６－氨基己酸的生物化学合成制造技术

本发明专利技术涉及从６－氨基己－２－烯酸化合物或从６－氨基－２－羟基己酸来进行６－氨基己酸生物化学合成的方法，这是通过用具有α，β－烯酸酯还原酶活性的酶去处理含α，β－烯酸酯基团和伯氨基的分子来实现的。本发明专利技术还涉及获得用于此类生物转化过程的经过遗传工程改造的合适的细胞的方法，以及涉及从能得到６－氨基己酸的中间产物进行的对６－氨基己酸的前体发酵。最后，本发明专利技术涉及一些新颖的通过生物化学方法生产的化合物，即，６－氨基己－２－烯酸、６－氨基己酸，以及涉及由此生产的己内酰胺，以及尼龙－６和来自此类生物化学方法生产的化合物或己内酰胺的其它衍生物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对6-氨基己酸(6-amino caproic acid)进行生物化学合成的新方法。6-氨基己酸在下文中也被称为6-ACA。化合物6-氨基己酸(IUPAC名称6-氨基-己酸，6-amino-hexanoic acid)是生产ε-己内酰胺(下文中简称为己内酰胺)的可能的中间产物，这是生产尼龙-6的基础。另一方面，6-氨基己酸还可通过己内酰胺的水解形成。己内酰胺是散装化学物质，其在世界范围内以非常大的规模被制造。用于对己内酰胺进行工业制造的基础化学物质通常是散装化学物质，例如，苯、环己烷、环己酮等，从它们可以制得环己酮肟，然后其再通过所谓的Beckmann重排转化为己内酰胺。但是，在回收尼龙-6地毯废料时，例如，6-氨基己酸(以及在对尼龙-6的去聚合化步骤中形成的一些其它产物)可被用于通过环化反应合成己内酰胺。在对尼龙-6的工业回收中，生产己内酰胺通常是最后的合成步骤。6-氨基己酸(6-ACA)因此适合用于合成己内酰胺，以及随后的对尼龙-6的生产。但是，6-ACA还可直接用作为生产尼龙-6的原材料。对于6-ACA和/或其酯类的环化而言，多种方法都是技术人员已知的。例如，可以参考US-A-6,194,572中描述的方法，其中，在反应区域中，在不存在催化剂的情况下，用温度在270至400℃范围内压力在0.5至2MPa范围内的超热蒸汽去处理6-ACA和/或其酯类。这些方法可连续操作，形成的己内酰胺可通过在反应混和物离开反应区域之后立即在100至170℃范围内的温度下进行部分冷凝来分离。将6-ACA直接转化为尼龙-6例如可以按照JP 4050232-A来进行。在本专利申请中，术语“生物化学合成”(在本专利申请上下文中，该术语可被替换为“生物转化”)的含义不仅指除大量纯粹的化学反应步骤之外还包含一种或多种生物催化反应的方法，该术语还包括使用合适的生产菌株的整个细胞来进行的纯粹的生物化学过程。此类纯粹的生物化学过程在从合适的碳源开始的生物化学合成的情况下指发酵，在从已具有碳骨架(从其可获得待合成的目标分子)的中间产物开始的生物合成的情况下指前体发酵。这些方法可以在有氧或厌氧条件下进行。生物化学合成可以在体内或体外进行。通常，体内方法是用活细胞(术语“活细胞”还包括所谓的静止细胞)进行的方法；另一方面，体外方法通常使用细胞裂解物或(部分)纯化的酶来进行的。然而，在本文中提及的生物化学合成还可用渗透性(permeabilized)细胞来进行；但是，对于用渗透性细胞进行的方法来说，体内和体外的区别没有太多意义。本专利技术还涉及获得用于合成6-氨基己酸的生物转化过程的经过遗传工程改造的合适的宿主细胞的方法，还特别涉及迄今未知的用于从能得到6-氨基己酸的中间产物(即，6-氨基己-2-烯酸)，或从能转化为其的化合物(即6-氨基-2-羟基己酸)对6-氨基己酸进行前体发酵的方法。在本申请的上下文中，所述化合物6-氨基己-2-烯酸和6-氨基-2-羟基己酸(下文中将有解释)将被分别称为6-AHEA和6-AHHA。在对6-氨基己酸的前体发酵中，如下所述，可针对前体发酵将合适的中间产物制备为如下可获得的形式它们以非限制性和非抑制性的浓度存在，例如，通过将其补料到其中进行生物化学合成(即，转化)的反应容器中来进行。本专利技术还特别涉及新颖的宿主细胞，它们具有针对6-氨基己-2-烯酸，即针对6-AHEA，的烯酸酯(enoate)还原酶活性。特别地，其还涉及具有针对6-AHEA的在空气中稳定的烯酸酯还原酶活性的新颖的宿主细胞。本文中使用的术语“空气中稳定的(aerostable)”表示耐氧的。最后，如下文中所解释的一样，本专利技术涉及通过生物化学方法生产的新颖的化合物6-AHEA和6-ACA，以及从此类6-ACA生产的己内酰胺，涉及尼龙-6和其它衍生物，它们是从此类通过生物化学方法生产的化合物或此类己内酰胺生产的。通常，直到今天，已知的到6-ACA的途径都是艰苦且麻烦的。通常，如果6-ACA不是从废的尼龙-6材料生产的话，这些已知的途径都需要相对昂贵的起始原料和反应试剂(例如，丁二烯和氢气)，以及相对严格的在多步骤和多反应器方案中的温度和压力反应条件，以及需要用到昂贵的催化体系。因此，人们需要替代性的到6-ACA的途径，优选地，从便宜很多的原材料起始的。本领域公知，来自农业生产的天然生长的并且因此可更新的材料是可用于发酵或前体发酵的碳源(例如葡萄糖)(或其它合适的碳源或其混合物)的基础。此类可更新的材料相对便宜而且可以大量获得。通常，如果可更新的材料可用作为针对所有类型的化学材料的起始原料，会被认为是非常有利的。本专利技术的目的之一是使得能够通过生物化学合成(即，通过生物转化)来生产6-ACA，这在目前是未知的。本专利技术的专利技术人出人意料地发现了一种新颖的方法，用于对6-氨基己酸进行生物化学合成，其中，结构式的6-氨基己-2-烯酸(6-AHEA)H2N-CH2-CH2-CH2-CH＝CH-COOH或6-氨基-2-羟基己酸(6-AHHA)(这是一种能被转化为6-氨基己-2-烯酸的化合物)被具有α，β-烯酸酯还原酶活性的酶处理，所述的酶活性针对含α，β-烯酸酯基团和伯氨基的分子，具体而言，被具有针对6-氨基己-2-烯酸的α，β-烯酸酯还原酶活性的酶处理。本文中，针对含α，β-烯酸酯基团和伯氨基的分子的α，β-烯酸酯还原酶活性应被理解为，能将与羧酸(-COOH)或羧酸根(-COO-)或酯(-COOR，R表示至多6个C原子的低级烷基)相邻的α，β-位置上的α，β-碳-碳双键转化为还含有伯氨基(即，不形成酰胺基团一部分的-NH2基团)的分子中的碳-碳单键。单取代或二取代的氨基不被包含在本文所使用的伯氨基的定义内。术语α，β-烯酸酯还原酶活性包括可测量到的活性的所有可能水平上的此类活性，包括可通过技术人员已知的方法获得的增加的活性水平，例如，通过过量表达、诱导或者对相关基因加以调控、增加相关基因的拷贝数、增加相关基因的内源活性等方法来实现，或者通过优化试验条件来实现。除6-AHEA之外，能通过脱水作用转化为6-AHEA的、相应的饱和α-羟基-取代的化合物6-AHHA也可用于本专利技术的方法。在本专利申请的上下文中，该化合物被认为与α-未取代的α，β-烯酸酯6-AHEA等同。应当注意，由本专利技术专利技术人发现的生物化学反应，关于含α，β-烯酸酯基团和伯氨基的分子的转化方面，在本领域中并未有描述和教导，尽管具有α，β-烯酸酯还原酶活性的酶(大多数情况下，通常特别用于含有不与氢等同的α-取代基的α，β-烯酸酯)是技术人员已知用于针对大范围底物的其它类型的反应的。通常，此类使用具有α，β-烯酸酯还原酶活性的酶的已知的反应是用于对应异构体特异性酶的合成的。例如，见H.Simon et al.的Angew.Chem.Int.Ed.Engl.，Vol 13(1974)，p.608-609、B.Rambeck et al.的如上文中第609页、I.Thanos et al.的J.Biotechnol.9，13-29(1987)、H.Simon et al.的Angew.Chem.Int.Ed.Engl.，Vol.24(1985)，p.539-553和US-A-4,464本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对６－氨基己酸进行生物化学合成的方法，其中，结构式［１］的６－氨基己－２－烯酸（６－ＡＨＥＡ）Ｈ↓［２］Ｎ－ＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯＨ［１］或能被转化为６－氨基己－２－烯酸的化合物，６－氨基－２－羟基己酸（６－ＡＨＨＡ）被具有α，β－烯酸酯还原酶活性的酶处理，所述的酶活性针对含α，β－烯酸酯基团和伯氨基的分子，具体而言，被具有针对６－氨基己－２－烯酸的α，β－烯酸酯还原酶活性的酶处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：比托纳拉凯萨琳娜拉伊马克斯弗兰肯，彼得吕斯马蒂纳斯马特乌斯诺斯恩，保罗玛丽亚布朗特斯，马塞尔格哈杜斯乌博尔特斯，韦南德彼得赫勒纳派特斯，桑德拉尔恩斯特，斯蒂法恩马莉亚安德勒德威尔德曼，马丁舒尔曼，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]