通過使用假單胞菌屬、紅球菌屬或芽孢桿菌屬的細菌的2-氧代-4-(烷硫基或芳硫基)-1...的製作方法

2023-05-07 19:51:56

專利名稱：：通過使用假單胞菌屬、紅球菌屬或芽孢桿菌屬的細菌的2-氧代-4-(烷硫基或芳硫基)-1...的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種用於製備含硫羥基羧酸的方法。
背景技術：
：表示的含硫(x-羥基羧酸化合物的方法，所述方法包括使由式(l)表示的含硫乙酮醇受到能夠將所述含硫乙酮醇轉化成為相應的含硫a-羥基羧酸化合物的屬於假單胞菌屬(^ew/owo"a力、紅球菌屬CR/z(x/ococcM》或芽孢桿菌屬0g""7/M)的微生物的微生物細胞或其處理材料的作用，在所述式(2)中，！^表示氫原子、具有1至8個碳原子的烷基，或具有6至20個碳原子的芳基，並且在所述式(l)中，R,與以上定義的相同；2.根據上述l所述的方法，其中所述的微生物是已經在伯醇或仲醇的存在下培養的屬於假單胞菌屬或紅球菌屬的微生物；3.根據上述1或2所述的方法，其中所述的微生物是屬於惡臭假單胞菌(^Psew(iomo"ay/MO.(ia)、3散zj、假單胞菌(i^ewdomo"osd/wz'wt^a)、門多薩假單胞菌(屍se"(iomcwaymewcio"Vza)、圓紅球菌(i/70cfococcwsg/o6erM/^y)、紅城紅球菌,cxiococcMs"Arapofe)、紫紅紅球菌(朋ocfococci^Aofifoc/7ra^)或紅球菌物種(i/2ocfococcwsp)的微生物；4.根據上述1所述的方法，其中所述的微生物是屬於蜂房芽孢桿菌(S腦'〃msa/vez〕的微生物；5.根據上述1至3中任一項所述的方法，其中所述的微生物是惡臭假單胞菌IF014164t、惡臭假單胞菌IAM1236、微小假單胞菌JCM2788t、門多薩假單胞菌IF014162、圓紅球菌ATCC15076、紅城紅球菌IFO12320、紫紅紅球菌ATCC15610或紅球菌物種ATCC19148;6.根據上述1或4所述的方法，其中所述的微生物是蜂房芽孢桿菌IF03343t;7.根據上述1至6中任一項所述的方法，其中由式(l)表示的含硫乙酮醇中的R,是具有1至8個碳原子的烷基；8.根據上述2所述的方法，其中所述的伯醇或仲醇是具有1至5個碳原子的伯醇或仲醇；和9.根據上述8所述的方法，其中所述伯醇或仲醇是l-丙醇。根據本發明，可以有效率地製備含硫羥基羧酸化合物，而沒有產生大量副產物並且抑制酶活性的任何擔憂。實施本發明的最佳方式以下，將解釋本發明的方法。在由式(1)表示的含硫乙酮醇以及由式(2)表示的含硫羥基羧酸化合物中，R,的具有l至8個碳原子的烷基的實例包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基和辛基。另外，R,的具有6至20個碳原子的芳基的實例包括苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等。由式(l)表示的含硫乙酮醇化合物中的R,優選是具有1至8個碳原子的烷基。由式(2)表示的含硫羥基羧酸化合物可以以鹽的形式存在，所述由式(2)表示的含硫羥基羧酸化合物通過本發明的方法從由式(l)表示的相應的含硫乙酮醇化合物製備，並且從反應混合物回收。式(l)的化合物例如可以通過使用噻唑啉鑰鹽和鹼作為催化劑的3-甲硫基丙醛和低聚甲醛的偶聯反應(例如，參見日本專利申請號2006-199127)或類似的反應製備。要在本發明的方法中用作催化劑的微生物的微生物細胞或其處理材料可以是任意的微生物細胞或其處理材料，只要它們是屬於能夠將含硫乙酮醇轉化成為相應的含硫a-羥基羧酸的假單胞菌屬、紅球菌屬或芽孢桿菌屬的微生物的微生物細胞及其處理材料即可。它們的實例包括下列微生物的微生物細胞或處理材料屬於假單胞菌屬例如惡臭假單胞菌、微小假單胞菌或門多薩假單胞菌的微生物；屬於紅球菌屬例如圓紅球菌、紅城紅球菌、紫紅紅球菌或紅球菌物種的微生物；以及屬於芽孢桿菌屬例如蜂房芽孢桿菌的微生物。優選的實例包括屬於紅球菌屬例如圓紅球菌、紅城紅球菌、紫紅紅球菌或紅球菌物種的微生物的微生物細胞或處理材料。進一步優選的實例包括屬於紅球菌屬例如紫紅紅球菌或紅球菌物種的微生物的微生物細胞或處理材料。它們的具體實例包括在水的存在下培養的惡臭假單胞菌IF014164t、惡臭假單胞菌IAM1236、微小假單胞菌JCM2788t、門多薩假單胞菌IF014162、圓紅球菌ATCC15076、紅城紅球菌IFO12320、紫紅紅球菌ATCC15610、紅球菌物種ATCC19148或蜂房芽孢桿菌IF03343t的微生物的微生物細胞或處理材料。優選的實例包括圓紅球菌ATCC15076、紅城紅球菌IFO12320、紫紅紅球菌ATCC15610或紅球菌物種ATCC19148的微生物的微生物細胞或處理材料，並且進一步優選的實例包括紫紅紅球菌ATCC15610或紅球菌物種ATCC19148的微生物的微生物細胞或處理的材料，其在水的存在下培養。根據本發明的方法，由式(l)表示的含硫乙酮醇的羧基可以被還原，並且羥基可以被優先氧化。這裡所使用的"優先氧化"是指與含硫乙酮醇的硫化物氧化相比，伯羥基的氧化優先進行。可以使用用於培養各種微生物的培養基培養本發明中使用的屬於假單胞菌屬如惡臭假單胞菌、微小假單胞菌或門多薩假單胞菌的微生物，屬於紅球菌屬如圓紅球菌、紅城紅球菌、紫紅紅球菌或紅球菌物種的微生物，或屬於芽孢桿菌屬如蜂房芽孢桿菌的微生物，所述培養基適當地含有碳源、氮源、有機鹽、無機鹽等。培養基中含有的碳源的實例包括葡萄糖、蔗糖、甘油、澱粉、醇、有機酸和糖蜜。作為醇，具體地，優選具有1至5個碳原子的伯醇或仲醇，並且其實例包括甲醇、乙醇、l-丙醇、2-丙醇、l-丁醇、2-甲基-l-丙醇和2,2-二甲基-1-丙醇。通過在其中加入了醇的培養基中培養以上微生物，可以增強反應性。氮源的實例包括酵母提取物、肉膏、腖、酪蛋白胺基酸、麥芽汁、大豆粉、玉米漿、棉籽粉、乾酵母、硫酸銨和硝酸鈉，並且有機鹽和無機鹽的實例包括氯化鈉、氯化鉀、碳酸鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀(dipotassiumphosphate)、碳酸鈣、乙酸銨、硫酸鎂、硫酸銅、硫酸鋅、硫酸亞鐵或氯化鈷。培養方法的實例包括固體培養和液體培養(試管培養、燒瓶培養、小型發酵罐培養等)。對培養溫度和液體培養基的pH值沒有特別限制，只要它們在使得要在本發明中使用的微生物可以生長的範圍內即可。例如，培養溫度通常在約15至45。C的範圍內，並且液體培養基的pH值通常在約4至8的範圍內。培養時間可以取決於培養條件而適當地選擇，並且通常為約1至7天。可以將培養的微生物細胞原樣用於本發明的方法。對於原樣使用微生物細胞，例如，(l)可以原樣使用培養的液體培養基，或(2)通過培養的液體培養基的離心收集微生物細胞，隨後使用收集的細胞(必要時，作為用緩衝液或水洗滌以後的溼細胞)。備選地，在本發明的方法中，可以使用如上所述得到的微生物細胞的處理材料。該處理材料的實例包括在其培養以後用有機溶劑(例如，丙酮、乙醇等)處理的微生物細胞，經過冷凍乾燥法處理或鹼處理的微生物細胞，物理或酶破裂的微生物細胞，或從這些處理材料分離並提取的粗酶。另外，該處理材料包括通過已知方法製備的上述處理材料的固定材料。本發明的方法通常在水的存在下進行。在此情況下，水可以以緩衝液的形式。緩衝液中使用的緩衝劑的實例包括磷酸的鹼金屬鹽，如磷酸鈉、磷酸鉀等；以及乙酸的鹼金屬鹽，如乙酸鉀等。備選地，本發明的方法可以在水和疏水有機溶劑的存在下進行。要使用的疏水有機溶劑的實例包括酯，如甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯等；醇，如正丁醇、正戊醇、正辛醇等；芳族烴，如苯、甲苯、二甲苯等；醚，如二乙醚、二異丙醚、甲基叔丁基醚等；和滷化烴，如氯仿、1，2-二氯乙垸等；以及它們的混合物。另外，本發明的方法還可以在水和親水有機溶劑的存在下進行。要使用的親水有機溶劑的實例包括醇，如甲醇、乙醇等；酮，如丙酮等;和醚，如二乙氧基甲烷、四氫呋喃、二噁垸等；以及它們的混合物。本發明的方法通常在水性層的pH值為3至10的範圍內進行，但是該pH值可以在使得反應進行的範圍內適當地改變。本發明的方法通常在約0至6(TC的範圍內進行，但是該溫度可以在使得反應進行的範圍內適當地改變。本發明的方法通常在約0.5小時至約IO天的範圍內進行。通過在原料即含硫乙酮醇的加入完成以後，用例如液相色譜法、氣相色譜法等測量反應混合物中的含硫乙酮醇的量，可以確定反應的終點。本發明的方法中的原料即含硫乙酮醇的濃度通常不高於50%(w/v)，並且可以將含硫乙酮醇連續或相繼地加入到反應體系中，以將反應體系中的含硫乙酮醇的濃度保持幾乎恆定。在本發明的方法中，在必要時，例如，可以向反應體系中加入糖類，如葡萄糖、蔗糖、果糖等；表面活性劑，如TritonX-100(註冊商標)、Tween60(註冊商標)等。在反應完成以後，通過進行常規的後處理，如用有機溶劑萃取並濃縮，可以從反應混合物回收相應於含硫乙酮醇的目標含硫羥基羧酸化合物。在必要時，通過柱色譜法、蒸餾等，可以將回收的含硫羥基羧酸化合物進一步提純。以下通過實施例將更詳細地解釋本發明的方法，但是本發明的方法不限於這些實施例。參考例14-甲硫基-2-氧代-l-丁醇的合成在室溫下，向配備有磁力攪拌器的200mL的燒瓶中裝入23.7g的3-甲硫基丙醛、17.7g低聚甲醛、4g3-乙基苯並噻唑啉基溴化物(3-ethylbenzothiazolinylbromide)和100g叔丁醇，並且攪拌混合物。向此混合物中加入1.3g三乙胺，將溫度升高至8(TC的內部溫度，並且在相同的溫度下將混合物攪拌24小時。在反應完成以後，加入100g乙酸乙酯，將混合物用20g水洗滌兩次，並且將得到的有機層濃縮。將得到的油在減壓下蒸餾，回收作為在45至5(TC的蒸餾溫度(0.5至0.6kPa)的餾分的15g3-甲硫基丙醛，並且得到在85至95。C的蒸餾溫度(0.3kPa)的15g餾分(以下稱為餾分A)。在通過氣相色譜面積百分數法(gaschromatographyareapercentagemethod)分析餾分A時，以40%的濃度含有4-(甲硫基)-2-氧代-l-丁醇。將餾分A通過矽膠柱進一步提純。在用乙酸乙酯:正己烷=1:4洗脫排除低極性雜質以後，用乙酸乙酯:正己烷=2:4洗脫4-(甲硫基)-2-氧代-1-丁醇。將溶劑蒸餾去除，以得到1.4g具有9P/。的純度的4-(甲硫基)-2-氧代-l-丁醇的餾分(氣相色譜面積百分數法)和2.0g具有82%的純度的餾分(氣相色譜面積百分數法)。將這些餾分在室溫下全部固化。4-(甲硫基)-2-氧代-1-丁醇的光譜數據'H匿NMR(5ppm，DMSO-d6，TMS標準)2.05(s,3H)，2.62(m,2H)，2.70(m,2H)，4.06(s,2H)，5.13(bs，1H)MS,m/z(相對強度):134(32,M+)，106(20),103(19)，86(5)，75(55)，61(100)實施例1根據本發明的方法的從含硫乙酮醇製備含硫羥基羧酸化合物向試管中放入5ml滅菌培養基(通過向1L水中加入20gl-丙醇、5g聚腖、3g酵母提取物、3g肉膏、0.2g硫酸銨、lg磷酸二氫鉀和0.5g七水合硫酸鎂，然後將pH值調節到7.0獲得)，並且將該培養基用屬於紫紅紅球菌的ATCC15610菌株接種。在需氧條件下，在3(TC將接種的培養基振蕩培養。在培養完成以後，通過離心分離微生物細胞，以得到活的微生物細胞。向螺杆開啟式試管(screw-openingtesttube)中放入1ml0.1M磷酸鉀緩衝液(pH7)，將活的微生物細胞加入其中，以製備懸浮液。向該懸浮液中加入1mg原料(4-甲硫基-2-氧代-l-丁醇)，然後將得到的混合物在3(TC振蕩7天。在反應完成以後，取樣0.5ml反應混合物。在從樣品混合物移除微生物細胞以後，通過液相色譜法分析製備的2-羥基-4-甲硫基丁酸的量。結果，製備的2-羥基-4-甲硫基丁酸的濃度為0.75g/L。含量分析條件柱:CadenzaCD-C18(4.6mmfx15cm,3拜)(由Imtakt製造)流動相0.1%的水性三氟乙酸作為A溶液，甲醇作為B溶液時間(分鐘)A溶液(％):B溶液(％)080:201080:202050:503050:5030.180:20流速0.5ml/分鐘柱溫40。C檢測220nm實施例2根據本發明的方法從含硫乙酮醇製備含硫羥基羧酸化合物向試管中加入5ml滅菌培養基(通過向1L水中加入20gl-丙醇、5g聚腖、3g酵母提取物、3g肉膏、0.2g硫酸銨、lg磷酸二氫鉀和0.5g七水合硫酸鎂，然後將pH值調節到7.0獲得)，並且將該培養基用屬於紅球菌物種的ATCC19148菌株接種。在需氧條件下，在3(TC將接種的培養基振蕩培養。在培養完成以後，通過離心分離微生物細胞，以得到活的微生物細胞。向螺杆開啟式試管中加入lml0.1M磷酸鉀緩衝液(pH7)，將活的微生物細胞加入其中，以製備懸浮液。向該懸浮液中加入1mg原料(4-甲硫基-2-氧代-l-丁醇)，然後將得到的混合物在3CTC振蕩7天。在反應完成以後，取樣0.5ml反應混合物。在從樣品混合物移除微生物細胞以後，通過液相色譜法分析製備的2-羥基-4-甲硫基丁酸的量。結果，製備的2-羥基-4-甲硫基丁酸的濃度為0.43g/L。含量分析條件柱CadenzaCD-C18(4.6mmfx15cm，3拜)(由Imtakt製造)流動相0.1%的水性三氟乙酸溶液作為A溶液，甲醇作為B溶液時間(分鐘)A溶液(％):B溶液(％)080:201080:202050:503050:5030.180:20流速0.5ml/分鐘柱溫40°C檢領"220nm實施例3根據本發明的方法從含硫乙酮醇製備含硫羥基羧酸化合物向試管中加入5ml滅菌培養基(通過向1L水中加入20g葡萄糖、5g聚腖、3g酵母提取物、3g肉膏、0.2g硫酸銨、1g磷酸二氫鉀和0.5g七水合硫酸鎂，然後將pH值調節到7.0獲得)，並且將該培養基用屬於蜂房芽孢桿菌的IF03343t菌株接種。在需氧條件下，在30。C將接種的培養基振蕩培養。在培養完成以後，通過離心分離微生物細胞，以得到活的微生物細胞。向螺杆開啟式試管中加入lml0.1M磷酸鉀緩衝液(pH7)，將活的微生物細胞加入其中，以製備懸浮液。向該懸浮液中加入1mg原料(4-甲硫基-2-氧代-l-丁醇)，然後將得到的混合物在3(TC振蕩10天。在反應完成以後，取樣0.5ml反應混合物。在從樣品混合物移除微生物細胞以後，通過液相色譜法分析製備的2-羥基-4-甲硫基丁酸的量。結果，製備的2-羥基-4-甲硫基丁酸的濃度為0.03g/L。含量分析條件'柱CadenzaCD-C18(4.6mmfx15cm，3—(由Imtakt製造)流動相0.1%的水性三氟乙酸溶液作為A溶液，甲醇作為B溶液時間(分鐘)A溶液(％):B溶液(％)080:201080:202050:503050:5030.180:20流速0.5ml/分鐘柱溫40°C檢觀lj:220腿實施例4根據本發明的方法從含硫乙酮醇製備含硫羥基羧酸化合物向試管中加入5ml滅菌培養基(通過向1L水中加入20gl-丙醇、5g聚腖、3g酵母提取物、3g肉膏、0.2g硫酸銨、lg磷酸二氫鉀和0.5g七水合硫酸鎂，然後將pH值調節到7.0獲得)，並且將該培養基用惡臭假單胞菌IF014164t、惡臭假單胞菌IAM1236、微小假單胞菌JCM2788t、門多薩假單胞菌IF014162、圓紅球菌ATCC15076以及紅城紅球菌IFO12320菌株的每一種接種。在需氧條件下，在3(TC將每一個接種的培養基振蕩培養。在培養完成以後，通過離心分離微生物細胞，以得到活的微生物細胞。向螺杆開啟式試管中加入1ml0.1M磷酸鉀緩衝液(pH7)，將活的微生物細胞加入其中，以製備懸浮液。向該懸浮液中加入lmg原料(4-甲硫基-2-氧代-l-丁醇)，然後將得到的混合物在3(TC振蕩5天或10天。在反應完成以後，取樣0.5ml反應混合物。在從樣品混合物移除微生物細胞以後，通過液相色譜法分析製備的2-羥基-4-甲硫基丁酸的量。結果顯示於表1中。表ltableseeoriginaldocumentpage13含量分析條件柱Cade畫CD-C18(4.6mmfxl5cm，3—(由Imtakt製造)流動相0.1%的水性三氟乙酸溶液作為A溶液，甲醇作為B溶液時間(分鐘)A溶液(％):B溶液(％)080:201080:202050:50305030.180流速0.5ml/分鐘柱溫40°C檢測220nm5020工業適用性根據本發明，可以有效率地製備含硫羥基羧酸化合《權利要求1.一種用於製備由式(2)表示的含硫α-羥基羧酸化合物的方法，所述方法包括使由式(1)表示的含硫乙酮醇受到能夠將所述含硫乙酮醇轉化成為相應的含硫α-羥基羧酸化合物的屬於假單胞菌屬(Pseudomonas)、紅球菌屬(Rhodococcus)或芽孢桿菌屬(Bacillus)的微生物的微生物細胞或其處理材料的作用，在所述式(2)中，R1表示氫原子、具有1至8個碳原子的烷基，或具有6至20個碳原子的芳基，並且在所述式(1)中，R1與以上定義的相同。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述的微生物是已經在伯醇或仲醇的存在下培養的屬於假單胞菌屬或紅球菌屬的微生物。3.根據權利要求1或2所述的方法，其中所述的微生物是屬於惡臭假單胞菌(屍化M(iomo"asjTO"(ia)、微小假單胞菌(屍化M(iomo"aycz7m'"wto)、門多薩假單胞菌(屍wwob歸wasme"(ioc,"(3)、圓紅球菌(Z/zo(i。coccM51g/o6era/w力、紅城紅球菌(7/ofifococcweo^rapofe)、紫紅紅球菌(7/zoofococc^sr/zoabc/zraMs)或紅球菌物禾中(i/20cfococcwssp)的微生物。4.根據權利要求1所述的方法，其中所述的微生物是屬於蜂房芽孢桿菌CSa"7/wa/vd)的微生物。5.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中所述的微生物是惡臭假單胞菌IF014164t、惡臭假單胞菌IAM1236、微小假單胞菌JCM2788t、門多薩假單胞菌IF014162、圓紅球菌ATCC15076、紅城紅球菌IFO12320、紫紅紅球菌ATCC15610或紅球菌物種ATCC19148。6.根據權利要求1或4所述的方法，.其中所述的微生物是蜂房芽孢桿菌IF03343t。7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中由式(l)表示的含硫乙酮醇中的R,是具有1至8個碳原子的烷基。8.根據權利要求2所述的方法，其中所述的伯醇或仲醇是具有1至5個碳原子的伯醇或仲醇。9.根據權利要求8所述的方法，其中所述伯醇或仲醇是1-丙醇。全文摘要本發明提供一種用於製備由式(2)表示的含硫α-羥基羧酸化合物的方法，所述方法包括使由式(1)表示的含硫乙酮醇受到能夠將乙酮醇轉化成為相應的α-羥基羧酸化合物的屬於假單胞菌屬(Pseudomonas)、紅球菌屬(Rhodococcus)或芽孢桿菌屬(Bacillus)的微生物的微生物細胞或其處理材料的作用，從而在不使用羥基腈化合物作為原料的情況下製備含硫α-羥基羧酸化合物，在所述式(2)中，Rl表示氫原子、C1-8烷基，或C6-20芳基，並且在所述式(1)中，R1與以上定義的相同。文檔編號C12P11/00GK101517087SQ200780035410公開日2009年8月26日申請日期2007年9月21日優先權日2006年9月25日發明者朝子弘之,萩谷弘壽申請人:住友化學株式會社