文 献 综 述

1. 引言

2 ,3- 丁二醇是生物制造产品体系中一种重要的化工原料，广泛应用于化工、食品、燃料以及航空航天等多个领域^【1-3】。2,3-丁二醇同时也是一种手性化合物，其中的(R, R)-2,3-丁二醇及其高产应用是本次毕业设计研究的课题。通过前期的文献调研，在深刻理解(R, R)-2,3-丁二醇的微生物代谢途径、目前研究现状等方面内容的基础上，着重摸索已构建完成的大肠杆菌基因工程菌发酵产目标产物的最佳条件，同时建立合适的检测分析手段，最终达到(R, R)-2,3-丁二醇较高水平生产的目的。

2. 2,3-丁二醇的理化性质及用途

2.1 2,3-丁二醇的三种立体异构体

2,3-丁二醇（英文缩写2,3-BD）,也称2,3-双羟基丁烷或二亚甲基二醇，是一种手性化合物。2,3-丁二醇分子中含有两个手性碳原子，因此存在三种立体异构体: (S,S)-2,3-丁二醇 ( 右旋型) 、(R,R)-2,3- 丁二醇 ( 左旋型) 及meso-2,3-丁二醇 (内消旋型), 其结构如图 1 所示^【4】.

2.2 （R,R）-2,3-丁二醇的用途

2,3-丁二醇可作为一种潜在的平台化合物，可替代传统的平台化合物#8212;#8212;碳四烃，用于大规模的合成甲乙酮（优良溶剂）和1,3-丁二烯（广泛应用 合成橡胶、聚酯和聚亚胺酯等领域）^[5-6]。2,3-丁二醇还可用于制备油墨、香水、熏蒸剂、增湿剂、软化剂、增塑剂、炸药及药物手性载体等工业产品^[7-8]。另外，2,3-丁二醇可作为燃料添加剂，其热值较高（27200kJ/kg），可与乙醇（29055kJ/kg）、甲醇（22081kJ/kg）相当。2,3-丁二醇经化学反应后的产物有多种用途。例如，2,3-丁二醇的氧化产物3-羟基丁酮和丁二酮均可作为食用香料使用^[9-10]；2,3-丁二醇酯化后可生成聚氨酯泡沫的前体；2,3-丁二醇与乙酸反应后生成的2,3-丁二醇二乙酸酯，可添加到奶油中改善风味，等等。

作为具有光学活性的2,3-丁二醇立体异构体，（R,R）-2,3-丁二醇除了具有混旋型 2,3-丁二醇的一般功能外, 还具有一些特殊功能：首先，由于存在特殊的手性基团及空间构型，成为精细化学品、手性试剂及手性药物等高价值物质合成过程中的重要构件分子。例如可用于合成药物阿司匹林的关键中间体丁三醇-对甲苯磺酸酯^[11], 同时其还能用于合成光学活性的 2-甲基-1,4-丁二醇，而2-甲基-1,4-丁二醇及其衍物是合成各种手性近晶型聚酯液晶材料及手性天然生物活性物质的重要中间体^[18-19]；其次，(R,R)-2,3-丁二醇的凝固点低达#8211;60℃，可作为优良的抗冻剂^[12]。

由此可见，（R,R）-2,3-丁二醇具有卓越的应用前景，但如何专一并大量生产高纯度的（R,R）-2,3-丁二醇立体异构体一直是阻碍其工业化生产的关键因素。