説明

微生物を利用した光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの製造方法

【課題】高光学純度の光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを簡単に製造できる光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの製造方法を提供する
【解決手段】3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用して、(R)−3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオール又は(S)−3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを残存させうる能力を有する少なくとも1種の微生物、又はその処理物を、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用させる第1の工程と、残存する光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを回収する第2の工程とを含む光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物から、微生物を利用して3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの光学活性体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの光学活性体は、医薬品・農薬・生理活性物質などの光学活性化合物の製造において極めて重要、且つ有用な化合物である。例えば、(S)−3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールから特許第2567430号に記載の方法により得られる第3メチルカルビノール誘導体は、d−α-トコフェロール(天然ビタミンE)の製造中間体として有用である。また、(R)−3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールから、特許第2557068号に記載の方法により得られるヒドロキノン誘導体は、d−α-トコフェロールの製造中間体として有用である。
【0003】
これらのことから、光学活性な3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを効率的に製造できる方法が望まれている。
【0004】
ここで、光学活性1,2−ジオールの製法としては、
(1)ラセミ体3−ハロゲノ−1,2−プロパンジオールに微生物を作用させ、光学活性体3−ハロゲノ−1,2−プロパンジオールを得る方法(特許文献1、2)、
(2)ラセミ体1,2−プロパンジオールに微生物を作用させ、光学活性体1,2−プロパンジオールを得る方法(特許文献3)、
(3)コバルトサレーン触媒による光学活性1,2−プロパンジオール(Science, vol. 277, pp. 936-938, 1997)の製法
などが知られているが、これらの文献には、光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールについては何も記載されていない。
【0005】
また、光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの製法としては、光学活性酒石酸エステルから化学的に合成する方法が知られている(特許第2567430号)。しかし、特許第2567430号に記載の方法は、高価な原料や低温(−18℃)での反応が必要な上、工程も長く、実用的な方法ではない。これに対して、微生物を用いた反応であれば、高価な原料を使用せず、温和な条件で反応可能であると期待される。
【0006】
光学活性アルコールを製造できる微生物として、例えば特許文献4には、シュードモナス(Pseudomonas)sp.DS−K−436−1株が、(R)−4−ハロゲノ−1,3−ブタンジオールを立体選択的に脱ハロゲン化する能力を有することが記載されている。また特許文献9には、シュードモナス(Pseudomonas)sp.OS−K−29株が、(R)−2,3−ジブロモ−1−プロパノール資化能を有することが記載されている。また、特許文献5、6、及び7には、シュードモナス(Pseudomonas)sp.DS−SI−5株、シュードモナスニトロレデューセンス(Pseudomonas nitroreducens) DS−S−RP8株、及びアルカリゲネス(Alcaligenes)sp.DS−S−7G株が、(R)−3−ハロゲノ−1,2−プロパンジオールや(S)−1,2−プロパンジオール資化能を有することが記載されている。
【0007】
しかし、特許文献4〜7、及び9に記載の微生物は光学活性2級アルコールを製造できるだけであり、これらの文献には、上記微生物が3級アルコールである3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを製造できることは一切記載されていない。
【0008】
また、特許文献8には、シュードモナス(Pseudomonas)sp.DS−K−2D1株が、2級アルコールである(S)−3−ハロゲノ−1,2−プロパンジオール資化能を有し、(R)−3−ハロゲノ−1,2−プロパンジオールを残存させうる能力を有する微生物であることが記載されている。しかし、この菌株は、3級アルコールである3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物から高光学純度の光学活性体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを残存させうる能力は有していない。
【0009】
このように、2級アルコールを光学分割し得る微生物が必ずしも3級アルコールを光学分割する能力を有しているとは限らない。
【0010】
以上述べたように、安価で大量に生産できて実用的である、微生物を用いた光学活性な3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの製法は、今まで全く知られていない。
【特許文献1】特開昭63−251098
【特許文献2】特開平6−209781
【特許文献3】特開平6−30790
【特許文献4】特開2001−120296
【特許文献5】特開平3−191795
【特許文献6】特開2001−149090
【特許文献7】特開2002−253295
【特許文献8】特開平3−191794
【特許文献9】特公平1−51999
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明は、高光学純度の光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを簡単に製造できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するために本発明者らは研究を重ね、以下の知見を得た。
(i) 特定微生物が、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールに対して、立体選択的な分解能を有しており、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用して、光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを残存させうる能力を有する。
(ii) 上記微生物による立体選択的な分解反応は、好気的条件下で行うことにより一層効率よく進行する。
(iii) 3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物は、例えば、硫酸触媒の存在下で2−メチル−エピクロルヒドリンの開環加水分解により化学的に容易に合成できる。
【0013】
本発明は上記知見に基づき完成されたものであり、以下の光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの製造方法を提供する。
【0014】
項1. 3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用して、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのR体又はS体を残存させうる能力を有する少なくとも1種の微生物、又はその処理物を、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用させる第1の工程と、
残存する光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを分取する第2の工程と
を含む光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの製造方法。
【0015】
項2. 微生物が、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用して、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのR体を残存させうる能力を有する少なくとも1種のシュードモナス(Pseudomonas)属に属する微生物であり、光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールがそのR体である項1に記載の方法。
【0016】
項3. シュードモナス属に属する微生物が、シュードモナス(Pseudomonas)sp.DS−K−436−1株(国際寄託番号:FERM BP−7079)、及びシュードモナス(Pseudomonas)sp.OS−K−29株(国際寄託番号:FERM BP−994)からなる群より選ばれる少なくとも1種の微生物である項2に記載の方法。
【0017】
項4. 微生物が、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用して、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのS体を残存させうる能力を有する、シュードモナス(Pseudomonas)属に属する微生物及びアルカリゲネス(Alcaligenes)属に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1種の微生物であり、光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールがそのS体である項1に記載の方法。
【0018】
項5. 微生物が、シュードモナス(Pseudomonas)sp.DS−SI−5株(国際寄託番号:FERM BP−7080)、シュードモナスニトロレデューセンス(Pseudomonas nitroreducens) DS−S−RP8株(国際寄託番号:FERM BP−7793)、及びアルカリゲネス(Alcaligenes)sp.DS−S−7G株(国際寄託番号:FERM BP−3098)からなる群より選ばれる少なくとも1種の微生物である項4に記載の方法。
【0019】
項6. 第1の工程を好気的条件下で行う項1〜5のいずれかに記載の方法。
【0020】
項7. 第1の工程において、反応系のpHを4〜6.5にする項1〜6のいずれかに記載の方法。
【0021】
項8. 3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物として、2−メチル−エピクロルヒドリンのエナンチオマー混合物を硫酸酸性下で開環加水分解することにより得られるものを用いる項1〜7のいずれかに記載の方法。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、微生物を使用することにより、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物より、高光学的純度の光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールが得られる。この方法は微生物を用いて光学分割するため、簡便であり、高価な原料や試薬を要さず、さらに温和な条件で行える。これらのことから、本発明方法は、工業的に実用性の高い方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0024】
本発明の光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの製造方法は、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物(CAS No.597−33−1)に作用して、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのR体(CAS No.118609−22−6)又は3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのS体(CAS No.120255−23−4)を残存させうる能力を有する少なくとも1種の微生物(以下、「本発明の微生物」ということもある)、又はその処理物を、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用させる第1の工程と、残存する光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを分取する第2の工程とを含む方法である。
原料化合物
3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物は、それには限定されないが、例えば、2−メチル−エピクロルヒドリンのエナンチオマー混合物の化学的開環反応によって得られる。3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマーが合成できればどのような開環反応でもよいが、好ましくは、硫酸酸性下での開環反応で得ればよい。
本発明の微生物
本発明に使用する微生物は、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用し、R体あるいはS体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを残存させる能力を有する限り、特に限定されない。
【0025】
(R)−3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを残存させる能力を有する微生物としてはシュードモナス属に属する微生物が挙げられる。中でも、シュードモナス(Pseudomonas)sp.DS−K−436−1株(国際寄託番号:FERM BP−7079)、及びシュードモナスsp.OS−K−29株(国際寄託番号:FERM BP−994)が好ましい。(R)−3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを残存させる能力を有する微生物は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。本発明方法において、(R)−3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを残存させる能力を有する微生物を用いる場合は、(R)−3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを製造することができる。
【0026】
また(S)−3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを残存させる能力を有する微生物としては、シュードモナス属に属する微生物、及びアルカリゲネス(Alcaligenes)属に属する微生物が挙げられる。中でも、シュードモナスsp.DS−SI−5株(国際寄託番号:FERM BP−7080)、シュードモナスニトロレデューセンス(Pseudomonas nitroreducens) DS−S−RP8株(国際寄託番号:FERM BP−7793)、及びアルカリゲネス(Alcaligenes)sp.DS−S−7G株(国際寄託番号:FERM BP−3098)が好ましい。(S)−3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを残存させる能力を有する微生物は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。本発明方法において、(S)−3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを残存させる能力を有する微生物を用いる場合は、(S)−3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを製造することができる。
【0027】
本発明の微生物は、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの光学活性体を残存させる能力を有する限り、野生株、変異株、遺伝子組換え株、又は細胞融合株などのいずれであってもよい。
第1の工程
第1の工程においては、微生物又はその処理物を使用する。「微生物の処理物」には、菌体破砕物、菌体から抽出された酵素などが含まれる。微生物及びその処理物は常法に従い固定化したものであってもよい。
【0028】
本発明において、「作用させ」とは、微生物又はその処理物と、基質である3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物とを、一つの反応系内に共存させることにより、酵素と基質とを接触させることをいう。ここでいう酵素は、菌体内外又は微生物処理物中に存在する、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールに対して立体選択的な分解能を有する酵素である。
【0029】
具体的には、本発明の微生物を用いる場合は、この微生物を培養して得られた培養液に3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物を加え反応させればよい。
【0030】
微生物を培養するための培地組成としては、通常この微生物が生育する培地であれば、特に制限されない。例えば、炭素源としてグルコース、ガラクトース、シュークロースのような炭水化物;1,2−プロパンジオール、3−クロロ−1,2−プロパンジオール、グリセロールのようなアルコール類;酢酸、クエン酸、リンゴ酸、マレイン酸、フマル酸、グルコン酸のような有機酸またはその塩;又はそれらの混合物を含み、窒素源として硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウムのような無機窒素化合物;尿素、ペプトン、カゼイン、酵母エキス、肉エキス、コーンスチープリカーのような有機窒素化合物;又はそれらの混合物を含み、リン酸塩、マグネシウム塩、カリウム塩、マンガン塩、鉄塩、亜鉛塩、銅塩のような無機塩を含み、さらに必要に応じてビタミン類を含む培養液を使用できる。また、光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの生成能力を高める因子、例えば3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールなどを培養液に添加してもよい。
【0031】
本発明に係る微生物の培養は常法によればよく、例えばpH6〜9程度、好ましくは6.5〜7.5程度の培養液中で、20〜40℃程度、好ましくは25〜37℃程度の温度下で好気的に10〜96時間程度培養すればよい。このようにして培養することにより、通常、休止期の菌体が得られる。
【0032】
微生物は増殖期にあるもの、及び休止期(定常期)にあるもののいずれを用いてもよい。立体選択的分解活性が高く、また立体特異性が高いものが好ましい。
【0033】
立体選択的な分解反応は、培養液から分離した菌体を適当な溶液、例えば緩衝液に懸濁した懸濁液に3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物を加えることにより行ってもよい。
【0034】
また、微生物を固定化したもの、微生物処理物、又は微生物処理物を固定化したものを用いる場合も、これらを緩衝液のような溶液中に懸濁又は溶解させたものに、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物を加えることにより、立体選択的な分解反応を行えばよい。
【0035】
いずれの場合も、反応温度は15〜50℃程度が好ましく、25〜35℃程度がより好ましい。上記温度範囲であれば十分に反応が進行し、かつ十分な酵素活性が得られる。
【0036】
反応pHは4〜6.5程度が好ましく、5〜6程度がより好ましい。これはアルカリ性条件下では、基質が閉環してグリシドールが生成し易いため、中性ないしは酸性条件が好ましいからである。また、上記範囲であれば、十分な酵素活性が得られる。
【0037】
また、通気により反応系を好気的条件にすることにより、一層効率的に分解反応が進行する。反応系内の溶存酸素濃度は高い方が好ましい。反応系を加圧することにより溶存酸素濃度を高くすることもできる。溶存酸素濃度の上限は、特に限定されないが、通常、常圧下では8ppm程度である。
【0038】
反応液中の基質濃度は0.1〜20%(v/v)程度が好ましく、1〜10%(v/v)程度がより好ましい。上記の濃度範囲であれば、効率的に光学活性体を得ることができ、かつ十分な酵素活性が得られる。
【0039】
基質は初期に一括して加えてもよいし、分割して添加してもよい。微生物又はその処理物の使用量は、1〜120時間程度で反応が完了する量とすればよい。
【0040】
反応は通常撹拌あるいは振盪しながら行えばよい。反応時間は基質濃度、微生物又はその処理物の量などにより異なるが、1〜120時間程度で終了させるのが好ましい。好ましくはガスクロマトグラフィー等の分析により、目的とする光学活性体の光学純度を測定して終点を決定するのがよい。
【0041】
反応の進行に伴い、反応液のpHが徐々に低下あるいは上昇する場合は、適当なアルカリまたは酸を添加することにより培養液中のpH を至適範囲内にコントロールすればよい。例えば、アルカリとしては炭酸カルシウム懸濁液、炭酸ナトリウム溶液、炭酸カリウム、炭酸アンモニウのような炭酸アルカリ塩水溶液;水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液のような水酸化アルカリ塩水溶液;アンモニア水溶液などの通常酸を中和させるのに使用されるものを使用できる。また酸としては、塩酸、燐酸などの通常アルカリを中和させるのに使用されるものを使用できる。
【0042】
本発明の微生物又はその処理物を3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用させることにより、立体選択的又は立体特異的に3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのR体又はS体が分解される。
第2の工程
この様にして得られた反応液中に残存する光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを一般的な方法で回収すればよい。例えば、反応液から菌体を遠心分離等で除いた後、上清をエバポレーターにより濃縮し、酢酸エチル、エーテル等の溶媒で抽出すればよい。さらに、この抽出液を無水硫酸マグネシウム等を用いて脱水した後、減圧下で溶媒を除去することにより、光学活性体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのシロップを得ることができる。さらに、抽出、蒸留、各種クロマトグラフィーのような常法で精製してもよい。
実施例
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例中の%は特に記載のない限り%(w/v)を表す。
【実施例1】
【0043】
3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの合成
有機合成用3Lのフラスコに、イオン交換水1700g、濃硫酸2.7gを添加し、反応液の温度を65−70℃に保ち、攪拌しながら2−メチル−エピクロルヒドリン1014.5g(ダイセル化学社製)を滴下し、熟成も含め5時間反応させた。反応液中の2−メチル−エピクロルヒドリン及び3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの定量は、ガスクロマトグラフィー(GLサイエンス社製のカラム担体:PEG20M,60−80メッシュ(0.31−0.42mm))により行った。炭酸水素ナトリウムを加えて反応液のpHを6.0に調整した後、濃縮し、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのシロップを1200g得た。
【実施例2】
【0044】
シュードモナスsp.DS−K−436−1株による反応
ペプトン10g/L、酵母エキス10g/L、グリセリン10g/Lからなる組成の培地100ml(pH7.0)を、500ml容のバッフル付き三角フラスコに入れ、121℃で15分間、加圧蒸気滅菌した。次いで、あらかじめ同栄養培地プレートで生育させたシュードモナスsp.DS−K−436−1株を1白金耳分植菌し、30℃で24時間好気的に培養した。得られた培養液を遠心し、菌体を回収した。
【0045】
上記三角フラスコ中に、菌体100mlを20mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)に懸濁し、懸濁液に実施例1で合成したラセミ体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを1.0%(v/v)とCaCOを1.5%とを加え、30℃、120rpmで24時間反応させた。反応液中に残存する3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールをガスクロマトグラフィー(GLサイエンス社製のカラム担体:PEG20M,60−80メッシュ(0.31−0.42mm)で分析した。
【0046】
反応終了後、反応液を取り出し、遠心操作により菌体を除去し、上清液を得た。この上清液をエバポレーターで濃縮し、エーテルにより抽出した。続いて無水硫酸マグネシウムにより脱水後、減圧下でエーテルを除去し、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのシロップを得た。
【0047】
本物質の光学純度の測定は、得られた3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの光学異性体を水酸化ナトリウム水溶液を用いてアルカリ処理することにより、対応する2−メチルグリシドールの光学異性体に変換した後、アステック社製のキャピラリーカラムA−PH[(0.25mm(ID)x30m(Length))を用いたガスクロマトグラフィーにより光学異性体の分析を行なった。光学異性体の分析条件は以下のとおりである。
カラム温度:45℃
検出器温度:150℃
キャリアーガス:ヘリウム
初期流量:1.6ml/min
線速度:35cm/sec
検出器:FID
スプリット比:130/1
2−メチルグリシドールのリテンションタイムは、R体が35分、S体が31分であった。リテンションタイム、並びにR体、及びS体の同定は、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの旋光度を求めることにより行なった(特許第2567430号の実施例1、及び本願実施例9を参照した)。
【0048】
得られた3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの残存率は17.6%であった。また、得られた3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールは光学純度99%e.e.以上のR体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールであった。
【実施例3】
【0049】
シュードモナスsp.OS−K−29株を用いた反応
菌株をシュードモナスsp.OS−K−29株に変更した以外は、実施例2と同様の操作を行った。得られた3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの残存率は22.1%であった。また、得られた3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールは光学純度99%e.e.以上のR体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールであった。
【実施例4】
【0050】
シュードモナスsp.DS−SI−5株を用いた反応
菌株をシュードモナスsp.DS−SI−5株に変更し、実施例1で合成したラセミ体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの使用量を2.5%(v/v)に変更し、CaCOの使用量を3.6%に変更し、反応時間を48時間に変更した以外は実施例2と同様の操作を行った。
【0051】
得られた3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの残存率は40.9%であった。また、得られた3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールは光学純度99%e.e.以上のS体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールであった。
【実施例5】
【0052】
シュードモナスニトロレデューセンスDS−S−RP8株を用いた反応
菌株をシュードモナスニトロレデューセンスDS−S−RP8株に変更し、反応時間を48時間に変更した以外は実施例2と同様の操作を行った。
【0053】
得られた3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの残存率は36.0%であった。また、得られた3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールは光学純度99%e.e.以上のS体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールであった。
【実施例6】
【0054】
アルカリゲネスsp.DS−S−7G株を用いた反応
菌株をアルカリゲネス(Alcaligenes)sp.DS−S−7G株に変更し、菌体調製用の培地をペプトン10g/L、酵母エキス10g/L、グルコン酸ナトリウム10g/Lからなる組成の培地(pH7.0)に変更し、実施例1で合成したラセミ体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの使用量を3.0%(v/v)にし、CaCOの使用量を4.2%に変更した以外は実施例2と同様の操作を行った。
【0055】
得られた3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの残存率は22.4%であった。また、得られた3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールは光学純度99%e.e.以上のS体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールであった。
【実施例7】
【0056】
シュードモナスニトロレデューセンスDS−S−RP8株を用いた反応
グルコン酸ナトリウム 2.0%
グリセロール 1.0%
硫酸アンモニウム 1.0%
リン酸第2 ナトリウム 0.02%
リン酸第2 カリウム 0.02%
リン酸第1 ナトリウム 0.04%
硫酸マグネシウム 0.05%
硫酸鉄 0.001%
硫酸銅 0.0001%
硝酸マンガン 0.0001%
炭酸カルシウム 1.0%
からなる組成の培地100ml(pH7.0)を、500ml容のバッフル付き三角フラスコに入れ、121℃で15分間、加圧蒸気滅菌した。次いで、実施例2と同様の方法で得たシュードモナスニトロレデューセンスDS−S−RP8株の培養液1ml(1%(v/v)量)を上記合成培地に無菌的に接種し、30℃で24時間培養を行った。得られた培養液に、実施例1で合成したラセミ体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを2.0%(v/v)とCaCOを3.0%とを加え、30℃、120rpmで72時間反応させた。
【0057】
実施例2と同様にして反応液中の3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの残存率と光学純度を求めたところ、残存率は47.0%であった。また、得られた3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールは光学純度99%e.e.以上のS体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールであった。
【実施例8】
【0058】
シュードモナスsp.DS−SI−5株による反応
ペプトン10g/L、酵母エキス10g/L、グリセリン10g/Lからなる組成の培地3.5L(pH7.0)を入れた5L容培養器を121℃、15分間加圧蒸気滅菌した。次いで実施例2と同様の方法で得たシュードモナス(Pseudomonas)sp.DS−SI−5株の培養液3.5ml(0.1%(v/v)量)を上記培地に無菌的に接種し、30℃、450rpm、通気量0.1vvmで24時間培養した。ここに、実施例1で合成したラセミ体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオール87.5g(2.5%)とを加え30℃、450rpm、0.1vvmで72時間反応させた。反応中反応の進行によりpHが徐々に低下するので、25%(v/v)NaOHを滴下しpHを6.0に維持した。反応終了後、実施例2と同様にして、反応液中の3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの残存量、光学純度を測定した。反応終了後の3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの濃度は1.1%(残存率44.0%)であった。また、得られた3−クロロ−2− メチル−1,2−プロパンジオールは光学純度99%e.e.以上のS体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールであった。
【実施例9】
【0059】
溶存酸素濃度の影響
ペプトン10g/L、酵母エキス10g/L、グリセリン10g/Lからなる組成の培地1000L(pH7.0)を入れた1300L容培養器を128℃、20分間加圧蒸気滅菌した。次いで実施例2と同様の方法で得たシュードモナス(Pseudomonas)sp.DS−SI−5株の培養液500ml(0.05%(v/v)量)を上記培地に無菌的に接種し、30℃、120rpm、通気量0.2vvmで24時間培養した。ここに、実施例1と同様に合成したラセミ体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオール25kg(2.5%)を加え30℃、120rpm、通気量0.4vvmで72時間反応させた。反応中、反応の進行によりpHが低下するので、25%(w/w)NaOHを滴定することにより、pH6.0に維持した。
【0060】
実施例2と同様にして、反応液中の3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの残存量、光学純度を測定した。反応終了後の3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの濃度は1.1%(残存率44.0%)であった。また、得られた3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールは、ナトリウムD線を用いた場合の20℃における旋光度[α]=+5.92°、C=3%、CHCl3(特許第2567430号、実施例1参照)、光学純度99%e.e.以上のS体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールであった。
【実施例10】
【0061】
溶存酸素濃度の影響
反応に用いたラセミ体3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの量が13.7kg(1.37%)であること、反応中の通気量を反応0−6時間は0.1vvm、6−48時間は0.2vvm、48−72時間は0.4vvmで行なった以外は、実施例9と同様にして行った。その結果、通気量が少なく(0.1−0.2vvm)、溶存酸素濃度が低いときの3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの光学純度の上昇は小さかった(反応0−36時間)。通気量を上げる(0.4vvm)と溶存酸素濃度が上昇し、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの光学純度の上昇も大きくなった(反応36−72時間)。
【0062】
実施例9、及び10について、反応中の溶存酸素濃度及び光学純度の推移を以下の表1に示す。溶存酸素濃度を高くすると、光学純度が著しく向上することが分かる。
【0063】
【表1】

【0064】
以上より、本発明の微生物を用いた反応により、99%e.e.以上という高い光学純度の光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを、簡単に大量生産できることが分かる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用して、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのR体又はS体を残存させうる能力を有する少なくとも1種の微生物、又はその処理物を、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用させる第1の工程と、
残存する光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールを分取する第2の工程と
を含む光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールの製造方法。
【請求項2】
微生物が、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用して、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのR体を残存させうる能力を有する少なくとも1種のシュードモナス(Pseudomonas)属に属する微生物であり、光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールがそのR体である請求項1に記載の方法。
【請求項3】
シュードモナス属に属する微生物が、シュードモナス(Pseudomonas)sp.DS−K−436−1株(国際寄託番号:FERM BP−7079)、及びシュードモナス(Pseudomonas)sp.OS−K−29株(国際寄託番号:FERM BP−994)からなる群より選ばれる少なくとも1種の微生物である請求項2に記載の方法。
【請求項4】
微生物が、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物に作用して、3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのS体を残存させうる能力を有する、シュードモナス(Pseudomonas)属に属する微生物及びアルカリゲネス(Alcaligenes)属に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1種の微生物であり、光学活性3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールがそのS体である請求項1に記載の方法。
【請求項5】
微生物が、シュードモナス(Pseudomonas)sp.DS−SI−5株(国際寄託番号:FERM BP−7080)、シュードモナスニトロレデューセンス(Pseudomonas nitroreducens) DS−S−RP8株(国際寄託番号:FERM BP−7793)、及びアルカリゲネス(Alcaligenes)sp.DS−S−7G株(国際寄託番号:FERM BP−3098)からなる群より選ばれる少なくとも1種の微生物である請求項4に記載の方法。
【請求項6】
第1の工程を好気的条件下で行う請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
【請求項7】
第1の工程において、反応系のpHを4〜6.5にする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
【請求項8】
3−クロロ−2−メチル−1,2−プロパンジオールのエナンチオマー混合物として、2−メチル−エピクロルヒドリンのエナンチオマー混合物を硫酸酸性下で開環加水分解することにより得られるものを用いる請求項1〜7のいずれかに記載の方法。

【公開番号】特開2006−197803(P2006−197803A)
【公開日】平成18年8月3日(2006.8.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−116(P2005−116)
【出願日】平成17年1月4日(2005.1.4)
【出願人】(000108993)ダイソー株式会社 (229)
【Fターム(参考)】