江南8种酶“一锅”催化 高效绿色合成尼龙单体—新闻—科学网
时间：2024-01-01 14:26:24 已阅读:77次
尼龙是一种运用很是广泛的合成纤维，尼龙品种较多，此中尼龙66是最主要的一种。尼龙66的重要原料之一己二酸属在二元羧酸类尼龙单体，其合成重要依靠高污染、高能耗的多步调化学氧化历程。
湖北年夜学生命科学学院、省部共建生物催化与酶项目国度重点试验室李爱涛传授团队，设计了一条全新的人工生物合成路子，经由过程理性设计微生物菌群催化系统，哄骗空气中的氧为氧化剂，于水溶液中把环烷烃或者环烷醇转化为响应的二元羧酸尼龙单体。这一研究结果无望解决困扰科学界以及工业界数近半个世纪的难题，相干论文《理性设计年夜肠杆菌菌群催化环烷烃一锅法合成尼龙单体 , -二元羧酸》10月7日于线揭晓于《天然 通信》上。 化学法合成尼龙单体，污染情况受制约 尼龙是聚酰胺的俗称，是世界上呈现的第一种合成纤维，它的合成不只是纤维合成工业的庞大冲破，同时也是高份子化学的一个很是主要里程碑。 尼龙的品种较多，根据单体的布局可以分为脂肪族、芬芳族和脂肪-芬芳族尼龙，此中脂肪族尼龙中的尼龙66是最主要的一种，被年夜量广泛地运用到浩繁瓜葛国计平易近生的主要范畴，如纺织服装、医药卫生、农业食物、物流运输及军事国防等。 尼龙66是由己二酸与己二胺缩合制患上，而己二酸作为此中重要的单体，其合成重要依靠高污染、高能耗的多步调化学氧化历程。 李爱涛先容，该历程需要使用年夜量腐化性的硝酸，同时孕育发生年夜量的NO、N2O等无害温室气体(约占全世界10%N2O)，带来诸多的情况问题，好比全世界天气变暖、臭氧浮泛等，是以严峻制约着尼龙66财产的成长。 针对于上述问题，近几十年来，科学家们始终于摸索该类尼龙单体高效、绿色的新合成要领与工艺。例如，近期德国阿尔伯特-爱因斯坦年夜学的马蒂亚斯 贝勒传授团队����APP于《科学》杂志上揭晓了文章，报导了一种不需要硝酸，就能够出产己二酸的全新工艺，即接纳钯金属催化系统实现了丁二烯双羰基化一步制己二酸酯。然而，该系统仍存于必然的局限性，好比催化剂不变性差、成本高和贵金属收受接管坚苦等，限定了其进一步的工业化运用。 用重价酶催化，高效绿色合成尼龙单体 跟着合成生物技能的成长，人工设计的多酶级联催化，可以将多种具备差别催化活性的酶催化剂放于统一个反映系统中，于暖和且情况敌对的前提下将重价易患的原料，经由过程一锅多步法合成人类需要的高附加值产物。 此外，假如间接哄骗表达多种酶的细胞作为催化剂，于体内催化方针反映，可以免酶的分散纯化和昂贵辅酶的增添，从而年夜年夜降低出产成本。基在这些缘故原由，重新设计细胞催化剂实现体内方针级联催化反映得到了广泛的存眷。 而将该要领用在己二酸的合成，无望解决困扰科学界以及工业界数近几十年来的难题。 为了实现上述方针，李爱涛团队重新设计了一条含8个酶的生物合成路子，指望于统一个反映系统中颠末级联催化把环己烷转化为己二酸。 接下来，研究职员测验考试将8种酶于统一个细胞中举行表达来构建细胞催化剂，发明因为细胞承担过重，某些酶于细胞内的表达量很低，致使整个反映的催化效率很差。为相识决上述问题，研究职员将8种酶分离到三种年夜肠杆菌中举行表达，起首得到三种具备差别催化功效的细胞催化剂， 再将三种细胞举行组合得到菌群催化剂。经由过程使命分工、团队协作的体式格局，终极实现了环己烷到己二酸的高效绿色合成。 该历程于暖和前提下（常温、常压以及水相）举行催化反映，使用自力更生的辅酶自轮回，不需要任何外源的昂贵辅酶，成本低。同时反映历程没有任何中间产品的堆集，选择性高、产品单一，后续分散纯化简朴。 此外，经由过程 即插即用 的计谋对于三种细胞催化剂举行肆意的拆卸，可以从路子中某个环节的中间产品出发，颠末催化转化合成己二酸产物。进一步发明，理性设计的年夜肠杆菌菌群还可以实现差别碳个数的环烷烃或者环烷醇获得差别尼龙单体（二元羧酸）的合成，充实证实了改要领的普适性。末了，哄骗年夜肠杆菌微生物菌群作为催化剂，于发酵罐上实现了己二酸产品的放年夜制备，为实现生物法年夜范围合成 , -二元羧酸奠基了主要的根蒂根基。 出格声明：本文转载仅仅是出在流传信息的需要，其实不象征着代表本消息网不雅点或者证明其内容的真实性；如其他媒体、消息网或者小我私家从本消息网转载使用，须保留本消息网注明的 来历 ，并自大版权等法令义务；作者假如不但愿被转载或者者接洽转载稿费等事宜，请与咱们联系。/江南