(57)【要約】【課題】  ジカルボン酸を効率よく生成する。【解決手段】  ラッカーゼの存在下で、不飽和脂肪酸からジカルボン酸を生成する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラッカーゼの存在下で、不飽和脂肪酸からジカルボン酸を生成することを特徴とする、ジカルボン酸の製造方法。
【請求項２】
上記不飽和脂肪酸は、リノール酸又はオレイン酸であることを特徴とする、請求項１記載のジカルボン酸の製造方法。
【請求項３】
上記ジカルボン酸は、アゼライン酸であることを特徴とする、請求項１記載のジカルボン酸の製造方法。
【請求項４】
反応系にメディエーターを共存させることを特徴とする、請求項１記載のジカルボン酸の製造方法。
【請求項５】
上記メディエーターは、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール、ビオルリン、2,2'-アジノ-ビス(3-エチルベンゾチアゾリン-6-スルホン酸)二アンモニウム、1-ニトロソ-2-ナフトール-3,6-ジスルホン酸ナトリウム及び4-ヒドロキシ安息香酸からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする、請求項４記載のジカルボン酸の製造方法。
【請求項６】
反応系において、上記メディエーターが少なくとも1mM以上の濃度で存在することを特徴とする、請求項４記載のジカルボン酸の製造方法。
【請求項７】
ラッカーゼを主成分とするジカルボン酸生成剤。
【請求項８】
上記ジカルボン酸はアゼライン酸であることを特徴とする、請求項７記載のジカルボン酸生成剤。
【請求項９】
メディエーターを更に含むことを特徴とする、請求項７記載のジカルボン酸生成剤。
【請求項１０】
上記メディエーターは、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール、ビオルリン、2,2'-アジノ-ビス(3-エチルベンゾチアゾリン-6-スルホン酸)二アンモニウム、1-ニトロソ-2-ナフトール-3,6-ジスルホン酸ナトリウム及び4-ヒドロキシ安息香酸からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする、請求項９記載のジカルボン酸生成剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、様々な用途を有するジカルボン酸の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジカルボン酸は、分子内にカルボキシル基を2個もつ有機化合物である。ジカルボン酸は、合成樹脂、高級潤滑油、可塑剤、香料等の原料として有用な物質である。例えば、ジカルボン酸の一つであるアゼライン酸は、ポリエステル繊維、ポリエステルフィルム、ウレタンエラストマー、接着剤、可塑剤、合成潤滑剤等の原料として、又は育毛剤や化粧品の原料として工業的に広く使用されている。
【０００３】
アゼライン酸の製造方法としては、オゾン酸化を用いた方法が知られている(特許文献１)。特許文献１には、例えば工業用オレイン酸をオゾンと接触させてオゾン化物の混合物を生成し、次いで当該オゾン化物混合物を酸化物(過酸化水素や酸素等)と接触させて酸化物の混合物を生成することで、アゼライン酸を製造する方法が開示されている。しかしながら、当該オゾン酸化を用いた方法において、生成するオゾン化物は爆発性の不安定な化合物であるため、爆発の可能性がある。また、上記オゾン酸化を用いた方法では、オゾン化物を処理するために、亜鉛等の触媒を使用する（例えば、「基礎有機化学」, 阿部芳郎, 小林賢三, 培風館 (1979) p.42）。さらに、オゾン酸化による副生成物のカルボニル化合物を減少させる方法として、マンガンイオンを含む触媒を使用する方法が知られている（特表平9-509413号公報）。このような亜鉛やマンガンイオンは有害であり、処理施設外に流出した場合には、環境汚染を引き起こす可能性がある。さらに、上述した副生成物のカルボニル化合物を減少させる方法の最終ステップの反応条件は、100℃以上と高温で、環境負荷が高く、エネルギーコストもかかる。また、オゾン酸化を用いた方法では、反応が多段階であるため、複数の反応槽を必要とし、コストがかかるとともに煩雑である。さらにオゾン自体のコストも高い。このように、上述したオゾン酸化を用いた方法では、環境負荷及びコストが高く、アゼライン酸の生成効率が悪い。
【０００４】
また、ジカルボン酸の製造方法としては、微生物を用いた方法が知られている(特許文献２)。特許文献２では、ノカルディア(Nocardia)属に属するジカルボン酸生産菌を用いて、ノルマルパラフィン、脂肪酸又は脂肪酸誘導体のω-末端を選択的に酸化してジカルボン酸を生成する方法が開示されている。しかしながら、このような微生物を用いたジカルボン酸の製造方法では、微生物の生育に時間を要し、原料投入からジカルボン酸の製造までに時間がかかり、効率が悪い。
そこで、安全で、生成効率が高いジカルボン酸の製造方法が望まれている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第2,813,113号明細書
【特許文献２】特公平04-58314号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上述したような実状に鑑み、ジカルボン酸を効率よく生成できるジカルボン酸の製造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】
【０００７】
上述した目的を達成するため、本発明者が鋭意検討した結果、ラッカーゼの存在下において、不飽和脂肪酸からジカルボン酸が生成されることを見出し、さらにメディエーターを共存させることでその生成が効率よく進行することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は以下を包含する。
（１）ラッカーゼの存在下で、不飽和脂肪酸からジカルボン酸を生成することを特徴とする、ジカルボン酸の製造方法。
（２）上記不飽和脂肪酸は、リノール酸又はオレイン酸であることを特徴とする、（１）記載のジカルボン酸の製造方法。
（３）上記ジカルボン酸は、アゼライン酸であることを特徴とする、（１）記載のジカルボン酸の製造方法。
（４）反応系にメディエーターを共存させることを特徴とする、（１）記載のジカルボン酸の製造方法。
（５）上記メディエーターは、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール、ビオルリン、2,2'-アジノ-ビス(3-エチルベンゾチアゾリン-6-スルホン酸)二アンモニウム、1-ニトロソ-2-ナフトール-3,6-ジスルホン酸ナトリウム及び4-ヒドロキシ安息香酸からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする、（４）記載のジカルボン酸の製造方法。
（６）反応系において、上記メディエーターが少なくとも1mM以上の濃度で存在することを特徴とする、（４）記載のジカルボン酸の製造方法。
（７）ラッカーゼを主成分とするジカルボン酸生成剤。
（８）上記ジカルボン酸はアゼライン酸であることを特徴とする、（７）記載のジカルボン酸生成剤。
（９）メディエーターを更に含むことを特徴とする、（７）記載のジカルボン酸生成剤。
（１０）上記メディエーターは、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール、ビオルリン、2,2'-アジノ-ビス(3-エチルベンゾチアゾリン-6-スルホン酸)二アンモニウム、1-ニトロソ-2-ナフトール-3,6-ジスルホン酸ナトリウム及び4-ヒドロキシ安息香酸からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする、（９）記載のジカルボン酸生成剤。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るジカルボン酸の製造方法によれば、不飽和脂肪酸からジカルボン酸を効率よく生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明に係るジカルボン酸の製造方法（以下、単に「ジカルボン酸製造方法」という）は、ラッカーゼ(Laccase)の存在下で、不飽和脂肪酸からジカルボン酸を生成する方法である。
【００１２】
ジカルボン酸製造方法において使用するラッカーゼとしては、ベンゼンジオールを1,2-ベンゾキノンと水に分解する反応を触媒する機能を有する限り、由来、精製度等に限定されない。すなわち、ジカルボン酸製造方法においては、各種微生物由来のラッカーゼ、菌類由来のラッカーゼ、ウルシ由来のラッカーゼ等を使用することができる。
【００１３】
ジカルボン酸製造方法において、ラッカーゼを用いる場合、例えば、反応系においてラッカーゼ濃度を1〜300 U/ml、好ましくは1〜150 U/ml、より好ましくは、1〜20 U/mlとする。
【００１４】
また、ジカルボン酸製造方法においては、ジカルボン酸を生成すべく、反応対象物として不飽和脂肪酸を用いる。不飽和脂肪酸としては、ラッカーゼの触媒活性によりジカルボン酸が生成されるものであれば特に限定されないが、例えばリノール酸、オレイン酸、α-リノレン酸、γ-リノレン酸、アラキドン酸、パルミトレイン酸、ペトロセリン酸、ビスホモ-γ-リノレン酸、EPA(エイコサペンタエン酸)、DHA(ドコサヘキサエン酸)が挙げられる。特に、リノール酸又はオレイン酸が好ましい。
【００１５】
ジカルボン酸製造方法において、リノール酸又はオレイン酸を使用する場合には、例えば、反応系においてリノール酸又はオレイン酸の濃度を1〜100mM、好ましくは1〜50mM、より好ましくは、5〜10mMとする。
【００１６】
ジカルボン酸製造方法において、生成されるジカルボン酸は上述した不飽和脂肪酸の種類に応じて異なる。例えば、リノール酸(CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH)又はオレイン酸(CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH)を不飽和脂肪酸として用いた場合には、ジカルボン酸としてアゼライン酸(HOOC(CH2)7COOH)が生成されることとなる。上述したその他の不飽和脂肪酸を用いた場合には、以下のジカルボン酸が生成されることとなる。
【００１７】
不飽和脂肪酸          ⇒          ジカルボン酸
α-リノレン酸                     アゼライン酸
γ-リノレン酸                     アジピン酸
アラキドン酸                      グルタル酸
パルミトレイン酸                  アゼライン酸
ペトロセリン酸                    アジピン酸
ビスホモ-γ-リノレン酸            スベリン酸
EPA                               グルタル酸
DHA                               コハク酸
【００１８】
さらに、ジカルボン酸製造方法においては、ラッカーゼ及び不飽和脂肪酸の他に、メディエーターを共存させ、不飽和脂肪酸からジカルボン酸を生成することもできる。メディエーターを共存させて反応を行うことによって、ジカルボン酸の生成効率及び生産量を向上させることができる。
【００１９】
メディエーターとしては、例えば、通常ラッカーゼとともに使用されているものが挙げられる。例えば、メディエーターとして1-ヒドロキシベンゾトリアゾールを使用することができる。1-ヒドロキシベンゾトリアゾール以外のメディエーターとしては、例えば、ビオルリン（Violuric acid：VAと略称する場合もある）、2,2'-アジノ-ビス(3-エチルベンゾチアゾリン-6-スルホン酸)二アンモニウム（ABTSと略称する場合もある）、1-ニトロソ-2-ナフトール-3,6-ジスルホン酸ナトリウム（NNDSと略称する場合もある）及び4-ヒドロキシ安息香酸（4HBAと略称する場合もある）を例示できる。これらメディエーターは、単独で用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い。
【００２０】
ジカルボン酸製造方法において、1-ヒドロキシベンゾトリアゾールなどのメディエーターを使用する場合、例えば、反応系においてメディエーターの濃度を少なくとも1mM以上、好ましくは1〜10mM、より好ましくは1〜5mMとする。
【００２１】
ジカルボン酸製造方法では、上述した不飽和脂肪酸を、ラッカーゼに接触させることで、ジカルボン酸を生成することができる。
【００２２】
ジカルボン酸製造方法における反応系は、例えば、不飽和脂肪酸及びラッカーゼ並びにメディエーター等のその他の成分を、適当な緩衝液等に混合することによって調製することができる。調製した反応系では、不飽和脂肪酸とラッカーゼとが接触する状態で、撹拌や振盪を行いながら反応させることができる。反応系の温度は、20〜65℃、好ましくは20〜50℃、より好ましくは30〜45℃の範囲に維持することが好ましい。また、反応系のpHは、4〜6、好ましくは4〜5.5、より好ましくは4〜4.5の範囲に維持することが好ましい。また、反応時間は、3〜72時間、好ましくは6〜48時間、より好ましくは24〜48時間で各成分の追加又は新しい反応液に移す等の処理をすることが好ましい。
【００２３】
以上のようなジカルボン酸製造方法によれば、不飽和脂肪酸からジカルボン酸を効率よく生成することができる。また、反応系にメディエーターを加えた場合には、ジカルボン酸の生成効率及び生産量を向上させることができる。
【００２４】
ジカルボン酸製造方法では、無害な天然触媒であるラッカーゼを使用するので、環境負荷がない。また、上述したように、通常、反応は常温で行われ、従来のジカルボン酸の製造方法に比べ、エネルギーコストを大幅に低減できる。さらに、反応は1つの反応槽で行うことができ、設備投資において低コスト化を図ることができる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２６】
〔実施例１〕
50ml容チューブに、酒石酸バッファー(pH4.5、最終濃度10mM)を添加し、さらに、ラッカーゼ(大和化成製)を添加する時は最終濃度0.1％(w/v)(20 U/ml)で、メディエーターとして1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(以下、「HBT」という)を添加する時は最終濃度1mMで添加した。また、リノール酸をアセトン溶液として最終濃度9mMで、さらに界面活性剤としてTween 20を最終濃度0.05％となるように添加した。
【００２７】
次いで、上述の反応液(全量10mlの系)を30℃で振盪反応させた。振盪反応後、適宜サンプリングを行い、分析に供するまで-20℃で保存した。
【００２８】
サンプルはメチル化処理を行った後、ガスクロマトグラフィー・マススペクトリメトリー(GC-MS)に供した。ガスクロマトグラフィー・マススペクトリメトリーの測定条件は、以下の通りである。
【００２９】
ガスクロマトグラフィー・マススペクトリメトリーの測定条件
ガスクロマトグラフィー：HP6890 GC system
質量分析計：HP5973 Mass Selective Detector
オートサンプラー：HP7683 Injector
カラム：キャピラリーカラム Supelco 24314 SpB-PUFA 30.0m × 250 μm × 0.2 μm
昇温(オーブン)：50℃→10℃/分→215℃(10.5分)
スプリット比：20：1
【００３０】
6時間の反応後にサンプリングしたサンプルにおいて測定したアゼライン酸生産量の結果を図１に示す。図１において、「LA Lac- HBT-」は、反応液中にリノール酸(図１及び２で「LA」と略称する)を含み、ラッカーゼ(各図で「Lac」と略称する)及びHBTを含まないサンプルを用いた結果であり、「LA Lac+ HBT-」は、反応液中にリノール酸及びラッカーゼを含み、HBTを含まないサンプルを用いた結果であり、「LA Lac- HBT+」は、反応液中にリノール酸及びHBTを含み、ラッカーゼを含まないサンプルを用いた結果であり、「LA Lac+ HBT+」は、反応液中にリノール酸、ラッカーゼ及びHBTを含むサンプルを用いた結果である。図１における縦軸は、アゼライン酸生産量(mg/L)を示している。
【００３１】
図１から判るように、ラッカーゼ及びHBTの双方を添加しなかった場合、ラッカーゼを添加せず、HBTのみを添加した場合には、アゼライン酸の生成は認められなかったが、ラッカーゼを添加した場合にはアゼライン酸の生成が確認された。また、ラッカーゼ及びHBTの双方を添加した場合には、ラッカーゼのみを添加した場合と比較して、アゼライン酸生産量が4倍向上した。
【００３２】
さらに、アゼライン酸生成に関する経時的な結果を図２に示す。図２における「LA Lac+ HBT-」及び「LA Lac+ HBT+」は、図１と同様に、「LA Lac+ HBT-」が反応液中にリノール酸及びラッカーゼを含み、HBTを含まないサンプル、「LA Lac+ HBT+」が反応液中にリノール酸、ラッカーゼ及びHBTを含むサンプルである。図２における縦軸は、リノール酸からアゼライン酸への変換の割合(％)を示している。
【００３３】
図２から判るように、ラッカーゼのみを添加した場合には、反応から48時間でアゼライン酸生成が頭打ちになるのに対して、ラッカーゼ及びHBTの双方を添加した場合には、経時的にアゼライン酸生産量が上昇した。
【００３４】
〔実施例２〕
実施例２では、リノール酸の代わりにはオレイン酸を用いたこと以外は、実施例１と同様にして反応及び測定を行った。なお、オレイン酸は、アセトン溶液として最終濃度9mMで反応液に添加した。
【００３５】
24時間の反応後にサンプリングしたサンプルにおいて測定したアゼライン酸生産量の結果を図３に示す。図３において、「OA Lac- HBT-」は、反応液中にオレイン酸(図３で「OA」と略称する)を含み、ラッカーゼ及びHBTを含まないサンプルを用いた結果であり、「OA Lac+ HBT-」は、反応液中にオレイン酸及びラッカーゼを含み、HBTを含まないサンプルを用いた結果であり、「OA Lac- HBT+」は、反応液中にオレイン酸及びHBTを含み、ラッカーゼを含まないサンプルを用いた結果であり、「OA Lac+ HBT+」は、反応液中にオレイン酸、ラッカーゼ及びHBTを含むサンプルを用いた結果である。図３における縦軸は、アゼライン酸生産量(mg/L)を示している。
【００３６】
図３から判るように、ラッカーゼ及びHBTの双方を添加した場合のみにおいて、アゼライン酸の有意な生成を確認することができた。
【００３７】
〔実施例３〕
実施例３では、HBTの至適濃度について検討した。HBTを様々な最終濃度(0mM、0.01mM、0.1mM及び1mM)で添加したこと以外は、実施例１と同様にして反応及び測定を行った。なお、6時間の振盪反応後、サンプリングを行った。
【００３８】
アゼライン酸生産量の結果を図４に示す。図４における縦軸は、アゼライン酸生産量(mg/L)を示している。
図４から判るように、添加したHBTの最終濃度が0.1mMまでの場合には、アゼライン酸生産量に対する添加効果がほとんど認められなかったのに対して、HBTを最終濃度1mMで添加した場合には、アゼライン酸生産量が顕著に増加し、添加効果が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】リノール酸を用いてアゼライン酸生成反応を行った際の反応液組成とアゼライン酸生産量との関係を示す特性図である。
【図２】リノール酸を用いてアゼライン酸生成反応を行った際の反応液組成とリノール酸からアゼライン酸への変換の割合との関係を経時的に示す特性図である。
【図３】オレイン酸を用いてアゼライン酸生成反応を行った際の反応液組成とアゼライン酸生産量との関係を示す特性図である。
【図４】メディエーターとして各種最終濃度の1-ヒドロキシベンゾトリアゾールを用いてアゼライン酸生成反応を行った際のアゼライン酸生産量との関係を示す特性図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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