利用生物物质的2-吡咯烷酮的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种利用生物物质的2-吡咯烷酮的制备方法，上述利用生物物质的2-吡咯烷酮的制备方法包括以下步骤：步骤（a），在包含谷氨酸或者谷氨酸盐的培养基培养作为全细胞催化剂具有谷氨酸脱羧酶的微生物来制备4-氨基丁酸；步骤（b），通过过滤从上述培养基获得上述4-氨基丁酸；以及步骤（c），将上述4-氨基丁酸转换为2-吡咯烷酮。本发明专利技术提供利用生物物质来从谷氨酸或者谷氨酸盐制备2-吡咯烷酮的一系列的工序。根据本发明专利技术，作为全细胞利用微生物来制备4-氨基丁酸，优选地，能够直接利用未经如结晶化等复杂的提纯过程的4-氨基丁酸来以高收获率经济地制备2-吡咯烷酮。根据本发明专利技术，能够以高收获率及低生产费用大量制备2-吡咯烷酮。本发明专利技术通过简化2-吡咯烷酮的制备工序，适合于工业性规模的大量生产。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种2-卩比咯烧酮(2-pyrrolidone)的制备方法,涉及利用生物物质(biomass)来从谷氨酸(glutamic acid)或者谷氨酸盐(glutamate)制备2_批咯烧酮的方法。
技术介绍
2-吡咯烷酮是在聚合物的制备、化学反应的溶剂、特殊墨水等多种领域作为工业用原材料使用的有用的化学物质。作为以往广泛熟知的代表性的2-吡咯烷酮制备方法，是记载于巴斯夫公司(BASF)的专利申请(W003 /022811)的方法，是将作为石油化学物质的丁内酯(gammabutyrolactone)与氨水(ammonia)在液相中以高温高压反应条件下连续制备的方法。并且，公知的有将琥珀酸或琥珀酸酐作为起始物质(美国专利第4904804号)，或者将顺丁烯二酸(maleic acid)(美国专利第5912358号)或琥拍腈(Succinonitrile)(美国专利第4325872号、第4193925号、第4181662号及第4123438号)作为起始物质来制备2-吡咯烷酮的方法等，这些原料为原油依赖型，价格变动严重，且由于石油资源的不足而预想到持续性的价格上升。因这种预想，最近活跃展开要从低价的生物物质获得化学物质的研究，作为其实例，通过发酵从生物物质获得谷氨酸(glutamic acid),并通过酶反应制备作为一种氨基酸(amino acid)且作为健康功能食品原材料的4-氨基丁酸(4_aminobutyricacid)(或者‘ Y -氨基丁酸’、‘GABA, gamma-aminobutyric acid’ )的方法,并且,还公开一些从4-氨基丁酸制备2-吡咯烷酮的方法。作为从4-氨基丁酸制备2-吡咯烷酮的公知的方法，于1990年Pathak等(Tetrahedron46 (5):1733-1744 (1990))报告出在致癌性物质的前驱体合成的中间过程中，在4-氨基丁酸和过量的中性氧化铝(alumina)存在下，将甲苯(toluene)作为反应溶剂在回流温度下反应约10小时来合成2-吡咯烷酮的方法，并且，在2009年韩国化学研究院(韩国专利申请公开第2009-0128767号)中，在4-氨基丁酸添加催化剂或者脱水剂，并将甲苯作为反应溶剂，以与上述Pathak相同的方法制备了 2-吡咯烷酮。但是，这样的方法具有如下缺点:反应后需要除去催化剂的过滤工序；需要追加原材料费用；需要从反应溶剂分离提纯2-吡咯烷酮。另一方面，日本专利申请公开第2002-121183号中公开一种在200°C -300°C的高温、高压水(15兆帕斯卡-30 (megapascal))中使4_氨基丁酸和水进行反应来制备2_批咯烷酮的方法。但是，该方法也由于高温高压反应而产生不必要的应用费用的上升和在大量生产伴随着莫大的设备投资的缺点。日本专利申请公开第2009-159840号在利用4-氨基丁酸来制备吡咯烷酮(pyrrolidone)的方法中揭示了多种反应溶剂条件，尤其主张，若在4-氨基丁酸混合吡咯烷酮则可以降低反应温度，此时，揭示的反应温度优选为180°C。但是，该专利也未能提出针对过高的反应温度带来的费用问题和由于在180°C的反应温度下爆发性的生成的水(水蒸气)而产生的工序运转的困难等，大量生产时可能产生的问题的解决方案。并且，虽然熟知4-氨基丁酸在作为熔点的温度(202°C)下分解成2-吡咯烷酮和水的公知的事实(默克索引(Merck indeX)430)，然而将该方法利用于大量生产不可能一次性搅拌多量的4-氨基丁酸的同时在作为熔点的温度(202°C)下熔化而生成2-吡咯烷酮和水，并且由于在此时产生的多量的水(水蒸气)爆发性生成的同时工作液体溢出等工序运转上相当困难。另一方面，当前处于利用生物物质从谷氨酸或者谷氨酸盐最终制备吡咯烷酮的整体工序的相关现有技术完全未出现的实情。假如，开发利用生物物质可以从谷氨酸或者谷氨酸盐制备吡咯烷酮的有效的工序，这将在吡咯烷酮生产领域中可以大大提高经济性。在本说明书全文中参考多篇论文及专利文献，并标记了其引用部分。引用的论文及专利文献的公开内容，作为参照全部插入到本说明书中，而将更加明确说明本专利技术所属
的水准及本专利技术的内容。·
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题本专利技术人为了开发能够以高收获率及低生产费用大量制备2-吡咯烷酮的方法而努力。其结果，本专利技术人开发出直接利用生物物质能够以高收获率及低生产费用从谷氨酸或者谷氨酸盐大量制备2-吡咯烷酮的工序方案(protocol )，从而完成了本专利技术。因此，本专利技术的目的在于，提供2-吡咯烷酮的制备方法。本专利技术的其他目的和优点，由
技术实现思路
、权利要求书及附图将变得更加明确。解决课题的技术方案根据本专利技术的实施方式，本专利技术提供2-吡咯烷酮的制备方法，该2-吡咯烷酮的制备方法包括以下步骤:步骤(a)，在包含谷氨酸或者谷氨酸盐的培养基培养作为全细胞催化剂具有谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase)的微生物来制备4_氨基丁酸；步骤(b)，通过过滤从上述培养基获得上述4-氨基丁酸；以及步骤(C)，将上述4-氨基丁酸转换为2-吡咯烷酮。本专利技术人为了开发能够以高收获率及低生产费用大量制备2-吡咯烷酮的方法而努力。其结果，本专利技术人开发出直接利用生物物质从谷氨酸或者谷氨酸盐能够以高收获率及低生产费用制备大量2-吡咯烷酮的工序方案。按各个不同的步骤，对本专利技术的方法进行详细说明，如下:步骤(a):利用生物物质制备4-氨基丁酸根据本专利技术，不破碎微生物，将微生物本身作为全细胞催化剂而利用，来制备4-氨基丁酸。作为全细胞催化剂的微生物可以利用未进行任何物理/化学变形的微生物。优选地，在本专利技术中具有作为全细胞催化剂利用的谷氨酸脱羧酶的微生物，是为了破坏细胞膜的选择透性而用有机溶剂(优选为疏水性有机溶剂)预处理的微生物。在本专利技术中利用的微生物是具有谷氨酸脱羧酶的微生物，优选地可以利用曲霉属(aspergillus)、梭菌属(clostridium)、埃希氏菌属(Escherichia)、乳杆菌属(lactobacillus)、乳球菌属(Lactococcus)或者李斯特菌属(listeria)微生物，更加优选地可以利用埃希氏菌属、乳杆菌属或者乳球菌属，最为优选地可以利用肠埃希氏菌(Escherichia coli，俗称为大肠杆菌)。作为上述曲霉属微生物，优选地，可以使用棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus)、浅蓝灰曲霉(Aspergillus caesiellus)、亮白曲霉(Aspergillus candidus)、肉色曲霉(Aspergillus carneus)、棒曲霉(Aspergillus clavatus)、弯头曲霉(AspergillusdefIectus)、费氏曲霉(Aspergillus fischerianus)、黄曲霉(Aspergillus flavus)、米曲霉(Aspergillus oryzae)、烟曲霉(Aspergillus fumigatus)、灰绿曲霉(Aspergillusglaucus)、构巢曲霉(Aspergillus nidulans)、黑曲霉(Aspergillus niger)或者赫曲霉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：朴东喆，康基权，朴贤贞，金瑞亨，吴载荣，
申请(专利权)人：大象株式会社，
类型：
国别省市：