[發明專利]微生物催化法制備2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺的方法及菌株

有效

• 申請號: 201010204535.2
• 申請日: 2010-06-21
• 公開（公告）號: CN101886096A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 鄭裕國;林志堅;鄭仁朝;沈寅初
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C12P13/02
• 分類號: C12P13/02;C12N1/20;C12R1/01
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;冷紅梅

(一)技術領域

本發明涉及一種微生物催化法制備2-氨基-2，3-二甲基丁酰胺的方法，以及在生產過程中用到的新菌株。

(二)背景技術

2-氨基-2，3-二甲基丁酰胺，英文名2-amino-2，3-dimethylbutyamide，外觀為白色片狀晶體，熔點為84℃，能溶于水和大多數有機溶劑。是咪唑啉酮類超高效除草劑如咪唑乙煙酸、咪唑喹啉酸和甲氧咪草煙等的通用中間體，市場需求廣闊。其中咪唑乙煙酸和咪唑喹啉酸曾占據美國大豆除草劑市場主導地位達10年之久；而我國自從1990年大批量進口咪唑乙煙酸并在黑龍江省大面積應用以來，用量持續增加。特別是在國內該除草劑產品問世以后，由于其價格低廉，除草效果良好，故而被大范圍使用，成為黑龍江與內蒙古地區大豆田除草劑的主導品種。

2-氨基-2，3-二甲基丁酰胺目前主要通過化學法生產。其生產過程可分為兩個部分：3-甲基-2-丁酮通過斯特雷克(Strecker)反應得到氨基腈，后者在酸或堿催化下水解得到產物(見下式)。

孫曉紅等(西北大學學報，1994，24(3)：227-234)報道了該氨基腈的合成方法，先將氯化銨溶于水后，加入氰化鈉和氨水，攪拌均勻后，加少量芐基三乙基氯化銨，滴加甲基異丙基甲酮，攪拌回流4～6小時，用二氯甲烷提純后，得無色透明液體，純度為95％，收率為90％。

Peter?J.等(US?6339158)報道了由2-氨基-2，3-二甲基丁腈制備2-氨基-2，3-二甲基酰胺的方法，首先加入29.7ml濃硫酸，慢慢加入11.8g?2-氨基-2，3-二甲基丁腈，保證反應體系溫度不超過25℃，加熱至100℃并在該溫度下反應1h，反應結束后冷卻，加入85ml濃氨水，過程中控制體系溫度不超過75℃，然后用二氯甲烷萃取、結晶，最終得到11.2g?2-氨基-2，3-二甲基酰胺，收率為81.7％。呂曉東等(遼寧化工，2001，30(10)：455-456)報道將2-氨基-2，3-二甲基丁腈在一定的溫度下滴加入95％的濃硫酸中，升溫，反應數小時。反應完畢后，冷卻至室溫，滴加濃氨水中和至弱堿性，加萃取劑，攪拌一定時間，過濾，濾出物用萃取劑洗滌，并將洗液合并入濾液。濾液相分離，有機層蒸出萃取劑，釜底物加入石油醚，冷凍結晶，濾出的固體干燥后得到2-氨基-2，3-二甲基酰胺，最終收率為95％，產物純度達到96％。

由上可知，化學法生產2-氨基-2，3-二甲基酰胺的主要缺點是：反應需要高溫、強酸等條件，能耗原料消耗高，產品易受副產物污染，提純步驟繁瑣，周期長，收率低，產生大量含腈污水，不符合環保要求等。

腈水合酶(Nitrile?Hydratase)是一種在自然界中廣泛存在的微生物酶，它可催化多種腈化合物水解生成酰胺。微生物腈水合酶可廣泛地應用于氨基酸、酰胺、羧酸及其衍生物的合成。1980年，Asano等(Agricultural?andBiological?Chemistry，1982，46(5)：1183-1189)首次發現微生物Rhodocococcus?sp.N-774可降解有毒的乙腈，不久即被成功地應用于工業生產丙烯酰胺。近年來，腈水合酶也被用于制備手性藥物，如Gilligan等(Applied?Microbiology?and?Biotechnology，1993，39：720-725)成功地用Rhodocococcus?equi?TG328腈水合酶和酰胺酶催化外消旋2-苯基丙腈立體選擇性水解，生成了非甾體類抗炎藥S-(+)-2-苯基丙酸。現有的研究表明，腈水合酶催化的反應具有高選擇性、高效性、條件溫和、環境污染小、成本低、產物光學純度高等優點，符合原子經濟和綠色化學的發展方向，有著化學方法無可比擬的優越性，從而促進了精細化工產品和手性藥物的研制和開發。因此利用腈水合酶的高效性、高選擇性和反應條件溫和等特點來催化生產2-氨基-2，3-二甲基丁酰胺，將可以提高產率和產品質量、降低生產成本和減小環境污染。