[發明專利]制備具有較少丙烯酸的酰胺化合物的手段和方法

有效

• 申請號: 201580052300.7
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN107075494B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: M·布德;M·布勞恩;J·道韋爾;P·奧德曼;K-U·鮑爾代紐斯;M·克萊納;S·費賴爾
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: C12N9/78
• 分類號: C12N9/78;C12N9/80;C12P13/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 胡晨曦;黃革生

本發明涉及使用產生腈水合酶(NHase)和酰胺酶的微生物作為生物催化劑從腈化合物制備具有較少丙烯酸副產物的酰胺化合物的手段和方法。還提供了通過本發明的方法獲得的酰胺化合物水溶液，以及包含丙烯酰胺或聚丙烯酰胺和干燥的微生物的組合物，所述干燥的微生物當與腈化合物接觸而將所述腈化合物轉化為酰胺化合物時，表現出至少400的腈水合酶/酰胺酶活性比。

本發明涉及使用產生腈水合酶(NHase)和酰胺酶的微生物作為生物催化劑從腈化合物制備酰胺化合物的方法，所述微生物在與所述腈化合物接觸之前通過干燥步驟預處理，并涉及所述微生物用于從腈化合物制備酰胺化合物的用途。此外，本發明涉及當利用產生腈水合酶和酰胺酶的微生物從腈化合物制備酰胺化合物時減少丙烯酸副產物形成的方法，以及干燥方法用于增加所述微生物的腈水合酶/酰胺酶或降低酰胺酶活性的用途。還提供了通過本發明的方法獲得的酰胺化合物水溶液，以及包含丙烯酰胺或聚丙烯酰胺和干燥微生物的組合物，所述干燥微生物與腈化合物接觸以便將腈化合物轉化為酰胺化合物時表現出至少400的腈水合酶/酰胺酶活性比。

丙烯酰胺用作單體以形成丙烯酰胺的聚合物和共聚物。對于這些聚合和共聚反應，可以使用通過生物轉化制備的丙烯酰胺水溶液。然而，已經發現，丙烯酰胺溶液中的高丙烯酸含量導致所得丙烯酰胺聚合物和共聚物的性能降低。更具體地，丙烯酸的存在可以顯著損害丙烯酰胺聚合物和共聚物材料的物理性能，這導致在各種應用如水處理、造紙、油回收或采礦中降低的溶解性和性能。

由于發現腈水合酶(NHase)，一種將腈水解為酰胺的微生物酶，具有腈水合酶活性的微生物已廣泛用于酰胺化合物的工業生產。由于與酰胺的化學合成相比更溫和的反應條件，產生腈水合酶的微生物作為生物催化劑的用途越來越多地增加。

事實上，通過產生腈水合酶的微生物的腈生物轉化的最知名的商業實例之一是從丙烯腈制造丙烯酰胺。

然而，在使用產生腈水合酶的微生物作為生物催化劑時，一個具有挑戰性的問題是由酰胺酶介導的副反應的發生。當腈水合酶將腈化合物水解成相應的酰胺化合物時，酰胺酶進一步將酰胺化合物轉化為相應的羧酸，具體地講是轉化為丙烯酸。

本發明的技術問題是解決由于在使用產生腈水合酶和酰胺酶的微生物作為生物催化劑從腈化合物制備酰胺化合物中丙烯酸作為副產物形成所產生的問題。

通過提供在權利要求中反映的、在說明書中描述的并且在下面的實施例和附圖中闡明的實施方案來解決該技術問題。

令人驚訝的是，發明人發現，當產生腈水合酶(NHase)和酰胺酶并且在生物轉化中用作生物催化劑的微生物在與腈化合物接觸之前通過干燥步驟預處理，則在腈化合物至酰胺化合物的生物轉化中，作為副產物的羧酸的產生，具體地講是丙烯酸的產生大大減少。不受理論的束縛，看起來由于這種微生物所經歷的干燥步驟可以降低酰胺酶活性，從而減少由酰胺(該酰胺通過腈水合酶的活性產生)產生的丙烯酸。換句話講，這種干燥的微生物似乎具有的腈水合酶活性和酰胺酶活性之間的比率更有利于腈水合酶活性，即，腈水合酶活性與酰胺酶活性的比率1.0，例如至少10、50、100、200、300或400。

事實上，如在所附實施例中所證實的，顯然在與腈化合物接觸之前，通過干燥步驟預處理的微生物具有腈水合酶/酰胺酶活性的最高值，腈化合物隨后通過所述微生物進行生物轉化。考慮到設置包含幾乎相等量的生物催化劑(由“設置中的腈水合酶活性”反映，參見表1和2)的事實，顯然干燥步驟，即在生物催化劑與腈化合物接觸之前進行干燥步驟，能顯著影響副產物丙烯酸的量。這意味著由于干燥步驟，酰胺酶活性降低到這樣的程度，即這種干燥的微生物產生具有較少丙烯酸副產物的酰胺化合物，這從最右邊的欄中可見。總之，由于在不同設置之間的反應參數保持相同，顯然減少丙烯酸的量的改進可以歸因于干燥步驟。

因此，本發明涉及一種由腈化合物制備酰胺化合物的方法，包括使腈化合物與產生腈水合酶(NHase)和酰胺酶的微生物接觸，其中所述微生物在與所述腈化合物接觸之前通過干燥步驟預處理。