[發明專利]使用二磷酸甲羥戊酸脫羧酶從甲羥戊酸生產3-甲基丁-3-烯-1-醇的方法

有效

• 申請號: 200980163111.1
• 申請日: 2009-12-22
• 公開（公告）號: CN102686734A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: P·馬利埃;M·阿尼斯莫瓦;R·夏亞特;M·德勒庫特
• 申請（專利權）人: 環球生物能源股份有限公司;財富科學家股份有限公司
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C12P7/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 黃革生;林柏楠

本發明涉及使用甲羥戊酸作為底物并通過脫羧作用步驟將其酶促轉化為3-甲基丁-3-烯-1-醇的生產3-甲基丁-3-烯-1-醇的方法。本發明也涉及能夠催化甲羥戊酸的脫羧作用的酶用于從甲羥戊酸生產3-甲基丁-3-烯-1-醇的用途。此外，其涉及在酶促催化反應中甲羥戊酸作為生產3-甲基丁-3-烯-1-醇的起始材料的用途。

此外，本發明涉及生產異戊二烯的方法，所述方法包括使用甲羥戊酸作為底物并通過脫羧作用步驟將其酶促轉化為3-甲基丁-3-烯-1-醇的生產3-甲基丁-3-烯-1-醇的方法，并且還包括將生產的3-甲基丁-3-烯-1-醇轉化為異戊二烯的步驟。

本發明也涉及生產異戊醇的方法，所述方法包括使用甲羥戊酸作為底物并通過脫羧作用步驟將其酶促轉化為3-甲基丁-3-烯-1-醇的生產3-甲基丁-3-烯-1-醇的方法，并且還包括將生產的3-甲基丁-3-烯-1-醇轉化為異戊醇的步驟。

3-甲基丁-3-烯-1-醇對應式C₅H₁₀O。它能夠用于生產異戊烯醇，異戊烯醇用于香料或在制藥工業中作為構件使用。它是通過異丁烯和甲醛的化學縮合，生成3-甲基丁-3-烯-1-醇進一步被異構化為異戊烯醇生產的。

本文用于生產3-甲基丁-3-烯-1-醇的路線涉及甲羥戊酸途徑：生產甲羥戊酸，然后二磷酸化，然后脫羧-脫水至焦磷酸3-甲基丁-3-烯-1-醇酯，并最后兩次脫磷酸至3-甲基丁-3-烯-1-醇(美國專利申請20080092829)。

3-甲基丁-3-烯-1-醇能夠被轉化為異戊二烯，異戊二烯是輪胎工業的關鍵化合物，并且也在粘合劑中有許多應用。它是使用若干種路線化學地生產的：

-從油中萃取蒸餾(C5切取餾分)

-異戊烯脫氫

-異戊烷的雙脫氫

-異丁烯和甲醛反應

-丙酮和乙炔的反應

-丙烯二聚化

WO2009/076676報道了至異戊二烯的代謝途徑。途徑基于甲羥戊酸途徑的下游中間體，即焦磷酸3-甲基丁-3-烯-1-醇酯或異戊烯基焦磷酸的脫磷酸-脫水。此方法的缺點是要求經歷整個甲羥戊酸途徑：甲羥戊酸雙磷酸化，然后脫羧-脫水至焦磷酸3-甲基丁-3-烯-1-醇酯，再異構化為異戊烯基焦磷酸，并最后雙脫磷酸/脫水至異戊二烯。

異戊醇是非常重要的化學制品，通常用作脂肪、油、樹脂和生物堿的溶劑。在香料工業中，例如在用于香皂和化妝品香料的異戊醇水楊酸酯的制造中存在對異戊醇的需求。它也用于磷酸的制造。此外，它用于擬除蟲菊酯的合成。生產異戊醇的商業方法包括雜醇油的分餾、烷烴的氯化和隨后的水解以生產異構體的混合物以及正丁烯的低壓羰基合成或加氫甲酰基化，然后氫化獲得的異戊醛。

存在為生產上述化合物提供環境友好、有成本效益的和簡單的方法的需求。如權利要求所述主題滿足該需求。

因此，在第一個方面，本發明涉及從甲羥戊酸生產3-甲基丁-3-烯-1-醇的方法。特別地，本發明涉及從甲羥戊酸生產3-甲基丁-3-烯-1-醇的方法，其特征為用具有脫羧酶活性的酶轉化甲羥戊酸。因此，本方法包括甲羥戊酸的酶促催化的脫羧作用。當用于本發明背景時術語“脫羧作用”優選地指脫水性脫羧作用。

術語“甲羥戊酸”包含甲羥戊酸和甲羥戊酸的陰離子，所述陰離子是生物介質中的主要形式。甲羥戊酸是生產萜和類固醇的被稱為甲羥戊酸途徑的生物合成途徑中的前體。甲羥戊酸是焦磷酸3-甲基丁-3-烯-1-醇酯的主要前體，后者反過來是所有類萜的基礎。在圖1中顯示甲羥戊酸的結構式。

在本發明的背景中術語isoprenol(3-甲基丁-3-烯-1-醇)包含對應式C₅H₁₀O的化合物。isoprenol的IUPAC名稱為3-甲基丁-3-烯-1-醇。3-甲基丁-3-烯-1-醇的異名是，例如，2-甲基-1-丁烯-4-醇、3-丁烯-1-醇-3-甲基、3-異戊烯基醇、3-甲基-3-丁烯-1-醇、異丁烯基甲醇、異丙烯基乙醇和甲代烯丙基甲醇。

在本發明的背景中術語“具有脫羧酶活性的酶”指能使甲羥戊酸脫羧，特別是根據圖2給出的反應圖解的酶。催化的反應是同時的脫水和脫羧作用。能夠如所附的實施例1或7描述地測量此酶促活性。