[发明专利]一种生产3-羟基丙酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产3-羟基丙酸的方法。

背景技术

3-羟基丙酸(3HP)是一种粘性液体，在水中酸解离常数对数值(pKA)为4.5， 极易溶于水、溶于乙醇，可以与乙醚混溶(Merck Index，11^th Edition，4681)。3HP具 有广泛的应用价值，可以作为化工合成前体、药物合成前体，用于生产涂料、胶黏 剂、水处理化学品、个人护肤品等。目前已报道的可由3HP转化合成的化工产品包 括乙氧基丙酸乙酯(Ethyl ethoxy propionate，EEP)、丙烯酰胺化合物、丙烯酸酯、丙 烯酸聚合物及1，3-丙二酸等。3HP还可以作为合成超高性能聚酯塑料PHP的前体以 及合成高性能生物可降解塑料聚羟基脂肪酸酯(PHA)的高性能单体组分前体(Matt Carr.The Biobased Revoluation.ASC Fall Convention&Expo.Oct.11^th 2005)。当利用 3HP和其他PHA前体一起供应给PHA合成菌时，可以得到含有3HP组分的 PHA(METABOLIX Inc.Polyhydroxyalkanoate production from polyols.WO 00/08198)。基于3HP的这些应用价值，其在商业上具有重大的开发价值和潜在市 场。2004年8月美国能源部(DOE)报告将3HP列为当前世界上12种最具开发潜 力的化学产品之一。

3HP是生物天然代谢中的一种中间体，是3-羟基丙酸循环(Alber，B.E.，and G. Fuchs.2002.Propionyl-coenzyme A synthase from Chloroflexus aurantiacus.a key enzyme of the 3-hydroxypropionate cycle for autotrophic CO2 fixation.J.Biol.Chem. 277：12137-12143.)和丙氨酸代谢中的一个环节。在人工构建的代谢途径中通过甘油 脱氢代谢与醛基氧化两步也可以得到3HP(NIPPON SHOKUBAI CO LTD. Production of 3-hydroxypropionic acid by enzyme reaction from glycerin，involves performing enzyme reactions by glycerol dehydratase and/or diol dehydratase，and hydroxy aldehyde dehydrogenase.JP2007082476)。因此，理论上3HP可以通过生物 发酵途径由廉价的非相关碳源(如葡萄糖、淀粉等)得到。从化学角度来讲，3HP 的产生主要是通过空间特异性催化剂催化丙烯酸加水获得(LG CHEM.Ltd.Method for producing 3-hydroxypropionic acid from acrylic acid，comprises using Rhodococcus erythropolis lg12 under various culture conditions.KR2006034794)，但是副产物多、产 率低。目前合成3HP的方法主要是化学合成，具有能耗高、污染大、副产物多、分 离困难、成本高昂等缺点。因此长期以来，3HP一直不能有效地规模量产。