背景技術(shù)

3-甲基-2,4-戊二酮是一種重要的有機(jī)合成中間體，其合成方法主要是化學(xué)合成法為主：于裝有攪拌器、回流冷凝器(裝氯化鈣干燥管)的反應(yīng)瓶中，加入2,4?戊二酮65.2g， 碘甲烷113g，預(yù)先于100℃干燥的無(wú)水碳酸鉀84g，無(wú)水丙酮125mL，攪拌下加熱回流20h。冷卻，過(guò)濾，濾餅用丙酮洗滌4次。常壓蒸出丙酮和未反應(yīng)的碘甲烷，而后減壓蒸餾，收集110～120℃/5.32kPa的餾分，得化合物3-甲基-2,4-戊二酮56～57g，收率75％～77％(Rdunstan W.JAm Chem Soc，1891,59:428.)。化學(xué)合成法普遍存在產(chǎn)率低、副產(chǎn)物多、原料不易獲得、 價(jià)格昂貴、反應(yīng)中需要用到金屬有機(jī)催化劑、環(huán)保壓力大等缺點(diǎn)，不符合當(dāng)今低碳經(jīng)濟(jì)的需求。生物法能耗低、成本低、能夠避免大量污染物的生成，和化學(xué)法相比優(yōu)勢(shì)明顯。

3-甲基-2,4-戊二酮的生物合成方法尚未引起廣泛關(guān)注。由于鮮有研究表明Dke1可以催化其他底物的案例，因此擴(kuò)大Dke1催化的底物譜十分重要。同時(shí)，由于乙酰丙酮對(duì)微 生物細(xì)胞具有毒性(Water Research,1980,14(3):231?241)，3-甲基-2,4-戊二酮與乙酰丙酮結(jié)構(gòu)類似，可能具有較強(qiáng)的毒性作用，致使3-甲基-2,4-戊二酮的產(chǎn)量還比較低。

制備方法^[1]

1)將乙酰丙酮裂解酶突變體的基因連接到表達(dá)載體，獲得重組載體；所述乙酰丙酮裂解酶突變體的基因序列如SEQ ID NO.2所示。 所述發(fā)酵培養(yǎng)是將重組菌接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，在37℃、180rpm條件下培養(yǎng)至菌體濃度為OD600為0.6～0.8，加入終濃度為0.2mM的IPTG后，在30℃條件下培養(yǎng)4?6h，獲得培養(yǎng)液。

2)將步驟1)所得重組載體轉(zhuǎn)化宿主菌中，獲得重組菌，重組菌發(fā)酵培養(yǎng)，獲得培養(yǎng)液；

3)將步驟2)中所得培養(yǎng)液經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，利用超聲破碎培養(yǎng)液中的菌體得到破碎菌液，離心分離破碎菌液后保留上清液，再利用鎳柱純化上清液，獲得酶液。

4)將步驟3)所得酶液與反應(yīng)底物2，3?丁二酮混合后反應(yīng)，制備得到3-甲基-2,4-戊二酮，產(chǎn)量達(dá)到23.29mg/L。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所. 一種乙酰丙酮裂解酶突變體及一種胞外酶反應(yīng)生成3-甲基-2，4-戊二酮的方法:CN202210455525.9[P]. 2023-10-31.