RU2527050C2 - Method of biocatalytic conversion of dibenzothiophene - Google Patents
Method of biocatalytic conversion of dibenzothiophene Download PDFInfo
- Publication number
- RU2527050C2 RU2527050C2 RU2012155428/04A RU2012155428A RU2527050C2 RU 2527050 C2 RU2527050 C2 RU 2527050C2 RU 2012155428/04 A RU2012155428/04 A RU 2012155428/04A RU 2012155428 A RU2012155428 A RU 2012155428A RU 2527050 C2 RU2527050 C2 RU 2527050C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dibenzothiophene
- buffer solution
- conversion
- solution
- acetonitrile
- Prior art date
Links
- IYYZUPMFVPLQIF-UHFFFAOYSA-N dibenzothiophene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3SC2=C1 IYYZUPMFVPLQIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 110
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000002210 biocatalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 10
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 30
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 claims abstract description 14
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 claims abstract description 14
- 239000008351 acetate buffer Substances 0.000 claims abstract description 12
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 10
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 10
- 239000011942 biocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 7
- 108010036302 hemoglobin AS Proteins 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 3
- NGDPCAMPVQYGCW-UHFFFAOYSA-N dibenzothiophene 5-oxide Chemical compound C1=CC=C2S(=O)C3=CC=CC=C3C2=C1 NGDPCAMPVQYGCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 11
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 7
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 abstract description 6
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 abstract description 6
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 abstract description 5
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000005504 petroleum refining Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 description 8
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- IZQZNLBFNMTRMF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;phosphoric acid Chemical compound CC(O)=O.OP(O)(O)=O IZQZNLBFNMTRMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 3
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 102000003992 Peroxidases Human genes 0.000 description 2
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 2
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 108040007629 peroxidase activity proteins Proteins 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 2
- 150000003462 sulfoxides Chemical class 0.000 description 2
- LLQHSBBZNDXTIV-UHFFFAOYSA-N 6-[5-[[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]methyl]-4,5-dihydro-1,2-oxazol-3-yl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC1CC(=NO1)C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 LLQHSBBZNDXTIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011330 Armoracia rusticana Nutrition 0.000 description 1
- 240000003291 Armoracia rusticana Species 0.000 description 1
- 108010068308 Hemoglobin H Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 description 1
- AJEHNBIPLQJTNU-UHFFFAOYSA-N cyanomethyl acetate Chemical compound CC(=O)OCC#N AJEHNBIPLQJTNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области биоорганической химии и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности при изготовлении моторного топлива.The invention relates to the field of bioorganic chemistry and can be used in the refining industry in the manufacture of motor fuel.
В связи с возросшим использованием моторного топлива внимание исследователей всего мира привлекает проблема повышения его качества. Присутствующие в топливе сернистые соединения при сгорании образуют оксиды серы (SOx), которые приводят к загрязнению воздуха, образованию кислотных дождей, повреждению устройств контроля выхлопов парниковых газов [Song, С. New design approaches to ultra-clean diesel fuels / C. Song, X. Ma // Appl. Catal. B: Environmental. - 2003. - V. 41. - P.207-238]. В последние 20 лет исследователи всего мира активно изучают возможность использования для окислительного обессеривания углеводородного сырья биокатализаторов на основе ферментов.In connection with the increased use of motor fuel, the attention of researchers around the world is attracted by the problem of improving its quality. Sulfur compounds present in the fuel during combustion form sulfur oxides (SO x ), which lead to air pollution, acid rain, damage to greenhouse gas emission control devices [Song, C. New design approaches to ultra-clean diesel fuels / C. Song, X. Ma // Appl. Catal. B: Environmental. - 2003. - V. 41. - P.207-238]. Over the past 20 years, researchers around the world have been actively exploring the possibility of using enzyme-based biocatalysts for oxidative desulfurization of hydrocarbon feedstocks.
Применение биокатализаторов обеспечивает ряд преимуществ:The use of biocatalysts provides several advantages:
а) мягкие условия проведения процесса,a) mild process conditions,
б) минимальное воздействие на окружающую среду,b) minimal environmental impact,
в) низкие энергетические затраты,c) low energy costs,
г) простота контроля процесса,d) ease of process control,
д) функционирование в широком диапазоне pH, температуры и ионной силы.d) functioning in a wide range of pH, temperature and ionic strength.
Однако высокая цена и низкая стабильность биокатализаторов сдерживает их масштабное применение.However, the high price and low stability of biocatalysts inhibits their large-scale application.
Основным маркером, по которому оценивают качество моторного топлива (по содержанию сернистых соединений), и следят за эффективностью его переработки (конверсии), является дибензотиофен (ДБТ). В идеале, в моторном топливе ДБТ должен отсутствовать, то есть эффективность процесса конверсии должна составлять 100%.The main marker for assessing the quality of motor fuel (according to the content of sulfur compounds) and monitoring the effectiveness of its processing (conversion) is dibenzothiophene (DBT). Ideally, DBT should not be present in motor fuel, i.e. the conversion process should be 100% efficient.
Окислительное обессеривание ДБТ протекает в две стадии: на первой стадии образуется сульфоксид дибензотиофена (ДБТО), а на второй - соответствующий сульфон (ДБТО2).The oxidative desulfurization of DBT proceeds in two stages: in the first stage, dibenzothiophene sulfoxide (DBTO) is formed, and in the second, the corresponding sulfone (DBTO 2 ).
Для обеспечения простоты аналитического контроля за качеством переработки моторного топлива необходимо, чтобы высокая степень конверсии ДБТ сочеталась с селективным выходом практически только по одному продукту - ДБТО. Кроме того, известно, что при экстракции сульфоксидов из топлива доля углеводородных примесей в экстрактах меньше, чем при извлечении сульфонов, поэтому наибольший для нефтепереработки практический интерес представляет окисление сернистых соединений до сульфоксидов, которое позволит сократить потери топлива в процессе обессеривания [Шарипов А.Х., Нигматуллин В.Р., Нигматуллин И.Р., Закиров Р.В. Химия и технол. топлив и масел, 2006, №6, с.45-51].To ensure the simplicity of analytical control over the quality of engine fuel processing, it is necessary that a high degree of DBT conversion is combined with a selective yield of practically only one product - DBTO. In addition, it is known that during the extraction of sulfoxides from fuel, the fraction of hydrocarbon impurities in the extracts is less than during the extraction of sulfones; therefore, the oxidation of sulfur compounds to sulfoxides, which will reduce fuel losses during desulfurization, is of the greatest practical interest [Sharipov A.Kh. , Nigmatullin V.R., Nigmatullin I.R., Zakirov R.V. Chemistry and technol. fuels and oils, 2006, No. 6, p. 45-51].
Известен способ биокаталитической конверсии ДБТ, включающий окисление исходного соединения пероксидом водорода в присутствии в качестве биокатализатора пероксидазы в смеси 200 мМ фосфатного буферного раствора с pH 8,0 и ацетонитрила при молярном соотношении исходных компонентов реакционной смеси: ДБТ:пероксид водорода как 0,267:0,005, при этом соотношение компонентов растворителя составляет в об.%: фосфатный буферный раствор:ацетонитрил как 3:1, при активности пероксидазы 0,06 IU/мл: процесс проводят при температуре 45°C в течение 60 мин (da Silva Madeira, L., Santana Ferreira-Leitao, V.S., da Silva Bon,. Dibenzothiophene oxidation by horseradish peroxidasein organic media: Effect of the DBT:H2O2 molar ratio and H2O2 addition mode, E.P. Chemosphere. 2008. 71. 189-194).A known method of biocatalytic conversion of DBT, including the oxidation of the starting compound with hydrogen peroxide in the presence of peroxidase as a biocatalyst in a mixture of 200 mm phosphate buffer solution with a pH of 8.0 and acetonitrile in a molar ratio of the starting components of the reaction mixture: DBT: hydrogen peroxide as 0.267: 0.005, this ratio of solvent components is in vol.%: phosphate buffer solution: acetonitrile as 3: 1, with peroxidase activity of 0.06 IU / ml: the process is carried out at a temperature of 45 ° C for 60 min (da Silva Madeira, L., Santana Ferreira-Leitao, VS, da Silva Bon, Dibenzothiophene oxidation by horseradish peroxidasein organic media: Effect of the DBT: H 2 O 2 molar ratio and H 2 O 2 addition mode, EP Chemosphere. 2008. 71. 189-194) .
Однако макимальная конверсия дибензотиофена в этих условиях составила только лишь 59%, а выход ДБТО только 12%.However, the maximum conversion of dibenzothiophene under these conditions was only 59%, and the yield of DBTO was only 12%.
Известен способ биокаталитической конверсии ДБТ, включающий окисление исходного соединения пероксидом водорода в присутствии в качестве биокатализатора бычьего гемоглобина в смеси 20 мМ ацетатно-фосфатного буферного раствора при pH 5,2 и пропанола при молярном соотношении исходных компонентов: ДБТ:гемоглобин бычий:пероксид водорода как 23:2,5:1000, при этом соотношение компонентов растворителя составляет в об.%: ацетатно-фосфатный буферный раствор:пропанол как 3:1, процесс проводят при температуре 30°C и длительность его составляет 1 час. (Klyachko, N. L., Klibanov, А.М. Oxidation of Dibenzothiophene Catalyzed by Hemoglobin and Other Hemoproteins in Various Aqueous-Organic Media. 1992, Appl. Biochem. Biotechnol. 37, 53-68).A known method of biocatalytic conversion of DBT, including the oxidation of the starting compound with hydrogen peroxide in the presence of bovine hemoglobin as a biocatalyst in a mixture of 20 mM acetate-phosphate buffer solution at pH 5.2 and propanol at a molar ratio of the starting components: DBT: bovine hemoglobin: hydrogen peroxide as 23 : 2.5: 1000, while the ratio of solvent components is in vol.%: Acetate-phosphate buffer solution: propanol as 3: 1, the process is carried out at a temperature of 30 ° C and its duration is 1 hour. (Klyachko, N. L., Klibanov, A.M. Oxidation of Dibenzothiophene Catalyzed by Hemoglobin and Other Hemoproteins in Various Aqueous-Organic Media. 1992, Appl. Biochem. Biotechnol. 37, 53-68).
Однако хотя максимальная конверсия ДБТ достигает 99%, а выход ДБТО 89%, в выбранных условиях помимо биоконверсии происходит денатурация гемоглобина, вследствие которой он выпадает в осадок. Таким образом, катализатор теряет каталитическую активность и выводится из сферы реакции, что приводит к ее остановке и помутнению раствора реакционной смеси, что в свою очередь в дальнейшем усложняет пробоподготовку моторного топлива для аналитического контроля за эффективностью процесса биообессеривания.However, although the maximum conversion of DBT reaches 99% and the yield of DBTO is 89%, in selected conditions, in addition to bioconversion, hemoglobin is denatured, due to which it precipitates. Thus, the catalyst loses its catalytic activity and is removed from the reaction sphere, which leads to its halt and turbidity of the reaction mixture solution, which in turn further complicates the sample preparation of motor fuel for analytical control of the effectiveness of the biodesulfurization process.
Известен, принятый за прототип, способ биокаталитической конверсии ДБТ, включающий окисление исходного соединения пероксидом водорода в присутствии в качестве биокатализатора бычьего гемоглобина в смеси 60 мМ фосфатного буферного раствора при pH 6,1 и ацетонитрила при молярном соотношении исходных компонентов: ДБТ:гемоглобин бычий:пероксид водорода как 3:1.2:3000, при этом соотношение компонентов растворителя составляет в об.%: фосфатный буферный раствор:ацетонитрил как 5:1, процесс проводят при комнатной температуре, при этом длительность его составляет 4-5 часов, максимальная конверсия ДБТ достигает 74%, а выход ДБТО 100%. (Ortiz-Leon, М., Velasco, L., Vazquez-Duhalt, R. Biocatalytic oxidation of polycyclic aromatic hydrocarbons by hemoglobin and hydrogen peroxide. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1995. V. 215. P.968 - 973.)A known method of biocatalytic conversion of DBT adopted for the prototype is the oxidation of the starting compound with hydrogen peroxide in the presence of bovine hemoglobin as a biocatalyst in a mixture of 60 mM phosphate buffer solution at pH 6.1 and acetonitrile in a molar ratio of the starting components: DBT: bovine hemoglobin: peroxide hydrogen as 3: 1.2: 3000, while the ratio of solvent components is in vol.%: phosphate buffer solution: acetonitrile as 5: 1, the process is carried out at room temperature, while the duration of its It is 4-5 hours, maximum DBT conversion reaches 74%, and 100% yield DBTO. (Ortiz-Leon, M., Velasco, L., Vazquez-Duhalt, R. Biocatalytic oxidation of polycyclic aromatic hydrocarbons by hemoglobin and hydrogen peroxide. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1995. V. 215. P.968 - 973 .)
Однако длительность процесса снижает его технологичность, также как денатурация гемоглобина, вследствие которой он выпадает в осадок, что приводит к потере катализатором каталитической активности и остановке реакции. Кроме того, при этом раствор реакционной смеси мутнеет, что в дальнейшем усложняет пробоподготовку моторного топлива для аналитического контроля за эффективностью процесса биообессеривания.However, the duration of the process reduces its manufacturability, as well as the denaturation of hemoglobin, due to which it precipitates, which leads to the loss of catalyst activity and the reaction stops. In addition, the solution of the reaction mixture becomes cloudy, which further complicates the sample preparation of motor fuel for analytical control of the effectiveness of the biodesulfurization process.
Предлагаемое изобретение решает задачу создания наиболее технологичного процесса проведения максимальной конверсии дибензотиофена при достижении максимального выхода ДБТО.The present invention solves the problem of creating the most technologically advanced process for conducting the maximum conversion of dibenzothiophene while achieving the maximum yield of DBTO.
Поставленная задача достигается способом биокаталитической конверсии дибензотиофена, включающим окисление исходного соединения пероксидом водорода в присутствии в качестве биокатализатора гемоглобина в смеси буферного раствора с ацетонитрилом, новизна которого заключается в том, что в качестве буферного раствора, берут ацетатный буферный раствор, молярность которого составляет 40-60 мМ, а pH - 5.0-5.5, и процесс проводят при комнатной температуре при молярном соотношении исходных компонентов: дибензотиофен:гемоглобин:пероксид водорода как (1 - 2.5):1:(900-1100) и соотношении компонентов раствора в об.%: ацетатный буферный раствор:ацетонитрил как (2.5-3.5):1.The problem is achieved by the method of biocatalytic conversion of dibenzothiophene, including the oxidation of the starting compound with hydrogen peroxide in the presence of hemoglobin as a biocatalyst in a mixture of buffer solution with acetonitrile, the novelty of which is that acetate buffer solution with a molarity of 40-60 is taken as a buffer solution mm, and the pH is 5.0-5.5, and the process is carried out at room temperature with a molar ratio of the starting components: dibenzothiophene: hemoglobin: hydrogen peroxide to (1 - 2.5): 1: (900-1100) and the ratio of the components of the solution in vol.%: acetate buffer solution: acetonitrile as (2.5-3.5): 1.
Наиболее стабильные результаты получают при проведении процесса при температуре 25-30°C при молярном соотношении исходных компонентов: дибензотиофен:гемоглобин:пероксид водорода как 2.3:1:1000, при этом соотношение компонентов раствора составляет в об.%: ацетатный буферный раствор:ацетонитрил как 3:1.The most stable results are obtained when carrying out the process at a temperature of 25-30 ° C with a molar ratio of the starting components: dibenzothiophene: hemoglobin: hydrogen peroxide as 2.3: 1: 1000, while the ratio of the components of the solution is in vol.%: Acetate buffer solution: acetonitrile as 3: 1.
Проведение процесса при соблюдении найденных авторами настоящего изобретения параметров концентраций позволяет провести процесс в отсутствие денатурации белка и, как следствие, наличии прозрачного раствора, что приводит к сокращению времени проведения реакции в 9 раз. Кроме того, уменьшается расход катализатора в 2,5 раза, что значительно удешевляет процесс, при этом достигается высокая степень селективности выхода ДБТО до 96%, при 100% конверсии ДБТ.The process, subject to the concentration parameters found by the authors of the present invention, allows the process to be carried out in the absence of protein denaturation and, as a consequence, the presence of a clear solution, which reduces the reaction time by 9 times. In addition, the consumption of the catalyst is reduced by 2.5 times, which significantly reduces the cost of the process, while achieving a high degree of selectivity of the DBTO yield up to 96%, with 100% DBT conversion.
Таким образом, технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении скорости конверсии ДБТ, уменьшении расхода катализатора, отсутствии процесса денатурации белка и, как следствие, наличии прозрачного раствора при достижении высокой степени селективности выхода ДБТО и 100% конверсии ДБТ. Кроме того, предлагаемое изобретение минимизирует пробоподготовку моторного топлива для аналитического контроля за эффективностью процесса биообессеривания.Thus, the technical result of the invention consists in increasing the rate of DBT conversion, reducing the consumption of the catalyst, the absence of the protein denaturation process and, as a result, the presence of a clear solution while achieving a high selectivity of DBTO output and 100% DBT conversion. In addition, the present invention minimizes the sample preparation of motor fuel for analytical control of the effectiveness of the biodesulfurization process.
Краткое описание ФигурShort Description of Shapes
На Фиг.1 приведена хроматограмма продуктов биоконверсии ДБТ в оптимальных условиях проведения процесса (молярное соотношение исходных компонентов: ДБТ:гемоглобин:пероксид водорода как 2.3:1:1000, соотношение компонентов растворителя в об.%: ацетатный фосфатный буферный раствор:ацетонитрил как 3:1).Figure 1 shows a chromatogram of bioconversion products of DBT under optimal process conditions (molar ratio of starting components: DBT: hemoglobin: hydrogen peroxide as 2.3: 1: 1000, ratio of solvent components in vol.%: Acetate phosphate buffer solution: acetonitrile as 3: one).
В таблице 1 приведены показатели эффективности проведения заявляемого процесса при различных соотношениях исходных веществ и условиях проведения биоконверсии ДБТ, гдеTable 1 shows the performance indicators of the inventive process for various ratios of the starting materials and the conditions for the bioconversion of DBT, where
* Оптимальные условия биоконверсии ДБТ* Optimal conditions for bioconversion of DBT
** Прототип, 60 мМ фосфатный буферный раствор** Prototype, 60 mM phosphate buffered saline
Приведенные ниже примеры подтверждают, но не ограничивают заявляемый способ.The following examples confirm, but do not limit, the claimed method.
ПРИМЕР 1. Биокаталитическое окисление дибензотиофена пероксидом водорода в оптимальных условиях.EXAMPLE 1. Biocatalytic oxidation of dibenzothiophene with hydrogen peroxide under optimal conditions.
Для контроля конверсии ДБТИ используют стандартный метод градиентного элюирования: элюент А - вода, элюент Б - ацетонитрил (7:3). Скорость потока 0,5 мл/мин. Регистрацию данных и обработку хроматограмм проводят с использованием программного обеспечения ChemStation версии A 10.02. Используют хроматограф с диодно-матричным детектором, поскольку продукты реакции поглощают в УФ-области (λ=230 нм).To control the conversion of DBTI, a standard gradient elution method is used: eluent A is water, eluent B is acetonitrile (7: 3). Flow rate 0.5 ml / min. Data recording and chromatogram processing is performed using ChemStation software version A 10.02. A chromatograph with a diode array detector is used, since the reaction products are absorbed in the UV region (λ = 230 nm).
К 230 мкл 10 мМ ацетатного буферного раствора pH 5,2, молярность которого составляет 50 мМ, прибавляют 79 мкл ацетонитрила (итоговое (итоговое содержание в реакционной смеси 25 об.%), т.е. соотношение в об.%: ацетатный буферный раствор:ацетонитрил составляет 3:1.) прибавляют по каплям 46 мкл 2,55 мМ раствора дибензотиофена (концентрация в реакционной смеси составляет 230 мкМ дибензотиофена); 45 мкл 0,112 мМ раствора гемоглобина (катализатор). По каплям при перемешивании прибавляют 100 мкл 50 мМ раствора пероксида водорода (окислитель). При этом общее соотношение компонентов в смеси составляет в молях: ДБТ: гемоглобин:пероксид водорода как 2.3:1:1000, при этом соотношение компонентов растворителя в об.%: ацетатный буферный раствор:ацетонитрил как 3:1.79 μl of acetonitrile (total (total content in the reaction mixture of 25 vol.%), I.e. ratio in vol.%: Acetate buffer solution, is added to 230 μl of 10 mM acetate buffer pH 5.2, the molarity of which is 50 mM. : acetonitrile is 3: 1.) 46 μl of a 2.55 mM dibenzothiophene solution are added dropwise (concentration in the reaction mixture is 230 μM dibenzothiophene); 45 μl of 0.112 mm hemoglobin solution (catalyst). 100 μl of a 50 mM hydrogen peroxide solution (oxidizing agent) is added dropwise with stirring. The total ratio of components in the mixture is in moles: DBT: hemoglobin: hydrogen peroxide as 2.3: 1: 1000, while the ratio of solvent components in vol.%: Acetate buffer solution: acetonitrile as 3: 1.
При прохождении реакции раствор остается совершенно прозрачным, осадка нет. В момент завершения прибавления окислителя и смешения растворов включают секундомер и через каждую минуту с помощью автосемплера вводят по 5 мкл раствора в хроматографическую колонку.With the passage of the reaction, the solution remains completely transparent, there is no precipitate. At the time of completion of the addition of the oxidizing agent and mixing the solutions, a stopwatch is started and every minute, 5 μl of the solution is introduced into the chromatographic column using an autosampler.
Полученная по стандартной методике методом градиентного элюирования хроматограмма при соотношении максимумов исходного и конечных продуктов конверсии ДБТ подтверждает (см. Фиг.1), что процесс завершился через 5 мин, при этом конверсия ДБТ составляет - 99±1%. Содержание ДБТО - 94±2%; ДБТО2-6±2%.The chromatogram obtained by the standard method using the gradient elution method at the ratio of the maximums of the initial and final DBT conversion products confirms (see Figure 1) that the process was completed in 5 minutes, while the DBT conversion is - 99 ± 1%. The content of DBTO is 94 ± 2%; DBTO 2 -6 ± 2%.
Для определения зависимости показателей эффективности проведения заявляемого процесса при различных соотношениях исходных веществ и условиях проведения биоконверсии ДБТ были проведены дополнительные исследования, результаты которых отражены в таблице 1.To determine the dependence of the performance indicators of the proposed process for various ratios of the starting materials and the conditions for the bioconversion of DBT, additional studies were carried out, the results of which are shown in table 1.
Как видно из данных, представленных в таблице 1, проведение процесса в заявляемых параметрах (примеры 2-4) впервые позволяет сделать процесс максимальной конверсии ДБТ наиболее технологичным, а именно одновременное отсутствие денатурации белка и, как следствие, наличие прозрачного раствора, сокращение времени проведения реакции в 9 раз по сравнению с прототипом. Кроме того, уменьшается расход катализатора в 2,5 раза, что значительно удешевляет процесс, при этом достигается высокая степень селективности выхода ДБТО до 96%. Выход за пределы приведенных оптимальных интервалов приводит к недостаточной селективности по выходу продукта окисления ДБТ - ДБТО (пример 1), к значительному увеличению времени конверсии (пример 5-6), денатурации белка и, как следствие, потере прозрачности раствора (пример 6).As can be seen from the data presented in table 1, the process in the claimed parameters (examples 2-4) for the first time allows you to make the process of maximum DBT conversion the most technologically advanced, namely the simultaneous absence of protein denaturation and, as a result, the presence of a clear solution, shortening the reaction 9 times in comparison with the prototype. In addition, the catalyst consumption is reduced by 2.5 times, which significantly reduces the cost of the process, while achieving a high degree of selectivity of the DBTO output to 96%. Exceeding the above optimal ranges leads to insufficient selectivity for the output of the DBT - DBTO oxidation product (Example 1), a significant increase in conversion time (Example 5-6), protein denaturation and, as a consequence, loss of transparency of the solution (Example 6).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012155428/04A RU2527050C2 (en) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | Method of biocatalytic conversion of dibenzothiophene |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012155428/04A RU2527050C2 (en) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | Method of biocatalytic conversion of dibenzothiophene |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012155428A RU2012155428A (en) | 2014-06-27 |
| RU2527050C2 true RU2527050C2 (en) | 2014-08-27 |
Family
ID=51215905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012155428/04A RU2527050C2 (en) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | Method of biocatalytic conversion of dibenzothiophene |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2527050C2 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2010143173A (en) * | 2008-03-26 | 2012-05-10 | Отерра, Инк. (Us) | SULFOXIDATION CATALYSTS, METHODS AND SYSTEMS FOR THEIR APPLICATION |
-
2012
- 2012-12-20 RU RU2012155428/04A patent/RU2527050C2/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2010143173A (en) * | 2008-03-26 | 2012-05-10 | Отерра, Инк. (Us) | SULFOXIDATION CATALYSTS, METHODS AND SYSTEMS FOR THEIR APPLICATION |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ORTIZ-LEON M. et al, Biochem. Biophys. Res. Commun., vol.215, 1995, p.p.968-973. LUCIANA da SILVA MADEIRA et al, Chemosphere, vol.71, issue 1, 2008, p.p.189-194. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012155428A (en) | 2014-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vazquez-Ortega et al. | Stabilization of dimeric β-glucosidase from Aspergillus niger via glutaraldehyde immobilization under different conditions | |
| Qin et al. | Oxidation of a non-phenolic lignin model compound by two Irpex lacteus manganese peroxidases: evidence for implication of carboxylate and radicals | |
| CN115812893B (en) | Mycotoxin degradation agent for feed and application thereof | |
| Klyachko et al. | Oxidation of dibenzothiophene catalyzed by hemoglobin and other hemoproteins in various aqueous-organic media | |
| KR20160147941A (en) | Process for enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material and fermentation of sugars | |
| RU2433140C2 (en) | Fused protein containing plant cell wall-destroying enzymes and use thereof | |
| de Gouvêa et al. | Lytic polysaccharide monooxygenase from Aspergillus fumigatus can improve enzymatic cocktail activity during sugarcane bagasse hydrolysis | |
| Sepulchro et al. | Combining pieces: a thorough analysis of light activation boosting power and co-substrate preferences for the catalytic efficiency of lytic polysaccharide monooxygenase MtLPMO9A | |
| JP2014512181A (en) | Accelerated cellulose degradation | |
| RU2527050C2 (en) | Method of biocatalytic conversion of dibenzothiophene | |
| Wu et al. | Oxidation of dibenzothiophene catalyzed by heme-containing enzymes encapsulated in sol-gel glass: a new form of biocatalysts | |
| Xu et al. | Artificial microbial consortium producing oxidases enhanced the biotransformation efficiencies of multi-antibiotics | |
| CN101440301A (en) | Method for using silicon dioxide mesoporous molecular sieve in catalytic oxidation desulphurization of diesel | |
| CN115820579B (en) | A mycotoxin degradation agent and its application | |
| Lin et al. | Identification of a novel lactose oxidase in Myrmecridium flexuosum NUK‐21 | |
| da Silva Madeira et al. | Dibenzothiophene oxidation by horseradish peroxidase in organic media: Effect of the DBT: H2O2 molar ratio and H2O2 addition mode | |
| Hong et al. | Enzymatic conversion of glycerol to glyceric acid with immobilised laccase in Na-alginate matrix | |
| Son et al. | Effects of citraconylation on enzymatic modification of human proinsulin using trypsin and carboxypeptidase B | |
| Xavier et al. | Increasing the greenness of lignocellulosic biomass biorefining processes by means of biocompatible separation strategies | |
| CN115211522B (en) | Method for improving laccase degradation mycotoxin by using tannic acid as mediator | |
| Hoque et al. | Purification and characterization of novel manganese peroxidase from Trichoderma parestonica and its bio-conversion study of toxic arylamine | |
| Li et al. | Preparing the pure lignin peroxidase and exploring the effects of chemicals on the activity | |
| CN115010583A (en) | A method for synthesizing hydroxytyrosol by simulating enzyme-catalyzed reaction | |
| Yadav et al. | Purification and characterization of Mn-peroxidase from Musa paradisiaca (banana) stem juice | |
| ANAN | THE ISOLATION OF PEPSIN-MODIFIED CATALASE AND ITS CATALYTIC PROPERTIES |