(57)【要約】本開示は、ホモクエン酸をアジピン酸に変換する方法に関し、より具体的には、金属触媒を使用して、ホモクエン酸のアジピン酸への変換を触媒する方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アジピン酸、またはその塩もしくはエステルを製造する方法であって、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンを金属触媒と接触させることを含む、方法。
【請求項２】
式Ｉの化合物：
【化１】
2017520621.tif 000035
またはその塩を製造する方法であって、
式Ｉ中：
各Ｒ１およびＲ２が、個々にＨおよび保護基から選択され；
金属触媒を、式ＩＩの化合物：
【化２】
2017520621.tif 000036
またはその塩を含む組成物と接触させることを含み、
式ＩＩ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択される、方法。
【請求項３】
式Ｉの化合物：
【化３】
2017520621.tif 000037
またはその塩を製造する方法であって、
式Ｉ中：
各Ｒ１およびＲ２が、個々にＨおよび保護基から選択され；
金属触媒を、式ＩＩＩの化合物：
【化４】
2017520621.tif 000038
またはその塩を含む組成物と接触させることを含み、
式ＩＩＩ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択される、方法。
【請求項４】
式Ｉの化合物：
【化５】
2017520621.tif 000039
またはその塩を製造する方法であって、
式Ｉ中：
各Ｒ１およびＲ２が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ａ）式ＩＩの化合物：
【化６】
2017520621.tif 000040
またはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、
式ＩＩ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
【化７】
2017520621.tif 000041
式ＩＶ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ｂ）式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式Ｉの化合物またはその塩を製造することとを含む、方法。
【請求項５】
式Ｉの化合物：
【化８】
2017520621.tif 000042
またはその塩を製造する方法であって、
式Ｉ中：
各Ｒ１およびＲ２が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ａ）式ＩＩＩの化合物：
【化９】
2017520621.tif 000043
またはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、
式ＩＩＩ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
【化１０】
2017520621.tif 000044
式ＩＶ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ｂ）式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式Ｉの化合物またはその塩を製造することとを含む、方法。
【請求項６】
２−エチルコハク酸、またはその塩もしくはエステルを製造する方法であって、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンを金属触媒と接触させることを含む、方法。
【請求項７】
式Ｖの化合物：
【化１１】
2017520621.tif 000045
またはその塩を製造する方法であって、
式Ｖ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
金属触媒を、式ＩＩの化合物：
【化１２】
2017520621.tif 000046
またはその塩を含む組成物と接触させることを含み、
式ＩＩ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択される、方法。
【請求項８】
式Ｖの化合物：
【化１３】
2017520621.tif 000047
またはその塩を製造する方法であって、
式Ｖ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
金属触媒を、式ＩＩＩの化合物：
【化１４】
2017520621.tif 000048
またはその塩を含む組成物と接触させることを含み、
式ＩＩＩ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択される、方法。
【請求項９】
式Ｖの化合物：
【化１５】
2017520621.tif 000049
またはその塩を製造する方法であって、
式Ｖ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ａ）式ＩＩの化合物：
【化１６】
2017520621.tif 000050
またはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、
式ＩＩ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
【化１７】
2017520621.tif 000051
式ＩＶ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ｂ）式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式Ｖの化合物またはその塩を製造することとを含む、方法。
【請求項１０】
式Ｖの化合物：
【化１８】
2017520621.tif 000052
またはその塩を製造する方法であって、
式Ｖ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ａ）式ＩＩＩの化合物：
【化１９】
2017520621.tif 000053
またはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、
式ＩＩＩ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
【化２０】
2017520621.tif 000054
式ＩＶ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ｂ）式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式Ｖの化合物またはその塩を製造することとを含む、方法。
【請求項１１】
２−メチルペンタン二酸、またはその塩もしくはエステルを製造する方法であって、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンを金属触媒と接触させることを含む、方法。
【請求項１２】
式ＶＩの化合物：
【化２１】
2017520621.tif 000055
またはその塩を製造する方法であって、
式ＶＩ中：
各Ｒ１およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
金属触媒を、式ＩＩの化合物：
【化２２】
2017520621.tif 000056
またはその塩を含む組成物と接触させることを含み、
式ＩＩ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択される、方法。
【請求項１３】
式ＶＩの化合物：
【化２３】
2017520621.tif 000057
またはその塩を製造する方法であって、
式ＶＩ中：
各Ｒ１およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
金属触媒を、式ＩＩＩの化合物：
【化２４】
2017520621.tif 000058
またはその塩を含む組成物と接触させることを含み、
式ＩＩＩ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択される、方法。
【請求項１４】
式ＶＩの化合物：
【化２５】
2017520621.tif 000059
またはその塩を製造する方法であって、
式ＶＩ中：
各Ｒ１およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ａ）式ＩＩの化合物：
【化２６】
2017520621.tif 000060
またはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、
式ＩＩ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
【化２７】
2017520621.tif 000061
式ＩＶ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ｂ）式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式ＶＩの化合物またはその塩を製造することとを含む、方法。
【請求項１５】
式ＶＩの化合物：
【化２８】
2017520621.tif 000062
またはその塩を製造する方法であって、
式ＶＩ中：
各Ｒ１およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ａ）式ＩＩＩの化合物：
【化２９】
2017520621.tif 000063
またはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、
式ＩＩＩ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
【化３０】
2017520621.tif 000064
式ＩＶ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ｂ）式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式ＶＩの化合物またはその塩を製造することとを含む、方法。
【請求項１６】
アジピン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、２−エチルコハク酸、および２−メチルペンタン二酸、またはそれらの塩もしくはエステルからなる群より選択される２つ以上の化合物を含む組成物を製造する方法であって、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンを金属触媒と接触させることを含む、方法。
【請求項１７】
【化３１】
2017520621.tif 000065
2017520621.tif 000066
2017520621.tif 000067
2017520621.tif 000068
またはそれらの塩からなる群より選択される２つ以上の化合物を含む組成物を製造する方法であって、
式中：
各Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
金属触媒を、式ＩＩの化合物
【化３２】
2017520621.tif 000069
またはその塩を含む組成物と接触させることを含み、
式ＩＩ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択される、方法。
【請求項１８】
【化３３】
2017520621.tif 000070
2017520621.tif 000071
2017520621.tif 000072
2017520621.tif 000073
またはそれらの塩からなる群より選択される２つ以上の化合物を含む組成物を製造する方法であって、
式中：
各Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
金属触媒を、式ＩＩＩの化合物
【化３４】
2017520621.tif 000074
またはその塩を含む組成物と接触させることを含み、
式ＩＩＩ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択される、方法。
【請求項１９】
【化３５】
2017520621.tif 000075
2017520621.tif 000076
2017520621.tif 000077
2017520621.tif 000078
またはそれらの塩からなる群より選択される２つ以上の化合物を含む組成物を製造する方法であって、
式中：
各Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ａ）式ＩＩの化合物：
【化３６】
2017520621.tif 000079
またはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、
式ＩＩ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
【化３７】
2017520621.tif 000080
式ＩＶ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ｂ）式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、該組成物を調製することとを含む、方法。
【請求項２０】
【化３８】
2017520621.tif 000081
2017520621.tif 000082
2017520621.tif 000083
2017520621.tif 000084
またはそれらの塩からなる群より選択される２つ以上の化合物を製造する方法であって、
式中：
各Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ａ）式ＩＩＩの化合物：
【化３９】
2017520621.tif 000085
またはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、
式ＩＩＩ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
【化４０】
2017520621.tif 000086
式ＩＶ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ｂ）式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、該組成物を調製することとを含む、方法。
【請求項２１】
該金属触媒が不均一系触媒である、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
該金属触媒が、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｖ、および２つ以上のそれらの混合物からなる群より選択される金属を含む、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
該金属触媒が、ＰｄおよびＰｔからなる群より選択される金属を含む、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
該金属触媒がＰｄを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
該金属触媒が二元金属触媒である、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
該金属触媒が、ＰｄおよびＣｕを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
該金属触媒がナノ触媒である、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
該金属触媒が担持触媒である、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
該金属触媒が促進剤を含む、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
該促進剤が硫黄を含む、方法２９に記載の方法。
【請求項３１】
該方法が、少なくとも約１００℃の温度で行われる、請求項１〜３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
該方法が、約１００℃〜約２００℃の温度で行われる、請求項１〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
該方法が、約１５０℃〜約１８０℃の温度で行われる、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
該金属触媒が、接触の前に活性化される、請求項１〜３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
該金属触媒が、水素ガス下で活性化される、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
該金属触媒が、約１００℃〜約２００℃の温度で活性化される、請求項３４または３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
アジピン酸、またはその塩もしくはエステルを製造する方法であって、ホモクエン酸ラクトンをＰｄ（Ｓ）／Ｃ触媒と接触させることを含む、方法。
【請求項３８】
式Ｉの化合物：
【化４１】
2017520621.tif 000087
またはその塩を製造する方法であって、
式Ｉ中：
各Ｒ１およびＲ２が、個々にＨおよび保護基から選択され；
Ｐｄ（Ｓ）／Ｃ触媒を、式ＩＩＩの化合物：
【化４２】
2017520621.tif 000088
またはその塩を含む組成物と接触させることを含み、
式ＩＩＩ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択される、方法。
【請求項３９】
アジピン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、２−エチルコハク酸、および２−メチルペンタン二酸、またはそれらの塩もしくはエステルからなる群より選択される２つ以上の化合物を含む組成物。
【請求項４０】
【化４３】
2017520621.tif 000089
2017520621.tif 000090
2017520621.tif 000091
2017520621.tif 000092
またはそれらの塩からなる群より選択される２つ以上の化合物を含む組成物であって、
式中：
各Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択される、組成物。
【請求項４１】
請求項４０に記載の組成物を製造する方法であって、
組換え好酸性酵母を、ホモクエン酸ラクトンを含む発酵培養液で培養すること；
該ホモクエン酸ラクトンを金属触媒と接触させること；および
請求項４０に記載の組成物を製造すること
を含む、方法。
【請求項４２】
アジピン酸またはその塩を製造する方法であって、
ホモクエン酸、ホモアコニット酸またはそれらの組み合わせから選択される産物を過剰生産する遺伝子組み換え微生物を、炭水化物源と接触させること；
該ホモクエン酸、ホモアコニット酸またはそれらの組み合わせを分離すること；および
該ホモクエン酸、ホモアコニット酸またはそれらの組み合わせを、アジピン酸に触媒的に変換すること
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１４年６月１０に出願された米国仮出願第６２／０１０３７１号の優先権を主張し、その内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、ホモクエン酸またはホモクエン酸の誘導体を、アジピン酸を含む、有機酸に変換する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、多くの炭素含有化学物質が、石油系資源に由来する。石油由来の原料への依存は、石油埋蔵量の枯渇または石油掘削に関連した有害な環境影響の一因となる。
【０００４】
糖発酵の特定の炭素質産物は、ポリマーなどの炭素含有化学物質の製造に使用される石油由来材料の代替として見なされている。そのような産物としては、例えば、ポリマーを製造するために使用される二価酸および三価酸が挙げられる。有用な二価酸の具体例は、アジピン酸である。アジピン酸は、全ての商業生産が今日でも石油由来である市場を、大きな市場とする。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書で提供されるのは、本開示の方法を用いて製造することができる二価酸および三価酸を含む組成物である。記載される方法は、とりわけ、以下の式Ｉ、ＩＶ、ＶおよびＶＩに示される化合物を含有する組成物の作製を可能にする。いくつかの例では、式Ｉ、ＩＶ、ＶおよびＶＩに示される化合物の１つ以上を含有する組成物を分離工程にかけ、該組成物が、式Ｉ、ＩＶ、ＶおよびＶＩの化合物の１つを８０％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または９９．５％より多く含有するようにすることができる。当業者は、そのような分離を、抽出、蒸留および／または結晶化を用いて達成することができることを理解するであろう。
【０００６】
本明細書で提供されるのは、アジピン酸、またはその塩もしくはエステルを製造する方法であり、その方法は、ホモクエン酸、もしくはその塩、エステル、もしくはラクトン、またはホモアコニット酸、もしくはその塩もしくはエステルを、金属触媒と接触させることを含む。
【０００７】
式Ｉの化合物：
【化１】
2017520621.tif 000002
またはその塩を製造する方法であって、
式Ｉ中：
各Ｒ１およびＲ２が、個々にＨおよび保護基から選択される方法も提供される。該方法は、金属触媒を、式ＩＩの化合物：
【化２】
2017520621.tif 000003
またはその塩を含む組成物と接触させることを含み、
式ＩＩ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択される。また、本明細書で提供されるのは、式Ｉの化合物またはその塩を製造する方法であって、該方法は、金属触媒を、式ＩＩＩの化合物：
【化３】
2017520621.tif 000004
またはその塩を含む組成物と接触させることを含み、
式ＩＩＩ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択される、方法である。
【０００８】
いくつかの実施形態では、式Ｉの化合物またはその塩を、
ａ）式ＩＩの化合物またはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、
【化４】
2017520621.tif 000005
式ＩＶ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ｂ）式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式Ｉの化合物またはその塩を製造することとにより、調製することができる。
【０００９】
いくつかの実施形態では、式Ｉの化合物またはその塩を、ａ）式ＩＩＩの化合物またはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと；ｂ）式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式Ｉの化合物またはその塩を製造することとにより、調製することができる。
【００１０】
いくつかの実施形態では、アジピン酸、またはその塩もしくはエステルを製造する方法は、ホモクエン酸ラクトンをＰｄ（Ｓ）／Ｃ触媒と接触させることを含み得る。例えば、式Ｉの化合物またはその塩は、Ｐｄ（Ｓ）／Ｃ触媒を、式ＩＩＩの化合物またはその塩を含む組成物と接触させることを含む方法を用いて調製することができる。
【００１１】
また、本明細書で提供されるのは、２−エチルコハク酸、またはその塩もしくはエステルを製造する方法であって、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンを金属触媒と接触させることを含む方法である。
【００１２】
式Ｖの化合物：
【化５】
2017520621.tif 000006
またはその塩を製造する方法であって、
式Ｖ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択される方法も提供される。該方法は、金属触媒を、式ＩＩの化合物もしくはその塩および／または式ＩＩＩの化合物もしくはその塩を含む組成物と接触させることを含み得る。
【００１３】
いくつかの実施形態では、式Ｖの化合物またはその塩は、ａ）式ＩＩの化合物もしくはその塩および／または式ＩＩＩの化合物もしくはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと；ｂ）式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式Ｖの化合物またはその塩を製造することとを含む方法により、調製することができる。
【００１４】
さらに本明細書で提供されるのは、２−メチルペンタン二酸、またはその塩もしくはエステルを製造する方法であって、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンを金属触媒と接触させることを含む方法である。
【００１５】
式ＶＩの化合物：
【化６】
2017520621.tif 000007
またはその塩を製造する方法であって、
式ＶＩ中：
各Ｒ１およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択される方法も提供される。該方法は、金属触媒を、式ＩＩの化合物もしくはその塩および／または式ＩＩＩの化合物もしくはその塩を含む組成物と接触させることを含み得る。
【００１６】
いくつかの実施形態では、式Ｖの化合物またはその塩は、ａ）式ＩＩの化合物もしくはその塩および／または式ＩＩＩの化合物もしくはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと；ｂ）式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式Ｖの化合物またはその塩を製造することとを含む方法により、調製することができる。
【００１７】
本開示は、アジピン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、２−エチルコハク酸、および２−メチルペンタン二酸、またはそれらの塩もしくはエステルからなる群より選択される２つ以上の化合物を含む組成物を製造する方法であって、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンを金属触媒と接触させることを含む方法を提供する。
【００１８】
いくつかの実施形態では、
【化７】
2017520621.tif 000008
2017520621.tif 000009
2017520621.tif 000010
2017520621.tif 000011
またはそれらの塩からなる群より選択される２つ以上の化合物を含む組成物を製造する方法は、
式中：
各Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
金属触媒を、式ＩＩの化合物もしくはその塩および／または式ＩＩＩの化合物もしくはその塩を含む組成物と接触させることを含む。
【００１９】
いくつかの実施形態では、式Ｉ、ＩＶ、Ｖ、およびＶＩ、またはそれらの塩から選択される２つ以上の化合物を含む組成物は、ａ）式ＩＩの化合物もしくはその塩、および／または式ＩＩＩの化合物もしくはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと；ｂ）式ＩＶの化合物を、組成物へ選択的脱炭酸することとを含む方法により、調製することができる。
【００２０】
本明細書に記載されるいくつかの方法では、金属触媒は不均一系触媒である。いくつかの実施形態では、金属触媒は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｖ、および２つ以上のそれらの混合物からなる群より選択される金属を含む。例えば、金属触媒は、ＰｄおよびＰｔからなる群より選択される金属を含む。いくつかの実施形態では、金属触媒はＰｄを含む。いくつかの実施形態では、金属触媒は担持触媒である。いくつかの実施形態では、金属触媒は促進剤を含む。例えば、促進剤は硫黄を含む。
【００２１】
いくつかの実施形態では、本方法は、少なくとも約１００℃の温度で行われる。例えば、本方法は、約１００℃〜約２００℃の温度で行われる。例えば、本方法は、約１５０℃〜約３００℃の温度で行われる。いくつかの実施形態では、本方法は、約１５０℃〜約１８０℃の温度で行われる。
【００２２】
いくつかの実施形態では、金属触媒は、接触の前に活性化される。例えば、金属触媒は、水素ガス、不活性ガス、または不活性ガスと水素との組み合わせの下で活性化される。いくつかの実施形態では、金属触媒は、約１００℃〜約２００℃、２００℃〜約３００℃、または３００℃〜約４００℃の温度で活性化される。
【００２３】
また、本明細書で提供されるのは、アジピン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、２−エチルコハク酸、および２−メチルペンタン二酸、またはそれらの塩もしくはエステルからなる群より選択される２つ以上の化合物を含む組成物である。いくつかの実施形態では、組成物は、
【化８】
2017520621.tif 000012
2017520621.tif 000013
2017520621.tif 000014
2017520621.tif 000015
またはそれらの塩からなる群より選択される２つ以上の化合物を含むことができ、
式中：
各Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択される。
【００２４】
別段の定めがない限り、本明細書中で使用される全ての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者により通常理解されるのと同じ意味を有する。方法および材料は、本発明における使用のために本明細書に記載されており；当該技術分野で知られている他の適切な方法および材料を使用することもできる。材料、方法、および実施例は例示にすぎず、限定することを意図するものではない。本明細書で言及される全ての刊行物、特許出願、特許、配列、データベースエントリー、およびその他の参考文献は、その全体が参照により組み込まれる。矛盾する場合、本明細書が、定義を含めて、優位する。
【００２５】
本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および図面から、ならびに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、純粋なラクトン（無触媒）の、水素化分解反応の前（黒線）と後（青線）とのＧＣ／ＭＳクロマトグラムである。
【図２】図２は、ブランク試料（無触媒での水素化分解後のラクトン）と、触媒番号７、９、１３、５１、５３、５４を用いた試料とのＧＣ／ＭＳクロマトグラムを示す。
【図３】図３は、対照試料（無触媒での水素化分解後のラクトン）と、触媒番号６および５９を用いたホモクエン酸ラクトン試料とのＧＣ／ＭＳクロマトグラムを示す。
【図４】図４は、３つ全ての方法により活性化された触媒番号５１を使用したホモクエン酸ラクトン試料のＧＣ／ＭＳクロマトグラムを示す。
【図５】図５は、対照試料（無触媒）と、触媒番号６を、１、２および３当量のＮａＯＨと共にまたはそれらなしで用いた試料とのＧＣ／ＭＳクロマトグラムを示す。
【図６】図６は、対照試料（無触媒ラクトン）と、触媒番号５９を、１、２および３当量のＮａＯＨと共にまたはそれらなしで用いた試料とのＧＣ／ＭＳクロマトグラムを示す。
【図７】図７は、ブランク試料（無触媒での水素化分解後のラクトン）と、触媒番号７、９、１３、５１、５３、５４を用いた試料とのＧＣ／ＭＳクロマトグラムを示す。
【図８】図８は、無触媒での水素化分解後のラクトンと、触媒番号７および５１（方法Ｃ）ならびに市販の乾燥／還元された触媒番号５９を用いた試料とのＧＣ／ＭＳクロマトグラムを示す。
【図９】図９は、ホモクエン酸ラクトンの触媒番号１３での定量的変換を示す。
【図１０】図１０は、脱炭酸化生成物を含む例示的なクロマトグラムを示す。
【図１１】図１１は、１，２，４−ブタントリカルボン酸のアジピン酸への変換を示す。
【図１２】図１２は、Ｐｔ／ＣおよびＰｔ（Ｓ）／Ｃ触媒での反応生成物を示す。
【図１３】図１３は、ホモクエン酸ラクトンのアジピン酸への変換についてのＧＣＦＩＤクロマトグラム（メチルエステル誘導体化後）である。
【図１４】図１４は、ホモクエン酸ラクトンのアジピン酸への変換についてのＧＣＦＩＤクロマトグラム（メチルエステル誘導体化後）である。
【図１５】図１５は、Ｎ２下でのホモクエン酸ラクトンのアジピン酸への変換を示す。ここで、２ＥＳ＝２−エチルスクシネート（青色の棒、左から１番目）、２ＭＧ＝２−メチルグルタラート（赤色の棒、左から２番目）、ＡＡ＝アジペート（緑色の棒、左から３番目）、ＴＡ＝１，２，４−ブタントリカルボキシラート（紫色の棒、左から４番目）である。
【図１６】図１６は、混合Ｎ２／Ｈ２、Ｈ２およびＮ２圧力下でのホモクエン酸ラクトンのアジピン酸への変換を示す。ここで、２ＥＳ＝２−エチルスクシネート（青色の棒、下）、２ＭＧ＝２−メチルグルタラート（赤色の棒、下から２番目）、ＡＡ＝アジペート（緑色の棒、下から３番目）、ＴＡ＝１，２，４−ブタントリカルボキシラート（紫の棒、下から４番目）である。
【図１７】図１７は、水／ＤＭＳＯ（５０：５０）溶媒中でのホモクエン酸ラクトンのアジピン酸への変換を示す。ここで、２ＥＳ＝２−エチルスクシネート（青色の棒、左から１番目）、ＡＡ＝アジペート（赤色の棒、左から２番目）、ＴＡ＝１，２，４−ブタントリカルボキシラート（緑色の棒、左から３番目）である。
【図１８】図１８は、オートクレーブ条件におけるホモクエン酸ラクトンのアジピン酸への変換についてのＧＣＦＩＤクロマトグラムである。
【図１９】図１９は、４つの主要生成物：２ＥＳ＝２−エチルスクシネート（青色の棒、下）、２ＭＧ＝２−メチルグルタラート（赤色の棒、下から２番目）、ＡＡ＝アジペート（緑色の棒、下から３番目）、ＴＡ＝１，２，４−ブタントリカルボキシラート（紫色の棒、下から４番目）のｍｏｌ％濃度を示す。
【図２０】図２０は、Ｎ２下でのホモクエン酸ラクトン、ホモクエン酸、およびホモアコニット酸のアジピン酸への変換を示す。ここで、２ＥＳ＝２−エチルスクシネート（青色の棒、下）、２ＭＧ＝２−メチルグルタラート（赤色の棒、下から２番目）、ＡＡ＝アジペート（緑色の棒、下から３番目）、ＴＡ＝１，２，４−ブタントリカルボキシラート（紫色の棒、下から４番目）。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本明細書で提供されるのは、アジピン酸（ＣＨ２）４（ＣＯＯＨ）２を製造する方法である。約２５億キログラムのこの白色結晶性粉末が、毎年生産されている。アジピン酸は、主にナイロンの製造のためのモノマーとして使用されるが、ポリウレタンの製造にも関与し、そのエステル（アジペート）は、ＰＶＣの製造に使用される可塑剤である。したがって、工業的観点からは、最も重要なジカルボン酸の１つであると考えられている。
【００２８】
本明細書で提供される方法は、ホモクエン酸のアジピン酸への変換と、関連化合物２−エチルコハク酸および２−メチルペンタン二酸とに関連している。例えば、アジピン酸の調製は、スキーム１で示すことができる。
【化９】
2017520621.tif 000016
ここで、化合物のそれぞれは、その塩またはエステルとして存在してもよい。
【００２９】
理論により拘束されるものではないが、反応は、スキーム２に示されるように進行すると考えられる。
【化１０】
2017520621.tif 000017
ここで、化合物のそれぞれは、その塩またはエステルとして存在してもよい。
【００３０】
したがって、本明細書で提供されるのは、アジピン酸、またはその塩もしくはエステルを製造する方法であり、その方法は、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンを、金属触媒と接触させることを含む。
【００３１】
いくつかの実施形態では、式Ｉの化合物：
【化１１】
2017520621.tif 000018
またはその塩を製造する方法であって、
式Ｉ中：
各Ｒ１およびＲ２が、個々にＨおよび保護基から選択される、方法が提供される。該方法は、金属触媒を、式ＩＩの化合物：
【化１２】
2017520621.tif 000019
またはその塩を含む組成物と接触させることを含み、
式ＩＩ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択される。いくつかの実施形態では、式Ｉの化合物またはその塩は、金属触媒を、式ＩＩＩの化合物：
【化１３】
2017520621.tif 000020
またはその塩を含む組成物と接触させることにより調製することができ、
式ＩＩＩ中：
各Ｒ２およびＲ３は、個々にＨおよび保護基から選択される。
【００３２】
スキーム２に示すように、式Ｉの化合物またはその塩を、いくつかの実施形態では、
ａ）式ＩＩの化合物またはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、
【化１４】
2017520621.tif 000021
式ＩＶ中：
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が、個々にＨおよび保護基から選択され；
ｂ）式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式Ｉの化合物またはその塩を製造することとを含む方法により調製することができると考えられる。いくつかの実施形態では、式Ｉの化合物またはその塩は、式ＩＩＩの化合物またはその塩を脱水および／または水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、その後、式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式Ｉの化合物またはその塩を調製することとを含む方法により、調製することができる。
【００３３】
本開示はさらに、アジピン酸、またはその塩もしくはエステルを製造する方法であって、ホモクエン酸ラクトンをＰｄ（Ｓ）／Ｃ触媒と接触させることを含む方法を提供する。いくつかの実施形態では、式Ｉの化合物またはその塩を製造する方法は、Ｐｄ（Ｓ）／Ｃ触媒を、式ＩＩＩの化合物またはその塩を含む組成物と接触させることを含む。例えば、式Ｉの化合物またはその塩を製造する方法は、式ＩＩＩの化合物またはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物を調製することと、その後、式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式Ｉの化合物またはその塩を製造することとを含むことができる。いくつかの実施形態では、そのような方法は、単一の反応ポット中で、Ｐｄ（Ｓ）／Ｃ触媒の存在下で行われる。
【００３４】
また、本明細書で提供されるのは、２−エチルコハク酸、またはその塩もしくはエステルを製造する方法である。該方法は、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンを金属触媒と接触させることを含むことができる。いくつかの実施形態では、式Ｖの化合物：
【化１５】
2017520621.tif 000022
またはその塩を製造する方法であって、
式Ｖ中：
各Ｒ２およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択される、方法が提供される。該方法は、金属触媒を、式ＩＩの化合物もしくはその塩および／または式ＩＩＩの化合物もしくはその塩を含む組成物と接触させることを含む。
【００３５】
いくつかの実施形態では、式Ｖの化合物またはその塩を製造する方法は、式ＩＩの化合物もしくはその塩および／または式ＩＩＩの化合物もしくはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、その後、式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式Ｖの化合物またはその塩を製造することとを含むことができる。
【００３６】
さらに、本明細書で提供されるのは、２−メチルペンタン二酸、またはその塩もしくはエステルを製造する方法であって、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンを金属触媒と接触させることを含む、方法である。いくつかの実施形態では、式ＶＩの化合物：
【化１６】
2017520621.tif 000023
またはその塩を製造する方法であって、
式ＶＩ中：
各Ｒ１およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択される、方法も提供される。該方法は、金属触媒を、式ＩＩの化合物もしくはその塩および／または式ＩＩＩの化合物もしくはその塩を含む組成物と接触させることを含む。
【００３７】
いくつかの実施形態では、式ＶＩの化合物またはその塩を製造する方法は、式ＩＩの化合物もしくはその塩および／または式ＩＩＩの化合物もしくはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、その後、式ＩＶの化合物を選択的脱炭酸して、式ＶＩの化合物またはその塩を製造することとを含むことができる。
【００３８】
本明細書で提供される方法を用いて、本明細書に記載の１つ以上の化合物を調製することができる。例えば、本明細書に記載の方法を用いて、アジピン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、２−エチルコハク酸、および２−メチルペンタン二酸、またはそれらの塩もしくはエステルからなる群より選択される２つ以上の化合物を含む組成物を調製することができる。いくつかの実施形態では、該方法は、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンを金属触媒と接触させることを含む。いくつかの実施形態では、
【化１７】
2017520621.tif 000024
2017520621.tif 000025
2017520621.tif 000026
2017520621.tif 000027
またはそれらの塩からなる群より選択される２つ以上の化合物を含む組成物を製造する方法であって、
式中：
各Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３が、個々にＨおよび保護基から選択され；
金属触媒を、式ＩＩの化合物もしくはその塩および／または式ＩＩＩの化合物もしくはその塩を含む組成物と接触させることを含む、方法が提供される。
【００３９】
いくつかの実施形態では、２つ以上の、式Ｉ、ＩＶ、Ｖ、およびＶＩの化合物、またはそれらの塩を含む組成物を製造する方法は、式ＩＩの化合物もしくはその塩および／または式ＩＩＩの化合物もしくはその塩を水素化分解して、式ＩＶの化合物またはその塩を調製することと、その後、式ＩＶの化合物を該組成物へ選択的脱炭酸することとを含むことができる。
【００４０】
上述の化合物（すなわち、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、および／またはＩＶ）において、保護基について言及する。いくつかの実施形態では、カルボキシル基は保護されていてもよい（例えば、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３の場合）。この目的のために、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３としては、これらに限定されないが、エステル、アミド、またはヒドラジン保護基を含む、任意の適切なカルボキシル保護基が挙げられる。保護基の各発現は、同一でも異なっていてもよい。
【００４１】
具体的には、エステル保護基としては、メチル、エチル、メトキシメチル（ＭＯＭ）、ベンジルオキシメチル（ＢＯＭ）、メトキシエトキシメチル（ＭＥＭ）、２−（トリメチルシリル）エトキシメチル（ＳＥＭ）、メチルチオメチル（ＭＴＭ）、フェニルチオメチル（ＰＴＭ）、アジドメチル、シアノメチル、２，２−ジクロロ−１，１−ジフルオロエチル、２−クロロエチル、２−ブロモエチル、テトラヒドロピラニル（ＴＨＰ）、１−エトキシエチル（ＥＥ）、フェナシル、４−ブロモフェナシル、シクロプロピルメチル、アリル、プロパルギル、イソプロピル、シクロヘキシル、ｔ−ブチル、ベンジル、２，６−ジメチルベンジル、４−メトキシベンジル（ＭＰＭ−ＯＡｒ）、ｏ−ニトロベンジル、２，６−ジクロロベンジル、３，４−ジクロロベンジル、４−（ジメチルアミノ）カルボニルベンジル、４−メチルスルフィニルベンジル（Ｍｓｉｂ）、９−アントリルメチル、４−ピコリル、ヘプタフルオロ−ｐ−トリル、テトラフルオロ−４−ピリジル、トリメチルシリル（ＴＭＳ）、ｔ−ブチルジメチルシリル（ＴＢＤＭＳ）、ｔ−ブチルジフェニルシリル（ＴＢＤＰＳ）、およびトリイソプロピルシリル（ＴＩＰＳ）保護基が挙げられる。
【００４２】
アミドおよびヒドラジン保護基としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミド、Ｎ−７−ニトロインドイルアミド、ヒドラジド、Ｎ−フェニルヒドラジド、およびＮ，Ｎ’−ジイソプロピルヒドラジドが挙げられる。
【００４３】
いくつかの実施形態では、ヒドロキシル基は保護されていてもよい（例えば、Ｒ４の場合）。この目的のために、Ｒ４としては、これらに限定されないが、エーテル、エステル、カーボネート、またはスルホネート保護基を含む、任意の適切なヒドロキシル保護基が挙げられる。保護基の各発現は、同一でも異なっていてもよい。
【００４４】
具体的には、エーテル保護基としては、メチル、メトキシメチル（ＭＯＭ）、ベンジルオキシメチル（ＢＯＭ）、メトキシエトキシメチル（ＭＥＭ）、２−（トリメチルシリル）エトキシメチル（ＳＥＭ）、メチルチオメチル（ＭＴＭ）、フェニルチオメチル（ＰＴＭ）、アジドメチル、シアノメチル、２，２−ジクロロ−１，１−ジフルオロエチル、２−クロロエチル、２−ブロモエチル、テトラヒドロピラニル（ＴＨＰ）、１−エトキシエチル（ＥＥ）、フェナシル、４−ブロモフェナシル、シクロプロピルメチル、アリル、プロパルギル、イソプロピル、シクロヘキシル、ｔ−ブチル、ベンジル、２，６−ジメチルベンジル、４−メトキシベンジル（ＭＰＭ−ＯＡｒ）、ｏ−ニトロベンジル、２，６−ジクロロベンジル、３，４−ジクロロベンジル、４−（ジメチルアミノ）カルボニルベンジル、４−メチルスルフィニルベンジル（Ｍｓｉｂ）、９−アントリルメチル、４−ピコリル、ヘプタフルオロ−ｐ−トリル、テトラフルオロ−４−ピリジル、トリメチルシリル（ＴＭＳ）、ｔ−ブチルジメチルシリル（ＴＢＤＭＳ）、ｔ−ブチルジフェニルシリル（ＴＢＤＰＳ）、およびトリイソプロピルシリル（ＴＩＰＳ）保護基が挙げられる。
【００４５】
エステル保護基としては、アセトキシ（ＯＡｃ）、蟻酸アリール、酢酸アリール、レブリン酸アリール、ピバロ酸アリール、安息香酸アリール、および９−フルオロエンカルボン酸アリールが挙げられる。一実施形態では、エステル保護基はアセトキシ基である。
【００４６】
カーボネート保護基としては、アリールメチルカーボネート、１−アダマンチルカーボネート（Ａｄｏｃ−ＯＡｒ）、ｔ−ブチルカーボネート（ＢＯＣ−ＯＡｒ）、４−メチルスルフィニルベンジルカーボネート（Ｍｓｚ−ＯＡｒ）、２，４−ジメチルペンタ−３−イルカーボネート（Ｄｏｃ−ＯＡｒ）、アリール２，２，２−トリクロロエチルカーボネート、アリールビニルカーボネート、アリールベンジルカーボネート、およびアリールカルバメートが挙げられる。
【００４７】
スルホン酸保護基としては、メタンスルホン酸アリール、トルエンスルホン酸アリール、および２−ホルミルベンゼンスルホン酸アリールが挙げられる。
【００４８】
本明細書に記載の化合物の調製は、様々な化学基の保護および脱保護を含むことができる。保護および脱保護の必要性と、適切な保護基の選択とは、当業者により容易に決定されることができる。保護基の化学は、例えば、Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  １ｓｔ  Ｅｄ．，  Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，  ２０００；Ｍａｒｃｈ’ｓ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ：  Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ，  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ，  ａｎｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，  ５ｔｈ  Ｅｄ．，  Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ，  ２００１；およびＰｅｔｕｒｓｓｉｏｎ，  Ｓ．  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐｓ  ｉｎ  Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，”  Ｊ．  Ｃｈｅｍ．  Ｅｄｕｃ．，  ７４（１１），  １２９７  （１９９７）において見出すことができる（それら各々の全体は、参照により本明細書に組み込まれる）。
【００４９】
上記の方法において、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンは、当業者に知られている方法により得ることができる。例えば、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンは、商業的に入手されてもよく、または合成的に生産されてもよい。いくつかの実施形態では、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる国際公開第２０１４／０４３１８２号に記載されているような発酵方法を用いて調製されてもよい。
【００５０】
本明細書中で使用される金属触媒としては、任意の適切な金属触媒を挙げることができる。例えば、適切な金属触媒としては、ホモクエン酸、またはその塩、エステル、もしくはラクトンの、１つ以上のアジピン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、２−エチルコハク酸、および２−メチルペンタン二酸、またはそれらの塩もしくはエステルへの変換を容易にし得るものが挙げられるであろう。
【００５１】
いくつかの実施形態では、本方法に適した金属触媒は、不均一系（または固体）触媒である。金属触媒（例えば、不均一系触媒）は、少なくとも１つの触媒担体に担持されてもよい（本明細において、担持金属触媒と称する）。使用される場合、少なくとも１つの金属触媒用担体は、反応条件下で不活性である任意の固体物質であることができ、これらに限定されないが、シリカ、アルミナ、チタニアなどの酸化物、それらの複合物またはそれらの組み合わせ；硫酸バリウム；ジルコニア；炭素（例えば、酸洗浄した炭素）；およびそれらの組み合わせが挙げられる。酸洗浄した炭素とは、硝酸、硫酸または酢酸などの酸で洗浄し、不純物を除去した炭素である。担体は、粉末、顆粒、ペレットなどの形態とすることができる。噴霧、浸漬または物理的混合などの当業者によく知られている多くの方法により金属触媒を担体上に堆積させ、その後、乾燥、か焼、必要に応じて、加熱、還元、および／または酸化などの方法による活性化により、担持金属触媒を調製することができる。いくつかの実施形態では、触媒の活性化は、水素ガスの存在下で行うことができる。例えば、活性化は、水素流または水素圧力（例えば、約２００ｐｓｉの水素圧力）下で行うことができる。いくつかの実施形態では、金属触媒は、約１００℃〜約５００℃の温度（例えば、約１００℃〜約５００℃）で活性化される。
【００５２】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの担体上への少なくとも１つの金属触媒の積載量は、少なくとも１つの酸触媒と少なくとも１つの担体の合計重量に基づいて、約０．１重量％〜約２０重量％である。例えば、少なくとも１つの担体上への少なくとも１つの金属触媒の積載量は、約５重量％でもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの担体上への少なくとも１つの金属触媒の積載量は、約１％〜約１０重量％でもよい（例えば、約１％、約３％、約５％、または約１０％）。
【００５３】
金属触媒は、ニッケル、パラジウム、白金、銅、亜鉛、ロジウム、ルテニウム、ビスマス、鉄、コバルト、オスミウム、イリジウム、バナジウム、および２つ以上のそれらの組み合わせから選択される金属を含むことができる。いくつかの実施形態では、金属触媒は、パラジウムまたは白金を含む。例えば、金属触媒は、パラジウムを含むことができる。いくつかの実施形態では、金属触媒は二元金属触媒である。例えば、金属触媒は、パラジウムおよび銅を含むことができる。２つの金属の原子比は、約９９：１〜約８０：２０（例えば、９５：５、９０：１０、８５：１５）でもよい。
【００５４】
いくつかの実施形態では、金属触媒はナノ触媒でもよい。例えば、金属触媒を、ナノ粒子の形態で調製することができる（例えば、実施例７を参照）。いくつかの実施形態では、ナノ触媒は、パラジウムまたは白金を含む。例えば、ナノ触媒は、パラジウムを含むことができる。いくつかの実施形態では、ナノ触媒は二元金属触媒である。例えば、ナノ触媒は、パラジウムおよび銅を含むことができる。２つの金属の原子比は、約９９：１〜約８０：２０（例えば、９５：５、９０：１０、８５：１５）でもよい。ナノ触媒は、単独で（非担持）、または担持ナノ触媒として使用してもよい。例えば、ナノ粒子を、炭素担持ナノ触媒として調製することができる。
【００５５】
非担持触媒を使用することもできる。触媒担体物質上に担持されていない触媒は、非担持触媒である。非担持触媒は、例えば、白金黒またはＲＡＮＥＹ（登録商標）（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ社、コロンビア、メリーランド州）触媒であってもよい（Ｂｅｒ．  （１９２０）  Ｖ５３  ｐｐ  ２３０６、ＪＡＣＳ  （１９２３）  Ｖ４５，  ３０２９および米国特許第２，９５５，１３３号明細書）。ＲＡＮＥＹ（登録商標）触媒は、活性金属（単数または複数）および浸出性金属（通常アルミニウム）を含有する合金を選択的に浸出するために、高い表面積を有する。ＲＡＮＥＹ（登録商標）触媒は、より高い比表面積のために高い活性を有し、水素化反応でのより低い温度の使用を可能にする。ＲＡＮＥＹ（登録商標）触媒の活性金属には、ニッケル、銅、コバルト、鉄、ロジウム、ルテニウム、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、パラジウム、それらの複合物およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【００５６】
促進剤金属を、ＲＡＮＥＹ（登録商標）触媒の選択性および／または活性に影響を与えるために、ベースのＲＡＮＥＹ（登録商標）金属に添加してもよい。ＲＡＮＥＹ（登録商標）触媒のための促進剤金属は、元素周期表のＩＩＩＡからＶＩＩＩＡ、ＩＢおよびＩＩＢ族の遷移金属から選択され得る。促進剤金属の例としては、クロム、コバルト、モリブデン、白金、ロジウム、ルテニウム、オスミウム、およびパラジウムが挙げられ、典型的には、全ＲＡＮＥＹ金属の約２重量％である。原材料を水素化する触媒を使用する方法は、当該技術分野において一般に知られている種々の作動形態で行うことができる。したがって、全体的な水素化プロセスは、固定床反応器、ガスまたは機械的撹拌のいずれかでの様々なタイプの撹拌スラリー反応器などで行うことができる。水素化プロセスは、バッチまたは連続形態のいずれかで作動することができ、水素化するための前駆体を含有する水性液相は、高圧で水素を含有する気相と、粒状固体触媒と接触している。
【００５７】
化学的促進剤を使用して、触媒の活性を増大することができる。促進剤を、触媒成分の化学処理における任意の段階で触媒に組み込むことができる。化学的促進剤は、一般に触媒剤の物理的または化学的機能を向上させるだけでなく、望ましくない副反応を遅延させるために添加することもできる。適切な促進剤としては、例えば、硫黄（例えば、硫化物）およびリン（例えば、リン酸塩）が挙げられる。いくつかの実施形態では、促進剤は硫黄を含む。
【００５８】
本明細書に記載されるような適切な金属触媒の非限定的な例を、表１に示す。
【表１−１】
2017520621.tif 000028
【表１−２】
2017520621.tif 000029
【表１−３】
2017520621.tif 000030
【表１−４】
2017520621.tif 000031
【００５９】
温度、溶媒、触媒、反応器の構成、圧力、添加水素ガス量、触媒濃度、金属積載量、触媒担体、開始原材料、添加物および混合率は全て、本明細書に記載の変換に影響を与え得るパラメーターである。これらのパラメーター間の関係は、プロセスの反応における所望の変換率、反応速度および選択性に影響させるために調整されてもよい。
【００６０】
いくつかの実施形態では、本明細書において提供される方法は、約２５℃〜約３５０℃の温度で行われる。例えば、本方法は、少なくとも約１００℃の温度で行うことができる。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される方法は、約１００℃〜約２００℃の温度で行われる。例えば、本方法は、約１５０℃〜約１８０℃の温度で行うことができる。
【００６１】
本明細書に記載の方法は、無溶媒、水中または有機溶媒の存在下で行われてもよい。
【００６２】
いくつかの実施形態では、反応溶媒は水を含む。例示的な有機溶媒としては、炭化水素、エーテル、およびアルコールが挙げられる。いくつかの実施形態では、アルコールは、例えば、メタノールおよびエタノールなどの低級アルカノールを使用することができる。反応溶媒は、２つ以上の溶媒の混合物でもよい。例えば、溶媒は、水とアルコールとの混合物でもよい。
【００６３】
本明細書で提供される方法は、不活性雰囲気（例えば、Ｎ２およびＡｒ）下で行うことができる。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される方法は、水素もしくは窒素、または窒素と水素との混合物の下で行われる。例えば、本方法は、約２０ｐｓｉ〜約１０００ｐｓｉの水素圧力下で行うことができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、約２００ｐｓｉ〜４５０ｐｓｉの水素圧力下で行われる。
【００６４】
いくつかの実施形態では、追加反応物を、本明細書に記載の方法に加えることができる。例えば、ＮａＯＨなどの塩基を反応に加えることができる。
【００６５】
反応は、当該技術分野で知られている任意の適切な方法に従って観測することができる。例えば、生成物形成は、核磁気共鳴分光法（例えば、１Ｈもしくは１３Ｃ）、赤外分光法、分光光度法（例えば、ＵＶ−可視）、質量分析などの分光手段により、または高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）、液体クロマトグラフィー−質量分析（ＬＣＭＳ）、ガスクロマトグラフィー（ＧＣＭＳ、ＧＣＦＩＤ）もしくは薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）などのクロマトグラフィー法により、観測することができる。化合物は、当業者により、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）（“Ｐｒｅｐａｒａｔｉｖｅ  ＬＣ−ＭＳ  Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ：  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ”  Ｋ．Ｆ．  Ｂｌｏｍ，  ｅｔ  ａｌ．，    Ｊ．  Ｃｏｍｂｉ．  Ｃｈｅｍ．  ６（６）  （２００４）、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる）および順相シリカクロマトグラフィーを含む種々の方法で、精製することができる。
【００６６】
（定義）
本開示の特定の特徴は、明確にするために、個々の実施形態の文脈で説明されているが、単一の実施形態に組み合わせて提供することもできることが理解される。逆に、本開示の様々な特徴は、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で説明されているが、別個にまたは任意の適切なサブコンビネーションで提供することもできる。
【００６７】
用語「例えば」および「など」、ならびにそれらの文法的等価物については、語句「これらに限定されない」が、特に明記しない限り、追従すると理解される。本明細書で使用される用語「約」は、実験誤差による変動を考慮することを意味する。本明細書で報告される全ての測定は、特に明記しない限り、用語が明示的に使用されているか否かに関わらず、用語「約」により修飾されると理解される。本明細書で使用される単数形（「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」）は、文脈が明確に指示しない限り、複数の対象を含む。
【００６８】
用語「塩」には、化合物の任意のイオン形態および１つ以上の対イオン種（陽イオンおよび／または陰イオン）が含まれる。塩には、双性イオン化合物（すなわち、１つ以上の陽イオンおよび陰イオン種を含む分子、例えば、双性イオン性アミノ酸）も含まれる。塩に存在する対イオンには、任意の陽イオン、陰イオン、または双性イオン種を含めることができる。例示的な陰イオンとしては、これらに限定されないが、塩化物、臭化物、ヨウ化物、硝酸塩、硫酸塩、重硫酸塩、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、リン酸塩、酸リン酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、過ヨウ素酸、ヨウ素酸塩、亜ヨウ素酸塩、次亜ヨウ素酸塩、炭酸塩、重炭酸塩、イソニコチン酸塩、酢酸塩、トリクロロ酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、乳酸塩、サリチル酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、パントテン酸塩、酒石酸水素塩、アスコルビン酸塩、コハク酸塩、マレイン酸塩、ゲンチシン酸塩（ｇｅｎｔｉｓｉｎａｔｅ）、フマル酸塩、グルコン酸塩、グルカロン酸塩（ｇｌｕｃａｒｏｎａｔｅ）、糖酸塩、蟻酸塩、安息香酸塩、グルタミン酸塩、メタンスルホン酸塩、トリフルオルメタンスルホン酸塩、エタンスルホン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、ｐ−トルエンスルホン酸塩、ｐ−トリフルオロメチルベンゼンスルホン酸、水酸化物、アルミン酸塩、およびホウ酸塩が挙げられる。例示的な陽イオンとしては、これらに限定されないが、リチウム、ナトリウム、カリウム、およびセシウムなどの一価アルカリ金属陽イオン、ならびにベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、およびバリウムなどの二価アルカリ土類金属が挙げられる。また、金、銀、銅および亜鉛などの遷移金属陽イオン、ならびにアンモニウム塩などの非金属陽イオンも挙げられる。
【００６９】
本明細書で使用される「エステル」としては、非限定的な例として、メチルエステル、エチルエステル、およびイソプロピルエステル、ならびに対応するカルボキシル部分への保護基の付加から生じるエステルが挙げられる。
【００７０】
本明細書で使用される「ラクトン」は、本明細書に提供される化合物上のアルコール基とカルボン酸基との縮合から生じる環状エステル化合物を意味する。非限定的な例は、ホモクエン酸またはその塩の縮合から生じるラクトン（すなわち、ホモクエン酸ラクトン）である。
【００７１】
本明細書で使用される、太線および破線の結合
【化１８】
2017520621.tif 000032
で示されている１つ以上の立体中心を含む化学構造は、その化学構造中に存在する立体中心（単数または複数）の絶対立体化学を示すことを意味する。本明細書で使用される、単純な線に象徴される結合は、立体の優先を示すものではない。特に反対の記載のない限り、１つ以上の立体中心を含み、絶対または相対立体化学を示すことなく本明細書に記載される化学構造は、化合物の全ての可能な立体異性体（例えば、ジアステレオマー、鏡像異性体）およびそれらの混合物を包含する。単一太字または破線、および少なくとも１つの追加の単純な線を有する構造は、全ての可能なジアステレオマーの単一鏡像異性体の組を包含する。
【００７２】
化合物は、本明細書に記載のように、また、中間体または最終化合物に生じる原子の全ての同位体を含むこともできる。同位体は、同じ原子番号を有するが、異なる質量数を有する原子を含む。例えば、水素の同位体には、三重水素および重水素が含まれる。
【００７３】
本明細書で使用される用語「化合物」は、示される構造の全ての立体異性体、幾何異性体、互変異性体、および同位体を含むことを意味する。本明細書で、名称または構造により１つの特定の互変異性体として同定される化合物は、特に断りのない限り、他の互変異性体を含むことを意図している。
【００７４】
全ての化合物、それらの塩、エステル、およびラクトンは、水および溶媒などの他の物質と一緒に見られることがある（例えば、水和物および溶媒和物）。
【００７５】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の化合物またはそれらの塩、エステル、もしくはラクトンは、実質的に単離されている。「実質的に単離されている」とは、化合物が、それが形成もしくは検出された環境から少なくとも部分的にまたは実質的に分離されていることを意味する。部分的な分離は、例えば、本発明の化合物に富む組成物を含むことができる。実質的な分離は、本発明の化合物もしくはその塩を少なくとも約５０重量％、少なくとも約６０重量％、少なくとも約７０重量％、少なくとも約８０重量％、少なくとも約９０重量％、少なくとも約９５重量％、少なくとも約９７重量％、または少なくとも約９９重量％を含有する組成物を含むことができる。化合物およびそれらの塩を単離する方法は、当該技術分野において常套的である。
【実施例】
【００７６】
（実施例１）
パラジウム触媒の試験
多くのパラジウム触媒を試験し、ホモクエン酸ラクトンを１，２，４−ブタントリカルボン酸に変換するための反応条件を最適化した。触媒を、表１に示した数値インデックスを使用して参照する。例えば、触媒番号６は、Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙの５％  Ｐｄ／Ｃであり、５６％の水を含有する。実験を、炭素に担持されたＰｄ系触媒を用い、異なる水量で行った。最初に、乾燥メタノール中の０．２５  Ｍホモクエン酸ラクトン溶液１ｍｌを使用し、触媒充填量を０．５ｍｏｌ％とした（乾燥粉末ベースで計算）。反応時間は１６時間であり、全ての例で２００ｐｓｉのＨ２下であった。反応生成物を、ＧＣ／ＭＳ（Ａｇｉｌｅｎｔ  ５９７５Ｂ  ｉｎｅｒｔ  ＸＬ  ＥＩ／ＣＩ）を用いて分析した。触媒の評価は、ＧＣ／ＭＳデータの定性的結果に基づいている。
【００７７】
（材料および方法）
活性化温度／方法
３つの異なる種類の活性化過程／方法を用いた。方法ＡおよびＢは、Ｈ２圧力下（２００ｐｓｉ）で行い、一方で方法Ｃは、Ｈ２流を使用して行った。比較する目的で、受け取ったときには既に乾燥および還元されていた触媒番号５９を試験した。
【００７８】
方法Ａ：１００℃、Ｈ２圧力下での活性化
所望の量の担持触媒を、ＨＰ反応器（Ｓｙｍｙｘ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｔｏｏｌｓ）に移し、次の手順を、その活性化のために行った。
ａ．  １００℃、Ｎ２  ４００ｐｓｉ下での１時間のアニーリング
ｂ．  １００℃、Ｈ２  ２００ｐｓｉ下での２時間のアニーリング
ＢＡＳＦおよびＪＭによると、Ｐｄ系触媒に推奨される最低活性化温度であるため、この温度（１００℃）を選択した。
【００７９】
方法Ｂ：１８０℃、Ｈ２圧力下での活性化
所望の量の担持触媒を、ＨＰ反応器（Ｓｙｍｙｘ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｔｏｏｌｓ）に移し、次の手順を、その活性化のために行った：
ａ．  １４０℃、Ｎ２  ４００ｐｓｉ下での１時間のアニーリング
ｂ．  １８０℃、Ｈ２  ２００ｐｓｉ下での２時間のアニーリング
１８０℃の温度は、ハイスループット機能においてＨＰＲで達成することができる最高温度である。
【００８０】
方法Ｃ：１８０℃、Ｈ２流下での活性化
２つのＰｄ／Ｃ担持触媒、すなわち番号７と５１とを石英反応器に移し、次の手順を、その活性化のために行った：
ａ．  最高４００℃、Ａｒ流下での段階的アニーリング
ｂ．  最高４００℃、Ｈ２流下での段階的アニーリング
【００８１】
担持触媒の活性化は、通常、高温で、例えばＴ＞２００℃で、最初に不活性ガス流下で、その後、Ｈ２流下で行われる。本明細書で説明するように、活性化は、発熱を避けるために、最初に低含有量のＨ２を使用して行い、Ｐｄの還元を達成するよう徐々に増加させた。
【００８２】
反応温度
ラクトン水素化分解反応を、２００ｐｓｉのＨ２下で、２つの異なる温度：１００および１８０℃で１６時間行った。活性化温度／方法と反応温度との最適な組み合わせを見つけるために、異なる条件下で活性化した触媒を試験した。
【００８３】
ｐＨの影響
反応混合物への、塩基、ＮａＯＨの影響も評価した。これらの実験のために、２つの異なる触媒（番号６および番号５９）を選択し、反応混合物に１、２および３当量のＮａＯＨを添加した。反応を、１００℃、２００ｐｓｉのＨ２下で行った。
【００８４】
（結果および考察）
表２は、試験した触媒を要約する。
【表２】
2017520621.tif 000033
【００８５】
ホモクエン酸ラクトンの対照試料を、試験試料と同様にではあるが、触媒を添加せずに調製した。図１は、対照のＧＣ／ＭＳクロマトグラムを提供する。高強度の２つのピークが、１０．０５および９．８２分付近に検出された。これらのピークは、出発材料に特有である。
【００８６】
１００℃で活性化した（方法Ａ）Ｐｄ／Ｃ触媒を用い、比較的低い反応温度（１００℃）で予備研究を行った。これらの実験について、６つの異なる触媒を試験し、反応後の最終生成物のクロマトグラムを図２に示す。
【００８７】
図２は、試験した全ての触媒が、ホモクエン酸ラクトンの水素化分解に活性を有したことを示している。しかしながら、生成物分布の点では、触媒間に有意差はなかった。ＧＣ−質量分析およびＮＩＳＴライブラリーに基づいて、生成物１，２，４−ブタントリカルボン酸に帰属する新しいピークが、９．６分で検出された。対照ラクトンの試料中で検出されたように、これら全ての様々な触媒でも同様に、９．８２および１０．０５分の２つのピークの存在は、かなりの量の出発材料が、特定の反応条件下で反応しなかったことを明らかにする。これらの変換では、炭素担体に応じた触媒活性の違いは認められなかった。
【００８８】
触媒をまた、より高い温度で、より具体的には、１８０℃で活性化した。したがって、触媒番号６を方法Ｂ（１８０℃）によって活性化し、反応を１００℃で行った。また、比較のために、乾燥および還元されたＰｄ／Ｃ触媒も試験した。得られたクロマトグラムを図３に示す。
【００８９】
図３に示すように、出発材料の大部分は、触媒５９（商業的に還元および乾燥された触媒）であっても反応しなかった。これは、３つ全ての異なる活性化方法（図４）で活性化した触媒番号５１を用いた１００℃での反応後の最終生成物のクロマトグラムにより、さらに裏付けられる。これは、水素化分解反応を、より高い温度で行われなければならないことを示している。
【００９０】
反応へのＮａＯＨの影響を調査するために、さらなる実験を行った。実験を、方法Ｂ（１８０℃）に従って活性化した触媒番号６と、既に乾燥および還元されている市販の触媒番号５９とを使用して行った。反応を、１００℃で１６時間行った。１、２および３当量のＮａＯＨの添加前および後に得られたＧＣ／ＭＳクロマトグラムを、図５および６に示す。
【００９１】
１当量のＮａＯＨの添加は、両方の場合で、９．６０分付近でのピーク強度の増加を引き起こし、一方で、対照ラクトンと比較したピーク強度の減少が、９．８２および１０．０５分で観察された。ＮａＯＨの添加なしでこれらの２つのピーク（９．８２および１０．０５分）がいまだ検出されて、比較的高い強度（青線）であり、９．６分で低い強度のピークがあるという事実は、比較的少量（１当量）のＮａＯＨの添加が、出発材料の変換の増大を特定の反応条件下で促進するようであることを意味する。２または３当量のＮａＯＨの添加は、一方で、反応中／後に反応アリコートを著しく乾燥させた。総反応物体積がわずか１ｍｌであるため、乾燥作用が、３当量のＮａＯＨを使用して観察された少量の生成物形成の原因である可能性がある。
【００９２】
反応温度の上昇が、ホモクエン酸ラクトンのより高い変換を引き起こすことができるかどうかを調べるために、以下のステップを、より高い反応温度で行った。前に試験した同一の触媒（１００℃、図１）を、１８０℃で方法Ｂを用いて活性化し、ホモクエン酸／メタノール反応溶液に添加した。反応を、１８０℃、２００ｐｓｉのＨ２下で１６時間行った。得られたクロマトグラムを、ブランク試料（無触媒ラクトン）と比較して、図７に示す。全ての場合において、得られたクロマトグラムは、所望の生成物への変換が定量的であることを示した。加えて、４００℃でＨ２流下で還元した触媒番号７および５１の性能と、比較のために、還元および乾燥した触媒番号５９も、１８０℃（反応温度）で試験した。最終生成物のクロマトグラムを、図８に示す；ホモクエン酸ラクトンの完全な変換が、全ての場合において達成された。
【００９３】
（実施例２）
反応最適化
ホモクエン酸ラクトン（０．２５ｍｍｏｌ）の１，２，４−ブタントリカルボン酸への変換を、１５０℃のより低い温度で４時間、水中の触媒番号１３（０．５ｍｏｌ％  Ｐｄ（５％  Ｐｄ／Ｃ））を使用して試験した。図９に示すように、生成物への変換は定量的であった。
【００９４】
（実施例３）
ホモクエン酸ラクトンのアジピン酸への変換
触媒濃度を最適化し、実施例２においてもたらされた普遍的な反応条件を用いることにより、ホモクエン酸ラクトンのアジピン酸、２−エチルコハク酸、および２−メチルペンタン二酸への変換が、単一ポット反応で生じたことが観察された。特に、触媒番号６、１２、および５４での反応は、ラクトンのトリカルボン酸への定量的変換を示し、さらに選択的脱炭酸を行い、３つの生成物のピークを生じた。図１０は、例示的なクロマトグラムを提供する。反応温度を１８０℃に上げても、観察された脱炭酸化生成物に大きな影響を与えるようには見えなかった。
【００９５】
（実施例４）
Ｐｄ（Ｓ）／Ｃ触媒
図１１に示すように、ホモクエン酸ラクトンを上述のように触媒番号１５（Ｐｄ（Ｓ）／Ｃ触媒）および水と、１８０℃で１６時間２００ｐｓｉのＨ２下で混合すると、脱炭酸化生成物の大きな産生をもたらした。滞留時間を２２時間に増加しても、アジピン酸の収率に有意な影響を及ぼさなかった（データは示さず）。０．５当量の塩基の添加も、ラクトンのアジピン酸への変換を改善しなかったが、２−エチルコハク酸の産生を増大させた。
【００９６】
（実施例５）
Ｐｔ（Ｓ）／Ｃ触媒のＰｔ／Ｃ担持触媒との比較
図１２に示すように、ホモクエン酸ラクトンの、１５０℃、水中、２００ｐｓｉのＨ２下、４２時間、１ｍｏｌ％  Ｐｔ（触媒番号６５および３４）の存在下での反応は、より低い温度におけるラクトンの一部の脱炭酸を示しているが、その反応は、Ｐｄ（Ｓ）／Ｃ触媒反応よりも選択的ではないようだった。
【００９７】
（実施例６）
Ｐｄ／ＣａＣＯ３触媒
図１３に示すように、ホモクエン酸ラクトン（０．１２Ｍ）を上述のように触媒番号１８（Ｐｄ／ＣａＣＯ３触媒、１ｍｏｌ％  Ｐｄ）および水と、１８０℃で１６時間４５０ｐｓｉのＨ２下で混合すると、脱炭酸化生成物の大きな産生をもたらした。
【００９８】
（実施例７）
Ｐｄ／ＢａＳＯ４触媒
図１４に示すように、ホモクエン酸ラクトン（０．１２Ｍ）を上述のように触媒番号２１（Ｐｄ／ＢａＳＯ４触媒、１ｍｏｌ％  Ｐｄ）および水と、１８０℃で１６時間４５０ｐｓｉのＨ２下で混合すると、脱炭酸化生成物の大きな産生をもたらした。
【００９９】
（実施例８）
ラクトンの水素無添加での触媒熱分解
図１５に示すように、ホモクエン酸ラクトン（０．１２Ｍ）を上述のように担持金属触媒（１ｍｏｌ％金属）および水と、１８０℃で１６時間４５０ｐｓｉのＮ２下で混合すると、脱炭酸化生成物の大きな産生をもたらした。図１５は、試験したいくつかの担持触媒のそれぞれの代表例である。５％  Ｐｔ／Ｃは、他のＰｔ／Ｃ（炭素上の１％  Ｐｔおよび３％  Ｐｔ）およびＰｔ／Ａｌ２Ｏ３と比較して、Ｈ２添加なしで、および４５０ｐｓｉのＮ２圧力の存在下で、アジピン酸に顕著な選択性を示した。Ｎｉ系触媒は、アジピン酸よりもエチルコハク酸に有利に働く。
【０１００】
（実施例９）
混合ガスＮ２／Ｈ２（９５：５）下でのホモクエン酸ラクトンのアジピン酸への触媒変換
図１６に示すように、ホモクエン酸ラクトン（０．１２Ｍ）を上述のように担持金属触媒（１ｍｏｌ％金属）および水と、１８０℃で１６時間４５０ｐｓｉのＮ２／Ｈ２（９５：５）混合ガス圧力下で混合すると、脱炭酸化生成物の大きな産生をもたらした。代表例を、図１６に提示した。アジピン酸形成の有意な改善が、Ｈ２／Ｎ２ガス（５：９５）％のＣａＣＯ３およびＢａＳＯ４担持Ｐｄ触媒との組み合わせで観察された。Ｐｔ／Ｃは、特定の反応条件下で、より少ない添加Ｈ２で二酸への脱炭酸化に有利に働く。比較例を、図１６に示す。
【０１０１】
（実施例１０）
ホモクエン酸ラクトンのアジピン酸への変換に対する硫黄含有溶媒（ＤＭＳＯ）の影響
図１７に示すように、ホモクエン酸ラクトン（０．１２Ｍ）を上述のように担持金属触媒（１ｍｏｌ％金属）および水と、１８０℃で１６時間４５０ｐｓｉのＨ２下で混合すると、脱炭酸化生成物の大きな産生をもたらした。図１７は、試験したいくつかの担持触媒のそれぞれの代表例である。加えて、Ｐｄ／ＣａＣＯ３、Ｐｄ／ＢａＳＯ４、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３、Ｒｈ、Ｒｕなどの異なる担体を有する金属を、同じ条件下で、ＤＭＳＯおよび水の５０％混合で試験した。炭素以外の担体を有する触媒は、ＤＭＳＯの存在下で、ごく微量の二酸の形成を示し、十分な未変換の出発材料と、中間体（エチリデン）とを示した。ＧＣ−ＭＳ分析からの定性的結果は、以下の図（図１７）に示されている。水中の低いＤＭＳＯ濃度（１０〜５０％）は、特定の反応条件下で、ホモクエン酸ラクトンのアジピン酸への変換の改善を示した。図１７に示すように、炭素触媒に担持されたＰｄおよびＰｔは、ＤＭＳＯ（水中５０％）で、アジピン酸への活性の改善を示した。例えば、触媒番号７Ｐｄ／Ｃは、ＤＭＳＯの存在下で、炭素上の硫化Ｐｄ触媒と同程度の選択性を示した。
【０１０２】
（実施例１１）
ホモクエン酸ラクトンのアジピン酸への変換のスケールアップ反応
スケールアップ反応を、３００ｍＬのオートクレーブ（Ｐａｒｋｅｒ  Ａｕｔｏｃｌａｖｅ  Ｂｏｌｔｅｄ  Ｃｌｏｓｕｒｅ）で行った。図１８に示すように、ホモクエン酸ラクトン（０．１２Ｍ）を、内部標準の存在下で上述のようにＰｄ／ＣａＣＯ３担持触媒（１ｍｏｌ％  Ｐｄ）および水（５０ｍＬ）と、２００℃で１６時間、５００ｐｓｉのＨ２下で混合すると、脱炭酸化生成物の大きな産生をもたらした。さらなる反応最適化を、大規模に、種々の反応パラメーター（温度、圧力、時間、反応原料、触媒濃度および担体）の下でオートクレーブ内で行い、アジピン酸の活性および選択性を改善することができる。
【０１０３】
（実施例１２）
好酸性酵母からのホモクエン酸ラクトンの生産
この実施例１２から得られる以下の好酸性酵母を使用して、４０ｇ／Ｌより多くのホモクエン酸エステルを生産することができる。発酵培養液は、３以下のｐＨを有するはずである。したがって、ホモクエン酸エステルの大部分は、ラクトン形態となるはずである。これにより、発酵培養液から容易に分離され、すぐに触媒で反応させることができ、本明細書に記載の有機酸を生産するだろう。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、ＵＲＡ３、ＰＤＣ、ＡＬＤ９０９１、およびＧＰＤ１遺伝子を、個別にまたは組み合わせでノックアウトする必要があるかもしれない。ＵＲＡ３ノックアウトは、以下に説明するように遺伝子操作と組み合わせて使用される場合、ＵＲＡ３遺伝子産物の有無を介したポジティブおよびネガティブセレクションを容易にするために必要である。ＰＣＤ、ＡＬＤ９０９１、およびＧＰＤ１は、潜在的な副産物、すなわちエタノールおよびグリセロールを減少させ、潜在的な産物収率を増加させると考えられる変異である。加えて、下流遺伝子、および天然酵母経路の酵素をコードする調節遺伝子は、以下に記載の遺伝子組み換え法と同様のプロセスを使用するアップレギュレーション、ダウンレギュレーション、突然変異または欠失により、改変され得る。これらの遺伝子には、Ｓ．セレビシエに相同であるＩ．オリエンタリス遺伝子、ＡＣＯ１（ホモクエン酸脱水酵素）、ＡＣＯ２（ホモクエン酸脱水酵素）、ＬＹＳ４（ホモアコニターゼ）、ＬＹＳ１２（ホモイソクエン酸脱水素酵素）、ＬＹＳ２（アルファアミノアジピン酸還元酵素）、ＬＹＳ９（サッカロピン脱水素酵素）、ＬＹＳ１（サッカロピン脱水素酵素、Ｌ−リジン形成）が挙げられる。これらの遺伝子の発現またはそれらの産物を変更すると、天然経路を介したリジン生産を制限することにより、ホモクエン酸生産を増加するのに役立つ可能性がある。別の実施形態では、天然または外因性のホモクエン酸脱水酵素の発現の増加を利用し、無傷の経路の一部として細胞内で、または酵素的に細胞外でのいずれかで、ホモクエン酸を、触媒反応の代替出発原料として使用されるホモアコニット酸に変換することができる。加えて、酵母リジン経路を制御することが知られているＬＹＳ１４およびＬＹＳ８０などのＳ．セレビシエ遺伝子に相同であるＩ．オリエンタリス遺伝子を含む既知の転写調節遺伝子も、以下に記載の遺伝子組み換え法と同様のプロセスを使用するアップレギュレーション、ダウンレギュレーション、突然変異または欠失により、改変され得る。これらの変化は、ホモクエン酸産生を増加させ、この経路における副産物形成、すなわちリジンまたは他の中間体を減少させる可能性がある。いくつかの状況では、これらの突然変異は、完全なまたは部分的なリジン要求性をもたらし得る。したがって、このような状況の中での発酵増殖と生産条件は、そのような制限を克服し、経済的に有利な発酵系を提供するリジン補充を使用して開発され得る。あるいは、完全に限定的なリジンへの流れは、窒素制限条件により達成され得る。例えば、条件を、十分なリジンを生産するために十分な窒素が供給される増殖期のために開発することができるが、生産の間、窒素制限は、ホモクエン酸を生産するような初期の経路工程が機能することのみを可能にするであろう。
【０１０５】
酸耐性株（ホモクエン酸またはホモクエン酸ラクトンに対する）の進化を実施することができる。Ｉ．オリエンタリス株の宿主株は、Ｉ．オリエンタリス菌株ＡＴＣＣ  ＰＴＡ−６６５８を、グルコース制限ケモスタットで９１日間進化させることにより生成される。系に、１５ｇ／Ｌのグルコースを既知組成培地中で供給し、０．０６ｈ  １の希釈率、ｐＨ＝３で、添加されたホモクエン酸と流加培地中で操作した。条件は、約２ｍｍｏｌＬ＾ｈ１の酸素移動速度で維持され、溶存酸素濃度は０％の空気飽和で一定のままでである。最終時点からの単一コロニー分離株を、２回の振とうフラスコアッセイで特性評価する。最初のアッセイでは、分離株を、グルコースをエタノールに発酵する能力について、総ホモクエン酸２５ｇ／Ｌの存在下で、ｐＨ調整なしで、既知組成培地中で特性評価する。第二のアッセイでは、分離株の増殖率を、総ホモクエン酸４５ｇ／Ｌの存在下で、ｐＨ調整なしで、既知組成培地中で測定する。得られた株は、Ｐ−１と呼ぶことができ、これは、最初のアッセイで最も高いグルコース消費率を示し、第二のアッセイで最も高い増殖率を示す単一分離株である。
【０１０６】
クローニング用酵母ベース株
Ｐ−２（株Ｐ−１に基づく株）。株Ｐ−１は、ＵＲＡ３遺伝子を破壊するように設計された線状化挿入断片Ｐ２（ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１を有する）で、Ｇｉｅｔｚ  ｅｔ  ａｌ．，  ｉｎ  Ｍｅｔ．  Ｅｎｚｙｍｏｌ．  ３５０：８７  （２００２）に記載のようなＬｉＯＡｃ形質転換法を用いて、形質転換される。挿入断片Ｐ２は、ＭＥＬ５選択マーカー遺伝子を含む。形質転換株を、酵母窒素ベース（ＹＮＢ）−メリビオースプレート上で選択し、ＰＣＲによりスクリーニングし、挿入片の挿入とＵＲＡ３遺伝子のコピーの削除とを確認する。ＭＥＬ５選択マーカー遺伝子がループアウトした分離株を、ＰＣＲスクリーニングが同定するまで、ＵＲＡ３−欠失株を数回増殖させる。ＰＣＲスクリーニングを行い、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：２および３を有するプライマーを用いて５´−交叉を確認し、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：４および５を有するプライマーを用いて３´交叉を確認する。その分離株を、５−フルオロオロチン酸（ＦＯＡ）プレート上で再び数回増殖させ、ＵＲＡ３マーカーがループアウトした株を同定する。ＰＣＲスクリーニングを、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：２および５を有するプライマーを使用してこの株に実施し、両方のＵＲＡ３対立遺伝子が消失した分離株を同定する。好ましい態様では、株を、５−フルオロオロチン酸（ＦＯＡ）プレート上で、前文に記載のＰＣＲスクリーニングの前に選択する。この分離株を、株Ｐ−２と命名する。
【０１０７】
Ｐ−３（株Ｐ−２に基づく株）。株Ｐ−２は、ＰＤＣ遺伝子を破壊するように設計された挿入断片Ｐ３（ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：６を有する）で形質転換される。挿入断片Ｐ３は、以下のエレメントを含む、５´−３´：Ｉ．オリエンタリスＰＤＣオープンリーディングフレームの直接上流領域に対応する挿入に対する相同性を有するＤＮＡ断片、ＰＤＣ転写ターミネーター、ＵＲＡ３プロモーター、Ｉ．オリエンタリスＵＲＡ３遺伝子、マーカーリサイクリング用追加ＵＲＡ３プロモーター直接反復、およびＩ．オリエンタリスＰＤＣオープンリーディングフレームの直接下流領域に対応する挿入に対する相同性を有するＤＮＡ断片。成功した組み込み株（および単一コピーＰＤＣ欠失株）を、ウラシルを欠く選択プレート上で同定し、ＰＣＲにより、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：７および８を有するプライマーを用いて５´−交叉を確認し、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：９および１０を有するプライマーを用いて３´−交叉を確認する。その組み込み株を数回増殖させ、５−フルオロオロチン酸（ＦＯＡ）プレート上にプレーティングし、ＵＲＡ３マーカーがループアウトした株を同定する。ＵＲＡ３マーカーのループアウトは、ＰＣＲにより確認する。その株を、再び挿入断片Ｐ３で形質転換し、野生型ＰＤＣ遺伝子の第２コピーを消失させる。成功した形質転換株を、再度、ウラシルを欠く選択プレート上での選択により同定し、さらに２日間株を培養し、エタノール生産を測定することにより確認する。エタノール生産の不足は、形質転換株におけるＰＤＣ遺伝子の両方のコピーの消失に成功したことをさらに示す。その形質転換株を、ＵＲＡ３マーカーがループアウトした株をＰＣＲが同定するまで、数回増殖させてＦＯＡプレート上にプレーティングする。ＰＣＲを行い、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：７および８を有するプライマーを用いて５´−交叉を確認し、ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：９および１０で３´−交叉を確認する。その株を、ウラシルを欠く選択プレート上にプレーティングしてＵＲＡ３マーカーの消失を確認し、株Ｐ−３と命名する。  
【０１０８】
Ｐ−４。挿入断片Ｐ４−１は、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１１を有し、以下のエレメントを含む、５´−３´：Ｉ．オリエンタリスＡＤＨ９０９１オープンリーディングフレームの直接上流領域に対応する挿入に対する相同性を有するＤＮＡ断片、Ｉ．オリエンタリスＰＤＣ１プロモーター、Ｓ．ポンベＬＹＳ４＿Ｄ１２３Ｎ遺伝子（ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１２を有する）、Ｉ．オリエンタリスＴＡＬターミネーター、Ｉ．オリエンタリスＵＲＡ３プロモーター、およびＩ．オリエンタリスＵＲＡ３オープンリーディングフレームの最初の５３０塩基対。
【０１０９】
挿入断片Ｐ４−２は、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１３を有し、以下のエレメントを含む、５´−３´：Ｉ．オリエンタリスＵＲＡ３オープンリーディングフレームの最後の５６８塩基対に対応するＤＮＡ断片、Ｉ．オリエンタリスＵＲＡ３ターミネータ、Ｉ．オリエンタリスＵＲＡ３プロモーター、Ｉ．オリエンタリスＴＫＬターミネーター、およびＩ．オリエンタリスＡＤＨ９０９１オープンリーディングフレームの直接下流領域に対応する挿入に対する相同性を有するＤＮＡ断片。
【０１１０】
株Ｐ−３を、挿入断片Ｐ４−１およびＰ４−２で同時に、酢酸リチウム法を用いて形質転換し、Ｓ．ポンベＬＹＳ４＿Ｄ１２３Ｎ遺伝子をＡＤＨ９０９１遺伝子座に挿入する。挿入は、３の交叉事象を介して起こる：ＡＤＨ９０９１上流相同領域、ＡＤＨ９０９１下流相同領域、およびＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１１とＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１３との間のＵＲＡ３相同領域。形質転換株を分離株に画線し、ＡＨＤ９０９１遺伝子座のカセットの正しい挿入を、株においてＰＣＲにより確認する。ＰＣＲを行い、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１４および１５を有するプライマーを用いて５´−交叉を確認し、ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１６および１７で３´−交叉を確認する。分離株からのＵＲＡ３マーカーのループアウトがＰＣＲにより確認されるまで、その株を前回のように増殖させてＦＯＡ上にプレーティングする。
【０１１１】
その分離株をその後、挿入断片Ｐ４−３およびＰ４−４で同時に、ＬｉＯＡｃ形質転換法を用いて形質転換し、Ｓ．ポンベＬＹＳ４＿Ｄ１２３Ｎ遺伝子の第２コピーをＡＤＨ９０９１座に挿入する。
【０１１２】
挿入断片Ｐ４−３は、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１８を有し、以下のエレメントを含む、５´−３´：Ｉ．オリエンタリスＡＤＨ９０９１オープンリーディングフレームの直接下流領域に対応する挿入に対する相同性を有するＤＮＡ断片、Ｉ．オリエンタリスＰＤＣ１プロモーター、ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１２で見られるＳ．ポンベＬＹＳ４＿Ｄ１２３Ｎ遺伝子、Ｉ．オリエンタリスＴＡＬターミネーター、Ｉ．オリエンタリスＵＲＡ３プロモーター、およびＩ．オリエンタリスＵＲＡ３オープンリーディングフレームの最初の５３０塩基対。
【０１１３】
挿入断片Ｐ４−４は、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１９を有し、以下のエレメントを含む、５´−３´：Ｉ．オリエンタリスＵＲＡ３オープンリーディングフレームの最後の５６８塩基対に対応するＤＮＡ断片、Ｉ．オリエンタリスＵＲＡ３ターミネータ、Ｉ．オリエンタリスＵＲＡ３プロモーター、Ｉ．オリエンタリスＴＫＬターミネーター、およびＩ．オリエンタリスＡＤＨ９０９１オープンリーディングフレームの直接上流領域に対応する挿入に対する相同性を有するＤＮＡ断片。
【０１１４】
再度挿入は、３の交叉事象を介して起こる。形質転換株を分離株に画線し、ＰＣＲによりスクリーニングし、Ｓ．ポンベＬＹＳ４＿Ｄ１２３Ｎ遺伝子の２つのコピーをＡＨＤ９０９１遺伝子座に含む菌株を同定する。第１のコピーを確認するためのＰＣＲスクリーニングを行い、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１４および１５を有するプライマーを用いて５´−交叉を確認し、ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１６および１７で３´−交叉を確認する。第２のコピーを確認するためのＰＣＲスクリーニングを行い、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１４および１６を有するプライマーを用いて５´−交叉を確認し、ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：１５および１７で３´−交叉を確認する。ＵＲＡ３マーカーがループアウトした株が同定されるまで、その株を増殖させてＦＯＡ上に再プレーティングする。この分離株を、株Ｐ−４と命名する。
【０１１５】
内因性ＧＰＤＩを、挿入断片５（ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：２０を有する）で、前述したように酢酸リチウム法を使用して減衰する。この挿入断片は、以下のエレメントを含む、５´−３´：Ｉ．オリエンタリスＧＰＤ１オープンリーディングフレームの直接上流領域に対応する挿入に対する相同性を有するＤＮＡ断片、ＰＤＣ転写ターミネーター、ＵＲＡ３プロモーター、Ｉ．オリエンタリスＵＲＡ３遺伝子、マーカーリサイクリング用追加ＵＲＡ３プロモーター直接反復、およびＩ．オリエンタリスＧＰＤ１オープンリーディングフレームの直接下流領域に対応する挿入に対する相同性を有するＤＮＡ断片。成功した形質転換株を、ウラシルを欠く選択プレート上で選択し、ＰＣＲにより、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：２１および２２を有するプライマーを用いて５´−交叉を確認し、ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：２３および２４で３´−交叉を確認し、ＵＲＡ３マーカーがループアウトした株が同定されるまで、前回のように増殖させてＦＯＡ上にプレーティングする。この株をその後、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：２５を有する挿入断片で形質転換する。この挿入断片は、以下のエレメントを含む、５´−３´：Ｉ．オリエンタリスＧＰＤ１オープンリーディングフレームの直接上流領域に対応する挿入に対する相同性を有するＤＮＡ断片、ＵＲＡ３プロモーター、Ｉ．オリエンタリスＵＲＡ３遺伝子、マーカーリサイクリング用追加ＵＲＡ３プロモーター直接反復、ＰＤＣ転写ターミネーター、およびＩ．オリエンタリスＧＰＤ１オープンリーディングフレームの直接下流領域に対応する挿入に対する相同性を有するＤＮＡ断片。成功した形質転換株を、再度、ウラシルを欠く選択プレート上で選択し、第２のＧＰＤ１欠失構築物の組み込みをＰＣＲにより確認し、ヌクレオチド配列ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：２２および２４を有するプライマーを用いて５´−交叉を確認し、ＳＥＱ  ＩＤ  ＮＯ：２１および２３で３´−交叉を確認する。第１のＧＰＤ１欠失構築物の保持はまた、上記挿入断片５の適切な組込みを確認するために使用されるＰＣＲ反応を繰り返すことにより再確認される。前回のように、ＵＲＡ３マーカーがループアウトした株が同定されるまで、確認された分離株を増殖させてプレーティングする。両方の野生型ＧＰＤ遺伝子の欠失を有するような形質転換株の１つを、実施例５−１に指定する。
【０１１６】
本明細書で説明する遺伝子組み換え法と同様の方法で、他のＩ．オリエンタリス遺伝子を、様々な組み合わせで組み換え、消失、またはゲノムに挿入することができる。
これらの遺伝子には、Ｓ．セレビシエに相同であるＩ．オリエンタリス遺伝子、ＡＣＯ１（ホモクエン酸脱水酵素）、ＡＣＯ２（ホモクエン酸脱水酵素）、ＬＹＳ４（ホモアコニターゼ）、ＬＹＳ１２（ホモイソクエン酸脱水素酵素）、ＬＹＳ２（アルファアミノアジピン酸還元酵素）、ＬＹＳ９（サッカロピン脱水素酵素）、ＬＹＳ１（サッカロピン脱水素酵素、Ｌ−リジン形成）、またはＬＹＳ１４およびＬＹＳ８０などの転写調節遺伝子が挙げられ得る。
【０１１７】
酵母ＡＡＡリジン生合成経路を、以下に示す（ｈｔｔｐ：／／ｐａｔｈｗａｙ．ｙｅａｓｔｇｅｎｏｍｅ．ｏｒｇ／ＹＥＡＳＴ／ＮＥＷ−ＩＭＡＧＥ？ｔｙｐｅ＝ＰＡＴＨＷＡＹ＆ｏｂｊｅｃｔ＝ＬＹＳＩＮＥ−ＡＭＩＮＯＡＤ−ＰＷＹ＆ｄｅｔａｉｌ−ｌｅｖｅｌ＝３＆ｄｅｔａｉｌ−ｌｅｖｅｌ＝２より）。示した遺伝子は、サッカロマイセス・セレビシエ遺伝子である（注：ホモアコニターゼ脱水工程は、Ｆａｚｉｕｓ  Ｆ，  Ｓｈｅｌｅｓｔ  Ｅ，  Ｇｅｂｈａｒｄｔ  Ｐ，  Ｂｒｏｃｋ  Ｍ．  Ｔｈｅ  ｆｕｎｇａｌ  α−ａｍｉｎｏａｄｉｐａｔｅ  ｐａｔｈｗａｙ  ｆｏｒ  ｌｙｓｉｎｅ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｒｅｑｕｉｒｅｓ  ｔｗｏ  ｅｎｚｙｍｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ａｃｏｎｉｔａｓｅ  ｆａｍｉｌｙ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｉｓｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｏｍｏｃｉｔｒａｔｅ  ｔｏ  ｈｏｍｏｉｓｏｃｉｔｒａｔｅ．  Ｍｏｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．  ２０１２  Ｄｅｃ；８６（６）：１５０８−３０．  ｄｏｉ：  １０．１１１１／ｍｍｉ．１２０７６．  Ｅｐｕｂ  ２０１２  Ｎｏｖ  ６．  ＰｕｂＭｅｄ  ＰＭＩＤ：２３１０６１２４；  ＰｕｂＭｅｄ  Ｃｅｎｔｒａｌ  ＰＭＣＩＤ：  ＰＭＣ３５５６５２０）からの新たな知見を組み込むように修正されている）。報告書は、ホモアコニット酸脱水酵素工程がＡＣＯ１またはＡＣＯ２（好ましい）により行われることを示した。
【化１９】
2017520621.tif 000034
再度、注：ＬＹＳ２０およびＬＹＳ２１は、これらの酵素が多くの場合リジンによるフィードバック阻害を示すため、この経路の調節にとって重要であることが示されている。いくつかの実施形態では、これらの遺伝子のリジン非感受性変異体が使用される。例えば、Ｆｅｌｌｅｒら（Ｆｅｌｌｅｒ  Ａ，  Ｒａｍｏｓ  Ｆ，  Ｐｉeｒａｒｄ  Ａ，  Ｄｕｂｏｉｓ  Ｅ．  Ｉｎ  Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓａｅ，  ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｏｍｏｃｉｔｒａｔｅ  ｓｙｎｔｈａｓｅ  ｉｓｏｅｎｚｙｍｅｓ  ｂｙ  ｌｙｓｉｎｅ  ｍｏｄｕｌａｔｅｓ  ｔｈｅ  ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ    ｏｆ  ＬＹＳ  ｇｅｎｅ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｂｙ  Ｌｙｓ１４ｐ．  Ｅｕｒ  Ｊ  Ｂｉｏｃｈｅｍ．  １９９９  Ａｐｒ；２６１（１）：１６３−７０．  ＰｕｂＭｅｄ  ＰＭＩＤ：  １０１０３０４７．）は、アミノエチルシステイン、毒性リジン類似体に耐性のあるものとして単離された株からのＬＹＳ２０およびＬＹＳ２１の変異を説明する。さらに、この報告書は、ＬＹＳ１４Ｐなどの遺伝子を介したリジン経路の転写調節と、サッカロマイセス・セレビシエにおいてα−ケトグルタル酸をＬＹＳ８０遺伝子の変異を介して増加させる方法とについても説明する。加えて、他の酵母からのホモクエン酸合成酵素遺伝子が用いられる可能性もある（Ｇａｓｅｎｔ−Ｒａｍiｒｅｚ  ＪＭ，  Ｂｅｎiｔｅｚ  Ｔ．  Ｌｙｓｉｎｅ−ｏｖｅｒｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ｍｕｔａｎｔｓ  ｏｆ  Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ  ｂａｋｅｒ´ｓ  ｙｅａｓｔ  ｉｓｏｌａｔｅｄ  ｉｎ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｃｕｌｔｕｒｅ．  Ａｐｐｌ  Ｅｎｖｉｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．１９９７  Ｄｅｃ；６３（１２）：４８００−６．  ＰｕｂＭｅｄ  ＰＭＩＤ：  ９４０６３９８；  ＰｕｂＭｅｄ  Ｃｅｎｔｒａｌ  ＰＭＣＩＤ：  ＰＭＣ１６８８０３．）。例えば、Ｂｕｌｆｅｒら（Ｂｕｌｆｅｒ  ＳＬ，  Ｓｃｏｔｔ  ＥＭ，  Ｐｉｌｌｕｓ  Ｌ，  Ｔｒｉｅｖｅｌ  ＲＣ．  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｂａｓｉｓ  ｆｏｒ  Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ  ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｏｍｏｃｉｔｒａｔｅ  ｓｙｎｔｈａｓｅ．  Ｊ  Ｂｉｏｌ  Ｃｈｅｍ．  ２０１０  Ａｐｒ  ２；２８５（１４）：１０４４６−５３．  ｄｏｉ：  １０．１０７４／ｊｂｃ．Ｍ１０９．０９４３８３．  Ｅｐｕｂ  ２０１０  Ｊａｎ  １９．  ＰｕｂＭｅｄ  ＰＭＩＤ：  ２００８９８６１；  ＰｕｂＭｅｄ  Ｃｅｎｔｒａｌ  ＰＭＣＩＤ：  ＰＭＣ２８５６２５１）は、リジンによるより少ない阻害につながるシゾサッカロミセス・ポンベＬＹＳ４（ホモクエン酸合成酵素）のいくつかの個々の点突然変異（Ｄ１２３Ｎ、Ｅ２２Ｑ、Ｒ２８８Ｋ、およびＱ３６４Ｒ）について説明する。
【０１１８】
（実施例１３）
合成手順ならびにＰｔおよびＣｕ−Ｐｄナノ触媒の触媒性能
１．  Ｐｔナノ粒子
白金（Ｐｔ）ナノ粒子を、ポリオール法を用いて合成した。具体的には、０．１２２７  ｇの塩化白金（ＰｔＣｌ４、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ、９９．９％）を、無水エチレングリコール（ＥＧ）（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ、９９．８％）中に希釈した。その後、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ、９７％）のエチレングリコール溶液を添加して溶液のｐＨを１１に調整し、同時に最終体積を５０ｍｌとした。反応混合液を激しく撹拌し、１６０℃で３時間加熱還流した。得られたＰｔナノ粒子の暗褐色コロイド溶液を、室温まで冷却した。
【０１１９】
２．  Ｃｕ−Ｐｄ二元金属ナノ粒子
名目原子比がＣｕ：Ｐｄ＝９５：５（Ｃｕ９５Ｐｄ５）および９０：１０（Ｃｕ９０Ｐｄ１０）であるＣｕ−Ｐｄ二元金属ナノ粒子を、ポリオール法に基づく工程の合成手順を用いて調製した。簡単に説明すると、最初に、銅ナノ粒子のコロイド溶液を調製した。第二に、適切な量の調製Ｃｕコロイド溶液を、パラジウム前駆体塩のエチレングリコール溶液と混合した。第三に、ＣｕコロイドおよびＰｄ塩のエチレングリコール混合液を還流し、二元金属ＣｕＰｄナノ粒子を形成した。
【０１２０】
詳細な手順は、以下のとおりである：
１）硝酸銅０．０９８４グラム（のＣｕ（ＮＯ３）２、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ社、９９％）を、３０ｍｌのＥＧ中に希釈し、この溶液のｐＨを、３０ｍｌの水酸化ナトリウム溶液（ＥＧ）（０．２Ｍ）を用いて１１．１に調整した。得られた溶液を激しく撹拌しながら３時間１９０℃で還流し、次いで室温まで冷却した。調製した銅ナノ粒子のコロイド溶液を、二元金属Ｃｕ−Ｐｄナノ粒子の合成用の銅供給源として使用した。
２）適切な量の酢酸パラジウム（Ｐｄ（ＣＨ３ＣＯＯ）２、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ、９９．９８％）を、エチレングリコール中に希釈し、Ｃｕコロイド溶液８ｍｌを加えた。混合液のｐＨを、ＮａＯＨ／ＥＧ溶液（０．２  Ｍ）を用いて１１．２に調整した。
３）混合物を室温で１時間撹拌し、次いで１９６℃で２時間還流した。得られたＣｕ−Ｐｄの暗褐色コロイド溶液を、室温まで冷却した。
【０１２１】
３．  炭素担持ナノ触媒の調製
炭素担持ナノ触媒の調製を、コロイド溶液の適当なアリコートをカーボンブラック（Ｖｕｌｃａｎ−ＸＣ−７２、ＣＡＢＯＴ社）と混合することにより行い、炭素に担持されたＰｔ（Ｐｔ／Ｃ）触媒の場合に１および３重量（質量）％の金属積載の、そしてＣｕ９５Ｐｄ５／ＣおよびＣｕ９０Ｐｄ１０／Ｃでは１０重量％の金属積載の担持触媒を得た。
ナノ粒子溶液と炭素粉末との混合液を３日間激しく撹拌したままにし、次いで遠心分離（１０，０００ｒｐｍ）により分離し、脱イオン水で洗浄した。遠心分離／洗浄サイクルを１０回繰り返し、微量のエチレングリコールおよびＮａＯＨを除去した。最後に、得られた触媒粉末を、凍結乾燥機で一晩乾燥させた。
【０１２２】
４．  ナノ触媒の活性化
触媒試験の前に、ナノ触媒を活性化工程にかけた：所望の量の触媒を、高圧（ＨＰ）反応器（Ｓｙｍｙｘ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｔｏｏｌｓ））に移し、次の手順を行った：
ａ．  １８０℃、４００ｐｓｉのＮ２下での３時間のアニーリング。
ｂ．  １８０℃、２００ｐｓｉのＨ２下での３時間のアニーリング。
【０１２３】
５．  触媒テスト
活性化されたナノ触媒を、ラクトンのアジピン酸およびその他の有用な化学物質への触媒変換について試験した。試験した触媒には、以下が挙げられる：
１）１重量％のＰｔ／Ｃ
２）３重量％のＰｔ／Ｃ
３）１０重量％のＰｄ９５Ｃｕ５／Ｃ
４）１０重量％のＰｄ９０Ｃｕ１０／Ｃ
反応は、１８０℃、１ｍｏｌ％の金属濃度で、１６時間、４５０ｐｓｉのＨ２下で行った。
【０１２４】
（実施例１４）
水素無添加での種々の出発原料の触媒熱分解
図２０に示すように、ホモアコニット酸を、担持金属触媒（１ｍｏｌ％金属）および水と、１８０℃で１６時間４５０ｐｓｉのＮ２下で混合すると、脱炭酸化生成物の大きな産生をもたらした。図２０は、ホモクエン酸、ホモクエン酸ラクトン、またはホモアコニット酸を出発原料として使用した場合の代表例である。Ｐｔ／Ｃは、アジピン酸への顕著な選択性を、添加Ｈ２なしで、および４５０ｐｓｉのＮ２圧力下で示した。ホモクエン酸ナトリウムとホモアコニット酸ナトリウムは、Ｐｔ／Ｃ触媒と、同じ条件下で同様の挙動を示した。ホモアコニット酸ナトリウムでの活性の増大は、予め形成された中間体の安定性を示唆している。
【０１２５】
（その他の実施形態）
本発明を、その発明を実施するための形態と併せて説明してきたが、前述の説明は、例示することを意図しており、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の範囲を限定することを意図しないと理解されるべきである。その他の態様、利点、および改変は、添付の特許請求の範囲内である。
【図１】
2017520621.tif 000093
【図２】
2017520621.tif 000094
【図３】
2017520621.tif 000095
【図４】
2017520621.tif 000096
【図５】
2017520621.tif 000097
【図６】
2017520621.tif 000098
【図７】
2017520621.tif 000099
【図８】
2017520621.tif 000100
【図９】
2017520621.tif 000101
【図１０】
2017520621.tif 000102
【図１１】
2017520621.tif 000103
【図１２】
2017520621.tif 000104
【図１３】
2017520621.tif 000105
【図１４】
2017520621.tif 000106
【図１５】
2017520621.tif 000107
【図１６】
2017520621.tif 000108
【図１７】
2017520621.tif 000109
【図１８】
2017520621.tif 000110
【図１９】
2017520621.tif 000111
【図２０】
2017520621.tif 000112
【配列表】
2017520621000001.xml
【国際調査報告】
2017520621.tif 000149
2017520621.tif 000150
2017520621.tif 000151
2017520621.tif 000152