用于生产2,5-呋喃二甲酸的组合物和方法技术

一种用于制备2,5

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产2,5
‑
呋喃二甲酸的组合物和方法
[0001]与相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年3月12日提交的题为“用于从5
‑
羟甲基糠醛生产2,5
‑
呋喃二甲酸的组合物和方法”(Compositions and Methods for 2,5
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Furan Dicarboxylic Acid Production from 5
‑
Hydroxymethylfurfural)的美国临时专利申请系列号62/988,841的利益，所述临时申请为所有目的整体通过参考并入本文。
[0003]关于联邦资助的研究或开发的陈述
[0004]不适用。


[0005]本公开涉及高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸的生产。更具体来说，本公开涉及在温和条件下高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸的化学酶法合成。

技术介绍

[0006]2,5
‑
呋喃二甲酸(FDCA)被美国能源部视为源自于生物质的前12大增值化学品之一。FDCA被用于生产多种化合物，包括琥珀酸、呋喃
‑
2,5
‑
二甲酸异癸基酯、呋喃
‑
2,5
‑
二甲酸异壬基酯、呋喃
‑
2,5
‑
二甲酸二戊酯、呋喃
‑
2,5
‑
二甲酸二庚酯和聚(十二烷二酸乙二酯
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2,5
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呋喃二甲酸乙二酯)(PEDF)。FDCA是制备己酸、大环配体、杀真菌剂、腐蚀抑制剂和tiolene薄膜中的重要成分。所述化合物也可作为前体用于合成单体例如二氯、二甲基、二乙基或双(羟乙基)衍生物，用于生产聚酯、聚酰胺和增塑剂。FDCA也已在医学中用作麻醉剂、抗生素和螯合剂，用于去除肾结石。FDCA的特别有趣之处在于它是聚呋喃二甲酸乙二酯(PEF)合成的前体，所述PEF是基于石油的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二酯(PEB)的替代性聚合物。PEF聚合物由用另一种可再生化学品单乙二醇(MEG)连接的呋喃
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2,5
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二甲酸(FDCA)单体组成。PET的单体对苯二甲酸(PTA)与FDCA之间的结构相似性允许使用现有的聚酯基础设施进行PEF聚合。此外，与PET相比，PEF表现出增强的阻隔、热和机械性能。
[0007]FDCA可以从可再生糖例如葡萄糖和果糖生产。产生FDCA的常规方法目前包括两条主要的竞争路线：1)果糖通过HMF中间体的氧化和脱水，和2)醛糖二酸的C2或C5位处的酮形成，以促进呋喃形成。

技术实现思路

[0008]本文公开了一种用于制备2,5
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呋喃二甲酸的化学酶方法，所述方法包括：将D
‑
葡萄糖与(i)选自基本上由半乳糖氧化酶、吡喃糖2
‑
氧化酶、葡糖二酸脱水酶、过氧化氢酶组成的组的至少两种酶及其组合接触，以产生中间体；和(ii)将所述中间体与金属催化剂和酸催化剂接触，以形成2,5
‑
呋喃二甲酸。
[0009]本文还公开了一种用于制备2,5
‑
呋喃二甲酸的化学酶方法，所述方法包括：用酶氧化组合物对5
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羟甲基糠醛进行酶氧化以形成中间体，所述组合物包含选自芳基醇氧化酶
(AAO)、氯过氧化物酶(CPO)、5
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羟甲基糠醛氧化酶(HMFO)、乙二醛氧化酶(GLOX)、周质醛氧化酶(PaoABC)、非特异性过氧化酶(UPO)、辣根过氧化物酶(HRP)、伴有或不伴有激活酶辣根过氧化物酶(HRP)的半乳糖氧化酶(GAO)、乳过氧化物酶(LPO)、髓过氧化物酶(MPO)、嗜酸性粒细胞过氧化物酶(EPO)、甲状腺过氧化物酶(TPO)、卵过氧化物酶、唾液过氧化物酶、钒卤过氧化物酶、非哺乳动物脊椎动物过氧化物酶(POX)、过氧蛋白(Pxd)、细菌过氧素(peroxicin，Pxc)、无脊椎动物过氧连接蛋白(peroxinectin，Pxt)和短过氧对接蛋白(peroxidockerin，PxDo)、短过氧对接蛋白(Pxt)、α
‑
加双氧酶(aDox)、双重氧化酶(DuOx)、前列腺素H合酶或环加氧酶(PGHS/CyOx)、亚油酸二醇合酶(LDS)、其功能性变体的一种或多种酶及其任何组合；和使用金属催化剂氧化所述中间体，以形成2,5
‑
呋喃二甲酸。
附图说明
[0010]为了详细描述所公开的方法和系统的各个方面，现在将参考附图，在所述附图中：
[0011]图1是来自于实施例1的样品的葡萄糖转化的比活性的图。
[0012]图2是来自于实施例2的样品的葡萄糖和葡萄糖酸盐转化的比活性的图。
[0013]图3是GAO
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Mut47和GAO
‑
Mut107对0.5和2％葡萄糖的活性的图。
[0014]图4是Parr反应中残留葡萄糖浓度的图。
[0015]图5是氧化酶类对葡萄糖和氧化衍生物的比活性的图。
[0016]图6是己二醛葡糖(Glucodialdose)或葡萄糖反应中吡喃糖2
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氧化酶的HPLC
‑
MS迹线的汇编。
[0017]图7是本文公开的类型的工艺流程图或化学酶方法的一种情况。
具体实施方式
[0018]为了更清楚地定义本文使用的术语，提供了下述定义。除非另有指明，否则下述定义适用于本公开。如果术语在本公开中使用但未在本文中具体定义，则可以应用来自于《IUPAC化学术语总目录》(IUPAC Compendium of Chemical Terminology)第二版(1997)的定义，只要该定义不与本文中任何其他公开内容或应用的定义冲突或不使应用该定义的任何权利要求项不确定或无效即可。
[0019]元素周期表中的元素族使用Chemical and Engineering News,63(5),27,1985中出版的元素周期表版本中指示的编号方案指示。在某些情况下，元素族可以使用分配给所述族的通用名来指示；例如，碱金属用于第1族元素，碱土金属用于第2族元素，过渡金属用于第3
‑
12族元素，卤素用于第17族元素，等等。
[0020]关于权利要求项的过渡性术语或短语，与“包括”、“含有”、“具有”或“特征在于”同义的过渡性术语“包含”是包含性或开放式的，并且不排除额外的、未叙述的要素或方法步骤。过渡性短语“由
……
组成”排除了在权利要求项中未指定的任何要素、步骤或成分。过渡性短语“基本上由
……
组成”将权利要求项的范围限制到指定的材料或步骤以及那些不实质性影响要求保护的专利技术的基本和新颖特征的材料或步骤。短语“基本上由
……
组成”占据了以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制备2,5
‑
呋喃二甲酸的化学酶方法，所述方法包括：将D
‑
葡萄糖与(i)选自基本上由半乳糖氧化酶、吡喃糖2
‑
氧化酶、葡糖二酸脱水酶、过氧化氢酶组成的组的至少两种酶及其组合接触，以产生中间体；和(ii)将所述中间体与金属催化剂和酸催化剂接触，以形成2,5
‑
呋喃二甲酸。2.根据权利要求1所述的化学酶方法，其中将D
‑
葡萄糖与半乳糖氧化酶和过氧化氢酶接触以形成D
‑
己二醛葡糖；并且其中所述方法还包括：将D
‑
己二醛葡糖与吡喃糖
‑2‑
氧化酶和过氧化氢酶在适合于形成2
‑
酮基
‑
己二醛葡糖的条件下接触；将2
‑
酮基
‑
己二醛葡糖与非均相金属催化剂接触，以形成2
‑
酮基
‑
葡糖二酸；将2
‑
酮基葡糖二酸在酸催化剂存在下脱水，以形成2,5
‑
呋喃二甲酸。3.根据权利要求1所述的化学酶方法，其中将D
‑
葡萄糖与半乳糖氧化酶和过氧化氢酶接触以形成D
‑
己二醛葡糖；并且其中所述方法还包括：将D
‑
己二醛葡糖与吡喃糖
‑2‑
氧化酶和过氧化氢酶在适合于形成2
‑
酮基
‑
己二醛葡糖的条件下接触；将2
‑
酮基
‑
己二醛葡糖用酸催化剂脱水，以形成2,5
‑
呋喃二甲醛；和将2,5
‑
呋喃二甲醛在非均相金属催化剂存在下氧化，以形成2,5
‑
呋喃二甲酸。4.根据权利要求1所述的化学酶方法，其中将D
‑
葡萄糖与半乳糖氧化酶和过氧化氢酶接触以形成D
‑
己二醛葡糖；并且其中所述方法还包括：将D
‑
己二醛葡糖与金属催化剂接触，以形成D
‑
葡糖二酸；将D
‑
葡糖二酸用葡糖二酸脱水酶脱水，以形成5
‑
酮基
‑4‑
脱氧己二醛葡糖；和将5
‑
酮基
‑4‑
脱氧己二醛葡糖在酸催化剂存在下环化，以形成2,5
‑
呋喃二甲酸。5.根据权利要求1所述的化学酶方法，其中将D
‑
葡萄糖与吡喃糖
‑2‑
氧化酶和过氧化氢酶接触以形成2
‑
酮基
‑
葡萄糖；并且其中所述方法还包括：将2
‑
酮基
‑
葡萄糖用酸催化剂在适合于形成2,5
‑
呋喃二甲醛的条件下脱水；将5
‑
酮基
‑4‑
脱氧己二醛葡糖用酸催化剂脱水，以形成2,5
‑
呋喃二甲醛；和将2,5
‑
呋喃二甲醛在非均相金属催化剂存在下氧化，以形成2,5
‑
呋喃二甲酸。6.根据权利要求1所述的化学酶方法，其中所述半乳糖氧化酶具有SEQ ID NO.：1至SEQ ID NO.：6中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尼，
申请(专利权)人：索鲁根公司，
类型：发明
国别省市：