JPS5886088A - α，γ−ハロヒドリンを製造する方法 - 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】 本発明は、シクロプロパン類から「！、ｒ−ノ・ロヒド
リン類を製造する方法、特に、シクロプロパンから酵素
反応によりα、ｒ−ノ・ロヒドリンを製造する改良方法
に関する。

α、ｒ−一・ロヒドリツは除草剤、洗浄剤および重合体
の製造における商業上の中間体として有用である。たと
えば、３−ブロム−１−プロパツール（１）を抗微生・
物剤、凝集剤、紙塗料中の導電剤および胆汁酸結合剤と
して使用される重合体の製造に使用される。（Ｗａｇｎ
ｅｒ等、米国特許第４．２０６，２９５号）。この化合
物は置換スルホネート除草剤の製造にも使用される。（
Ａｒｎｅｋｌｋｒ。

米国特許第８，９８０，８８６号）。８−ブロム−１−
フロパノール（１）および８−クロル−１−７”ロバノ
ール（ＩＩ）は火災防止ポリウレタン重合性組成物の製
造に使用される。ＣＡｌｂｒｉｇｈｔ、米国特許第４．
０５４，５４４号）。α、γ−ハロヒドリンはオキセタ
ンの合成のための重要な前駆体でもある。

（Ｂａｒｔｏｅｌｃ　ａｔ　ａｌ、　　Ａｃｔａ　Ｃｈ
ｉｍ　（Ｂｕｄａｐａｓｔ）７０　：１８Ｂ−１４２（
１９７０）。

（１）　　　　　　　　　（Ｉ） ゛　　α、γ−ハロヒドリンはシクロプロパンカラ化学
的に製造されている。（Ｌａ　Ｌｏｎｄｅ　ａｔ　ａｌ
、Ｊ。

Ｏｒｇ、Ｃｈｇｍ、８　？　；　２５０２−２５０５　
（１９７２）；Ｓｘｒｙａｗａｎａｈｉ　ａｔ　ａｌ、
　Ｔｅｔｒａｈｅｄｒ、　Ｌｅｔｔｒｓ、　４０　；８
５９５−８５９６（１９？？）） しかし、今日までシクロプロパンをハロゲン化合物に転
化する典型的方法は、遊離のハロゲンを使用し、高価な
制御方法と装置および／ま゛たは高価な試薬を必要とし
た。そのような方法はしばしば望ましくない副生成物た
とえばα、ｒ−ジオールを生成する。

本発明の酵素によるハロゲン化方法は、−元素状ハロゲ
ンより低価格のしかも危険の少い無機ハロゲン化物、た
とえば臭素ではなく臭化物イオンを使用し、一般に室温
および気圧で反応を行う点で、いまま１でのシクロプロ
パンからα、ｒ−ハロヒドリンを製造する方法よシ有利
である。

したがって、酵素反応によってシクロプロパンからα、
ｒ−ハロ、ヒドリンを製造する方法を提供することが本
発明の目的である。

遊離のハロゲンよジハロゲン化物を使用する反応でこれ
らの化合物を製造するのが本発明のもう１つの目的であ
る。

シクロプロパンからα、ｒ−ハロヒドリンを製造するた
めの低価格の方法を提供するのがさらにもう１つの本発
明の目的である。

下記の記載により他の目的も当業者には明らかとなろう
。一般に、本発明の方法は反応容器中にハロゲン化酵素
、酸化剤およびハロゲン化物イオン源の混合物を入れる
ことによってシクロプロパンからα、ｒ−ハロヒドリン
を製造する。次いでシクロプロパンを該反応容器に導入
し、シクロプロバイを所望のα、ｒ−ハロヒドリンに転
化させるに充分な時間反応混合物を接触させ続ける。

本発明は、ハロイルオキシダーゼ類として分類される酵
素群がシクロプロパンに作用してα、ｒ−ハロヒドリン
を生成するという発見にもとづく。

これらの生成物は構造式： （式中Ｘは塩素、臭素またはヨウ素からなる群から選択
される。）によって表わされる。従来技術において、ハ
ロイルオキシダーゼ類が活性メチンンまたはメチン基に
作用すること（Ｔｈｅｉｌｅｒ　１ｔａ１．５ｃｉｔｔ
ｘｃａ、２０２；　ｌ　０９６〜ｌ　０９７（１９７８
））；ｆｌａｇｇｒ　ａｔ　ａｌ、Ａｎｎ、Ｎ、Ｙ、Ａ
ｃａｄ、Ｓｃｉ、２４４　；８０〜９８（１９７５，）
）、ハロイルオキシダーゼ類が炭素−炭素二重結合に作
用することＱＶｅ　ｉ　ｄ　−Ｉｇｔｎａｎ　−ａｔ　
ａｌ、米国特許第４２４’　７．６４１号）およびハロ
ペルオキシダーゼ類が炭素−炭素三重結合に作用するこ
と（Ｎａｉｄｇｌｔｎａｎ　ａｔ　ａｌ、米国特許出願
第２２９，５５４号（１９８１年１月２９日出ハロペル
オキシダーゼ　　　　　　　ハｒコケン化物ミニロイル
オキシダーゼ　　　　　　　　　　Ｃ１−、Ｂｒ−、Ｉ
−クロルペルオキシダーゼ　　　　　　　　　　Ｃ１−
、Ｂｒ−１Ｉ−ラクト（ルオキシダーゼ　　　　　　　
　　　　　　　Ｂｒ　、Ｉ−ブロム（ルオキシダーゼ　
　　　　　　　　　　　　　Ｂｒ−、Ｉ−甲状腺（ルオ
キシダーゼ　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ−ホ
ースラディッシュ（ルオキシダーゼ　　　　　　　　　
　　　Ｉ−便宜のため、本発明の種々の態様を好適過酸
化酵素であるカルダリオマイセス・７’？ゴ（Ｃａｌｄ
α−ｒｉｏｍ／ｃｅｓ　ｆｕｒｒＬａｇｏ）から得られ
たりＣＩ　Ａ／　”’ｅ　ルオキシダーゼの使用に関連
して詳細に、しかし排他的ではなく述べる。像生物力ル
ダリオマイセス・フマゴはツアペック−ドックス培地中
室温で８〜ｌＯ日間従来方法で静置または攪拌深部培養
により生育させることができる。このハロゲン化酵素、
すなわちクロル（ルオキシダーゼは、静置条件下に生育
させた微生物の菌糸の塊を水性ホモジネートにしたもの
あるいは静置または攪拌深部培養か件下に生育させた該
微生物のｐ液から製造される。

このハロゲン化酵素は固定された形でも使用できる。＃
本固定化方法は当業者にとって周知であり、酵素の溶液
または酸素含有細胞のＳ濁液を広範囲の有機および無機
支持体の１つと反応させることからなる。これらの支持
体はポリアクリルアミド、エチレン−マレイン酸共電合
体、メタクリル酸を基本とする重合体、ポリペプチド、
スチレンをＪ、Ｈ本とする重合体、アガロース、セルロ
ース、デキストラン、多孔性ガラスピーズおよび水酸化
アルミニウムまたは水酸化チタンである。この形の酵素
は安定性が増大し、寿命および有用性が拡大し、回収性
を有する。固定化酵素を使用する反応はカラムまたは反
応タンクの中で行なえる。

ハロゲン化酵素の他に、無機ハロゲン化物源および酸化
剤が反応混合物に必要である。好適酸化剤は過酸化水素
であり、これは上記混合物に直接に一度にあるいは連続
的にゆっくり添加できる。

別法として、これを過酸化水素生産酵素システムを使用
して反応の場でゆつ〈シ生成させることもできる。その
ような酵素系は当分野で周知であって、Ｄ−グルコース
存在下のグルコース−１−オキンターゼ、Ｄ−グルコー
ス存在下のピラノース−２−オキシダーゼまたはグルコ
ース−１２−オキシダーゼ、Ｄ−、ｂ−よびＬ−メチオ
ニン存在下のＤ−およびＬ−アミノ酸オキシダーゼ、メ
タノール存在下のメタ、ノールオキシグーゼ、およびヒ
スタミン存在下のジアミンオキシダーゼである。過酸化
水素生成系は固定化されない状態または固定化された状
態で・・ロゲン化酵素と共存できる。過酸化水素はアン
トラキノンまたはインプロピルアルコール酸化工程のよ
うな化学反応によっても発生させられる。

上記過酸化水素はシクロプロパンに対して好ましくは約
０．５　：　１０モル比、もつと好ましくは約ｌ：１あ
るいはそれ未満の比で存在する。この好適モル比は反応
の間の過酸化水素の平均的存装置に関係している。実際
のモル比は通常反応０間に変１ヒし、特定の時間でのモ
ル比は上記範囲以上でも以丁でもよい。他の適当な酸化
剤は過酸化メチル、過酸化エチル、過酸化エチルまたは
過酸化ブチルのような有機過酸化物である。

ハロゲン源は、水溶性ハロゲン化物塩のいずれでもよい
。好適ハロゲン源はアルカリ金員、ナトリウムおよびカ
リウムの塩化物、臭化物およびヨウ化物である。これら
の塩は、反ＬｂＶＣ要する化学ｕ論的綾に比べてわずか
に過剰の・・ａゲン化物イオンを与えるに充分な量で反
応混合物中に存在する。

この反応は約２．２〜約８．０のｐＨ範囲で行なわれる
。この反応のｐＨは緩衝剤の使用によって所望め範囲内
に維持される。適当な緩衝剤はす）　＋）ラムまたはカ
リウムのリン酸塩を主体とする系である。緩衝化以外の
他の適当な技術もｐＨの制御と調節に使用できる。この
反応は水性媒体で行うのが好ましい。本発明の方法によ
って転化できるシクロプロパンのいくつかは実質的に水
性媒体に不溶性であるが、反応のため基質を充分に溶解
せしめる混合条件あるいは分散方法によシ反応は充分進
行する。

基質の溶解度を増大せしめるために低レベルの有機溶媒
を存在させて反応を行うことも考えられる。この反応は
好気条件下１５℃〜約５０℃、好ましくは約り０℃〜約
８０℃６温度範囲で行うのが好ましい。

上述Ｄ９Ｕ＜、上記反応混合物の成分、すなわちシクロ
プロパン、ノ・ロゲン化酵素、酸化剤、ノ・ロゲン化酵
累、酸化剤、ハロゲン化物イオン源および緩衝剤を水中
であるいは水性媒体または有機媒体の混合物中で単に混
合し、約８０秒〜約１時間攪拌してハロゲン化生成物を
得る。シクロプロパンおよびメチルシクロプロパンのよ
うなシクロプロパンは気体状であり、反応混合物に気体
シクロプロパンを通過させるだけで反応させられる。。

ハロゲン生成物の分析は質量分析による検出を１史用し
てガスクロマトグラ゛フィーによって行なわれる。ｔｓ
Ｏｍ（６フイー　ト）のガラスカラムにテナックＸ　（
１ｌｔｎａｚ　−ＧＣ）　８０　／　ｌυＯメツシュ（
ペイシル式ニア州立大学応用科学部実験室）を充填し、
１００℃から分当、９１０℃ずつ２５０℃まで上昇させ
て操作したものをフイニガン（ｊ’ｊｓｎｓ−ｇａｎ）
　４０２１　ＧＣＭＳＣカルフォルニア州サニーバす、
フイニガンコープ社製）にとりつけた。検出、定量およ
び構造決定はマススペクトロメーターを１０ａＶＶ＆子
衝撃イオン化で操作することによって可能となる。この
水性反応混合物ｌＯμｅを直接注入し、エチルエーテル
による抽出、濃縮、次いで注入によって分析される。

下るに例は本発明を説明するが本発明を限定するもので
はない。

例　　１ 臭化カリウム（５０■）とリン酸カリウム緩衝欣（８１
Ｌ１ｇ、０．１Ｍ％　ｐＨ８，０＞を１００１のパイレ
ックスフラスコ中で室温で気圧下に混合した。

ガス状メチルシクロプロパン（カリフォルニア州。

アービン、　１．Ｃ，Ｎ、／にエンドに製）を混合物に
連続的に通気する。ハロパーオキシダーゼ酵素であるク
ロルベ空オキシダーゼ（０１ＷＬｔ）を加え、希過酸化
水素液（８チ、０．４１Ｌｔ）を加えた。反応は最後に
加えた試薬の８０分後に完了した。

クロル（ルオキシダーゼは下記のように調製した： カルダリオマイセス・フマゴ（Ｃａｌｄａｒｉｏｍｙｃ
ｇａｆｗｍａｒｔｎ）ＣＡｉ”ＣＣ１６８７８）の菌糸
塊をポテト寒天斜面培養した。うす切りしたボテ）（２
００ｒ）を蒸留水（５Ｕ　ＱａＪ）中で４０分間煮て、
漉した。

蒸留水（５（Ｊ　Ｑｄ）中グルコース（２１ｒ）Ｋ寒天
（２０ｔ）の溶液を上記漉した溶液に加えた０ｐｌｉを
６．８に調節し、容量を蒸留水で１６にした。

培地を１２１　”Ｃで１５分間滅菌した。

このポテト寒天斜面に微刃物力ルダリオマイセス・フマ
ゴＣＡＴＣＣ１６８７Ｂ）を接種し、約１週間室温で生
育させた。次いで微生物を大豆−グルコース培地（５Ｑ
ｍ）に接種した。この大豆−グルコース培地は蒸留水Ｉ
Ｅに抽出工程の大豆粉（８０Ｆ）、グルコース（ａｏｔ
）およびＣａＣ０５（ａｏｒ）を加えることによって調
製した。この培地を１２１　’Ｃで８０分間滅菌し、次
いで冷却した後上記倣生物を接種した。

この微生物を４〜５日間日間ロータリーシーニーカー上
２５生育させた。その５ｄを使用して、ｌｅの蒸留水に
下記成分を添加することによって調製した変性ツアペッ
ク−ドックス（（：ｚａｐｅｋ　−１）ｏｘ）培地１０
０１を含有する５００１ｊのエルレンマイヤーフラスコ
に接椙した： ＮａＮ０．（８ｔ　）、ＫＨｚ　７’　０４（ｔ　）、
ＫＣｔＣ（１５９）、ＡＩｇＳ（ｋ　・’１Ｈｔｏ　　
（０，５ｔ　　）　、　Ｆｅ　ＳＯ４・７Ｈｚ　Ｏ（１
０■）およびグルコース（４０Ｆ）。この培地を１２１
”Ｃで２０分間滅菌してからこの微生物を接種した。

この微生物を静置条件１に室温で５〜７日間生育させた
。形成した黒い菌糸を集め、蒸留水ですすぎ、次の使用
にそなえて一１０℃の冷凍庫にプラスチックの袋に入れ
て貯蔵した。

ハロゲン化酵素は上記方法によシ調製した６つ１７）菌
糸塊を６Ｏｆの酸洗浄砂と６０−の蒸留水とともに２分
間パーチス４５ホモジナイ８．ザー中で砕くことによっ
て調製した。このホモジネートを冷却しながら遠心分離
し、上清をハロゲン化酵素、−すなわちクロルペルオキ
シダーゼ源として使用した。

上記最終的な〉ロルペルオキシダーゼ上清をワットマン
４１Ｆ紙で室温でｐ遇した。このＰ紙をロータリニフィ
ルムエバボレーターで減圧下に低１（（８５℃）で約１
０倍に濃縮した。この濃縮物を０℃で水浴中で冷却し、
エタノールの量が容、駿で４５チとなるまであらかじめ
０℃に冷却しておいたエタノールを加えた。ごぬ混合物
を１５分間激しく攪拌し、次いで一１θ℃（１５０００
？）で５５−８４０−ターを使用してソーパル（Ｓｏｒ
ｖａｌ　）ＲＣ−５−スーパースピード（Ｓｗｐｅｒｓ
ｐｅｅｄ）中セ゛−１５分間遠心分離した。０℃に冷却
された遠心分１離物に、あらかじめ冷却しておいたエタ
ノールをさらに加えて容量でエタノールが６５チとなる
ようにした。この混合物をゆっくりと８０分間θ℃で攪
拌し、前述の如く遠心分離した。この遠心分艙物を捨て
、クロル４ルオキシダーゼ活性を有する沈殿物を１ｍＡ
のｔ）、０５　Ｍ　１３ン酸カリウム緩衝液（ｐＨ７）
中に溶解した。この酵素溶液を一２０℃で貯蔵した。

これらの生成物を検定し、ガスクロマトグラフィーマス
スイクトロメトリ−ＣＧＣＭＳ）Ｋよって同定した。反
応混合物をエチルエーテルで５１ずつ８回抽出した。こ
のエチルエーテル層を分離し、次いで窒素を４０℃で吹
込んで１１の容量にした。

この濃縮抽出物ＩＯμｇをテナツクス−ＧＣ（８０〜１
００メツシユ）を充填した６、２１１１（％インチ）力
ビソチでコイルを巻いた１８０ｃｍ（６フイート）のガ
ラスカラムを備えたフイニ〃ン４０２　ｌＧＣＭＳに注
入した。このカラムを通過する流速は８０１１ｔ／分に
セットした。カラム温度は１００℃から２５０℃までｌ
θ℃／分の速度でト昇せしめ、マスス（クトロメーター
は？　ＯｅＶ　電子衝撃イオン化にセットした。生成物
を次のように検出した。

主生成物は１１０分のＧＣ保持時間を有し、■−ブロム
ー８−プタノールヲ示スマススヘクトルを示した： 分子質量イオン：質量１５２および１５４（１：ｌの強
さ）、分子上に１つの臭素原子を示し；主断片實箪：質
量１８？および１８９（強さｌ：ｌ、分子イオンからＣ
Ｈ，が失なわれたもの）、質量９８および９５（強さ１
　：　ｌ、ＣＨｔＢｒ＋イオン）、實破７８（分子イオ
ンからＢＴ　が失なわれたもの）、［１７２（分子イオ
ンからＨＢｒが失なわれたもの）および實４４５　（Ｃ
ＨｓＣＨ＝ＯＨ＋イオン）。

−ｊ生成物は１１５分のＧＣ保持時間を有し、８−ブロ
ム−１−ブタノールを示す質量スペクトルを示した： 分子質量イオン：’ｉ［１ｉｉ１５２および１５４（強
度１　：１）、分子上に臭素原子１個を示し；主断片質
量イオン：質量１０？および１０９（強度ｌ：１　、　
ＣＨｈＣＨ＝Ｂｒ＋イオン）、質１１２２および１２４
（分子イオンからＣＨ２Ｏが失なわれたもの）、實１１
８０および８２（強度１　：　ｌ　、　ＨＢｒ”　、イ
オン）。

α、ｒ−ブロムヒドリン生成物の総収ｉ１１５Ｍ９であ
った。

例　　　２ ラクトペルオキシダーゼ（ミズーリ州セントルイスのシ
グマ・ケミカル・カイパニー；カタログ４Ｚ、−７１２
９）をクロルペルオキシダーゼの代りに使用し緩衝液の
ｐＨが８．Ｑではなくて６．０である以外は例１の方法
を行なった。

α、ｒ−ブロムヒドリン生成物ｆ）ＶＦ−収量は例１に
おけるとおりであった。

例　　　８ 美化カリウムの代りに塩化カリウムを使用した以外は例
１の方法を繰返した。

生成物が得られた。主生成物はＧＣ保持時間９．１分で
あって、■−クロルー８−ブタノールを示すマススペク
トルを示した：分子質量イオンから水素原子１個失なっ
たもの：質量１０７および１０９（強さ８　：　１　）
、分子上に１個の塩素原子を示し：主断片質量イオンは
、質量９８および９５（強さ８：１、分子イオンからＣ
Ｂ、を失なったもの）、質１ｉ７２（分子イオンからＨ
ＣＩを失なったもの）および質量４５　（ＣＨｓ　ＣＨ
＝α汁イオン）。

副生成物はＧＣ保持時間９．４分であシ、８−クロル−
１−ブタノールを示す質量スペクトｙｖヲ示した二分子
質量イオンから水素原子１個失なったもの、質量１０？
および１０９（強さ８：ｌ）、分子上に塩素原子１個の
存在を示し；主断片質疑イオンは質量６８および６５（
強さ８：１５＋ ＣＨ，ＣＨ＝Ｃ１イオン）。

総収ｔ８１ＪＩｉのα、γ−クロルヒト°Ｉ】ン２！ｌ
；得られた。

例　　　４ メチルシクロプロパンの代りにフェニルシクロプロパン
を使用した以外は例１の方法を使用した。

フェニルシクロプロ、（ンは液体シクロプロノマンであ
るので通気せず、反応開始時からフラスコにカロえた（
ｏ、０５ｄ）。

１つの生成物が得られた。この生成物は１５分のＧＣ保
持時間を有し、８−ブロム−１−フェニル−１−プロパ
ツールについての質量スペクトルを示した：分子質量イ
オン、質１ｉ２１４および２１６　（％さｌ：１）、分
子上の臭素原子１個を示し；主断片質”駿イオン、質１
ｉ１８５（分子イオンがＢｒをとったもの）および質量
１０？（φＣＨ＝の汁イオン）。

ｍ収量１１３　ｍｇのα、ｒ−ブロムヒドリンが得られ
た。

例　　　５ クロル４ルオキシダーゼの代りにｉトースラディッシュ
イルオキシダーゼ（シグマ・ケミカル・カンハニーより
市販ｘｏａ９；カタログ／１６Ｍ−５１８０）を使用し
、緩衝液のｐＨを３．０の代りに６．０とした以外は例
４を繰返した。

１つの生成物が得られ、これはＧＣ保持時間力Ｓ１６．
６分であり、８−ヨード−１−フェニル−１−プロパツ
ールについての質量ス及りトルを示シた：簀蹟２６０に
分子質量イオンは観察されず；主断片質量イオンは質量
１８５（分子イオン力・らＩをとったもの）および質−
［１０？（φＣＨ＝αｔイオン）であった。

したがって、本発明はシクロプロ、ｆンからα。

ｒ−／・ロヒドリンを製造する改良方決を提供するもの
であシ、その反応は酵素によシ進行するので遊離のノ・
ロゲンを必要としない。

本明細書に記載のものの他に本発明の種々の変形が当業
者に明らかであり、そのような変形も本発明の範囲に含
まれよう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　シクロプロパンカラα、γ−ノ＼ロヒドリン
   を製造する方法であって、反応容器中にノ・ロゲン化酵
   素、酸化剤および・・ロゲン化物イオン源の反応混合物
   を入れ、選択されたシクロプロパンを該反応容器中便導
   入し、該選択されたシクロプロパンを該反応混合物と該
   シクロプロパンをα、γ−ノ・ロヒドリンに転化させる
   に充分な時間接触させることからなる方法。 伏線、白血球および１．ホースラディツシュ（西洋わさ
   び）　（ｈｏｒｓｅｒａｄｉｓｈ）からなる群から選択
   されるペルオキシダーゼである特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 （８）該酸化剤が過酸化水素である特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 （４）過酸化水素が上記反応混合物中に上記シクロプロ
   パンに対して約０，５　：　ｌないし約５０：１０モル
   比で存在する特許請求の範囲第８項記載の方法。 （５）該過酸化水素が反応の場で生成される特許請求の
   範囲第８項または第４項記載の方法。 （６）　　−・ロゲン化物イオン源が水溶性・・ロゲン
   化物である特許請求の範囲第１項または第２項記載の方
   法。 （７）反応が約２．２ないし約８．０のｐＨ範囲で行な
   われる特許請求の範囲第１項記載の方法。 （８）上記ハロゲン化酵素が微生物力ルダリオマイセス
   フマゴ（Ｃａｌｄａｒｉｏｍ／ＣＦ！ｓ　ｆｕｒｒｕｘ
   ｇｏ）、ラクトイルオキシダーゼおよび海藻からなる群
   から選択されたものから得られ、酸化剤は過酸化水素で
   あり、ハロゲン化物イオン源はナトリウムおよびカリウ
   ムの塩化物、臭化物およびヨウ化物からなる群から選択
   され、該反応は水性環境中で周囲温度および気圧条件下
   に行なわれる特許請求の範囲第１項記載の方法。 （９）・上記シクロプロパンがシクロプロパン、メチル
   シクロプロパンおよびフェニルシクロプロパンからなる
   群より選択される特許請求の範囲第１項筐たは第８項記
   載の、方法。