由源自微生物的O‑酰基高丝氨酸制备源自生物的高丝氨酸内酯盐酸盐及源自生物的有机酸的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备源自生物的高丝氨酸内酯和源自生物的有机酸的方法，其中在酸催化剂下，由源自微生物的O‑酰基高丝氨酸通过水解反应来制备。本发明专利技术利用源自微生物的O‑酰基高丝氨酸作为工业社会中非常有用的1,4‑丁二醇、γ‑丁内酯、四氢呋喃等的原料物质，从而具有以下效果，即能够代替原料物质为源自石油化学的现有技术，同时能够解决污染物质的排放、自然资源的枯竭等不环保的缺点并能够持续地进行再生产，从而不会使自然资源枯竭。

By the method of O acylhomoserine system from microbial preparation of organic acids from biological homoserine lactone hydrochloride and from the biological

The present invention relates to a method of organic acid homoserine lactone for preparation of biologically derived and biologically derived, in which acid catalyst, by microorganism derived O acylhomoserine prepared by hydrolysis reaction. The invention uses raw materials from microbial O acylhomoserine industrial society as a very useful 1,4 butanediol, gamma butyrolactone, tetrahydrofuran etc., which has the following effects, which can replace the existing technology for raw materials derived from petroleum chemistry, but also can solve the shortcomings of environmental emissions of pollutants and the depletion of natural resources and can continue to reproduce, so as not to cause the depletion of natural resources.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由源自微生物的O-酰基高丝氨酸制备源自生物的高丝氨酸内酯盐酸盐及源自生物的有机酸的方法
本专利技术提供一种制备源自生物的高丝氨酸内酯(homoserinelactone)和源自生物的有机酸及由此衍生的物质(derivative)的方法。
技术介绍
用于生成工业上有用的原料即γ-丁内酯、1,4-丁二醇、四氢呋喃等的反应物，例如有马来酸酐、无水琥珀酸、乙炔、丁二烯等，这些大部分为石油化学领域中生产的物质。因此，最近正在尝试利用环保的源自生物的物质而努力，以能够代替γ-丁内酯、1,4-丁二醇、四氢呋喃等的原料物质为源自石油化学的现有技术，同时能够解决污染物质的排放、自然资源枯竭等不环保的缺点，并能够持续生产，从而不会使自然资源枯竭。例如，利用1,4-丁二醇和琥珀酸进行酯化反应，以及通过由此产生的低聚物的酯交换反应而进行缩聚反应，从而能够制备具有生物降解性的聚丁二酸丁二醇酯(polybutylenesuccinate)，利用1,4-丁二醇通过与对苯二甲酸的酯化反应能够制备聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutyleneterephthalate)。最近，通过微生物的直接发酵由生物质(biomass)生产琥珀酸，并将其在商业上用于四氢呋喃、1,4-丁二醇、γ-丁内酯等的制备中(生物琥珀公司(Bio-AmberInc.))。美国专利公开公报第US2011/0159572号涉及具有1,4-丁二醇生物合成能力的转化微生物，其公开了包含1,4-丁二醇路径的微生物，其中导入了至少一种编码以充分的量表达的1,4-丁二醇路径(BDOpathway)的酶的外源性核酸(exogenousnucleicacid)，以能够生产1,4-丁二醇。但是，至今为止还没有关于将以源自微生物的O-酰基高丝氨酸(O-acylhomoserine)作为原料物质，通过化学转化方法获得的源自生物的高丝氨酸内酯及源自生物的有机酸利用在工业社会中非常有用的上述1,4-丁二醇、γ-丁内酯、四氢呋喃等的合成方面的报道。(专利文献1)US2011/0159572A
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于，提供一种源自生物的O-酰基高丝氨酸的新的应用，其中使用源自微生物的O-酰基高丝氨酸作为制备有用的1,4-丁二醇、γ-丁内酯、四氢呋喃等的原料物质，以代替原料物质为源自石油化学的现有技术，能够解决污染物质的排放、自然资源的枯竭等不环保的缺点，并且能够持续再生产，不会使自然资源枯竭。更详细地，本专利技术的目的在于，提供一种合成工业社会上非常有用的上述1,4-丁二醇、γ-丁内酯、四氢呋喃等的制备方法，其中利用由源自微生物的O-酰基高丝氨酸通过化学转化方法来获得的源自生物的高丝氨酸内酯及源自生物的有机酸。解决技术问题的技术手段为了实现上述目的，本专利技术提供一种在酸催化剂下，由源自微生物的O-酰基高丝氨酸通过水解反应来制备源自生物的高丝氨酸内酯和源自生物的有机酸的方法。并且，本专利技术提供一种利用源自生物的高丝氨酸内酯通过加氢脱氮反应或脱氨基化反应来制备γ-丁内酯的方法，其中在酸催化剂下，由源自微生物的O-酰基高丝氨酸通过水解反应来制备源自生物的高丝氨酸内酯。并且，本专利技术提供一种制备能够从所述γ-丁内酯衍生的物质的方法，即，制备四氢呋喃、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、1,4-丁二醇等的方法。并且，本专利技术提供一种利用源自生物的高丝氨酸内酯和有机酸来制备可由此衍生的物质，即，乙醇、乙烯、聚乙烯、单乙二醇、1,4-丁二醇、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮等的方法，其中在酸催化剂下，由源自微生物的O-酰基高丝氨酸通过水解反应来制备源自生物的高丝氨酸内酯及作为副产物的源自生物的有机酸。专利技术的效果本专利技术具有以下效果：本专利技术利用源自微生物的O-酰基高丝氨酸作为工业社会中非常有用的1,4-丁二醇、γ-丁内酯、四氢呋喃等的原料物质，以代替原料物质为源自石油化学的现有技术，能够解决污染物质的排放、自然资源的枯竭等不环保的缺点，并且能够持续再生产，不会使自然资源枯竭。并且，由于基于所述源自生物的高丝氨酸内酯及源自生物的有机酸，能够合成聚丁二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等的聚酯，因此，本专利技术的由源自微生物的O-酰基高丝氨酸生产源自生物的高丝氨酸内酯及源自生物的有机酸的方法，从任何方面来看，具有非常高的工业实用性。具体实施方式本专利技术涉及一种在酸催化剂下，由源自微生物的O-酰基高丝氨酸通过水解反应来生产源自生物的高丝氨酸内酯和源自生物的有机酸的方法。本专利技术中源自微生物的O-酰基高丝氨酸是指由微生物生产的O-酰基高丝氨酸。所述O-酰基高丝氨酸包括O-乙酰基-L-高丝氨酸和O-琥珀酰基-L-高丝氨酸。本专利技术中所述微生物为生产O-酰基高丝氨酸的菌株，只要是可进行基因操作的微生物，则可以是任何种的微生物，可以利用属于埃希氏杆菌(Escherichia)属、欧文氏菌(Erwinia)属、沙雷氏菌(Serratia)属、普罗维登斯菌(Providencia)属、棒状杆菌(Corynebacteria)属、假单胞菌(Pseudomonas)属、钩端螺旋体(Leptospira)属、沙门氏菌(Salmonellar)属、短杆菌(Brevibacteria)属、海珀莫纳斯(Hypomononas)属、色素细菌(Chromobacterium)属及诺卡氏菌(Norcardia)属或真菌(fungi)或酵母类(yeast)的微生物。优选地，所述微生物优选为棒状杆菌微生物或埃希氏杆菌属菌株。更优选地，所述微生物优选为生产O-酰基高丝氨酸的大肠杆菌。并且，所述微生物优选为通过转化而使O-酰基高丝氨酸生产能力得到提高的菌株。所述O-酰基高丝氨酸生产能力得到提高的菌株优选为胱硫醚γ合成酶(cystathioninegammasynthase)或O-琥珀酰基高丝氨酸硫化氢解酶或O-乙酰基高丝氨酸硫化氢解酶的活性被去除或弱化的微生物。并且，所述O-酰基高丝氨酸生产能力得到提高的菌株可以是O-乙酰基-L-高丝氨酸的生产能力得到提高的菌株。所述O-乙酰基-L-高丝氨酸的生产能力得到提高的菌株进一步优选为高丝氨酸O-乙酰基转移酶(homoserineO-acetyltransferase)的活性得到强化的微生物。或者所述O-酰基高丝氨酸生产能力得到提高的菌株可以是O-琥珀酰基-L-高丝氨酸(O-succinyl-L-homoserine)的生产能力得到提高的菌株。所述O-琥珀酰基-L-高丝氨酸的生产能力得到高的菌株进一步优选为O-琥珀酰基转移酶(homoserineO-succinyltransferase，MetA)的活性得到提高的微生物。本专利技术的特征为，在酸催化剂下，由所述源自微生物的O-酰基高丝氨酸通过水解来生成源自生物的高丝氨酸内酯。本专利技术中所述源自生物是指利用由微生物生产的O-酰基高丝氨酸作为原料物质，是为了与源自石油化学的原料物质区分开而使用的术语。优选使用浓盐酸(35％以上，约12M)或将其用水稀释的稀盐酸作为所述酸催化剂。O-酰基高丝氨酸与盐酸的使用量的摩尔比优选为1:1～15。反应条件优选为在40～60℃下，反应1～3小时，或者以回流反应的方式反应1～3小时。通过本专利技术的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在酸催化剂下，由源自微生物的O‑酰基高丝氨酸(O‑acyl homoserine)通过水解反应来制备源自生物的高丝氨酸内酯(homoserine lactone)和源自生物的有机酸的方法。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.20 KR 10-2014-00325121.一种在酸催化剂下，由源自微生物的O-酰基高丝氨酸(O-acylhomoserine)通过水解反应来制备源自生物的高丝氨酸内酯(homoserinelactone)和源自生物的有机酸的方法。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，O-酰基高丝氨酸(O-acylhomoserine)包括O-乙酰基-L-高丝氨酸(O-Acetyl-L-homoserine)和O-琥珀酰基-高丝氨酸(O-succinyl-L-homoserine)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸催化剂为盐酸。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源自生物的有机酸包括乙酸或琥珀酸。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述O-酰基高丝氨酸源自胱硫醚-γ-合成酶(cystathioninegammasynthase)、O-琥珀酰基高丝氨酸硫化氢解酶或O-乙酰基高丝氨酸硫化氢解酶的活性被去除或弱化的微生物。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述O-乙酰基-L-高丝氨酸进一步源自高丝氨酸O-乙酰基转移酶(homoserineO-acetyltransferase)的活性得到强化的微生物。7.根据权利要求5所述的方法，所述O-琥珀酰基-L-高丝氨酸进一步源自O-琥珀酰基转移酶的活性得到强化的微生物。8.一种γ-丁内酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在酸催化剂下，由源自微生物的O-酰基高丝氨酸(O-acylhomoserine)通过水解反应来制备源自生物的高丝氨酸内酯及有机酸的步骤；以及在金属催化剂和氢气的存在下，由所述高丝氨酸内酯通过加氢脱氮反应进行脱氨基化来制备γ-丁内酯(gamma-butyrolactone)的步骤。9.一种四氢呋喃(Tetrahydrofuran)的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在酸催化剂下，由源自微生物的O-酰基高丝氨酸(O-acylhomoserine)通过水解反应来制备源自生物的高丝氨酸内酯及有机酸的步骤；利用金属催化剂和氢气，由所述高丝氨酸内酯(homoserinelactonehydrochloride)通过加氢脱氮反应进行脱氨基化来制备γ-丁内酯的步骤；以及在溴化铟催化剂和硅烷化合物的存在下，由所述γ-丁内酯通过醚化反应来制备四氢呋喃的步骤。10.一种2-吡咯烷酮的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在酸催化剂下，由源自微生物的O-酰基高丝氨酸(O-acylhomoserine)通过水解反应来制备源自生物的高丝氨酸内酯及有机酸的步骤；利用金属催化剂和氢气，由所述高丝氨酸内酯通过加氢脱氮反应进行脱氨基化来制备γ-丁内酯的步骤；以及在氨水溶液的存在下，由所述γ-丁内酯来制备2-吡咯烷酮(2-Pyrrolidone)的步骤。11.一种N-甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在酸催化剂下，由源自微生物的O-酰基高丝氨酸通过水解反应来制备源自生物的高丝氨酸内酯及有机酸的步骤；利用金属催化剂和氢气，由所述高丝氨酸内酯通过加氢脱氮反应进行脱氨基化来制备γ-丁内酯的步骤；以及在液相的甲基胺存在下，由所述γ-丁内酯制备N-甲基-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)的步骤。12.一种N-乙烯基-2-吡咯烷酮的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在酸催化剂下，由源自微生物的O-酰基高丝氨酸(O-acylhomoserine)通过水解反应来制备源自生物的高丝氨酸内酯及有机酸的步骤；利用金属催化剂和氢气，由所述高丝氨酸内酯通过加氢脱氮反应进行脱氨基化来制备γ-丁内酯的步骤；前段反应即在液相的乙醇胺存在下，由所述γ-丁内酯通过脱水反应来制备N-(2-羟基乙基)-2-吡咯烷酮；以及后段反应即在含有碱金属或碱土金属及硅的氧化物催化剂存在下，由所述N-(2-羟基乙基)-2-吡咯烷酮通过脱水反应来制备N-乙烯基-2-吡咯烷酮的步骤。13.一种1,4-丁二醇的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在酸催化剂下，由源自微生物的O-酰基高丝氨酸(O-acylhomoserine)通过水解反应来制备源自生物的高丝氨酸内酯及有机酸的步骤；利用金属催化剂和氢气，由所述高丝氨酸内酯通过加氢脱氮反应进行脱氨基化来制备γ-丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁荣烈，李翰元，高永鎣，金素影，申容旭，严惠媛，张真淑，全成后，
申请(专利权)人：CJ第一制糖株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR