成　分　　　　　　　　水１１に溶かす量に２　ＨＰＯ
４０，７９ に口２　ＰＯ４０，５４ｇ ＭＣＪＳＯ４・７日２０　　　　　　　１．０ｇＮ口４
Ｃ，Ｑ　　　　　　　　　　　　　　ｏ、５ｇＦｅＳＯ
４−７ト１２０　　　　　　　　　　　　　　　　　４
ｍｙＣａ（、Ｑ　　　−２日２０　　　　　　　０．２
ｙＺｎＳＯ４−７０２０１００μ９ ＭｎＣ，！！　　　−４日２０　　　　　　　３０μ９
ト１３　ＢＯ２３００μ　９ ＣｏＣｕ　　　・６０２０　　　　　２００μりＣｕＣ
ｆＪ２　・２０，０　　　　　　　１０μ９Ｎ　ｉ　（
ｊｌ　２　　・６０２０　　　　　　２０μ３Ｎａ２　
ＭｎＯ４−２０２０３０μｙ ｐ日７．０に調整した上記液体培地に、メチロシヌス・
トリコスポリウム０Ｂ３ｂを接種し、メタンガスと空気
を１：１の容量比で入れて３０’Ｃにて２０時間振掃培
養した。

［シクロプロパンによる菌体の被毒コ メチロトロフスの培養終了後、遠心分離して集めた菌体
を０．１Ｍ−リン酸緩衝溶液（ｐロア、Ｏ〉で洗浄後同
様の緩衝液に懸濁した。

次に、空気をシクロプロパンに置換し、シクロプロパン
接触下に菌体懸濁液を３０℃で激しく攪拌した。その後
ヘリウムガスをバブリングすることにより系内からシク
ロプロパンを除去し、次の反応に用いた。

実施例１　［メタンの酸化］ １０ｍ１反応容器に０．１Ｍリン酸緩衝液（０日７．０
）　　２．０ｄ、菌体懸濁液を乾燥重量換算で６〜Ｂｍ
ｇおよびギ酸ナトリウム４９０μｍｏｌを入れて密栓し
た後容器内の空気を抜きシクロプロパンを１．５　ｒｎ
ｌ注入し、３０℃で５分間攪拌した。その後、ヘリウム
ガスを２分間バブリングさせてシクロプロパンを除去し
た。

次に、反応容器中にメタン１Ｘ１０−４　ｍｏｌ、酸素
ａｘ”ｔｏ−”　　ｍｏｌとなるように仕込み所定時間
反応を行なった。

２時間後にメタノール２Ｘ１０’　　ｍｏｌが生成して
いた。

比較例１ シクロプロパン処理を行なわなかったこと以外は実施例
１と同様にして反応を行ない比較したところ、メタノー
ルの生成は１時間後に０．４ｘ１０’ｍｏｌのみであり
、２時間後には検出出来なかった。

実施例２　［エタンの酸化１ メタンの代りにエタンを１ｘ１０’　　１Ｉｌｏｔ仕込
んで実施例１と同様に所定時間反応を行なったところ、
５０分間で１５ｘ１０’ｍｏｌのエタノールが生成して
いた。アセトアルデヒドの副生はごく僅かであった。

比較例２ シクロプロパン処理を行なわなかったこと以外は実施例
２と同様にして反応を行ない比較したところ、５０分間
でエタノールとアセトアルデヒドは共ニア、５　Ｘ　１
Ｑ’″６ｍｏｌ生成ＬＴｃｆ’ｊす、７５分間ではエタ
ノールは消失し、アセトアルデヒドが１２Ｘ１０’ｍｏ
ｌ生成シテイタ。

実施例３　［プロパンの酸化］ メタンの代りにプロパンをｉｘ’ｔｏ−４ｍｏｆ仕込ん
で実施例１と同様に反応を行させた。

１００分後１Ｘ１０’　　ｍｏｌの１−プロパツールが
生成し、プロピオンアルデヒドは検出されなかった。

比較例３ シクロプロパン処理を行なわなかったこと以外は実施例
３と同様に反応を行ない比較したところ、１００分後に
２−プロパツール５ｘ　１０’　ｍｏｌとアセトン２ｘ
１０’　　ｍｏｌが生成していた。

実施例４　［ブタンの酸化］ メタンの代りにブタンを１ｘｌＯ−４ｍｏｌ仕込んで実
施例１と同様に反応を行なった。

２時間後０．Ｉ　Ｘ１Ｑ’　　ｍｏ　＋の１−ブタノー
ルの生成が検出され、１−ブチルアルデヒドは全く検出
されなかった。

比較例４ シクロプロパン処理を行なわなかったこと以外は実施例
４と同様にして反応を行なった。２時間後に２−ブタノ
ールと２−ブタノンが同量５Ｘ１０’　ｍｏｌ生威生成
いた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シクロプロパンにより被毒させたメタンモノオキシゲナ
   ーゼ保有菌体の存在下にｎ−アルカンと酸素を水性媒体
   中で反応させることを特徴とするｎ−アルカノールの製
   造方法。