生物催化合成1,7-二氨基庚烷

基本信息

1,7-二氨基庚烷，英文名heptan-1,7-diamin，CAS号：646-19-5，分子量：130.231，密度：0.9±0.1 g/cm³，沸点224.0±8.0°C at 760 mmHg，分子式：C₇H₁₈N₂，熔点：26-29°C(lit.)，闪点：87.8±0.0°C，蒸汽压：0.1±0.4 mmHg at 25°C，白色至淡黄色结晶大块，可溶于水，应存放在密封容器内，并放在阴凉，干燥处。储存的地方必须远离氧化剂。

背景技术

1,7-二氨基庚烷是一种大量使用的商品化学品，主要用作聚酰胺塑料制造中的单体前体，用于制造工程塑料、机械配件、纤维、薄膜和其他应用，因此，1,7-二氨基庚烷每年的需求量非常大。

目前1,7-二氨基庚烷生产的主要工业流程是由杜邦公司开发的。以烯烃为原料的制备工艺虽然已成功大规模应用，但该工艺仍存在使用剧毒氰化氢，具有反应条件恶劣、选择性差等问题。为了克服这些问题，多年来甚至几十年来，人们一直试图通过取代有害试剂或/和改变原料基础来寻找更无害于环境的工艺。虽然已经有了一些更好的方法避免使用氰化物，但仍然存在诸如反应温度高、压力高和催化剂负载高的限制。相反，可能采用生物方法能够提供温和的反应条件和极好的选择性。然而，到目前为止，仅报道了一条己二酸到1,6-己二胺的生物催化途径，其中包括羧酸还原酶(CARs)和转氨酶(TAs)，涉及两轮还原/胺化反应的催化，仅产生约3mM 1,6-己二胺，副产物为积累了70%的6-氨基己酸(6ACA)中间体。但是还没有报道通过生物方法制备1,7-二氨基庚烷的工艺。

目前，人工设计的级联催化引起了越来越多的关注，因为它可以用简单、廉价和易得的起始材料一锅高效地合成目标分子。因此，寻找一种新的生物级联催化途径来高效合成1,7-二氨基庚烷是一个非常理想的工艺思路。

制备方法

步骤一包括在内源性辅助因子NADPH存在下，由酶p450催化将环庚烷羟基化得到环庚醇。

步骤二包括在NADP⁺存在下经乙醇脱氢酶(ADH)催化的环庚醇氧化生成环庚酮，再经Baeyer-Villiger氧化酶(BVMO)将环庚酮转化为庚内酯，内酯酶(Lac)催化庚内酯水解生成7-羟基庚酸，随后用CAR（借助磷酸乙酯转移酶（SFP）)以及内源性醛酮还原酶（AKR）连续还原为1,7-庚二醇。

步骤三包括由ChnD和TA催化的两轮氧化/胺化反应，即先将1,7-庚二醇经ChnD氧化成7-羟基庚醛，再经TA催化氨化得到7-氨基庚醇，再经ChnD氧化成7-氨基庚醛，最后经TA催化氨化得到1,7-二氨基庚烷。

参考文献

[1]Zhongwei Z,Lin F,Fei W, et al. Transforming Inert Cycloalkanes into α,ω-Diamines by Designed Enzymatic Cascade Catalysis.[J]. Angewandte Chemie (International ed. in English),2023.