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JP2837501B2 - Method for producing optically active diol - Google Patents

Method for producing optically active diol

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JP2837501B2
JP2837501B2 JP10411690A JP10411690A JP2837501B2 JP 2837501 B2 JP2837501 B2 JP 2837501B2 JP 10411690 A JP10411690 A JP 10411690A JP 10411690 A JP10411690 A JP 10411690A JP 2837501 B2 JP2837501 B2 JP 2837501B2
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reaction
diol
optical purity
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optically active
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邦男 福西
彰収 松山
良則 小林
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DAISERU KAGAKU KOGYO KK
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は医薬や農薬等の合成原料として有用な光学活
性ジオールの微生物を用いる製造方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an optically active diol, which is useful as a raw material for synthesizing pharmaceuticals and agricultural chemicals, using a microorganism.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by conventional technology and invention]

従来、微生物を用いて光学活性ジオールを製造する方
法として、光学活性1,3−ブタンジオールの場合は該化
合物のエナンチオマー混合物に、いずれか一方のエナン
チオマー混合物を不斉的に資化できる能力を有する微生
物を作用させ、残存する光学活性な1,3−ブタンジオー
ルを採取する方法(特願平1−107016号明細書、特開平
1−320997号公報)等が知られている。また、同様な方
法で(R)−3−ハロゲノ−1,2−プロパンジオール
(特開昭62−122597号、特開昭62−158494号、特開昭63
−251098号公報)、(S)−1,2−ジオール(1989年日
本農芸化学会大会講演要旨集)等の製造方法が知られて
いる。
Conventionally, as a method for producing an optically active diol using a microorganism, in the case of optically active 1,3-butanediol, an enantiomeric mixture of the compound has the ability to asymmetrically assimilate either enantiomeric mixture. A method of collecting a remaining optically active 1,3-butanediol by the action of a microorganism (Japanese Patent Application No. 1-107016, JP-A-1-320997) and the like are known. Also, in a similar manner, (R) -3-halogeno-1,2-propanediol (JP-A-62-122597, JP-A-62-158494, JP-A-63-158494)
Methods for producing (S) -1,2-diol (Abstracts of the 1989 Annual Meeting of the Japanese Society of Agricultural Chemistry) are known.

これらの方法は光学活性ジオールの製造方法としては
極めて優れた方法であるが、次のような問題点を有する
ことが判明した。
These methods are extremely excellent methods for producing optically active diols, but have been found to have the following problems.

即ち、微生物菌体とジオールのエナンチオマー混合物
を至適条件下で接触反応させ、反応液中の目的物の光学
純度が所定の値に達した後、使用菌体を反応液から分離
し終わるまでの間、目的物の光学純度が急激に低下する
現象が見られた。
That is, the microbial cells and the enantiomer mixture of the diol are contact-reacted under the optimal conditions, and after the optical purity of the target substance in the reaction solution reaches a predetermined value, until the used cells are completely separated from the reaction solution. During this time, a phenomenon was observed in which the optical purity of the target product suddenly decreased.

〔課題を解決する為の手段〕[Means for solving the problem]

本発明者らは、かかる事情に鑑み、反応終了後の生成
物の光学純度低下防止策について鋭意検討した結果、反
応終了液を光学純度低下防止処理することにより、生成
物の光学純度低下を防止できることを見出し本発明を完
成した。
In view of such circumstances, the present inventors have intensively studied measures to prevent a decrease in the optical purity of the product after the completion of the reaction. We have found that we can do this and completed the present invention.

即ち、本発明は、ジオールのエナンチオマー混合物
に、ゲオトリカム(Geotrichum)属又はキャンディダ
(Candida)属に属する微生物を作用させ残存する光学
活性ジオールを採取する光学活性ジオールの製造方法に
於いて、反応終了液を下記(1)〜(5)から選ばれる
光学純度低下防止処理をそれぞれ単独であるいは組み合
わせて行なうことにより、残存する光学活性ジオールの
光学純度の低下を防ぐことを特徴とする光学活性ジオー
ルの製造方法を提供するものである。
That is, the present invention provides a method for producing an optically active diol in which a microorganism belonging to the genus Geotrichum or Candida is allowed to act on an enantiomeric mixture of diols and the remaining optically active diol is collected. An optically active diol characterized by preventing a decrease in the optical purity of the remaining optically active diol by subjecting the liquid to a treatment for preventing a decrease in optical purity selected from the following (1) to (5), alone or in combination. It is intended to provide a manufacturing method.

(1)反応終了液を少なくとも好気条件下に置く。(1) The reaction completed solution is placed at least under aerobic conditions.

(2)反応終了液を加熱処理する。(2) Heat treatment of the reaction-terminated liquid.

(3)反応終了液を冷却処理する。(3) The reaction completed solution is cooled.

(4)反応終了液を酸性化処理或いは塩基性化処理す
る。
(4) Acidifying or basifying the reaction-terminated liquid.

(5)反応終了液に有機溶媒を添加する。(5) An organic solvent is added to the reaction completed solution.

本発明に使用できるジオールとしては、1,2−ジオー
ル、1,3−ジオール等でエナンチオマー混合物の形態を
とるジオールであればいずれも使用できるが、具体的に
は1,3−ブタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,2
−ブタンジオール、3−ハロゲノ−1,2−プロハンジオ
ール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオー
ル、3−フェニル−1,3−プロパンジオール等を挙げる
ことができる。
As the diol that can be used in the present invention, any diol in the form of an enantiomeric mixture such as 1,2-diol and 1,3-diol can be used.Specifically, 1,3-butanediol, 1-diol and 1-diol can be used. , 2-propanediol, 1,2
-Butanediol, 3-halogeno-1,2-prohandiol, 1,2-pentanediol, 1,3-pentanediol, 3-phenyl-1,3-propanediol and the like.

本発明に使用できる微生物としては、ジオールのエナ
ンチオマー混合物の一方のエナンチオマーを不斉的に資
化し、光学活性ジオールを残存する上記微生物を使用出
来る。例えば、1,3−ブタンジオールの場合は、エナン
チオマー混合物の一方のエナンチオマーを不斉的に資化
し(R)体を残存する微生物としては、キャンディダ
(Candida)属、ゲオトリカム(Geotrichum)属に属す
る微生物を、エナンチオマー混合物の一方のエナンチオ
マーを不斉的に資化し(S)体を残存する微生物として
は、キャンディダ(Candida)属に属する微生物を挙げ
ることができる。
As the microorganism that can be used in the present invention, the above-mentioned microorganisms that asymmetrically utilize one of the enantiomers of the enantiomeric mixture of diols and leave the optically active diol can be used. For example, in the case of 1,3-butanediol, microorganisms which asymmetrically assimilate one enantiomer of the enantiomeric mixture and leave the (R) form belong to the genus Candida and the genus Geotrichum. A microorganism belonging to the genus Candida can be mentioned as a microorganism that asymmetrically assimilates one of the enantiomers of the enantiomeric mixture and leaves the (S) form.

これらの微生物がエナンチオマー混合物の一方のエナ
ンチオマーを不斉的に資化し、光学活性ジオールを残存
するメカニズムとしては微生物の酸化還元酵素系により
ジオールを立体選択的に酸化することによって光学活性
体が残存するものと思われる。また、反応終了液の光学
純度が低下するメカニズムとしては反応終了液に残存し
ているジオールの酸化型であるケトールが還元されるこ
とによって光学純度が低下するものと推定される。
The mechanism by which these microorganisms asymmetrically assimilate one enantiomer of the enantiomeric mixture and leave the optically active diol is that the optically active substance remains by stereoselectively oxidizing the diol with the oxidoreductase system of the microorganism. It seems to be. It is also presumed that the mechanism by which the optical purity of the reaction-terminated liquid decreases is that the optical purity decreases by reducing ketol, which is an oxidized form of the diol remaining in the reaction-terminated liquid.

これらの微生物を培養する為の培地組成としては、通
常これらの微生物が生育しうる培地なら何でも使用でき
る。例えば、炭素源としては、グルコース、シュクロー
ス、マルトース等の糖類、乳酸、酢酸、クエン酸等の有
機酸類、エタノール、1,3−ブタンジオール、グリセロ
ール等のアルコール類又はこれらの混合物、窒素源とし
ては硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、尿素、酵
母エキス、コーンスティープリカー、肉エキス、ペプト
ン等、他に無機塩、ビタミン類等、通常の培地に用いら
れる栄養源を適宜混合して用いることができる。また必
要に応じて微生物の増殖を促進する因子、本発明の目的
化合物の生成能力を高める因子、あるいは培地のpH保持
に有効な物質も添加できる。
As a medium composition for culturing these microorganisms, usually any medium that can grow these microorganisms can be used. For example, as a carbon source, glucose, sucrose, sugars such as maltose, lactic acid, acetic acid, organic acids such as citric acid, ethanol, 1,3-butanediol, alcohols such as glycerol or a mixture thereof, as a nitrogen source Can be used by appropriately mixing nutrients used in ordinary media such as ammonium sulfate, ammonium phosphate, urea, yeast extract, corn steep liquor, meat extract, peptone, etc., as well as inorganic salts and vitamins. If necessary, a factor that promotes the growth of the microorganism, a factor that enhances the ability to produce the target compound of the present invention, or a substance that is effective in maintaining the pH of the medium can be added.

培養方法としては培地pHは3.0〜9.5、好ましくは4〜
8、培養温度は20〜45℃、好ましくは25〜37℃で、嫌気
的或いは好気的に、その微生物の生育に適した条件下5
〜120時間、好ましくは12〜72時間程度培養する。
As a culture method, the medium pH is 3.0 to 9.5, preferably 4 to
8. The cultivation temperature is 20-45 ° C, preferably 25-37 ° C, under anaerobic or aerobic conditions suitable for the growth of the microorganism.
The culture is performed for about 120 hours, preferably about 12 to 72 hours.

本発明に於いてジオールのエナンチオマー混合物と微
生物菌体との反応方法としては、先に述べた培地の中に
予めジオールのエナンチオマー混合物を添加しておき、
ここに種菌を接種して培養することにより菌体増殖と反
応を同時に行う方法、或いはある程度菌体の増殖が見ら
れた後にジオールのエナンチオマー混合物を添加する方
法、培養終了後にジオールのエナンチオマー混合物を添
加する方法、培養終了後に菌体を分離しこれとジオール
のエナンチオマー混合物を反応させる方法、或いはこの
ようにして得られた菌体を公知の方法により固定化し、
ジオールのエナンチオマー混合物と反応させる方法等、
種々の方法が提案できる。
In the present invention, as a method of reacting the enantiomeric mixture of diols with the microbial cells, the enantiomeric mixture of diols is added in advance to the medium described above,
A method of simultaneously inoculating and inoculating a seed bacterium and culturing the cells, or a method of simultaneously performing cell growth and reaction, or a method of adding a mixture of diol enantiomers after a certain amount of cell growth is observed, and adding a mixture of diol enantiomers after culture is completed A method of separating cells after completion of the culture, and reacting this with an enantiomeric mixture of diols, or immobilizing the cells thus obtained by a known method,
A method of reacting with a mixture of diol enantiomers,
Various methods can be proposed.

このような種々の方法でジオールのエナンチオマー混
合物と微生物菌体とを反応させる際の温度、通気撹拌条
件、基質濃度、菌体濃度、反応時間等の種々の反応条件
は特に限定されず、目的の光学異性体の製造に最も有利
な条件が選択されれば良い。
Various reaction conditions such as temperature, aeration and stirring conditions, substrate concentration, cell concentration, reaction time, and the like when reacting the enantiomer mixture of the diol with the microbial cells by such various methods are not particularly limited. It suffices if the most advantageous conditions for the production of the optical isomer are selected.

このようにして、ジオールのエナンチオマー混合物と
微生物菌体との反応が進行し、目的の光学異性体の光学
純度が所定の値に到達した場合、反応液量が数l以下と
いうような比較的少量であれば、短時間の内に反応液か
ら微生物菌体を分離できるのであまり問題は無いが、例
えばスケールが大きくなって10l以上、特に工業的製造
のような数m3以上のような場合は、菌体分離工程にかな
りの時間を要するのが通常である。このような場合、反
応が終了した後、ただ単に通気撹拌を停止し放置する
と、後述の比較例で例示するように目的の光学異性体の
光学純度が急激に低下するという現象が見られた。本現
象について根本的な対策が講じられないと、本原理に基
づく光学活性ジオールの工業的な製造方法としては重大
な欠点を有することになる。
In this manner, when the reaction between the enantiomer mixture of the diol and the microbial cells progresses and the optical purity of the desired optical isomer reaches a predetermined value, the amount of the reaction solution is relatively small such as several liters or less. If it is, there is not much problem because microbial cells can be separated from the reaction solution within a short time, but for example, when the scale is large, 10 l or more, especially in the case of several m 3 or more like industrial production In general, it takes a considerable amount of time for the cell separation step. In such a case, when the aeration and stirring were simply stopped after the reaction was completed and allowed to stand, a phenomenon was observed in which the optical purity of the target optical isomer rapidly decreased as exemplified in Comparative Examples described later. If no fundamental countermeasures are taken against this phenomenon, it will have serious drawbacks as an industrial method for producing optically active diols based on this principle.

かかる事情に鑑み、本発明者らはこの光学純度低下防
止策について鋭意研究した結果、以下に述べるような光
学純度低下防止処理方法を夫々単独、或いはいくつか組
み合わせて行うことにより、上記の欠点が解決しうるこ
とを見出したのである。
In view of such circumstances, the present inventors have conducted intensive research on this optical purity reduction prevention method, and as a result, the above-mentioned drawbacks have been solved by performing the optical purity reduction prevention treatment methods described below individually or in combination as described above. They found something that could be solved.

即ち、その光学純度低下防止処理方法は次の通りであ
る。
That is, the optical purity lowering prevention method is as follows.

(1)反応終了液を少なくとも好気条件下に置く。(1) The reaction completed solution is placed at least under aerobic conditions.

(2)反応終了液を加熱処理する。(2) Heat treatment of the reaction-terminated liquid.

(3)反応終了液を冷却処理する。(3) The reaction completed solution is cooled.

(4)反応終了液を酸性化処理或いは塩基性化処理す
る。
(4) Acidifying or basifying the reaction-terminated liquid.

(5)反応終了液に有機溶媒を添加する。(5) An organic solvent is added to the reaction completed solution.

ここで夫々の光学純度低下防止処理方法について更に
詳細に説明する。
Here, each of the optical purity lowering prevention processing methods will be described in more detail.

(1)反応終了液を少なくとも好気条件下に置く方法。(1) A method in which the reaction-terminated liquid is placed at least under aerobic conditions.

ここで言う好気条件とは、使用する微生物の種類等に
より異なる場合があるが、実質的に目的とする光学異性
体の光学純度が低下しない条件であればどのようなもの
でも良い。反応液中の溶存酸素濃度で例示すれば、好ま
しくは0.01ppm以上を保持できる条件である。
The aerobic condition referred to here may vary depending on the type of microorganism used and the like, but may be any condition as long as the optical purity of the target optical isomer does not substantially decrease. For example, the conditions are preferably such that the concentration of dissolved oxygen in the reaction solution can be maintained at 0.01 ppm or more.

(2)反応終了液を加熱処理する方法。(2) A method in which the reaction-terminated liquid is heat-treated.

ここで言う加熱処理の条件としては、使用する微生物
の種類等により異なる場合があるが、実質的に目的とす
る光学異性体の光学純度が低下しない条件であればどの
ようなものでも良い。好ましくは50〜100℃で10分〜5
時間程度、より好ましくは60〜80℃で30分〜1時間程度
である。
The conditions of the heat treatment referred to herein may vary depending on the type of microorganism used, and the like, but may be any conditions as long as the optical purity of the target optical isomer does not substantially decrease. Preferably at 50-100 ° C for 10 minutes-5
The heating time is about 30 minutes to 1 hour at 60 to 80 ° C.

(3)反応終了液を冷却処理する方法。(3) A method of cooling the reaction-terminated liquid.

ここで言う冷却保持の条件としては、使用する微生物
の種類等により異なる場合があるが、実質的に目的とす
る光学異性体の光学純度が低下しない条件であればどの
ようなものでも良い。好ましくは15℃以下、より好まし
くは10℃以下で保持する。
The condition for cooling and holding may vary depending on the type of microorganism used and the like, but may be any condition as long as the optical purity of the target optical isomer does not substantially decrease. It is preferably kept at 15 ° C or lower, more preferably at 10 ° C or lower.

(4)反応終了液を酸性化処理或いは塩基性化処理する
方法。
(4) A method of subjecting the reaction termination solution to an acidification treatment or a basification treatment.

ここで言う酸性化処理の条件としては、使用する微生
物の種類等により異なる場合があるが、実質的に目的と
する光学異性体の光学純度が低下しない条件であればど
のようなものでも良い。好ましくはpH3以下、より好ま
しくはpH2以下程度である。また塩基性化処理の条件と
しては、使用する微生物の種類等により異なる場合があ
るが、実質的に目的とする光学異性体の光学純度が低下
しない条件であればどのようなものでも良い。好ましく
はpH8以上、より好ましくはpH9以上程度である。
The conditions of the acidification treatment referred to herein may vary depending on the type of microorganism used and the like, but may be any conditions as long as the optical purity of the target optical isomer does not substantially decrease. It is preferably about pH 3 or less, more preferably about pH 2 or less. The conditions for the basification treatment may vary depending on the type of microorganism used and the like, but any conditions may be used as long as the optical purity of the target optical isomer does not substantially decrease. The pH is preferably about 8 or more, more preferably about 9 or more.

(5)反応終了液に有機溶媒を添加する方法。(5) A method of adding an organic solvent to the reaction-terminated liquid.

ここで言う有機溶媒とは実質的に目的とする光学異性
体の光学純度の低下を防止できるものであればどのよう
なものでも良いが、例えば、アセトン、エタノール、メ
タノール、プロパノール、ブタノール、ベンゼン、トル
エン、ヘキサン等を例示できる。有機溶媒の添加量は反
応終了液に対して1〜50重量%が好ましく、更に好まし
くは5〜20重量%である。
The organic solvent referred to here may be any solvent as long as it can substantially prevent the decrease in optical purity of the intended optical isomer, for example, acetone, ethanol, methanol, propanol, butanol, benzene, Examples include toluene and hexane. The amount of the organic solvent to be added is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 5 to 20% by weight, based on the reaction-terminated liquid.

以上に述べた種々の処理方法は夫々単独で用いても目
的を達することは可能であるが、いくつかの方法を組み
合わせても目的を達することは可能である。
Although the various processing methods described above can achieve their purpose even when used alone, it is also possible to achieve the object by combining some methods.

このようにして反応終了液を処理した後、遠心分離、
或いは濾過等、公知の方法により反応液から菌体を除去
する。こうして得られた上澄液を適当に濃縮脱水後、酢
酸エチル等の有機溶媒で目的物を抽出し、次いで無水硫
酸ナトリウム等で脱水し、減圧下で溶媒を除去すると、
目的物の光学活性ジオールが得られる。また、更にこれ
を蒸留することにより精製することもできる。
After treating the reaction end solution in this manner, centrifugation,
Alternatively, the cells are removed from the reaction solution by a known method such as filtration. After appropriately concentrating and dehydrating the supernatant thus obtained, the desired product is extracted with an organic solvent such as ethyl acetate, and then dried with anhydrous sodium sulfate or the like, and the solvent is removed under reduced pressure.
The desired optically active diol is obtained. Further, it can be further purified by distillation.

また、上澄液をそのまま減圧下脱水し、次いで蒸留し
ても目的物は得られるし、限外濾過膜処理、活性炭処
理、あるいはイオン交換樹脂処理を行い前処理した後、
脱水、蒸留しても目的物は得られる。
Also, the supernatant is directly dehydrated under reduced pressure, and then distilled to obtain the target product.After ultrafiltration membrane treatment, activated carbon treatment, or ion exchange resin treatment, and pretreatment,
The desired product can be obtained by dehydration and distillation.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を比較例及び実施例にて更に詳しく説明
するが、本発明はこれらの比較例及び実施例のみに限定
されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Comparative Examples and Examples, but the present invention is not limited to only these Comparative Examples and Examples.

尚、これらの比較例及び実施例に於ける反応液中の1,
3−ブタンジオールの定量は、ガスクロマトグラフィー
(カラム:Thermon 3000,(2m),温度130℃)により、
光学純度の測定はサンプルの1,3−ブタンジオールを定
法により塩化アセチルでアセチル化した後、光学分割カ
ラムを用いた高速液体クロマトグラフィー(カラム:ダ
イセル化学工業製キラルセルOB、溶媒:n−ヘキサン/2−
プロパノール=19:1、波長220nm、流速0.5ml.分)によ
り測定した。
In addition, 1, in the reaction solution in these comparative examples and examples.
The amount of 3-butanediol was determined by gas chromatography (column: Thermon 3000, (2 m), temperature 130 ° C).
The optical purity was measured by acetylating 1,3-butanediol of a sample with acetyl chloride by a conventional method, and then performing high-performance liquid chromatography using an optical resolution column (column: Chiral Cell OB manufactured by Daicel Chemical Industries, solvent: n-hexane / 2−
(Propanol = 19: 1, wavelength 220 nm, flow rate 0.5 ml. Min).

比較例1 グルコース2%、酵母エキス1%、シリコン消泡剤0.
01%(pH6)の組成を有する培地100lを200l容発酵槽に
入れ、121℃、15分間加熱殺菌した。ここへ、上記と同
じ組成の培地で前培養したゲオトリカム・カンディダム
IFO 4601の培養液1を植菌し、30℃で、撹拌190rpm、
通気量0.4vvm、発酵槽の内圧0.4kg/cm2の条件下、24時
間通気撹拌培養を行った。
Comparative Example 1 Glucose 2%, Yeast extract 1%, Silicone defoamer 0.
100 l of a medium having a composition of 01% (pH 6) was placed in a 200 l fermenter and sterilized by heating at 121 ° C. for 15 minutes. Here, Geotricum candidam pre-cultured in a medium with the same composition as above
Inoculate culture 1 of IFO 4601, agitate at 30 ° C, 190 rpm,
Under aeration conditions of 0.4 vvm and an inner pressure of the fermenter of 0.4 kg / cm 2 , aeration and agitation culture was performed for 24 hours.

次いで、この培養液を遠心分離し、生湿菌体を7kg得
た。
Next, this culture solution was centrifuged to obtain 7 kg of fresh wet cells.

この生湿菌体の全量を用い、1,3−ブタンジオールの
ラセミ体5kg、炭酸カルシウム0.5kg、シリコン消泡剤0.
01kgの組成で、全量100lの反応液を構成し、30℃で、撹
拌190rpm、通気量0.4vvm、発酵槽の内圧0.4kg/cm2の条
件下、通気撹拌し反応させた。反応開始後50時間目にサ
ンプリングし、生成物の濃度、光学純度を分析したとこ
ろ、1,3−ブタンジオール濃度は21.3mg/ml、生成物は
(R)−体であり光学純度は97.9%e.e.であった。そこ
でこの反応はここで終了とした。
Using the whole amount of the raw wet cells, racemic 1,3-butanediol (5 kg), calcium carbonate (0.5 kg), silicon defoamer (0.
A reaction solution having a composition of 01 kg and a total volume of 100 l was formed, and the reaction was carried out at 30 ° C. under agitation at 190 rpm, aeration of 0.4 vvm, and an internal pressure of the fermenter of 0.4 kg / cm 2 under aeration. Sampling was performed 50 hours after the start of the reaction, and the concentration and optical purity of the product were analyzed. The 1,3-butanediol concentration was 21.3 mg / ml, the product was the (R) -isomer, and the optical purity was 97.9%. was ee. The reaction was terminated here.

次いでこの反応終了液を1採り、2.6l容ミニジャー
ファーメンターに移し、無通気条件下50rpmで撹拌しな
がら30℃で保持した。
Next, one of the reaction-terminated liquids was taken, transferred to a 2.6-liter mini-jar fermenter, and kept at 30 ° C. while stirring at 50 rpm under aeration-free conditions.

この反応終了液について、経時的にサンプリングし、
(R)体の1,3−ブタンジオールの光学純度の変化を追
跡した。
This reaction end solution is sampled with time,
The change in the optical purity of the (R) -form 1,3-butanediol was tracked.

得られた結果を表1に示した。 Table 1 shows the obtained results.

ここで見られるように反応終了液を嫌気条件下放置す
ると急激に生成物の光学純度が低下することが判る。
As can be seen from this, when the reaction-terminated liquid is left under anaerobic conditions, the optical purity of the product rapidly decreases.

実施例1 比較例1で得られた反応終了液を1ずつ3台の2.6l
容ミニファーファーメンターに採り、夫々、撹拌100rp
m、30℃の条件下、通気量を0.1vvm〜0.5vvmの範囲で変
化させ保持した。
Example 1 The reaction-terminated liquid obtained in Comparative Example 1 was mixed with three 2.6 l
Taken by mini fermenters, stirring 100 rp each
Under the conditions of m and 30 ° C., the aeration amount was changed and maintained in the range of 0.1 vvm to 0.5 vvm.

このようにして設定した夫々のケースについて、経時
的にサンプリングし、(R)体の1,3−ブタンジオール
の光学純度の変化を追跡した。また、サンプリング時の
溶存酸素濃度を測定した。
For each of the cases set in this way, sampling was conducted over time, and changes in the optical purity of the (R) -form 1,3-butanediol were tracked. The dissolved oxygen concentration at the time of sampling was measured.

得られた結果を表2に示した。 Table 2 shows the obtained results.

ここで見られるように反応終了液を微好気条件下保持
してやれば光学純度の低下は防止可能であった。
As can be seen here, a decrease in optical purity could be prevented by keeping the reaction-terminated liquid under microaerobic conditions.

実施例2 比較例1で得られた反応終了液を200mlずつ1の三
角フラスコ3本に採り、夫々、5,10,15℃にセットした
インキュベーターに入れ緩く撹拌下保持した。反応終了
液の温度が所定の値に到達した時を出発点として、順次
経時的にサンプリングし、光学純度を測定した。得られ
た結果を表3に示した。
Example 2 200 ml of the reaction-terminated liquid obtained in Comparative Example 1 was placed in three Erlenmeyer flasks, each of which was placed in an incubator set at 5, 10, and 15 ° C., and held under gentle stirring. Starting from when the temperature of the reaction-terminated liquid reached a predetermined value, the samples were sequentially sampled with time and the optical purity was measured. Table 3 shows the obtained results.

ここで見られるように反応終了液を冷却し、15℃以下
に保持してやれば光学純度の低下は防止できる。
As can be seen, cooling the reaction-terminated liquid and keeping it at 15 ° C. or lower can prevent a decrease in optical purity.

実施例3 実施例2と同様に、反応終了液を200mlずつ1の三
角フラスコ3本に採り、夫々、50,60,70℃にセットした
インキュベーターに入れ緩く撹拌下、所定の温度に達し
てから1時間加熱処理した。加熱処理終了後、緩く撹拌
下冷却し30℃に達した時をスタートとし、以後30℃に保
持しながら順次経時的にサンプリングし、光学純度を測
定した。得られた結果を表4に示した。
Example 3 In the same manner as in Example 2, 200 ml of the reaction-terminated liquid was placed in three Erlenmeyer flasks, each placed in an incubator set at 50, 60, and 70 ° C., and after reaching a predetermined temperature under gentle stirring. Heat treatment was performed for 1 hour. After the completion of the heat treatment, the system was cooled with gentle stirring and reached a temperature of 30 ° C., and thereafter, the sample was sequentially sampled over time while maintaining the temperature at 30 ° C. to measure the optical purity. Table 4 shows the obtained results.

ここで見られるように反応終了液を50℃以上で1時間
加熱処理してやれば光学純度の低下は防止できる。
As can be seen here, a reduction in optical purity can be prevented by heating the reaction-terminated liquid at 50 ° C. or higher for 1 hour.

実施例4 実施例3と同様に、反応終了液を200mlずつ1の三
角フラスコ6本に採り、0.1規定塩酸或いは0.1規定カセ
イソーダ液を加え、夫々pH1,2,3及び8,9,10に調製し
た。しかる後、30℃にセットしたインキュベーターに入
れ緩く撹拌下、30°に保持しながら順次経時的にサンプ
リグし、光学純度を測定した。得られた結果を表5に示
した。
Example 4 In the same manner as in Example 3, 200 ml of the reaction-terminated liquid was placed in each of six Erlenmeyer flasks, and 0.1 N hydrochloric acid or 0.1 N sodium hydroxide solution was added to adjust the pH to 1, 2, 3, and 8, 9, 10 respectively. did. Thereafter, the sample was placed in an incubator set at 30 ° C., sampled sequentially with time while maintaining the temperature at 30 ° under gentle stirring, and the optical purity was measured. Table 5 shows the obtained results.

ここで見られるように反応終了液をpH3以下或いはpH8
以上に保持すれば光学純度の低下は防止できる。
As can be seen here, the reaction termination solution is pH 3 or less or pH 8
By maintaining the above, a decrease in optical purity can be prevented.

実施例5 実施例3と同様に、反応終了液を200mlずつ1の三
角フラスコ3本に採り、アセトン、エタノール、メタノ
ールをそれぞれ10%濃度になるように添加した。しかる
後、30℃にセットしたインキュベーターに入れ緩く撹拌
下、30℃に保持しながら順次経時的にサンプリングし、
光学純度を測定した。得られた結果を表6に示した。
Example 5 In the same manner as in Example 3, 200 ml of the reaction-terminated liquid was placed in three Erlenmeyer flasks, and acetone, ethanol, and methanol were each added to a concentration of 10%. After that, put it in an incubator set at 30 ° C, sample it with time while keeping it at 30 ° C with gentle stirring,
Optical purity was measured. Table 6 shows the obtained results.

ここで見られるように反応終了液に有機溶媒を添加す
れば光学純度の低下は防止できる。
As can be seen here, the addition of an organic solvent to the reaction-terminated liquid can prevent a decrease in optical purity.

実施例6 グルコース2%、酵母エキス1%、シリコン消泡剤0.
01%(pH6)の組成を有する培地100lを200l容発酵槽に
入れ、121℃、15分間加熱殺菌した。ここへ、上記と同
じ組成の培地で前培養したキャンディダ・パラプシロシ
スIFO 1396の培養液1を植菌し、30℃で、撹拌190rp
m、通気量0.4vvm、発酵槽の内圧0.4kg/cm2の条件下、12
時間通気撹拌培養を行った。しかる後、加熱滅菌処理し
た1,3−ブタンジオールのラセミ体3kgをこの培養液に添
加し、同様の条件下、更に培養を継続した。経時的にサ
ンプリングし生成物の光学純度を測定していったところ
1,3−ブタンジオール添加後50時間で光学純度96.5%e.
e.の(R)体が生成していた。ここで、反応終了とし、
温度を10℃に下げ、撹拌50rpm、通気量0.1vvmに設定
し、順次連続遠心分離機により除菌操作を行った。
Example 6 Glucose 2%, Yeast extract 1%, Silicone defoamer 0.
100 l of a medium having a composition of 01% (pH 6) was placed in a 200 l fermenter and sterilized by heating at 121 ° C. for 15 minutes. Here, a culture solution 1 of Candida parapsilosis IFO 1396 precultured in a medium having the same composition as described above was inoculated, and the mixture was stirred at 30 ° C. and stirred at 190 rp.
m, aeration rate 0.4Vvm, under conditions of internal pressure 0.4 kg / cm 2 in the fermentor, 12
Aeration and agitation culture was performed for hours. Thereafter, 3 kg of a heat-sterilized racemic 1,3-butanediol was added to this culture solution, and the culture was further continued under the same conditions. Sampling over time and measuring the optical purity of the product
Optical purity 96.5% e. 50 hours after adding 1,3-butanediol.
(R) form of e. Here, the reaction is terminated,
The temperature was reduced to 10 ° C., the stirring was set to 50 rpm, and the amount of air flow was set to 0.1 vvm, and the bacteria were sequentially removed by a continuous centrifuge.

得られた上澄液93.7lについて(R)−1,3−ブタンジ
オールの生成量及び光学純度を測定したところ97.0%e.
e.のものが1.25kg生成していた。
When the amount of (R) -1,3-butanediol produced and the optical purity of 93.7 l of the obtained supernatant were measured, 97.0% e.
e. produced 1.25 kg.

この、上澄液を限外濾過膜(分画分子量3万、膜面積
5m2:ダイセル化学工業製)により処理し、次いで減圧
下、濃縮脱水した。しかる後、減圧下(30〜40トー
ル)、120〜130℃で蒸留し、精製物1.05kg(純度98.5
%、光学純度96.8%e.e.)を得た。
This supernatant was treated with an ultrafiltration membrane (fraction molecular weight: 30,000, membrane area: 5 m 2 : manufactured by Daicel Chemical Industries), and then concentrated and dehydrated under reduced pressure. Thereafter, the mixture was distilled under reduced pressure (30 to 40 Torr) at 120 to 130 ° C. to obtain 1.05 kg of a purified product (purity 98.5
%, Optical purity 96.8% ee).

実施例7 グルコール2%、酵母エキス1%、シリコン消泡剤0.
01%(pH6)の組成を有する培地100lを200l容発酵槽に
入れ、121℃、15分間加熱殺菌した。ここへ、上記と同
じ組成の培地で前培養したキャンディダ・ウチルス IF
O 1086の培養液1を植菌し、30℃で、撹拌190rpm、通
気量0.4vvm、発酵槽の内圧0.4kg/cm2の条件下、24時間
通気撹拌培養を行った。しかる後、遠心分離により生湿
菌体7.5kgを得た。この生湿菌体の全量を用い、1,3−ブ
タンジオールのラセミ体5kg、炭酸カルシウム0.5kg、シ
リコン消泡剤0.01kgの組成で、全量100lの反応液を構成
し、30℃で、撹拌190rpm、通気量0.4vvm、発酵槽の内圧
0.4kg/cm2の条件下、通気撹拌し反応させた。
Example 7 2% glucose, 1% yeast extract, silicone defoamer 0.
100 l of a medium having a composition of 01% (pH 6) was placed in a 200 l fermenter and sterilized by heating at 121 ° C. for 15 minutes. Here, Candida utilus IF pre-cultured in a medium with the same composition as above
The culture solution 1 of O 1086 was inoculated, and cultured under aeration at 30 ° C. for 24 hours under agitation at 190 rpm, aeration of 0.4 vvm, and an internal pressure of the fermenter of 0.4 kg / cm 2 . Thereafter, 7.5 kg of fresh wet cells were obtained by centrifugation. Using the whole amount of the raw wet cells, a reaction solution of a total amount of 100 l was composed of a racemic 1,3-butanediol (5 kg), calcium carbonate (0.5 kg), and a silicon defoamer (0.01 kg), and stirred at 30 ° C. 190rpm, aeration 0.4vvm, internal pressure of fermenter
Under a condition of 0.4 kg / cm 2, the reaction was carried out by aeration and stirring.

反応開始後50時間目にサンプリングし、生成物の濃
度、光学純度を分析したところ、1,3−ブタンジオール
濃度は20.3mg/ml、生成物は(S)体であり光学純度は9
8.9%e.e.であった。そこでこの反応はここで終了とし
た。以後、この反応終了液を50℃で1時間加熱処理し、
次いで冷却後、連続遠心分離機により除菌操作を行い上
澄液を得た。
Sampling was performed 50 hours after the start of the reaction, and the concentration and optical purity of the product were analyzed. The 1,3-butanediol concentration was 20.3 mg / ml, the product was (S) form, and the optical purity was 9%.
It was 8.9% ee. The reaction was terminated here. Thereafter, the reaction solution was heated at 50 ° C. for 1 hour,
Next, after cooling, the bacteria were removed by a continuous centrifuge to obtain a supernatant.

この上澄液には光学純度98.7%e.e.の(S)体1,3−
ブタンジオールが合計2.04kg含まれていた。
The supernatant contains 98.7% ee (S) -form 1,3-
A total of 2.04 kg of butanediol was contained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の方法を用いることにより、工業的規模での光
学活性ジオールの製造に於いて光学純度の低下が防止可
能となった。
By using the method of the present invention, a decrease in optical purity can be prevented in the production of an optically active diol on an industrial scale.

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ジオールのエナンチオマー混合物に、ゲオ
トリカム(Geotrichum)属又はキャンディダ(Candid
a)属に属する微生物を作用させ残存する光学活性ジオ
ールを採取する光学活性ジオールの製造方法に於いて、
反応終了液を下記(1)〜(5)から選ばれる光学純度
低下防止処理をそれぞれ単独であるいは組み合わせて行
なうことにより、残存する光学活性ジオールの光学純度
の低下を防ぐことを特徴とする光学活性ジオールの製造
方法。 (1)反応終了液を少なくとも好気条件下に置く。 (2)反応終了液を加熱処理する。 (3)反応終了液を冷却処理する。 (4)反応終了液を酸性化処理或いは塩基性化処理す
る。 (5)反応終了液に有機溶媒を添加する。
1. The method according to claim 1, wherein said enantiomeric mixture of diols is of the genus Geotrichum or Candid.
a) A method for producing an optically active diol in which a microorganism belonging to the genus is acted to collect the remaining optically active diol,
An optical activity characterized by preventing the decrease of the optical purity of the remaining optically active diol by performing the treatment for preventing optical purity decrease selected from the following (1) to (5) individually or in combination with the reaction completed solution. A method for producing a diol. (1) The reaction completed solution is placed at least under aerobic conditions. (2) Heat treatment of the reaction-terminated liquid. (3) The reaction completed solution is cooled. (4) Acidifying or basifying the reaction-terminated liquid. (5) An organic solvent is added to the reaction completed solution.
【請求項2】ジオールが1,3−ブタンジオールである請
求項1記載の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the diol is 1,3-butanediol.
【請求項3】好気条件が溶存酸素濃度で0.01ppm以上で
ある請求項1記載の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the aerobic condition is a dissolved oxygen concentration of 0.01 ppm or more.
【請求項4】加熱処理が50℃以上に反応終了液を加熱す
ることである請求項1記載の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the heat treatment comprises heating the reaction-terminated liquid to 50 ° C. or higher.
【請求項5】冷却処理が15℃以下に反応終了液を保持す
ることである請求項1記載の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the cooling treatment is to keep the reaction-terminated liquid at 15 ° C. or lower.
【請求項6】酸性化処理がpH3以下、塩基性化処理がpH8
以上に反応終了液を保持することである請求項1記載の
製造方法。
6. An acidification treatment of pH 3 or less, and a basification treatment of pH 8 or less.
The method according to claim 1, wherein the reaction-terminated liquid is held as described above.
【請求項7】有機溶媒がアセトン、メタノール又はエタ
ノールである請求項1記載の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the organic solvent is acetone, methanol or ethanol.
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