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高值化手性氨基酸生物合成技术
进入21世纪以来，手性氨基酸作为最重要的原料和中间体，市场规模也越来越大。本项目目前研发的手性氨基酸包含L-2-氨基丁酸、D-苏氨酸、L-天冬酰胺、L-叔亮氨酸、L-色氨酸等。
创新点：
1）本项目采用一锅化反应，以廉价的L-苏氨酸为原料，经过工程菌催化合成2-氨基丁酸，反应时间10-12 h，原料的转化率达到99%以上，2-氨基丁酸的产量达到100 g/L以上。
2）以消旋化苏氨酸为原料，进行酶法拆分制备D-苏氨酸。底物添加量达到2.5 M,反应10 h内达到完全拆分，D-苏氨酸ee值为99%。
3）以天冬氨酸为原料，采用工程菌催化反应10-12 h，L-天冬氨酸转化率达到了94.4 %，L-天冬酰胺产量可达120 g/L，生产强度达到12.4 g/(L•h)。
4）基于构建的基因工程菌，采用偶联辅酶再生技术，转化廉价底物合成L-叔亮氨酸，反应24 h，底物转化率达95%，产量达到100 g/L以上水平。
5）其它手性氨基酸（L-色氨酸、D-氨基酸）发酵和生物合成正在陆续开展中。
6）多种高效酶制剂的工程菌株构建、发酵产酶以及多种中间体的制备。如苏氨酸脱氨酶、亮氨酸脱氢酶、甲酸脱氢酶、ω-转氨酶等，以及利用这些酶制备的多种医药中间体。
江南大学
2021-05-11
苯酚一步羟基化合成苯二酚
成果描述：对苯二酚和邻苯二酚是重要的化工产品，在医药、染料、橡胶和有机合成等领域都有广泛的用途。近年来，随着经济的发展和人民物质生活水平的提高，苯二酚的应用领域得到扩展，市场需求巨大。合成苯二酚的方法由于操作过程复杂、生产过程能耗大和环境污染严重等原因基本濒临淘汰。苯酚直接羟基化法由于反应副产物主要是水、原子利用率高符合绿色化学的观点。在温和条件下由苯酚羟基化一步合成苯二酚对于实现化工产品的清洁化和节能化生产意义重大。已经工业化的Brichem法所用的TS-1催化剂制备过程复杂，使得催化剂成本很高，因此仍需寻找能够替代TS-1的催化剂。 本成果提供价廉易得、制备成本低、性能稳定的苯酚羟基化催化剂。碳分子筛进行改性处理后对苯酚一步氧化制取二酚具有很好的反应活性，重复使用6次活性基本不下降，具有很好的稳定活性。其中经氢氟酸和盐酸混合液处理碳分子筛后再用过氧化氢浸泡处理得到的催化剂，具有最好的反应活性，苯酚的转化率为29.6%，二酚的收率为23%，过氧化氢的利用率达到80%。 盐酸处理后的活性炭浸渍硝酸铁，烘干后在400℃焙烧后，用于苯酚的羟基化，在温和条件下（30℃，接近常温）反应2小时，可获得36%的二酚收率，二酚选择性85-90%，过氧化氢的利用率达到40%。市场前景分析：该项技术可应用于化工生产企业，使用该项技术，可以避免副产物，二酚单程收率高，原料可回收进一步使用，生产过程更容易达到环评要求。与同类成果相比的优势分析：催化剂活性评价： 30 °C、苯酚:H2O2为 1:1、载铁催化剂用量0.1g、反应时间1~2h，苯二酚收率 36 %。 30 °C、苯酚:H2O2为 3:1、碳分子筛用量0.1g、反应时间1~2h，苯二酚收率23%. 催化剂稳定性评价： 30 °C、苯:H2O2为 1:3、载铁催化剂用量0.5g、反应时间4~7 h，催化剂重复3次，活性保持基本不变。 国内先进。
四川大学
2021-04-10
生物法合成D-精氨酸联产瓜氨酸
D-精氨酸(D-Arg)是重要的手性试剂和医药中间体。可抑制癌症扩散，治疗生长激素过多释放造成的紊乱，具有抑制DNA合成、前列腺癌细胞增殖的功能。本方法以L-Arg为原料经过化学消旋，获得DL-Arg。而后利用基因工程技术构建重组菌株，对DL-Arg进行酶法转化，获得高收率及高光学纯的D-Arg。同时副产物L-瓜氨酸Cit是人体尿素循环的一个重要中间代谢物，用于男性性功能障碍、高血压和冠心病等多种疾病的治疗，有助于提高机体免疫能力，且在脑血流的调节中发挥重要作用。该方法利用了化学反应的效率高、成本低的特点，又利用精氨酸脱亚胺酶对DL-Arg进行生物转化，充分利用生物酶所具有的催化专一性的优点，使D-Arg制备路线达到高效、立体专一的特点，该方法优于国内外相应报道，具有工业化优势，可以提高资源的利用率、减少工业废物的产生与排放。
南京工业大学
2021-04-13
尿素－甲醇间接法合成碳酸二甲酯
项目简介 碳酸二甲酯是用途广泛的绿色化学品，目前国内主要采用酯交换法生产，一方面原料（碳酸丙烯酯）来源受石化行业制约，另一方面在生产碳酸二甲酯的同时副产大量1,2-丙二醇。为同时解决上述两个问题，本项目采用尿素与1,2-丙二醇反应生产碳酸丙烯酯。结合碳酸丙烯酯与甲醇酯交换合成碳酸二甲酯反应，总反应过程为尿素与甲醇反应合成碳酸二甲酯。因此，本项目为尿素－甲醇简介合成碳酸二甲酯。二、市场前景DMC可用于制备聚氨酯、聚碳酸酯、医药、农药、香料等；可代替硫酸二甲酯作羰基化剂、甲基化剂和甲脂化剂；还可作高新烷值汽油增进剂，是近年来石油化工热门产品，并可衍生一系列新的化工产品，被誉为有机合成的新基块。以甲醇氧化羰基化合成DMC，原料来源、市场需求和化工产品系列化方面皆具有明显的优势；并且是21世纪极有吸引力的基本化工原料。特别是石油资源贫乏的地区，DMC对当地化工生产将起到重要作用。三、规模与投资年产500吨碳酸丙烯酯反应装置设备费60万元。四、生产设备反应釜、精馏塔等。五、合作方式寻找中试伙伴。项目负责人：赵新强联系电话： 022-60202427
河北工业大学
2021-04-13
一种电磁渐进柔性复合成形方法
本发明属于零件成形制造相关技术领域，其公开了一种电磁渐 进柔性复合成形方法，其包括以下步骤：提供包含有放电组件、型面 由多个离散的基本体组成的多点支撑模具及四个液压缸的电磁成形装 置；调整基本体以形成顶层型面，液压缸通过移动以压紧板件；放电 线圈沿着顶层型面逐次移动，放电组件随着放电线圈的移动逐次放电， 板件逐渐朝远离放电线圈的方向运动，直至板件与顶层型面相贴合； 重新调整基本体的高度以形成新的顶层型面后，并重新夹紧
华中科技大学
2021-04-14
反应精馏法合成乙二醇二醋酸酯
乙二醇二醋酸酯，又名二乙酸乙二醇酯，为无色液体，沸点190.2℃。它是优良、高效、安全无毒的有机溶剂。广泛用于制药工业；铸造树脂有机酯固化剂；也作为各种有机树脂特别是硝化纤维素的优良溶剂，和皮革光亮剂的原料；在油漆涂料中作为硝基喷漆、印刷油墨、纤维素酯、荧光涂料的溶剂；在烟草工业中，乙二醇二乙酸酯可用作三醋酸甘油酯的代用品，在有机合成工业中用途也十分广泛。传统生产乙二醇二醋酸酯的方法是1，2-二溴乙烷合成法和乙二醇、醋酸酯化合成法。1,2-二溴乙烷法是用无水醋酸钾(钠)与1，2-二溴乙烷反应而得，此法原料要求严格，且收率不高(小于60％)，这限制了它的生产和开发利用。醋酸酯化合成法是以对甲苯磺酸、树脂、氯化物、硫酸盐等作为催化剂，通过酯化反应合成乙二醇二醋酸酯，此法原料有醋酸，对反应装置的耐腐蚀性要求高，成本增加，环境污染严重。本工艺针对目前乙二醇二醋酸酯生产中存在的问题，提供了一种新的合成方法，本工艺采用反应精馏技术，反应条件温和，设备损耗小，而且副产物仲丁醇也是一种重要的化工原料，理论原子收率为100%。
天津大学
2023-05-10
间三氟甲基苯酚合成改进新方法
间三氟甲基苯酚是间氨基三氟甲苯的主要衍生产品之一，它是合成酰氨类农药除草剂“吡氟草胺”的关键中间体。另外，其嘧啶丙烯酸酯作为农药杀菌剂使用；在医药领域，用于合成抗菌素重要中间体3-芳基甲基头孢菌素衍生物，合成抗惊蕨药物苯基苯氧乙基氨基磺酸酯，抗结核病药物N、N-二苯基脲衍生物。根据目前文献报道，间三氟甲基苯酚的合成方法有五种: 过氧化氢氧化法,三氟甲基烷基化法,电解法,重氮化水解法,醚水解法等。其中重氮化水解法所使用的原料便宜易得,反应条件温和, 产品的收率和纯度高。该法是目前工业上应用得最广泛的方法。
天津大学
2023-05-10
耐高温半芳香尼龙产业化合成技术
半芳香族尼龙是耐高温聚合物的一个重要的新兴品种，由于其性能优异价格相对低廉近年来得到了学术界和产业界的广泛关注。目前国际上半芳香尼龙的主要供应商有法国的Rhone-Poulenc Chfmfe、意大利的Eniricerche、日本的三井化学、美国的Amoco、Dupont、比利时的Solvay、荷兰的DSM公司等。随着我国经济建设的不断发展，国内对半芳香族尼龙的需求不断增加，其市场潜力十分巨大。但国内由于在半芳香尼龙领域起步较晚，目前只有少数单位开展了相关的研究工作，还没有企业真正实现半芳香尼龙（PA6T）的产业化生产。四川大学聚芳硫醚课题组是一个具有多年高性能聚合物合成及加工经验的科研团队。课题组依托着四川大学高分子材料985平台，长期承担863、国家科技支撑计划、国家自然科学基金、教育部省部产学研项目等国家级、省部级的科研项目，并在在高性能高分子材料合成、改性、成型加工及产业链建设方面做出了很多重要的贡献。本课题组为国内目前唯一的研究开发PA6T树脂的单位，研究工作取得了较大进展突破，并已经达到了进行产业化工作的水平。PA6T的产业化生产将对我国高性能聚合物领域及相关后续产业产生重大的影响，其前景十分巨大。
四川大学
2023-05-15
气相合成γ-丁内酯技术及催化剂
γ-丁内酯是一种用途极其广泛的重要化工原料，尤其近几年国内外需求量呈上升趋势。现阶段合成γ-丁内酯主要有1,4-丁二醇脱氢法和顺酐加氢法。顺酐加氢法虽然原料成本较低，但由于原料对反应器有严重的腐蚀，并且氢气耗量大，产物损失较多，生产效率低，所以已经逐渐被生产厂家淘汰。1,4-丁二醇脱氢法，为目前较为先进的生产方法，但生产中仍需引入氢气，所以氢源问题限制了一部分企业的生产，并造成设备造价提高。我组经多年的研究开发，成功研制出了高效专用工业催化剂，即在非临氢状态下合成γ-丁内酯，在高空速、较低的反应温
南开大学
2021-04-14
工程酿酒酵母高效合成人参皂苷Ro
本发明达到的技术效果为工程化酿酒酵母菌可实现无需添加异源前体物或底物仅通过培养微生物即可从头合成高效人参皂苷Ro、竹节参皂苷Ⅳa、姜状三七苷R1等三种齐墩果烷型稀有人参皂苷以及金盏花苷E。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
人参皂苷Ro 是人参的主要活性成分之一，具有多种药理、生理活性,在人参中含量较低（约0.4%），无法满足日益增长的市场需求，而利用微生物从头合成人参皂苷Ro则可以有效解决该问题，颠覆传统的获取方式，然而合成途径未知，目前尚未有利用微生物从头合成的报道。
本发明技术方案：1.通过生物信息学分析，对现有数据库中的多种植物基因组、转录组数据进行分析和比对，初步筛选候选基因，再结合前期经验和实验基础通过进化树分析、同源建模、分子对接、保守序列分析等手段，确定最终的候选基因；2.通过酶工程等手段，对候选基因进行重组表达、体外酶活验证、底物谱验证等，挑选最合适的酶；3.通过合成生物学、代谢工程、分子生物学相关技术手段，对相关酶进行质粒构建、底盘宿主代谢网络调控、异源途径整合，最终成功构建人参皂苷Ro微生物细胞工厂。
本发明解决了人参皂苷Ro天然代谢途径未知、异源途径与底盘宿主适配性、已报道相关酶活性低等关键技术问题。本发明达到的技术效果为工程化酿酒酵母菌可实现无需添加异源前体物或底物仅通过培养微生物即可从头合成高效人参皂苷Ro、竹节参皂苷Ⅳa、姜状三七苷R1等三种齐墩果烷型稀有人参皂苷以及金盏花苷E。
本发明创新点包括：1.通过基因挖掘手段获得的关键酶性能远远优于已报道的酶；2.通过基因挖掘手段获得的多个关键酶，实现了人参皂苷Ro的合成途径构建；3.首次实现了利用微生物从头合成人参皂苷Ro、竹节参皂苷Ⅳa、姜状三七苷R1等三种齐墩果烷型稀有人参皂苷以及金盏花苷E。
齐墩果烷型稀有人参皂苷，由于其丰富且具备一定特殊性的药理、生理活性，可作为现有人参皂苷市场的强力补充，应用前景广阔。而其天然含量极低，利用微生物对其进行从头合成可大大降低生产成本与产物分离纯化难度，减少有机试剂用量，不依赖植物种植，周期更短，符合国家绿了环保、可持续发展的硬性要求，微生物绿色制造是当前的政策导向也是发展的必然趋势。
北京理工大学
2022-08-17