[发明专利]一种酶法催化二元醇制备二元胺的方法

说明书

本发明涉及生物法制备大宗化学品领域，具体的说是采用生物酶催化二元醇制备二元胺的方法。本发明采用两种酶，包括醇脱氢酶和胺脱氢酶“一锅法”催化氧化二元醇制备二元胺，实现二元胺类化合物的绿色制备过程。本发明所述的技术方案采用酶法催化氧化，在较低温度下进行，能耗小,效率高；在转化过程中只需要加微量的NAD即可实现NAD与NADH的循环,且该反应无副产物,不需要产物分离,过程更加简单、环保；采用氯化铵缓冲液提供氮源，成本更加低廉。本发明所提供的技术具有很好的工业化前景。

技术领域

本发明涉及生物法制备大宗化学品领域，具体的说是采用生物酶催化氧化二元醇制备二元胺的方法。

背景技术

芳香和脂肪族二胺类化合物是合成聚酰胺材料的重要原材料，尤其是己二胺、癸二胺是合成高碳链聚酰胺的主要原料。现今国内对二胺类化学品需求巨大，但产量严重短缺，制约了国内聚酰胺材料的发展。另一方面，己二胺光化反应生成 HDI(1,6-己二异氰酸酯)又是一大重要用途。HDI主要用于生产高档环保型涂料，HDI做成的树脂或涂料固化剂、胶粘剂等具备很好的耐黄性能,随着近年来消费者环保意识的日益增强，HDI国内市场需求急剧增加。

在脂肪族二元胺的制备方面，目前主要是化学催化为主，大多数的工艺生产方法较复杂，反应条件较为苛刻，且副产物较多，环境污染严重等。

生物转化相对于化学转化，具有反应条件温和，选择性高等优点。由酶法催化醇制备胺的方法引起了各界的广泛关注。

目前多酶催化脂肪醇生成脂肪胺的报道较少，Kroutil等【Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,9156–9159】醇脱氢酶和转氨酶催化反应，加入辅因子NAD、L-丙氨酸提供氮源,丙氨酸脱氢酶实现辅因子以及氮源的循环。该路线以氨基酸为氮源，成本高，反应过程繁琐。更为重要的是，二元醇制备二元胺与一元醇制备相应的胺相比，具有更大的困难：一方面，一元醇的转化涉及一个羟基的转化，不会存在另外一个羟基的底物抑制情况，而二元醇的转化存在这方面的问题；另一方面，二元醇的转化会生成更多的中间体，尤其是当一个羟基转化后，会与另外一个羟基及生成的胺基发生羟醛缩合和发生席夫碱(Schiff base)反应，导致反应难以完全，反应难度远大于一元醇的转化制备相应的胺化合物。

本专利发明了醇脱氢酶与胺脱氢酶催一步反应催化二元醇合成二元胺，加入微量的NAD,实现了两步反应中辅因子的循环，得到二元胺产物，实现脂肪二元胺的绿色制备过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酶法催化氧化二元醇制备二元胺的绿色方法。

为了实现上述目标，本发明采用的技术方案为：

一种酶法制备二元胺的方法，二元醇为反应物，NAD为辅因子,同时加入醇脱氢酶和胺脱氢酶，反应2-48小时，得到二元胺。

所述的二元醇为乙二醇或己二醇一种或两种以上，对应的二元胺为乙二胺或己二胺一种或两种以上。

溶剂为氯化铵缓冲液、醋酸铵缓冲液或甲酸铵缓冲液一种或两种以上，优选缓冲液为氯化铵缓冲液；pH值为3-10，优选pH为8.6；二元醇溶于溶剂中的浓度为10-40mmol/L；辅因子NAD的浓度为0.5-2mmol/L,优选1mmol/L。

所述的醇脱氢酶为重组表达蛋白，其基因序列见如序列表中SEQ ID No:1所示，于溶剂中醇脱氢酶的加入量为：10-200μmol/L，优选120μmol/L。

所述的胺脱氢酶为重组表达蛋白，其基因序列见如序列表中SEQ ID No:2所示，于溶剂中胺脱氢酶的加入量为：10-200μmol/L，优选100μmol/L。

反应的温度为20℃-70℃，优选37℃。

醇脱氢酶与胺脱氢酶的比例为1:2-2:1,优选1.2:1。