[发明专利]一种生物催化制备β-氨基丙酸的方法

说明书

本发明属于β‑氨基丙酸制备技术领域，具体公开了一种生物催化制备β‑氨基丙酸的方法。本发明以丙烯酸、氨水为主要原料，在适当温度下混合，并调节控制混合时的pH值，之后在生物催化酶的作用下并控制合适的温度，制备得到β‑氨基丙酸。本发明方法提高了反应效率和原料转化率，且整个生产工艺简单，原料价廉易得，生产安全环保，相较现有方法大幅降低了生产成本，节约了资源和能源。

技术领域

本发明属于β-氨基丙酸制备技术领域，具体涉及一种生物催化制备β-氨基丙酸的方法。

背景技术

β-氨基丙酸，又称3-氨基丙酸，是一种非蛋白质的氨基酸，也是自然界中唯一天然存在的β型氨基酸。β-氨基丙酸作为重要的有机合成中间体，主要用于合成泛酸、泛酸钙、肌肽、帕米膦酸钠、巴柳氮等，在医药、饲料、食品等领域广泛应用。

目前，文献报道的β-氨基丙酸的合成方法主要有丙烯腈氨化法、丙烯酸(酯)氨化法以及琥珀酰亚胺法。其中，琥珀酰亚胺法原料成本高，工艺指标要求高，工艺条件要求苛刻，且易发生副反应。而丙烯腈氨化法路线长，副反应多，且过程会产生大量盐，产物较难纯化，成本也非常高。丙烯酸合成工艺简单，但有副反应，且需打破化学平衡。

为提高丙烯酸路线的产物收率，目前也有专利报道了丙烯酸与氨水在高压釜中反应制备β-氨基丙酸的方法，但是需要添加对苯二酚和对苯二胺为添加剂，产品的提纯难度较大，且反应时间较长，导致成本高，收率低。

综上所述，采用化学合成法制备β-氨基丙酸的副反应多，产物收率低，生产成本高。因此，有必要开发一种工艺简单、产物收率高、且生产成本低的β-氨基丙酸制备方法。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种生物催化制备β-氨基丙酸的方法，以丙烯酸、氨水为主要原料，在生物催化酶的作用下合成β-氨基丙酸，简化工艺流程，提高原料转化率，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种生物催化制备β-氨基丙酸的方法，包括步骤：

将丙烯酸、氨水在10～20℃下混合，混合过程中控制混合体系的pH值为8.8～9.5，然后与生物催化酶接触反应，制得β-氨基丙酸。

作为本发明一种优选的实施方案，所述生物催化酶为β-氨基丙酸合成酶，以丙烯酸为底物合成β-氨基丙酸；优选地，所述生物催化酶为氨催化合成酶，选自野生型酶和/或突变型酶，所述突变型酶在酶活性和/或耐受性(盐、温度、pH值等)上具有显著的提升。

所述野生型酶或突变型酶均可通过商业途径获得。所述突变型酶也可参照已有文献或专利(如CN110923272B)制备得到。

进一步优选地，所述生物催化酶的用量为：在接触反应体系中所述生物催化酶的质量比为1％～5％；或者，添加的生物催化酶的质量为所述丙烯酸原料的3％～8％。所述催化酶的酶活性≥8000IU/g。

优选地，所述接触反应的pH值控制为8.5～9.5。接触反应时反应温度为40～45℃，反应时间6～8h。

作为本发明一种优选的实施方案，控制混合体系pH值采用醋酸调节剂。

作为本发明一种优选的实施方案，接触反应pH值采用丙烯酸进行调节。

作为本发明一种优选的实施方案，所述氨水的质量百分比浓度为12％～18％；优选将氨水滴加到丙烯酸中进行混合。为保证生产的安全性并精确控制溶液的pH值，优选将氨水滴加到丙烯酸中进行混合。

优选地，当混合过程中，混合液的pH值大于9.5时，使用醋酸调节剂调节混合液的pH值为8.8～9.5。

作为本发明一种优选的实施方案，接触反应后的反应液经脱色、浓缩、结晶处理，制得β-氨基丙酸。

优选地，所述脱色使用活性炭进行脱色。