Таблица 1.Сравнительная характеристика процессов прямого парциального окисления пропилена в 1,2-эпоксипропан молекулярным кислородом.
Характеристики процесса |
Химический гетерогенный процесс |
Биокаталитический процесс |
| Температура, о С | 450-550 |
20-40 |
| Конверсия пропилена, % | не выше 15 |
40-80, до 95 |
| Селективность по эпоксипропану, % | 25 |
100 |
| Стереоспецифичность катализа | Рацемическая смесь |
80-90% в R-форме |
| Токсичные побочные продукты | Альдегиды,угарный газ, ароматика |
Отсутствуют |
Таблица 2. Сравнительная характеристика процессов прямого парциального окисления метана в метанол (в таблице приведены лучшие литературные данные).
| Параметры процесса | Химический процесс |
Биокаталитический процесс |
|
Гомогенный |
гетерогенный |
||
| Температура, оС | 450-550 |
250-350 |
20-40 |
| Давление, атм | 25-65 |
1 |
1 |
| Конверсия метана за проход, % | 9-13 |
4-6 |
27-61 |
| Селективность по метанолу, % | 38-83 |
83-96 |
близка к 100 |
| Выход по метанолу, % | 2-7 |
3-6 |
10-60 |
| Продуктивность по метанолу, мМоль/ г / час | 0.001-1.7 |
1-7 |
|
Таблица 3. Микробиальное эпоксидирование олефинов.
Эпоксидируемые субстраты- олефины |
Микроорганизмы |
Исследовательские группы |
С2 - С4 |
Метанотрофы: Methylococcus capsulatus, Methylosinus trichosporium |
Hou C.T., EXXON Res.& Eng. Co.,USA, Dalton H., Murrell J.C., Univer. Of Warwick, UK |
С2 - С4 |
Mycobacterium sp. |
Bont J.A.M.de, Agric. Univer.of Wageningen, The Netherland |
С2 - С18 |
Nocardia corallina B-276 |
Furuhashi K., NIPPON MINING Co.,Ltd., Japan. |
С2 - С3 |
Caldariomyces fumago, Flavobacterium Cetus sp. |
Neidleman S.L. 109-111, CETUS Corp., USA |
С6 - С12 |
Pseudomonas oleovorans |
Smet M.J.de, Univer. Of Groningen, The Netherland |
Таблица 4. Эпоксидирование пропилена иммобилизованными клетками газо-ассимилирующих микроорганизмов.
Биокатализатор: |
Некоторые параметры биотехнологического процесса: активность*, стабильность, др. |
| Methylosinus CRL31, Methylococcus CRLM1, Methylosinus trichosporium OB3b/ адгезия в виде биопленки на пористом стекле | Активность: 8-15 ЕА/мг сухих
клеток; Стабильность: 18 час непрерывной работы (регенерация парами метанола каждые 10 час). Конверсия пропилена 2.7%. |
| Methylosinus trichosporium OB3b, Methylococcus capsulatus M1/ адгезия на стеклянных шариках, активированном угле, силикагеле | Стабильность: 7час непрерывной работы. Выход продукта 250-300 нмоль/ мин. |
| Rhodococcus, Mycobacterium E3, Methylosinus trichosporium/ адсорбция на силикагеле,углероде, зауглероженном оксиде алюминия. | Активность: 10 ЕА/мг сухих
клеток; Стабильность: 14 час непрерывной работы; сохран. 46% первонач. активности |
| Mycobacterium E3/лиотропная мезофаза ПАВ в двухфазной системе вода-гексан. | Активность: 26.3 ЕА/мг сухих клеток |
| Mycobacterium E3/включение в альгинатный гель | Активность: 0.07 ЕА/мг сухих
клеток; Стабильность: 1 неделя. |
| Mycobacterium Py1/ адгезия на песке | Производительность: 0.25ммоль за 3.7 дней |
| Mycobacterium Eu1/ адгезия на лаве | Активность:2.6 ЕА/мг белка; Стабильность:20 дней работы (16 циклов по 15 час каждый). Конверсия пропилена 90%. |
| Nocardia corallina B-276/ эмульсия в жидком парафине | Активность: 7.1 ЕА/мг сухих
клеток; Стабильность: 9 суток непрерывной рабо-ты, t1/2 =200 час. Конверсия пропилена 95-100%. Продуктивность: 2.3 г эпокси-пропана/ 1г клеток. |
| Nocardia corallina B-276/ адсорбция на полипропилене, полиэтилене. | Активность: 5.0-6.8 ЕА/мг клеток; Стабильность: t1/2=36 час. |
| Nocardia corallina B-276/ включение в полиакриламидный гель | Активность: 1.3-3.7 ЕА/мг клеток; Стабильность: 7 суток без потери активности |
*Активность определяется как скорость образования пропиленоксида по его внеклеточной аккумуляции в реакционной среде и выражается единицах активности (ЕА). 1 ЕА составляет нмоль пропиленоксида / мин.
Микроорганизм (ростовой субстрат) //способ иммобилизации |
Активность, нмоль окси-продукта /мин/мг сухих клеток |
Ингибиторы дальнейшего окисления спирта (концентрация) |
МЕТАН В МЕТАНОЛ |
||
| Methylosinus trichosporium(метан)// ковалентное связывание с ДЕАЕ-целлюлозой | 149 |
фосфат-ионы (100мМ) |
| Methylococcus capsulatus (метан) | 131 |
ЕДТА (10мМ) |
| Methylosinus trichosporium OB3b (метан) | 24 |
Обработка клеток циклопропаном; циклопропанол (0.3мМ) |
| Methylosinus trichosporium OB3b (метан) | 8 |
NaCl (0.2M),ЕDTA (2mМ), водород (10%) |
| Methanomonas methanooxidans (метан) | Иодацетат (0.003М) | |
ЭТАН В ЭТАНОЛ |
||
| Methylosinus trichosporium OB3b (метан) | 12 |
ЕДТА (2мМ), водород (10%) |
| Scedosporium A-4 (пропан) | 6 |
Пиразол (10мМ) |
ПРОПАН В 1-ПРОПАНОЛ |
||
| Scedosporium A-4 (пропан) | 5 |
Пиразол (10мМ) |
ПРОПАН В 2-ПРОПАНОЛ |
||
| Methylosinus trichosporium OB3b (метан) | 3 |
EDTA (2mM) |
| Scedosporium A-4 (пропан) | 2 |
Пиразол (10мМ) |
ПРОПАН В АЦЕТОН |
||
| Methylosinus trichosporium OB3b (метан) | 3 |
отс* |
| Scedosporium A-4 (пропан) | 0.6 |
отс |
н-БУТАН в н-БУТАНОЛ |
||
| Scedosporium A-4 (пропан) | 8 |
Пиразол (10мМ) |
| Methylococcus capsulatus СRL M1 (метан) | 2 |
отс |
н-БУТАН в 2-БУТАНОН |
||
| Nocardia paraffinica (пропан) | 73 |
отс |
| Brevibacterium CRL 56 (пропан) | 43 |
отс |
| Pseudomonas fluorescens (пропан) | 20 |
отс |
| Methylosinus trichosporium OB3b (метан) | 20 |
отс |
| Scedosporium A-4 (н-бутан) | 0.3 |
отс |
цикло-ПРОПАН в цикло-ПРОПАНОЛ |
||
| Methylosinus trichosporium OB3b (метан) | отс |
|
*Обозначение: отс - в реакционной среде отсутствует ингибитор дальнейшего окисления образовавшегося продукта.