JPS5948083A - 生物変換 - Google Patents

生物変換

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JPS5948083A
JPS5948083A JP58129565A JP12956583A JPS5948083A JP S5948083 A JPS5948083 A JP S5948083A JP 58129565 A JP58129565 A JP 58129565A JP 12956583 A JP12956583 A JP 12956583A JP S5948083 A JPS5948083 A JP S5948083A
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JP
Japan
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ethylene
alkene
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microorganism
otsu
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Pending
Application number
JP58129565A
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English (en)
Inventor
ジヤン・ウイリアム・ドロウズド
モ−リ−ン・リンダ・ベイリ−
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shell Internationale Research Maatschappij BV
Original Assignee
Shell Internationale Research Maatschappij BV
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Publication date
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    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00—Preparation of oxiranes
    • C07D301/02—Synthesis of the oxirane ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D303/00—Compounds containing three-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D303/02—Compounds containing oxirane rings
    • C07D303/04—Compounds containing oxirane rings containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring oxygen atoms
    • 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
    • Y10S435/863—Mycobacterium

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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

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】 本発明はエチレン利用性バクテリア、特にマイコバクテ
リウム(Mycobacterium )種によってア
ルケン類を微生物酸化する方法に関する。
エチレンおよびプロピレンをカ11々の敞生物種の作用
によりそれぞれの酸化物に酸化できることは公知であり
、そしてかかる酸化の作業の多くは疾素およびエネルギ
ー源としてC1化合物を利用する微生物、例えはメヂロ
ジナス(Methylosinus )、メチロコカス
(Methylococcus )およびメチロバクテ
リウム(Methylobacterlum)のような
メタン利用性バクテリアを使用して実施されてきたこと
も公知である。然しなから、このようなアルキレンオキ
シド生成物は屡々当該微生物の生長および代謝(メタボ
リズム)を阻害する。こ\にエチレンを代謝できる微生
物は、か\る阻害に特に抵抗性あることが発見され、そ
れ故に本発明はか\るエチレン利用性のバクテリアをそ
れより高級なアルケンの酸化に適用して相応するエポキ
シドを製造することにある。この酸化は通常は、これも
また酸化されそしてその還元形態で再生されて反応を継
続させるための補助因子(コツアクタ)、例えはNAD
H2をも必要とする。勿論補助因子はそのま\添加して
もよいが、遥かに経済的に魅力ある別法として、エチレ
ンの共同酸化によりその場で補助因子を微生物的に発生
させることが発見された。従って本発明は、好気性条件
下アルキレンを含む液状栄養培地中で、エチレン利用性
の微生物を、窒素および必須的ミネラル塩の同化性給源
と共に培養することからなる少なくとも3イ14の炭素
原子を含む上記のアルキレンの酸化物の製造方法におい
て、該培養を、エチレンのアルケンに対するモル比率で
/ニゲ0以下の存在下で実施する方法を提供する。
上記の如くエチレンの機能は補助因子の現場微生物的再
生のための基質を提供するにある。然しなから、エチレ
ンの基質アルケンへのモル比率が若しあまりにも大であ
れば、エチレンは基質として、アルケンと競合し、それ
により所望生成物の還元を起因する。従って上記のよう
に、エチレンの、基質たるアルケンに対するモル比率は
/:II0以下とすべきで、好ましくは/ : 100
以下とすべきである。
本発明の方法は原則としてエチレンを酸化させるいかな
る微生物、例えば°°ノカルディア(Nocardia
 ) ”、゛′ブレビバクテリウムU3revi−ba
cterium )”、゛°コリネバクテリウム(Oo
ryne−bacterium ) ”および”マイコ
バクテリウム(Mycobacterium ) ”属
に属する微生物を使用して実施でき、この愈択は通常基
質として使用するアlレケンの性質により影響されそし
て結果としての生物の選択は、選ばれたアルケンのエポ
キシ化に満足的作用を有するものであるか否かにある。
同様に本発明方法は3個またはそれ以上の炭素原子を有
し、直鎖または枝分れ鋼を有し、そして末端または内部
2重結合を有しうるアルケンの多種に適用でき、ブタジ
ェンやアレンのような2重結合を/個以上有するものを
包含する。本方法の好ましい具体例は、プロピレンのプ
ロピレンオキシドへの、または/−オクテンから/、2
−エポキシオクタンへの変換であり、そしてこの具体例
にはマイコバクテリウムが好ましく使用され、特に本出
願人により分離されそしてAberdeen 5cot
−1andのNational Co11ection
s of IndustrialBacteriaに受
入番号N0IB//6.2乙として貯蔵されているもの
がある。
この微生物の培養に要する好気性条件は、酸素の供給が
、該微生物の代謝要件を適えるのみならず、該アルケン
をその酸化物へ酸化するに充分でありさえすれば、公知
手段の如何なるものに従っても良い。
これにはガス状酸素を、適当には空気として、アルケン
と一緒になった液状栄養培地中に供給することにより最
も都合良く達成される。
栄養培地は通常水溶液であり、これは微生物の最も満足
する環境を提供するからである。ただしガス状反応体の
水における低溶解度は高い反応速度を得るのに困帷を生
ずることもある。一つの妥協手段は、水性/水非混和性
の2つの有機相系を使用することでありこ−において、
この有機相にはアルケン反応体は非常に溶解し易くそし
てか−る反応培地は°゛液体栄養培地″なる用語内に包
含される。栄養培地中の同化性窒素は、都合良くはアム
モニア塩で、適当には−e当り0.5と乙、0%間の濃
度とする。アルキレンオキシドの満足的収朕を生成する
に要する培養の温度および時間は当然7 /lzケン基
質と微生物により変化する。マイコバクテリウムN0I
B//乙2乙によるプロピレン酸化の場合は1.2s”
cと3.2°C間、好ましくは30″Cの温度そしてバ
ッチ式の場合は、培養時間は通常10と700時間の間
である。微生物は栄養培地内に懸濁として存在しても、
また公知技術により適当な支持物質に固定されてもよい
。別法として、無細胞抽出液も使用できる。
基質アルケンの流れ速度およびアルケン対エチレン対空
気の比率は、所望のアルキレンオキシドの製造に適する
ように選択される。最適値は、勿論具なる反応系間で異
なるであろうが、特定の系に対するこれらの値は、通常
の実験により定まるものである。マイコバクテリウムN
C!IB//6.2乙によるプロピレン酸化の場合は、
適当な範囲は0.5乃至2容量のエチレン;2乃至ざ容
量のプロピレン:II乃至/2容量の酸素であり、好ま
しい操作範囲はエチレン、/容量;プロピレン、弘容量
;そして酸素、7容量である。酸素はそのま\、または
空気としての何れかで提供されるが、空気の場合はその
容量は5倍となるであろう。
上記したように、新規な微生物であるマイコバクテリウ
ムNC!IB //1.2乙は、本発明のプロピレンを
m化してプロピレンオキシドにする方法に非常に都合良
く適用できる。この微生物と同様な他の微生物もケン)
 (K、14N’l’ )からの土10サンプルを2j
O艷の振とうフラスコ複数個に接種して分離された(各
フラスコにはAs八へ培地100m1と、空気とエチレ
ンとのガス雰囲気を/:/の容量比で含有していた)。
ASMの組成は次の如くであった(mモル): NHa a、g     10 KH2PO43,9 Na2■(PO4乙、/ に2SO4/、0 Mg80a     O,/!; CaO,(h     O,03 Fe80a     0.0.20 これらのフラスコは30°Cで回転シェーカー上、ガス
雰囲気を頻繁に変えて保温された。2乃至3週間後、生
長が認められ、そして被培養体のサンプルをASMプレ
ートに取り、そしてデシケータ中30°Cで空気とエチ
レンの等容R4を含むカス混合物下で保温した。被培養
体は通常方法でブレーチングして精製された。精製され
た被培養体はARM寒天スロープ上にt℃で貯蔵され、
凍結乾燥されそして液体窒素中で貯蔵された。被培養体
の一つ(T9!;0と指定)がスコ、ットランド・アベ
ルデーンのTorry Re5earch 5tati
onのNationalCollection of 
Industrial Bacteriaの要員により
マイコバクテリウム(M7eobacterium )
の新しい菌株と同定された。この菌株(NCIB / 
/乙26) ′は次の微生物学的特性を有する(B・・
gey暑11 、−  ’ユアルオブデターミナテイブ
バクテリオロジー、第に版/ワ7グおよび0ovan 
& 5teelの6マニユアル フォー ゼアイデンテ
イフイケーションオブメディカルバクテリア”に記載の
方法および基準に従って決定)。
マイコバクテリウムN0IB//≦2乙の高い生物量濃
度が必要の場合は、アンモニアを抑制した連続培養を3
0°CとpI−17,、tで行って得られた。この培養
は下記培地<z、lIi中で、q!;Orpmで攪拌さ
れて実施された。生長を開始するために塩化アンモニウ
ムを加えて最終濃度が2− ’;、mMになるようにし
、2−11Nの水酸化アンモニウムをpH値制禦および
窒素源として使用し、所望の生物量濃度(適当には/!
;9/l、)を得た。その後、pH制県はJ−IIMの
水酸化ナトリウムと水酸化カリウムの混合物により提供
された。この培地はC8MB 4として符号化された規
定塩(下記組成)/容量と、脱イオン北本j容量を含み
、そして栄養は、空気600td1時;エチレン70−
/時;水酸化アンモニウム(,2,2、N ) j、乙
fnl/時;規定塩//、/、1/時;そして脱イオン
化水j7.乙−/時の比率で発酵槽に供給され、かくし
て約0.02時 の希釈速度を提供した。上記規定塩培
地O8MB IIは吹下の成分を有した。
H3PO4(2M溶液)  6偶々 に2SO4/3.99743 Mg80< ・7H209J7g/1)Oa0132・
2H20/ 、 ’17り々i量元素培地      
  、!αφ21?(tNll+は以下に記す)FeS
04・7H20(7M溶液)  侮1/13CuSO4
4FbO(7M溶液)  0.2ml/1微量元素培地
含有成分:  (in9/−g戸−ZnSO4・7H2
02,1g MnSO4・II−H202,23 Hs BOs          O’II乙!0uS
O4JH20/ 、、25 Na2MoO4・2H200,IIg CoOe2・乙H200,、l1I KI           O−δマ H2804(IM fd液)     3;tnt’A
実施例 マイコバクテリウムN0IB//乙2乙がAMt2培地
(下記)中で30°CおよびpI]乙、乙で連続培養さ
れ、単独の炭素およびエネルギー源としてエチレンを使
用し、エチレンの流れ速度(流量比率)は23;d/分
で、空気のそれは1/−00tn1./分であった。
培地は、!; 5Orpmで攪拌され新鮮な培地は1 0.03 !;時 の希釈比率(速度)で供給された。
AM、2培地の組成は次の通りであった。
CM)Ia )804               
  / 、’l!;り/1HsPC)4(90%)  
    7.099/13Mg5Oa・7H200,O
q9り/!Oa(Mh ・2fhOO,0/!;り、4
微量元素        2づ4 (詳細は下記)微量
元素TK3含有成分(In 9i13)ニーZn5Oa
 ・7H20/ 、’l’lりMn5Oa ・4’J、
J20       / 、 /、2りHsEOs  
         0−30990uSO4・5H20
0,乙2≠り NazMo04’2H200,,2’1.29Co(3
Jb・乙H200,,231)KI         
   O,11/!;9H2804(IM)     
               3.0ml、/I)細
胞は、! 0.000りの遠心により発酵槽がら収穫さ
れ、一度o、1モルのリン酸嬉綜衝液で洗浄されそして
同−液に再慰濁された。
八−エポキシオクタンの製造を5UBAシールで密閉さ
れた2so−フラスコ複数個内で実施した。
乾燥重量で1Oam9の上記A)で得た細胞を、水性相
としてリン酸塩緩衝液s慴l中に、そして有機相として
インオクタン中に5%オクテンを10m1含む2相糸を
使用した。
スコの有機イノ1の100p8が/ l On!i 1
741 ニ亘6間隔でサンプル採取され、そしてG 、
 L 、 C(気−液クロットグラフィ)により分析さ
れた。/−オクテンとへ!−エポキシオクタンに対する
こtt ラ0)分析4i GAS CHROM A (
/ 00−200 メッ9)ガラスカラム(乙ft (
/、ざm)×、;l fnm、 )上の5%のJXR上
、炎イオン化検出器を備えたVar4an 5ervi
ce 3700ガスクロマトグラフを使用して実施され
た。ギヤリアガス流は30m1N2でカラムγ品度はg
O℃で、/−オクタツールが標準物97 (1nter
val 5tandard )として使用された。これ
らの実験の結果を下表に示す。この表から、エチレンの
濃度が/−オクテンの濃度と競合する程大きくないなら
ば、エチレンの存在が生成物の収量を増加させることが
明白となった。
(以下余白) −5:

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  好気性条件下アルキレンを含む液状栄養培地
    中で、エチレン利用性の微生物を、窒素および必須的ミ
    ネラル塩の同化性給源と共に培養することからなる、少
    なくとも3個の炭素原子を含む上記のアルキレンの酸化
    物の製造方法において、該培養を、エチレンのアルケン
    に対するモル比率で/:jO以下の存在下で実施する方
    法。
  2. (2)  上記エチレンのアルケンに対するモル比率は
    /:100より少ないことからなる特許請求の範囲第1
    項記載の方法。
  3. (3)該アルケンがプロピレンまたは/−オクテンであ
    る特¥′r請求の範囲第1項または第2項の何れかに記
    載の方法。
  4. (4)上記微生物はマイコバクテリウム(Myco−b
    acterium ) NCIE / /乙2乙である
    特許請求の範囲第1、第!または第3の何れかに記載の
    方法。
  5. (5)上記培養が2!;”Cと32°C間で実施される
    特許請求の範囲第q項記載の方法。
  6. (6)上記培養が、0゜S乃至ノ容量範囲のエチレン;
    ノ乃至に容量範囲のアルケン:およびt乃至/2容量範
    囲の酸素の流れ速度を使用して連続的に実施される上記
    特許請求の範囲の何れかに記載の方法。
  7. (7)上記培養が水性/水弁混合性有機層の2相系内で
    実施される上記特許請求の範囲の何れかに記載の方法。
  8. (8)上記微生物が適当な支持体材料に固定化される上
    記特許請求の範囲の何れかに記載の方法。
JP58129565A 1982-07-21 1983-07-18 生物変換 Pending JPS5948083A (ja)

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GB8221113 1982-07-21

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EP (1) EP0099609B1 (ja)
JP (1) JPS5948083A (ja)
AT (1) ATE29043T1 (ja)
CA (1) CA1201671A (ja)
DE (1) DE3373114D1 (ja)
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Families Citing this family (2)

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Also Published As

Publication number Publication date
ATE29043T1 (de) 1987-09-15
EP0099609A1 (en) 1984-02-01
CA1201671A (en) 1986-03-11
EP0099609B1 (en) 1987-08-19
DE3373114D1 (en) 1987-09-24
US4560657A (en) 1985-12-24
ES524297A0 (es) 1984-11-16
ES8501441A1 (es) 1984-11-16

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