1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1,2,4-丁三醇（butanetriol,bt）是一种无色、无臭、透明的水溶性粘稠糖浆状体，市场上销售的bt通常是草黄色至褐色的粘稠状液体，具有甜味，但是无毒，其性质与甘油类似。bt是有机合成的重要化学中间体，广泛应用于军事中，如：合成丁三醇三硝酸酯bttn⑴；医药，如：用于手术后镇痛⑵和压制骨折后的疼痛⑶、用来制备降胆固醇药和抗癌药、用作药物缓释制剂等；烟草中用作烟草添加剂可以消除硝基化合物对人体的毒害，减少焦油成分对人体的伤害；在彩色显影液中，它可以改善其稳定性和色溶度⑷~⑸。

wagner在1894年首次以3-丁烯-醇为原料合成了bt，后来陆陆续续也有其他合成方法的研究报道，许多研究者从改变原料、催化剂、反应条件以及提纯等方面作出努力。callaghan⑹~⑻等采用四氧化锇做催化剂，用h2o2氧化水和，获得bt，收率为85%。1976年德国basf公司提出，首先氧化生成2，3-环氧基-1，4- 丁二醇，再由raney-ni催化氢解，转化率可达88%。加氢时压力高达20 30mpa，对生产设备和安全操作提出了极高要求。而后有日本公司报道了利用环氧化得到的2，3-环氧基-1，4-丁二醇在pd/c催化下加氢的方法，氢解时需要150#176;c和5mpa氢气压力，工艺条件较basf的方法温和，但是该工艺需要使用贵金属催化剂pd的量较大，增加了工艺成本。而马来酸酯的直接氢解，虽然省略了氧化步骤，但是其氢解亦需达到150#176;c和17 21mpa氢气压力，并且收率较低(30%)。丙烯醇与甲醛和醋酐反应虽然工艺条件温和、成本低，但是反应机理复杂，产品提纯困难。其他合成1，2，4-丁三醇的方法也都存在一定问题。如还原法需要硼氢化物和三氟化硼乙醚络合物，由于其使用的危险性，很难在工业化中应用；乙炔和甲醛合成1，2，4- 丁三醇则需使用汞盐，对环境造成极大的污染。

这些化学合成法，不是反应过程条件苛刻，副产物多，污染物排放严重等，就是产率低，提纯难度大，导致其价格昂贵。直到美国密歇根州立大学niu等2003年在美国化学会志（journal of the american chemical society）上发表文章，介绍了1,2,4-丁三醇的微生物合成法⑼⑽。具体为：d-木糖在假单胞菌的氧化下转化成d-木糖酸，产率70%，再由大肠埃希氏菌dh5α/pwn6.186a催化d-木糖酸转化成d-1,2,4-丁三醇，产率25%,详细见图1。除此还有通过l-阿拉伯糖在p. fragi的氧化下转化成l-阿拉伯-1,4-内酯和l-阿糖酸的混合物，总产率54%，内酯水解后，l-阿糖酸采用e. coli bl21 (de3)/pwn6.222a 转化生成l-1,2,4-丁三醇，产率35%。虽然木糖/木糖酸和阿拉伯糖/阿糖酸两种路径都可用于合成1,2,4-丁三醇，但相对于l-阿拉伯糖或l-阿糖酸而言，d-木糖和d-木糖酸更具有经济优势。因而，获得利用d-木糖（或d-木糖酸）源且可用于工业化生产1,2,4-丁三醇的生物合成系统更为理想。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

由于丁三醇发酵液中产物含量低，提取比较困难的问题，采取色谱分离技术对丁三醇进行分离提纯。首先对发酵液中其他物质的含量进行分析， 其次根据他们与丁三醇在性质上面的差异，参考丁醇的色谱分离条件，对色谱分离条件进行调整，选择合适的吸附剂和解吸剂，对分离温度、pH等也可以进行适当的调整,最后达到提高产率的目的。