Procedimiento para la preparación por fermentación de propanal o 3-hidroxi-propanal en la presencia de hidrazidas, hidrazinas o sulfitos.

Procedimiento para la preparación de aldehídos, que comprende las etapas del procedimiento:

A) de poner en contacto un diol vecinal con una hidro-liasa,

B) de separar el aldehído formado en la etapa A) del procedimiento y la hidro-hiasa,

C) de por lo menos una repetición de las etapas A) y B) del procedimiento con la hidro-liasa obtenida a partir de la etapa B) del procedimiento, y eventualmente

D) de aislamiento del aldehído formado,

siendo el diol vecinal en la etapa A) del procedimiento glicerol o 1, 2-propanodiol,

escogiéndose la hidro-liasa en la etapa A) del procedimiento entre glicerol-deshidratasas, diol-deshidratasas y propanodiol-deshidratasas,

caracterizado por que

el procedimiento se lleva a cabo en presencia de un compuesto que forma un enlace de unión con el aldehído, que se escoge entre el conjunto de las hidrazidas, las hidrazinas, los hidrógeno-sulfitos, los sulfitos, los metabisulfitos y los pirosulfitos.

Procedimiento para la preparación por fermentación de propanal o 3-hidroxi-propanal en la presencia de hidrazidas, hidrazinas o sulfitos Sector del invento Son objeto del invento unos procedimientos para la preparación de los aldehídos 3-hidroxi-propionaldehído y propanal, así como de sus productos de oxidación y de reducción.

Estado de la técnica

Unos procedimientos enzimáticos para la preparación de aldehídos se han descrito en muchos casos en la bibliografía. Así, por ejemplo, el documento de solicitud de patente internacional WO2009001304 describe un procedimiento para la preparación de aldehídos a partir de ácidos grasos insaturados múltiples veces con la cooperación de 13hidroperóxido-liasas. Unas rutas bioquímicas para la obtención del 3-metil-butanal se describen en la cita de Smit y colaboradores, Appl. Microbiol. Biotechnol., 2009, 81, 987-999. La preparación de aldehídos a partir de alcoholes, con ayuda de metanol-oxidasas y de catalasas obtenidas a partir de Pichia, Hansenula, Candida o Torulopsis, se expone en el documento de patente del los EE.UU. US5783429. Mediando el uso de xileno-o alcano-monooxigenasas se pueden obtener, de acuerdo con el documento WO2001031047, ciertos derivados de aldehídos aromáticos.

El 3-hidroxi-propionaldehído (3HPA) se puede convertir químicamente en el ácido acrílico, que es un importante monómero para la preparación a escala industrial de polímeros y materiales sintéticos, así como en unos ésteres de ácido acrílico asimismo importantes. Otros importantes productos, que se pueden derivar del 3-hidroxipropionaldehído, son el 1, 3 propanodiol (por reducción) , el ácido 3-hidroxi-propiónico (por oxidación) y la acroleína (por deshidratación) . Puesto que hasta ahora no están a disposición ningunas fuentes comerciales para el 3-hidroxipropionaldehído, se está investigando intensamente la preparación del 3-hidroxi-propionaldehído, en particular en forma de la reuterina, a partir del glicerol.

Así, ya al final de los años ochenta, Talarico y Dobrogosz, en Antimicrob. Agents Chemother., 1989, 33, 674-679, describieron la preparación por fermentación del 3-hidroxi-propionaldehído a partir del glicerol con Lactobacillus reuteri.

Un procedimiento análogo con empleo de una limitación del O2 se describe en el documento US5413960.

El documento de patente danesa DK180099 divulga un procedimiento con aportación continua de glicerol y con empleo de Lactobacillus reuteri DSM12246.

Doleyres y colaboradores, Appl Microbiol Biotechnol. 2005 Sep ;68 (4) :467-74, describieron un procedimiento para la preparación del 3-hidroxi-propionaldehído en el seno de L. reuteri ATCC 53608 mediando diferentes condiciones de crecimiento, y mostraron que no era posible un empleo repetido del biocatalizador a causa de una actividad fuertemente descendente.

El documento de patente china CN1778935 describe una fermentación en una sola etapa de una solución de glicerol con Klebsiella pneumoniae DSM2026 en presencia de una semicarbazida.

El documento US4962027 describe un procedimiento para la preparación de 3-hidroxi-propionaldehído en una fermentación aerobia en dos etapas de Klebsiella pneumoniae NRRL B-4011, generándose en la primera etapa en primer lugar una masa celular y una glicerol-deshídratasa, y siendo convertido químicamente el glicerol en la segunda etapa, en presencia de una semicarbazida, en el el 3-hidroxi-propionaldehído.

El documento de patente europea EP1669457 describe la preparación biotecnológica del 3-hidroxi-propionaldehído con (entre otras enzimas) K. Pneumoniae mediando una adición de la coenzima B12 en un rendimiento casi cuantitativo, . mediante aumento de la relación entre las células y el substrato.

Es común para todos los procedimientos descritos, el hecho de que los rendimientos y los grados de conversión son bajos. Además de ello, en los procedimientos descritos siempre es necesario un alto gasto para la puesta a disposición del biocatalizador, que entonces tiene solamente una corta durabilidad, es decir que a continuación se puede emplear solamente durante breve tiempo.

Fue misión del presente invento, por lo tanto, poner a disposición un procedimiento que supere las desventajas descritas del estado de la técnica.

Descripción del invento De modo sorprendente se encontró que los procedimientos que se describen a continuación son capaces de resolver el problema planteado por el invento.

Por lo tanto, es objeto del presente invento un procedimiento para la preparación del 3-hidroxi-propionaldehído o propanal, que comprende las etapas del procedimiento A) de poner en contacto el glicerol o 1, 2-propanodiol con una hidro-liasa escogida entre el conjunto de las glicerol-deshidratasas, diol-deshidratasas y propanodioldeshidratasas, B) de efectuar una separación del aldehído 3-hidroxi-propionaldehído o propanal, que se había formado en la etapa A) del procedimiento, C) de efectuar por lo menos una repetición de las etapas A) y B) del procedimiento con la hidro-liasa que se había obtenido a partir de la etapa B) del procedimiento, y eventualmente D) de realizar un aislamiento del aldehído formado, estando caracterizado el procedimiento por que se lleva a cabo en presencia de un compuesto escogido entre el conjunto de las hidrazidas, las hidrazinas, los hidrógeno-sulfitos, los sulfitos, los metabisulfitos y los pirosulfitos, que forma un enlace de unión con el aldehído 3-hidroxi-propionaldehído o propanal.

Otro objeto del invento es un procedimiento para la preparación de productos de oxidación y reducción del aldehído 3-hidroxi-propionaldehído o propanal por medio del procedimiento antes mencionado.

Unas ventajas del procedimiento conforme al invento son el rendimiento casi cuantitativo del aldehído referido al alcohol empleado, la larga durabilidad de la hidro-liasa empleada como biocatalizador y la posibilidad de su utilización renovada. De esta manera se hace posible un modo del procedimiento continuo. Otra ventaja del procedimiento del procedimiento conforme al invento consiste en que no existe ninguna necesidad de reprimir unas actividades secundarias de la hidro-liasa empleada como biocatalizador, tales como por ejemplo una reducción ulterior del aldehído para dar el alcohol, a base del que se compone el aldehído formado. Todavía una ventaja del presente invento consiste en que el procedimiento conforme al invento ofrece la posibilidad de trabajar en la mayor parte de los casos mediando exclusión o respectivamente reducción de la cantidad de oxígeno, con lo que se pueden disminuir una corrosión y una indeseada oxidación, por ejemplo, del producto, se hace posible una sencilla constitución de los aparatos y se puede ahorrar energía, así como se pueden evitar otros problemas conocidos del gaseo de un reactor biotecnológico, tales como por ejemplo una formación de espuma.

Dentro del concepto de “aldehído, 3-hidroxi-propionaldehído o propanal”” se entienden en conexión con el presente invento asimismo los hidratos y dímeros del aldehído así como unas mezclas de estos compuestos, así como por ejemplo la reuterina en el caso del 3-hidroxi-propionaldehído. Todos los porcentajes indicados (en %) son tantos por ciento en masa, cuando no se indica otra cosa distinta.

Como hidro-liasas se pueden emplear en el procedimiento conforme al invento unas enzimas escogidas entre el conjunto de las glicerol-deshidratasas, diol-deshidratasas y propanodiol-deshidratasas. En el presente caso son ventajosas para el procedimiento conforme al invento en particular aquellas hidro-liasas que son activas de una manera independiente de la coenzima B12, es decir que ellas tienen una actividad de hidro-liasas también sin la presencia de la coenzima B12 o de sustancias sustitutivas de, o de compuestos análogos a, esta sustancia, tales como por ejemplo corrinoides y cobalaminas. Unos representantes dados a modo de ejemplo de tales hidro-liasas se pueden tomar del documento WO2008148640. Las hidro-liasas empleadas en el procedimiento conforme al invento son glicerol-deshidratasas o respectivamente diol-deshidratasas así como propanodiol-deshidratasas (EC 4.2.1.30, EC 4.2.1.28) . En este contexto se emplean en el procedimiento conforme al invento, en particular, las glicerol-deshidratasas que son aislables a partir de unos microorganismos escogidos entre el conjunto de los géneros Klebsiella, Citrobacter, Clostridium, Lactobacillus, Enterobacter, Caloramator, Salmonella y Listeria, de modo especialmente preferido las glicerol-deshidratasas escogidas entre el conjunto de las especies Klebsiella pneumoniae, Citrobacter pneumoniae, Clostridium pasteurianum, Lactobacillus leichmannii, Citrobacter intermedium,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de aldehídos, que comprende las etapas del procedimiento: A) de poner en contacto un diol vecinal con una hidro-liasa, B) de separar el aldehído formado en la etapa A) del procedimiento y la hidro-hiasa, C) de por lo menos una repetición de las etapas A) y B) del procedimiento con la hidro-liasa obtenida a partir

de la etapa B) del procedimiento, y eventualmente D) de aislamiento del aldehído formado, siendo el diol vecinal en la etapa A) del procedimiento glicerol o 1, 2-propanodiol, escogiéndose la hidro-liasa en la etapa A) del procedimiento entre glicerol-deshidratasas, diol-deshidratasas y propanodiol-deshidratasas, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo en presencia de un compuesto que forma un enlace de unión con el aldehído, que se escoge entre el conjunto de las hidrazidas, las hidrazinas, los hidrógeno-sulfitos, los sulfitos, los metabisulfitos y los pirosulfitos.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la hidro-liasa empleada en la etapa A) del procedimiento está inmovilizada sobre un soporte.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que en la etapa A) del procedimiento se emplean como hidro-liasa unas células que tienen actividad de hidro-liasas.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que las células tienen una actividad, disminuida en comparación con su tipo salvaje, de una oxidorreductasa que es capaz de reducir al aldehído.

5. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado por que el diol vecinal en la etapa A) del procedimiento se emplea en un intervalo de concentraciones de desde 0, 01 % en peso hasta 50 % en peso, referidas a la mezcla de reacción total.

6. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado por que las etapas A, B) y C) del procedimiento se llevan a cabo de una manera continua.

7. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 hasta 6, caracterizado por que, como un compuesto que forma un enlace de unión con el aldehído se emplea una semicarbazida [CA.

5. 56-7], una carbohidrazida [CA.

49. 18-7] o sulfito de sodio [CAS 7757-83-7].

8. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 hasta 7, caracterizado por que en el procedimiento conforme al invento, el diol vecinal y el grupo funcional del compuesto que forma un enlace de unión con el aldehído se emplean en una relación molar de por lo menos 1:1.

9. Procedimiento para la preparación de productos de oxidación o de reducción de un aldehído, que comprende las etapas del procedimiento: I) de la puesta a disposición de un aldehído mediante el procedimiento conforme a una de las reivindicaciones

hasta 8,

II) de una conversión química o biocatalítica del aldehído por reducción, oxidación, desproporcionamiento o deshidratación mediando obtención de un producto intermedio de reducción o de oxidación eventualmente insaturado, y eventualmente III) de una ulterior conversión química o biocatalítica de los productos de reducción o oxidación obtenidos en la etapa II) del procedimiento, por reducción, oxidación o reacción por adición.