JPH07309946A - 生合成によって製造された前駆体からの芳香族複素環ポリマーの合成 - Google Patents
生合成によって製造された前駆体からの芳香族複素環ポリマーの合成Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/22—Polybenzoxazoles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
- C08G63/68—Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
- C08G63/685—Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen containing nitrogen
- C08G63/6852—Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen containing nitrogen derived from hydroxy carboxylic acids
-
- 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
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
- C12P7/42—Hydroxy-carboxylic acids
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 生合成で製造されたABモノマーから合成さ
れる2,4−ポリベンゾオキサゾール類を提供する。 【構成】 生合成で製造された前駆体の2,3−ジヒド
ロ−3−ヒドロキシアントラニル酸(DHAA)を、A
Bモノマーである3−ヒドロキシアントラニル酸(HA
A)に化学的に変換させ、このABモノマーを用いて前
記ポリベンゾオキサゾールを製造する。
れる2,4−ポリベンゾオキサゾール類を提供する。 【構成】 生合成で製造された前駆体の2,3−ジヒド
ロ−3−ヒドロキシアントラニル酸(DHAA)を、A
Bモノマーである3−ヒドロキシアントラニル酸(HA
A)に化学的に変換させ、このABモノマーを用いて前
記ポリベンゾオキサゾールを製造する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ABモノマーの3−ヒ
ドロキシアントラニル酸(HAA)から製造される、
2,4−ポリベンゾオキサゾール単位を含有する一連の
新規なホモポリマーと共重合体の製造に関し、またこの
HAAは生合成で製造される2,3−ジヒドロ−3−ヒ
ドロキシアントラニル酸(DHAA)から製造される。
ドロキシアントラニル酸(HAA)から製造される、
2,4−ポリベンゾオキサゾール単位を含有する一連の
新規なホモポリマーと共重合体の製造に関し、またこの
HAAは生合成で製造される2,3−ジヒドロ−3−ヒ
ドロキシアントラニル酸(DHAA)から製造される。
【0002】
【従来の技術】ポリベンゾオキサゾール類は、カルボン
酸(またはその誘導体)とo−アミノフェノールとの縮
合反応で製造することができる。その2組の官能基はそ
れぞれ、A(ベンゼン環に結合されたカルボキシル基を
示す)およびB(同じベンゼン環に結合されたアミノ基
とヒドロキシル基を示す)と呼ばれる。AAモノマーは
ジカルボン酸であり、そしてBBとABの名称は対応す
る意味を有する。典型的なABモノマーの二つの例は、
3−アミノ−4−ヒドロキシ安息香酸と4−アミノ−3
−ヒドロキシ安息香酸である。
酸(またはその誘導体)とo−アミノフェノールとの縮
合反応で製造することができる。その2組の官能基はそ
れぞれ、A(ベンゼン環に結合されたカルボキシル基を
示す)およびB(同じベンゼン環に結合されたアミノ基
とヒドロキシル基を示す)と呼ばれる。AAモノマーは
ジカルボン酸であり、そしてBBとABの名称は対応す
る意味を有する。典型的なABモノマーの二つの例は、
3−アミノ−4−ヒドロキシ安息香酸と4−アミノ−3
−ヒドロキシ安息香酸である。
【0003】ポリベンゾオキサゾール類は、環境に対し
て耐性であり高モジュラスかつ高強度の特性を有する剛
性ポリマーとしてよく知られている。このポリマー類
は、電離放射線を阻止する、太陽電池用の熱に対して安
定な透明のコーティングの製造、および他の常用ポリマ
ーの混合物の強化剤として用いられる分子複合体の技術
に用途が見出されている。しかし、ABモノマー前駆体
の安価な製造方法がないことがこれらポリマーの製造に
対して不利な条件になっていた。
て耐性であり高モジュラスかつ高強度の特性を有する剛
性ポリマーとしてよく知られている。このポリマー類
は、電離放射線を阻止する、太陽電池用の熱に対して安
定な透明のコーティングの製造、および他の常用ポリマ
ーの混合物の強化剤として用いられる分子複合体の技術
に用途が見出されている。しかし、ABモノマー前駆体
の安価な製造方法がないことがこれらポリマーの製造に
対して不利な条件になっていた。
【0004】米国特許第4847350号には、多官能
芳香族化合物の例えばジアミノベンゼンジオール、テレ
フタロイルハライドおよび/またはアミノヒドロキシ安
息香酸をスルホン酸および脱水剤と接触させることによ
る複素環芳香族ポリマーの迅速製造法が記載されてい
る。この反応は2ステップの反応であり2,5−と2,
6−のポリベンゾオキサゾールが得られる。
芳香族化合物の例えばジアミノベンゼンジオール、テレ
フタロイルハライドおよび/またはアミノヒドロキシ安
息香酸をスルホン酸および脱水剤と接触させることによ
る複素環芳香族ポリマーの迅速製造法が記載されてい
る。この反応は2ステップの反応であり2,5−と2,
6−のポリベンゾオキサゾールが得られる。
【0005】ABモノマーの3−アミノ−4−ヒドロキ
シ安息香酸は、ニトロ化反応とこれに続く還元反応によ
って4−ヒドロキシ安息香酸から製造される。そのヒド
ロキシル基は保護される必要はない。生成したABモノ
マーの3−ニトロ−4−ヒドロキシ安息香酸は、塩酸水
溶液中の塩化スズ(II)または接触水素化反応によって
還元される。これら二つの可能性のあるアミノヒドロキ
シ安息香酸の中の、3−アミノ−4−ヒドロキシ異性体
は、ニトロ化反応が容易なため一層容易に製造される。
シ安息香酸は、ニトロ化反応とこれに続く還元反応によ
って4−ヒドロキシ安息香酸から製造される。そのヒド
ロキシル基は保護される必要はない。生成したABモノ
マーの3−ニトロ−4−ヒドロキシ安息香酸は、塩酸水
溶液中の塩化スズ(II)または接触水素化反応によって
還元される。これら二つの可能性のあるアミノヒドロキ
シ安息香酸の中の、3−アミノ−4−ヒドロキシ異性体
は、ニトロ化反応が容易なため一層容易に製造される。
【0006】それに対し、3−ヒドロキシアントラニル
酸(HAA)(別に2−アミノ−3−ヒドロキシ安息香
酸として知られている)は公知の化合物であるが、知ら
れている限りではポリマーの製造には使われたことがな
い。HAAは生合成で製造されたDHAAの変換生成物
であり、本発明のこの部分の主題である。
酸(HAA)(別に2−アミノ−3−ヒドロキシ安息香
酸として知られている)は公知の化合物であるが、知ら
れている限りではポリマーの製造には使われたことがな
い。HAAは生合成で製造されたDHAAの変換生成物
であり、本発明のこの部分の主題である。
【0007】2−アミノ−3−ヒドロキシ安息香酸の各
種の化学合成が報告されている。これらの合成は多ステ
ップの方法であるので極端に価格集約的である。
種の化学合成が報告されている。これらの合成は多ステ
ップの方法であるので極端に価格集約的である。
【0008】生合成で製造されるモノマーは、伝統的な
化学的製造法に比べていくつもの利点を提供する。これ
らの利点としては、安価で更新可能な原料の使用、不調
和の化学的選択性によって単一のステップで多官能生成
物を製造できること、および緩和な条件下での有効な合
成であることが挙げられる。
化学的製造法に比べていくつもの利点を提供する。これ
らの利点としては、安価で更新可能な原料の使用、不調
和の化学的選択性によって単一のステップで多官能生成
物を製造できること、および緩和な条件下での有効な合
成であることが挙げられる。
【0009】DHAAの生合成は、American Cyanamid
Co. 社のMcCormick らが1962年に初めて報告した
(S−652)。この場合、ストレプトマイセス・アウ
レオファシエンス( Streptomyces aureofaciens )の
変異株(Sa−652)が用いられた。単離・精製され
たDHAAの、アントラニル酸、m−ヒドロキシ安息香
酸、HAA、およびヘキサヒドロ−3−ヒドロキシアン
トラニル酸への変換反応も同じ報告に概説されている。
しかしMcCormick 法によるDHAAの収量には再現性が
みられなかった。
Co. 社のMcCormick らが1962年に初めて報告した
(S−652)。この場合、ストレプトマイセス・アウ
レオファシエンス( Streptomyces aureofaciens )の
変異株(Sa−652)が用いられた。単離・精製され
たDHAAの、アントラニル酸、m−ヒドロキシ安息香
酸、HAA、およびヘキサヒドロ−3−ヒドロキシアン
トラニル酸への変換反応も同じ報告に概説されている。
しかしMcCormick 法によるDHAAの収量には再現性が
みられなかった。
【0010】別の研究で、DHAAはストレプトマイセ
ス・ザオマイセティカス( Streptomyces zaomyceticu
s )SF−1836の醗酵ブロスから単離され、抗細菌
活性と抗真菌活性について試験された(Betenandt ,Li
ebigs Annalen der Chemi,602巻、61頁、19
57年)。DHAAの構造の正確な帰属は、後に、Gane
m ら、J. Am. Chem. Soc. 、106巻、2463頁、1
984年、および別個にWalsh ら、J. Am. Chem. Soc.
、106巻、2443頁、1984年によって行われ
た。
ス・ザオマイセティカス( Streptomyces zaomyceticu
s )SF−1836の醗酵ブロスから単離され、抗細菌
活性と抗真菌活性について試験された(Betenandt ,Li
ebigs Annalen der Chemi,602巻、61頁、19
57年)。DHAAの構造の正確な帰属は、後に、Gane
m ら、J. Am. Chem. Soc. 、106巻、2463頁、1
984年、および別個にWalsh ら、J. Am. Chem. Soc.
、106巻、2443頁、1984年によって行われ
た。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、比較的安価
なDHAAを製造する改良方法を提供するものである。
さらに本発明は、HAAを含むABモノマー前駆体から
製造される2,4−ポリベンゾオキサゾールのホモポリ
マーと共重合体を提供するものである。
なDHAAを製造する改良方法を提供するものである。
さらに本発明は、HAAを含むABモノマー前駆体から
製造される2,4−ポリベンゾオキサゾールのホモポリ
マーと共重合体を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の方法において、
HAAは重合されて、2,4−ポリベンゾオキサゾール
のホモポリマーと共重合体が形成される。これらのポリ
マーはすべて新しい種類のポリマーである。
HAAは重合されて、2,4−ポリベンゾオキサゾール
のホモポリマーと共重合体が形成される。これらのポリ
マーはすべて新しい種類のポリマーである。
【0013】さらに、DHAAは、スクロースまたはデ
ンプンのような炭水化物と、大豆かすのような窒素源と
を含有するブロスに、ストレプトマイセス・アウレオフ
ァシエンスの変異体のSa−652を接種し、次に温
度、pHおよび酸素供給が注意深く制御された条件下で
DHAAの生合成を起こさせることによって製造され
る。得られたDHAAは、触媒の存在下一般にパラジウ
ム−炭の存在下、脱水素化反応によってHAAに変換さ
れる。前記脱水素化反応は、生成したバイオマスから分
離した瀘液に対してその場で行うのが好ましい。
ンプンのような炭水化物と、大豆かすのような窒素源と
を含有するブロスに、ストレプトマイセス・アウレオフ
ァシエンスの変異体のSa−652を接種し、次に温
度、pHおよび酸素供給が注意深く制御された条件下で
DHAAの生合成を起こさせることによって製造され
る。得られたDHAAは、触媒の存在下一般にパラジウ
ム−炭の存在下、脱水素化反応によってHAAに変換さ
れる。前記脱水素化反応は、生成したバイオマスから分
離した瀘液に対してその場で行うのが好ましい。
【0014】ポリベンゾオキサゾール類を作る従来の試
みはすべて化学的合成法によるものであった。本発明で
は、更新可能な供給原料栄養によって、すなわち新規な
生化学のまたは生合成の経路によって、ポリベンゾオキ
サゾール類が製造される。好ましい方法では、まずDH
AAが製造され、次にそのDHAAが脱水素化されてH
AAを生成し、次にそのHAAが重合されて新しい2,
4−ポリベンゾオキサゾール類が生成する。
みはすべて化学的合成法によるものであった。本発明で
は、更新可能な供給原料栄養によって、すなわち新規な
生化学のまたは生合成の経路によって、ポリベンゾオキ
サゾール類が製造される。好ましい方法では、まずDH
AAが製造され、次にそのDHAAが脱水素化されてH
AAを生成し、次にそのHAAが重合されて新しい2,
4−ポリベンゾオキサゾール類が生成する。
【0015】本発明の2,4−ポリベンゾオキサゾール
類は下記式:
類は下記式:
【化2】 で表される構造単位をもっている。HAA中の三つの官
能基すなわちアミン、ヒドロキシおよびカルボン酸の基
の位置によって、2,5−位または2,6−位とは全く
異なり上記式の2,4−位が指定される。
能基すなわちアミン、ヒドロキシおよびカルボン酸の基
の位置によって、2,5−位または2,6−位とは全く
異なり上記式の2,4−位が指定される。
【0016】分子機構の計算に基づいた計算結果は、シ
ス−およびトランス−の2,4−ポリベンゾオキサゾー
ル類は、従来知られているシス−およびトランス−の
2,5−および2,6−のポリベンゾオキサゾール類と
は劇的に異なった形態を有することを示している。それ
故に、2,4−ポリベンゾオキサゾール類は新しい予想
外の特性を示すと予想される。
ス−およびトランス−の2,4−ポリベンゾオキサゾー
ル類は、従来知られているシス−およびトランス−の
2,5−および2,6−のポリベンゾオキサゾール類と
は劇的に異なった形態を有することを示している。それ
故に、2,4−ポリベンゾオキサゾール類は新しい予想
外の特性を示すと予想される。
【0017】さらに、本発明の方法によって新しい2,
4−ホモポリマーが産生されるので、新しい2,4−共
重合体と2,4−ターポリマーおよび2,4〜2,5と
2,4〜2,6の種類の共重合体も、本発明の方法で製
造される2,3−ABモノマーと従来公知の3,4−A
Bモノマーとを共重合させることによって製造すること
ができる。
4−ホモポリマーが産生されるので、新しい2,4−共
重合体と2,4−ターポリマーおよび2,4〜2,5と
2,4〜2,6の種類の共重合体も、本発明の方法で製
造される2,3−ABモノマーと従来公知の3,4−A
Bモノマーとを共重合させることによって製造すること
ができる。
【0018】本発明の好ましい方法は、生物の一次代謝
経路を促進する更新可能な食品、例えばスクロース、コ
ーンスターチおよび大豆からDHAAを生合成する方法
である。この生合成と続いて行うDHAAのHAAへの
化学的変換は新しいモノマーを得る比較的低費用の経路
の一例を提供する。
経路を促進する更新可能な食品、例えばスクロース、コ
ーンスターチおよび大豆からDHAAを生合成する方法
である。この生合成と続いて行うDHAAのHAAへの
化学的変換は新しいモノマーを得る比較的低費用の経路
の一例を提供する。
【0019】DHAAは、ストレプトマイセス・アウレ
オファシエンスの種の微生物の変異株でSa−652と
命名された菌株を接種された水性栄養培地を好気的に醗
酵させることによって産生される。この菌株は、エス・
アウレオファシエンス(S. aureofaciens )のクロロテ
トラサイクリン産生菌株であるA−377の直接の子孫
であり、またこのA−377は土壌から単離された菌株
であり、米国特許第2482055号に記載され、米
国、イリノイ州、ピオリアにある the NorthenResiona
l Research Laboratories にNRRL2209として
寄託されている。DHAA前駆体を産生するストレプト
マイセス・アウレオファシエンスSa−652の生菌培
養物は、米国、ワシントンDCにある the American
Type Culture Collection in Washinton,DCから
入手した。なおこの菌株はこの機関で受託番号ATCC
13189号を与えられている。
オファシエンスの種の微生物の変異株でSa−652と
命名された菌株を接種された水性栄養培地を好気的に醗
酵させることによって産生される。この菌株は、エス・
アウレオファシエンス(S. aureofaciens )のクロロテ
トラサイクリン産生菌株であるA−377の直接の子孫
であり、またこのA−377は土壌から単離された菌株
であり、米国特許第2482055号に記載され、米
国、イリノイ州、ピオリアにある the NorthenResiona
l Research Laboratories にNRRL2209として
寄託されている。DHAA前駆体を産生するストレプト
マイセス・アウレオファシエンスSa−652の生菌培
養物は、米国、ワシントンDCにある the American
Type Culture Collection in Washinton,DCから
入手した。なおこの菌株はこの機関で受託番号ATCC
13189号を与えられている。
【0020】初期の振盪フラスコ実験でのDHAAの収
量は、刊行された報告に比べて非常に低かった。それ故
に、ストレプトマイセス・アウレオファシエンスSa−
652微生物の培養、増殖および醗酵のパラメータなら
びに培地の組成の修正を行ってDHAAの収量と純度を
改善した。
量は、刊行された報告に比べて非常に低かった。それ故
に、ストレプトマイセス・アウレオファシエンスSa−
652微生物の培養、増殖および醗酵のパラメータなら
びに培地の組成の修正を行ってDHAAの収量と純度を
改善した。
【0021】醗酵ブロスからのDHAAの単離は三つの
ステップで達成することができる。すなわち、 (1)バイオマスを濾過した後、得られた濾液をHCl
でpHを1.5まで下げて、カチオン交換カラムに注入
し、水で洗ってから1N H2 SO4 で溶離する。 (2)得られた物質を脱塩し、セルロースのカラムに注
入し、3:1:2のブタノール:酢酸:水混合物で溶離
して適正な画分をプールする。 (3)得られた物質を濃縮し、次いで酢酸またはメタノ
ール:水から再結晶させる。
ステップで達成することができる。すなわち、 (1)バイオマスを濾過した後、得られた濾液をHCl
でpHを1.5まで下げて、カチオン交換カラムに注入
し、水で洗ってから1N H2 SO4 で溶離する。 (2)得られた物質を脱塩し、セルロースのカラムに注
入し、3:1:2のブタノール:酢酸:水混合物で溶離
して適正な画分をプールする。 (3)得られた物質を濃縮し、次いで酢酸またはメタノ
ール:水から再結晶させる。
【0022】DHAAのUV/可視光スペクトルは、2
78nmにおいて単一の特徴のないピークを示す(ε9
110)。その 1Hと13CのNMRスペクトルは提案さ
れた構造と一致している。
78nmにおいて単一の特徴のないピークを示す(ε9
110)。その 1Hと13CのNMRスペクトルは提案さ
れた構造と一致している。
【0023】上記物質のマススペクトルを測定し、その
測定された正確な質量は155.05810であった
(計算値は155.05824)。その化合物のフラグ
メンテーションのパターンは提案された構造と一致して
いる。
測定された正確な質量は155.05810であった
(計算値は155.05824)。その化合物のフラグ
メンテーションのパターンは提案された構造と一致して
いる。
【0024】DHAAのHAAへの芳香族化反応は、純
品の単離されたDHAAの試料について実施したが、ま
たその場ですなわちDHAAを醗酵ブロスから単離せず
に行った。後者の場合、バイオマスと不溶性培地成分を
濾過し、濾液の容積を1/5に減らした。1枚のミラク
ロス(miracloth )を5lの容器の上にかぶせて置き、
醗酵容器の内容物を重力濾過させ、瀘液を4lの吸引フ
ラスコに入れ、正の圧力下、Gelman Capsule フィルタ
ー(0.2μm)で濾過した。濾液を濃縮して、還流冷
却器を備えた2lの丸底フラスコに入れた。パラジウム
−炭触媒(10%)を添加して反応を起こさせHPLC
で追跡した。反応は80℃で1時間以内に完了した。
品の単離されたDHAAの試料について実施したが、ま
たその場ですなわちDHAAを醗酵ブロスから単離せず
に行った。後者の場合、バイオマスと不溶性培地成分を
濾過し、濾液の容積を1/5に減らした。1枚のミラク
ロス(miracloth )を5lの容器の上にかぶせて置き、
醗酵容器の内容物を重力濾過させ、瀘液を4lの吸引フ
ラスコに入れ、正の圧力下、Gelman Capsule フィルタ
ー(0.2μm)で濾過した。濾液を濃縮して、還流冷
却器を備えた2lの丸底フラスコに入れた。パラジウム
−炭触媒(10%)を添加して反応を起こさせHPLC
で追跡した。反応は80℃で1時間以内に完了した。
【0025】DHAAを製造するのに、コーンスティー
プリカーを醗酵培地で使った場合、その培地から得たH
AAの収率は常に低かった(例えば<20%)。これ
は、恐らく、Pd/C触媒を無力にする、コーンスティ
ープリカーの高含量の硫黄が原因と思われる。コーンス
ティープリカーの代わりに酵母エキス、トリプトースお
よびトリプトンを培地中に用いると、その場での変換収
率は、DHAAの全吸光度に対して60%になった。
プリカーを醗酵培地で使った場合、その培地から得たH
AAの収率は常に低かった(例えば<20%)。これ
は、恐らく、Pd/C触媒を無力にする、コーンスティ
ープリカーの高含量の硫黄が原因と思われる。コーンス
ティープリカーの代わりに酵母エキス、トリプトースお
よびトリプトンを培地中に用いると、その場での変換収
率は、DHAAの全吸光度に対して60%になった。
【0026】ポリベンゾオキサゾールは、重合管中で酸
またはエステルのモノマーを熱重合させるか、またはポ
リリン酸(PPA)中で溶液重合させることによって通
常製造される。P2 O5 調節法として知られている Wol
f らが開発した方法を、少し修正して、ホモポリベンゾ
オキサゾールとコポリベンゾオキサゾールを合成するの
に使用した。市販グレードのポリリン酸(PPA)は、
高分子量のポリベンゾオキサゾール類を製造するのに不
適正であることが分かった。それ故PPAは新しく調製
して直ちに使用した。重合相の間、PPAは官能基を活
性化し、モノマーとポリマーの可溶性を維持し、かつ縮
合反応の水と反応しなければならない。これらのすべて
の必要条件を満たしかつ処理を行うことができる粘度範
囲を提供するには、最終の狭い範囲のP2 O5 含量(>
82〜84%)が要求される。
またはエステルのモノマーを熱重合させるか、またはポ
リリン酸(PPA)中で溶液重合させることによって通
常製造される。P2 O5 調節法として知られている Wol
f らが開発した方法を、少し修正して、ホモポリベンゾ
オキサゾールとコポリベンゾオキサゾールを合成するの
に使用した。市販グレードのポリリン酸(PPA)は、
高分子量のポリベンゾオキサゾール類を製造するのに不
適正であることが分かった。それ故PPAは新しく調製
して直ちに使用した。重合相の間、PPAは官能基を活
性化し、モノマーとポリマーの可溶性を維持し、かつ縮
合反応の水と反応しなければならない。これらのすべて
の必要条件を満たしかつ処理を行うことができる粘度範
囲を提供するには、最終の狭い範囲のP2 O5 含量(>
82〜84%)が要求される。
【0027】概略を述べた上記の方法を使用してホモポ
リマーを製造し、TGA,DSC,IRおよび固有粘度
を測定した。2,4−ポリベンゾオキサゾールのカテネ
ーション角が小さいので、上記の反応は、わずかに高い
百分率の濃度で行った。測定されたTGA変曲点は69
1℃であった(17%減量)。類似の方法にしたがっ
て、HAAから共重合体を製造した。
リマーを製造し、TGA,DSC,IRおよび固有粘度
を測定した。2,4−ポリベンゾオキサゾールのカテネ
ーション角が小さいので、上記の反応は、わずかに高い
百分率の濃度で行った。測定されたTGA変曲点は69
1℃であった(17%減量)。類似の方法にしたがっ
て、HAAから共重合体を製造した。
【0028】先に概略を述べた共重合体製造法を用い
て、HAAと、米国特許第4847350号で確認され
たモノマーとから、2,4−ターポリマーを製造するこ
とができる。内部溶解酸素とpHのプローブを備えた N
ew Brunswick 醗酵器を用いた。他の市販されている醗
酵器も使用できる。
て、HAAと、米国特許第4847350号で確認され
たモノマーとから、2,4−ターポリマーを製造するこ
とができる。内部溶解酸素とpHのプローブを備えた N
ew Brunswick 醗酵器を用いた。他の市販されている醗
酵器も使用できる。
【0029】本発明で述べる、胞子収穫に用いる培地と
条件、栄養形増殖培地と条件、および醗酵培地は米国特
許第3038005号に報告されているのと類似してい
る。しかし、元の生合成法に対するいくつかの重要な修
正を実施してDHAAの収率と純度を増大させた。これ
らの修正には、元の培地の組成および細胞の培養と増殖
に用いるパラメータの変更が含まれる。HAAの合成反
応の全効率を達成するため第一に重要なのは、DHAA
を精製する必要をなくして、バイオマスと不溶性の培地
成分を濾過した後DHAAのPd触媒芳香族化反応を直
接行うことである。それ故に、DHAAの収率を損なわ
ないがDHAAのHAAへの変換を容易にする培地を開
発した。
条件、栄養形増殖培地と条件、および醗酵培地は米国特
許第3038005号に報告されているのと類似してい
る。しかし、元の生合成法に対するいくつかの重要な修
正を実施してDHAAの収率と純度を増大させた。これ
らの修正には、元の培地の組成および細胞の培養と増殖
に用いるパラメータの変更が含まれる。HAAの合成反
応の全効率を達成するため第一に重要なのは、DHAA
を精製する必要をなくして、バイオマスと不溶性の培地
成分を濾過した後DHAAのPd触媒芳香族化反応を直
接行うことである。それ故に、DHAAの収率を損なわ
ないがDHAAのHAAへの変換を容易にする培地を開
発した。
【0030】カルボキシメチルセルロースのように剪断
促進剤(shear enhancing agent)を醗酵培地に添加
したところ、細菌が増殖する際に通常大きなマットを形
成する線状菌系の分散が容易になった。この生物学的な
不活性な物質は培地の剪断ポテンシャルを増大し、菌系
のマットが酸素の移動を阻害する大きさにならないよう
にした。その結果、DHAAの収量が2〜3g/l増大
した。現在、5lの醗酵実験でDHAAは8g/lの収
量で産生されている。
促進剤(shear enhancing agent)を醗酵培地に添加
したところ、細菌が増殖する際に通常大きなマットを形
成する線状菌系の分散が容易になった。この生物学的な
不活性な物質は培地の剪断ポテンシャルを増大し、菌系
のマットが酸素の移動を阻害する大きさにならないよう
にした。その結果、DHAAの収量が2〜3g/l増大
した。現在、5lの醗酵実験でDHAAは8g/lの収
量で産生されている。
【0031】Sa−652による胞子の好ましい増殖
は、Difco の酵母麦芽エキス寒天が入った3l Fernba
chフラスコを27℃で使い酸素を散布して覆い、滅菌し
た発泡体の栓をして行った。適切な胞子を得る他の方法
は効率が低い。胞子を収穫する好ましい方法では、滅菌
水に10%のグリセリンを溶解した溶液を使用する。
は、Difco の酵母麦芽エキス寒天が入った3l Fernba
chフラスコを27℃で使い酸素を散布して覆い、滅菌し
た発泡体の栓をして行った。適切な胞子を得る他の方法
は効率が低い。胞子を収穫する好ましい方法では、滅菌
水に10%のグリセリンを溶解した溶液を使用する。
【0032】胞子増殖用の好ましい栄養培地は、スクロ
ース、コーンスティープリカーおよび硫酸アンモニウム
を含有しているが、これはMcCormick らの米国特許第3
038005号に記載されている培地に類似している。
しかし炭酸カルシウムは処方から削除した。栄養接種物
は上記のように収穫した胞子から増殖した。栄養発育さ
せる温度は28℃であった。pH6.8の滅菌培地10
0mlが入っているエルレンマイヤーフラスコ(500
ml)に、2×107 個の胞子を接種した。培地は、2
0g/lのコーンスティープリカー、30g/lのスク
ロースおよび2g/lの硫酸アンモニウムで構成されて
いた。pHは増殖の全過程を通じて殺菌状態で6.8に
維持した。
ース、コーンスティープリカーおよび硫酸アンモニウム
を含有しているが、これはMcCormick らの米国特許第3
038005号に記載されている培地に類似している。
しかし炭酸カルシウムは処方から削除した。栄養接種物
は上記のように収穫した胞子から増殖した。栄養発育さ
せる温度は28℃であった。pH6.8の滅菌培地10
0mlが入っているエルレンマイヤーフラスコ(500
ml)に、2×107 個の胞子を接種した。培地は、2
0g/lのコーンスティープリカー、30g/lのスク
ロースおよび2g/lの硫酸アンモニウムで構成されて
いた。pHは増殖の全過程を通じて殺菌状態で6.8に
維持した。
【0033】DHAAを最大に産生する好ましい醗酵培
地は、スクロース、コーンスティープリカーもしくはコ
ーンスティープソリッド、大豆かす、カルボキシメチル
セルロース、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫
酸鉄七水和物、硫酸マンガン四水和物、硫酸亜鉛七水和
物および塩化コバルト六水和物のような栄養素と無機物
質を含有している。Sigma 社の antifoam Bを必要に応
じて添加した。pHは、実験によって得られた最適値の
6.8に維持したが、6.5〜7.1のpHが適切であ
ることが分かった。pHが6より下がると、DHAAの
産生量は著しく減少した。好ましい温度は28℃であっ
たが、25〜37℃と撹拌器(New Brunswick BioFlo
w III、5l容器)の撹拌速度400rpmでDHAA
を産生するのに充分であった。
地は、スクロース、コーンスティープリカーもしくはコ
ーンスティープソリッド、大豆かす、カルボキシメチル
セルロース、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫
酸鉄七水和物、硫酸マンガン四水和物、硫酸亜鉛七水和
物および塩化コバルト六水和物のような栄養素と無機物
質を含有している。Sigma 社の antifoam Bを必要に応
じて添加した。pHは、実験によって得られた最適値の
6.8に維持したが、6.5〜7.1のpHが適切であ
ることが分かった。pHが6より下がると、DHAAの
産生量は著しく減少した。好ましい温度は28℃であっ
たが、25〜37℃と撹拌器(New Brunswick BioFlo
w III、5l容器)の撹拌速度400rpmでDHAA
を産生するのに充分であった。
【0034】DHAAからHAAへその場で変換してい
る間に触媒が無力化されるのを防ぐために、上記醗酵倍
地中のコーンスティープリカーを、酵母エキス、トリプ
トースおよびトリプトンの混合物と取換えてもよい。し
かし得られた醗酵培地は最高量のDHAAを生成せず、
一般に約4g/lを生成するに過ぎない。スクロース、
酵母エキス、トリプトース、トリプトン、大豆かす、硫
酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸鉄七水和物、
硫酸亜鉛七水和物、硫酸マンガン四水和物、塩化コバル
ト六水和物およびカルボキシメチルセルロースを含有す
る別の培地は一般に約6〜8g/lのDHAAを生成す
る。Sigma 社の antifoam Bを必要に応じて添加した。
pHを6.8に調節し、滅菌し次いで無菌状態でpHを
6.8に再調節した。醗酵器の温度を28℃に維持し、
撹拌器の速度は400rpmにした。
る間に触媒が無力化されるのを防ぐために、上記醗酵倍
地中のコーンスティープリカーを、酵母エキス、トリプ
トースおよびトリプトンの混合物と取換えてもよい。し
かし得られた醗酵培地は最高量のDHAAを生成せず、
一般に約4g/lを生成するに過ぎない。スクロース、
酵母エキス、トリプトース、トリプトン、大豆かす、硫
酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸鉄七水和物、
硫酸亜鉛七水和物、硫酸マンガン四水和物、塩化コバル
ト六水和物およびカルボキシメチルセルロースを含有す
る別の培地は一般に約6〜8g/lのDHAAを生成す
る。Sigma 社の antifoam Bを必要に応じて添加した。
pHを6.8に調節し、滅菌し次いで無菌状態でpHを
6.8に再調節した。醗酵器の温度を28℃に維持し、
撹拌器の速度は400rpmにした。
【0035】本発明を下記の特定の実施例によってさら
に詳細に説明する。ことわりがない限り、量部と百分率
はすべて重量ベースである。
に詳細に説明する。ことわりがない限り、量部と百分率
はすべて重量ベースである。
【0036】
【実施例】 実施例 1 pHプローブ、散布管および酸/塩基添加に用いる入口
を備え、ネオプレン製の栓を有する Wheaton容器(10
0ml)を準備した。採用した条件は、McCormick らの
条件を上記のように修正した条件であり、使用した醗酵
培地は、スクロース(55g/l)、コーンスティープ
リカー(20g/l)、大豆かす(2.5g/l)、カ
ルボキシメチルセルロース(5g/l)、硫酸アンモニ
ウム(4g/l)、塩化アンモニウム(1.5g/
l)、硫酸鉄(0.04g/l)、硫酸マンガン四水和
物(0.05g/l)、硫酸亜鉛七水和物(0.1g/
l)、塩化コバルト六水和物(0.005g/l)の混
合物であり必要に応じてSigma社の antifoam Bを添加
した。10×108 胞子/mlの濃度で収穫した胞子2
mlを用いて予め増殖させた(36時間)栄養接種物2
00mlを添加した。培地のpHは2N KOHで6.
8に調節し、次いで醗酵中は、2N HClまたは2N
KOHを用いて内部で調節した。容器はマグネチック
スタラーのバーを用いて撹拌しながら、酸素を2l/分
の速度で溶液を通じて散布した。
を備え、ネオプレン製の栓を有する Wheaton容器(10
0ml)を準備した。採用した条件は、McCormick らの
条件を上記のように修正した条件であり、使用した醗酵
培地は、スクロース(55g/l)、コーンスティープ
リカー(20g/l)、大豆かす(2.5g/l)、カ
ルボキシメチルセルロース(5g/l)、硫酸アンモニ
ウム(4g/l)、塩化アンモニウム(1.5g/
l)、硫酸鉄(0.04g/l)、硫酸マンガン四水和
物(0.05g/l)、硫酸亜鉛七水和物(0.1g/
l)、塩化コバルト六水和物(0.005g/l)の混
合物であり必要に応じてSigma社の antifoam Bを添加
した。10×108 胞子/mlの濃度で収穫した胞子2
mlを用いて予め増殖させた(36時間)栄養接種物2
00mlを添加した。培地のpHは2N KOHで6.
8に調節し、次いで醗酵中は、2N HClまたは2N
KOHを用いて内部で調節した。容器はマグネチック
スタラーのバーを用いて撹拌しながら、酸素を2l/分
の速度で溶液を通じて散布した。
【0037】上記のようにして製造されたDHAAの収
量は、紫外線分光法で測定した結果約4g/lであっ
た。これに対して振盪フラスコの場合の収量は約1.2
g/lであった。
量は、紫外線分光法で測定した結果約4g/lであっ
た。これに対して振盪フラスコの場合の収量は約1.2
g/lであった。
【0038】実施例 2 5l New Brunswick Bioflow III醗酵器に、コーン
スティープリカーは含有しないが、スクロース(55g
/l)、酵母エキス(3g/l)、トリプトース(2g
/l)、トリプトン(5g/l)、大豆かす(2.5g
/l)、カルボキシメチルセルロース(5g/l)、硫
酸アンモニウム(4g/l)、塩化アンモニウム(1.
5g/l)、硫酸鉄七水和物(0.04g/l)、硫酸
マンガン四水和物(0.05g/l)、硫酸亜鉛七水和
物(0.1g/l)、塩化コバルト六水和物(0.00
5g/l)を含有し、必要に応じてSigma 社の antifoa
mBを添加した醗酵培地4lを入れた。栄養接種物とp
H条件は実施例1に記載したのと同一であった。醗酵器
の温度は28℃に保持し、撹拌器の速度は400rpm
を採用した。酸素は2〜3l/分の流量で散布し、溶解
酸素のプローブを用い内部で監視した。DHAAの収量
は約4g/lであった。
スティープリカーは含有しないが、スクロース(55g
/l)、酵母エキス(3g/l)、トリプトース(2g
/l)、トリプトン(5g/l)、大豆かす(2.5g
/l)、カルボキシメチルセルロース(5g/l)、硫
酸アンモニウム(4g/l)、塩化アンモニウム(1.
5g/l)、硫酸鉄七水和物(0.04g/l)、硫酸
マンガン四水和物(0.05g/l)、硫酸亜鉛七水和
物(0.1g/l)、塩化コバルト六水和物(0.00
5g/l)を含有し、必要に応じてSigma 社の antifoa
mBを添加した醗酵培地4lを入れた。栄養接種物とp
H条件は実施例1に記載したのと同一であった。醗酵器
の温度は28℃に保持し、撹拌器の速度は400rpm
を採用した。酸素は2〜3l/分の流量で散布し、溶解
酸素のプローブを用い内部で監視した。DHAAの収量
は約4g/lであった。
【0039】実施例 3 カルボキシメチルセルロース0.5g/lを加えた実施
例1の醗酵培地を用いて、実施例2の手順を繰返した。
DHAAの収量は6〜8g/lであった。
例1の醗酵培地を用いて、実施例2の手順を繰返した。
DHAAの収量は6〜8g/lであった。
【0040】実施例 4 醗酵ブロスからのDHAAの単離を刊行された手順を修
正した方法で実施した。所定のカチオン交換カラムを通
過させた後、セルロースのカラムを通過させ、次いで
3:1:2のブタノール:酢酸:水の混合物で溶離し
た。溶出液を濃縮した後、微結晶のDHAAを単離した
が、NMR及びマススペクトルによって確認した。
正した方法で実施した。所定のカチオン交換カラムを通
過させた後、セルロースのカラムを通過させ、次いで
3:1:2のブタノール:酢酸:水の混合物で溶離し
た。溶出液を濃縮した後、微結晶のDHAAを単離した
が、NMR及びマススペクトルによって確認した。
【0041】実施例 5 醗酵ブロスから得た濾液(実施例3由来)の容積を、水
を蒸発させて約1lまで減らした。Pd/C触媒(10
%)25gを添加し、得られた混合物を30分間加熱・
還流させ、冷却し、pHをHClで2に調節し、次いで
そのバッチを濾過した。容積を100〜200mlに減
らし、HPLCを利用してHAAを60〜65%の収率
で単離した。
を蒸発させて約1lまで減らした。Pd/C触媒(10
%)25gを添加し、得られた混合物を30分間加熱・
還流させ、冷却し、pHをHClで2に調節し、次いで
そのバッチを濾過した。容積を100〜200mlに減
らし、HPLCを利用してHAAを60〜65%の収率
で単離した。
【0042】実施例 6 85.3%リン酸6.0gを氷浴上で0℃に冷却した。
五酸化リン(88%)9.72gを上記の酸に撹拌しな
がら添加した。生成した粘稠なかたまりを、撹拌しなが
ら窒素雰囲気下6時間150℃で加熱し、次いで冷却し
た。生成した粘稠なかたまりに乾燥HAA2.6gを添
加した。生成した混合物を185℃でさらに18〜28
時間加熱した。得られた混合物を水中に浸漬してホモポ
リマーを沈澱させ、そのホモポリマーを濾過し、ソック
スレー抽出器で24時間水で洗浄した。洗浄した2,4
−ホモポリベンゾオキサゾールを100℃で24時間減
圧乾燥した。それは赤外分光法(IR)、熱重量分析法
(TGA)および示差走査熱量分析法(DSC)で確認
し、固有粘度を測定した。IR分析の結果はポリベンゾ
オキサゾールの特徴的なバンドおよびそのリングの適正
な置換パターンを示した。TGAは691℃において一
つの変曲点を示し、合計重量減は17%であった。
五酸化リン(88%)9.72gを上記の酸に撹拌しな
がら添加した。生成した粘稠なかたまりを、撹拌しなが
ら窒素雰囲気下6時間150℃で加熱し、次いで冷却し
た。生成した粘稠なかたまりに乾燥HAA2.6gを添
加した。生成した混合物を185℃でさらに18〜28
時間加熱した。得られた混合物を水中に浸漬してホモポ
リマーを沈澱させ、そのホモポリマーを濾過し、ソック
スレー抽出器で24時間水で洗浄した。洗浄した2,4
−ホモポリベンゾオキサゾールを100℃で24時間減
圧乾燥した。それは赤外分光法(IR)、熱重量分析法
(TGA)および示差走査熱量分析法(DSC)で確認
し、固有粘度を測定した。IR分析の結果はポリベンゾ
オキサゾールの特徴的なバンドおよびそのリングの適正
な置換パターンを示した。TGAは691℃において一
つの変曲点を示し、合計重量減は17%であった。
【0043】実施例 7 機械的撹拌機、窒素出口およびオイルバブラー(oil b
ubbler)を備えた100mlの三口フラスコに、氷浴中
で0℃に冷却した85.3% H3 PO4 6.0gを
入れた。上記溶液に撹拌しながらP2 O5 (P2 O5 含
量:88%)9.72gを添加した。得られた粘稠なか
たまりを150℃に加熱し6時間撹拌し、次にHAA
1.7g(2.1mmol)と、予め減圧乾燥させた3
−アミノ−4−ヒドロキシ安息香酸1.7g(2.1m
mol)を添加した。温度を185℃まで上昇させ、正
圧の窒素雰囲気下でさらに18〜32時間反応させた。
得られた反応混合物を水中に沈澱させ、濾過し、次にソ
ックスレー抽出器で24時間水で洗浄した。得られた固
体を減圧オーブン中に入れて100℃で24時間乾燥
し、生成物をIR,TGAおよびDSCで確認し、その
物質の固有粘度を測定した。
ubbler)を備えた100mlの三口フラスコに、氷浴中
で0℃に冷却した85.3% H3 PO4 6.0gを
入れた。上記溶液に撹拌しながらP2 O5 (P2 O5 含
量:88%)9.72gを添加した。得られた粘稠なか
たまりを150℃に加熱し6時間撹拌し、次にHAA
1.7g(2.1mmol)と、予め減圧乾燥させた3
−アミノ−4−ヒドロキシ安息香酸1.7g(2.1m
mol)を添加した。温度を185℃まで上昇させ、正
圧の窒素雰囲気下でさらに18〜32時間反応させた。
得られた反応混合物を水中に沈澱させ、濾過し、次にソ
ックスレー抽出器で24時間水で洗浄した。得られた固
体を減圧オーブン中に入れて100℃で24時間乾燥
し、生成物をIR,TGAおよびDSCで確認し、その
物質の固有粘度を測定した。
【0044】実施例 8 3−アミノ−4−ヒドロキシ安息香酸の代わりに4−ア
ミノ−3−ヒドロキシ安息香酸を用いて、実施例7の手
順を繰返した。
ミノ−3−ヒドロキシ安息香酸を用いて、実施例7の手
順を繰返した。
【0045】実施例 9 3−アミノ−4−ヒドロキシ安息香酸の代わりに2,3
−ジアミノ安息香酸を用いて、実施例7の手順を繰返し
た。最高のTGA測定値を有する共重合体は、HAAと
3−アミノ−4−ヒドロキシ安息香酸で構成されてい
た。そしてその変曲点は744℃で重量減は16%であ
った。
−ジアミノ安息香酸を用いて、実施例7の手順を繰返し
た。最高のTGA測定値を有する共重合体は、HAAと
3−アミノ−4−ヒドロキシ安息香酸で構成されてい
た。そしてその変曲点は744℃で重量減は16%であ
った。
Claims (16)
- 【請求項1】 下記式: 【化1】 で表される繰返し単位を有する新規な2,4−ポリベン
ゾオキサゾール。 - 【請求項2】 ホモポリマーである請求項1記載の2,
4−ポリベンゾオキサゾール。 - 【請求項3】 共重合体である請求項1記載の2,4−
ポリベンゾオキサゾール。 - 【請求項4】 コモノマーが3−アミノ−4−ヒドロキ
シ安息香酸である請求項3記載の共重合体。 - 【請求項5】 コモノマーが4−アミノ−3−ヒドロキ
シ安息香酸である請求項3記載の共重合体。 - 【請求項6】 コモノマーが2,3−ジアミノ安息香酸
である請求項3記載の共重合体。 - 【請求項7】 炭水化物と窒素源を含有するブロスにス
トレプトマイセス・アウレオファシエンス( Streptomy
ces aureofaciens )Sa−652を接種し、次いで生
合成を起こさせることからなる2,3−ジヒドロ−3−
ヒドロキシアントラニル酸の生合成方法。 - 【請求項8】 酸素を含有する気体をブロス中に散布す
る請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 ブロスが剪断促進剤を含有している請求
項8記載の方法。 - 【請求項10】 剪断促進剤がカルボキシメチルセルロ
ースである請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 ブロスが、スクロース、コーンスティ
ープリカーおよび硫酸アンモニウムを含有する請求項1
0記載の方法。 - 【請求項12】 ブロスが約28℃で約6.8のpHを
有する請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 ブロスがスクロース、酵母エキス、ト
リプトース、トリプトンおよび硫酸アンモニウムを含有
する請求項11記載の方法。 - 【請求項14】 ブロスが約28℃で約6.8のpHを
有する請求項13記載の方法。 - 【請求項15】 2,3−ジヒドロ−3−ヒドロキシア
ントラニル酸を請求項7に記載の方法で製造し、次いで
その2,3−ジヒドロ−3−ヒドロキシアントラニル酸
をその場で触媒の存在下、脱水素させることを含む3−
ヒドロキシアントラニル酸の製造方法。 - 【請求項16】 触媒がパラジウム−炭である請求項1
5記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US034924 | 1993-03-19 | ||
US08/034,924 US5340913A (en) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | Synthesis of aromatic heterocyclic polymers from a biosynthetically prepared precursor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07309946A true JPH07309946A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=21879493
Family Applications (1)
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