Procedimiento para elaborar ácidos policarboxílicos.

Un procedimiento para elaborar un ácido dicarboxílico saturado que comprende las etapas de:

(1) fermentar unacélula de C. tropicalis bloqueada por ß-oxidación en la que ambas copias del gen POX5 cromosómico y los genesPOX4A y POX4B cromosómicos se rompen en un medio de cultivo comprendido por una fuente de nitrógeno, unsustrato orgánico y un cosustrato, en el que dicho sustrato es un compuesto alifático insaturado que tiene al menosun doble enlace carbono-carbono interno y al menos un grupo metilo terminal, un grupo carboxilo terminal y/o ungrupo funcional terminal que es oxidable hasta un grupo carboxilo mediante biooxidación para formar un ácidodicarboxílico insaturado que tiene uno o más dobles enlaces carbono-carbono en una cadena de carbonosterminada por al menos uno de los grupos carboxilo de dicho ácido dicarboxílico insaturado; (2) hacer reaccionardicho ácido dicarboxílico insaturado con un agente oxidante para producir uno o más ácidos dicarboxílicossaturados.

Procedimiento para elaborar ácidos policarboxílicos

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la Invención

Esta invención se refiere a un procedimiento para elaborar un ácido dicarboxílico saturado mediante la escisión oxidativa de uno o más dobles enlaces carbono-carbono internos en un compuesto alifático insaturado que tiene al menos un doble enlace carbono-carbono interno y al menos un grupo metilo terminal, un grupo carboxilo terminal y/o un grupo funcional terminal que es oxidable hasta un grupo carboxilo mediante biooxidación.

2. Descripción de la Técnica Relacionada

Los ácidos policarboxílicos alifáticos son productos intermedios químicos versátiles útiles como materias primas para la preparación de perfumes, polímeros, adhesivos y antibióticos macrólidos. Los ácidos dicarboxílicos alifáticos son una subclase especialmente importante de ácidos policarboxílicos que incluye ácidos comercialmente importantes tales como ácido adípico, ácido maleico, ácido sebácico, ácido acelaico, ácido dodecanodioico y ácido dímero. Estos ácidos dicarboxílicos normalmente se elaboran a partir de materiales de partida basados en petróleo, excepto el ácido acelaico (ácido nonanodioico) y el ácido sebácico (ácido decanodioico) , que se producen a partir de grasas y aceites naturales en cantidades de varios millones de kilogramos.

El ácido acelaico se utiliza en la fabricación de elastómeros de uretano, películas y adhesivos de poliéster, plastificantes y lubricantes sintéticos. El ácido acelaico es el único ácido dicarboxílico alifático que tiene un número impar de átomos de carbono que está disponible en grandes cantidades.

El ácido acelaico se produce comercialmente mediante la ozonolisis de ácido oleico según se describe en la patente de EE. UU. 2.813.113. En general, el procedimiento implica la ozonización de ácido oleico para formar una mezcla de ozónidos y el tratamiento oxidativo posterior para formar ácido acelaico y ácido pelargónico en una cantidad aproximadamente equimolar. Una desventaja principal de este procedimiento es que cada mol de ácido oleico produce un mol de cada uno de ácido acelaico y ácido pelargónico, un subproducto menos deseable del procedimiento.

Un modo de limitar o eliminar la producción de ácido pelargónico es la utilización del derivado de ácido wdicarboxílico de ácido oleico, ácido 9-octadecenodioico, en lugar del ácido oleico. Puesto que el doble enlace carbono-carbono en el ácido 9-octadecenodioico es simétrico con respecto a los grupos ácido carboxílico terminales, el producto de ozonolisis de cada mol de ácido 9-octadecenodioico produciría 2 moles de ácido acelaico y no produciría ácido pelargónico.

Aunque están disponibles varias rutas químicas para la síntesis de ácidos a, w-dicarboxílicos de cadena larga tales como ácido 9-octadecenodioico, tales métodos son complejos y habitualmente dan como resultado mezclas que contienen longitudes de cadena más cortas. Como resultado, son necesarias etapas de purificación intensivas. Como una alternativa a las síntesis químicas, ácidos a, w-dicarboxílicos de cadena larga tales como ácido 9ºctadecenodioico se pueden elaborar a través de métodos de fermentación tales como la transformación microbiana de los correspondientes hidrocarburos tales como alcanos o alquenos, ácidos grasos o ésteres de los mismos. Un método para producir ácidos a, w-dicarboxílicos sustancialmente puros con un rendimiento sustancialmente cuantitativo se describe en la patente de EE. UU. 5.254.466. Este método comprende cultivar una cepa de C. tropicalis en la que ambas copias del POX5 cromosómico y cada uno de los genes POX4A y POX4B se rompen en un medio de cultivo que contiene una fuente de nitrógeno, un sustrato orgánico y un cosustrato. Puesto que la fabricación de ácidos policarboxílicos tales como ácido acelaico con alto rendimiento a través de métodos químicos es difícil, sería deseable tener un método que diera como resultado ácidos policarboxílicos alifáticos con alto rendimiento con un mínimo de subproductos no deseados.

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar ácidos policarboxílicos alifáticos con alto rendimiento con un mínimo de productos no deseados. También es un objetivo de la presente invención proporcionar un tipo específico de ácidos policarboxílicos, los ácidos a, w-dicarboxílicos, por medio de una combinación de métodos bioquímicos y químicos. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar ácido acelaico con rendimientos incrementados con relación al procedimiento comercial existente mediante la ozonolisis de ácido 9-octadecenodioico producido mediante fermentación de C. tropicalis genéticamente modificada.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

En su aspecto más amplio, la presente invención se refiere a un procedimiento para elaborar un ácido dicarboxílico saturado mediante un procedimiento que combina etapas de procedimiento bioquímicas y químicas. La primera etapa del procedimiento es una etapa de biooxidación que comprende fermentar una célula de C. tropicalis bloqueada por ß-oxidación en la que ambas copias del gen POX5 cromosómico y los genes POX4A y POX4B cromosómicos se rompen en un medio de cultivo que está comprendido por una fuente de nitrógeno, un sustrato orgánico y un cosustrato. El sustrato orgánico es un compuesto alifático insaturado que tiene al menos un doble enlace carbono-carbono interno y al menos un grupo metilo terminal, un grupo carboxilo terminal y/o un grupo funcional terminal que es oxidable hasta un grupo carboxilo mediante biooxidación. Durante la fermentación, cada grupo metilo terminal y/o grupo funcional terminal que es susceptible de biooxidación se oxida hasta un grupo carboxilo. El compuesto así producido es un compuesto alifático que tiene al menos un grupo carboxilo y al menos un doble enlace carbono-carbono. La segunda etapa del procedimiento es una etapa de oxidación química que implica la reacción del producto de la primera etapa del procedimiento con un agente oxidante para escindir oxidativamente los dobles enlaces carbono-carbono hasta grupos carboxilo para formar uno o más ácidos dicarboxílicos saturados.

Una realización preferida de la presente invención es un procedimiento para elaborar ácido acelaico que comprende las etapas de: (1) fermentar una célula de C. tropicalis bloqueada por ß-oxidación en la que ambas copias del gen POX5 cromosómico y los genes POX4A y POX4B cromosómicos se rompen en un medio de cultivo comprendido por una fuente de nitrógeno, ácido oleico y un cosustrato para producir ácido 9-octadecenodioico; (2) hacer reaccionar el ácido 9-octadecenodioico con un agente oxidante para producir ácido acelaico.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es una representación gráfica de la velocidad de producción de ácido 9-octadecenodioico según se indica en los Ejemplos 3, 5 y 6.

La Figura 2 es una representación gráfica de la velocidad de producción de ácido 9-octadecenodioico según se indica en los Ejemplos 7, 8 y 9.

DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS

Para los propósitos de la presente invención, un ácido policarboxílico es cualquier compuesto que tenga dos o más grupos carboxilo. Un doble enlace carbono-carbono interno es uno en el que cada átomo de carbono del doble enlace está unido a al menos otro átomo de carbono. El ejemplo más simple de un compuesto que tiene un doble enlace carbono-carbono interno es el 2-buteno.

La primera etapa del procedimiento según la invención comprende fermentar una célula de C. tropicalis bloqueada por ß-oxidación en la que ambas copias del gen POX5 cromosómico y los genes POX4A y POX4B cromosómicos se rompen en un medio de cultivo que está comprendido por una fuente de nitrógeno, un sustrato orgánico y un cosustrato. El sustrato orgánico puede ser cualquier compuesto alifático insaturado que tenga al menos un doble enlace carbono-carbono interno y al menos un grupo metilo terminal, un grupo carboxilo terminal y/o un grupo funcional terminal que sea oxidable hasta un grupo carboxilo mediante biooxidación.

La célula de C. tropicalis bloqueada por ß-oxidación es una cepa de C. tropicalis genéticamente modificada en la que se han roto los genes cromosómicos POX4A, POX4B y ambos POX5. El flujo de sustrato en esta cepa se redirige a la ruta de w-oxidación como resultado de la desactivación funcional de la ruta de ß-oxidación competitiva mediante la ruptura de los genes POX. La cepa también puede tener uno o más gen de citocromo P450 (P450ALK) y/o genes de reductasa (P450RED) amplificados, lo que da como resultado un incremento en la... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para elaborar un ácido dicarboxílico saturado que comprende las etapas de: (1) fermentar una célula de C. tropicalis bloqueada por ß-oxidación en la que ambas copias del gen POX5 cromosómico y los genes POX4A y POX4B cromosómicos se rompen en un medio de cultivo comprendido por una fuente de nitrógeno, un sustrato orgánico y un cosustrato, en el que dicho sustrato es un compuesto alifático insaturado que tiene al menos un doble enlace carbono-carbono interno y al menos un grupo metilo terminal, un grupo carboxilo terminal y/o un grupo funcional terminal que es oxidable hasta un grupo carboxilo mediante biooxidación para formar un ácido dicarboxílico insaturado que tiene uno o más dobles enlaces carbono-carbono en una cadena de carbonos terminada por al menos uno de los grupos carboxilo de dicho ácido dicarboxílico insaturado; (2) hacer reaccionar dicho ácido dicarboxílico insaturado con un agente oxidante para producir uno o más ácidos dicarboxílicos saturados.

2. El procedimiento según la reivindicación 1 para elaborar ácido acelaico que comprende las etapas de: (1) fermentar una célula de C. tropicalis bloqueada por ß-oxidación en la que ambas copias del gen POX5 cromosómico y los genes POX4A y POX4B cromosómicos se rompen en un medio de cultivo comprendido por una fuente de nitrógeno, ácido oleico y un cosustrato para producir ácido 9-octadecenodioico; (2) hacer reaccionar el ácido 9ºctadecenodioico con un agente oxidante para producir ácido acelaico.

3. El procedimiento según la reivindicación 2 para elaborar ácido acelaico que comprende las etapas de: (1) fermentar C. tropicalis H5343 en un medio de cultivo que comprende una fuente de nitrógeno, ácido oleico y un cosustrato para producir ácido 9-octadecenodioico; (2) hacer reaccionar el ácido 9-octadecenodioico con un agente oxidante para producir ácido acelaico.

4. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente oxidante se selecciona del grupo que consiste en ozono; ácido tungstíco-peróxido de hidrógeno; ácido crómico; hipoclorito-óxido de rutenio; permanganato; ácido peroxifórmico; bromuro de cobalto-peróxido de hidrógeno.

5. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente oxidante es ozono.

6. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho sustrato se deriva de un triglicérido que tiene un alto contenido de ácido oleico y en el que dicho medio de cultivo está comprendido además por una lipasa capaz de hidrolizar eficazmente dicho triglicérido en ácidos grasos y glicerina.

7. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que dicha lipasa es una lipasa oleoespecífica.

8. El procedimiento según la reivindicación 7, en el que dicha lipasa oleoespecífica se selecciona del grupo que consiste en la lipasa procedente de Pseudomonas sp, Humicola lanuginosa, Candida rugosa, Geotrichum candidum, Pseudomonas (Burkholderia) y UNLipasa de Geotrichum candidum nº ATCC 74170.

9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que dicha lipasa es UNLipasa de Gerotrichum candidum nº ATCC 74170.