WO2015141886A1 - 미생물 유래의 o-아실호모세린으로부터 바이오 유래 호모세린락톤 염산염 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 방법 - Google Patents

미생물 유래의 o-아실호모세린으로부터 바이오 유래 호모세린락톤 염산염 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2015141886A1
WO2015141886A1 PCT/KR2014/002467 KR2014002467W WO2015141886A1 WO 2015141886 A1 WO2015141886 A1 WO 2015141886A1 KR 2014002467 W KR2014002467 W KR 2014002467W WO 2015141886 A1 WO2015141886 A1 WO 2015141886A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
homoserine
derived
preparing
catalyst
gamma
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/002467
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
양영렬
이한원
고영형
김소영
신용욱
엄혜원
장진숙
전성후
Original Assignee
씨제이제일제당(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020140032512A external-priority patent/KR101735882B1/ko
Application filed by 씨제이제일제당(주) filed Critical 씨제이제일제당(주)
Priority to BR112016020703-3A priority Critical patent/BR112016020703B1/pt
Priority to JP2016574882A priority patent/JP6470769B2/ja
Priority to MYPI2016001693A priority patent/MY193518A/en
Priority to DK14886152.9T priority patent/DK3150710T3/da
Priority to AU2014386892A priority patent/AU2014386892B2/en
Priority to CN201480077358.2A priority patent/CN106795533B/zh
Priority to EP14886152.9A priority patent/EP3150710B1/en
Publication of WO2015141886A1 publication Critical patent/WO2015141886A1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/06—Alanine; Leucine; Isoleucine; Serine; Homoserine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D207/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D207/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D207/18—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member
    • C07D207/22—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D207/24—Oxygen or sulfur atoms
    • C07D207/26—2-Pyrrolidones
    • C07D207/263—2-Pyrrolidones with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms directly attached to other ring carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/26—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member
    • C07D307/30—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D307/32—Oxygen atoms
    • C07D307/33—Oxygen atoms in position 2, the oxygen atom being in its keto or unsubstituted enol form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11—DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/52—Genes encoding for enzymes or proenzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/54—Acetic acid
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Definitions

  • the present invention provides a method for producing bioderived homoserine lactone and bioderived organic acids and derivatives derived therefrom.
  • Reactants for producing gamma-butyrolactone, 1,4-butanediol, tetrahydrofuran, etc. which are industrially useful raw materials, for example, maleic anhydride, succinic anhydride, acetylene, butadiene, etc. are mostly produced in the petrochemical field. Substances.
  • 1,4-butanediol and succinic acid can be used to prepare polybutylene succinate having biodegradability by condensation polymerization by esterification and transesterification of oligomers generated accordingly. It is possible to prepare polybutylene terephthalate by ester reaction with terephthalic acid using 1,4-butanediol.
  • bio-derived homoserine lactone and bio-derived organic acid obtained by chemical conversion method using O-acyl homoserine derived from microorganism as a raw material are very useful in the industrial society.
  • Patent Document 1 US 2011/0159572 A
  • the present invention utilizes O-acyl homoserine derived from microorganisms as a useful raw material such as 1,4-butanediol, gamma-butyrolactone, tetrahydrofuran, and the like. While replacing the technology, it can solve the environmentally-friendly shortcomings such as pollutant emission and depletion of natural resources, and it is continuously reproducible so that new use of bio-derived O-acyl homoserine can be used to avoid depleting natural resources. It aims to provide.
  • bio-derived homoserine lactone and bio-derived organic acid obtained by chemical conversion from O-acyl homoserine derived from microorganisms. It is an object to provide a process for the synthesis of useful 1,4-butanediol, gamma-butyrolactone, tetrahydrofuran and the like.
  • the present invention is a method for producing bio-derived homoserine lactone and bio-derived organic acid by hydrolysis reaction under an acid catalyst from O-acyl homoserine derived from microorganisms To provide.
  • the present invention using a bio-derived homoserine lactone prepared by hydrolysis reaction under an acid catalyst from O-acyl homoserine derived from microorganisms, gamma-buty by denitrification or deamination Provided is a method for preparing rockactone.
  • the present invention is a substance that can be derived from the gamma-butyrolactone, namely tetrahydrofuran, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-vinyl-2-pyrrolidone, Provided are methods for producing 1,4-butanediol and the like.
  • the present invention can also be derived from microorganism-derived O-acyl homoserine using a bio-derived organic acid prepared as a by-product along with bioderived homoserine lactone by hydrolysis under an acid catalyst.
  • Present methods ie ethanol, ethylene, polyethylene, monoethylene glycol, 1,4-butanediol, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone and the like.
  • raw materials such as 1,4-butanediol, gamma-butyrolactone, and tetrahydrofuran are very useful in industrial society, using O-acyl homoserine derived from microorganisms. While replacing the conventional technology derived from chemistry, it is possible to solve the environmentally unfavorable disadvantages such as pollutant emission, depletion of natural resources, it is possible to continuously reproduce, so as not to exhaust the natural resources.
  • polyesters such as polybutylene succinate and polybutylene terephthalate can be synthesized on the basis of the bio-derived homoserine lactone and the bio-derived organic acid
  • O-acyl homoserine derived from the microorganism of the present invention Bio-derived homoserine lactone and bio-derived organic acids from O-acyl homoserine are in many ways highly industrially available.
  • the present invention relates to a method for producing bio-derived homoserine lactone and bio-derived organic acid by hydrolysis reaction from an O-acyl homoserine derived from a microorganism under an acid catalyst.
  • O-acyl homoserine derived from a microorganism means O-acyl homoserine produced by a microorganism.
  • the O-acyl homoserine (O-acyl homoserine) is O-acetyl-L-homoserine (O-Acetyl-L-homoserine), O-succinyl-L-homoserine (O-succinyl-L-homoserine) Include.
  • the microorganism is a strain that produces O-acyl homoserine, and any species can be genetically engineered microorganisms, Escherichia genus, Erwinia genus, Serratia genus, pro Genus Providencia, genus Corynebacterium, genus Pseudomonas, genus Leptospira, genus Salmonellar, genus Brevibacteria, genus Hypomononas, Microorganisms belonging to the genus Chromobacterium and to the genus Norcardia or to fungi or yeast can be used.
  • the microorganism is a coryneform microorganism or Escherichia genus strain. More preferably, the microorganism is Escherichia coli which produces O-acylhomoserine. In addition, the microorganism is It is preferable that the strain has improved ability to produce O-acyl homoserine by transformation.
  • strains having improved production capacity of O-acyl homoserine are removed or attenuated by the activity of cystathionine gamma synthase or O-succinyl homoserine sulfihydrylase or O-acetylhomoserine sulfihydrylase. It is preferred to be a microorganism.
  • strain with improved O-acyl homoserine (O-acyl homoserine) production capacity may be a strain with improved production capacity of O-acetyl-L-homoserine.
  • the strain with improved production capacity of O-acetyl-L-homoserine is preferably a microorganism with enhanced activity of homoserine O-acetyl transferase (homoserine O-acetyl transferase).
  • the strain having improved O-acyl homoserine production capacity may be a strain having improved production capacity of O-succinyl-L-homoserine.
  • the strain with improved production capacity of O-succinyl-L-homoserine is a microorganism having enhanced activity of O-succinyl transferase (MetA). It is preferable.
  • the present invention is characterized by producing a bio-derived homoserine lactone is hydrolyzed under the acid catalyst from O-acyl homoserine derived from the microorganism.
  • the bio-derived refers to using O-acyl homoserine produced by a microorganism as a raw material, and is a term used to distinguish the petrochemical derived from the raw material.
  • the acid catalyst it is preferable to use concentrated hydrochloric acid (35% or more, about 12M) or dilute hydrochloric acid diluted in water.
  • the molar ratio of the usage-amount of O-acyl homoserine and hydrochloric acid is 1: 1-15.
  • reaction conditions are preferably reacted at 40 to 60 ° C. for 1 to 3 hours, or reacted at reflux for 1 to 3 hours.
  • the homoserine lactone produced by the production method of the present invention may then be prepared as gamma-butyrolactone by deamination reaction, which gamma-butyrolactone is then tetrahydrofuran, 2-pyrrolidone, N- It can be used as a raw material for producing various industrially useful materials such as methyl-2-pyrrolidone, N-vinyl-2-pyrrolidone, 1,4-butanediol.
  • the present invention is characterized in that the bio-derived organic acid is produced as a by-product together with the homoserine lactone.
  • the organic acid includes acetic acid and succinic acid.
  • O-acetyl-L-homoserine when O-acetyl-L-homoserine is used as O-acyl homoserine, acetic acid is prepared as a by-product with homoserine lactone.
  • O-succinyl-L-homoserine when O-succinyl-L-homoserine is used as an O-acyl homoserine, succinic acid is prepared as a by-product along with homoserine lactone.
  • Acetic acid produced by the production method of the present invention can be used as a raw material for the production of a variety of industrially very useful materials, which can be prepared in ethanol by hydrogenation according to methods already known in the art,
  • the ethanol may be dehydrated to prepare ethylene, monoethylene glycol, ethyl acetate, diethyl ether, chloroform, iodoform, acetic acid, acetaldehyde, ethyl chloride, ethyl bromide, butadiene and the like.
  • ethylene can be prepared from polymers such as polyethylene by polymerization reactions well known to those skilled in the art.
  • the succinic acid produced by the production method of the present invention can be prepared as 1,4-butanediol by hydrogenation under a catalyst, this 1,4-butanediol can be used as a raw material for the production of a variety of industrially useful materials And may be prepared with gamma-butyrolactone, tetrahydrofuran or the like.
  • the succinic acid produced by the production method of the present invention may be prepared from polybutylene succinate, which is a biodegradable polymer by copolymerization with 1,4-butanediol.
  • bioderived homoserine lactone prepared as described above may also be prepared as gamma-butyrolactone by deamination reaction, which is then tetrahydrofuran, 2-pyrrolidone, N-methyl- It can be used as a raw material for producing various industrially useful materials such as 2-pyrrolidone, N-vinyl-2-pyrrolidone, 1,4-butanediol.
  • preparing a bio-derived homoserine lactone and a bio-derived organic acid from the O-acyl homoserine derived from the microorganism of the present invention by hydrolysis under an acid catalyst It relates to a method for producing gamma-butyrolactone comprising the step of preparing gamma-butyrolactone from the homoserine lactone by a denitrification reaction using a metal catalyst and hydrogen gas.
  • the method for producing a bioderived homoserine lactone and an organic acid from O-acyl homoserine derived from a microorganism is the same as described above, and homoserine lactone can be produced by a hydrolysis reaction under an acid catalyst.
  • the homoserine lactone can then be prepared first as gamma-butyrolactone by dehydrogenation using a metal catalyst and hydrogen gas.
  • a metal catalyst one or more selected from metals such as palladium (Pd), platinum (Pt), nickel (Ni), and cobalt (Co) may be supported on carbon (C) or silica.
  • the reaction conditions are preferably 100 ⁇ 500 °C, the pressure of hydrogen is suitable 10 ⁇ 100 bar.
  • the prepared gamma-butyrolactone is a substance having a high boiling point of 204 ° C. to synthesize pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-vinyl-2-pyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, and the like. It is one of the important raw materials used in various fields of agrochemicals, chemicals, dyes, pigments, fragrances, cosmetics, petrochemicals, electronics industry, as well as intermediates, aromatic compounds, rust removers, electrolyte solvents of secondary batteries, intermediates of medicines and agricultural chemicals Can be used as
  • the present invention comprises the steps of preparing a bio-derived homoserine lactone and a bio-derived organic acid by hydrolysis reaction under an acid catalyst from O-acyl homoserine derived from microorganisms; Degamming from the homoserine lactone by a denitrification reaction using a metal catalyst and hydrogen gas to produce gamma-butyrolactone;
  • the present invention relates to a method for preparing tetrahydrofuran, comprising: preparing tetrahydrofuran from the gamma-butyrolactone by etherification with a silane compound under an indium bromide catalyst.
  • the method for producing from O-acylhomoserine derived from microorganism to gamma-butyrolactone is the same as described above.
  • gamma-butyrolactone is dissolved in a solvent, and then subjected to an etherification reaction at 60 to 80 ° C. using a silane compound reducing agent under an indium bromide catalyst to prepare tetrahydrofuran.
  • the solvent may be trichloromethane, benzene, toluene, acetonitrile, and the like.
  • the silane compound is represented by Formula 1 below, R 1 , R 2 or R 3 is selected from the same or different functional groups or atoms.
  • Preferred functional groups or atoms include hydrogen atom, halogen atom, amino group, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, thioalkyl group, alkylamino group, aryl group, arylamino group, vinyl group, siloxy group, organosiloxy group, organosilyl group, heterocyclo The group can be mentioned.
  • carbon number in an alkyl group is 1-18.
  • this may be a linear, branched or cyclic structure, but preferably at least one of R 1 , R 2 or R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • R 1 , R 2 or R 3 is the same or different from each other R or XR (R is an alkyl group or aryl group having 1 to 4 carbon atoms, X is hetero).
  • the amount of the indium bromide catalyst to the gamma-butyrolactone is 2 to 100% by mass, preferably 5 to 10% by mass, and the amount of the silane compound is 3 to 5 times the gamma-butyrolactone. It is preferable to use 3.4 to 4.0 times.
  • the ratio of indium bromide and silane compound is to use 1-2 mol of indium bromide with respect to 100 mol of silane compounds.
  • reaction temperature is 60-80 degreeC.
  • the present invention comprises the steps of preparing a bio-derived homoserine lactone and a bio-derived organic acid by hydrolysis reaction under an acid catalyst from O-acyl homoserine derived from microorganisms; Preparing gamma-butyrolactone from the homoserine lactone by dehydrogenation using a metal catalyst and hydrogen gas; To prepare 2-pyrrolidone from the gamma-butyrolactone at a high temperature and high pressure in the presence of an aqueous ammonia solution.
  • the method for producing microorganism-derived O-acylhomoserine to gamma-butyrolactone is the same as described above.
  • gamma-butyrolactone is mixed with an aqueous ammonia solution, and then reacted for about 1 to 2 hours at 200 to 375 ° C. and 40 to 100 bar using a high temperature and high pressure reactor to prepare 2-pyrrolidone.
  • the molar ratio of gamma-butyrolactone to ammonia is preferably 1: 0.5 to 1: 1.5. Even if the molar number of gamma-butyrolactone is used in the above ratio, the amount of 2-pyrrolidone is not increased, but other by-products can be produced, and thus it is preferable to use within the above range.
  • the gamma-butyrolactone may be mixed with an aqueous ammonia solution in the form of anhydride, or may be dissolved in water and used after preparation as a gamma-butyrolactone solution.
  • the reaction temperature is preferably 200 to 375 ° C., the reaction rate is too slow when the temperature is 200 ° C. or lower, and the concentration of impurities other than 2-pyrrolidone may be increased when the temperature is 375 ° C. or higher.
  • the pressure is preferably in the range of 40 to 100 bar, and the reaction time is preferably 10 minutes to 3 hours, more preferably 1 hour to 2 hours.
  • ammonia solution is preferably added gradually during the process to reduce the production of by-products with 4-hydroxy butyamide as an intermediate, so it can be prepared by batch but is a continuous process It can also manufacture by).
  • the present invention comprises the steps of preparing a bio-derived homoserine lactone and a bio-derived organic acid by hydrolysis reaction under an acid catalyst from O-acyl homoserine derived from microorganisms; Preparing gamma butyrolactone from the homoserine lactone by dehydrogenation using a metal catalyst and hydrogen gas; Preparing N-methyl-2-pyrrolidone in the presence of liquid methylamine from the gamma-butyrolactone; It is to provide a manufacturing method.
  • the gamma-butyrolactone and the liquid methylamine may be mixed and then reacted at a high temperature to prepare N-methyl-2-pyrrolidone.
  • the molar ratio of gamma-butyrolactone and methylamine is preferably 1: 1-3 (gamma-butyrolactone: methylamine).
  • the reactor used for the reaction may be a microwave reactor, a Parr reactor, a high temperature and high pressure reactor.
  • the reaction conditions may vary depending on the reactor used.
  • the reaction is preferably performed at 180 ° C. to 220 ° C. for 15 minutes to 1 hour, preferably about 30 minutes at atmospheric pressure, using a Parr reactor.
  • 200 °C to 240 °C 10 to 20 bar at 3 to 5 hours, preferably about 4 hours to react
  • the reaction is performed for about 1 hour.
  • the present invention provides a method for preparing bio-derived homoserine lactone and bio-derived organic acid by hydrolysis under an acid catalyst from O-acyl homoserine derived from microorganisms; Preparing gamma-butyrolactone from the homoserine lactone by dehydrogenation using a metal catalyst and hydrogen gas; Shear reaction and N- (2-hydroxyethyl) to prepare N- (2-hydroxyethyl) -2-pyrrolidone by dehydration in the presence of liquid ethyl alcohol amine from the gamma-butyrolactone Post-reaction for preparing N-vinyl-2-pyrrolidone from -2-pyrrolidone by dehydration in the presence of an alkali metal or an alkali catalyst containing an alkali metal and silicon; It provides a method for producing N-vinyl-2-pyrrolidone comprising a.
  • the method for producing from O-acylhomoserine derived from microorganism to gamma-butyrolactone is the same as described above.
  • the gamma-butyrolactone and ethyl alcohol amine were prepared by dehydration (shear reaction) in a liquid phase to prepare N- (2-hydroxyethyl) -2-pyrrolidone, and then an alkali metal or an alkali metal and silicon N-vinyl-2-pyrrolidone is prepared by dehydration (post-reaction) in the gas phase using an oxide catalyst containing.
  • the shear reaction was added to the autoclave substituted with nitrogen in a vessel at room temperature with ethanol amine and water, followed by adding gamma-butyrolactone with stirring, followed by 25 to 35 nitrogen. After pressurizing at atmospheric pressure, the temperature was raised to 200 ° C to 250 ° C and reacted for about 2 hours. From N- (2-hydroxyethyl) -2-pyrrolidone from gamma-butyrolactone through shear reaction The solution is prepared.
  • reaction solution of the shear reaction that is, a solution containing N- (2-hydroxy ethyl) -2-pyrrolidone was distilled and purified to obtain N- (2-hydroxy ethyl) -2-pyrrolidone.
  • the catalyst was charged into a stainless steel reaction tube having an inner diameter of 15 mm, and the reaction tube was immersed in a reaction tube having a high temperature (about 360 ° C).
  • the reaction tube was supplied with a nitrogen gas of N- (2-hydroxyethyl) -2-pyrrolidone at a space velocity of 200 hr -1 for N- (2-hydroxyethyl) -2-pyrrolidone.
  • the reaction was carried out at atmospheric pressure.
  • the reactor outlet gas 1 hour after the start of the reaction was collected in methanol, and N-vinyl-2-pyrrolidone was obtained by gas chromatography.
  • the catalyst may optionally use an oxide represented by the following formula (2).
  • M is at least one element selected from alkali metal and alkaline earth metal elements
  • Si is silicon
  • X is at least one element selected from B, Al, and P
  • O is oxygen.
  • the ratio of silicon to the alkali metal and / or alkaline earth metal element depends on the alkali metal and / or alkaline earth metal type, but is usually in the range of 1 to 500 times in atomic ratio, and preferably in the range of 5 to 200 times. .
  • the ratio of X, which is one or more elements selected from B, Al, and P to be added as needed, to the alkali metal and / or alkaline earth metal element depends on the alkali metal and / or alkaline earth metal type, but usually in an atomic ratio. 0-1 are preferable.
  • the present invention comprises the steps of preparing a bio-derived homoserine lactone and a bio-derived organic acid by hydrolysis reaction under an acid catalyst from O-acyl homoserine derived from microorganisms; Preparing gamma-butyrolactone from the homoserine lactone by dehydrogenation using a metal catalyst and hydrogen gas; It provides a method for producing 1,4-butanediol comprising the step of preparing 1,4-butanediol (1,4-butandiol) from the gamma-butyrolactone.
  • 1,4-butanediol was prepared by injection of hydrogen gas (50 bar) under THF solvent and 100 ° C. using 0.25 mol% of ruthenium (Ru) catalyst and 1 mol% of imidazole ligand as gamma-butyrolactone.
  • 1,4-Butanediol is a polymer intermediate and industrial solvent with a global market of $ 4 billion annually. It is a raw material for producing polytetramethylene ether glycol, which is a raw material for spandex, and reacts with diisocyanate as a monomer to produce polyurethane resin.It is also used for the production of polybutylene terephthalate, a raw material for manufacturing engineering platin, and gamma-butyro. It can be used as an intermediate for the preparation of lactones and tetrahydrofuran, the main solvent.
  • the present invention comprises the steps of preparing a bio-derived homoserine lactone hydrochloride and bio-derived acetic acid from the O-acetyl-L- homoserine derived from microorganisms under an acid catalyst; and a first metal from the acetic acid It provides a method for producing ethanol comprising; preparing ethanol by hydrogenation in the presence of a catalyst comprising a silicon support and at least one support modifier.
  • Ethanol is then prepared from acetic acid by hydrogenation under a catalyst.
  • the catalyst comprises a first metal, a silicon support and one or more support modifiers.
  • the first metal may be selected from the group consisting of platinum, copper, iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, titanium, zinc, chromium, rhenium, molybdenum and tungsten, and the amount of the first metal may be used. Preference is given to using from 0.1 to 25% by weight, based on the total weight of the catalyst.
  • the silicon support may be selected from the group consisting of silica, silica alumina, calcium metasilicate, and the amount of the silicon support is preferably used in an amount of 25 wt% to 99 wt% based on the total weight of the catalyst.
  • the surface area of the silicon support is 50 m 2 / g to 600 m 2 / g.
  • the support modifier may be selected from the group consisting of oxides and metasilicates of sodium, potassium, magnesium, calcium, scandium, yttrium and zinc, preferably CaSiO 3 , the amount of which is 0.1% by weight based on the total weight of the catalyst To 50% by weight.
  • the catalyst may further comprise a second metal different from the first metal, the second metal being copper, molybdenum, tin, chromium, iron, cobalt, vanadium, tungsten, palladium, platinum, lanthanum, cerium, manganese, ruthenium , Rhenium, gold, and nickel.
  • the amount of the first metal and the second metal is preferably 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the catalyst.
  • Hydrogenation conditions supply hydrogen and acetic acid to the reactor at a gas hourly space velocity (GHSV) of at least 500 hr ⁇ 1 under a pressure of 125 ° C. to 350 ° C. and 10 KPa to 3000 Kpa.
  • GHSV gas hourly space velocity
  • the supply ratio of hydrogen and acetic acid is preferably more than 2: 1.
  • Ethanol is prepared by hydrogenation of acetic acid under such a catalyst.
  • the ethanol thus prepared may be made of ethylene using a known production method, such as dehydration with concentrated sulfuric acid, gaseous dehydration using activated alumina as a catalyst, and monoethylene glycol, acetic acid. Ethyl, diethyl ether, chloroform, iodoform, acetic acid, acetaldehyde, ethyl chloride, ethyl bromide, butadiene and the like.
  • ethylene can be prepared from polymers such as polyethylene by polymerization reactions well known to those skilled in the art.
  • the present invention comprises the steps of preparing the bio-derived homoserine lactone (homoserinelactone hydrochloride) and bio-derived acetic acid from the O-acetyl-L- homoserine derived from the microorganism by hydrolysis under acid catalyst; Preparing ethanol from the acetic acid by hydrogenation in the presence of a catalyst comprising a first metal, a silicon support and at least one support modifier; It provides a method for producing ethylene comprising a; ethylene by dehydration in the presence of zeolite (ZSM-5) catalyst from the ethanol;
  • ZSM-5 zeolite
  • Ethylene is then produced from ethanol by dehydration under a catalyst.
  • the catalyst is preferably a zeolite (ZSM-5) catalyst.
  • ethanol was added to a fixed-bed quartz reactor and reacted at 550 ° C. to prepare ethylene gas.
  • the present invention comprises the steps of preparing the bio-derived homoserine lactone (homoserinelactone hydrochloride) and bio-derived acetic acid from the O-acetyl-L- homoserine derived from the microorganism by hydrolysis under acid catalyst; Preparing ethanol from the acetic acid by hydrogenation in the presence of a catalyst comprising a first metal, a silicon support and at least one support modifier; Preparing ethylene from the ethanol by dehydration in the presence of a zeolite catalyst; It provides a process for the production of polyethylene from the ethylene by polymerization in the presence of a Ziegler-Natta catalyst.
  • the polyethylene is then prepared from ethylene under a Ziegler-Natta catalyst.
  • polyethylene was prepared by reacting the ethylene gas with a Ziegler-Natta catalyst at 100 psi nitrogen gas at 50 ° C. for 20 minutes.
  • the present invention comprises the steps of preparing the bio-derived homoserine lactone (homoserinelactone hydrochloride) and bio-derived acetic acid from the O-acetyl-L- homoserine derived from the microorganism by hydrolysis under acid catalyst; Preparing ethanol from the acetic acid by hydrogenation in the presence of a catalyst comprising a first metal, a silicon support and at least one support modifier; It provides a method for producing monoethylene glycol comprising a; preparing monoethylene glycol in the presence of Na 2 PtCl 4 , Na 2 PtCl 6 catalyst from the ethanol.
  • Monoethylene glycol is then prepared from ethanol under catalyst.
  • the catalyst it is preferably used in a Na 2 PtCl 4, Na 2 PtCl 6 catalyst.
  • ethylene is reacted with Na 2 PtCl 4 , Na 2 PtCl 6 catalysts to produce monoethylene glycol.
  • the present invention comprises the steps of preparing bio-derived homoserine lactone and bio-derived succinic acid by hydrolysis under acid catalyst from O-succinyl-L-homoserine derived from microorganisms; It relates to a method for producing 1,4-butanediol, comprising the step of preparing 1,4-butanediol by hydrogenation under a metal catalyst on a carbon support from the succinic acid.
  • the succinic acid prepared above is then prepared as 1,4-butanediol by hydrogenation using a catalyst containing palladium, silver and rhenium metal on a carbon support.
  • the catalyst is impregnated with a carbon support in a source of platinum (Pt), palladium (Pd), ruthenium (Ru), dried at 150 ° C or less to remove the solvent from the impregnated carbon support, and then the dried impregnated carbon support When heated to 100 ° C ⁇ 350 ° C under reducing conditions, crystallized form of palladium having an average particle size of 10 NM or less is present in the catalyst. At least one of the palladium compound, the silver compound, and the source of rhenium is a solution.
  • the carbon support preferably has a BET surface area of at least 200 m 2 / g, preferably 500-1500 m 2 / g.
  • the composition of the catalyst is 0.1 to 20% by weight of palladium, preferably 2 to 8% by weight; Silver 0.1-20 wt%, preferably 1-8 wt%; Rhenium 0.1 to 20% by weight, preferably 1 to 10% by weight.
  • the ratio of palladium to silver is from 10: ⁇ to 1:10.
  • the palladium compound solution means a liquid solution containing an appropriate amount of a palladium compound for preparing a catalyst containing a required amount of palladium.
  • the palladium compound may be palladium nitrate or a palladium compound such as chloride, carbonate, carboxylate, acetate, acetylacetonate or amine.
  • the silver compound solution means a liquid solution containing an appropriate amount of silver compound for preparing a catalyst containing a required amount of silver.
  • the palladium compound and the silver compound must be degradable by heat and can be reduced to a metal.
  • the rhenium compound refers to a liquid solution containing an appropriate amount of the rhenium compound for producing a catalyst containing the required amount of rhenium.
  • the rhenium compound includes perrhenic acid, ammonium perrhenate, or alkali metal perrhenate.
  • a method of contacting hydrogen or a mixture of hydrogen and nitrogen to the catalyst for the reducing conditions can be easily used to reduce the catalyst.
  • the hydrogenation reaction is performed by contacting the ratio of hydrogen and succinic acid at 5: 1 to 1000: 1 at a hydrogen pressure of 2-400 atm at 50 ° C. to 350 ° C. for 0.1 minutes to 20 hours.
  • tetrahydrofuran, gamma-butyrolactone, n-butanol, n-butyl acid, n-propanol and the like and mixtures thereof may be prepared in addition to 1,4-butanediol, and 1,4-butanediol
  • the amount of by-products other than and tetrahydrofuran was very small. Separation of 4-butanediol from the mixture can be achieved by fractional distillation, and the selectivity of separated 1,4-butanediol was up to 73.6%.
  • tetrahydrofuran is simultaneously produced in the step of preparing 1,4-butanediol by hydrogenation under a catalyst containing palladium (Pd), silver (Ag), or rhenium (Re) metal on the carbon support from the succinic acid.
  • Pd palladium
  • Ag silver
  • Re rhenium
  • the present invention comprises the steps of preparing bio-derived homoserine lactone and bio-derived succinic acid by hydrolysis under acid catalyst from O-succinyl-L-homoserine derived from microorganisms; Preparing gammabutyrolactone and tetrahydrofuran from the succinic acid by hydrogenation on a commercial MCM-41 support under a catalyst comprising platinum (Pt), palladium (Pd), or ruthenium (Ru) metal. It relates to a manufacturing method.
  • the prepared succinic acid is then gamma-butyrolactone and tetra by hydrogenation under respective catalysts containing platinum (Pt), palladium (Pd), or ruthenium (Ru) metal on a commercial MCM-41 support. It is made of hydrofuran.
  • the catalyst is prepared by impregnating each precursor of platinum (Pt), palladium (Pd), or ruthenium (Ru) by wet impregnation with a commercial MCM-41 support, respectively, and then drying at 100 ° C. for 24 hours.
  • the dried impregnated catalyst was reacted after flowing hydrogen at 450 ° C. under reducing conditions.
  • the carbon support preferably has a BET surface area of at least 700 m 2 / g, preferably 700 to 1000 m 2 / g.
  • the composition of the catalyst 15% by weight.
  • Each of the noble metal precursors was tetraamineplatinum (II) nitrate, Palladium (II) nitrate, Ruthenium (III) chloride hydrate.
  • the present invention comprises the steps of preparing bio-derived homoserine lactone and bio-derived succinic acid by hydrolysis under acid catalyst from O-succinyl-L-homoserine derived from microorganisms; Preparing 1,4-butanediol from the succinic acid by hydrogenation under a catalyst comprising a metal on a carbon support; It relates to a method for producing gamma-butyrolactone comprising the step of preparing gamma-butyrolactone by dehydrogenation under copper-zinc catalyst from the 1,4-butanediol.
  • 1,4-butanediol prepared by the above method is then prepared as gamma-butyrolactone by dehydrogenation under a copper-zinc catalyst.
  • the copper-zinc-based catalyst specifically, zinc nitrate, aluminum nitrate, zirconyl nitrate, and a precipitate obtained from the mixed aqueous solution and the hydroxide of alkali of chosandong fired body (a catalyst precursor), the Cu-ZnO-Al 2 O formed by the hydrogen reduction 3 -ZrO 3 .
  • 1,4-butanediol is contacted in the gas phase under the Cu-ZnO-Al 2 O 3 -ZrO 3 catalyst, and gamma-butyrolactone is prepared by dehydrogenation.
  • the reaction temperature of the dehydrogenation reaction a temperature range of 150 to 400 ° C., which is a temperature range in which 1,4-butanediol may exist in the gas phase, is appropriate.
  • the reactor for the dehydrogenation reaction is not limited thereto, but the reactor includes a vaporized layer filled with a ceramic ring at the top, and a catalyst layer at the bottom, and has an inlet for a carrier gas and a raw material inlet at the top, and a gas outlet at the bottom.
  • the reactor liquid collection vessel (cooling) is provided.
  • the gamma-butyrolactone yield was 97.9% by the above production method.
  • the present invention comprises the steps of preparing a bio-derived homoserine lactone (homoserinelactone hydrochloride) and bio-derived succinic acid from the O-succinyl-L- homoserine derived from the microorganisms under a hydrolysis reaction; Preparing 1,4-butanediol from the succinic acid by hydrogenation under a catalyst comprising a metal on a carbon support;
  • the present invention relates to a method for preparing tetrahydrofuran, comprising: preparing tetrahydrofuran by dehydration under one catalyst selected from 1,4-butanediol, an inorganic acid, tungsten oxide supported on alumina, and iron phosphate.
  • Tetrahydrofuran is prepared by dehydration under one catalyst selected from inorganic acids, tungsten oxide supported on alumina, and iron phosphate from 1,4-butanediol prepared by the above method.
  • the inorganic acid catalyst is an acid catalyst such as sulfuric acid or cation exchange resin.
  • a method for preparing tetrahydrofuran from 1,4-butanediol is to put 1,4-butanediol in a reaction column containing a catalyst such as sulfuric acid or cation exchange resin, and the temperature of 100 °C to 200 °C After dehydration under a pressure of from 10 kg / cm 2 , a reaction product comprising a mixture of water and tetrahydrofuran is obtained, and the reaction product is placed in an extractive distillation column, at a temperature of 40 ° C. to 200 ° C., and 0.1 to Tetrahydrofuran was prepared by further distilling continuous distillation by further adding 1,4-butanediol as an extraction solvent under a pressure of 10 kg / cm 2 .
  • the tungsten oxide catalyst supported on the alumina is in liquid phase modification, the active catalyst is in the presence of 1,4-butanediol, optionally under a hydrogen atmosphere, tungsten oxide, tungstic acid (H 2 WO 4 ) or alumina, It may be prepared in situ by heating any one of these materials combined with a support such as silica or the like. Since a synergistic activation effect is achieved when the tungsten oxide catalyst is immobilized on alumina or silica, the catalyst made from the composition of 10% tungsten oxide and 90% aluminum oxide is substantially more active than that derived from tungsten oxide itself. .
  • the tubular reactor When using a tungsten oxide catalyst supported on alumina, the tubular reactor was filled with 162 grams (70 ml) of Hasho tungsten catalyst WO 0801, which is a 1/8 inch pellet consisting of 10% WO 3 and 90% Al 2 O 3 , The bed was heated to 250 ° C. under a flow of 70 ml of hydrogen per minute and then flowed into the boiler at 36 ml per hour at 1,4-butanediol and once it reached steady state, containing only tetrahydrofuran and water in a ratio of 1: 1. Tetrahydrofuran was prepared from the concentrated eluent.
  • the iron phosphate catalyst is prepared by adding phosphoric acid or ammonium phosphate to 1M aqueous solution of iron nitrate such that the ratio of Fe: P is 1 to 1.5, stirring at 90 ° C. for 2 hours, and then drying in a dryer for 24 hours.
  • the iron phosphate catalyst may be used alone or supported on a carrier such as alumina, silica, titania, zeolite and activated carbon.
  • a carrier such as alumina, silica, titania, zeolite and activated carbon.
  • Preferably, before using the iron phosphate catalyst may be pretreated at a temperature of 200 °C to 400 °C under an inert gas such as hydrogen, nitrogen, helium, argon, etc. to increase the catalytic activity.
  • tetrahydrofuran production method is filled with the iron phosphate catalyst in the tubular reactor, the iron phosphate catalyst 0.1 to 20% by weight relative to the weight of 1,4-butanediol and 1,4-butanediol liquid After filling the reactor, the reaction was carried out for about 1 hour at a reaction temperature of 150 °C ⁇ 300 °C, to prepare tetrahydrofuran.
  • the present invention comprises the steps of preparing bio-derived homoserine lactone and bio-derived succinic acid by hydrolysis under acid catalyst from O-succinyl-L-homoserine derived from microorganisms; Preparing 1,4-butanediol from the succinic acid by hydrogenation under a catalyst comprising a metal on a carbon support; Preparing gamma-butyrolactone from the 1,4-butanediol by dehydrogenation under a copper-zinc catalyst; N-methyl-2-pyrrolidone comprising the step of preparing N-methyl-2-pyrrolidone by dehydration by adding a liquid methylamine from the gamma-butyrolactone; It is to provide a method of making money.
  • the O-acyl homoserine is characterized in that O-succinyl-L-homoserine.
  • N-methyl-2- in the prepared gamma-butyrolactone The process of producing pyrrolidone is the same as the method of the fifth embodiment, and N-methyl-2-pyrrolidone may be prepared by mixing gamma-butyrolactone with liquid methylamine and reacting at high temperature. have.
  • Cystathionine with the activity of converting O-Succinyl-L-homoserine or O-acetyl_L-homoserine to cystathionine or homocysteine in E. coli strains To delete metB , a gene encoding synthase, the FRT-one-step PCR deletion method was used (PNAS (2000) vol97: P6640-6645). A portion of E. coli derived metB and pKD3 (PNAS (2000) vol97: PCR was carried out using pKD3 vector containing a chromamphenicol marker as a template using primers of SEQ ID Nos.
  • the resulting PCR product was electrophoresed on a 1.0% agarose gel, followed by purification of DNA from a 1.2 kbp sized band.
  • the recovered DNA fragments were electroporated at 2500V in E. coli (K12) W3110 strain previously transformed with pKD46 vector.
  • Electroporated strains were plated in LB plate medium containing 25 ⁇ g / L chloramphenichol and incubated overnight at 37 ° C. to select strains that showed resistance. PCR was confirmed under the same conditions, and the defect of metB was confirmed by confirming that the gene size was observed at 1.2 Kb on the 1.0% agarose gel.
  • the identified strain was transformed with pCP20 vector (PNAS (2000) vol97: P6640-6645) and cultured in LB medium, and the gene size was reduced to 150 bp on 1.0% agarose gel by PCR under the same conditions.
  • the final metB deleted strain was constructed and confirmed that the chromamphenicol marker was removed.
  • the produced strain was named W3-B.
  • pKD4 vector (PNAS (2000) vol97: P6640-6645) containing a kanamycin marker to prepare a thrB deletion cassette, comprising a sequence having homology with a part of Escherichia coli-derived thrB and a part of pKD4
  • primers 3 and 4 PCR reactions were carried out in a similar manner to Example 1-1.
  • the resulting PCR product was electrophoresed on a 1.0% agarose gel, followed by purification of DNA from 1.6 kbp bands. It was.
  • the recovered DNA fragments were electroporated to a W3-B strain previously transformed with pKD46 vector.
  • the recovered strains were plated in LB plate medium containing 50 ⁇ g / L kanamycin and incubated overnight at 37 ° C., and then strains showing resistance were selected.
  • a deficiency of thrB was confirmed by selecting strains whose gene size was confirmed to be 1.6 Kb on a 1.0% agarose gel.
  • the identified strains were transformed with pCP20 vector and cultured in LB medium.
  • the final thrB- deficient strains were reduced to 150 bp on 1.0% agarose gel by PCR under the same conditions, and kanamycin markers were prepared. It was confirmed that was removed.
  • the produced strain was named W3-BT strain.
  • metJ a regulatory gene of metA involved in O-acyl homoserine synthesis
  • metB deletion the same FRT-one-step PCR deletion method as for metB deletion was used.
  • PCR reaction was carried out in a similar manner to Example 1-1 using primers of SEQ ID NOs: 5 and 6 including a sequence having a homology with a part of E. coli-derived metJ and a part of pKD3. It was.
  • the resulting PCR product was electrophoresed on a 1.0% agarose gel, followed by purification of DNA from a 1.2 kbp sized band.
  • the recovered DNA fragments were electroporated to a W3-BT strain previously transformed with the pKD46 vector.
  • the recovered strains were plated in LB plate medium containing chloramphenicol and cultured overnight at 37 ° C, and strains showing resistance were selected.
  • Selected strains were PCR strains using the primers of SEQ ID NOs: 7 and 8 as the template directly, and confirmed the deficiency of metJ by confirming that the gene size was changed to 1.6 Kb on a 1.0% agarose gel. .
  • the identified strain was transformed into pCP20 vector and cultured in LB medium, and again, the final metJ gene deletion strain having a gene size reduced to 600 bp on 1.0% agarose gel was prepared by PCR under the same conditions. It was confirmed that the call marker was removed.
  • the produced strain was named W3-BTJ.
  • O-acyl homoserine For the synthesis of more O-acyl homoserine, it encodes a homoserine O-succinyl transferase enzyme involved in the synthesis of O-succinyl homoserine from homoserine. It was intended to overexpress metA .
  • the denaturation step was performed at 94 ° C. for 30 seconds
  • the annealing step was performed at 55 ° C. for 30 seconds
  • the extension step was 72 ° C. for 2 minutes using primers of SEQ ID NOs: 9 and 10.
  • a PCR reaction was performed, which was carried out 25 times.
  • the resulting PCR product was electrophoresed on a 1.0% agarose gel, followed by purification of DNA from a 1.2 kbp band.
  • the recovered DNA fragment was linked to the DNA fragment obtained by cleaving the pCL1920 vector with Sma I.
  • Linked vectors were transformed into E. coli W3110 and cultured in LB medium containing 50 ⁇ g / L spectinomycin and selected.
  • the vector thus prepared was named pMetA-CL.
  • the strain produced by transforming the vector into a W3-BTJ strain was named W3-BTJ / pMetA-CL and an increase in O-succinyl homoserine was observed.
  • metA As an alternative method for further increasing the expression of metA, it was connected to the CJ1 promoter (Korea, CJ Corporation, Republic of Korea Patent No. 10-0620092 No.) of the metA in pCL1920 vector.
  • the linked vectors were transformed into E. coli strains and cultured in LB medium containing 50 ⁇ g / L spectinomycin and selected.
  • the vector thus prepared was named pCJ-MetA-CL.
  • the strain produced by transforming the vector into a W3-BTJ strain was named W3-BTJ / pCJ-MetA-CL, and an increase in O-succinyl homoserine was observed.
  • the metA was linked to the CJ1 promoter (CJ, Korea, Republic of Korea Patent No. 10-0620092) to the pCL1920 vector.
  • CJ1 promoter CJ, Korea, Republic of Korea Patent No. 10-0620092
  • Linked vectors were transformed into E. coli strains and cultured in LB medium containing 50 ⁇ g / L spectinomycin and selected.
  • the vector thus prepared was named pCL-MetA-CL.
  • the strain produced by transforming the vector into a W3-BTJ strain was named W3-BTJ / pCJ-MetA-CL, and an increase in O-succinyl homoserine was observed.
  • Example 1-4-1 a PCR reaction was carried out in a similar manner to Example 1-4-1 using the primers of SEQ ID NOs: 11 and 12, using the chromosome of Leptospira meyeri as a template.
  • the resulting PCR product was electrophoresed on 1.0% agarose gel, and then DNA was purified from a band of 1.1 kbp size.
  • the recovered DNA fragment was linked to the CJ1 promoter in the pCL1920 vector.
  • Linked vectors were transformed into E. coli and cultured in LB medium containing 50 ⁇ g / L spectinomycin and selected.
  • the vector thus prepared was named pCJ1-MetXlme-CL.
  • the strain produced by transforming the vector into a W3-BTJ strain was named W3-BTJ / pCJ-MetXlme-CL and an increase in O-acetyl homoserine was observed.
  • PCR reactions were carried out in a similar manner to Example 1-4-1 using primers of SEQ ID NOs: 13 and 14, using a Corynebacterium chromosome as a template.
  • the resulting PCR product was electrophoresed on a 1.0% agarose gel, after which the DNA was purified.
  • the recovered DNA fragment was linked to the CJ1 promoter in the pCL1920 vector.
  • Linked vectors were transformed into E. coli and cultured in LB medium containing 50 ⁇ g / L spectinomycin and selected.
  • the vector thus prepared was named pCJMetXcgl-CL.
  • the strain produced by transforming the vector into a W3-BTJ strain was named W3-BTJ / pCJ-MetXcgl-CL and an increase in O-acetyl homoserine was observed.
  • metA a gene encoding homoserine O-succinyl transferase, was deleted in the W3-BTJ strain. Since only a certain amount of O-succinyl homoserine accumulates when metX was introduced, it was estimated that a greater amount of O-acetyl homoserine could be accumulated when metA was depleted (see Table 3).
  • the FRT-one-step PCR deletion method was used to delete metA .
  • a PCR reaction was performed by primers of SEQ ID NOs: 15 and 16 including a sequence having a homology with a part of E. coli-derived metA and a part of pKD3.
  • the resulting PCR product was electrophoresed on a 1.0% agarose gel, followed by purification of DNA from a 1.2 kbp sized band.
  • the recovered DNA fragments were electroporated to a W3-BTJ strain previously transformed with the pKD46 vector.
  • the recovered strain was plated in LB plate medium containing chloramphenicol and cultured overnight at 37 ° C, and strains showing resistance were selected.
  • the selected strains were identified as a defect of metA by PCR using the primers of SEQ ID NOs: 15 and 16 under the same conditions using the strains as templates, and confirming that the gene size was changed to 1.1 Kb on a 1.0% agarose gel. .
  • the identified strains were transformed with pCP20 vector and cultured in LB medium.
  • the final metA- deficient strains were reduced to 100 bp in size on 1.0% agarose gel by PCR under the same conditions, and chloramphenicol markers were prepared. It was confirmed that it was removed.
  • the produced strain was named W3-BTJA.
  • the strain produced by transforming the W3-BTJA strain with the pCJMetXlme-CL vector was named W3-BTJA / pCJ-MetX-CL.
  • W3-BTJA / pCJ-MetX-CL The strain produced by transforming the W3-BTJA strain with the pCJMetXlme-CL vector was named W3-BTJA / pCJ-MetX-CL.
  • O-acylhomoserine (O) in the same manner as 1-1) to 1-3) using E. coli CJM002 (Accession No . : KCCM-10568), an L-threonine producing strain with methionine requirement released. -acyl homoserine) strain was produced. The strain produced was CJM-BTJ.
  • CJM-BTJ / pMetA-CL (Accession No .: KCCM-10767) and CJM-BTJ / pCJ-MetA-CL (Accession No .: KCCM-10872) were prepared.
  • the CJM-BTJ / pMetA-CL strains and the CJM-BTJ (pCJ-MetA-CL) strains are Escherichia coli O-succinyl homoserine-producing strains, and are strains transformed to meet metB deficiency, thrB deficiency, metJ deficiency, or metA overexpression. .
  • CJM-BTJ (pCJ-MetA-CL) is a strain using a CJ1 promoter as a method different from CJM-BTJ / pMetA-CL (Accession No .: KCCM-10767) strain for overexpression of metA .
  • the strains of metX overexpression and metA deletion were prepared by the methods of 1-4-2) and 1-4-3), and the prepared strains were CJM-BTJA (pCJ-MetX- CL) (Accession No .: KCCM-10873).
  • This strain is E. coli transformed with metB deficiency, thrB deficiency, metJ deficiency, metX overexpression, metA deficiency, and improved ability to produce O-acetyl-L-homoserine.
  • the homoserine lactone obtained in Example 3 was put in a reactor, and denitrification was carried out at 100 ° C. to 500 ° C. using a catalyst having metals Pd, Pt and Ni Co supported by C or Silica and 10-100 bar of hydrogen gas. The reaction gave gamma-butyrolactone.
  • Example 4 Using gamma-butyrolactone obtained in Example 4, it was dissolved in a solvent, and then subjected to an etherification reaction at 60 ° C. to 80 ° C. using a silane compound reducing agent under an indium bromide catalyst to carry out tetrahydrofuran.
  • a silane compound reducing agent under an indium bromide catalyst to carry out tetrahydrofuran.
  • gamma-butyrolactone (0.6 mmol), InBr 3 (10.6 mg, 0.0300 mmol) and triethylsilane (380 ⁇ L, 2.40 mmol) were added to 0.6 mL of a distilled chloroform solution in a vial container with a screw cap. It was added continuously and the vial container was sealed with a cap with a PTFE membrane. Continue stirring the reaction mixture at 60 ° C. and the solution discolors from colorless to yellow to orange. The reaction was monitored by gas chromatography until the gamma-butyrolactone of the starting material was consumed. After completion of the reaction, water (3 mL) was added and stirring was continued until the orange suspension disappeared.
  • the aqueous phase was extracted with dichloromethane (15 mL), dried over anhydrous Na 2 SO 4 , and evaporated under reduced pressure.
  • the gamma-butyrolactone obtained in Example 4 was used to synthesize N-methyl-2-pyrrolidone under various reaction conditions.
  • N-methyl-2-pyrrolidone from gamma-butyrolactone using a microwave reactor N -methyl-2-pyrrolidone
  • N-methyl-2-pyrrolidone can be obtained by reacting gamma-butyrolactone and methylamine in a microwave reactor at high temperature in a water solvent.
  • N-vinyl-2-pyrrolidone was prepared by shearing and post-stage reaction using gamma-butyrolactone obtained in Example 4.
  • reaction solution was distilled and purified to obtain N- (2-hydroxy ethyl) -2-pyrrolidone.
  • Ethanol was reacted by hydrogenation in the presence of a catalyst comprising a first metal and a second metal, a silicon support and at least one support modifier using acetic acid produced as a by-product produced in Example 3-1). Prepared.
  • Pt and Sn were used as the first metal and the second metal, and a SiO 2 -CaSiO 3 -Pt-Sn catalyst prepared using a SiO 2 support and CaSiO 2 as a support modifier.
  • the hydrogenation reaction produced more than 600 g of ethanol per kg catalyst.
  • Example 10 The ethanol obtained in Example 10 was added to a fixed-bed quartz reactor using a zeolite (ZSM-5) catalyst and reacted at 550 ° C. to prepare ethylene ( Catalysis, A: General , 2012 , 162-167).
  • ZSM-5 zeolite
  • Example 11 The ethylene gas obtained in Example 11 was reacted with Ziegler-Natta catalyst at 100 psi nitrogen gas at 50 ° C. for 20 minutes to prepare polyethylene (GB patent 1,406,282, 27 Jan 1972).
  • Example 10 The ethanol obtained in Example 10 may be reacted with Na 2 PtCl 4 and Na 2 PtCl 6 catalysts to obtain monoethylene glycol ( J. Am. Chem. Soc., 1994 , 116 , 998-1003).
  • the succinic acid prepared in Example 3-2) was used to prepare 1,4-butanediol by hydrogenation under a catalyst containing palladium, silver and rhenium metal on a carbon support.
  • the catalyst preparation method to be used in the hydrogenation reaction is as follows.
  • the catalysts to be used for the hydrogenation reaction were all prepared by wet impregnation.
  • Tetraammineplatinum (II) nitrate, Palladium (II) nitrate, and Ruthenium (III) chloride hydrate were used as the noble metal precursors.
  • Each of these precursors was placed in a 250 ml round flask with 1 g of pretreated commercial MCM-41 (Sigma Aldrich), followed by addition of excess water or acetone solvent, and a catalyst prepared using a rotary vacuum pump. .
  • the prepared catalyst was dried in an oven at about 120 ° C. overnight, and all were reacted with hydrogen after being reduced to 5 hours at 450 ° C. before the reaction.
  • Gamma-butyrolactone was prepared by dehydrogenation under a copper-zinc catalyst using 1,4-butanediol prepared in Example 14.
  • Tetrahydrofuran was prepared by dehydration under a tungsten oxide catalyst supported on alumina using 1,4-butanediol prepared in Example 14.
  • the autoclave was charged with 150 g of 1,4-butanediol and 15.0 g of tungstic acid (H 2 WO 4 ), and then heated at 200 ° C. under 1000 psi of hydrogen while stirring at 1000 rpm for 2 hours, yielding 112 g of Tetrahydrofuran was obtained.
  • tungstic acid H 2 WO 4

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Furan Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserine lactone)과 바이오 유래 유기산을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 산업사회에서 매우 유용한 1,4-부탄디올, 감마-부티로락톤, 테트라하이드로푸란 등의 원료물질을 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)을 이용하여, 원료물질이 석유화학 유래인 종래기술을 대체하면서도, 오염물질 배출, 자연자원 고갈 등 환경친화적이지 못한 단점을 해결할 수 있으며, 지속적으로 재생산가능해 자연 자원을 고갈시키지 않도록 하는 효과가 있다.

Description

미생물 유래의 O-아실호모세린으로부터 바이오 유래 호모세린락톤 염산염 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 방법
본 발명은 바이오 유래 호모세린락톤 (homoserine lactone)과 바이오 유래 유기산 및 이로부터 파생되는 물질(derivative)을 제조하는 방법을 제공한다.
산업적으로 유용한 원료인 감마-부티로락톤, 1,4-부탄디올, 테트라하이드로푸란 등을 생성하기 위한 반응물은, 예를 들면 무수말레인산이나 무수숙신산, 아세틸렌, 부타디엔 등은, 대부분 석유화학분야에서 생산된 물질들이다.
따라서, 감마-부티로락톤, 1,4-부탄디올, 테트라하이드로푸란 등의 원료물질이 석유화학 유래인 종래기술을 대체하면서도, 오염물질 배출, 자연자원 고갈 등 환경친화적이지 못한 단점을 해결할 수 있으며, 지속적으로 재생산가능해 자연 자원을 고갈시키지 않는, 환경친화적인 바이오유래 물질을 이용하고자 하는 노력이 최근 시도되고 있다.
예를 들어, 1,4-부탄디올과 숙신산을 이용하여 에스테르반응 및 이에 따라 발생된 올리고머의 에스테르 교환 반응에 의한 축중합에 의해 생분해성을 갖는 폴리부틸렌숙시네이트(polybutylene succinate)를 제조할 수 있고, 1,4-부탄디올을 이용하여 테레프탈산과의 에스테르반응에 의해 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate)의 제조가 가능하다.
최근에는 바이오매스(biomass)로부터 미생물에 의한 직접 발효에 의해 숙신산을 생산하여, 이를 테트라하이드로푸란, 1,4-부탄디올, 감마-부티로락톤 등의 제조에 상업적으로 이용하고 있다(Bio-Amber Inc.). 미합중국 공개공보 US2011/0159572는 1,4-부탄디올 생합성능을 갖는 형질전환 미생물에 관한 것으로, 1,4-부탄디올을 생산할 수 있도록, 충분한 양으로 발현되는 1,4-부탄디올 경로(BDO pathway) 효소를 코딩하는 적어도 하나의 외래 핵산(exogenous nucleic acid)이 도입되어 1,4-부탄디올 경로를 포함하는 미생물에 대해 개시하고 있다.
그러나 현재까지 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)을 원료물질로 이용하여 화학적 전환방법에 의해 수득한 바이오 유래 호모세린락톤(homoserine lactone) 및 바이오 유래 유기산을 상기의 산업사회에서 매우 유용한 1,4-부탄디올, 감마-부티로락톤, 테트라하이드로푸란 등의 합성에 이용한 것에 대해서는 현재까지 전혀 보고된 바가 없다.
(특허문헌 1) US 2011/0159572 A
본 발명은 유용한 1,4-부탄디올, 감마-부티로락톤, 테트라하이드로푸란 등의 원료물질로 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)을 이용하여, 원료물질이 석유화학 유래인 종래기술을 대체하면서, 오염물질 배출, 자연자원 고갈 등 환경친화적이지 못한 단점을 해결할 수 있으며, 지속적으로 재생산가능해 자연 자원을 고갈시키지 않도록 바이오 유래 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)의 새로운 이용을 제공하는 것을 목적으로 한다.
더욱 상세히는 특히, 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 화학적 전환방법에 의해 수득한 바이오 유래 호모세린락톤 (homoserine lactone) 및 바이오 유래 유기산을 이용하여, 상기의 산업사회에서 매우 유용한 1,4-부탄디올, 감마-부티로락톤, 테트라하이드로푸란 등을 합성하는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤 (homoserine lactone)과 바이오 유래 유기산을 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 제조된 바이오 유래 호모세린락톤을 이용하여, 탈질수소화반응 또는 탈아민화반응에 의해 감마-부티로락톤을 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 감마-부티로락톤으로부터 파생될 수 있는 물질, 즉, 테트라하이드로푸란, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, N-비닐-2-피롤리돈, 1,4-부탄디올 등을 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤과 함께 부산물로 제조된 바이오 유래 유기산을 이용하여, 이로부터 파생될 수 있는 물질, 즉, 에탄올, 에틸렌, 폴리에틸렌, 모노에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 테트라하이드로푸란, N-메틸-2-피롤리돈 등을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 산업사회에서 매우 유용한 1,4-부탄디올, 감마-부티로락톤, 테트라하이드로푸란 등의 원료물질을 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)을 이용하여, 원료물질이 석유화학 유래인 종래기술을 대체하면서도, 오염물질 배출, 자연자원 고갈 등 환경친화적이지 못한 단점을 해결할 수 있으며, 지속적으로 재생산가능해 자연 자원을 고갈시키지 않도록 하는 효과가 있다.
또한, 상기 바이오 유래의 호모세린락톤 및 바이오 유래 유기산을 기반으로 하여 폴리부틸렌숙시네이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르를 합성할 수 있으므로, 본 발명의 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 바이오 유래 호모세린락톤(homoserine lactone) 및 바이오 유래 유기산을 생산하는 방법은 여러모로 보아 산업상 이용가능성이 매우 높은 것이다.
본 발명은 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserinelactone)과 바이오 유래 유기산을 생산하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)이란 미생물에 의해 생산된 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)을 의미한다.
상기 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)은 O-아세틸-L-호모세린 (O-Acetyl-L-homoserine), O-숙시닐-L-호모세린(O-succinyl-L-homoserine)을 포함한다.
본 발명에서 상기 미생물은 O-아실호모세린을 생산하는 균주로 유전자 조작 가능한 미생물이면 어느 종이든 가능하고, 에스케리키아(Escherichia) 속, 어위니아(Erwinia) 속, 세라티아(Serratia) 속, 프로비덴시아(Providencia) 속, 코리네박테리움(Corynebacteria) 속, 슈도모나스(Pseudomonas)속, 렙토스피라(Leptospira) 속, 살모넬라(Salmonellar) 속, 브레비박테리아(Brevibacteria) 속, 하이포모나스(Hypomononas) 속, 크로모박테리움(Chromobacterium) 속 및 노카디아(Norcardia) 속 또는 곰팡이류(fungi) 또는 효모류(yeast)에 속하는 미생물이 이용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 미생물은 코리네형 미생물 또는 에스케리키아(Escherichia)속 균주인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 미생물은 O-아실호모세린을 생산하는 에스케리키아 콜라이인 것이 바람직하다. 또한, 상기 미생물은 형질전환에 의해 O-아실호모세린(O-acyl homoserine) 생산능이 향상된 균주인 것이 바람직하다.
상기 O-아실호모세린의 생산능이 향상된 균주는 시스타치오닌 감마 신타아제 (cystathionine gamma synthase) 또는 O-숙시닐호모세린 설피하이드릴라제 또는 O-아세틸호모세린 설피하이드릴라제의 활성이 제거 또는 약화된 미생물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 O-아실호모세린(O-acyl homoserine) 생산능이 향상된 균주란 O-아세틸-L-호모세린의 생산능이 향상된 균주일 수 있다.
상기 O-아세틸-L-호모세린의 생산능이 향상된 균주는 추가로 호모세린 O-아세틸 트랜스퍼라아제(homoserine O-acetyl transferase) 의 활성이 강화된 미생물인 것이 바람직하다.
또는, 상기 O-아실호모세린(O-acyl homoserine) 생산능이 향상된 균주란 O-숙시닐-L-호모세린(O-succinyl-L-homoserine)의 생산능이 향상된 균주일 수 있다.
상기 O-숙시닐-L-호모세린(O-succinyl-L-homoserine)의 생산능이 향상된 균주는 추가로 O-숙시닐 트랜스퍼라아제(homoserine O-succinyl transferase, MetA)의 활성이 강화된 미생물인 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)로부터 산촉매하에서 가수분해되어 바이오 유래 호모세린락톤을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 바이오 유래란 원료물질로 미생물에 의해 생산된 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)을 이용한 것을 의미하는 것으로, 원료물질로 석유화학 유래인 것과 구별하기 위해 사용된 용어이다.
상기 산촉매는 진한 염산(35% 이상, 약 12M) 또는 이를 물에 희석한 묽은 염산을 사용하는 것이 바람직하다.
O-아실호모세린(O-acyl homoserine)과 염산의 사용량의 몰비는 1: 1~15인 것이 바람직하다.
반응조건은 40~60℃에서 1~3시간 반응시키거나, 환류반응으로 1~3시간 반응시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 의해 생성된 호모세린락톤은 이후 탈아민화반응에 의해 감마-부티로락톤으로 제조될 수 있으며, 이 감마-부티로락톤은 이후 테트라하이드로푸란, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, N-비닐-2-피롤리돈, 1,4-부탄디올 등 산업적으로 매우 유용한 각종 물질의 제조원료로 이용될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 호모세린락톤과 함께 부산물로 바이오 유래 유기산이 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 유기산은 아세트산(acetic acid), 숙신산(succinic acid)을 포함한다.
더욱 상세히는 본 발명에서 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로 O-아세틸-L-호모세린 (O-Acetyl-L-homoserine)을 이용한 경우, 호모세린락톤과 함께 부산물로 아세트산이 제조되고, O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로 O-숙시닐-L-호모세린(O-succinyl-L-homoserine)을 이용한 경우 호모세린락톤과 함께 부산물로 숙신산이 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제조방법에 의해 생성된 아세트산은 이후, 산업적으로 매우 유용한 각종 물질의 제조원료로 이용될 수 있는 것으로, 이는 당업계에서 이미 공지된 방법에 따라 수소화반응에 의해 에탄올로 제조될 수 있고, 이 에탄올은 탈수시켜 에틸렌, 모노에틸렌글리콜, 아세트산 에틸, 디에틸 에테르, 클로로폼, 아이오도폼, 아세트산, 아세트알데하이드, 염화 에틸, 브롬화 에틸, 부타디엔 등으로 제조될 수 있다. 또한, 에틸렌은 당업자에게 이미 잘 알려진 중합반응에 의해 폴리에틸렌 등의 고분자로 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에 의해 생성된 숙신산은 촉매하에서 수소화 반응에 의해 1,4-부탄디올로 제조될 수 있고, 이 1,4-부탄디올은 산업적으로 매우 유용한 각종 물질의 제조원료로 이용될 수 있는 것으로, 감마-부티로락톤, 테트라하이드로푸란 등으로 제조될 수 있다. 또한, 본 발명의 제조방법에 의해 생성된 숙신산은 1,4-부탄디올과 공중합에 의해 생분해성 고분자인 폴리부틸렌숙시네이트로 제조될 수 있다.
상기와 같이 제조된 바이오 유래 호모세린락톤 또한, 탈아민화반응에 의해 감마-부티로락톤으로 제조될 수 있으며, 이 감마-부티로락톤은 이후 테트라하이드로푸란, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, N-비닐-2-피롤리돈, 1,4-부탄디올 등 산업적으로 매우 유용한 각종 물질의 제조원료로 이용될 수 있다.
또한 본 발명의 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserinelactone) 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 단계; 상기 호모세린락톤으로부터 금속촉매와 수소가스를 이용한 탈질수소화반응에 의해 감마-부티로락톤(gamma-butyrolactone)을 제조하는 단계;를 포함하는 감마-부티로락톤의 제조방법에 관한 것이다.
미생물 유래의 O-아실호모세린으로부터 바이오 유래 호모세린락톤 및 유기산을 제조하는 방법은 상기 기재된 내용과 동일한 것으로, 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 호모세린락톤을 제조할 수 있다.
그후 호모세린락톤은 먼저, 금속촉매와 수소가스를 이용한 탈질수소화반응에 의해 감마-부티로락톤으로 제조될 수 있다. 상기 금속촉매로는, 금속인 팔라듐(Pd), 백금 (Pt), 니켈 (Ni), 코발트 (Co)중에서 선택된 하나이상을 탄소(C)나 실라카에 담지하여 사용할 수 있다. 이때 반응조건은 100~500 ℃ 가 바람직하며, 수소의 압력은 10~100 bar 가 적당하다.
반응후 금속촉매는 회수하여 다음 반응에 사용하고 여액을 농축하여 정제과정을 통해 감마-부티로락톤을 수득하였다.
상기 제조된 감마-부티로락톤은 204℃의 높은 비점을 갖는 물질로 피롤리돈이나 N-메틸-2-피롤리돈, N-비닐-2-피롤리돈, 폴리비닐피롤리돈 등을 합성하는 중간체로서뿐만 아니라 농약, 의략, 염료, 안료, 향료, 화장품, 석유화학, 전자산업분야에서 다양하게 사용되고 있는 중요한 원료 중의 하나로, 아로마 화합물, 녹제거제, 이차전지의 전해질 용매, 의약품이나 농의약품의 중간체로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 단계; 상기 호모세린락톤으로부터 금속촉매와 수소가스를 이용한 탈질수소화반응으로 탈아민하여 감마-부티로락톤(gamma-butyrolactone)을 제조하는 단계; 상기 감마-부티로락톤으로부터 브롬화인듐 촉매하에서 실란화합물에 의한 에테르화반응에 의해 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran)을 제조하는 단계;를 포함하는 테트라하이드로푸란의 제조방법에 관한 것이다.
미생물 유래의 O-아실호모세린으로부터 감마-부티로락톤까지 제조되는 방법은 상기 기재된 방법과 동일하다.
그후 감마-부티로락톤은 용매에 용해 후, 브롬화인듐 촉매하에서, 실란화합물 환원제를 사용해, 60~80℃에서 에테르화 반응을 진행하여 테트라하이드로푸란(tetrahydrofuran)을 제조한다.
상기 용매는 트리클로로메탄(trichloromethane), 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene), 아세토니트릴(acetonitrile) 등이 사용될 수 있다.
상기 실란화합물은 아래 화학식 1로 나타나는 것으로, R1, R2 또는 R3는 서로 동일하거나 다른 관능기 또는 원자로부터 선택된다.
<화학식 1>
Figure PCTKR2014002467-appb-I000001
바람직한 관능기 또는 원자로는, 수소원자, 할로겐원자, 아미노기, 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 티오알킬기, 알킬아미노기, 아릴기, 아릴아미노기, 비닐기, 실록시기, 유기실록시기, 유기실릴기, 헤테로시클로기를 들 수 있다. 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 티오알킬기, 알킬아미노기, 아릴기, 아릴아미노기, 비닐기, 실록시기, 유기실록시기, 유기실릴기 등에 있어서 탄소수에는 제한이 없지만, 일반적으로 탄소수는 1~18이다. 또한, 이는 직쇄상, 분기상, 환상의 구조인 것도 가능하나, 바람직하게는 R1, R2 또는 R3는 적어도 1개가 탄소수 1~4의 알킬기인 것이다.
또한, 상기 화학식 1에서 R1, R2 또는 R3는 서로 동일하거나 다른 R 또는 XR(R은 탄소수 1~4의 알킬기 또는 아릴기, X는 헤테로)인 것이 바람직하다.
상기 감마-부티로락톤에 대하여 브롬화인듐 촉매의 사용량은 2~100질량%, 바람직하게는 5~10질량%를 사용하는 것이며, 실란화합물의 사용양은 감마-부티로락톤의 3~5배, 바람직하게는 3.4~4.0배를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 브롬화 인듐과 실란화합물의 비율은 실란화합물 100몰에 대하여 브롬화인듐 1~2몰을 사용하는 것이다.
반응온도는 60~80℃인 것이 바람직하다.
반응종료 후, 수상을 디클로로메탄(15 mL)으로 추출하고, 무수 Na2SO4 상에서 건조하고, 감압하에서 증발시켰다. 조생성물(crude product)을 프레쉬컬럼크로마토그래피(SiO2/헥산:AcOEt=99:1)로 정제하여, 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran)을 수득하였다.
또한, 본 발명에서는 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 단계; 상기 호모세린락톤으로부터 금속촉매와 수소가스를 이용한 탈질수소화반응에 의해 감마-부티로락톤(gamma-butyrolactone)을 제조하는 단계; 상기 감마-부티로락톤으로부터 암모니아 수용액의 존재하에서 고온고압에서 2-피롤리돈(2-Pyrrolidone)을 제조하는 단계;를 포함하는 2-피롤리돈의 제조방법에 관한 것이다.
미생물 유래의 O-아실호모세린으로부터 감마-부티로락톤까지 제조되는 방법은 상기 기재한 방법과 동일하다.
그후 감마-부티로락톤을 암모니아 수용액에 혼합한 후, 고온고압반응기를 이용하여 200~375℃, 40 내지 100 bar에서 1~2시간 정도 반응하여, 2-피롤리돈을 제조한다.
감마-부티로락톤과 암모니아의 몰수 비는 1:0.5 내지 1:1.5인 것이 바람직하다. 감마-부티로락톤의 몰수가 상기 비율 이상 사용한다 하더라도 2-피롤리돈의 생성량이 증가하지 않고, 오히려 다른 부산물이 생성될 수 있어 상기 범위내에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 감마-부티로락톤은 무수물의 형태로 암모니아 수용액과 혼합될 수도 있고, 물에 용해시켜 감마-부티로락톤 용액으로 제조 후 사용할 수도 있다.
반응온도는 200~375℃ 인 것이 바람직하며, 200℃ 이하일 경우 반응속도가 너무 느리고, 375℃ 이상일 경우 2-피롤리돈 외의 생성되는 불순물의 농도가 증가할 수 있어 상기 온도 범위 내가 바람직하다.
압력은 40 내지 100bar범위인 것이 바람직하고, 반응시간은 10분 내지 3시간, 더욱 바람직하게는 1시간 내지 2시간인 것이 바람직하다.
또한, 하이드록시 부티아미드(4-hydroxy butyamide)를 중간체로 하는 부산물의 생성을 줄이기 위해 암모니아 용액은 공정 중에 점진적으로 첨가되는 것이 바람직하므로, 배치(batch)에 의해 제조할 수도 있지만 연속 공정(continuous process)에 의해 제조할 수도 있다.
반응이 종료한 후에는 물을 제거하고, 클로로포름으로 추출하여, 유기층을 황산마그네슘으로 건조하였다. 황산마그네슘을 여과하고 여액을 농축하여, 2-피롤리돈을 수득하였다.
또한, 본 발명에서는 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserinelactone hydrochloride) 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 단계; 상기 호모세린락톤으로부터 금속촉매와 수소가스를 이용한 탈질수소화반응에 의해 감마 부티로락톤을 제조하는 단계; 상기 감마-부티로락톤으로부터 액상의 메틸아민의 존재하에서 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2- pyrrolidone)을 제조하는 단계;를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈의 제조방법을 제공하는 것이다.
O-아실호모세린으로부터 감마-부티로락톤까지 제조되는 방법은 상기 기재된 방법과 동일하다.
그후, 상기 감마-부티로락톤과 액상의 메틸아민과 혼합한 후, 고온에서 반응시켜 N-메틸-2-피롤리돈을 제조할 수 있다.
상기 감마-부티로락톤과 메틸아민의 몰비는 1:1~3(감마-부티로락톤:메틸아민)인 것이 바람직하다.
상기 반응에 사용되는 반응기는 마이크로파 반응기, Parr reactor, 고온고압반응기 등을 이용할 수 있다.
반응조건은 사용되는 반응기(reactor)에 따라 다를 수 있으며, 마이크로파 반응기를 이용하는 경우 180℃ 내지 220℃, 상압에서 15분 내지 1시간, 바람직하게는 약 30분 정도 반응시키는 것이 좋고, Parr reactor를 이용하는 경우 200℃ 내지 240℃, 10 내지 20bar에서 3~5시간, 바람직하게는 약 4시간 정도 반응시키는 것이 좋으며, 고온고압반응기를 이용하는 경우 250℃ 내지 300℃, 50 내지 55bar에서 30분 내지 2시간, 바람직하게는 약 1시간 정도 반응시키는 것이 좋다.
반응이 종료한 후에는 물을 제거하고, 클로로포름으로 추출하여, 유기층을 황산마그네슘으로 건조하였다. 황산마그네슘을 여과하고 여액을 농축하여, N-메틸-2-피롤리돈을 수득하였다.
본 발명에서는 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserinelactone hydrochloride) 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 단계; 상기 호모세린락톤으로부터 금속촉매와 수소가스를 이용한 탈질수소화반응에 의해 감마-부티로락톤(gamma-butyrolactone)을 제조하는 단계; 상기 감마-부티로락톤으로부터 액상의 에틸알콜 아민의 존재하에서 탈수반응에 의해 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈을 제조하는 전단반응 및 상기 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈으로부터 알카리 금속 또는 알카리토금속 및 규소를 함유하는 산화물 촉매의 존재하에서 탈수반응에 의해 N-비닐-2-피롤리돈(N-vinyl-2-pyrrolidone)을 제조하는 후단반응;을 포함하는 N-비닐-2-피롤리돈의 제조방법을 제공한다.
미생물 유래의 O-아실호모세린으로부터 감마-부티로락톤까지 제조되는 방법은 상기 기재된 방법과 동일하다.
그후, 상기 감마-부티로락톤과 에틸알콜 아민을 액상에서 탈수반응(전단반응)에 의해 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈을 제조하고, 그후 알카리 금속 또는 알카리토금속 및 규소를 함유하는 산화물 촉매를 이용하여 기상에서 탈수반응(후단반응)에 의해 N-비닐-2-피롤리돈을 제조한다.
상기 전단반응을 구체적으로 설명하면 용기내를 질소로 치환한 오토클레이브(autoclave)기에 실온에서 에탄올 아민(ethanol amine)과 물을 넣고 교반하면서 감마-부티로락톤을 첨가한 후, 질소로 25 내지 35기압으로 가압한 뒤, 200℃ 내지 250℃로 승온하고, 약 2시간 반응한 것을 의미하는 것으로, 전단반응을 통해 감마-부티로락톤으로부터 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈 용액이 제조된다. 그후, 전단반응의 반응액, 즉 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈이 포함된 용액을 증류 정제하여 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈을 수득하였다.
상기 후단반응은 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 후단반응에 사용할 촉매로 탄산세슘을 물에 용해하고, 90℃로 가열 교반하면서 산화 규소를 더하고 가열농축 후, 공기 중 120℃로 20시간 건조한 후, 얻어진 고체를 9~16메시로 파쇄하고, 공기 중 500℃로 2시간 소성하고, 산소를 제외한 원자비로 Cs1Si10이 되는 조성의 촉매를 제조하였다.
그후, 상기 촉매를 내경 15 mm의 스테인리스제 반응관에 충전하고, 해당 반응관을 고온(약 360℃)의 반응관에 담구었다. 해당 반응관에 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈을 질소로 희석한 원료 가스를 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈의 공간속도 200hr-1로 공급하여 상압에서 반응시켰다. 반응개시 1시간 후의 반응기 출구 가스를 메탄올에 포집하고, 가스크로마트그래피에 의하여 N-비닐-2-피롤리돈을 수득하였다.
상기 촉매는 선택적으로 하기의 화학식 2로 표현되는 산화물을 사용할 수 있도 있다.
<화학식 2>
MaSibXcOd
화학식 2에서 M은 알카리금속 및 알카리토금속 원소에서 선택되는 1종 이상의 원소이고, Si는 규소, X는 B, Al 및 P에서 선택되는 1종 이상의 원소이며, O는 산소를 의미한다. 또한, 첨자 a, b, c, d는 a=1인 경우, b=1~500, c=0~1의 범위에 해당하고, d는 a, b, c의 값 및 각종 구성원소의 결합상태에 의하여 정하여진다.
상기 알카리금속 및/또는 알카리토금속 원소에 대한 규소의 비율은 알카리금속 및/또는 알카리토금속 종류에 따르지만, 통상적으로는 원자비로 1~500배의 범위이고, 바람직하게는 5~200배의 범위이다.
또, 필요에 따라 첨가되는 B, Al 및 P에서 선택되는 1종 이상의 원소인 X의 알카리금속 및/또는 알카리토금속 원소에 대한 비율은 알카리금속 및/또는 알카리토금속 종류에 따르지만, 통상적으로 원자비로 0~1이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserinelactone hydrochloride) 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 단계; 상기 호모세린락톤으로부터 금속촉매와 수소가스를 이용한 탈질수소화반응에 의해 감마-부티로락톤(gamma-butyrolactone)을 제조하는 단계; 상기 감마-부티로락톤으로부터 1,4-부탄디올(1,4-butandiol)을 제조하는 단계;를 포함하는 1,4-부탄디올의 제조방법을 제공하는 것이다.
O-아실호모세린으로부터 감마-부티로락톤까지 제조되는 방법은 상기 기재된 방법과 동일하다.
그 후, 감마-부티로락톤을 루테늄(Ru)촉매 0.25 mol% 와 이미다졸 리간드 1mol% 이용하여 THF 용매, 100℃ 조건에서 수소가스(50 bar) 주입반응으로 1,4-부탄디올을 제조하였다.
1,4-부탄디올은 연 40억 달러의 규모의 세계시장을 가지고 있는 고분자 중간체 및 산업 용매이다. 이는 스판덱스의 생산 원료인 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜의 제조원료이고, 단량체로서 디이소시아네이트와 반응해서 폴리 우레탄 수지를 생산하며, 엔지니어링 플라스틴 제조원료인 폴리부틸렌 테레프탈레이트의 제조에도 사용되고, 감마-부티로락톤 및 주요한 용매인 테트라하이드로푸란의 제조를 위한 중간체로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 미생물 유래의 O-아세틸-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserinelactone hydrochloride)과 바이오 유래 아세트산을 제조하는 단계;및, 상기 아세트산으로부터 제1금속, 규소질 지지체 및 하나 이상의 지지체 개질체를 포함하는 촉매의 존재 하에서 수소화반응에 의해 에탄올을 제조하는 단계;를 포함하는 에탄올의 제조방법을 제공한다.
미생물 유래의 O-아세틸-L-호모세린으로부터 호모세린락톤과 바이오 유래 아세트산을 제조하는 단계까지는 상기 기재된 방법과 동일하다.
그후 아세트산으로부터 촉매하에서 수소화반응에 의해 에탄올을 제조한다.
상기 촉매는 제1금속, 규소질 지지체 및 하나 이상의 지지체 개질제를 포함한다.
상기 제1금속은 플라티늄, 구리, 철, 코발트, 니켈, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 백금, 티탄, 아연, 크롬, 레늄, 몰리브덴 및 텅스텐으로 구성된 군에서 선택될 수 있으며, 그 사용량은 촉매 총 중량을 기준으로 0.1 내지 25중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 규소질 지지체는 실리카, 실리카 알루미나, 칼슘 메타실리케이트로 구성된 군에서 선택될 수 있으며, 그 사용량은 촉매 총 중량을 기준으로 25중량% 내지 99중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게 규소질 지지체의 표면적은 50 ㎡/g~600 ㎡/g이다.
상기 지지체 개질제는 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 스칸듐, 이트륨 및 아연의 옥사이드 및 메타실리케이트로 구성된 군에서 선택될 수 있고, 바람직하게는 CaSiO3이며, 그 사용량은 촉매 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 50 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
상기 촉매에는 제1금속과 상이한 제2금속을 더 포함할 수 있으며, 제2금속은 구리, 몰리브덴, 주석, 크롬, 철, 코발트, 바나듐, 텅스텐, 팔라듐, 백금, 란탄, 세륨, 망간, 류테늄, 레늄, 금 및 니켈로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 제2금속을 더 포함할 때 제1금속과 제2금속의 사용량은 촉매 총 중량을 기준으로 각각 0.1~10중량%인 것이 바람직하다.
수소화반응 조건은 125℃~350℃, 10KPa~3000Kpa의 압력하에서 수소와 아세트산을 기상으로 500hr-1이상의 가스 시간당 공간속도(GHSV)로 반응기에 공급한다.
수소와 아세트산의 공급비율은 2초과 :1 인 것이 바람직하다.
상기와 같은 촉매 하에서 아세트산의 수소화 반응에 의해 에탄올이 제조된다.
이렇게 제조된 에탄올은 진한 황산으로 탈수시키거나, 활성 알루미나를 촉매로 하여 기체상 탈수를 이용하여 에틸렌으로 제조하는 등 공지의 제조방법을 이용하여 에틸렌으로 제조될 수 있으며, 또한, 모노에틸렌글리콜, 아세트산 에틸, 디에틸 에테르, 클로로폼, 아이오도폼, 아세트산, 아세트알데하이드, 염화 에틸, 브롬화 에틸, 부타디엔 등으로 제조될 수 있다. 또한, 에틸렌은 당업자에게 이미 잘 알려진 중합반응에 의해 폴리에틸렌 등의 고분자로 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 미생물 유래의 O-아세틸-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserinelactone hydrochloride)과 바이오 유래 아세트산을 제조하는 단계; 상기 아세트산으로부터 제1금속, 규소질 지지체 및 하나 이상의 지지체 개질체를 포함하는 촉매의 존재 하에서 수소화반응에 의해 에탄올을 제조하는 단계; 상기 에탄올로부터 제올라이트(ZSM-5) 촉매의 존재하에서 탈수반응에 의해 에틸렌을 제조하는 단계;를 포함하는 에틸렌의 제조방법을 제공한다
미생물 유래의 O-아세틸-L-호모세린으로부터 에탄올을 제조하는 단계까지는 상기 기재된 바와 동일하다.
그후 에탄올로부터 촉매하에서 탈수반응에 의해 에틸렌을 제조한다. 상기 촉매는 제올라이트(ZSM-5) 촉매인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 구현에서는 에탄올을 fixed-bed quartz reactor 에 넣고 550℃ 조건에서 반응시켜 에틸렌 가스를 제조하였다.
또한, 본 발명에서는 미생물 유래의 O-아세틸-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserinelactone hydrochloride)과 바이오 유래 아세트산을 제조하는 단계; 상기 아세트산으로부터 제1금속, 규소질 지지체 및 하나 이상의 지지체 개질체를 포함하는 촉매의 존재 하에서 수소화반응에 의해 에탄올을 제조하는 단계; 상기 에탄올로부터 제올라이트 촉매의 존재하에서 탈수반응에 의해 에틸렌을 제조하는 단계; 상기 에틸렌으로부터 Ziegler-Natta 촉매의 존재하에서 중합반응에 의해 폴리에틸렌의 제조방법을 제공한다
미생물 유래의 O-아세틸-L-호모세린으로부터 에틸렌을 제조하는 단계까지는 상기 기재된 바와 동일하다.
그후 에틸렌으로부터 Ziegler-Natta 촉매하에서 폴리에틸렌을 제조한다.
본 발명의 바람직한 구현에서는, 상기 에틸렌 가스를 Ziegler-Natta 촉매와 100 psi의 질소가스, 50℃ 온도에서 20분간 반응하여 폴리에틸렌을 제조하였다
또한, 본 발명에서는 미생물 유래의 O-아세틸-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserinelactone hydrochloride)과 바이오 유래 아세트산을 제조하는 단계; 상기 아세트산으로부터 제1금속, 규소질 지지체 및 하나 이상의 지지체 개질체를 포함하는 촉매의 존재 하에서 수소화반응에 의해 에탄올을 제조하는 단계; 상기 에탄올로부터 Na2PtCl4, Na2PtCl6 촉매의 존재하에서 모노에틸렌글리콜을 제조하는 단계;를 포함하는 모노에틸렌글리콜의 제조방법을 제공한다.
미생물 유래의 O-아세틸-L-호모세린으로부터 에탄올을 제조하는 단계까지는 상기 기재된 바와 동일하다.
그후 에탄올로부터 촉매하에서 모노에틸렌글리콜을 제조한다.
상기 촉매로는 Na2PtCl4, Na2PtCl6 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 구현에서는, 에탄올을 Na2PtCl4, Na2PtCl6 촉매와 반응시켜 모노에틸렌 그리콜을 제조하였다.
또한, 본 발명에서 미생물 유래의 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserinelactone hydrochloride)과 바이오 유래 숙신산을 제조하는 단계; 상기 숙신산으로부터 카본 지지체 상의 금속 촉매하에 수소화반응에 의해 1,4-부탄디올을 제조하는 단계;를 포함하는 1,4-부탄디올의 제조방법에 관한 것이다.
미생물 유래의 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 호모세린락톤과 바이오 유래의 숙신산을 제조하는 단계까지는 상기 기재된 방법과 동일하다.
상기 제조된 숙신산은 이후, 카본 지지체 상에 팔라듐, 은, 레늄 금속을 포함하는 촉매를 이용하여 수소화반응에 의해 1,4-부탄디올로 제조된다.
상기 촉매는 플라티늄(Pt), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru)의 공급원에 카본 지지체를 함침시킨 후, 150℃ 이하에서 건조하여 함침된 카본지지체에서 용매를 제거한 후, 상기 건조된 함침된 카본지지체를 환원조건(reducing condition)하에서 100℃~350℃로 가열하면 평균 10NM 이하의 입자크기를 갖는 결정화 형태의 팔라튬이 촉매 내에 존재하게 된다. 팔라듐 화합물, 은 화합물, 레늄의 공급원 중 적어도 하나는 용액이다.
상기 카본지지체는 적어도 200 m2/g, 바람직하게는 500~1500 m2/g의 BET 표면적을 갖는 것이 바람직하다. 상기 촉매의 조성은 팔라듐 0.1~ 20 중량%, 바람직하게는 2~8 중량%; 은 0.1 ~ 20 중량%, 바람직하게는 1~8 중량%; 레늄 0.1 ~ 20 중량%, 바람직하게는 1~10 중량%를 포함한다. 은에 대한 팔라듐의 비율은 10:` 내지 1:10이다.
상기 팔라듐 화합물 용액은 필요한 양의 팔라듐을 포함하는 촉매를 제조하기 위한 적정량의 팔라듐 화합물을 포함하는 액상 용액을 의미한다. 상기 팔라듐 화합물은 팔라듐 니트레이트 또는 클로라이드, 카보네이트, 카르복시레이트, 아세테이트, 아세틸아세토네이트 또는 아민 같은 팔라듐 화합물일 수 있다.
상기 은 화합물 용액은 필요한 양의 은을 포함하는 촉매를 제조하기 위한 적정량의 은 화합물을 포함하는 액상 용액을 의미한다.
상기 팔라듐 화합물과 은 화합물은 열에 의해 분해가능하여 금속으로 환원될 수 있어야 한다.
상기 레늄 화합물은 필요한 양의 레늄을 포함하는 촉매를 제조하기 위한 적정량의 레늄 화합물을 포함하는 액상 용액을 의미한다. 상기 레늄 화합물은 과레늄산(perrhenic acid), 과레늄산염 암모늄(ammonium perrhenate) 또는 알카리금속 과레늄산염(alkali metal perrhenate)을 포함한다.
상기 환원조건(reducing condition)을 위해 촉매에 수소 또는 수소와 질소의 혼합물을 접촉시키는 방법이 쉽게 촉매를 환원시키기 위해 사용될 수 있다.
상기와 같이 제조된 촉매의 존재 하에서 수소를 포함하는 기체와 숙신산을 반응시키는 수소화반응 후, 증류에 의한 정제에 의해 1,4-부탄디올로 제조된다.
상기 수소화 반응은 50℃~350℃에서, 수소 압력 2-400 atm로 수소와 숙신산의 비율을 5:1 내지 1000:1로, 0.1분 내지 20시간 동안 접촉시켜 이루어진다.
상기의 수소화 반응에 의해 1,4-부탄디올 외에 테트라하이드로푸란, 감마-부티로락톤, n-부탄올, n-부틸산, n-프로판올 등 및 이들의 혼합물이 제조될 수 있으며, 1,4-부탄디올과 테트라하이드로푸란 외의 부산물의 양은 매우 미미하였다. 상기 혼합물에서 4-부탄디올의 분리는 분별증류(fractional distillation)에 의해 이루어질 수 있으며, 분리된 1,4-부탄디올의 선택률은 최대 73.6% 이었다.
또한, 상기 숙신산으로부터 카본 지지체 상에 팔라듐(Pd), 은(Ag), 레늄(Re) 금속을 포함하는 촉매하에서 수소화반응(hydrogenation)에 의해 1,4-부탄디올을 제조하는 단계에서 동시에 테트라하이드로푸란을 부산물로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에서 미생물 유래의 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserinelactone hydrochloride)과 바이오 유래 숙신산을 제조하는 단계; 상기 숙신산으로부터 상업용 MCM-41 지지체 상에 플라티늄(Pt), 팔라듐(Pd), 또는 루테늄(Ru) 금속을 포함하는 촉매하에서 수소화반응(hydrogenation)에 의해 감마부티로락톤과 테트라하이드로퓨란을 제조하는 단계를 제조방법에 관한 것이다.
미생물 유래의 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 호모세린락톤과 바이오 유래 숙신산을 제조하는 단계까지는 상기 기재된 방법과 동일하다.
상기 제조된 숙신산은 이후, 상업용 MCM-41 지지체 상에 플라티늄(Pt), 팔라듐(Pd), 또는 루테늄(Ru) 금속을 포함하는 각각의 촉매하에서 수소화반응(hydrogenation)에 의해 감마부티로락톤과 테트라하이드로퓨란으로 제조된다.
상기 촉매는 플라티늄(Pt), 팔라듐(Pd), 또는 루테늄(Ru)의 각각의 전구체에 , 상업용 MCM-41 지지체를 각각 습식 함침법으로 함침시킨 후, 100℃에서 24시간 건조시켜 제조한다.
상기 건조된 함침된 촉매를 환원조건(reducing condition)하에서 450℃에 수소를 흘려준 후 반응하였다.
상기 카본지지체는 적어도 700 m2/g, 바람직하게는 700~1000 m2/g의 BET 표면적을 갖는 것이 바람직하다. 상기 촉매의 조성은 15 중량%;를 포함한다.
상기 각각의 귀금속 전구체는 테트라아민플래티늄(Ⅱ) 나이트레이트(Tetraammineplatinum(II) nitrate), 팔라듐 니트레이트 용액(Palladium(II) nitrate ), 루테늄 클로라이드 수화물(Ruthenium(III) chloride hydrate )를 사용하였다.
또한, 본 발명에서는 미생물 유래의 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤 과 바이오 유래 숙신산을 제조하는 단계; 상기 숙신산으로부터 카본 지지체 상에 금속을 포함하는 촉매하에서 수소화반응(hydrogenation)에 의해 1,4-부탄디올을 제조하는 단계; 상기 1,4-부탄디올로부터 구리-아연계 촉매하에서 탈수소반응에 의해 감마-부티로락톤을 제조하는 단계;를 포함하는 감마-부티로락톤의 제조방법에 관한 것이다.
상기 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 1,4-부탄디올까지 제조하는 공정은 상기 제9실시예와 동일하다.
상기와 같은 방법으로 제조된 1,4-부탄디올은 이후 구리-아연계 촉매하에서 탈수소반응에 의해 감마-부티로락톤으로 제조된다.
상기 구리-아연계 촉매는 구체적으로는, 질산 아연, 질산 알루미늄, 질산 지르코닐 및 초산동의 혼합수용액과 수산화알카리로부터 얻어지는 침전물의 소성체(촉매 전구체)를 수소 환원하여 형성된 Cu-ZnO-Al2O3-ZrO3 이다.
상기 Cu-ZnO-Al2O3-ZrO3 촉매하에서 1,4-부탄디올을 기상으로 접촉시키고, 탈수소화반응에 의해 감마-부티로락톤을 제조한다.
탈수소화반응의 반응온도는 1,4-부탄디올이 기상으로 존재할 수 있는 온도범위인 150~400℃의 온도범위가 적합하다. 탈수소화반응의 반응기로는 이에 한정되는 것은 아니지만 상부에 세라믹 링이 충전된 기화층과, 하부에 촉매층이 구비된 반응기로서, 상단에 캐리어 가스의 도입구와 원료 유입구가 있고, 하단에 가스 배출구를 갖는 반응조액 포집 용기(냉각)가 구비된 것이다.
상기의 제조방법에 의해 감마-부티로락톤 수율은 97.9% 였다.
또한, 본 발명에서는 미생물 유래의 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserinelactone hydrochloride)과 바이오 유래 숙신산을 제조하는 단계; 상기 숙신산으로부터 카본 지지체 상에 금속을 포함하는 촉매하에서 수소화반응에 의해 1,4-부탄디올을 제조하는 단계; 1,4-부탄디올로부터 무기산, 알루미나에 담체된 텅스텐 산화물, 철인산염 중 선택되는 하나의 촉매하에서 탈수반응에 의해 테트라하이드로푸란을 제조하는 단계;를 포함하는 테트라하이드로푸란의 제조방법에 관한 것이다.
상기 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 1,4-부탄디올까지 제조하는 공정은 상기 기재된 방법과 동일하다.
상기와 같은 방법으로 제조된 1,4-부탄디올로부터 무기산, 알루미나에 담체된 텅스텐 산화물, 철인산염 중 선택되는 하나의 촉매하에서 탈수반응에 의해 테트라하이드로푸란을 제조한다.
상기 무기산 촉매는 황산 또는 양이온 교환 수지 같은 산촉매이다. 무기산 촉매를 이용하는 경우, 1,4-부탄디올에서 테트라하이드로푸란의 제조방법은 황산 또는 양이온 교환 수지와 같은 촉매를 포함하는 반응 컬럼에 1,4-부탄디올을 넣고, 100℃ 내지 200℃의 온도 및 1 내지 10 kg/cm2 의 압력 하에서 탈수화 반응시킨 후, 물과 테트라하이드로푸란의 혼합물을 포함하는 반응 생성물을 얻고, 이 반응 생성물을 추출증류 컬럼에 넣고, 40℃ 내지 200℃의 온도 및 0.1 내지 10 kg/cm2의 압력하에서 추출 용매로서 1,4-부탄디올을 더 넣어 연속 추출증류를 수행하여 테트로하이드로푸란을 제조하였다.
상기 알루미나에 담체된 텅스텐 산화물 촉매는 액상 개질법(liquid phase modification)에서, 활성 촉매는 1,4-부탄디올의 존재 하에서, 선택적으로 수소 대기 하에서, 텅스텐 산화물, 텅스텐산(H2WO4) 또는 알루미나, 실리카 등과 같은 지지체와 함께 화합된 이러한 물질들 중 어느 하나를 가열함으로써 그 자리에서 제조될 수 있다. 텅스텐 산화물 촉매가 알루미나 또는 실리카 등에 고정되는 경우 상승적인 활성화 효과가 달성되므로, 10% 텅스텐 산화물 및 90% 알루미늄 산화물의 조성물로부터 제조된 촉매는 실질적으로 텅스텐 산화물 그 체로부터 유래된 것보다 더욱 활성이 있다. 알루미나에 담체된 텅스텐 산화물 촉매를 이용하는 경우, 관형반응기에 10%의 WO3 및 90% Al2O3로 이루어진 1/8 인치 펠릿인 162그램(70 ml)의 하쇼 텅스텐 촉매 WO 0801을 충진하고, 베드를 분당 70 ml의 수소 흐름 하에서 250℃로 가열한 후, 보일러 내로 시간 당 36 ml로 1,4-부탄디올을 흘려보내고 정상상태에 도달하면, 1:1의 비율로 테트라하이드로푸란과 물만을 포함하는 농축된 용출액으로부터 테트라하이드로푸란을 제조하였다.
상기 철인산염 촉매는 1M의 질산철 수용액에 인산 또는 인산암모늄을 Fe:P의 비율이 1 내지 1.5가 되도록 첨가하여 90℃에서 2시간 교반한 후, 24시간 건조기에서 건조하여 제조된다. 철인산염 촉매는 단독으로 사용하거나 알루미나, 실리카, 타이타니아, 제올라이트 및 활성탄 등의 담체에 담지시켜 사용하는 것도 가능하다. 바람직하게는 철인산염 촉매를 사용하기 전에 수소나 질소, 헬륨, 아르곤 등의 불활성 기체 하에서 200℃~400℃의 온도로 전처리하여 촉매활성을 증가시킬 수 있다. 철인산염 촉매를 사용하는 경우, 테트라하이드로푸란의 제조방법은 철인산염 촉매를 관형반응기에 충진한 후, 철인산염 촉매를 1,4-부탄디올 중량 대비 0.1~20중량%와 1,4-부탄디올을 액상반응기에 충진한 다음, 150℃~300℃의 반응온도로 약 1시간 정도 반응시켜, 테트라하이드로푸란을 제조하였다.
또한, 본 발명에서는 미생물 유래의 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤 과 바이오 유래 숙신산을 제조하는 단계; 상기 숙신산으로부터 카본 지지체 상에 금속을 포함하는 촉매하에서 수소화반응(hydrogenation)에 의해 1,4-부탄디올을 제조하는 단계; 상기 1,4-부탄디올로부터 구리-아연계 촉매하에서 탈수소반응에 의해 감마-부티로락톤을 제조하는 단계; 상기 감마-부티로락톤으로부터 액상의 메틸아민을 첨가하여 탈수반응에 의해 N-메틸-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone)을 제조하는 단계;를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 O-아실호모세린은 O-숙시닐-L-호모세린인 것을 특징으로 한다.
상기 미생물 유래의 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 감마-부티로락톤으로 제조되는 단계까지지의 공정은 상기 기재한 방법과 동일하다.상기 제조된 감마-부티로락톤에서 N-메틸-2-피롤리돈으로 제조하는 공정은 상기 제5실시예의 방법과 동일한 것으로, 감마-부티로락톤과 액상의 메틸아민과 혼합한 후, 고온에서 반응시켜 N-메틸-2-피롤리돈을 제조할 수 있다.
이하에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통해 더욱 상세하게 설명하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : O-아실호모세린(O-acyl homoserine) 생산 균주의 제작
1-1) metB 의 결손
E.coli 균주에서 O-숙시닐-L-호모세린 (O-Succinyl-L-homoserine) 또는 O-아세틸_L-호모세린을 시스타치오닌 (cystathionine) 또는 호모시스테인으로 전환하는 활성을 가지는 시스타치오닌 신타아제를 코딩하는 유전자인 metB를 결손시키기 위하여, FRT-one-step PCR deletion 방법을 사용하였다 (PNAS (2000) vol97: P6640-6645).대장균 유래 metB의 일부 및 pKD3(PNAS (2000) vol97: P6640-6645)의 일부와 상동성을 가지는 서열을 포함하는 서열번호 1, 2번의 프라이머를 이용하여, 크로람페니콜 마커를 포함하는 pKD3 벡터를 주형으로 하여 PCR 반응하여, metB 결손 카세트 (deletion cassette) pKD3-△metB를 제작하였다. 이때, PCR 반응의 변성(denaturation) 단계는 94℃에서 30초, 어닐링(annealing) 단계는 55℃에서 30초, 연장(extension) 단계는 72℃에서 1분 동안 실시하고, 이를 30 회 수행하였다.
그 결과 얻어진 PCR 산물을 1.0% 아가로즈 겔에서 전기영동한 후, 1.2 kbp 크기의 밴드로부터 DNA를 정제하였다. 회수된 DNA 절편은 pKD46 벡터로 미리 형질전환시킨 E.coli(K12) W3110 균주에 2500V로 일렉트로포레이션하였다. 이때, pKD46으로 미리 형질전환된 W3110 균주는 100 ㎍/L 암피실린 (ampicilin) 과 5mM 아라비노스 (l-arabinose) 가 포함된 LB 배지를 이용하여 30℃에서 OD600=0.6까지 배양시킨 후, 멸균 증류수로 2 회, 10% 글리세롤 (glycerol) 로 1회 세척하여 사용하였다. 일렉트로포레이션된 균주를 25 ㎍/L 클로람페니콜 (chloramphenichol)을 포함한 LB 평판배지에 도말하여 37℃에서 하루밤 배양한 후 내성을 보이는 균주를 선별하였다.선별된 균주는 균주를 주형으로 하여 동일한 프라이머를 이용하여 같은 조건으로 PCR 한후 1.0% 아가로스 겔 상에서 유전자의 크기가 1.2Kb로 관찰되는 것을 확인함으로서 metB의 결손을 확인하였다. 확인된 균주는 다시 pCP20 벡터 (PNAS (2000) vol97: P6640-6645) 로 형질전환시켜 LB 배지에서 배양하였으며, 다시 동일한 조건의 PCR을 통하여 1.0% 아가로스 겔 상에서 유전자의 크기가 150 bp로 작아진 최종 metB 결손 균주를 제작하였고, 크로람페니콜 마커가 제거되었음을 확인하였다. 제작된 균주를 W3-B로 명명하였다.
1-2) thrB 의 결손
호모세린 (homoserine)을 O-포스포호모세린 (O-phosphohomoserine)으로 전환하는 활성을 가지는 호모세린 키나아제를 코딩하는 유전자인 thrB를 결손시킴으로써 호모세린으로부터 O-숙시닐호모세린의 합성량을 증가시키고자 하였다. 상기 제작된 W3-B 균주에서 thrB를 결손시키기 위하여, metB 결손시와 동일한 FRT-one-step PCR deletion 방법을 사용하였다.thrB 결손 카세트를 제작하기 위하여 가나마이신 마커를 포함하는 pKD4 벡터 (PNAS (2000) vol97: P6640-6645) 를 주형으로, 대장균 유래 thrB의 일부 및 pKD4의 일부와 상동성을 가지는 서열을 포함하는 서열번호 3, 4의 프라이머를 이용하여, 실시예 1-1과 유사한 방법으로 PCR 반응을 진행하였다.그 결과 얻어진 PCR 산물을 1.0% 아가로즈 겔에서 전기영동한 후, 1.6kbp 크기의 밴드로부터 DNA를 정제하였다.
회수된 DNA 절편을 pKD46 벡터로 미리 형질 전환시킨 W3-B 균주에 일렉트로포레이션하였다. 회수된 균주를 50 ㎍/L 가나마이신 (kanamycin)을 포함한 LB 평판 배지에 도말하여 37℃ 에서 하루밤 배양한 후, 내성을 보이는 균주를 선별하였다.선별된 균주를 주형으로 하여 서열번호 3, 4 의 프라이머를 이용하여 같은 조건으로 PCR 한 후, 1.0% 아가로스 겔 상에서 유전자의 크기가 1.6Kb로 확인되는 균주를 선별함으로써 thrB의 결손을 확인하였다. 확인된 균주는 다시 pCP20 벡터로 형질전환시켜 LB 배지에서 배양하였으며, 다시 동일한 조건의 PCR을 통하여 1.0% 아가로스 겔 상에서 유전자의 크기가 150 bp로 작아진 최종 thrB 결손 균주를 제작하고, 가나마이신 마커가 제거되었음을 확인하였다. 제작된 균주는 W3-BT 균주로 명명하였다.
1-3) metJ 의 결손
O-아실호모세린(O-acyl homoserine) 합성에 관여하는 metA의 조절 유전자인 metJ를 결손시키기 위하여, metB 결손시와 동일한 FRT-one-step PCR deletion 방법을 사용하였다.
metJ 유전자 결손 카세트를 제작하기 위하여, 대장균 유래 metJ의 일부 및 pKD3의 일부와 상동성을 가지는 서열을 포함하는 서열번호 5, 6 의 프라이머를 이용하여 실시예 1-1과 유사한 방법으로 PCR 반응을 진행하였다.
그 결과 얻어진 PCR 산물을 1.0% 아가로즈 겔에서 전기영동한 후, 1.2 kbp 크기의 밴드로부터 DNA를 정제하였다. 회수된 DNA 절편을 pKD46 벡터로 미리 형질 전환시킨 W3-BT 균주에 일렉트로포레이션하였다. 회수된 균주를 클로람페니콜을 포함한 LB 평판 배지에 도말하여 37℃ 에서 하루밤 배양한 후 내성을 보이는 균주를 선별하였다.
선별된 균주는 균주를 직접 주형으로 하여 서열번호 7, 8의 프라이머를 이용하여 같은 조건으로 PCR 한후, 1.0% 아가로스 겔 상에서 유전자의 크기가 1.6Kb로 변화되는 것을 확인함으로서 metJ의 결손을 확인하였다. 확인된 균주는 다시 pCP20 벡터를 형질전환하여 LB 배지에서 배양하였으며 다시 동일한 조건의 PCR을 통하여 1.0% 아가로스 겔 상에서 유전자의 크기가 600 bp로 작아진 최종 metJ 유전자 결손 균주를 제작하고, 크로람페니콜 마커가 제거되었음을 확인하였다. 제작된 균주를 W3-BTJ 로 명명하였다.
1-4-1) metA 의 과발현
보다 많은 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)의 합성을 위하여, 호모세린 으로부터 O-숙시닐호모세린 합성에 관여하는 호모세린 O-숙시닐 트랜스퍼라아제 (homoserine O-succinyl transferase) 효소를 코딩하는 metA를 과발현하고자 하였다.
이를 위하여 E.coli W3110의 염색체를 주형으로 하여, 서열번호 9, 10 번의 프라이머를 이용하여 변성 단계는 94℃에서 30초, 어닐링 단계는 55℃에서 30초, 연장 단계는 72℃에서 2분 동안 실시하고, 이를 25 회 수행하는 PCR 반응을 수행하였다.
그 결과 얻어진 PCR 산물을 1.0% 아가로즈 겔에서 전기영동한 후, 1.2kbp 크기의 밴드로부터 DNA를 정제하였다.
회수된 DNA 절편은 pCL1920 벡터를 SmaI 으로 절단하여 얻어진 DNA 절편과 연결시켰다. 연결된 벡터를 E.coli W3110에 형질전환시켜 50 ㎍/L 스펙티노마이신(spectinomycin)이 포함된 LB 배지에서 배양한 후 선별하였다. 이와 같이 제조된 벡터를 pMetA-CL 로 명명하였다. 상기 벡터를 W3-BTJ 균주에 형질전환시켜 제작된 균주를 W3-BTJ/pMetA-CL로 명명하고, O-숙시닐 호모세린의 증가를 관찰하였다.
metA의 발현을 더욱 증가시키기 위한 다른 방법으로서, 상기의 metA를 pCL1920 벡터에 CJ1 프로모터 (한국, CJ사, 대한민국 등록특허 제10-0620092호) 와 연결시켰다. 연결된 벡터를 E.coli 균주에 형질전환시키고 50 ㎍/L 스펙티노마이신이 포함된 LB 배지에서 배양한 후 선별하였다. 이와 같이 제조된 벡터를 pCJ-MetA-CL 로 명명하였다. 상기 벡터를 W3-BTJ 균주에 형질전환시켜 제작된 균주를 W3-BTJ/ pCJ-MetA-CL로 명명하고, O-숙시닐호모세린의 증가를 관찰하였다.
metA의 발현을 더욱 증가시키기 위한 다른 방법으로서, 상기의 metA를 pCL1920 벡터에 CJ1 프로모터 (한국, CJ사, 대한민국 등록특허 제10-0620092호)와 연결시켰다. 연결된 벡터를 E.coli 균주에 형질전환시키고 50 μg/L 스펙티노마이신이 포함된 LB 배지에서 배양한 후 선별하였다. 이와 같이 제조된 벡터를 pCL-MetA-CL로 명명하였다. 상기 벡터를 W3-BTJ 균주에 형질전화시켜 제작된 균주를 W3-BTJ/pCJ-MetA-CL로 명명하고, O-숙시닐호모세린의 증가를 관찰하였다.
1-4-2) metX 유전자의 과발현
O-아세틸호모세린의 합성을 위하여, 호모세린으로부터 O-아세틸 호모세린 합성에 관여하는 호모세린 O-아세틸 트랜스퍼라아제 (homoserine O-acetyl transferase)를 코딩하는 metX를 과발현하고자 하였다.
이를 위하여 렙토스피라 메예리(Leptospira meyeri)의 염색체를 주형으로 하여 서열번호 11, 12번의 프라이머를 이용하여 실시예 1-4-1과 유사한 방법으로 PCR 반응을 수행하였다.
그 결과 얻어진 PCR 산물을 1.0% 아가로즈 겔에서 전기영동한 후, 1.1kbp 크기의 밴드로부터 DNA를 정제하였다. 회수된 DNA 절편을 pCL1920 벡터에 CJ1 프로모터와 연결시켰다. 연결된 벡터를 E.coli에 형질전환시켜 50 ㎍/L 스펙티노마이신이 포함된 LB 배지에서 배양한 후 선별하였다. 이와 같이 제조된 벡터를 pCJ1-MetXlme-CL 로 명명하였다. 상기 벡터를 W3-BTJ 균주에 형질전환시켜 제작된 균주를 W3-BTJ/pCJ-MetXlme-CL로 명명하고, O-아세틸 호모세린의 증가를 관찰하였다.
metX의 과발현을 위한 또 다른 방법으로서, 코리네박테리움 염색체를 주형으로 하여 서열번호 13, 14번의 프라이머를 이용하여 실시예 1-4-1과 유사한 방법으로 PCR 반응을 수행하였다.
그 결과 얻어진 PCR 산물을 1.0% 아가로즈 겔에서 전기영동한 후, DNA를 정제하였다. 회수된 DNA 절편을 pCL1920 벡터에 CJ1 프로모터와 연결시켰다. 연결된 벡터를 E.coli에 형질전환시켜 50 ㎍/L 스펙티노마이신이 포함된 LB 배지에서 배양한 후 선별하였다. 이와 같이 제조된 벡터를 pCJMetXcgl-CL 로 명명하였다. 상기 벡터를 W3-BTJ 균주에 형질전환시켜 제작된 균주를 W3-BTJ/ pCJ-MetXcgl-CL로 명명하고, O-아세틸 호모세린의 증가를 관찰하였다.
1-4-3) metA 의 결손
O-아세틸 호모세린의 생산량을 증가시키기 위하여, W3-BTJ 균주에서 호모세린 O-숙시닐 트랜스퍼라아제를 코딩하는 유전자인 metA를 결손시켰다. metX만을 도입한 경우 일정량의 O-숙시닐 호모세린이 축적됨이 관찰되었기 때문에, metA를 결손시킬 경우 더 많은 양의 O-아세틸 호모세린을 축적할 수 있을 것으로 추정하였다(표 3 참조). metA를 결손시키기 위하여 FRT-one-step PCR deletion 방법을 사용하였다.metA 결손 카세트를 제작하기 위하여 대장균 유래 metA의 일부 및 pKD3의 일부와 상동성을 가지는 서열을 포함하는 서열번호 15, 16의 프라이머를 실시예 1-1과 유사한 방법으로 PCR 반응을 수행하였다.
그 결과 얻어진 PCR 산물을 1.0% 아가로즈 겔에서 전기영동한 후, 1.2 kbp 크기의 밴드로부터 DNA를 정제하였다. 회수된 DNA 절편을 pKD46 벡터로 미리 형질 전환시킨 W3-BTJ 균주에 일렉트로포레이션하였다. 회수된 균주를 클로람페니콜을 포함한 LB 평판 배지에 도말하여 37℃ 에서 하루밤 배양한 후, 내성을 보이는 균주를 선별하였다.
선별된 균주는 균주를 직접 주형으로 하여 서열번호 15, 16의 프라이머를 이용하여 같은 조건으로 PCR 한후, 1.0% 아가로스 겔 상에서 유전자의 크기가 1.1Kb로 변화되는 것을 확인함으로써 metA의 결손을 확인하였다. 확인된 균주를 다시 pCP20 벡터로 형질전환시켜 LB 배지에서 배양하였으며, 다시 동일한 조건의 PCR을 통하여 1.0% 아가로스 겔 상에서 유전자의 크기가 100 bp로 작아진 최종 metA 결손 균주를 제작하고, 클로람페니콜 마커가 제거되었음을 확인하였다. 제작된 균주를 W3-BTJA 로 명명하였다. W3-BTJA 균주를 상기 pCJMetXlme-CL 벡터로 형질전환시켜 제작된 균주를 W3-BTJA/pCJ-MetX-CL로 명명하였다. 상기 균주를 동일한 방법으로 배양한 결과, O-숙시닐 호모세린의 축적은 관찰되지 않았으며 O-아세틸 호모세린의 생산량이 W3-BTJ 대비 약 20% 유의적으로 증가함을 확인하였다.
1-5) L-쓰레오닌 생산 균주의 형질전환
메치오닌 요구성이 해제된 L-쓰레오닌 생산 균주인 E.coli CJM002(수탁번호 : KCCM-10568)를 이용하여 상기 1-1) 내지 1-3)과 동일한 방법으로 O-아실호모세린(O-acyl homoserine) 생산 균주를 제작하였다. 제작된 균주는 CJM-BTJ이였다.
이에 추가로 1-4-1)과 동일한 방법으로, CJM-BTJ/pMetA-CL(수탁번호 : KCCM-10767) 및 CJM-BTJ/pCJ-MetA-CL(수탁번호 : KCCM-10872)를 제작하였다. 상기 CJM-BTJ/pMetA-CL균주 및 CJM-BTJ(pCJ-MetA-CL)균주는 O-숙시닐 호모세린 생산균주 대장균로서, metB 결손, thrB 결손, metJ 결손, metA 과발현되도록 형질전환된 균주이다. 단, CJM-BTJ(pCJ-MetA-CL)는 metA 과발현을 위해, CJM-BTJ/pMetA-CL(수탁번호 : KCCM-10767)균주와 다른 방법으로서, CJ1 프로모터를 사용한 균주이다.
또한, 상기 CJM-BTJ 균주를 사용하여 상기 1-4-2) 및 1-4-3)의 방법으로 metX 과발현, metA 결손시킨 균주를 제작하였으며, 제작된 균주를 CJM-BTJA (pCJ-MetX-CL)(수탁번호 : KCCM-10873)로 명명하였다. 이 균주는 metB 결손, thrB 결손, metJ 결손, metX 과발현, metA 결손되도록 형질전환된 균주로서, O-아세틸-L-호모세린 생성능이 향상된 대장균이다.
실시예 2: O-아실호모세린(O-acyl homoserine) 생산을 위한 발효
실시예 1에서 제작된 균주의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine) 생산량을 실험하기 위하여 삼각플라스크 배양을 실시하였다. 생산 배지 조성은 아래 표 1과 같다.
항생제 스펙티노마이신이 함유된 평판 LB 배지에 W3-BTJ와 CJM-BTJ 및 metA, metX 발현 벡터로 형질전환시킨 W3-BTJ와 CJM-BTJ 균주를 접종하여 31℃에서 하룻밤 배양한 후, 단일 콜로니를 스펙티노마이신이 포함된 3 ml LB 배지에 접종한 후 31℃에서 5 시간 배양하고, 다시 25 ml 메치오닌 전구체 생산 배지를 포함한 250 ml 삼각플라스크에 200배 희석하여 31℃, 200 rpm에서 64시간 배양하여 HPLC 분석을 통하여 O-아실호모세린(O-acyl homoserine) 생산량을 비교하였다(표 2 및 표 3 참조).
그 결과, 메치오닌 요구성이 해제된 쓰레오닌 생산 균주를 사용하여 제작된 생산 균주의 경우에 있어서, 생산량이 현저하게 증가하였음을 알 수 있었다.
[표 1]
O-아실호모세린(O-acyl homoserine) 생산 플라스크 배지 조성
Figure PCTKR2014002467-appb-I000002
[표 2]
플라스크 배양을 통한 O-숙시닐-L-호모세린의 생산
Figure PCTKR2014002467-appb-I000003
[표 3]
플라스크 배양을 통한 O-아세틸-L-호모세린 생산
Figure PCTKR2014002467-appb-I000004
상기 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)을 대량 생산하기 위하여 5L 발효조 배양을 실시하였다. 생산 발효조 배지 조성은 아래 표 4와 같다.
항생제 스펙티노마이신이 함유된 평판 LB 배지에 상기 O-숙시닐-L-호모세린 생산균주 CJM-BTJ/pCJ-MetA-CL(수탁번호 : KCCM-10872) 또는 O-아세틸-L-호모세린 생산균주 CJM-BTJA/pCJ-MetX-CL(수탁번호 : KCCM-10873)를 접종하여 31℃에서 하루밤 배양하였다.
그 후, 단일 콜로니를 스펙티노마이신이 포함된 10 ml LB 배지에 접종한 후 31℃에서 5시간 배양하고, 다시 200 ml O-아실호모세린(O-acyl homoserine) Seed 배지를 포함한 1000 ml 삼각플라스크에 100배 희석하여 31℃, 200 rpm에서 3~10시간 배양후 5L 발효조에 접종하여 유가식 배양(Fed batch) 발효법으로 50~100시간 배양하였다. 이렇게 배양한 발효액에서 O-아실호모세린(O-acyl homoserine) 농도를 HPLC로 분석한 결과는 표5와 같았다.
[표 4]
O-아실호모세린 생산 발효조 배지 조성
Figure PCTKR2014002467-appb-I000005
[표 5]
발효조에서의 O-아실호모세린생산
Figure PCTKR2014002467-appb-I000006
실시예 3 : O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 호모세린락톤(homoserinelactone hydrochloride)과 유기산의 합성
실시예 2에서 미생물에 의해 생산된 O-아실호모세린, 구체적으로는 O-아세틸-L-호모세린과, O-숙시닐--L-호모세린을 이용하여 이하의 실험을 수행하였다.
3-1) O-아세틸-L-호모세린(O-Acetyl-L-homoserine)으로부터 호모세린락톤(homoserinelactone)과 아세트산(acetic acid)의 합성
① O-아세틸-L-호모세린 2 g(12.4 mmol)을 진한 염산 10 ml(120 mmol, 9.7equiv.)에 완전히 녹인 다음, 50℃에서 2시간 반응시킨 후, 염산을 제거하여, 순도 99%의 호모세린락톤 염산염 1.7 g(12.3 mmol)을 수득하였다.
1H NMR (300 MHz, DMSO)δ8.83 (2H, brs), 4.46 (1H, t, J = 8.8 Hz), 4.36~4.24 (2H, m), 2.61~2.51 (1H, m), 2.30 (1H, t, J = 10.3 Hz)
1H NMR (300MHz, D2O) δ4.36 (1H, t, J = 9.0 Hz), 4.29 (2H, q, J = 9.0 Hz), 2.69~2.60 (1H, m), 2.36~2.21 (1H, m)
Figure PCTKR2014002467-appb-I000007
② 또한, O-아세틸-L-호모세린 2 g(12.4 mmol)을 물 10 ml와 혼합한 진한 염산 1.13 ml(13.6 mmol, 9.7equiv.)(1.24 M)에 완전히 녹인 다음, 환류반응으로 2시간 반응시킨 후, 염산을 제거하여 순도 99%의 호모세린락톤 염산염 1.7 g(12.3 mmol)을 수득하였다.
1H NMR (300 MHz, DMSO)δ8.83 (2H, brs), 4.46 (1H, t, J = 8.8 Hz), 4.36~4.24 (2H, m), 2.61~2.51 (1H, m), 2.30 (1H, t, J = 10.3 Hz)
1H NMR (300MHz, D2O)δ4.36 (1H, t, J = 9.0 Hz), 4.29 (2H, q, J = 9.0 Hz), 2.69~2.60 (1H, m), 2.36~2.21 (1H, m)
Figure PCTKR2014002467-appb-I000008
③ O-아세틸-L-호모세린 10 g (62.1 mmol)을 물 50 ml(1.24 M), 진한 염산 5.7 ml (68.3 mmol, 1.1 equiv.)에 완전히 녹인 다음, 환류반응으로 2시간 반응시킨 후, 용매를 제거하여, 순도 99%의 호모세린락톤 염산염 8.5 g (61.8 mmol)을 얻을 수 있었다.
1H NMR (300 MHz, DMSO) δ8.83 (2H, brs), 4.46 (1H, t, J = 8.8 Hz), 4.36~4.24 (2H, m), 2.61~2.51 (1H, m), 2.30 (1H, t, J = 10.3 Hz)
1H NMR (300MHz, D2O) δ4.36 (1H, t, J = 9.0 Hz), 4.29 (2H, q, J = 9.0 Hz), 2.69~2.60 (1H, m), 2.36~2.21 (1H, m)
Figure PCTKR2014002467-appb-I000009
3-2) O-숙시닐-L-호모세린(O-succinyl-L-homoserine)으로부터 호모세린락톤(homoserinelactone hydrochloride)과 숙신산(succinic acid)의 합성
O-숙시닐-L-호모세린(O-succinyl-L-homoserine) 2 g (9.12 mmol)을 진한 염산 10 ml (120 mmol, 13.2 equiv.)에 완전히 녹인 다음, 50℃에서 2시간 반응시킨 후, 3시간 동안 실온에서 식혀준다. 침전된 고체를 여과하여 순도 65%의 숙신산(succinic acid, SA) 결정 0.7 g (5.9 mmol)을 얻을 수 있다. 여과된 여액을 농축하여 무수에탄올로 결정화하여 순도 95%의 호모세린락톤 염산염(homoserinelactone hydrochloride) 1.2 g (8.72 mmol)을 얻을 수 있었다.
1H NMR (300 MHz, DMSO) δ8.83 (2H, brs), 4.46 (1H, t, J = 8.8 Hz), 4.36~4.24 (2H, m), 2.61~2.51 (1H, m), 2.30 (1H, t, J = 10.3 Hz) : Homoserinelactone hydrochloride
1H NMR (300MHz, D2O) δ4.36 (1H, t, J = 9.0 Hz), 4.29 (2H, q, J = 9.0 Hz), 2.69~2.60 (1H, m), 2.36~2.21 (1H, m) : Homoserinelactone hydrochloride
1H NMR (300 MHz, D2O) δ2.47 (4H, s) : Succinic acid
Figure PCTKR2014002467-appb-I000010
실시예 4 : 호모세린락톤으로부터 감마-부티로락톤(Gamma-butyrolactone)의 합성
실시예 3에 의해 수득한 호모세린락톤을 반응기에 넣고, 금속 Pd, Pt, Ni Co 를 C 나 Silica 등으로 담지한 촉매와 10-100 bar의 수소가스를 이용하여 100℃~500℃ 로 탈질수소화반응으로 감마-부티로락톤을 수득하였다.
실시예 5 : 감마-부티로락톤으로부터 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran)의 합성
실시예 4에 의해 수득한 감마-부티로락톤을 이용하여, 이를 용매에 용해시킨 후, 브롬화인듐 촉매하에서 실란화합물 환원제를 사용해 60℃~80℃에서 에테르화 반응을 진행하여 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)을 제조하였다.
1H NMR 스펙트럼은 내부표준으로서 테트라메틸실란을 사용하여, 500MHz에서 측정하였다. NMR 스펙트럼은 내부표준으로서 클로로포름(77.0 ppm)의 중심 피크를 사용하여 125 MHz에서 측정하였다. 고분해질량분석은 매트릭스로서 NBA(3-니트로벤질알코올)을 사용하여 측정하였다.
질소분위기 중, 스크류캡이 부착된 바이알 용기에 넣은 증류 클로로포름용액 0.6 mL 중에 감마-부티로락톤(0.6 mmol), InBr3(10.6 mg, 0.0300 mmol) 및 트리에틸실란(380 ㎕, 2.40 mmol)을 연속적으로 첨가하고, 바이알 용기를 PTFE막을 구비한 캡으로 밀봉하였다. 반응혼합물을 60℃에서 교반을 계속하면 용액이 무색에서 황색을 거쳐 오렌지색으로 변색된다. 반응은 출발물질의 감마-부티로락톤가 소비될 때까지 가스크로마토 분석에 의해 감시하였다. 반응종료 후, 물(3 mL)을 첨가하여 오렌지색의 현탁액의 색이 없어질때까지 연속적으로 교반하였다. 수상을 디클로로메탄(15 mL)으로 추출하고, 무수 Na2SO4 상에서 건조하고, 감압하에서 증발시켰다. 조생성물을 프레쉬컬럼크로마토그래피(SiO2/헥산:AcOEt=99:1)로 정제하여, 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran)을 합성하였다.
실시예 6 : 감마-부티로락톤으로부터 2-피롤리돈(2-Pyrrolidone)의 합성
실시예 4에 의해 수득한 감마-부티로락톤을 이용하여 고온고압반응기를 사용해 2-피롤리돈(NMP)의 합성하였다.
고온고압반응기 용기에 감마-부티로락톤 6.45 g (75 mmol) 과 26.5% 수용액상의 NH4OH 10.9 g (1.1 equiv, 82.5 mmol, 12 ml)을 넣고 물을 250 ml (0.3 M) 채운 다음 270℃에서 1 시간 반응시켰다. 반응시 압력은 53 bar였다.
반응 후 TLC상에서 출발물질인 감마-부티로락톤은 보이지 않았고, 새로운 spot 이 생성됨을 확인하였다.
물을 제거하고, CHCl3 로 추출하여 유기층을 MgSO4 로 건조하였다. MgSO4 를 여과하고, 여액을 농축하여 NMR 확인 결과 6 g (70.5 mmol, 94%)의 2-피롤리돈(2-Pyrrolidone) 이 생성된 것을 알 수 있었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ6.61 (1H, brs), 3.39 (2H, t, J = 4.2 Hz), 2.28 (2H, t, J = 5.6 Hz), 2.15~2.02 (2H, m)
Figure PCTKR2014002467-appb-I000011
실시예 7 : 감마-부티로락톤으로부터 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone)의 합성
실시예 4에 의해 수득한 감마-부티로락톤을 이용하여 다양한 반응 조건하에서 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone)을 합성하였다.
7-1) 마이크로파 반응기를 이용하여 감마-부티로락톤으로부터 N-메틸-2-피롤리돈( N -methyl-2-pyrrolidone)의 합성
마이크로파 반응기에서 감마-부티로락톤과 메틸아민을 물 용매하에서 고온에서 반응시켜, N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone)을 얻을 수 있다.
5 ml 마이크로파 반응기 용기에 감마-부티로락톤 0.2 g (2.23 mmol) 과 40% 수용액상의 메틸아민(methylamine) 0.36 g (2.0 equiv, 4.64 mmol)을 넣고 물을 5 ml (0.46 M) 채운 다음, 마이크로파 반응기로 200℃에서 30분간 반응시켰다. 반응 후 TLC상에서 출발물질인 감마-부티로락톤은 보이지 않았고, 새로운 spot 이 생성됨을 확인하였다. Crude NMR 확인 결과 80% 의 수율로 N-메틸-2-피롤리돈이 생성된 것을 알 수 있었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ.32 (2H, t, J = 5.3 Hz), 2.77 (3H, s), 2.30 (2H, t, J = 6.2 Hz), 1.99~1.91 (2H, m)
Figure PCTKR2014002467-appb-I000012
7-2) Parr reactor 를 이용한 감마-부티로락톤으로부터 N-메틸-2-피롤리돈( N -methyl-2-pyrrolidone)의 합성 A
Parr reactor 용기에 감마-부티로락톤 3.18 g (36.9 mmol) 과 40% 수용액상의 메틸아민(methylamine) 6.44 g (2.0 equiv, 73.88 mmol, 7.23 ml)을 넣고 물을 100 ml (0.37 M) 채운 다음, parr reactor로 220℃, 15bar에서 4 시간 반응시켰다.
반응 후 TLC상에서 출발물질인 감마-부티로락톤은 보이지 않았고, 새로운 spot 이 생성됨을 알았다. Crude NMR 확인 결과 감마-부티로락톤은 보이지 않았고, 50%의 수율로 N-메틸-2-피롤리돈이 생성된 것을 알 수 있었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ3.32 (2H, t, J = 5.3 Hz), 2.77 (3H, s), 2.30 (2H, t, J = 6.2 Hz), 1.99~1.91 (2H, m)
Figure PCTKR2014002467-appb-I000013
7-3) Parr reactor를 이용한 감마-부티로락톤으로부터 N-메틸-2-피롤리돈의 합성 B
Parr reactor 용기에 감마 부티로락톤 3.22 g (37.4 mmol)과 40% 수용액상의 메틸아민 2.9 g (1.0 equiv, 37.4 mmol, 3.3 ml)을 넣고 물을 100 ml (0.37 M) 채운 다음, parr reactor로 220℃, 15bar에서 4 시간 반응시켰다. 반응 후 TLC상에서 출발물질인 감마 부티로락톤(GBL)은 보이지 않았고, 새로운 spot 이 생성됨을 알았다. Crude NMR 확인 결과 60%의 수율로 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)이 생성된 것을 알 수 있었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ3.32 (2H, t, J = 5.3 Hz), 2.77 (3H, s), 2.30 (2H, t, J = 6.2 Hz), 1.99~1.91 (2H, m)
Figure PCTKR2014002467-appb-I000014
7-4) 고온고압반응기를 이용한 감마 부티로락톤으로부터 N-메틸-2-피롤리돈의 합성
고온고압반응기 용기에 감마-부티로락톤 6.45 g (75 mmol) 과 40% 수용액상의 메틸아민 6.4 g (1.1 equiv, 82.5 mmol, 7.1 ml)을 넣고 물을 250 ml (0.3 M) 채운 다음 270℃에서 1 시간 반응시켰다. 반응시 압력은 53.3 bar였다. 반응 후 TLC상에서 출발물질인 감마-부티로락톤은 보이지 않았고, 새로운 spot 이 생성됨을 알았다. 물을 제거하고, CHCl3 로 추출하여 유기층을 MgSO4 로 건조하였다. MgSO4를 여과하고, 여액을 농축하여 NMR 확인 결과 6.92 g (69.8 mmol, 93%) 의 N-메틸-2-피롤리돈이 생성된 것을 알 수 있었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ3.32 (2H, t, J = 5.3 Hz), 2.77 (3H, s), 2.30 (2H, t, J = 6.2 Hz), 1.99~1.91 (2H, m)
Figure PCTKR2014002467-appb-I000015
실시예 8 : 감마-부티로락톤으로부터 N-비닐-2-피롤리돈(N-vinyl-2-pyrrolidone)의 제조
상기 실시예 4에 의해 수득한 감마-부티로락톤을 이용하여 전단반응 및 후단반응에 의해 N-비닐-2-피롤리돈(N-vinyl-2-pyrrolidone)을 제조하였다.
8-1) 전단반응 : 감마-부티로락톤으로부터 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈의 제조
용기내를 질소로 치환한 1리터의 오토클레이브(autoclave)기에 실온으로 에탄올 아민(ethanol amine)을 356 g, 물 100 g을 넣고 교반하면서 감마-부티로락톤 518 g을 첨가한다.
그후 질소로 30기압으로 가압한 뒤, 250℃로 승온하고, 2시간 반응하였다. 그후 냉각후 반응액을 가스크로마토그래피로 분석하였더니 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈의 수율은 94몰%였다.
반응액을 증류 정제하여 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈을 수득하였다.
8-2) 후단반응 : N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈으로부터 N-비닐-2-피롤리돈(N-vinyl-2-pyrrolidone)의 제조
먼저, 후단반응에 사용할 촉매로 탄산세슘 7.76 g을 물 250 g에 용해하고, 90℃로 가열교반하면서 30 g의 산화 규소를 더하고 가열농축 후, 공기 중 120℃로 20시간 건조하였다. 얻어진 고체를 9~16메시로 파쇄하고, 공기 중 500℃로 2시간 소성하고, 산소를 제외한 원자비로 Cs1Si10이 되는 조성의 촉매를 제조하였다.
상기 촉매 30 ml를 내경 15 mm의 스테인리스제 반응관에 충전하고, 해당 반응관을 360℃의 반응관에 담구었다. 해당 반응관에 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈의 분압이 76 mmHg가 되도록 질소로 희석한 원료 가스를 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈의 공간속도 200h-1로 공급하여 상압에서 반응시켰다. 반응개시 1시간 후의 반응기 출구 가스를 메탄올에 포집하고, 가스크로마트그래피에 의하여 분석한 결과, N-비닐-2-피롤리돈(N-vinyl-2-pyrrolidone)의 수율은 87몰%였다.
실시예 9 : 감마-부티로락톤으로부터 1,4-부탄디올의 제조
상기 실시예 4에 의해 수득한 감마-부티로락톤을 루테늄(Ru)촉매 0.25mol% 와 이미다졸 리간드 1mol%를 이용하여 THF 용매, 100℃ 조건에서 수소가스(50 bar) 주입반응으로 1,4-부탄디올을 제조하였다 (Chem. Eur. J. 2012. 18, 9011-9018).
실시예 10: 아세트산으로부터 에탄올의 제조
상기 실시예 3-1)에 의해 부산물로 생산된 아세트산(acetic acid)을 이용하여 제1금속 및 제2금속, 규소질 지지체 및 하나 이상의 지지체 개질제를 포함하는 촉매의 존재 하에서 수소화반응에 의해 에탄올을 제조하였다.
제1금속 및 제2금속으로 Pt 및 Sn을 사용하고, SiO2 지지체와 CaSiO2를 지지체개질제로 하여 제조한 SiO2-CaSiO3-Pt-Sn 촉매를 사용하였다.
수소화반응 조건은 250℃, 100KPa의 압력하에서 수소와 아세트산을 기상으로 500hr-1이상의 가스 시간당 공간속도(GHSV)로 반응기에 공급하였다. 수소와 아세트산의 공급 몰비는 11:1로 하였다.
상기와 같은 수소화반응을 통해 에탄올이 촉매 kg당 600 g 이상 생산되었다.
실시예 11 : 에탄올로부터 에틸렌의 제조
상기 실시예 10으로부터 얻은 에탄올을 제올라이트(ZSM-5) 촉매를 사용하여 fixed-bed quartz reactor 에 넣고 550℃ 조건에서 반응시켜 에틸렌을 제조하였다(Catalysis, A: General, 2012, 162-167).
실시예 12 : 에틸렌으로부터 폴리에틸렌의 제조
상기 실시예 11로부터 얻은 에틸렌 가스를 Ziegler-Natta 촉매와 100 psi의 질소가스, 50℃ 온도에서 20분간 반응하여 폴리에틸렌을 제조하였다(GB patent 1,406,282, 27 Jan 1972).
실시예 13 : 에탄올로부터 모노에틸렌글리콜의 제조
상기 실시예 10으로부터 얻은 에탄올을 Na2PtCl4, Na2PtCl6 촉매와 반응시켜 모노에틸렌 그리콜을 얻을수 있다(J. Am. Chem. Soc., 1994, 116, 998-1003).
실시예 14: 숙신산으로부터 1,4-부탄디올의 제조
상기 실시예 3-2)에 의해 제조된 숙신산을 이용하여 카본 지지체 상에 팔라듐, 은, 레늄 금속을 포함하는 촉매하에서 수소화 반응에 의해 1,4-부탄디올로 제조하였다.
14-1) 촉매의 제조
수소화반응에 사용될 촉매 제조방법은 아래와 같다.
팔라듐 니트레이트 용액(palladium nitrate solution) 130.25 g(7.7% Pd), 질산은(silver nitrate) 16.5 g, 과레늄산 41.5 g(52.6%, Re)을 250cc 플라스크에 넣은 후, 아세토니트릴(acetonitrile)을 첨가하고, 상기 혼합물이 잘 용해되도록 흔든다. 이 용액의 질량은 296.2 g이다.
그후, 탄소지지체로 1.5 mm ACL40(제조사 : 프랑스의 CECA S.A.사, 판매사 : 미국의 Atochem North America Inc.) 276.5 g을 상기 Pd/Ag/Re 용액 286.4 g에 함침하고, 5.75시간 동안 방치한 후, 약 120℃의 오븐에서 밤새 건조시켜, 탄소지지체(ACL 40) 상에 Pd 3.3중량%, Ag 3.2중량%, Re 6.6중량%를 포함하는 촉매를 제조하였다.
14-2) 1,4-부탄디올의 제조
숙신산으로부터 카본 지지체 상에 팔라듐, 은, 레늄 금속을 포함하는 촉매하에서 수소화반응은 물의 존재하에서 2500 psig 압력, 160℃의 반응온도, 수소 GHSV=2760 hr-1, LHSV=0.55 hr-1, 반응하여 1,4-부탄디올을 제조하였다.
실시예 15: 숙신산으로부터 감마-부티로락톤과 테트라하이드로퓨란의 제조
상기 실시예 3-2)에 의해 제조된 숙신산을 이용하여 상업용 MCM-41을 전처리 한 후에 귀금속인 플라티넘, 팔라듐, 루세늄 금속의 촉매하에서 수소화반응에 의해 감마-부티로락톤과 테트라하이드로퓨란으로 제조하였다.
15-1) 촉매의 제조
수소화반응에 사용될 촉매는 모두 습식함침법으로 제조되었다.
귀금속 전구체로는 테트라아민플래티늄(Ⅱ) 나이트레이트(Tetraammineplatinum(II) nitrate), 팔라듐 니트레이트 용액(Palladium(II) nitrate ), 루테늄 클로라이드 수화물(Ruthenium(III) chloride hydrate )를 사용하였으며, 15wt%에 해당하는 이들 각각의 전구체를, 전처리한 상업용 MCM-41 (판매사 : 시그마 알드리치) 1g 과 함께 250ml 의 둥근 플라스크에 넣은 후, 물 또는 아세톤 용매를 과량 첨가하고, 로터리 진공 펌프를 이용하여 촉매를 제조하였다.
제조된 촉매는 약 120℃의 오븐에서 밤새 건조시켰으며, 반응전에 모두 450도에서 5시간을 수소로 환원시킨 후, 촉매 반응하였다.
15-2) 감마-부티로락톤과 테트라하이드로퓨란의 제조
회분식 반응기에 상기 실시예 3-2)에 의해 제조된 숙신산 5g을 N-1)의 방법으로 제조된 촉매를 3g과 1,4-Dioxane 용매를 50ml 첨가하여 감마-부티로락톤과 테트라하이드로퓨란으로 제조하였다. 반응 조건은 1467 psi의 반응압력이 될 수 있도록 수소를 채운 뒤 10 시간 반응하여 감마-부티로락톤과 테트라하이드로퓨란을 제조하였으며 반응 결과를 다음과 같다.
[표 6]
숙신산으로부터 감마-부티로락톤과 테트라하이드로퓨란의 제조
Figure PCTKR2014002467-appb-I000016
실시예 16 : 1,4-부탄디올로부터 감마-부티로락톤의 제조
상기 실시예 14에서 제조된 1,4-부탄디올을 이용하여 구리-아연계 촉매하에서 탈수소반응에 의해 감마-부티로락톤을 제조하였다.
16-1) 촉매의 제조
플라스크 내에 초산동 195 g, 질산 아연 20 g, 질산 알루미늄 101 g, 질산지르코닐 36 g에 물 5L를 넣고 용해시켰다. 이 용액에 수산화나트륨 124 g을 물 1L에 용해한 수용액을 첨가하고, 공침법에 의해 침전물을 생성하였다. 이 침전물을 수세, 건조한 후, 500℃에서 소성시켜 촉매 전구체를 얻었다. 이 촉매 전구체 25 g을 고정상 상압 기상 유통 반응장치의 촉매층(내경 17 mm, 길이 약 100 mm)에 충전하고, 질소로 희석한 수소를 환원제로 200℃ 이하에서 8시간 환원시켜 이 반응장치내에 감마-부티로락톤 제조용 Cu-ZnO-Al2O3-ZrO3 촉매층을 설정하였다.
16-2) 감마-부티로락톤의 제조
상기의 Cu-ZnO-Al2O3-ZrO3 촉매층이 설정된 고정상 상압 기상 유통 반응장치의 상부로부터 캐리어 가스인 질소의 공급량을 일률적으로 30 ml/min의 속도로 흘려보냈다. 이 질소가스와 함께 1,4-부탄디올을 용융 공급하고, 기화층에서 1,4-부탄디올을 기화시켜 촉매층에 공급하여 반응을 행하였다. 또한 기화층과 촉매층의 온도는 240℃였다. 1,4-부탄디올의 LHSV(Liquid Hourly Space Velocity)에 대한 변화율, 감마-부티로락톤 선택율에 따른 감마-부티로락톤 최대 수율은 97.9%였다.
실시예 17 : 1,4-부탄디올로부터 테트라하이드로푸란의 제조
상기 실시예 14에 의해 제조된 1,4-부탄디올을 이용하여 알루미나에 담체된 텅스턴 산화물 촉매하에서 탈수반응에 의해 테트라하이드로푸란을 제조하였다.
오토클레이브기에 150 g의 1,4-부탄디올과 15.0 g의 텅스텐산(H2WO4)을 충진한 후, 1000 rpm으로 2시간 동안 교반하면서 1000 psi의 수소하의 200℃에서 가열하여, 112 g의 테트라하이드로푸란을 얻었다.
[수탁번호]
기탁기관명 : 한국미생물보존센터(국외)
수탁번호 : KCCM10568
수탁일자 : 20040409
기탁기관명 : 한국미생물보존센터(국외)
수탁번호 : KCCM10872
수탁일자 : 20070705
기탁기관명 : 한국미생물보존센터(국외)
수탁번호 : KCCM10767
수탁일자 : 20060721
기탁기관명 : 한국미생물보존센터(국외)
수탁번호 : KCCM10873
수탁일자 : 20070705
Figure PCTKR2014002467-appb-I000017
Figure PCTKR2014002467-appb-I000018
Figure PCTKR2014002467-appb-I000019
Figure PCTKR2014002467-appb-I000020

Claims (23)

  1. 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤(homoserine lactone) 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    O-아실호모세린(O-acyl homoserine)은 O-아세틸-L-호모세린 (O-Acetyl-L-homoserine) 또는 O-숙시닐-L-호모세린(O-succinyl-L-homoserine) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산촉매는 염산인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바이오 유래 유기산은 아세트산 또는 숙신산을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 O-아실호모세린은 시스타치오닌 감마 신타아제 (cystathionine gamma synthase), O-숙시닐호모세린 설피하이드릴라제 또는 O-아세틸호모세린 설피하이드릴라제 의 활성이 제거 또는 약화된 미생물 유래인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 O-아세틸-L-호모세린은 추가로 호모세린 O-아세틸 트랜스퍼라아제(homoserine O-acetyl transferase)의 활성이 강화된 미생물 유래인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 O-숙시닐-L-호모세린은 추가로 O-숙시닐 트랜스퍼라아제의 활성이 강화된 미생물 유래인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤 및 유기산을 제조하는 단계; 상기 호모세린락톤으로부터 금속촉매와 수소가스의 존재하에서 탈질수소화반응으로 탈아민화하는 방법에 의해 감마-부티로락톤(gamma-butyrolactone)을 제조하는 단계;를 포함하는 감마-부티로락톤을 제조하는 방법.
  9. 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤 및 유기산을 제조하는 단계; 상기 호모세린락톤(homoserinelactone hydrochloride)으로부터 금속촉매와 수소가스를 이용하여 탈질수소화반응으로 탈아민화 하여 감마-부티로락톤을 제조하는 단계; 상기 감마-부티로락톤으로부터 브롬화인듐 촉매와 실란화합물의 존재하에서 에테르화반응에 의해 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran)을 제조하는 단계;를 포함하는 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran)을 제조하는 방법.
  10. 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤 및 유기산을 제조하는 단계; 상기 호모세린락톤 으로부터 금속촉매와 수소가스를 이용하여 탈질수소화반응으로 탈아민화 하여 감마-부티로락톤을 제조하는 단계; 상기 감마-부티로락톤으로부터 암모니아 수용액의 존재하에서 2-피롤리돈(2-Pyrrolidone)을 제조하는 단계;를 포함하는 2-피롤리돈을 제조하는 방법.
  11. 미생물 유래의 O-아실호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤 및 유기산을 제조하는 단계; 상기 호모세린락톤으로부터 금속촉매와 수소가스를 이용하여 탈질수소화반응으로 탈아민화 하여 감마 부티로락톤을 제조하는 단계; 상기 감마-부티로락톤으로부터 액상의 메틸아민의 존재하에서 N-메틸-피롤리돈(N-methyl-2- pyrrolidone)을 제조하는 단계;를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈을 제조하는 방법.
  12. 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤 및 유기산을 제조하는 단계; 상기 호모세린락톤으로부터 금속촉매와 수소가스를 이용하여 탈질수소화반응으로 탈아민화하여 감마-부티로락톤을 제조하는 단계; 상기 감마-부티로락톤으로부터 액상의 에틸알콜 아민의 존재하에서 탈수반응에 의해 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈을 제조하는 전단반응 및 상기 N-(2-하이드록시 에틸)-2-피롤리돈으로부터 알카리 금속 또는 알카리토금속 및 규소를 함유하는 산화물 촉매의 존재하에서 탈수반응에 의해 N-비닐-2-피롤리돈(N-vinyl-2-pyrrolidone)을 제조하는 후단반응;을 포함하는 N-비닐-2-피롤리돈을 제조하는 방법.
  13. 미생물 유래의 O-아실호모세린(O-acyl homoserine)으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤) 및 유기산을 제조하는 단계; 상기 호모세린락톤으로부터 금속촉매와 수소가스를 이용하여 탈질수소화반응으로 탈아민화하여 감마-부티로락톤을 제조하는 단계; 상기 감마-부티로락톤으로부터 루테늄 촉매하에서 이미다졸 리간드와 수소화반응에 의해 1,4-부탄디올(1,4-butanediol)을 제조하는 단계;를 포함하는 1,4-부탄디올을 제조하는 방법.
  14. 미생물 유래의 O-아세틸-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤과 바이오 유래 아세트산을 제조하는 단계; 상기 아세트산으로부터 제1금속, 규소질 지지체 및 하나 이상의 지지체 개질체를 포함하는 촉매의 존재 하에서 수소화반응에 의해 에탄올을 제조하는 단계;를 포함하는 에탄올을 제조하는 방법.
  15. 미생물 유래의 O-아세틸-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤과 바이오 유래 아세트산을 제조하는 단계; 상기 아세트산으로부터 제1금속, 규소질 지지체 및 하나 이상의 지지체 개질체를 포함하는 촉매의 존재 하에서 수소화반응에 의해 에탄올을 제조하는 단계; 상기 에탄올로부터 제올라이트(ZSM-5) 촉매의 존재하에서 탈수반응에 의해 에틸렌을 제조하는 단계;를 포함하는 에틸렌을 제조하는 방법.
  16. 미생물 유래의 O-아세틸-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤과 바이오 유래 아세트산을 제조하는 단계; 상기 아세트산으로부터 제1금속, 규소질 지지체 및 하나 이상의 지지체 개질체를 포함하는 촉매의 존재 하에서 수소화반응에 의해 에탄올을 제조하는 단계; 상기 에탄올로부터 불균일담지 촉매의 존재하에서 탈수반응에 의해 에틸렌을 제조하는 단계; 상기 에틸렌으로부터 Ziegler-Natta 촉매의 존재하에서 중합반응에 의해 폴리에틸렌을 제조하는 단계;를 포함하는 폴리에틸렌의 제조방법.
  17. 미생물 유래의 O-아세틸-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤과 바이오 유래 아세트산을 제조하는 단계; 상기 아세트산으로부터 제1금속, 규소질 지지체 및 하나 이상의 지지체 개질체를 포함하는 촉매의 존재 하에서 수소화반응에 의해 에탄올을 제조하는 단계; 상기 에탄올로부터 백금계 촉매의 존재하에서 모노에틸렌 글리콜을 제조하는 단계를 포함하는 모노에틸렌글리콜의 제조방법.
  18. 미생물 유래의 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤과 바이오 유래 숙신산을 제조하는 단계; 상기 숙신산으로부터 카본 지지체 상에 금속 촉매하에서 수소화반응(hydrogenation)에 의해 1,4-부탄디올을 제조하는 단계;를 포함하는 1,4-부탄디올의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 숙신산으로부터 카본 지지체 상에 금속 촉매하에서 수소화반응(hydrogenation)에 의해 1,4-부탄디올을 제조하는 단계에서 부산물로 테트라하이드로푸란이 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 미생물 유래의 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤과 바이오 유래 숙신산을 제조하는 단계; 상기 숙신산으로부터 카본 지지체 상에 금속 촉매하에서 수소화반응(hydrogenation)에 의해 1,4-부탄디올을 제조하는 단계; 상기 1,4-부탄디올로부터 구리-아연계 촉매하에서 탈수소반응에 의해 감마-부티로락톤을 제조하는 단계;를 포함하는 감마-부티로락톤을 제조하는 방법.
  21. 미생물 유래의 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤과 바이오 유래 숙신산을 제조하는 단계; 상기 숙신산으로부터 MCM-41을 전처리 한 후에 귀금속인 플라티넘, 팔라듐, 루세늄 금속의 촉매하에서 수소화반응에 의해 감마-부티로락톤과 테트라하이드로퓨란으로 제조하는 단계를 포함하는 감마-부티로락톤 및 테트라하이드로퓨란의 제조방법
  22. 미생물 유래의 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤과 바이오 유래 숙신산을 제조하는 단계; 상기 숙신산으로부터 카본 지지체 상에 금속 촉매하에서 수소화반응에 의해 1,4-부탄디올을 제조하는 단계; 1,4-부탄디올로부터 무기산, 텅스텐 산화물, 철인산염 중 선택되는 하나의 촉매하에서 탈수반응에 의해 테트라하이드로푸란을 제조하는 단계;를 포함하는 테트라하이드로푸란을 제조하는 방법.
  23. 미생물 유래의 O-숙시닐-L-호모세린으로부터 산촉매 하에서 가수분해반응에 의해 바이오 유래 호모세린락톤과 바이오 유래 숙신산을 제조하는 단계; 상기 숙신산으로부터 카본 지지체 상에 금속 촉매하에서 수소화반응(hydrogenation)에 의해 1,4-부탄디올을 제조하는 단계; 상기 1,4-부탄디올로부터 구리-아연계 촉매하에서 탈수소반응에 의해 감마-부티로락톤을 제조하는 단계; 상기 감마-부티로락톤으로부터 액상의 메틸아민을 첨가하여 탈수반응에 의해 N-메틸-피롤리돈(N-methyl-2- pyrrolidone)을 제조하는 단계;를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolione)을 제조하는 방법.
PCT/KR2014/002467 2013-03-20 2014-03-24 미생물 유래의 o-아실호모세린으로부터 바이오 유래 호모세린락톤 염산염 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 방법 WO2015141886A1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR112016020703-3A BR112016020703B1 (pt) 2013-03-20 2014-03-24 Método para produzir homosserina lactona e ácido orgânico
JP2016574882A JP6470769B2 (ja) 2013-03-20 2014-03-24 微生物由来のｏ−アシルホモセリンからバイオ由来のホモセリンラクトン塩酸塩及びバイオ由来の有機酸を製造する方法
MYPI2016001693A MY193518A (en) 2013-03-20 2014-03-24 Method for producing bio-based homoserine lactone and bio-based organic acid from o-acyl homoserine produced by microorganisms
DK14886152.9T DK3150710T3 (da) 2013-03-20 2014-03-24 Fremgangsmåde til fremstilling af homoserin-lacton og organisk syre fra mikroorganisme-afledt o-acyl-homoserin
AU2014386892A AU2014386892B2 (en) 2014-03-20 2014-03-24 Method for preparing biobased homoserine lactone hydrochloride and biobased organic acid from microorganism-derived O-acyl homoserine
CN201480077358.2A CN106795533B (zh) 2013-03-20 2014-03-24 由产生于微生物的o-酰基高丝氨酸制备基于生物的高丝氨酸内酯盐酸盐及基于生物的有机酸的方法
EP14886152.9A EP3150710B1 (en) 2014-03-20 2014-03-24 Method for preparing homoserine lactone and organic acid from microorganism-derived o-acyl homoserine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2014-0032512 2014-03-20
KR1020140032512A KR101735882B1 (ko) 2013-03-20 2014-03-20 미생물 유래의 o-아실호모세린으로부터 바이오 유래 호모세린락톤 염산염 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015141886A1 true WO2015141886A1 (ko) 2015-09-24

Family

ID=54146013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/002467 WO2015141886A1 (ko) 2013-03-20 2014-03-24 미생물 유래의 o-아실호모세린으로부터 바이오 유래 호모세린락톤 염산염 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 방법

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3150710B1 (ko)
AU (1) AU2014386892B2 (ko)
WO (1) WO2015141886A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017211883A1 (en) * 2016-06-07 2017-12-14 Danmarks Tekniske Universitet Bacterial cells with improved tolerance to polyols

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113563247B (zh) * 2021-08-11 2022-03-25 安徽晟捷新能源科技股份有限公司 一种利用1，4-丁二醇制备n-甲基吡咯烷酮的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001002668A (ja) * 1999-06-18 2001-01-09 Mitsubishi Chemicals Corp ホモセリンラクトンの製造方法
KR20080011132A (ko) * 2006-07-28 2008-01-31 씨제이제일제당 (주) Ｌ-메치오닌 전구체 생산 균주 및 상기 ｌ-메치오닌전구체로부터의 ｌ-메치오닌 및 유기산의 생산방법
JP2012143183A (ja) * 2011-01-12 2012-08-02 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Ｌ−ホモセリン及びｌ−ホモセリンラクトンの製造法
KR20130006464A (ko) * 2010-03-09 2013-01-16 노버스 인터내쇼날 인코포레이티드 락톤 중간체를 통한 호모세린으로부터 메티오닌 또는 셀레노메티오닌의 제조
JP5383203B2 (ja) * 2006-01-28 2014-01-08 エボニック デグサ ゲーエムベーハー ホモセリンからのメチオニンの製法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL261905A (ko) * 1960-03-02
US7851180B2 (en) * 2008-04-04 2010-12-14 Cj Cheiljedang Corporation Microorganism producing L-methionine precursor and the method of producing L-methionine precursor using the microorganism
US8283152B2 (en) * 2009-08-28 2012-10-09 Cj Cheiljedang Corporation Microorganism producing O-acetyl-homoserine and the method of producing O-acetyl-homoserine using the microorganism
US8609396B2 (en) * 2009-08-28 2013-12-17 Cj Cheiljedang Corporation Microorganism producing O-acetyl-homoserine and the method of producing O-acetyl-homoserine using the microorganism
WO2012087039A2 (ko) * 2010-12-21 2012-06-28 씨제이제일제당 (주) 호모세린 아세틸 트랜스퍼라제 활성을 가지는 변이형 폴리펩티드 및 이를 발현하는 미생물
US9126194B2 (en) * 2012-02-29 2015-09-08 Celanese International Corporation Catalyst having support containing tin and process for manufacturing ethanol

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001002668A (ja) * 1999-06-18 2001-01-09 Mitsubishi Chemicals Corp ホモセリンラクトンの製造方法
JP5383203B2 (ja) * 2006-01-28 2014-01-08 エボニック デグサ ゲーエムベーハー ホモセリンからのメチオニンの製法
KR20080011132A (ko) * 2006-07-28 2008-01-31 씨제이제일제당 (주) Ｌ-메치오닌 전구체 생산 균주 및 상기 ｌ-메치오닌전구체로부터의 ｌ-메치오닌 및 유기산의 생산방법
KR20130006464A (ko) * 2010-03-09 2013-01-16 노버스 인터내쇼날 인코포레이티드 락톤 중간체를 통한 호모세린으로부터 메티오닌 또는 셀레노메티오닌의 제조
JP2012143183A (ja) * 2011-01-12 2012-08-02 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Ｌ−ホモセリン及びｌ−ホモセリンラクトンの製造法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3150710A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017211883A1 (en) * 2016-06-07 2017-12-14 Danmarks Tekniske Universitet Bacterial cells with improved tolerance to polyols

Also Published As

Publication number Publication date
AU2014386892B2 (en) 2017-11-23
EP3150710B1 (en) 2022-05-11
EP3150710A1 (en) 2017-04-05
EP3150710A4 (en) 2018-02-28
AU2014386892A1 (en) 2016-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012091479A9 (en) Methods for production of l-methionine and related products
WO2018093107A1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
WO2011046380A2 (en) Method for preparation of carbamic acid (r)-1-aryl-2-tetrazolyl-ethyl ester
WO2010064764A1 (en) Method of preparing piceatannol using bacterial cytochrome p450 and composition therefor
CN115087634A (zh) 制备n6-((2-叠氮乙氧基)羰基)赖氨酸的方法
WO2013048177A2 (ko) 셀레노펜-접합 방향족 화합물, 및 이의 제조 방법
WO2018066872A1 (ko) 3-페닐-2,3,4,8,9,10-헥사히드로피라노[2,3-f]크로멘 유도체 및 이의 광학 이성질체 합성 방법
WO2015111864A1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
WO2015141886A1 (ko) 미생물 유래의 o-아실호모세린으로부터 바이오 유래 호모세린락톤 염산염 및 바이오 유래 유기산을 제조하는 방법
WO2020242204A1 (ko) Jak 저해제 화합물, 및 이를 포함하는 의약 조성물
WO2012030106A2 (en) Production method of intermediate compound for synthesizing medicament
WO2018147638A1 (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
WO2022045825A1 (ko) 중수소화 방향족 화합물의 제조 방법 및 중수소화 반응 조성물
WO2015156645A1 (ko) 호모세린계 화합물의 처리 공정
WO2012153991A2 (ko) 스트레커 반응용 촉매를 사용하는 키랄성 α-아미노나이트릴의 제조방법
WO2022045838A1 (ko) 중수소화 방향족 화합물의 제조 방법 및 중수소화 반응 조성물
WO2021251633A1 (ko) 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물 제조방법 및 제조시스템
WO2022169218A1 (ko) 중수소화 안트라센 화합물의 제조방법, 반응 조성물, 중수소화 안트라센 화합물 및 조성물
WO2022158903A1 (ko) 중수소화 안트라센 화합물의 제조방법, 반응 조성물, 중수소화 안트라센 화합물 및 조성물
WO2012157900A2 (ko) 18f-표지 pet 방사성의약품의 전구체 및 그 제조방법
WO2021141165A1 (ko) 아미노알콜-보론-바이놀 복합체 및 이를 이용한 광학활성 아미노알콜 유도체의 제조방법
WO2014112688A1 (ko) 질소에 치환기가 없는 이민의 촉매적 제조 방법 및 생성된 이민의 이용
WO2023018217A1 (ko) 빌리루빈의 합성 방법
WO2023008611A1 (ko) 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물 및 제조방법
WO2023018215A1 (ko) 빌리루빈의 합성 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14886152

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016574882

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: IDP00201606256

Country of ref document: ID

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014386892

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20140324

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014886152

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014886152

Country of ref document: EP

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112016020703

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112016020703

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20160908