(57)【要約】  本発明は、発酵製造されたイソブテンからのイソペンタン誘導体の製造方法に関し、そのより高い純度は、方法及び製造されたイソペンタン誘導体の性質を改善する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
イソペンタン誘導体の製造方法であって、次のステップ
ａ）イソブテンの発酵製造
ｂ）イソペンタン誘導体を得るための、炭素原子一個分の長鎖化
ｃ）場合によっては、更なる誘導体化
を含む、前記方法。
【請求項２】
ステップａ）とｂ）との間にイソブテンの精製を行わない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップａ）のイソブテンが、トリサッカライド、ジサッカライド、モノサッカライド、アセトンまたはこれらの混合物から得られる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
イソブテンの発酵製造に再生可能原料が使用される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
発酵プロセスが、≧２０℃〜≦４５℃の温度で大気圧下に行われ、イソブテンがガス状の生成物として放出される、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
発酵プロセスが、≧２０℃〜≦４５℃の温度で１〜３０ｂａｒの間の加圧下に行われる、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
ステップｂ）がヒドロホルミル化／オキソ反応により行われる、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
ステップｂ）がコッホ反応により行われる、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
ステップｂ）とｃ）との間にイソペンタン誘導体の精製を行わない、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
ステップｃ）が、酸化、還元、還元的アミノ化、アンモノリシス及び／またはアルドール反応を含む、請求項１〜７及び９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
イソペンタン誘導体として３−メチルブタナールが製造される、請求項１〜７及び９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
イソペンタン誘導体として３−メチル酪酸が製造される、請求項１〜７及び９のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくは再生可能原料源からの、イソペンタン誘導体、特にイソバレルアルデヒド（３−メチルブタナール）、ピバリン酸、３−メチルブタノール、３−メチル酪酸、２，３−ジメチル−２−ブテン、２，３−ジメチルブタン−２，３−ジオール（ピナコール）及びメチル−ｔｅｒｔ−ブチルケトン（ピナコロン）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような化合物は、重要な産業的生成物である。例えばイソバレルアルデヒドの製造方法はかなり前から知られており、中でも、Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３，Ｖｏｌｕｍｅ  ２，ｐｐ．７３−７４（非特許文献１）並びにＷ．Ｊ．Ｓｃｈｅｉｄｍｅｉｒ，Ｃｈｅｍ．Ｚｔｇ．９６，１９７２，ｐｐ．３８３−３８７（非特許文献２）に記載されている。この際大概は、イソブテンから出発し、これを例えばオキソ反応またはヒドロホルミル化反応において炭素原子一個分長鎖化する。しかし、化学工業におけるこのようなイソペンタン誘導体の甚大な重要性の故に、イソペンタン誘導体を製造するための代替的な方法及び代替的な原料源に関して更なる改良が絶えず模索されている。  
【０００３】
工業的規模で有機化学品を製造するための出発材料としての再生可能原料の使用は、ますます重要となってきている。一方では、原油、天然ガス及び石炭をベースとする資源は保護すべきであり、他方で、再生可能原料を用いた場合には、二酸化炭素は、原則的に低廉でかつ多量に利用できる工業的に利用可能な炭素源中に結合される。有機化学品の工業的な製造のための再生可能原料の使用の例は、中でも、クエン酸、１，３−プロパンジオール、Ｌ−リシン、コハク酸、乳酸及びイタコン酸の製造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＥＰ１４８９０６２
【特許文献２】ＷＯ２０１２０４０８５９
【特許文献３】ＵＳ４６９８３０４
【特許文献４】ＵＳ２０１１１６５６４４（Ａ１）
【特許文献５】ＷＯ２０１２０５２４２７
【特許文献６】ＷＯ２０１１０３２９３４
【特許文献７】ＷＯ２０１１０７６６８９
【特許文献８】ＷＯ２０１１０７６６９１
【特許文献９】ＤＥ２６２７３５４
【特許文献１０】ＥＰ０５６２４５１
【特許文献１１】ＵＳ３５２７８０９
【特許文献１２】ＵＳ４１４８８３０
【特許文献１３】ＵＳ４２４７４８６
【特許文献１４】ＵＳ４２８３５６２
【特許文献１５】ＥＰ０１５５５０８
【特許文献１６】ＥＰ０２１４６２２
【特許文献１７】ＤＥ１０２００９０２９０５０
【特許文献１８】ＵＳ７０１２１６２
【特許文献１９】ＤＥ１０２０１００４１８２１
【特許文献２０】ＵＳ４４８７７２０
【特許文献２１】ＥＰ１６５７２３０
【特許文献２２】ＵＳ２００７０２６５４６７
【特許文献２３】ＤＥ３９３２３３２
【特許文献２４】ＤＥ３９３２３３１
【特許文献２５】ＤＥ１０２００７０４１３８０
【特許文献２６】ＤＥ１０２００６００１７９５
【特許文献２７】ＤＥ１０２００６０２６６２４
【特許文献２８】ＤＥ１０１２２７５８
【特許文献２９】ＵＳ６３４０７７８
【特許文献３０】ＥＰ６０３６３０
【特許文献３１】ＥＰ０５６２４５１
【特許文献３２】ＷＯ０２０７２５２２
【特許文献３３】ＤＥ１０２００６０３１９６４
【特許文献３４】ＤＥ２９１７７７９
【特許文献３４】ＥＰ９０２４６
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３，Ｖｏｌｕｍｅ  ２，ｐｐ．７３−７４
【非特許文献２】Ｗ．Ｊ．Ｓｃｈｅｉｄｍｅｉｒ，Ｃｈｅｍ．Ｚｔｇ．９６，１９７２，ｐｐ．３８３−３８７
【非特許文献３】Ｇｏｇｅｒｔｙ，Ｄ．Ｓ．ａｎｄ  Ｂｏｂｉｋ，Ｔ．Ａ．２０１０，Ａｐｐｌｉｅｄ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，ｐｐ．８００４-８０１０
【非特許文献４】Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ３．Ｅｄｉｔｉｏｎ  １９７８，Ｖｏｌ  ４，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ  Ｉｎｃ．，ｐｐ．３５８−３６０
【非特許文献５】Ｗｅｉｓｓｅｒｍｅｌ，Ａｒｐｅ，Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅ  Ｃｈｅｍｉｅ，ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ，３．Ｅｄｉｔｉｏｎ，１９８８，ｐｐ．７４−７９
【非特許文献６】Ｗｅｉｓｓｅｒｍｅｌ，Ａｒｐｅ，Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅ  Ｃｈｅｍｉｅ，ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ，３．Ｅｄｉｔｉｏｎ，１９８８，ｐ．７４
【非特許文献７】Ｆｕｋｕｄａ，Ｈ．１９８４  ｅｔ  ａｌ，Ｆｒｏｍ  Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ  ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（１９８４），４８（６），ｐｐ．１６７９−８２
【非特許文献８】Ｇｏｇｅｒｔｙ，Ｄ．Ｓ．ａｎｄ  Ｂｏｂｉｋ，Ｔ．Ａ．２０１０，Ａｐｐｌｉｅｄ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，ｐｐ．８００４−８０１０
【非特許文献９】Ｐｒｅｓｓｍａｎ，Ｄ．ａｎｄ  Ｌｕｃａｓ，Ｈ．Ｊ．１９４０，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，ｐｐ．２０６９−２０８１
【非特許文献１０】Ｊｏｎｅｓ，Ｔ．Ｄ．ａｎｄ  Ｗｏｏｄｓ，Ｄ．Ｒ．１９８６，Ｍｉｃｒｏｂ．  Ｒｅｖｉｅｗｓ，ｐｐ．４８４−５２４
【非特許文献１１】Ｔａｙｌｏｒ，Ｄ．Ｇ．ｅｔ  ａｌ  １９８０，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，１１８，ｐｐ．１５９−１７０
【非特許文献１２】Ｏｌｓｓｏｎ，Ｉ．Ｕ．１９９１，Ｅｕｒｏ  Ｃｏｕｒｓｅｓ：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，Ｖｏｌｕｍｅ  １，Ｉｓｓｕｅ  Ｓｃｉ．Ｄａｔｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ，ｐｐ．１５−３５
【非特許文献１３】Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，  ６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３，Ｖｏｌｕｍｅ  ２４，ｐｐ．５５３−５５９
【非特許文献１４】Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３，Ｖｏｌｕｍｅ  ６，ｐ．５０３
【非特許文献１５】Ｗｅｉｓｓｅｒｍｅｌ，Ａｒｐｅ，Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅ  Ｃｈｅｍｉｅ，ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ，３．Ｅｄｉｔｉｏｎ，１９８８，ｐｐ．１５０−１５２
【非特許文献１６】Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３，Ｖｏｌｕｍｅ  ６，ｐｐ．４９７−４９８
【非特許文献１７】Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，  ６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３，Ｖｏｌｕｍｅ  ６，ｐｐ．５００−５０２
【非特許文献１８】Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３，Ｖｏｌｕｍｅ  ２，ｐｐ．３８７−３９２
【非特許文献１９】Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３  Ｖｏｌｕｍｅ  ３８，ｐｐ．７０−７３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
再生可能原料は、これまでイソペンタン誘導体の製造には使用されていない。そのため、好ましくは再生可能原料源から、イソペンタン誘導体を製造するための代替的な改良された方法を提供するという課題がある。この際、イソペンタン誘導体の製造のためにできるだけ異性体を含まないイソブテンが使用されることが、イソペンタン誘導体の使用に関して特に重要である。
【０００７】
「イソペンタン誘導体」とは、特に、イソバレルアルデヒド（３−メチルブタナール）、ピバリン酸及びそのエステル、３−メチルブタノール、３−メチル酪酸及びそのエステル、２，３−ジメチル−２−ブテン、２，３−ジメチルブタン−２，３−ジオール（ピナコール）及びメチル−ｔｅｒｔ−ブチルケトン（ピナコロン）並びにこれらの化合物の混合物と理解される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題は、次のステップ：
ａ）イソブテンの発酵製造
ｂ）イソペンタン誘導体を得るための、炭素原子一個分の長鎖化
ｃ）場合によっては、更なる誘導体化
を含む、イソペンタン誘導体の製造方法によって解決される。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
後続の長鎖化が、イソペンタン誘導体を高い純度及び収率で与え、これは、任意選択的なその後の誘導体化においても同様に、純度及び収率を高めることが図らずしも判明した。従来技術では、イソブテンが実験室規模で高い純度で生化学的に生ずる方法は知られている。それで（直接の前駆生成物である３−ヒドロキシイソバレリエート（３−ヒドロキシ−３−メチルブチレート）から出発した場合についてであるが）、Ｇｏｇｅｒｔｙ，Ｄ．Ｓ．ａｎｄ  Ｂｏｂｉｋ，Ｔ．Ａ．２０１０，Ａｐｐｌｉｅｄ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，ｐｐ．８００４-８０１０（非特許文献３）は、イソブテンの発酵酵素合成を検証しており、その際、ＧＣによると、そう多くの量のｎ−ブテン異性体は有価値生成物中には認められなかった。
【００１０】
発酵の際に生じる副生成物である二酸化炭素、場合により及び他の不活性物は、場合により慣用の方法で適当な分離法を用いて除去することができる。
【００１１】
発酵プロセスから得られた高純度のイソブテンから中間体であるイソバレルアルデヒド及びピバリン酸並びに場合により他の誘導体への更なる加工は、発酵生成物中でのＣ４オレフィンとしてのイソブテンへの高い選択性の故に、イソバレルアルデヒド並びにピバリン酸及び対応する誘導体へのプロセス順列のかなりの簡素化を意味する。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態の一つでは、線状ブテン異性体を除去するためにステップａ）とｂ）との間にイソブテンの生成は行われない。本発明のこの実施形態では、本発明による発酵プロセスは、Ｃ４オレフィンとしてのイソブテンへの高い選択性を利用する。ここで「精製」とは、特に（ただし限定されない）次の方法のことと理解される：
−蒸留方法（しかし、これは、プロセス全体で生ずる線状ブテン異性体の沸点が互いに非常に近いために、この異性体の分離には大きな労力が必要とする点で困難となる（Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ３．Ｅｄｉｔｉｏｎ  １９７８，Ｖｏｌ  ４，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ  Ｉｎｃ．，ｐｐ．３５８−３６０（非特許文献４）参照）。
−イソブテンを、その高められた化学反応性に基づいて、化学反応によって分離し、次いでイソブテンに再び転化する精製または分離方法。この方法としては、中でも、第三ブタノールへの可逆的なプロトン触媒水付加方法またはメチル−第三−ブチルエーテルへのメタノール付加方法などの方法が挙げられる（ＥＰ１４８９０６２（特許文献１）参照）。次いで、それらの付加生成物からレトロ開裂（Ｒｕｅｃｋｓｐａｌｔｕｎｇ）によってイソブテンが回収される（Ｗｅｉｓｓｅｒｍｅｌ，Ａｒｐｅ，Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅ  Ｃｈｅｍｉｅ，ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ，３．Ｅｄｉｔｉｏｎ，１９８８，ｐｐ．７４−７９（非特許文献５）参照）。
−イソブテンを、その比較的コンパクトな空間分子構造基づいて、適当な物理的サイズ排除方法、例えば適当な孔サイズを有するモレキュラーシーブを用いて、線状ブテン異性体から分離する精製または分離方法（ＷＯ２０１２０４０８５９（特許文献２），Ｗｅｉｓｓｅｒｍｅｌ，Ａｒｐｅ，Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅ  Ｃｈｅｍｉｅ，ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ，３．Ｅｄｉｔｉｏｎ，１９８８，ｐ．７４（非特許文献６）参照）。
【００１３】
イソブテンの「発酵製造」とは、特に、イソブテンが、
−好ましくは再生可能原料から、微生物を用いて、及び／または
−同様に好ましくは再生可能原料から、無細胞酵素プロセスにおいて、
得られることと解される。
【００１４】
知られている限りでは、イソブテンは、これが生物中での物質代謝プロセスにおいて、工業的利用が適切と思われるような量で生じるという意味では、自然の生成物ではない。しかし、イソブテンは、自然に存在する微細物から非常に少量で産生される（ＵＳ４６９８３０４（特許文献３）；Ｆｕｋｕｄａ，Ｈ．１９８４  ｅｔ  ａｌ，Ｆｒｏｍ  Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ  ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（１９８４），４８（６），ｐｐ．１６７９−８２（非特許文献７））。それ故、本発明のこれまで既知の実施形態では、イソブテンの酵素製造は、非天然の改変微生物または対応する改変酵素を用いて行われる。このような微生物は、ＵＳ２０１１１６５６４４（Ａ１）（特許文献４）から知られており、そこでは例１３において、適当な微生物中でのグルコースからのイソブテンの合成が論じられている。ＷＯ２０１２０５２４２７（特許文献５）及びＷＯ２０１１０３２９３４（特許文献６）には、他の酵素反応が記載されており、これらは、
Ｉ）アセトンから３−ヒドロキシイソバレリエートへの、及び
ＩＩ）３−ヒドロキシイソバレリエートからイソブテン及び二酸化炭素への、
連続した酵素合成の順列としてイソブテンの形成を記載している。
【００１５】
３−ヒドロキシイソバレリエートからイソブテン及び二酸化炭素への酵素触媒分解は、同様に、Ｇｏｇｅｒｔｙ，Ｄ．Ｓ．ａｎｄ  Ｂｏｂｉｋ，Ｔ．Ａ．２０１０，Ａｐｐｌｉｅｄ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，ｐｐ．８００４−８０１０（非特許文献８）でも論じられている。この際、ＧＣによると、顕著な量のｎ−ブテン異性体は有価生成物中に確認されなかった。水性であるが、但し酵素触媒システムにおいても、イソブテンの生成下での３−ヒドロキシイソバレリエートからの二酸化炭素の自発的な分離が観察され、イソブテンは、存在する水により、平衡反応においてｔｅｒｔ．−ブタノールへと更に反応する（Ｐｒｅｓｓｍａｎ，Ｄ．ａｎｄ  Ｌｕｃａｓ，Ｈ．Ｊ．１９４０，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，ｐｐ．２０６９−２０８１（非特許文献９））。
【００１６】
Ｉ及びＩＩに記載の酵素合成のこの順列が、適当な微生物のホスト有機体中に含まれ、このホスト有機体が、物質代謝前駆生成物からアセトンを合成することができるかまたは外部から供給されたアセトンを、受動的もしくは能動的輸送により細胞壁を介して細胞内部へ輸送できる場合には、こうして得られた非天然微細物を用いて、イソブテンを酵素方法により良好な収率で製造することができる。様々な炭水化物からアセトンを合成する微生物はかなり前から知られており、中でもＪｏｎｅｓ，Ｔ．Ｄ．ａｎｄ  Ｗｏｏｄｓ，Ｄ．Ｒ．１９８６，Ｍｉｃｒｏｂ．Ｒｅｖｉｅｗｓ，ｐｐ．４８４−５２４（非特許文献１０）に記載されている。Ｔａｙｌｏｒ，Ｄ．Ｇ．ｅｔ  ａｌ  １９８０，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，１１８，ｐｐ．１５９−１７０（非特許文献１１）には、唯一の炭素源としてアセトンを利用し、それ故、アセトンを細胞壁を介して細胞内部に輸送できる微生物が記載されている。
【００１７】
他の可能な物質代謝経路は、次の反応順序を介して進行する：
Ｉ）ピルベートから２−アセトラクテート
ＩＩ）２−アセトラクテートから２，３−ジヒドロキシイソバレリエート
ＩＩＩ）２，３−ジヒドロキシイソバレリエートから２−オキソイソバレリエート
ＩＶ）２−オキソイソバレリエートからイソブチルアルデヒド
Ｖ）イソブチルアルデヒドからイソ−ブタノール、及び
ＶＩ）イソブタノールからイソブテン。
【００１８】
このような物質代謝経路は、中でも、ＷＯ２０１１０７６６８９（特許文献７）及びＷＯ２０１１０７６６９１（特許文献８）に記載されている。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態の一つでは、ステップａ）のイソブテンは、トリサッカライド、ジサッカライド、モノサッカライド、アセトンまたはこれらの混合物から得られる。使用されるトリサッカライド及びジサッカライドは、特に、ラフィノース、セロビオース、ラクトース、イソマルトース、マルトース及びサッカロースである。使用されるモノサッカライドは、特に、Ｄ−グルコース、Ｄ−フルクトース、Ｄ−ガラクトース、Ｄ−マンノース、ＤＬ−アラビノース及びＤＬ−キシロースである。この際、トリ−、ジ−及びモノサッカライドは、限定はされないが、中でも、
−適当な方法を用いたセルロース及びヘミセルロースの消化及び解重合に、
−抽出によって、直接、糖含有率の高い植物、例えばテンサイ、サトウキビ、サトウヤシ、サトウカエデ、モロコシ、サトウナツメヤシ、チリヤシ、クジャクヤシ及びリュウゼツランに、
−加水分解によって植物デンプンの解重合に、
−加水分解によって動物性グリコーゲンの解重合に、
−直接、酪農で得られるミルクに、
由来するものである。
【００２０】
本発明の他の好ましい態様の一つでは、イソブテンの発酵製造には排他的に再生可能原料が使用される。望ましい場合には、再生可能原料源からの炭素原子の起源は、ＡＳＴＭ  Ｄ６８６６に記載の試験方法によって求めることができる。この際、Ｃ１４：Ｃ１２炭素アイソトープの比率が決定され、そして炭素原子の１００％が再生可能原料源に由来する参照物質のアイソトープ比率と比較される。この試験方法は、改修された形態でラジオカーボン法とも知られており、中でもＯｌｓｓｏｎ，Ｉ．Ｕ．１９９１，Ｅｕｒｏ  Ｃｏｕｒｓｅｓ：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，Ｖｏｌｕｍｅ  １，Ｉｓｓｕｅ  Ｓｃｉ．Ｄａｔｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ，ｐｐ．１５−３５（非特許文献１２）に記載されている。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態の一つでは、発酵プロセスは、≧２０℃〜≦４５℃の温度で大気圧下に行われ、イソブテンはガス状の生成物として放出される。この実施形態は、そうして得られたイソブテンを、直接または不活性物を分離した後に、更に使用できる点で有利である。
【００２２】
代替的に、本発明の同様に好ましい実施形態の一つでは、発酵プロセスは、≧２０℃〜≦４５℃の温度で１〜３０ｂａｒの加圧下に行われる。この場合、イソブテンは液状の化合物として得ることができ、そして相分離によって、発酵媒体から直接分離することができる。不活性物の分離は、この好ましい実施形態では、かなり容易化できる。
【００２３】
ステップｂ）は、好ましくは、本発明の実施形態によれば、二通りの方法で行うことができ、これらは、本発明の同等に好ましい実施形態である：
１．ヒドロホルミル化反応／オキソ反応でのイソバレルアルデヒドへの転化、及び／または
２．ピバリン酸へのコッホ反応による転化。
【００２４】
イソバレルアルデヒド及びその二次生成物、例えば反応生成物としての３−メチルブタノールまたは３−メチル酪酸が望ましい場合には、中でも第一の経路が選択されることは明らかである。なぜならば、イソバレルアルデヒドがイソブテンから直接製造できるためである。
【００２５】
両方の反応方法を以下に更に説明する。
【００２６】
１．ヒドロホルミル化反応／オキソ反応
この反応は、好ましくはコバルトまたはロジウム触媒の使用下に、合成ガスを用いたイソブテンの転化によって、イソバレリルアルデヒドが得られるように行われる。
【００２７】
ロジウムまたはロジウム化合物は、所謂「未変性」触媒、すなわち錯体形成性の配位子が存在しない触媒としてだけでなく、錯体形成性配位子と組み合わせた触媒、通常は有機リン化合物と組み合わせた触媒としても使用することができ、この際、高いｎ／ｉｓｏ比に関心がない場合または分枝状アルデヒドの形成が可能でない場合またはオレフィン性の基質が比較的不活性の場合には、中でも未変性物が使用される。「未変性」ロジウム触媒ヒドロホルミル化は、通常は１〜１０ＭＰａの圧力が使用される「変性」プロセスと比べて、２０〜３０ＭＰａで本質的により強烈な反応圧力を必要とする。いくらかより高い反応温度も必要であり得る（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３，Ｖｏｌｕｍｅ  ２４，ｐｐ．５５３−５５９（非特許文献１３）参照））。
【００２８】
変性プロセスの可能性の一つは、ＤＥ２６２７３５４（特許文献９）及びＥＰ０５６２４５１（特許文献１０）に記載のように、二相式に操業されるヒドロホルミル化反応で使用するための、ロジウム化合物と水溶性ホスフィン類との組み合わせである。この場合、触媒及び配位子は水性相中に存在し、生じたアルデヒドは有機相を形成し、そのため、これは、相分離を用いて簡単に水性触媒溶液から分離することができる。
【００２９】
有機リン化合物と組み合わせたロジウムの使用は、均一相中でも行うことができる。この場合、中でもトリアリールホスフィン及びトリアルキルホスフィン、例えばトリフェニルホスフィン及びトリシクロヘキシルホスフィンが確立しており、これらは、ロジウムに対して、約５０〜１００倍のモル過剰で使用される。このような錯体化合物及びそれの製造方法は既知である（ＵＳ３５２７８０９（特許文献１１）、ＵＳ４１４８８３０（特許文献１２）、ＵＳ４２４７４８６（特許文献１３）、ＵＳ４２８３５６２（特許文献１４））。
【００３０】
ホスフィン類の他に、用途に応じて、ホスフィット類（ＥＰ０１５５５０８（特許文献１５））、ビスホスフィット類（ＥＰ０２１４６２２（特許文献１６）、ＤＥ１０２００９０２９０５０（特許文献１７））及びホスファシクロヘキサン類（ＵＳ７０１２１６２（特許文献１８））も、ロジウム触媒ヒドロホルミル化のための適当な配位子として使用できる。これらは、一般的にかなりより高い触媒活性及び約１０の本質的により低い配位子−ロジウムモル比率を特色とする。加えて、より低い反応圧力及び温度を使用することができる。
【００３１】
ロジウム化合物及び使用される配位子は、固形の不活性担体材料上に施用したイオン性液体（ＳＩＬＰ、担持型イオン性液体相）中に溶解することもできる（ＤＥ１０２０１００４１８２１（特許文献１９））。
【００３２】
２．コッホ反応
この反応は、好ましくは、イソブテンを、水及び一酸化炭素の存在下、及び触媒としての硫酸、ＨＦまたはＨ３ＰＯ４／ＢＦ３の作用下に、ピバリン酸に変換して行われる（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３，Ｖｏｌｕｍｅ  ６，ｐ．５０３（非特許文献１４）；  Ｗｅｉｓｓｅｒｍｅｌ，Ａｒｐｅ，Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅ  Ｃｈｅｍｉｅ，ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ，３．Ｅｄｉｔｉｏｎ，１９８８，ｐｐ．１５０−１５２（非特許文献１５）参照）。
【００３３】
ステップｃ）では、任意選択的に、更なる誘導体化を行うことができる。好適な誘導体化を以下に記載するが、本発明はこれらに限定されない。
【００３４】
本発明の実施形態の一つでは、ステップｃ）は酸化を含む。この際、３−メチル酪酸への転化は、好ましくは、イソバレルアルデヒドを、酸素含有ガスの存在下に、及び触媒の不在下にまたはセリウム、コバルト、クロム、銅、鉄、マンガン、モリブデン、ニッケル、バナジウムもしくは銀をベースとする触媒の存在下に、酸化することによって行われる（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３，Ｖｏｌｕｍｅ  ６，ｐｐ．４９７−４９８（非特許文献１６））。例えば酢酸銅と組み合わせた酢酸マンガンの使用は、ＵＳ４４８７７２０（特許文献２０）に記載されている。酸化は、第４族〜第１２族、セリウムまたはランタンからの金属とまたはこれらからの元素の化合物と組み合わせてアルカリ金属塩及び／またはアルカリ土類金属塩の存在下に行うこともできる（ＥＰ１６５７２３０（特許文献２１）；  ＵＳ２００７０２６５４６７（特許文献２２））。
【００３５】
こうして得られた３−メチル酪酸は、例えば、殺菌剤、殺鼠剤（特にそのアンモニウム塩の形で）、鎮静剤、麻酔剤及び他の医薬品のための原料である。３−メチル酪酸のエステルは、潤滑剤として（多くの場合に他のエステル化された脂肪族モノカルボン酸との混合物として）、溶剤として、可塑剤として及び香水中に使用される（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３，Ｖｏｌｕｍｅ  ６，ｐｐ．５００−５０２（非特許文献１７））。
【００３６】
本発明の実施形態の一つでは、ステップｃ）は還元を含む。イソバレルアルデヒドの還元は、用途に応じて、金属接触下に気相または液相中での水素化を用いて行うことができる。好ましい触媒は、ニッケル触媒または銅触媒である。  
【００３７】
それで、本発明の好ましい実施形態の一つでは、イソバレルアルデヒドから３−メチルブタノールへの転化は、中でもＤＥ３９３２３３２（特許文献２３）及びＤＥ３９３２３３１（特許文献２４）に記載のように、水素含有ガス混合物の作用下に、高められた圧力下で、ニッケル含有触媒に接触させて行うことができる。ＤＥ１０２００７０４１３８０（特許文献２５）に記載のような水素化触媒及び水素化方法も、上記の転化に適している。
【００３８】
こうして得られたＣ５アルコールは、次にカルボン酸エステルへと転化できる。例えば、ＤＥ１０２００６００１７９５（特許文献２６）にはジペンチルテレフタル酸エステル及びＤＥ１０２００６０２６６２４（特許文献２７）にはトリペンチルクエン酸エステルが記載されており、これらは、ＰＶＣなどの熱可塑性プラスチック用の高速ゲル化可塑剤として適している。
【００３９】
本発明の実施形態の一つでは、ステップｃ）は還元的アミノ化を含む。アンモニア及び水素との反応、すなわち所謂還元的アミノ化によって、イソバレルアルデヒドを対応する３−メチルブチルアミンへと転化することができ、この際、第一アミンだけでなく、第二アミン及び第三アミンも生ずる（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３，Ｖｏｌｕｍｅ  ２，ｐｐ．３８７−３９２（非特許文献１８））。ＤＥ１０１２２７５８（特許文献２８）によると、混合第二アミンは、水素圧下に及びニッケル含有触媒との接触下において、イソバレルアルデヒドと第一アミンとの反応またはアルデヒドと３−メチルブチルアミンとの反応によって得ることができる。３−メチルブチルアミンも、同様に、アンモニア、第一アミンまたは第二アミンを用いた３−メチルブタノールのアンモノリシスによって得ることができる。
【００４０】
本発明の実施形態の一つでは、ステップｃ）はアルドール反応を含む。３−メチルブタノール、３−メチル酪酸及び３−メチルブチルアミンへの上述の反応の他に、アルドール縮合（例えばＵＳ６３４０７７８（特許文献２９）、ＥＰ６０３６３０（特許文献３０））及び分枝状デカノール類の完全水素化（ＥＰ０５６２４５１（特許文献３１））によってまたはアルドール縮合生成物の部分的な水素化及びその後の酸化によって、分枝状デカン酸を得ることができる。これらの生成物自体が、可塑剤、洗剤及び潤滑剤の製造のための中間段階であることができる。アセトンとのアルドール縮合及びその生成物の部分的水素化によって、６−メチル−２−ヘプタノンを得ることができ、これは、フレグランス、医薬品または飼料添加剤の製造のための中間生成物である（ＷＯ０２０７２５２２（特許文献３２））。
【００４１】
本発明の実施形態の一つでは、ステップｃ）は還元及びその後の脱水を含む。イソバレルアルデヒドから有価値生成物への変換のための更なる可能性の一つは、上述のようにイソバレルアルデヒドの水素化によって得ることができる３−メチルブタノールの脱水による、ＤＥ１０２００６０３１９６４（特許文献３３）に記載の３−メチル−１−ブテンへの転化である。こうして得られたオレフィンは、ポリマーの製造のためのモノマーまたはコモノマーとして役立ち得る。
【００４２】
本発明の更に別の実施形態の一つでは、ステップｃ）は、イソバレルアルデヒドとホルムアルデヒドとの反応及び２，３−ジメチルブタノールへのその後のメチレン化生成物の水素化を含み、２，３−ジメチルブタノールは次いで２，３−ジメチル−１−ブテンと２，３−ジメチル−２−ブテンとの混合物へと脱水され、そして２，３−ジメチル−２−ブテンへと異性化される。次いで、２，３−ジメチル−２−ブテンは、カルボン酸の存在下に過酸化水素を用いてピナコロンへと変換される（ＤＥ２９１７７７９（特許文献３４）、ＥＰ９０２４６（特許文献３５））。
【００４３】
既に記載のピバリン酸は、アルコールを用いて難ケン化性のエステルへと、または酢酸ビニルまたはプロピオン酸ビニルとのビニル交換によってピバリン酸のビニルエステルへと更に加工することができ、これは、コーティング材料の耐加水分解性及び湿分吸収性に有利に影響を及ぼす分散体の製造のためのコモノマーとして使用される（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，６．Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００３  Ｖｏｌｕｍｅ  ３８，ｐｐ．７０−７３（非特許文献１９））。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態の一つでは、ステップｂ）とｃ）との間にイソペンタン誘導体の精製は行われない。なぜならば、ステップａ）から生ずるイソブテンは、生じるイソペンタン誘導体の精製を行う必要がないほど純粋であるからである。「精製」とは、上記の方法を適宜読み替えて理解される。
【００４５】
代替的に、同様に好ましい実施形態の一つでは、ステップｂ）とｃ）との間にステップｂ１）が行われる：
ｂ１）ステップｂ）で生じたイソペンタン誘導体の精製。
【００４６】
ステップｂ１）は、イソバレルアルデヒドの場合に、好ましくは蒸留によって行われ；  ピバリン酸が反応生成物である場合には、これは（固形物質であるので）析出によっても精製できる。
【００４７】
本発明の幾つかの実施形態ではこれは有利であることが判明した。というのも、少量生ずる副生成物を分離できるからである。
【００４８】
上述した並びに特許請求する及び実施例において記載した本発明に従い使用するべき合成ステップは、それらの技術的コンセプトにおいて何の特別な例外的な条件を受けるものではなく、そのため適用分野において既知の選択基準は制限なく使用できる。
【００４９】
既に記載の実施形態の成分及び特徴の個々の組み合わせは例示的なものであり；これらの教示と、本明細書に含まれる他の教示との交換及び置換も、引用文献と共に、明らかに意図されるものである。当業者は、ここに記載の変形、変更及び他の態様は、本発明の趣旨及び本発明の範囲を逸脱することなく同様に起こり得ることを理解するものである。相応して、上記の記載は、例示的であり、限定的でないと見なされるべきである。請求項で使用している「含む」という記載は、他の成分またはステップを排除するものではない。単数表記は、複数の意味を排除するものではない。単に特定の量が互いに異なる請求項に記載されているという事実だけでは、これらの量の組み合わせが有利に使用できないことが意味されるものではない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲に定義され、それの均等物も含む。
【国際調査報告】
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