JPS6262158B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は微生物を利用して芳香環を有するオレ
フインから相当する芳香環を有するエポキシドを
製造する方法に関するものである。 因に、エポキシド化合物は合成樹脂、界面活性
剤、医薬、農薬をはじめとする種々の有機化学製
品の製造原料或いは中間体として広範囲に利用さ
れている。 従来技術 微生物を利用してエポキシドを製造する方法と
しては、Nocardia属、Mycobacterium属、
Methylococcus属、Methylosinus属、
Pseudomonas属、Corynebacterium属、
Methylobacterium属、もしくはCandida属、に属
する微生物による直鎖状オレフインからのエポキ
シドの生成が知られているが、芳香環を有するエ
ポキシドの生産についてはPseudomonas属及び
Brevibacterium属に属する微生物を利用する方
法が知られているのみである。 発明の目的 本発明は、上掲の微生物のうち、ノカルデイア
属に属するエポキシド生産菌が芳香環を有するオ
レフインからも芳香環を有するエポキシドを生産
し得ることの知見に基づきなされたものであつ
て、ノカルデイア属に属するエポキシド生産能を
有する微生物を利用して芳香環を有するオレフイ
ンから相当する芳香環を有するエポキシドを製造
する方法を提供することを目的とする。 以下本発明を詳しく説明する。 発明の構成 本発明の構成上の特徴は、ノカルデイア属に属
するエポキシド生産能を有する微生物を、水不溶
性有機溶剤の存在下に、芳香環を有するオレフイ
ンに好気的条件下で作用させて芳香環を有するエ
ポキシドを産生し、得られたエポキシドを分離、
採取することにある。 本発明で利用される微生物はノカルデイア属に
属するものであつて、Nocardia corallinaを例示
し得る。此の菌は工業技術院微生物工業技術研究
所にFERM―Ｐ―4094号の受理番号で、昭和52
年６月15日付けで受託保管されており、其の菌学
的性質については特公昭56−40号公報に詳記され
ている。 本発明において上記微生物を利用してエポキシ
ド生産するための反応基質として用いられる芳香
環を有するオレフイン（以下原料オレフインと称
する）は、フエニル基やナフチル基のような芳香
環を有する直鎖状又は分岐状オレフイン（ただ
し、二重結合の位置はいずれかの末端炭素原子か
らα、β又はγ位にあるオレフイン）を包含する
ものであつて、このようなオレフインとしてはス
チレン、α―メチルスチレン、β―メチルスチレ
ン、アリルベンゼン、４―フエニル―１―ブテ
ン、１―フエニル―２―ブテン、２―ビニルナフ
タレンを例示し得、更には上記芳香環に置換基を
有するオレフイン、例えばｐ―メチルスチレン、
ｏ―クロロスチレン、ｍ―クロロスチレン、ｐ―
クロロスチレン、ｐ―メトキシスチレン等を包含
する。 これらの原料オレフインは単独又は２種以上の
混合物として反応基質に用いられる。 本発明において、上記原料オレフインに前記微
生物を作用させてエポキシ化を行なうに際して存
在させる水不溶性有機溶剤（以下単に有機溶剤と
称する）は、炭素数９乃至17を有するパラフイ
ン、炭素数10乃至18を有するオレフイン、炭素数
９乃至16を有するハロゲン化パラフイン、および
鎖長が６乃至15の側鎖を有するアルキルベンゼン
から成る群から選択される有機溶剤であつて、こ
れらは単独もしくは２種以上の混合物としても使
用し得る。 これらの有機溶剤について詳しく説明すると、
炭素数９〜17を有するパラフインのうちノルマル
パラフインは石油の灯油および軽油留分中に約20
〜25％含有されているものである。すなわち、沸
点約160℃〜350℃の留分を水素化脱硫した後、ゼ
オライト（モレキユラーシーブ）等を用いて分
離、回収し得るものであつて、一般にソフト洗剤
の原料として使用されている。上記パラフインの
うちでも炭素数の多いものの方がエポキシ化の促
進作用が高く、特に炭素数12〜16のものが好まし
い。因に、炭素数が９より少ないとエポキシ化の
促進作用がみられず、一方17より多くなつても該
促進作用が低下し、加うるに室温で固化するよう
になるので実用的でない。また、上記パラフイン
のうちイソパラフインは、上述した留分中にノル
マルパラフインと共存しているものであつて、精
密蒸留によりノルマルパラフインと分離し得る
が、実際にはノルマルパラフインとの混合物とし
て用いるのが便利である。なお、側鎖がメチルや
エチルのような短い鎖長のものが一般的である
が、炭素数が12〜16を有するイソパラフインがエ
ポキシ化促進上好ましい。 次に、有機溶剤として使用される炭素数10〜18
を有するオレフインはプロピレンやブチレンの低
重合体又はオリゴマーであつてもよく、また試薬
として市販されているものも適用し得る。一般に
は直鎖状又は低分岐状モノオレフインである。 なお、炭素数が８より少ないオレフインではエ
ポキシ化の促進効果はみられず、一方18より多い
ものでは該効果も低く、加うるに粘性が高くなる
ので実用的でない。 有機溶剤としての炭素数９〜16を有するハロゲ
ン化パラフインは、塩素化並びに臭素化パラフイ
ンであつて、塩化デシル、塩化ウンデシル、塩化
ドデシル、塩化トリデシル、塩化テトラデシル、
臭化デシル、臭化ウンデシル、臭化ドデシル、臭
化テトラデシル、臭化ヘキサデシル等を包含す
る。なお、炭素数が９より少くても又16より多く
てもエポキシ化促進効果がみられなくなる。 次に、鎖長が６〜16の側鎖を有するアルキルベ
ンゼンは通常ハード又はソフト洗剤の中間体とし
て利用されているものであつて、炭素数６〜16の
直鎖もしくは分岐アルキル基を側鎖に有するもの
である。 なお、上記鎖長が６〜16の範囲外のものでは、
エポキシ化促進効果はみられないか、又は低くて
実用的でない。 本発明では上述したような各有機溶剤を系内に
存在させることにより、後記実施例に示したとお
り、エポキシドの収量を著しく向上し得るように
なる。 本発明において、上記有機溶剤の存在下に、ノ
カルデイア属に属するエポキシド生産菌を原料オ
レフインに作用させるには、例えば(イ)該菌を予め
培養し増殖して得られる菌体に原料オレフインを
有機溶剤の存在下に好気的に接触させて反応させ
る方法、(ロ)上記菌を原料オレフインと有機溶剤、
および場合によつてはその他の炭素源に窒素源、
無機塩類、更には必要に応じて生長促進物質を添
加して成る栄養培地中で好気的条件下で培養させ
る方法を適用するとよい。 上記(イ)の増殖させた菌体に原料オレフインを有
機溶剤の存在下に好気的に接触させて反応させる
方法では、まず炭素源として糖質、例えばグルコ
ース、シユクロース、糖蜜、澱粉加水分解物、セ
ルロース加水分解物、炭化水素、例えばプロパ
ン、ブタン、ドデカン、テトラデカン及びそのほ
か酢酸の如き菌体増殖作用の高いものを用い、こ
れに塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、燐酸
アンモニウム、硝酸アンモニウム、尿素、アンモ
ニア水、アミノ酸及びその他の資化性有機窒素化
合物のような窒素源、燐酸カリウム、燐酸ナトリ
ウム、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、硫酸第
一鉄、塩化第二鉄、塩化カルシウム、塩化マンガ
ンのごとき無機塩類、更に必要に応じてビタミン
類、酵母エキス、コーンステイープリカーのごと
き生長促進物質を添加した培地に、ノカルデイア
属に属するエポキシド生産菌の種菌を接触し、好
気的条件下で培養して菌体を増殖させる。 ついで、このようにして得られた菌体培養物、
又は該培養物から分離した菌体の懸濁液もしくは
菌体を固定化したものに、原料オレフインおよび
有機溶剤を添加し、空気、酸素、酸素富化ガスの
ような酸素含有ガスを供給して反応させる。 原料オレフインおよび有機溶剤の上記菌体培養
液もしくは菌体懸濁液等の菌体含有水性液に対す
る使用割合は、有機溶剤の種類により異なること
もあるが、通常原料オレフインでは0.1〜25vol／
vol％、好ましくは0.5〜5vol／vol％であり、有機
溶剤では１〜200vol／vol％、好ましくは10〜
100vol／vol％である。 反応はPH５〜９、好ましくは６〜８のPH領域
で、20〜50℃、好ましくは25〜45℃の温度下で１
〜６日間行う。反応は通常常圧下で行われるが、
加圧下で行うことによりエポキシドの生産性を向
上させることもできる。なお、反応中に菌体増殖
に用いた炭素源、窒素源、更にはその他の成分を
適宜添加することにより、菌体のエポキシド生産
活性を維持し或いは高めることが出来る。 反応は、回分方式又は連続方式のいずれでも実
施し得る。原料オレフインの供給は回分反応方式
の場合、全量を反応開始時に添加するほか、反応
中に連続的に又は間歇的に供給することも可能で
ある。 上記反応により生成したエポキシドは主として
有機溶剤相に存在するので、相分離、蒸留、抽出
等の公知の手法を適用して分離採取し得る。 次に、前記(ロ)の培養による方法は、上記(イ)の方
法における菌体増殖時に原料オレフイン及び有機
溶剤を添加し、一段階でエポキシドの生産を図る
ものである。培養条件（PH、温度、圧力等）、培
養方式及び生成したエポキシドの分離、採取は前
記(イ)の反応条件、反応方式及び分離、採取方法が
同様に用い得る。 本発明により得られるエポキシドはさきに言及
した如き従来知られている種々の広範囲な用途に
供することができる。 以下実施例により本発明を更に具体的に説明す
る。 実施例 １ 菌体懸濁液の調製 Nocardia corallina Ｂ―276（工業技術院微生
物技術研究所FERM―Ｐ―4094）の３白金耳
を、NBG培地（オキソイド社製“ラブレンコ”
パウダー10ｇ、バクテリオロジカルペプトン10
ｇ、グルコース10ｇ、塩化ナトリウム５ｇに水道
水を加えて1000mlとし、1N―苛然ソーダ水溶液
でPH7.5とした後、オートクレーブ中で120℃、15
分間加熱殺菌した液体培地）100mlを収容した500
ml容坂口フラスコに接種し、30℃で48時間振盪培
養（150回／分）した。この培養により生成した
菌体を0.01モル濃度の燐酸緩衝液（PH7.5）で１
回洗浄し、次いで下記に示す反応培地で洗浄した
のち、乾燥菌体濃度として3.8mg／mlとなる様
に、下記の反応培地に再懸濁して菌体懸濁液とし
た。 反応培地 K₂HPO₄ 1.74ｇ MgSO₄・7H₂O 1.50ｇ FeSO₄・7H₂O 50mg 脱イオン水 １ （PHは２―Ｎ硫酸水溶液で8.0に調整した） 反応と生成物の分析 上述のようにして調製した菌懸濁液20mlと、第
１表に示される各原料オレフイン0.1ml及びｎ―
ヘキサデカン２mlをそれぞれ500ml容の坂口フラ
スコに入れて密栓した。次いで30℃、150回／分
で往復振盪して24時間後、フラスコ中の反応液を
50mlのエーテルで抽出して分析した。分析には
DEGS（ジエチレングリコールサクシネート）を
液相とし、ユニポートＢ（ガスクロス工業社製）
80〜100メツシユを担体とする充填剤を充填した
内径３mm、長さ２ｍのガラスカラムを備えた島津
GC―7A型イオン化炎ガスクロマトグラフを使用
した。反応により生成した生成物はガスクロマト
グラフで測定し、保持時間及びガスクロマトグラ
フに連結した質量分析計で測定した質量スペクト
ルを、標準試料の保持時間及び質量スペクトルと
比較し、更に生成物が塩酸酸性下で加水分解され
ることを調べて相当するエポキシドであることを
確認した。 上記分析の結果は第１表に示すとおりである。
なお、エポキシドの生成量はガスクロマトグラフ
イーにより定量したものである。また、比較例と
して、ｎ―ヘキサデカンを添加せずに、原料オレ
フインを0.1mlの代りに１mlを用いることを除い
ては上記と同様にして反応を行なつた結果も併わ
せて第１表に示した。

【表】

【表】 第１表にみられるように、有機溶剤としてのｎ
―ヘキサデカンを系内に存在させることにより原
料オレフインからのエポキシドの生成量が著しく
向上する。 実施例 ２ 実施例１に記載と同様の手順で菌懸濁液を調製
した。 反応と生成物の分析 菌懸濁液20mlと、原料オレフインとしてのスチ
レン0.5mlおよび第２表に示された各種有機溶剤
10mlづつを500ml容坂口フラスコに入れ、実施例
１に記載と同様の手順で反応させ、反応後得られ
た有機溶剤層をガスクロマトグラフイーで分析し
定量した。 結果は第２表に示すとおりである。なお、比較
例として有機溶剤を添加しない場合及び他の種類
の有機溶剤を添加した場合についても同様にして
分析を行なつた結果を併わせて第２表に示した。

【表】

【表】 合物。
実施例 ３ 菌懸濁液の調製 実施例１に記載と同様の手順で菌懸濁液を調製
した。 反応と生成物の分析 菌懸濁液20mlと、原料オレフインとしてのスチ
レンおよび有機溶剤としてのｎ―ヘキサデカンの
第３表に示された各量とをそれぞれ500ml容坂口
フラスコに入れ、実施例１に記載したと同様の手
順で反応させ、反応後得られた生成物中のスチレ
ンオキサイドを50mlのエーテルで抽出し、ガスク
ロマトグラフイで定量した。 結果は第３表に示すとおりである。なお、比較
として有機溶剤（ｎ―ヘキサデカン）を添加しな
い場合についても同様にして分折した結果を併わ
せて第３表に示した。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ノカルデイア属に属するエポキシド生産能を
   有する微生物を、水不溶性有機溶剤の存在下に、
   芳香環を有するオレフインに好気的条件下で作用
   させて、芳香環を有するエポキシドを産生し、得
   られたエポキシドを分離、採取することを特徴と
   するエポキシドの製造方法。 ２ 水不溶性有機溶剤は、炭素数９乃至17を有す
   るパラフイン、炭素数10乃至18を有するオレフイ
   ン、炭素数９乃至16を有するハロゲン化パラフイ
   ン及び鎖長が６乃至16の側鎖を有するアルキルベ
   ンゼンから成る群から選択される１種又は２種以
   上の混合物である特許請求の範囲第１項記載の製
   造方法。 ３ ノカルデイア属に属するエポキシド生産能を
   有する微生物がノカルデイア・コラリナ
   （Nocardia corallina）である特許請求の範囲第１
   項記載の製造方法。