[發(fā)明專利]生物催化的（甲基）丙烯酸酯的生產

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680034257.2
• 申請日: 2006-09-12
• 公開（公告）號: CN101268196A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發(fā)明（設計）人: K·C·西梅斯;S·A·科利爾;Y·C·阿米塔格;R·米斯特里;R·巴蘭亞伊
• 申請（專利權）人: 西巴特殊化學品控股有限公司
• 主分類號: C12P7/62
• 分類號: C12P7/62
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張軼東;黃可峻

本發(fā)明涉及合成不含可帶正電荷或帶正電荷基團的丙烯酸和/或甲基丙烯酸的(一種或多種)酯的生物催化方法或過程，所述方法或過程包括優(yōu)選在催化劑存在下，使一種或多種不含帶正電荷基團的醇(醇起始物)與丙烯酰輔酶A和/或甲基丙烯酰輔酶A反應，所述催化劑可以是無機、有機或有機金屬催化劑，或優(yōu)選生物催化劑，尤其是能夠將醇基從如上下文定義的醇起始物在除去輔酶A部分(例如，利用轉移酶活性)下轉移至(甲基)丙烯酰輔酶A的生物催化劑，如轉移酶或水解酶類的酶。(甲基)丙烯酰輔酶A優(yōu)選在能量提供物質和具有合成酶(特別是輔酶A合成酶，尤其是S-乙酰輔酶A合成酶)活性的生物催化劑存在下通過使(甲基)丙烯酸或它的鹽(如丙烯酸鈉)與輔酶A反應形成的或者通過使代謝產生(例如通過微生物從糖類例如經(jīng)過乳酸)的丙烯酸鹽或甲基丙烯酸鹽的反應形成的；涉及(尤其是轉化的，即基因修飾的)能夠使醇基從如上下文定義的醇起始物在除去輔酶A部分下轉移至(甲基)丙烯酰輔酶A的生物體并且還優(yōu)選具有合成酶(特別是輔酶A合成酶，尤其是S-乙酰輔酶A合成酶)活性的生物體，和它們在所述過程或方法中的用途；能夠將醇基從如上下文定義的醇起始物在除去輔酶A部分下轉移至(甲基)丙烯酰輔酶A的生物催化劑在進行所述轉移中的用途，以便生產一種或多種上述的酯；以及涉及如下所述的進一步的用途、生物體、過程和方法。

微生物或生物催化介導的生物質(例如，纖維素或淀粉)轉化以提供化學原料，并且在工業(yè)有用量中代表一種對化石燃料的重要的替代方案，并且在生物精煉中燃料和其它本體化學產品的生產在未來的化石燃料的耗盡以及由于連帶的全球氣候變化而減少碳排放的社會和政治壓力方面變得日益重要。因此，重要的是必須在手邊有盡可能多的生物催化反應以允許利用生物體或生物催化方法，尤其是從可再生的碳中性基質，如源于莊稼的碳水化合物來生產它們。

例如，丙烯酸的低級(例如，C₁-C₇)烷基酯并且特別是丙烯酸的甲基、乙基和正丁基酯已知是在工業(yè)上有用的酯。目前通過丙烯酸酯化來生產丙烯酸酯。丙烯酸從石化丙烯經(jīng)由高耗能的2-步氧化過程以很大規(guī)模(大于2mio噸/年，全世界)制造的。超過一半的這種生產轉變?yōu)樗峒暗孽セ蚱渌孽ィ蠖鄶?shù)是正丁基酯。這些單體被用于生產用于很廣泛應用(包括漆、清漆、墨水、粘合劑、增稠劑等幾種)的聚合物的生產中。丙烯酸酯的生產需要相當多的在工廠方面的投資并且是一個高耗能的過程。

為了提供集成的可以利用可再生的或廢棄的生物質的生物合成方法，代替這種基本化學反應，生物催化反應將會是高度理想的。

US?5,541,093描述了在脂肪酶存在下，在25-55℃，使醇與有機酸在蒸氣狀態(tài)下反應來制備這種酯。這些酯包括乙酸乙酯和丙酸乙酯。US5,973,203描述通過利用脂肪酶氨基解(甲基)丙烯酸酯來生產(甲基)丙烯酸的酰胺的方法。

另外，用于燃料的乙醇的生物生產急劇地增加并且在2001被報道站在300億升(Th.Willke和K.-D.Vorlop，Appl.Microbiol.Biotechnol.(2004)66：131-142)。根據(jù)這些作者，將正丁醇從生物質通過發(fā)酵生產出來直到廉價油時代(1930)之前并且正丁醇目前可以用生物技術以具有競爭性的成本作為燃料添加劑生產。

因此，存在明顯的需要和機會在來以顯著大的規(guī)模在例如生物精煉操作中生產丙烯酸(和甲基丙烯酸)酯，其中在醇的生產之之后跟隨經(jīng)由代謝產生的丙烯酰輔酶A的與丙烯酸的偶合以全綠色和可持續(xù)的方式生產所述酯。

在1980年，Dalai等人(Biosources?Digest?vo.2p?89-97)描述了丙烯酸的代謝合成。作者報道了在埃氏巨球形菌(Megasphera?elsdenii)和丙酸梭菌(Clostridium?propionicum)中在乳酸鹽的無氧脫水中將丙烯酰輔酶A假設為中間體并且報道在丙酸梭菌中它發(fā)生在β-基丙酰輔酶A脫水之后。他們還提出在利用丙酸梭菌的休息細胞的反應中，觀察到丙烯酸鹽積累，丙酸鹽作為底物。用于合成丙烯酰輔酶A的代謝方案在方案I中給出。

方案I：在丙酸梭菌中涉及丙烯酰輔酶A的代謝途徑(參見Dalai等人，如上)

最近，一些生物制備丙烯酸鹽和丙烯酸酯的方法已經(jīng)被描述，例如在WO?02/042418A2或WO?02/42471A2，還參見WO?00/71738的有關丙烯酸的合成。

這些文獻中沒有一篇描述直接生產丙烯酸酯的可能性。