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丙酮酸研究的进展 李继珩1李肃2 (1，中国药科大学生命科技学院，南京210009；2、南瑞集团股份有限公司，南京210003) 【摘要】丙酮酸(Pyruvicacid，简称PA)是有机合成和药物合成的重要中间体，本文阐述其某些生产 方法及主要用途． 【关键词】PA；化学合成；发酵；酶转化；基因工程 物质相互转化重要中间体，具有提供能量、调节代谢及抗氧化等多种生理功能，在许多领域中均有重要 用途。PA可通过化学合成及生物技术多种方法制备，本文就其制备技术及应用作简要介绍。 l化学合成法 化学合成PA有气相空气氧化、液相空气氧化及化学氧化三类方法。 有机物蒸气与空气的混合气体通过固相催化剂的氧化过程叫气相空气氧化法，也叫气相接触氧化或 气相催化氧化法。乳酸水蒸气与空气的混合气体通过高温下的FePOt固体催化剂可生成PA。相卫等u1用 固体FeP瓯直接生成PA，乳酸最大转化率为68％，PA最大选择率为87％。本法不用溶剂，反应速度快， 设备投资及能耗均小，不消耗氧化剂，易于连续化与自动化操作，设备生产能力大，适宜于大规模工业 化生产，成本低。 向含催化剂的物料溶液中通入空气或氧气生产PA的方法称为液相空气氧化法。该法所用原料有乳 酸、丙酮、羟基丙酮、甲基丙烯酸及1，2一丙二醇等。清浦忠光幢1在800mL水中加40 g羟基丙酮和30g h，生成PA38g，摩尔产率为80％， 含2％铂的活性炭催化剂，于pH7．08．0及50℃时，通氧气反应30 ％Pd—Bi／C催化剂，搅拌下于pH8．0～9．5和40--50℃时，通氧气5h得PA钠盐，最高选择率为91．7％， 产率为82．1％。杨辉琼H1等以乳酸为原料，Pt／Pb／C为催化剂，搅拌下于45℃通氧气或空气2h得PA， 最高产率为66．0％。本法反应温度低，选择性好，操作方便，易于控制，但产物分离纯化工序较多。 在反应体系中加入空气或氧气以外的氧化剂使相应有机物氧化为PA的技术称为化学氧化法。本法 mL 所用氧化剂有瑚n0，、氧化硒、氧化锡及也魄等。所用原料有乳酸及丙酮等。清浦忠光等瞄’向丙酮30 中加SeQ5g室温下搅拌反应3h生成PAl．8g，对Se吼转化率为70％。本法反应温度低，操作简便， 方法成熟，易于控制。但需消耗氧化剂，产率低，设备生产能力小，产品分离难度大，设备腐蚀及对环 55％，是传统生产PA技术，但产品质量差，生产成本高，对环境污染严重。 2生物技术 酶或酶系可催化葡萄糖及其代谢物乳酸等转化为PA，称之为生物技术，该技术包括发酵、酶转化及 基因工程方法。 2．1发酵法 微生物代谢过程中利用葡萄糖积累PA的方法称为发酵法。李寅等m’以NH。Cl或尿素为氮源，用光滑 球拟酵母(Torulopsis 57．5 h，PA浓度达到69．4 T．glabrata pH5．0，30℃发酵50h，结果PA浓度为70．23g·L～，产率为64．4％，比原菌株TPl9分别增加5．7％ 和5．3％。发酵法生产PA反应时间长，易为杂菌污染，设备投资大，能耗高，且产物浓度低，分离纯化 33l 工艺操作复杂，生产能力受限制。 2．2酶转化法 用酶或微生物细胞(酶系)为催化剂，使葡萄糖或其三羧酸循环途径中某些代谢中间体，在一定条 件下转化为PA的技术称为酶转化法。其过程是先进行小规模微生物培养，收集菌体(酶源)，直接用于 转化或用载体包埋成球状、块状或粉末状固定化酶(细胞)，然后通过批式、半连续化或连续化转化操 溶液转化96h，PA浓度为75．6g·L～，对葡萄糖转化率为73．7％；宫田令子等憎1用恶臭假单胞菌 (Pseudomonas 10 h，PA最大浓度为151 索酸钠溶液lmol·L-1中加5％P．Putida ℃转化反应72h，PA转化率达到80％，产物浓度达到0．821mol·L一。酶转化技术设备投资小，能耗 低，生产过程可实现自动化连续操作，底物转化率高，生产成本低，是具有良好发展前景的生物技