制備三聚氰酸二酰胺的方法技術

本發明專利技術涉及一種通過在包含生物催化劑的含水反應混合物中進行固體至固體反應，來由三聚氰胺制備三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺的新方法，其中所述生物催化劑包含至少一種屬于酰胺水解酶超家族并且具有針對1，3，5?三嗪化合物的氨基水解酶活性的酶。本發明專利技術還涉及一種能夠通過根據本發明專利技術的方法獲得的產品，其中所述產品包括三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及制備三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺的方法。本發明還涉及能夠通過根據本專利技術的方法獲得的產品，其中所述產品包括三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺。三聚氰酸二酰胺(4，6-二氨基-2-羥基-1，3，5-三嗪)和三聚氰酸一酰胺(6-氨基-2，4-二羥基-1，3，5-三嗪)是具有工業意義的1，3，5-三嗪化合物，例如用于例如在US4341694、JP55094953、JP59029676中提及的阻燃組合物中。然而，它們現今不能以大的工業規模商業獲得。已經針對三聚氰酸二酰胺和三聚氰酸一酰胺的制備研究和描述了若干化學路線(E.M.SmolinandL.Rapoport.2008.Ammelide，AmmelineandRelatedCompounds.In：Chemistryofheterocycliccompounds：s-TriazinesandDerivatives.Volume13.Chapter5.p.269-308(E.M.斯莫林和L.拉波波爾，2008年，“三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸二酰胺以及相關的化合物”，《雜環化合物化學：均三嗪及其衍生物》，第13卷，第5章，第269-308頁))。此類合成路線是非常費力和麻煩的。此外，這些需要相對昂貴的起始材料(例如，雙氰胺和雙縮脲)、嚴格的反應條件(高于200℃的溫度)、含鹵素化合物、有毒溶劑(例如，苯酚、甲酚或者二甲酚)，以及加入醇類(例如，甲醇)以從溶劑中沉淀沉淀和回收三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺。另外，這些路線往往導致以不受控的比率形成三聚氰酸二酰胺和三聚氰酸一酰胺，并且導致有限的產率，以及形成不同量的副產物例如三聚氰酸，由于三聚氰酸的溶解度極低，所以通過洗滌除去三聚氰酸是困難和昂貴的。因此，需要用于三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺的替代路線，優選由便宜起始材料例如三聚氰胺(2，4，6-三氨基-1，3，5-三嗪；也被稱為三氨基均三嗪)的更經濟有效的方法。本專利技術的一個目的是提供制備三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺的方法，所述方法將克服上述缺陷中的一個或多個，特別導致高產率和低含量的副產物，由此提供具有商業吸引力的方法。本專利技術的另一目的是提供制備三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺的新方法，其中可對三聚氰酸二酰胺∶三聚氰酸一酰胺的比率進行微調。本專利技術的又一目的為提供包括可控比率的三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺的產品。利用根據本專利技術的方法已經實現了這些目的，所述方法包括用于制備三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺的方法，其中三聚氰胺通過在包含生物催化劑的含水反應混合物中發生固體至固體反應，而轉化為三聚氰酸二酰胺和任選地三聚氰酸一酰胺，并且其中生物催化劑包括至少一種屬于酰胺水解酶超家族并且具有針對1，3，5-三嗪化合物的氨基水解酶活性的酶。在根據本專利技術的方法中，三聚氰胺通過“固體至固體”反應而轉化為三聚氰酸二酰胺和任選地三聚氰酸一酰胺。這表示：在所述反應中，在任何時候均僅有小比例的底物和/或產物處于溶解狀態中，而剩余部分的底物和/或產物為固相。起始固態三聚氰胺底物逐漸溶解，在其轉化成三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺時穿過溶液，然后三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺沉淀沉淀。根據本專利技術的固體至固體反應是在包含固態底物和/或產物和水相中的生物催化劑的“含水反應混合物”中進行的。所述水相是其中主要溶劑為水的液相。如本文所定義的“生物催化劑”是來源于生物來源的生物材料或部分，所述生物材料或部分催化根據本專利技術的方法中的一個或多個反應步驟。所述生物催化劑原則上可為任何生物體例如微生物，或者來源于生物體的生物分子。所述生物催化劑可特別包括一種或多種酶。所述“酰胺水解酶超家族”是在催化結構域中含有磷酸丙糖異構酶(TIM)樣桶狀折疊的“金屬依賴性水解酶”的基于結構的酶簇。此超家族的成員催化有機化合物的不僅C-N鍵還有C-C鍵、C-O鍵、C-Cl鍵、C-S鍵和O-P鍵的裂解(L.Aimin，L.Tingfeng，F.Rong.2007.Amidohydrolasesuperfamily.In：Encyclopediaoflifesciences2007(L.艾曼，L.挺鋒，F.蓉，2007年，“酰胺水解酶超家族”，《生命科學百科全書》，2007年))。“具有針對1，3，5-三嗪化合物的氨基水解酶活性的酶”是具有針對經氨基取代的1，3，5-三嗪化合物的水解活性的酶，其能夠通過水解三嗪環中的碳原子和氨基取代基的N原子之間的C-N鍵來將一個或多個氨基取代基轉化為羥基取代基，同時產生氨(反應流程[1])。“具有針對1，3，5-三嗪化合物的氨基水解酶活性的酶”還在下文中被稱為“所述酶”。相較于現有技術中的方法，根據本專利技術的方法需要溫和的條件。所述方法是在用于使生物催化劑保持活性的水相存在的情況下在中等溫度下進行的。所述方法還是環境友好的，不使用有毒溶劑、含鹵素化合物或者醇類。三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺在含水反應混合物中直接沉淀并且其回收僅需要很少的使用水的洗滌步驟。所述方法的另一個優點是產生期望的產物，不會形成副產物例如三聚氰酸而造成產率損失。可以設想到，根據本專利技術的方法允許相較于現有技術中描述的化學路線更好的產率。實現了三聚氰胺至三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺的最高轉化率(高達約99％)。根據本專利技術的方法相較于所述化學路線的另一優點為能夠微調三聚氰酸二酰胺∶三聚氰酸一酰胺比率。據稱，不論是否存在未反應的底物和生物催化劑，當無明顯反應發生時，三聚氰胺至三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺的轉化率達到其“最高轉化率”。一些研究已經調查了土壤細菌對人和動物體內的三聚氰胺毒性的作用并且已經鑒定了三聚氰胺細菌代謝途徑，在三聚氰胺細菌代謝途徑中三聚氰胺被示為通過連續脫氨基作用水解為三聚氰酸二酰胺和三聚氰酸一酰胺。已經鑒定出了這兩個脫氨基步驟中所涉及的基因和酶，并且在一些情沉中所述酶已經經過純化和表征。已經發現所述酶屬于酰胺水解酶超家族(反應流程[2]；J.L.Seffernick，A.G.Dodge，M.J.Sadowsky，J.A.BumpusandL.P.Wackett.2010.Bacterialammelinemetabolismviaguaninedeaminase.J.Bacteriology192(4)，1106-1112(J.L.謝佛尼克、A.G本文檔來自技高網...

【技術保護點】
在包含生物催化劑的含水反應混合物中由三聚氰胺制備三聚氰酸二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺的方法，其中?三聚氰胺通過固體至固體反應而轉化成三聚氰酸二酰胺；?所述生物催化劑包含至少一種屬于酰胺水解酶超家族并且具有針對1，3，5?三嗪化合物的氨基水解酶活性的酶。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.11.21 EP 13193770.81.在包含生物催化劑的含水反應混合物中由三聚氰胺制備三聚氰酸
二酰胺和/或三聚氰酸一酰胺的方法，其中
-三聚氰胺通過固體至固體反應而轉化成三聚氰酸二酰胺；
-所述生物催化劑包含至少一種屬于酰胺水解酶超家族并且具有針
對1，3，5-三嗪化合物的氨基水解酶活性的酶。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述酶選自由以下項組成的組：
三聚氰胺脫氨酶、均三嗪水解酶、羥基阿特拉津水解酶、鳥嘌呤脫氨酶和
西瑪三嗪氯水解酶。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中所述酶包含由SEQIDNO
5、SEQIDNO6、SEQIDNO7、SEQIDNO8、SEQIDNO9所表示的
氨基酸序列，或其同源物。
4.根據權利要求1到權利要求3中任一項所述的方法，其中三聚氰
胺以相對于所述含水反應混合物的總質量，至少1.0質量％的負荷存在。
5.根據權利要求4所述的方法，其中三聚氰胺以相對于所述含水反
應混合物的所述總質量，至少10質量％的負荷存在。
6.根據權利要求5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彼托納拉·凱瑟琳娜·拉伊馬克斯弗蘭肯，雷尼爾·亨利克斯·瑪麗亞·基爾科斯，
申請(專利權)人：帝斯曼知識產權資產管理有限公司，
類型：發明
國別省市：荷蘭;NL