JP3069965B2 - ジアルコールの製造方法 - Google Patents

ジアルコールの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微生物によって脂肪酸
またはそのエステルもしくは塩、メチルケトンないしは
モノヒドロキシメチルケトン、またはそれらの混合物か
ら、対応するジアルコールを製造する方法に関する。ジ
アルコールは例えばアジピン酸やテレフタル酸のような
二塩基酸と縮重合させる合成高分子物質原料としての用
途が期待される。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ジアルコール類は化学合成法によりわずかに製造された
に過ぎず、その一般的性質、用途などについては未だ有
効な情報は得られていない。本ジアルコールは微生物の
脂肪酸の代謝産物の一つであるが、微生物によるその中
間代謝物であるメチルケトン、ヒドロキシメチルケトン
の生産は本発明者らによって提案されている(特願昭6
3-320694、特願平2-44386他)。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、脂肪酸も
しくはそのエステル等を資化して対応するメチルケトン
に変換する能力を有する微生物の性質について、詳細な
研究を進めるなかで、フザリウム属等に属する微生物等
のいくつかがジアルコール類を高収率で生成することを
見いだし本発明を完成した。すなわち、一般式が 化学式1 R1−CH −R2−(CH −COO
(式中、R1は炭素−炭素二重結合を有してもよい炭素
数1〜4の脂肪族炭化水素基、R2は炭素−炭素二重結
合を有してもよい炭素数3〜12の二価の脂肪族炭化水
素基であり、かつR1とR2の炭素数の合計は4以上、
13以下である)で示される脂肪酸またはそのエステル
もしくは塩、もしくは一般式が 化学式2 R1−CH −R2−CO−CH (式中、R1及びR2は前記と同義である)で示される
メチルケトン、もしくは一般式が 化学式3 R1−CH(OH)−R2−CO−CH (式中、R1及びR2は前記と同義である)で示される
モノヒドロキシメチルケトン、またはそれらの混合物
を、一般式が 化学式4 R1−CH(OH)−R2−OH (式中、R1及びR2は前記と同義である)で示される
ジアルコールに変換する能力を有する微生物を、前記
肪酸またはそのエステルもしくは塩、前記メチルケト
ン、ないしは前記モノヒドロキシメチルケトン、または
それらの混合物を含有する培地に培養するか、該微生物
の培養物またはその処理物と前記脂肪酸またはそのエス
テルもしくは塩、前記メチルケトン、ないしは前記モノ
ヒドロキシメチルケトン、またはそれらの混合物とを水
性媒体中で接触させて、菌体外に前記ジアルコールを生
成蓄積させ、次いでこれらを採取または分取することを
特徴とする前記ジアルコールの製造方法である。
【0004】かかる微生物としては上記変換能力を有す
るものであればいずれでもよいが、例えばペニシリウム
属、アスペルギルス属、フザリウム属、トリコデルマ
属、クラドスポリウム属、またはこれらの完全世代を示
す属に属するものがあり、具体的な菌株としてはペニシ
リウム・デカンベンス(Penicillium decumbens) IFO7
091、アスペルギルス・ホエニシス(Aspergillus hoeni
cis) IFO 7523、フザリウム・アベナシューム・エフ・
エスピー・ファーバー(Fsarium avenaceum f.sp. faba
e)IFO 7158、トリコデルマポリスポラム(Trichoderma
polysporum)IFO 9322、クラドスポリウム・クラドス
ポリオイデス(Cladosporium cladosporioides)IFO 65
35等を挙げることができる。
【0005】本発明によるジアルコールの生産は、前記
前駆体を含有した培地で上記微生物を培養することによ
って行ってもよく(以下、第1法という)、また微生物
を通常の培地で培養した後、引き続きもしくは集菌して
水性媒体中で前駆体と接触させることによって行っても
よい(以下、第2法という)。
【0006】まず、第1法について述べるならば、これ
らの微生物を、前駆体としての一般式が化学式1で示さ
れる脂肪酸またはそのエステルもしくは塩、もしくは一
般式が化学式2で示されるメチルケトン、もしくは一般
式が化学式3で示されるモノヒドロキシメチルケトン、
またはそれらの混合物、窒素源、無機物、微量栄養素等
を程よく含有する培地中において、好気的条件下に温
度、pH等を調節しつつ培養する。炭素源としては他に
グルコース、スクロース、グリセリン、デキストリン、
カルボキシメチルセルロース、ケロシン等、糸状菌の培
養に通常用いられる炭素源を併用してもよい。窒素源と
しては硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、酒石酸ア
ンモニウム、硝酸ナトリウム、アスパラギン、ペプト
ン、コーンスティープリカー等が、無機物、微量栄養素
としては硫酸マグネシウム、リン酸二水素カリウム、リ
ン酸水素二カリウム、塩化カルシウム、塩化ナトリウ
ム、硫酸マンガン、硫酸亜鉛、硫酸銅、塩化第二鉄、モ
リブデン酸アンモニウム、ヨウ化カリウム、ホウ酸、種
々のビタミン(パントテン酸カルシウム、イノシトー
ル、ピリドキシン等)等が用いられる。培地中の上記前
駆体の濃度は、通常1〜100g/リットルが適当であ
る。
【0007】第1法における前記微生物の培養は好気的
条件下での液体培養、例えば振とう培養法、通気攪拌培
養法により行う。培養は通常温度20〜35℃、pH
4.0〜7.5で行うことができる。培養は定常期まで
行うのが好ましく、培養時間は通常3〜14日である。
これにより一般式が化学式3で示されるジアルコールを
主として菌体外に生成蓄積させることができる。
【0008】次に第2法について述べるならば、まず本
発明に使用する前記微生物を炭素源、窒素源、無機物・
微量栄養素等を程よく含む培地中において、好気的条件
下に温度、pH等を調節しつつ培養する。炭素源、窒素
源及び無機物・微量栄養素は、前記した糸状菌の培養に
通常使用されるものをそのまま用いることがができる。
培養条件もまた前記第1法と同様であるが、培養期間に
ついては対数増殖期の後半から定常期まで行うのがよ
く、通常3〜7日程度である。このようにして得られた
微生物の培養物は、そのまままたは該培養物を種々処理
して得られる処理物を、前駆体である化学式1で示され
る脂肪酸またはそのエステルもしくは塩、もしくは一般
式が化学式2で示されるメチルケトン、もしくは一般式
が化学式3で示されるモノヒドロキシメチルケトン、あ
るいはこれらの混合物と接触させる。処理物としては、
培養物の濃縮物、培養物を遠心分離等に付して得られる
菌体、固定化菌体あるいは菌体の破砕物もしくは菌体か
らの抽出酵素標品等を挙げることができる。接触反応は
水性媒体中であればいずれでも行うことができるが、好
適には使用菌の培養液またはその濃縮液、または集菌後
水または炭素源をのぞいた培地(炭素源を欠く以外前段
の培養におけると同様の培地でよい)に懸濁した懸濁液
などに、一般式が化学式1で示される脂肪酸またはその
エステルもしくは塩、もしくは一般式が化学式2で示さ
れるメチルケトン、もしくは一般式が化学式3で示され
るモノヒドロキシメチルケトン、またはそれらの混合物
を存在せしめ、pHを4.0〜7.5、より好ましくは
6.0〜7.5に調節しつつ、20〜32℃で1〜7
日、振とうもしくは通気攪拌下に反応させることによ
り、化学式4で示されるジアルコールを主として菌体外
に蓄積させることができる。反応液中における前記前駆
体の濃度は1〜500g/リットルが適当である。ま
た、上記第2法は本発明の使用菌を常法により固定化し
て得た固定化菌体を用いるバイオリアクター方式によっ
て前駆体を目的物へ連続的に変換することによって行う
こともできる。
【0009】本発明で目的化合物の前駆体として用いら
れる化合物は、前述のように一般式が化学式1で示され
る脂肪酸またはそのエステルもしくは塩、もしくは一般
式が化学式2で示されるメチルケトン、もしくは一般式
が化学式3で示されるモノヒドロキシメチルケトン、ま
たはそれらの混合物である。前述のように、化学式1〜
3中のR1は炭素−炭素二重結合を有してもよい炭素数
1〜4の脂肪族炭化水素基、R2は炭素−炭素二重結合
を有してもよい炭素数3〜12の二価の脂肪族炭化水素
基であり、かつR1とR2の炭素数の合計は4以上、1
3以下であり、いずれも直鎖状または分枝状のアルキル
(アルキデン)、アルケニル(アルケニデン)、アルカ
ジエニル(アルカジエニデン)、アルカトリエニル(ア
ルカトリエニデン)等を包含する。一般式が化学式1で
示される脂肪酸は、典型的には油脂を形成する脂肪酸を
包含し、そのエステルとしては炭素数1〜6の直鎖状も
しくは分枝状のアルキルエステル(例えばメチルエステ
ル、エチルエステル等)に他、グリセリンエステルであ
るトリグリセリド、ジグリセリド及びモノグリセリド等
を用いることができる。また、化学式1の酸の塩として
は、例えばナトリウムやカリウムの如きアルカリ金属
塩、カルシウムの如きアルカリ土類金属塩、アンモニウ
ム塩等が用いられる。一般式が化学式2及び3で示され
るメチルケトン及びモノヒドロキシメチルケトンのR1
及びR2も前記したとおりであり、かかる構造を有する
ものであればいずれをも用いることができるが、特に前
記化学式1の脂肪酸もしくはその誘導体を原料として、
特願昭63−320694、特願平2−44386等の
方法により製造されたものが好適に用いることができ
る。
【0010】第1法、第2法とも、変換反応終了液から
目的物の単離精製は常法により行うことができる。すな
わち、変換反応終了液またはその菌体除去液等から目的
物をクロロホルム、ヘキサン、石油エーテル等の溶剤で
抽出し、抽出液を更に例えばシリカゲルを用いた液体ク
ロマトグラフィー、分子蒸留等を行うことにより、目的
物を得ることができる。
【0011】
【発明の効果】本発明によれば、従来その生産性が知ら
れていなかった微生物を用い、一般式が化学式1で示さ
れる脂肪酸またはそのエステルもしくは塩、化学式2で
示されるメチルケトン、もしくは化学式3で示されるモ
ノヒドロキシメチルケトン、またはこれらの混合物を前
駆体として化学式4で示される脂肪族ジアルコールを生
産することができる。
【0012】
【実施例】実施例1 フザリウム・アベナシューム・エフ・エスピー・ファー
バー(Fsariumavenaceum f. sp. fabae)IFO 7158 を5
00ml容坂口フラスコ中の基本培地(組成下記)100
mlに接種し、28℃で4日間往復振とう培養(120rp
m,7cm)した。 使用培地組成(以下を脱イオン水で100mlとする): グルコース 1.0 g リン酸水素二カリウム 0.7 硫酸ナトリウム 0.2 硝酸ナトリウム 0.2 リン酸二水素カリウム 0.2 硫酸マグネシウム(7水塩) 0.06 塩化ナトリウム 0.05 塩化カルシウム(2水塩) 0.01 ビタミン保存液 0.1 ml ミネラル保存液 0.1 ビタミン保存液の組成(mg/l) ビオチン 2 パントテン酸カルシウム 400 葉酸 2 イノシトール 2000 ナイアシン 400 p-アミノ安息香酸 200 ピリドキシン塩酸塩 400 リボフラビン 200 チアミン塩酸塩 400 ミネラル保存液の組成(mg/l) 硫酸マンガン(4〜5水塩) 60 硫酸亜鉛(7水塩) 300 硫酸銅(5水塩) 40 塩化第二鉄(6水塩) 250 ホウ酸 60 モリブデン酸アンモニウム(4水塩)25 ヨウ化カリウム 100 菌体を遠心分離して集め、滅菌水で洗浄後、100mlの
1gのメチルケトンを含有する培地(前記基本培地のグ
ルコースをメチルケトンに置き換えたもの)に移し、更
に28℃で4日間振とう培養した。培養終了液を20ml
のクロロホルムで抽出した液をガスクロマトグラフィー
(カラム:ユニポートHPS上の5%OV-17、2m ガラスカ
ラム カラム温度:70〜210℃、昇温速度5℃/mi
n 注入口及び検出器温度:230℃ 検出器:FID
キャリアーガス 窒素)に付し、生成したジオール
を測定した。結果は、表1に示すようにそれぞれのメチ
ルケトンに対応する脂肪族ジアルコールが10%程度の
収率で得られた。
【表1】 ─────────────────────────────────── メチルケトンの種類 生成ジアルコール 生成量(mg) ─────────────────────────────────── メチルヘキシルケトン 1,5-ヘキサンジオール 0.4 1,4-ヘキサンジオール 0.1 メチルオクチルケトン 1,7-オクタンジオール 2.6 1,6-オクタンジオール 7.7 1,5-オクタンジオール 0.2 メチルノニルケトン 1,8-ノナンジオール 4.2 1,7-ノナンジオール 4.0 1,6-ノナンジオール 2.0 メチルウンデシルケトン 1,9-ウンデカンジオール 0.2 1,8-ウンデカンジオール 0.3 1,7-ウンデカンジオール 0.3 ───────────────────────────────────
【0013】実施例2 フザリウム・アベナシューム・エフ・エスピー・ファー
バーIFO 7158、ペニシリウム・デカンベンス IFO 7091
及びクラドスポリウム・クラドスポリオイデスIFO 6535
、アスペルギルス・ホエニシスIFO 7523、トリコデル
マポリスポラムIFO 9322を、グルコース量を0.1gと
した以外は実施例1の基本培地と同一の培地に接種し、
28℃で3日間往復振とう培養(120rpm,7cm)し
た。次いで該培養液にメチルノニルケトンのモノヒドロ
キシ体の混合物100mg(10-ヒドロキシ-ウンデカン-2
-オン 42mg、9-ヒドロキシ-ウンデカン-2-オン 39m
g、8-ヒドロキシ-ウンデカン-2-オン 19mg、)を加
え、更に28℃で1日間振とう培養を継続した。培養液
中のジアルコールの生成量を実施例1と同様の方法で測
定した結果を表2に示した。
【表2】 ─────────────────────────────────── 菌 株 総ノナンジオール生成量 ─────────────────────────────────── フザリウム・アベナシューム・エフ・ 2.3 mg エスピー・ファーバー IFO 7158 ペニシリウム・デカンベンス IFO 7091 0.5 クラドスポリウム・ 0.7 クラドスポリオイデス IFO 6535 アスペルギルス・ホエニシス IFO 7523 0.2 トリコデルマポリスポラム IFO 9322 0.2 ───────────────────────────────────
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI (C12P 7/18 C12R 1:77) (C12P 7/18 C12R 1:885) (C12P 7/18 C12R 1:645)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式が 化学式1 R1−CH−R2−(CH−COO
    H (式中、R1は炭素−炭素二重結合を有してもよい炭素
    数1〜4の脂肪族炭化水素基、R2は炭素−炭素二重結
    合を有してもよい炭素数3〜12の二価の脂肪族炭化水
    素基であり、かつR1とR2の炭素数の合計は4以上、
    13以下である)で示される脂肪酸またはそのエステル
    もしくは塩、もしくは一般式が 化学式2 R1−CH−R2−CO−CH (式中、R1及びR2は前記と同義である)で示される
    メチルケトン、もしくは一般式が 化学式3 R1−CH(OH)−R2−CO−CH (式中、R1及びR2は前記と同義である)で示される
    モノヒドロキシメチルケトン、またはそれらの混合物を
    一般式が 化学式4 R1−CH(OH)−R2−OH (式中、R1及びR2は前記と同義である)で示される
    ジアルコールに変換する能力を有し、ペニシリウム属、
    アスペルギルス属、フザリウム属、トリコデルマ属また
    はクラドスポリウム属に属する微生物を、前記脂肪酸ま
    たはそのエステルもしくは塩、前記メチルケトン、ない
    しは前記モノヒドロキシメチルケトン、またはそれらの
    混合物を含有する培地に培養するか、該微生物の培養物
    またはその処理物と前記脂肪酸またはそのエステルもし
    くは塩、前記メチルケトン、ないしは前記モノヒドロキ
    シメチルケトン、またはそれらの混合物とを水性媒体中
    で接触させて、菌体外に前記ジアルコールを生成蓄積さ
    せ、次いでこれらを採取または分取することを特徴とす
    る前記ジアルコールの製造方法。
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