專利名稱：木質(zhì)素分解用催化劑，芳族烴分解用催化劑，以及卟啉的制作方法
木質(zhì)素分解用催化劑，芳族烴分解用催化劑，以及卟啉
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及木質(zhì)素分解用催化劑，用于制備醇及有機(jī)酸的方法，用于制備木質(zhì)素 分解產(chǎn)物的方法，芳族烴分解用催化劑，釋放氫離子的方法，及卟啉；及更特別涉及包括卟 啉的木質(zhì)素分解催化劑，從木質(zhì)素開始制備醇(例如甲醇)及有機(jī)酸的方法，制備木質(zhì)素分 解產(chǎn)物的方法，包括卟啉的芳族烴分解催化劑，使用包括卟啉的木質(zhì)素分解催化劑使氫離 子從木質(zhì)素釋放的方法，及卟啉。
背景技術(shù)：
全球變暖自21世紀(jì)開始以來已逐漸變得嚴(yán)重，及降低放出的二氧化碳成為控制 工業(yè)界及，進(jìn)而，世界經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。由于使用包含在地下和/或海底的化石燃料作為能源， 其將不僅難以降低大氣中的二氧化碳的量，而且難以控制其量的任何增加。在這種情況下， 最近特別受關(guān)注的是由植物制備的醇(例如生物-乙醇)，及它們作為未來能源充滿希望。 但是，此情況中，制備所述生物-乙醇的多數(shù)常規(guī)技術(shù)利用糖作為原材料及因此引發(fā)問題， 以至于發(fā)生人類的食品與能量之間的資源沖突。最近，已開發(fā)了利用碳源(例如纖維素) 制備醇的持久的，先進(jìn)的技術(shù)，其絕不導(dǎo)致與人類食品來源的沖突。不可用作人類食料的木材及草類主要由纖維素及木質(zhì)素構(gòu)成。作為碳源，如果使 用源于幾乎被認(rèn)為是廢料及不適宜于用作建筑材料的木材(例如木材邊角料)纖維素材料 的及片狀材料以及草類，抑制排入環(huán)境大氣的二氧化碳的量，從而此可顯著貢獻(xiàn)于工業(yè)界 及經(jīng)濟(jì)界。與利用纖維素的前述過程相反，已被認(rèn)為是豐富的碳源(如纖維素)的木質(zhì)素的 有效使用仍僅限于顯著窄領(lǐng)域。作為所述木質(zhì)素的有效使用之一例(其已投入實(shí)際應(yīng)用)， 木質(zhì)素簡(jiǎn)單燃燒為熱源，及已將其用作防腐劑或通過將其合入混凝土而作為結(jié)構(gòu)-強(qiáng)化材 料。而且，伴隨科學(xué)技術(shù)及工業(yè)的發(fā)展，被認(rèn)為是不可原本在自然界中以高濃度存在 的化合物的工業(yè)廢棄物將蓄積，及其蓄積可成為人類的嚴(yán)重負(fù)資產(chǎn)。多數(shù)這些化合物是含 氧原子連接到構(gòu)成苯環(huán)的碳原子的芳族烴的化合物。其例包括二噁英?？赏ㄟ^在作為二噁 英來源的垃圾的燃燒步驟中以高溫度處理二噁英來解決產(chǎn)生二噁英的問題至顯著程度，但 大量的有害的化合物可已擴(kuò)散到環(huán)境大氣中。因此，如果這些有害的化合物可利用自來存 在于自然界的有害化合物分解催化劑、及利用無限地投到的地表的太陽光線分解為無害的 化合物，此將允許純化或凈化地球環(huán)境，及貢獻(xiàn)于維持人類健康。但是，尚無任何所述有用 的分解催化劑被提議。此外，通過氫離子移動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的燃料電池作為能源最近成為主要關(guān)注點(diǎn)。但 是，當(dāng)使用氫氣作為氫離子源時(shí)，作為氫離子來源的多數(shù)氫氣目前從化石燃料產(chǎn)生。而且， 氫氣還可通過電解水產(chǎn)生，但此情況中甚至應(yīng)供給電力。此外，通過使用太陽光線產(chǎn)生電力的太陽能電池的情況中，如果新近能量需求應(yīng) 通過使用所述太陽能電池供給，則應(yīng)生產(chǎn)半導(dǎo)體器件，及生產(chǎn)所述半導(dǎo)體器件需要大量的天然資源及巨大成本。甚至在染料致敏型太陽能電池的情況中，應(yīng)使用納米尺寸的氧化鈦， 及可提供某種程度的電動(dòng)勢(shì)的合成的染料非常昂貴。已知分解含木質(zhì)素的物質(zhì)的方法，其包括下列步驟使含木質(zhì)素的物質(zhì)與功能水 緊密接觸，從而分解物質(zhì)(見，例如，以下專利文獻(xiàn)1)。此常規(guī)技術(shù)公開，功能水包括氫氧 化鈉，但無任何關(guān)于分解產(chǎn)物及技術(shù)的獨(dú)特或特異的公開，且未公開可通過分解得到醇。此 外，已知，含多個(gè)Cl及F原子的卟啉在例如木質(zhì)素氧化及烷轉(zhuǎn)變?yōu)榇嫉姆磻?yīng)中活躍(見，例 如，以下專利文獻(xiàn)幻。但是，此常規(guī)技術(shù)不包括任何涉及使用任何堿性化合物及任何光催化 劑的公開。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1特開2000-144592號(hào)公報(bào)(專利權(quán)利要求，段落0030)專利文獻(xiàn)2特表平2-503086號(hào)公報(bào)(第4頁左上欄)
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的技術(shù)課題本發(fā)明旨在提供從未用于常規(guī)技術(shù)的包括卟啉的木質(zhì)素分解催化劑；利用木質(zhì)素 作為原材料制備醇(例如甲醇)及有機(jī)酸的方法；制備木質(zhì)素分解產(chǎn)物的方法；包括卟啉 的分解芳族烴的催化劑；使用木質(zhì)素作為原材料釋放氫離子的方法；及卟啉。解決課題的技術(shù)方案本發(fā)明的木質(zhì)素分解用催化劑的特征在于，其包括可通過經(jīng)光線照射而顯示其催 化功能的卟啉。本發(fā)明的木質(zhì)素分解催化劑的特征在于，其包括可在堿性溶液中顯示其催化功能 的卟啉。本發(fā)明的木質(zhì)素分解催化劑的特征在于，其包括可在堿性溶液中經(jīng)光線照射而顯 示其催化功能的卟啉。本發(fā)明的木質(zhì)素分解催化劑的特征在于，嚇啉是在卟啉環(huán)上帶甲基及乙基酯基或 乙酸基(丙酸基)的四吡咯化合物。前述木質(zhì)素分解用催化劑的特征在于，卟啉是在卟啉環(huán)上帶4個(gè)甲基及4個(gè)乙基 酯基或乙酸基(丙酸基)的四吡咯化合物。前述木質(zhì)素分解用催化劑的特征在于，卟啉是在分子中具有羧基的卟啉。前述木質(zhì)素分解用催化劑的特征在于，卟啉是在分子中具有總共2，4或8個(gè)羧基 的卟啉。前述木質(zhì)素分解用催化劑的特征在于，嚇啉是選自下列的至少一種尿卟啉，原卟 啉及糞卟啉。前述木質(zhì)素分解用催化劑的特征在于，嚇啉是具有卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)的四吡咯化合物， 所述四吡咯化合物通過在培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌，然后從該培養(yǎng)基中分離所述四吡咯化合 物來得到。前述木質(zhì)素分解用催化劑的特征在于，催化劑包括含具有卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)的四吡咯化 合物的培養(yǎng)基，所述四吡咯化合物通過在培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌來得到。前述木質(zhì)素分解用催化劑的特征在于，大腸桿菌是由于變異或突變而不可表達(dá)基因ypjD(l^611)的大腸桿菌。前述木質(zhì)素分解用催化劑的特征在于，大腸桿菌是插入了基因ypjD(l^611)的轉(zhuǎn) 座子的插入變體。本發(fā)明的用于制備醇及有機(jī)酸的方法的特征在于，其包括下列步驟將含堿性化 合物的溶液加入木質(zhì)素，然后從得到的含木質(zhì)素/堿性化合物的溶液分離醇及有機(jī)酸。前述用于制備醇及有機(jī)酸的方法的特征在于，將含木質(zhì)素及堿性化合物的溶液用 光線照射(優(yōu)選用例如，UV光線或太陽光線照射)，然后將醇及有機(jī)酸從含木質(zhì)素及堿性化 合物的溶液分離。前述用于制備醇及有機(jī)酸的方法的特征在于，還使前述木質(zhì)素分解用催化劑作用 于含木質(zhì)素及堿性化合物的溶液后，將醇及有機(jī)酸從含木質(zhì)素及堿性化合物的溶液分離。前述用于制備醇及有機(jī)酸的方法的特征在于，使前述木質(zhì)素分解用催化劑作用于 含木質(zhì)素及堿性化合物的溶液，然后再照射光線(優(yōu)選用例如，UV光線或太陽光線照射) 后，將醇及有機(jī)酸從含木質(zhì)素及堿性化合物的溶液分離。本發(fā)明的用于制備醇及有機(jī)酸的方法的特征在于，使前述木質(zhì)素分解用催化劑作 用于木質(zhì)素，然后將從木質(zhì)素釋放的醇及有機(jī)酸分離。本發(fā)明的用于制備醇及有機(jī)酸的方法的特征在于，將木質(zhì)素用光線照射(優(yōu)選用 例如，UV光線或太陽光線照射)，然后將從木質(zhì)素釋放的醇及有機(jī)酸分離。前述用于制備醇及有機(jī)酸的方法的特征在于，使前述木質(zhì)素分解用催化劑作用于 木質(zhì)素，然后再照射光線(優(yōu)選用例如，UV光線或太陽光線照射)后，將從木質(zhì)素釋放的醇 及有機(jī)酸分離。前述用于制備醇及有機(jī)酸的方法的特征在于，堿性化合物是選自下列的至少一 種:Κ0Η 及 NaOH0前述用于制備醇及有機(jī)酸的方法的特征在于，醇是甲醇及有機(jī)酸是甲酸，乙酸，蘋 果酸，琥珀酸及丙酮酸。前述用于制備醇及有機(jī)酸的方法的特征在于，醇的分離通過蒸餾進(jìn)行。本發(fā)明的用于制備木質(zhì)素分解產(chǎn)物的方法的特征在于，其包括下列步驟回收根 據(jù)前述用于制備醇及有機(jī)酸的方法分離醇及有機(jī)酸期間產(chǎn)生的木質(zhì)素分解產(chǎn)物(低分子 量的含碳的化合物)。本發(fā)明的芳族烴分解用催化劑，其中氧原子連接到構(gòu)成苯環(huán)的碳原子，其特征在 于，催化劑包括卟啉。前述芳族烴分解用催化劑的特征在于，嚇啉是具有卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)的四吡咯化合物， 所述四吡咯化合物通過在培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌，然后從培養(yǎng)基分離所述化合物來得到。前述芳族烴分解用催化劑的特征在于，催化劑包括含具有卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)的四吡咯化 合物的培養(yǎng)基，所述四吡咯化合物通過在培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌來得到。前述芳族烴分解用催化劑的特征在于，大腸桿菌是由于變異而不可表達(dá)基因 ypjD(b2611)的大腸桿菌。前述芳族烴分解用催化劑的特征在于，大腸桿菌是插入了基因ypjD(l^611)的轉(zhuǎn) 座子的插入變體。前述芳族烴分解用催化劑的特征在于，嚇啉是在卟啉環(huán)上帶甲基及乙基酯基或乙酸基(丙酸基)的四吡咯化合物。前述芳族烴分解用催化劑的特征在于，卟啉是在卟啉環(huán)上帶4個(gè)甲基及4個(gè)乙基 酯基或乙酸基(丙酸基)的四吡咯化合物。前述芳族烴分解用催化劑的特征在于，嚇啉是選自下列的至少一種尿卟啉，原卟 啉，糞卟啉及初卟啉。前述芳族烴分解用催化劑的特征在于，嚇啉是在分子中具有羧基的卟啉。前述芳族烴分解用催化劑的特征在于，卟啉是分子中帶總共2，4或8個(gè)羧基的卟 啉。前述芳族烴分解用催化劑的特征在于，芳族烴是二噁英類。本發(fā)明的使氫離子釋放的方法的特征在于，所述方法包括下列步驟使前述木質(zhì) 素分解催化劑作用于木質(zhì)素或含木質(zhì)素及堿性化合物的溶液，用光線照射溶液(優(yōu)選用例 如，UV光線或太陽光線照射)，然后分離從反應(yīng)系統(tǒng)釋放的氫離子。本發(fā)明的卟啉的特征在于，其具有將木質(zhì)素轉(zhuǎn)變?yōu)榇技坝袡C(jī)酸的催化功能。本發(fā)明的卟啉的特征在于，其具有分解含芳族烴的化合物的催化功能，所述芳族 烴中氧原子連接到構(gòu)成苯環(huán)的碳原子。本發(fā)明的卟啉的特征在于，其通過培養(yǎng)由于變異而不可表達(dá)基因ypjD(l^611)的 大腸桿菌得到。本發(fā)明的木質(zhì)素分解用催化劑的特征在于，其包括卟啉，所述卟啉通過培養(yǎng)由于 變異而不可表達(dá)基因ypjD(1^611)的大腸桿菌來得到。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，使用大腸桿菌以生物學(xué)方式制備的卟啉(例如帶卟啉結(jié)構(gòu)的四吡咯 化合物)，及合成的卟啉可實(shí)現(xiàn)作為有效的木質(zhì)素分解用催化劑及作為有效芳族烴分解用 催化劑的效果。根據(jù)本發(fā)明，通過使堿性化合物、光線照射和/或前述木質(zhì)素分解催化劑(可單獨(dú) 或以任何組合使用)作用于木質(zhì)素，可制備醇及有機(jī)酸，及可同樣制備低-分子量分解產(chǎn) 物，及還可將氫離子從木質(zhì)素分離。

圖1圖1顯示制備例1中產(chǎn)生的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式。圖2圖2顯示作為制備例1中產(chǎn)生的產(chǎn)物的光譜分析的結(jié)果的波譜(吸光度)。圖3圖3顯示從制備例1中制備的樣品1觀察到的IHNMR波譜。圖4圖4顯示從制備例1中制備的樣品1觀察到的13CNMR波譜。圖5圖5顯示從制備例1中制備的樣品1觀察到的HSQC波譜。圖6圖6顯示從制備例1中制備的樣品1觀察到的COSY波譜。圖7圖7顯示從制備例1中制備的樣品1觀察到的HMBC波譜。圖8圖8顯示從制備例1中制備的樣品1觀察到的NOESY波譜。圖9圖9顯示從制備例1中制備的樣品1觀察到的NOESY波譜。圖10圖10顯示從制備例1中制備的樣品2觀察到的IHNMR波譜。圖11圖11顯示從制備例1中制備的樣品2觀察到的13CNMR波譜。
圖12圖12顯示從制備例1中制備的樣品2觀察到的放大的NOESY波譜。圖13圖13顯示從制備例1中制備的樣品2觀察到的圖示相對(duì)豐度的波譜。圖14圖14顯示根據(jù)ESI-MS進(jìn)行的分析的結(jié)果。圖15圖15顯示制備例1中制備的產(chǎn)物的根據(jù)熱解GC-MS進(jìn)行的分析結(jié)果。實(shí)施方式以下將詳述本發(fā)明的實(shí)施方式。根據(jù)木質(zhì)素分解催化劑及芳族烴分解用催化劑的實(shí)施方式，所述芳族烴中氧原子 連接到構(gòu)成苯環(huán)的碳原子，根據(jù)本發(fā)明，這些催化劑各包括可通過用光線照射和/或在堿 性水溶液中顯示其催化功能的卟啉。卟啉優(yōu)選為具有卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)的四吡咯化合物，及通過 在培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌、然后分離培養(yǎng)基中分泌的卟啉來制備，或合成的卟啉。例如，這 些催化劑可為含具有卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)的四吡咯化合物的培養(yǎng)基，及通過在培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸 桿菌得到，或從培養(yǎng)的細(xì)胞回收的卟啉本身，或來自增值的及培養(yǎng)的細(xì)胞的提取物。前述大腸桿菌優(yōu)選為基因表達(dá)已變化的大腸桿菌，例如由于變異或突變而不可表 達(dá)基因ypjD0^611)的大腸桿菌，或插入變體株或其變體，其中將所述基因ypjD(l^611)的 轉(zhuǎn)座子插入細(xì)菌基因。前述卟啉更優(yōu)選在卟啉環(huán)上帶甲基(例如，4個(gè)甲基)及乙基酯基或 乙酸基(丙酸基)(例如，4個(gè)乙基酯基或乙酸基)的四吡咯化合物。本發(fā)明的大腸桿菌-來源的木質(zhì)素分解及芳族烴分解催化劑可根據(jù)，例如，以下 詳述的方法制備用于產(chǎn)生前述催化劑的培養(yǎng)基只要其可培養(yǎng)大腸桿菌就不局限于任何特定培養(yǎng) 基。大腸桿菌可培養(yǎng)于貧營(yíng)養(yǎng)的或富營(yíng)養(yǎng)的培養(yǎng)基，然后從培養(yǎng)基分離及回收期望的四吡 咯化合物，從而得到具有卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)的四吡咯化合物，其可構(gòu)成木質(zhì)素分解催化劑及芳族 烴分解用催化劑。由此，四吡咯化合物可通過在培養(yǎng)及增殖細(xì)菌細(xì)胞過程中使大腸桿菌產(chǎn) 生所述四吡咯化合物，及隨后回收培養(yǎng)基中分泌的四吡咯化合物來制備。為阻止可為分離 四吡咯化合物的阻礙的成分(例如存在于培養(yǎng)基中的天然的物質(zhì))的任何影響，優(yōu)選使用 貧營(yíng)養(yǎng)的培養(yǎng)基，但本發(fā)明不局限于此。優(yōu)選使用的所述貧營(yíng)養(yǎng)的培養(yǎng)基包括，例如，各含 葡萄糖或乳糖的培養(yǎng)基，但本發(fā)明不局限于此。產(chǎn)生木質(zhì)素分解催化劑及芳族烴分解催化劑中使用的大腸桿菌優(yōu)選為由于變異 而不可表達(dá)基因ypjD (1^611)的大腸桿菌。其特定例包括源于K12株及BL21株的大腸桿 菌細(xì)胞。例如，本文優(yōu)選所用的是源于K12株(其由于變異而不可表達(dá)基因ypjD(l^611)) 的大腸桿菌細(xì)胞。通過突變不可表達(dá)基因ypjD(l^611)的大腸桿菌株之例包括將所述 基因ypjD(l^611)的轉(zhuǎn)座子插入所述株的基因的大腸桿菌株。所述突變株在其基因 ypjD(b2611)的表達(dá)功能部分或完全缺失的條件下。在這方面，K12株可獲自，例如，國(guó)家生 物-資源，而BL21株可獲自，例如，TAKARA生物。而且，將所述基因ypjD (1^611)的轉(zhuǎn)座子 插入其基因的變體株包括，例如，獲自國(guó)家生物-資源的JD23504株。在此實(shí)施方式中，大腸桿菌株首先培養(yǎng)于貧營(yíng)養(yǎng)的培養(yǎng)基。在這方面，優(yōu)選是，將 大腸桿菌株預(yù)培養(yǎng)于不同于貧營(yíng)養(yǎng)的培養(yǎng)基的適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基(例如LB培養(yǎng)基)，及將預(yù)培 養(yǎng)的株(或預(yù)培養(yǎng)的產(chǎn)物)隨后接種于貧營(yíng)養(yǎng)的培養(yǎng)基，從而進(jìn)行主培養(yǎng)。此外，也可使用 富營(yíng)養(yǎng)的培養(yǎng)基及合成貧營(yíng)養(yǎng)的培養(yǎng)基之外的培養(yǎng)液。例如，其可為通過將例如，KH2PO4, K2HPO4, (NH4) 2S04，檸檬酸二水合物，葡萄糖及MgSO4加入去離子水制備的水溶液形式的合成的培養(yǎng)液。任何情況中，只要其可用于生長(zhǎng)或增殖大腸桿菌株，待使用的培養(yǎng)基不局限于任 何特定培養(yǎng)基。生長(zhǎng)大腸桿菌的條件不限于任何特定條件，及所述株可在目前用于增殖其的條件 下培養(yǎng)。以下情況也相同，即，當(dāng)首先將大腸桿菌株預(yù)培養(yǎng)，然后進(jìn)行其主培養(yǎng)而用另一培 養(yǎng)基取代該培養(yǎng)基。例如，將細(xì)菌細(xì)胞以變動(dòng)于15 40°C的溫度預(yù)培養(yǎng)于LB培養(yǎng)基6 24小時(shí)，然后使得到的細(xì)胞懸浮液在貧營(yíng)養(yǎng)的培養(yǎng)基中以變動(dòng)于20 40°C的溫度經(jīng)歷主 培養(yǎng)12 96小時(shí)。由此，細(xì)菌細(xì)胞在培養(yǎng)基中增值或生長(zhǎng)，及結(jié)果，可得到培養(yǎng)物(培養(yǎng) 的產(chǎn)物)，其具有期望的四吡咯化合物特有的色調(diào)。然后，期望的四吡咯化合物可根據(jù)以下詳述的方法從前述培養(yǎng)的產(chǎn)物分離。更特別是，將培養(yǎng)的產(chǎn)物離心，以給出上清，然后過濾，然后將四吡咯化合物使用， 例如，填充有離子-交換樹脂的柱或逆相柱通過吸附從濾液分離。例如，將細(xì)菌細(xì)胞培養(yǎng)后 得到的培養(yǎng)基離心，從而使細(xì)菌細(xì)胞沉淀，從而得到含培養(yǎng)物的上清(培養(yǎng)的產(chǎn)物)。然后 將上清通過具有預(yù)定孔隙尺寸(例如，0.22μπι)的過濾器過濾，然后將得到的濾液裝于前 述填充有離子-交換樹脂的柱，從而在樹脂上吸附期望的產(chǎn)物。然后，將培養(yǎng)的產(chǎn)物使用， 例如，20%乙腈-0. 三氟乙酸溶液從離子-交換樹脂洗脫，然后將得到的洗出液冷凍干 燥。在這方面，也可使用在前述洗脫步驟中通過將酸或堿的水溶液加入有機(jī)溶劑制備的洗 脫溶液。根據(jù)此實(shí)施方式，得到一種或至少2種的四吡咯化合物，及可從，例如，500ml的細(xì) 胞懸浮液得到幾mg 幾十-mg的四吡咯化合物。根據(jù)前述過程分離的產(chǎn)物可通過，例如，NMR(核磁共振)光譜測(cè)量分析，從而確認(rèn) 是否產(chǎn)物中存在四吡咯化合物。此外，當(dāng)根據(jù)分光光度計(jì)測(cè)量分析產(chǎn)物時(shí)，將發(fā)現(xiàn)化合物具 有染料特有的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的吸收峰。多數(shù)情況下，那些化合物是各顯示類似于從葉綠素，血 紅素或酞菁觀察到的雙峰的染料化合物。所述染料化合物作為通過經(jīng)光線照射激發(fā)電子的 光催化劑或電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)有用。而且，它們?cè)谒芤褐谢蛲ㄟ^細(xì)胞膜涉及還原-氧化(氧 化還原)反應(yīng)，及因此，已知，它們可同樣在電池中發(fā)揮作用。如上詳述，四吡咯化合物，例如，卟啉(例如卟吩及卟啉)可使用大腸桿菌產(chǎn)生，因 此，此方法不像根據(jù)化學(xué)合成方法產(chǎn)生，絕不要求使用依賴于期望的化合物的類型選定的 產(chǎn)生裝置及催化劑，前述方法不要求使用任何溶劑，且因此，僅略擔(dān)憂方法不利地影響周圍 的環(huán)境。此外，當(dāng)培養(yǎng)大腸桿菌時(shí)不需要將任何四吡咯化合物的前體(例如5-氨基乙酰丙 酸)添加到培養(yǎng)基(特開平5-M4937號(hào)公報(bào))，而且其足以回收培養(yǎng)基中分泌的四吡咯化 合物，及沒必要從細(xì)菌細(xì)胞收集四吡咯化合物(特開平5-91866號(hào)公報(bào))。換言之，本發(fā)明 中使用的方法在培養(yǎng)大腸桿菌及回收得到的四吡咯化合物中不要求使用任何特定化合物 及裝置，及因此，方法允許容易產(chǎn)生四吡咯化合物。由此制備的四吡咯化合物可用于各種工 業(yè)領(lǐng)域，例如醫(yī)療，食品及電子學(xué)。前述中，從培養(yǎng)基或培養(yǎng)的產(chǎn)物分離四吡咯化合物，從而得到木質(zhì)素分解催化劑 及芳族烴分解催化劑。更特別是，優(yōu)選使用，如所述化合物，那些從培養(yǎng)的產(chǎn)物回收的，但通 過培養(yǎng)得到的培養(yǎng)的產(chǎn)物及細(xì)菌細(xì)胞含四吡咯化合物，因此，可同樣將培養(yǎng)的產(chǎn)物本身或 細(xì)菌細(xì)胞本身用作木質(zhì)素分解催化劑及芳族烴分解催化劑。作為本發(fā)明中可用的木質(zhì)素分解催化劑及芳族烴分解催化劑，可列出合成的卟 啉，例如，選自下列的至少一種原卟啉，尿卟啉，糞卟啉及初卟啉，除了前述之外，其中初卟啉絕不分解木質(zhì)素。以下實(shí)施例中，如所述卟啉，使用了分子中帶2個(gè)羧基的原卟啉IX(獲 自ALDRICH公司)；分子中帶8個(gè)羧基的尿卟啉I (獲自SIGMA公司)；分子中帶4個(gè)羧基的 糞卟啉I (獲自ALDRICH公司)；及分子中無任何羧基的初卟啉(獲自ALDRICH公司)。此卟 啉在卟啉環(huán)中心也無任何配位的過渡金屬，如通過培養(yǎng)或增殖大腸桿菌得到的前述卟啉。然后以下將詳述本發(fā)明的制備醇及有機(jī)酸的方法的實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明，醇及 有機(jī)酸可通過使堿性化合物，光線照射及/或前述木質(zhì)素分解催化劑作用于木質(zhì)素來制 備，其中這些用于分解木質(zhì)素的手段可單獨(dú)或以任何組合使用。更特別是，醇(例如甲醇)可通過，例如，以下方法產(chǎn)生(1)包括下列步驟的方 法向木質(zhì)素加入含選自下列的至少一種堿性化合物的水溶液，例如，KOH及NaOH，然后通 過，例如，蒸餾來分離形成的醇及釋放入含木質(zhì)素-堿性化合物的溶液；( 包括下列步 驟的方法向木質(zhì)素加入前述含堿性化合物的水溶液，用紫外線(所述紫外線之例由UV 線-發(fā)射燈(例如獲自SPECTR0NICS公司的ENF型(例如260c/j及280c/j)或獲自UVP公 司的UVL-56手提式)發(fā)射的紫外線)及具有寬波長(zhǎng)范圍的光線(例如太陽光線)照射含 木質(zhì)素-堿性化合物的溶液預(yù)定時(shí)間，及通過，例如，蒸餾從已用光線照射的含木質(zhì)素-堿 性化合物的溶液有效分離醇；C3)包括下列步驟的方法向木質(zhì)素加入前述含堿性化合物 的水溶液，使前述木質(zhì)素分解催化劑于預(yù)定溫度作用于含木質(zhì)素-堿性化合物的溶液預(yù)定 時(shí)間，然后通過，例如，蒸餾從含木質(zhì)素-堿性化合物的溶液有效分離醇；(4)包括下列步驟 的方法向木質(zhì)素加入前述含堿性化合物的水溶液，使前述木質(zhì)素分解催化劑于預(yù)定溫度 作用于含木質(zhì)素-堿性化合物的溶液預(yù)定時(shí)間，用UV光線或具有寬波長(zhǎng)范圍的光線(例如 太陽光線)照射含木質(zhì)素-堿性化合物的溶液預(yù)定時(shí)間，及通過，例如，蒸餾從已用光線照 射的含木質(zhì)素-堿性化合物的溶液有效分離醇；(5)包括下列步驟的方法使前述木質(zhì)素分 解催化劑于預(yù)定溫度作用于木質(zhì)素預(yù)定時(shí)間，然后通過，例如，蒸餾從得到的催化反應(yīng)后得 到的溶液有效分離醇；(6)包括下列步驟的方法用UV光線或具有寬波長(zhǎng)范圍的光線(例 如太陽光線)照射含木質(zhì)素的溶液預(yù)定時(shí)間，然后通過，例如，蒸餾從已用光線照射的含木 質(zhì)素的溶液有效分離醇；或(7)包括下列步驟的方法使前述木質(zhì)素分解催化劑于預(yù)定溫 度作用于木質(zhì)素預(yù)定時(shí)間，用UV光線或具有寬波長(zhǎng)范圍的光線(例如太陽光線)照射含 木質(zhì)素的溶液預(yù)定時(shí)間，然后通過，例如，蒸餾從已用光線照射的含木質(zhì)素的溶液有效分離 醇。當(dāng)進(jìn)行前述用光線照射木質(zhì)素的步驟時(shí)，步驟優(yōu)選在大氣中進(jìn)行，其中含木質(zhì)素的反 應(yīng)溶液可與例如，空氣，氧氣或含氧和/或氮的氣體緊密接觸，從而卟啉有效顯示其催化功 能。例如，當(dāng)木質(zhì)素濃度及卟啉濃度分別設(shè)置為2.5mg/mL及50yg/mL的水平(重量比 50/1)時(shí)，每Img的木質(zhì)素可使用0. 2 0. 5ml的氧氣。而且，可根據(jù)上述聯(lián)系醇的分離的相同方法將有機(jī)酸(例如甲酸，乙酸，蘋果酸， 琥珀酸及丙酮酸)從木質(zhì)素分離。本發(fā)明中使用的木質(zhì)素不局限于任何特定木質(zhì)素，及本文中可用的包括，例如， 具有高純度及無任何雜質(zhì)的產(chǎn)物，例如還原糖及纖維素(例如獲自SIGMA公司的具有 60，000的分子量，貨號(hào)No. 471003的產(chǎn)物；獲自ALDRICH公司的具有分子量12，000，貨號(hào) No. 471046的產(chǎn)物)；具有稍微低純度、含還原糖的產(chǎn)物(例如獲自SIGMA公司的具有分 子量52，000，貨號(hào)No. 471038的產(chǎn)物)及不溶于水的產(chǎn)物(例如獲自ALDRICH公司、貨號(hào) No. 370967的產(chǎn)物)。本發(fā)明允許從全部前述木質(zhì)素以幾乎彼此相同的量分離醇(例如甲醇)及有機(jī)酸(例如甲酸，乙酸，蘋果酸，琥珀酸及丙酮酸)。更特別是，本發(fā)明將與有雜質(zhì)， 使用的木質(zhì)素平均分子量差異及水中溶解度差異無關(guān)地允許使用木質(zhì)素作為原材料產(chǎn)生 醇及有機(jī)酸。本發(fā)明中使用的堿性化合物溶液不局限于任何特定溶液，及本文優(yōu)選所用的是， 例如，各具有變動(dòng)于約0. 0025M 約0. 05M的濃度的KOH和/或NaOH溶液。但是，堿性化 合物溶液濃度不局限于落入上述范圍內(nèi)的水平，盡管觀察到醇與有機(jī)酸之間的分離效率中
的一些差異。根據(jù)分解芳族烴的催化劑的實(shí)施方式，所述芳族烴中氧原子連接到作為苯環(huán)成員 的碳原子，所述催化劑與包括前述卟啉的木質(zhì)素分解催化劑具有相同組成，因此，本文中將 省略之前的詳述。前述催化劑與之相互作用的芳族烴，包括，例如，二噁英及類似于二噁英的化合 物。所述二噁英之例包括聚(氯-二苯并-P- 二噁英)(POTD)，聚(氯-二苯并-呋喃) (PCDF)，而二噁英-類似化合物之例是共面聚(聯(lián)苯氯化物)(二噁英-樣PCB)。本發(fā)明的 芳族烴分解催化劑將允許將這些二噁英分解或轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的產(chǎn)物。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供了從木質(zhì)素釋放氫離子的方法。根據(jù)此方 法，可通過將包括由前述源于大腸桿菌的吡咯化合物構(gòu)成的卟啉或合成的卟啉的木質(zhì)素分 解催化劑添加到含木質(zhì)素-堿性化合物的水溶液來從木質(zhì)素分離氫離子，及此進(jìn)而允許木 質(zhì)素的光分解。根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施方式，可回收含低-分子量碳原子的化合物，其為根據(jù)前 述產(chǎn)生所述醇及有機(jī)酸的方法分離醇及有機(jī)酸的步驟中形成的木質(zhì)素-分解產(chǎn)物。本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，及包括不脫離本發(fā)明的要旨的其各變化。本發(fā)明 將在下文參考以下制備例及實(shí)施例更詳細(xì)描述。(制備例1)如上所述，可通過向木質(zhì)素加入卟啉(吡咯化合物)作為木質(zhì)素分解催化劑來制 備醇及有機(jī)酸，及可通過木質(zhì)素的光分解得到進(jìn)一步分解產(chǎn)物，及可同樣分離從木質(zhì)素釋 放的氫離子。而且，各具有卟啉結(jié)構(gòu)的四吡咯化合物及合成的卟啉作為分解芳族烴(例如 二噁英)的催化劑有效。此情況中，本文中可用的卟啉可為，例如，使用大腸桿菌以生物學(xué) 方式制備的卟啉。本制備例中，將描述利用大腸桿菌的吡咯化合物的制備。將已插入源于大腸桿菌的基因ypjD(l^611)的轉(zhuǎn)座子的插入變體的細(xì)胞(獲自 國(guó)家生物-資源的JD23504)于37°C培養(yǎng)于2ml的LB培養(yǎng)基(細(xì)菌-胰蛋白胨；細(xì) 菌-酵母提取物0. 5% ；NaCl 0.5% ) 12小時(shí)。將Iml的得到的細(xì)胞懸浮液加入500ml的 通過將9g的Iffl2PO4, 21g的K2HPO4, 2g的(NH4)2SO4, Ig的檸檬酸二水合物，3. 6g的葡萄糖及 200mg的MgSO4加入IL的去離子水制備的水溶液，及使細(xì)胞于37°C經(jīng)歷主培養(yǎng)M小時(shí)。由此得到的培養(yǎng)液發(fā)現(xiàn)在主培養(yǎng)開始時(shí)無色，但其色彩經(jīng)過M小時(shí)后轉(zhuǎn)粉色。此 培養(yǎng)液使用離心機(jī)處理，從而沉淀其中的細(xì)胞，及將得到的上清通過具有0. 22 μ m孔徑的 過濾器過濾。然后得到的濾液通過填充有陰離子-交換樹脂的柱，隨后將吸附于樹脂的培 養(yǎng)物使用20%乙腈-0. 三氟乙酸溶液作為洗脫液從上洗脫，然后將洗出液冷凍干燥。由 此回收著粉色的產(chǎn)物。使此產(chǎn)物經(jīng)歷各種儀器分析，例如以下詳述的分析，及確認(rèn)產(chǎn)物是具有如圖1中所示的結(jié)構(gòu)的四吡咯化合物。顯示于圖1的符號(hào)A G對(duì)應(yīng)于如圖4中所示的指示相應(yīng)13C NMR波譜峰的標(biāo)記，這些在以下圖中也以相同方式顯示。而且，根據(jù)NMR光譜法分析產(chǎn)物， 及確認(rèn)四吡咯化合物當(dāng)然存在于產(chǎn)物中。此外，通過ICP(感應(yīng)耦合等離子體)質(zhì)量光譜分 析檢測(cè)有鉀(K)，及由此得出，化合物以離子形式與K偶聯(lián)，或以與K的絡(luò)合物的形式回收。 此外，還使產(chǎn)物經(jīng)歷分光光度計(jì)測(cè)量分析，及結(jié)果，確認(rèn)觀察到包括卟啉特有的索雷譜帶的 雙峰，如圖2中所示。圖2中，觀察到波長(zhǎng)分別39511111及討911111的2個(gè)峰。此明顯表明產(chǎn)物 是帶能經(jīng)歷遷移的游離的電子的有機(jī)染料。將以上制備的四吡咯化合物溶于不同溶劑(樣品1及樣品2)，使得到的樣品經(jīng)歷 2-維NMR光譜法(COSY，NOESY, HSQC，HMBC)，然后是得到的波譜的分析及化合物的結(jié)構(gòu)分析。有關(guān)樣品1，將其溶于OT3OD,然后使得到的溶液在以下條件下經(jīng)歷NMR光譜測(cè)量 使用的設(shè)備IN0VA500型(獲自Varian公司)； 共振頻率499. 8MHz (1H)；3. 3Ippm(CD2HOD, 1H WR)49. 42Ippm(CD3OD, 13C NMR)； 累加次數(shù)=1H NMR(16 次)；13C NMR(53428 次)；COSY(16 次)；NOESY(8 次)； HSQC (32 次)；HMBC (1 次)； 其他N0ESY的混合時(shí)間設(shè)置為400ms的水平。此外，至于樣品2，將其溶于90 10 0. 1混合的CD3CN/D20/CD3C00D溶劑中，然 后使得到的溶液在以下條件下經(jīng)歷NMR光譜測(cè)量 使用的設(shè)備IN0VA600型(獲自Va rian公司)； 共振頻率599. 8MHz (1H)； 標(biāo)準(zhǔn)1. 92ppm (CD2HCN, 1H WR)1. 28ppm (CD3CN, 13C NMR)； 累加次數(shù)=1H NMR(64 次)；13C NMR(50000 次)；COSY(16 次)；NOESY(16 次)； HSQC (32 次)；HMBC (1 次)； 其他N0ESY的混合時(shí)間設(shè)置為400ms的水平。樣品1的結(jié)構(gòu)分析將屮NMR光譜分析的結(jié)果標(biāo)繪于圖3 (溶劑CD30D)。結(jié)果，觀察到推定為指示期 望的成分的約 10. 0 10. 5ppm(d)，約 4. 3ppm(f)，約 3. 6ppm(g)，及約 3. 2ppm(e)的信號(hào)。 信號(hào)的強(qiáng)度比發(fā)現(xiàn)約為1 2 3 2。信號(hào)d g與顯示于其他圖的相同。將13C NMR光譜分析的結(jié)果標(biāo)繪于圖4。由此推定，因?yàn)橛行盘?hào)B及C，化合物是芳 族化合物。就此而論，1H NMR光譜測(cè)量中觀察到的d信號(hào)是目前未在化學(xué)遷移量值中觀察到 的特征信號(hào)，及其推定為歸于卟啉骨架，作為候選物，而考慮到樣品化合物是芳族化合物。 如下所述，當(dāng)分析通過2-維NMR光譜法得到的結(jié)果(圖5 9)，而認(rèn)為化合物是卟啉，可 無任何爭(zhēng)議地分析結(jié)果。而且，具有類似于估計(jì)的及繪于的圖1的結(jié)構(gòu)的化合物報(bào)道于 J. org. Chem. Vol. 164, No. 21，1999 (7973-7982)，及通過 1H NMR 光譜測(cè)量檢測(cè)的化學(xué)遷移量 值與文獻(xiàn)中公開的良好一致。因此，可合理地得出化合物具有卟啉結(jié)構(gòu)。
以下將詳述2-維NMR光譜測(cè)量的分析。將HSQC光譜分析的結(jié)果顯示于圖5。HSQC光譜法是用于檢測(cè)J1ch的分析技術(shù)。將 由此得到的結(jié)果也繪于該圖。有關(guān)質(zhì)子信號(hào)，大寫字母表示碳原子直接鍵合。將COSY光譜分析的結(jié)果顯示于圖6。COSY光譜法是檢測(cè)1H-1H之間的自旋偶聯(lián)的 分析技術(shù)。作為分析的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)f及e導(dǎo)致自旋偶聯(lián)，及考慮到信號(hào)強(qiáng)度比及F及E的化 學(xué)遷移量值，認(rèn)為此可以高概率歸于-CH2-CH2-X。就此而論，X代表結(jié)構(gòu)尚未闡明的未鑒定 的成分。將HMBC光譜分析的結(jié)果顯示于圖7。HMBC光譜法是檢測(cè)Jncs (n =約2 4)的分 析技術(shù)，及此技術(shù)提供異種核遠(yuǎn)程偶聯(lián)相關(guān)的波譜。光譜圖分析明顯顯示有所述相關(guān)性，如 (e，Α)，(e, B)，(e, F)，(g，B)，(g，C)，(f, A)，(f, B)，(f, C)，(f, E)。這些相關(guān)性絕不與如 圖1中所示的估計(jì)的結(jié)構(gòu)矛盾。NOESY光譜分析的結(jié)果顯示于圖8及9。NOESY光譜法檢測(cè)有磁化-交換的分析技 術(shù)，及因此，此將能提供有關(guān)基于由于交叉緩和的磁化遷移的核自旋之間的距離的信息。光 譜圖分析明顯顯示有所述NOE相關(guān)性，如(g，e)，(f，g)，(f，e)，(d，f)，(d，e)，(d，g)相關(guān) 性。這些NOE相關(guān)性明顯支持如圖1中所示的估計(jì)的結(jié)構(gòu)的可靠性。樣品2的結(jié)構(gòu)分析將咕NMR光譜分析的結(jié)果標(biāo)繪于圖10，及將13C NMR光譜分析的結(jié)果標(biāo)繪于圖 11 (溶劑:CD3CN/D20/CD3C00D = 90 10 0. 1)。圖10中，包含在2個(gè)矩形中的信號(hào)歸因 于雜質(zhì)。作為與從前述樣品1觀察到的波譜比較的結(jié)果，推定主成分的結(jié)構(gòu)彼此相同。此 也得到相應(yīng)COSY，NOESY, HSQC及HMBC光譜圖的分析結(jié)果的支持。圖12顯示從樣品2觀察到的放大的NOESY光譜圖。觀察到d質(zhì)子分裂為4種，因 此，將編號(hào)dl d4以從低磁場(chǎng)側(cè)的順序(以升序)給予這些種。NOE相關(guān)性總結(jié)如下 對(duì)dl及d4 二者而言，觀察到兼與甲基及-CH2-CH2-X的NOE相關(guān)性； 對(duì)d2而言，觀察到僅與-CH2-CH2-X的NOE相關(guān)性； 對(duì)d3而言，觀察到僅與甲基的NOE相關(guān)性?；谝韵率聦?shí)，除了前述NOE相關(guān)性之外，未觀察到任何甲基之間的或-CH2-CH2-X 基之間的不同NOE相關(guān)性，闡明了如圖1中所示的側(cè)鏈排列。有關(guān)1V信號(hào)及 信號(hào)的編號(hào)，將它們以大致相同區(qū)中觀察到的信號(hào)作為一個(gè)集 合編號(hào)的方式編號(hào)。這是因?yàn)?，嚇啉骨架具有重?fù)的結(jié)構(gòu)，因此，其詳細(xì)的歸因相當(dāng)?shù)仉y。至 于重復(fù)的數(shù)，觀察到4個(gè)峰歸因于甲基(g)，及因此，將重復(fù)的數(shù)估計(jì)為4。根據(jù)前述過程，鑒于樣品1及2的分析結(jié)果可確認(rèn)化合物具有如圖1中所示的結(jié) 構(gòu)。但是，在這方面，相應(yīng)側(cè)鏈的數(shù)及更特異性地甲基及-CH2-CH2-X基總共4個(gè)足夠，各側(cè) 鏈附接的位置可為如圖1中所示的8個(gè)位點(diǎn)之任何一個(gè)，及此不與前述數(shù)據(jù)矛盾。因此，位 置不局限于圖1中指定的位置。然后研究基團(tuán)-CH2-CH2-X中對(duì)應(yīng)于X的部分。使根據(jù)前述過程得到的產(chǎn)物經(jīng)歷以下分析(1)根據(jù)熱解GC/MS的定性分析為移除TFA等，將樣品在加熱爐中于280°C加熱10分鐘，然后于600°C熱分解，及 將分解產(chǎn)物分離，及使用如下詳述的氣相色譜儀/質(zhì)譜儀(在下文稱為“GC/MS”)分析。
裝置名稱獲自Agilent Technologies的配備質(zhì)量選擇檢測(cè)器的商品名HP5973型的裝置； 及HP6890型氣相色譜儀；獲自FRONTIER實(shí)驗(yàn)室的商品名PY_2020iD的裝置加熱爐型分解裝置。待分析的樣品將通過將Iml的AcCN加入2mg的各樣品得到的溶液(0. 5ml)投入樣品杯，然后通 過用氮?dú)鈨艋瓉沓cCN。(2)用電噴射電離-質(zhì)譜儀分析為檢查存在于溶液中的成分的分子量，將各樣品使用如下詳述的電噴射電離-質(zhì) 譜儀(在下文稱為“ESI-MS”)分析禾爾自 Applied Biosystems 白勺 Qstar ；導(dǎo)入的溶劑AcCN/0. 05%甲酸水溶液(50/50)；導(dǎo)入方法使用30 μ L環(huán)直接導(dǎo)入待分析的溶液。測(cè)量模式陽性模式；待分析的溶液將少量的通過將Iml的AcCN加入2mg的各樣品得到的溶液分注于 瓶，然后通過導(dǎo)入溶劑稀釋至約lOOppm。前述GC/MS分析中得到的結(jié)果表明樣品中檢測(cè)到二氧化碳。此外，如前述ESI-MS 分析中得到的結(jié)果所示(見圖14)，檢測(cè)到具有分子量59的碎片離子G個(gè)峰)，及因此確 認(rèn)碎片包含乙基酯基或乙酸基(丙酸基)。而且，通過熱解GC-MS技術(shù)分析前述產(chǎn)物，及結(jié)果，其主要成分發(fā)現(xiàn)是如圖15 中所示的吡咯化合物。此事實(shí)可通過比較各成分的質(zhì)量波譜數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫來確認(rèn)，及結(jié) 果，其可確認(rèn)產(chǎn)物在分子中具有吡咯環(huán)結(jié)構(gòu)。此外，關(guān)于詳細(xì)的分子量，其檢測(cè)為如圖 13中所示的通過將氫離子添加到產(chǎn)物形成的離子，從而其分子量發(fā)現(xiàn)為654. 2682(= 655.2760-1.0078)。綜上，確認(rèn)產(chǎn)物是在側(cè)鏈上帶4個(gè)乙基酯基或乙酸基(丙酸基)及4 個(gè)甲基，具有分子量654，及具有以下分子式C36H38O8N4，及在卟啉環(huán)中心無任何過渡金屬的 卟啉化合物。
實(shí)施例實(shí)施例1本實(shí)施例中，使用的木質(zhì)素是無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物 (獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471003具有分子量60，000)。將Iml的含2. 5mg/ml的此木質(zhì) 素，0. 05M的KOH及50 μ g/ml的前述制備例1中制備的分子中帶4個(gè)羧基的卟啉的溶液 導(dǎo)入具有幾乎類似于Eppendorf聚丙烯管的光透射性的圓筒形管，及將管內(nèi)容物用由獲自 SPECTR0NICS公司的ENF型UV燈發(fā)射的UV光線照射12小時(shí)。然后，將管加熱到80°C持續(xù) 60分鐘，將從管內(nèi)容物蒸發(fā)的氣體使用獲自島津公司的配備柱DB-WAX的GC/MS QP-2010 分析，及檢測(cè)170 μ g/ml的甲醇。此時(shí)，還檢測(cè)到140 μ g/ml的甲酸，25 μ g/ml的蘋果酸， 19 μ g/ml的乙酸，5. 4 μ g/ml的琥珀酸，及6. 2 μ g/ml的丙酮酸。此情況中，可獲得基于干 木質(zhì)素質(zhì)量的6.8質(zhì)量％的甲醇及5. 6質(zhì)量％的甲酸。而且，作為原料木質(zhì)素，使用無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物(獲自Aldrich公司，貨號(hào)No. 471046，具有分子量12，000)；含還原糖的具有稍微低的純 度的產(chǎn)物(獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471038，分子量52，000)；及水不溶性產(chǎn)物(獲自 Aldrich公司，貨號(hào)No. 370967)重復(fù)以上使用的相同過程。結(jié)果，關(guān)于甲醇及前述有機(jī)酸的 量，得到以上觀察的幾乎相同的結(jié)果。更特別是，本發(fā)明允許與用作原材料的木質(zhì)素中有雜 質(zhì)，使用的木質(zhì)素的平均分子量及其水中溶解度無關(guān)地從木質(zhì)素開始產(chǎn)生及分離醇及有機(jī) 酸。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，重復(fù)以上使用的相同過程， 及結(jié)果，關(guān)于由此產(chǎn)生的甲醇及有機(jī)酸量，得到以上觀察的幾乎相同的結(jié)果。如上所述，將通過用UV光線照射制備的反應(yīng)液形式的樣品使用凝膠過濾柱根據(jù) HPLC(高效液相色譜法)技術(shù)分析。根據(jù)相同方法同樣分析作為對(duì)照的之前用UV線照射的 溶液。作為分析的結(jié)果，對(duì)于UV-照射之前的木質(zhì)素，存在于反應(yīng)溶液中的木質(zhì)素檢測(cè)為在 310nm處測(cè)定及從以變動(dòng)于7 9分鐘的時(shí)間洗脫的級(jí)分觀察到的吸光度峰。另一方面，如 上所述，當(dāng)將卟啉加入木質(zhì)素及將得到的混合物用UV線照射，從而將其轉(zhuǎn)變?yōu)榧状技坝袡C(jī) 酸時(shí)，在310nm處及以變動(dòng)于7 9分鐘的洗脫時(shí)間檢測(cè)的歸因于木質(zhì)素的吸光度峰面積 降至20%。換言之，發(fā)現(xiàn)添加卟啉及UV-照射可增加木質(zhì)素-分解率達(dá)80%。將得到的分 解產(chǎn)物根據(jù)凝膠過濾技術(shù)作為含具有更低分子量的成分的級(jí)分洗脫。結(jié)果，基于分解的木 質(zhì)素質(zhì)量，制備出約8. 5質(zhì)量％的甲醇及約7質(zhì)量％的甲酸。實(shí)施例2作為本實(shí)施例中使用的木質(zhì)素是無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度 產(chǎn)物(獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471003，分子量60,000)。將Iml的含2. 5mg/ml的此木 質(zhì)素，0. 05M的KOH及，作為合成的卟啉，50 μ g/mL各分子中帶2個(gè)羧基的原卟啉IX(獲自 ALDRICH公司)及分子中帶8個(gè)羧基的尿卟啉I (獲自Sigma公司)或分子中帶4個(gè)羧基的 糞卟啉I (獲自ALDRICH公司)的溶液導(dǎo)入具有幾乎類似于Eppendorf聚丙烯管的光透射 性的圓筒形管，及將管內(nèi)容物用由獲自SPECTR0NICS公司的ENF型UV燈發(fā)射的UV光線照 射12小時(shí)。然后，將由此得到的反應(yīng)液加熱到80°C持續(xù)60分鐘，及將從管內(nèi)容物蒸發(fā)的氣 體使用獲自島津公司的配備柱DB-WAX的GC/MSQP-2010分析。當(dāng)重復(fù)前述過程幾次時(shí)，在 各利用原卟啉IX，尿卟啉I及糞卟啉I的情況中均以與實(shí)施例1中觀察到的基于使用的木 質(zhì)素的干質(zhì)量的幾乎相同量制備出甲醇及有機(jī)酸。更特別是，基于使用的木質(zhì)素的干質(zhì)量， 起始木質(zhì)素發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榧s6 9質(zhì)量％的甲醇及約2 4質(zhì)量％的甲酸。將收集自各以上得到的前述反應(yīng)溶液的各樣品均使用凝膠過濾柱根據(jù)HPLC(高 效液相色譜法)技術(shù)分析。根據(jù)相同方法同樣分析作為對(duì)照的之前用UV線照射的溶液。作 為分析的結(jié)果，對(duì)于之前UV-照射的木質(zhì)素，存在于反應(yīng)溶液中的木質(zhì)素檢測(cè)為在310nm處 測(cè)定及從以變動(dòng)于7 9分鐘的時(shí)間洗脫的級(jí)分觀察到的吸光度峰。另一方面，通過將各 前述卟啉均加入木質(zhì)素及用UV線照射木質(zhì)素，從而將其轉(zhuǎn)變?yōu)榇技坝袡C(jī)酸(例如甲酸)得 到的反應(yīng)溶液的情況中，歸因于木質(zhì)素的峰面積對(duì)于使用原卟啉IX得到的反應(yīng)溶液降至 60%,對(duì)于使用尿卟啉I得到的反應(yīng)溶液降至約15%，及對(duì)于使用糞卟啉I得到的反應(yīng)溶液 降至約20%。換言之，發(fā)現(xiàn)將卟啉添加到木質(zhì)素及用UV光線照射得到的混合物可增加木 質(zhì)素-分解率，在原卟啉IX的情況中達(dá)約40%，在尿卟啉I的情況中約85%，及在糞卟啉 I的情況中約80%。將得到的分解產(chǎn)物根據(jù)凝膠過濾技術(shù)作為含具有更低分子量的成分的級(jí)分洗脫。而且，作為原料木質(zhì)素，使用無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物 (獲自Aldrich公司，貨號(hào)No. 471046，分子量12，000)；含還原糖的具有稍微低的純度的 產(chǎn)物(獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471038，分子量52，000)；及水不溶性產(chǎn)物(獲自Aldrich 公司，貨號(hào)No. 370967)重復(fù)以上使用的相同過程。結(jié)果，關(guān)于木質(zhì)素分解，發(fā)現(xiàn)甚至當(dāng)使用 合成的卟啉時(shí)也得到幾乎相同的結(jié)果。更特別是，本發(fā)明允許與用作原材料的木質(zhì)素中有 雜質(zhì)，使用的木質(zhì)素的平均分子量及其水中溶解度無關(guān)地使木質(zhì)素分解至幾乎相同程度。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，重復(fù)以上使用的相同過程， 及結(jié)果，發(fā)現(xiàn)得到幾乎相同的結(jié)果。實(shí)施例3本實(shí)施例中，使用的木質(zhì)素是無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn) 物(獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471003，分子量60，000)。將Iml的含1. 8mg/ml的此木質(zhì) 素，0. 05M的KOH及50yg/ml的獲自Sigma公司的原卟啉IV (貨號(hào)No. 258385-1G)的溶液 導(dǎo)入具有幾乎類似于Eppendorf聚丙烯管的光透射性的圓筒形管，及將管內(nèi)容物用由獲自 SPECTR0NICS公司的ENF型UV燈發(fā)射的UV光線照射12小時(shí)。然后，將管加熱到80°C持續(xù) 60分鐘，將從管內(nèi)容物蒸發(fā)的氣體使用獲自島津公司的配備柱DB-WAX的GC/MS QP-2010分 析，及檢測(cè)到Myg/ml的甲醇。換言之，可基于干木質(zhì)素質(zhì)量獲得3.0質(zhì)量％的甲醇。而且，作為原料木質(zhì)素，使用無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物 (獲自Aldrich公司，貨號(hào)No. 471046，分子量12，000)；含還原糖的具有稍微低的純度的 產(chǎn)物(獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471038，分子量52,000)；及水不溶性產(chǎn)物(獲自Aldrich 公司，貨號(hào)No. 370967)重復(fù)以上使用的相同過程。結(jié)果，關(guān)于甲醇的量，得到以上觀察的幾 乎相同的結(jié)果。更特別是，本發(fā)明允許與用作原材料的木質(zhì)素中有雜質(zhì)，使用的木質(zhì)素的平 均分子量及其水中溶解度無關(guān)地從木質(zhì)素開始產(chǎn)生及分離醇及有機(jī)酸。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，重復(fù)以上使用的相同過程， 及結(jié)果，關(guān)于形成的甲醇的量，發(fā)現(xiàn)得到幾乎相同的結(jié)果。實(shí)施例4本實(shí)施例中，使用的木質(zhì)素是無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物 (獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471003，分子量60,000)。將Iml的含7. 5mg/ml的此木質(zhì)素及 0. 05M的KOH的溶液導(dǎo)入具有幾乎類似于Eppendorf聚丙烯管的光透射性的圓筒形管，及將 管內(nèi)容物加熱到80°C持續(xù)60分鐘，將從管蒸發(fā)的氣體使用獲自島津公司的配備柱DB-WAX 的GC/MS QP-2010分析，及結(jié)果，檢測(cè)到93yg/ml的甲醇。換言之，可基于干木質(zhì)素質(zhì)量獲 得1. M質(zhì)量％的甲醇。而且，作為原料木質(zhì)素，使用無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物 (獲自Aldrich公司，貨號(hào)No. 471046，分子量12，000)及水不溶性產(chǎn)物(獲自Aldrich公 司，貨號(hào)No. 370967)重復(fù)以上使用的相同過程。結(jié)果，關(guān)于甲醇的量，得到以上觀察的幾乎 相同的結(jié)果。更特別是，本發(fā)明允許與用作原材料的木質(zhì)素中有雜質(zhì)，使用的木質(zhì)素的平均 分子量及其水中溶解度無關(guān)地從木質(zhì)素開始產(chǎn)生幾乎相同量的甲醇。實(shí)施例5本實(shí)施例中，使用的木質(zhì)素是無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物(獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471003，分子量60,000)。將Iml的含7. 5mg/ml的此木質(zhì)素及 0. 05M的KOH的溶液導(dǎo)入具有幾乎類似于Eppendorf聚丙烯管的光透射性的圓筒形管，及將 管內(nèi)容物用由獲自SPECTR0NICS公司的ENF型UV燈發(fā)射的UV光線照射M小時(shí)。然后，將 管內(nèi)容物加熱到80°C持續(xù)60分鐘，將從管蒸發(fā)的氣體使用獲自島津公司的配備柱DB-WAX 的GC/MS QP-2010分析，及結(jié)果，檢測(cè)到150yg/ml的甲醇。換言之，可基于干木質(zhì)素質(zhì)量 獲得2質(zhì)量％的甲醇。而且，作為原料木質(zhì)素，使用無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物 (獲自Aldrich公司，貨號(hào)No. 471046，分子量12，000)及水不溶性產(chǎn)物(獲自Aldrich公 司，貨號(hào)No. 370967)重復(fù)以上使用的相同過程。結(jié)果，關(guān)于甲醇的量，得到幾乎相同的結(jié) 果。更特別是，本發(fā)明允許與用作原材料的木質(zhì)素中有雜質(zhì)，使用的木質(zhì)素的平均分子量及 其水中溶解度無關(guān)地從木質(zhì)素開始產(chǎn)生幾乎相同量的甲醇。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，重復(fù)以上使用的相同過程， 及結(jié)果，關(guān)于制備的甲醇的量，發(fā)現(xiàn)得到以上觀察的幾乎相同的結(jié)果。實(shí)施例6本實(shí)施例中，使用的木質(zhì)素是無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物 (獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471003，分子量:60，000)。將Iml含2. 5mg/ml的此木質(zhì)素，0. 05M 的KOH及25μ g/ml的前述制備例1中制備的卟啉的溶液導(dǎo)入具有幾乎類似于Eppendorf 聚 丙烯管的光透射性的圓筒形管，及將管內(nèi)容物用由獲自SPECTR0NICS公司的ENF型UV燈發(fā) 射的UV光線照射12小時(shí)。然后，將管內(nèi)容物加熱到80°C持續(xù)60分鐘，將從管蒸發(fā)的氣體 使用獲自島津公司的配備柱DB-WAX的GC/MS QP-2010分析，及結(jié)果，檢測(cè)到160 μ g/ml的甲 醇。換言之，可基于干木質(zhì)素質(zhì)量獲得6.4質(zhì)量％的甲醇。這些結(jié)果明顯表明作為光催化 劑將卟啉添加到含木質(zhì)素-堿性化合物的溶液將允許從木質(zhì)素產(chǎn)生的甲醇的顯著的增加。而且，作為原料木質(zhì)素，使用無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物 (獲自Aldrich公司，貨號(hào)No. 471046，分子量12，000)及水不溶性產(chǎn)物(獲自Aldrich公 司，貨號(hào)No. 370967)重復(fù)以上使用的相同過程。結(jié)果，關(guān)于甲醇的量，得到幾乎相同的結(jié) 果。更特別是，本發(fā)明允許與用作原材料的木質(zhì)素中有雜質(zhì)，使用的木質(zhì)素的平均分子量及 其水中溶解度無關(guān)地從木質(zhì)素開始產(chǎn)生幾乎相同量的甲醇。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，重復(fù)以上使用的相同過程， 及結(jié)果，關(guān)于形成的甲醇的量，發(fā)現(xiàn)得到幾乎相同的結(jié)果。實(shí)施例7本實(shí)施例中，使用的木質(zhì)素是無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物 (獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471003，分子量60,000)。將Iml含2. 5mg/ml的此木質(zhì)素的 溶液導(dǎo)入具有大致等于Eppendorf聚丙烯管的光透射性的圓筒形管，及將管內(nèi)容物用由獲 自SPECTR0NICS公司的ENF型UV燈發(fā)射的UV光線照射M小時(shí)。然后，將管內(nèi)容物加熱到 80°C持續(xù)60分鐘，將從管蒸發(fā)的氣體使用獲自島津公司的配備柱DB-WAX的GC/MS QP-2010 分析，及結(jié)果，檢測(cè)到21 μ g/ml的甲醇。換言之，可基于干木質(zhì)素質(zhì)量獲得0.84質(zhì)量％的 甲醇。而且，作為原料木質(zhì)素，使用無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物 (獲自Aldrich公司，貨號(hào)No. 471046，分子量12，000)及水不溶性產(chǎn)物(獲自Aldrich公司，貨號(hào)No. 370967)重復(fù)以上使用的相同過程。結(jié)果，關(guān)于甲醇的量，得到以上觀察的幾乎 相同的結(jié)果。更特別是，本發(fā)明允許與用作原材料的木質(zhì)素中有雜質(zhì)，使用的木質(zhì)素的平均 分子量及其水中溶解度無關(guān)地從木質(zhì)素開始產(chǎn)生幾乎相同量的甲醇。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，重復(fù)以上使用的相同過程， 及結(jié)果，關(guān)于甲醇的量，發(fā)現(xiàn)得到幾乎相同的結(jié)果。實(shí)施例8本實(shí)施例中，以下將詳述本發(fā)明的芳族烴-分解方法。在這方面，芳族烴是氧原子 鍵合于苯環(huán)的芳族烴。本文中使用的氧原子鍵合于苯環(huán)的芳族烴是Remasol亮藍(lán)(獲自Sigma公司的 RBBR)，及使芳族烴經(jīng)歷光分解。此RBBR是類似于二噁英的化合物，及已將其用作關(guān)于二噁 英分解的指示劑。將Iml的含250 μ g/ml的RBBR, 0. 05M的KOH，及25 μ g/mL前述制備例1中制備的 各卟啉；原卟啉IX(獲自Aldrich公司)；尿卟啉I (獲自Sigma公司)；及糞卟啉I (獲自 Aldrich公司)(使用的溶劑30%乙腈，0. 三氟乙酸，60%甲醇)的溶液導(dǎo)入具有大致 等于Eppendorf聚丙烯管的光透射性的圓筒形管，及將管內(nèi)容物用由獲自SPECTR0NICS公 司的ENF型UV燈發(fā)射的UV光線照射2小時(shí)。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)RBBR的藍(lán)色調(diào)與使用的卟啉及使 用的溶劑類型無關(guān)地消失。此明顯表明RBBR分解。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，重復(fù)以上使用的相同過程， 及結(jié)果，可確認(rèn)RBBR同樣分解。實(shí)施例9本實(shí)施例中，使用二甲苯藍(lán)(獲自Takara有限公司)及溴酚藍(lán)(獲自Takara有限 公司)作為氧原子連接到化合物苯環(huán)的芳族烴化合物之例，及使這些化合物經(jīng)歷光分解。將Iml含5mg/ml的二甲苯藍(lán)及5mg/ml的溴酚藍(lán)，0. 05M的Κ0Η，及40 μ g/mL根 據(jù)公開于制備例1的方法制備的各卟啉，原卟啉IX(獲自Aldrich公司)；尿卟啉I (獲自 Sigma公司)；糞卟啉I (獲自Aldrich公司)；及初卟啉(獲自Aldrich公司)(作為使用 的溶劑，30%乙腈，0. 三氟乙酸)的溶液導(dǎo)入具有大致等于Eppendorf聚丙烯管的光透 射性的圓筒形管，及將管內(nèi)容物用由獲自SPECTR0NICS公司的ENF型UV燈發(fā)射的UV光線 照射2小時(shí)。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)二甲苯藍(lán)及溴酚藍(lán)的藍(lán)及黃色調(diào)與使用的卟啉類型及使用的溶劑 類型無關(guān)地消失。此明顯表明二甲苯藍(lán)及溴酚藍(lán)可分解。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，重復(fù)以上使用的相同過程， 及結(jié)果，可確認(rèn)二甲苯藍(lán)及溴酚藍(lán)同樣分解。實(shí)施例10本實(shí)施例中，描述了本發(fā)明的利用本發(fā)明的木質(zhì)素分解催化劑使氫離子從木質(zhì)素 釋放的方法。作為本實(shí)施例中使用的木質(zhì)素是無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純 度產(chǎn)物(獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471003，分子量:60，000)。將Iml含2. 5mg/ml的此木質(zhì)素及50 μ g/ml的根據(jù)公開于制備例1的方法制備的 卟啉的溶液導(dǎo)入具有大致等于Eppendorf聚丙烯管的光透射性的圓筒形管，及將管內(nèi)容物 用由獲自SPECTR0NICS公司的ENF型UV燈發(fā)射的UV光線照射12小時(shí)。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)含木質(zhì) 素的反應(yīng)溶液的PH值降至9. 2 6. 4。此明顯表明氫離子從木質(zhì)素釋放。
而且，作為原料木質(zhì)素，使用無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物 (獲自Aldrich公司，貨號(hào)No. 471046，分子量12，000)；含還原糖的具有稍微低的純度的 產(chǎn)物(獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471038，分子量52，000)；及水不溶性產(chǎn)物(獲自Aldrich 公司，貨號(hào)No. 370967)重復(fù)以上使用的相同過程。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)氫離子同樣從木質(zhì)素釋放。更 特別是，本發(fā)明允許與用作原材料的木質(zhì)素中有雜質(zhì)，使用的木質(zhì)素的平均分子量及其水 中溶解度無關(guān)地以相同程度從木質(zhì)素開始釋放氫離子。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，同樣重復(fù)以上使用的相同過 程，及結(jié)果，發(fā)現(xiàn)得到幾乎相同的結(jié)果。實(shí)施例11作為本實(shí)施例中使用的木質(zhì)素是無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn) 物(獲自Aldrich公司，貨號(hào)No. 471003，分子量:60，000)。將Iml含2. 5mg/ml的此木質(zhì) 素，2. 5mM的KOH及50μ g/ml的根據(jù)公開于制備例1的方法制備的卟啉的溶液導(dǎo)入具有大 致等于Eppendorf聚丙烯管的光透射性的圓筒形管，及將管內(nèi)容物用由獲自SPECTR0NICS 公司的ENF型UV燈發(fā)射的UV光線照射12小時(shí)。使用凝膠-過濾柱根據(jù)HPLC(高效液相 色譜法)分析樣品。通過相同方法同樣分析作為對(duì)照的之前UV-照射的溶液。作為分析的 結(jié)果，對(duì)于UV-照射之前的木質(zhì)素，存在于反應(yīng)溶液中的木質(zhì)素檢測(cè)為以310nm的檢測(cè)波長(zhǎng) 測(cè)定及從以變動(dòng)于7 9分鐘的時(shí)間洗脫的級(jí)分觀察到的吸光度峰。另一方面，當(dāng)將卟啉 加入木質(zhì)素及后來的用UV線照射時(shí)，在310nm處及以變動(dòng)于7 9分鐘的洗脫時(shí)間檢測(cè)的 歸因于木質(zhì)素的吸收峰面積降至78%。換言之，發(fā)現(xiàn)通過將卟啉添加到木質(zhì)素及UV-照射， 22%的木質(zhì)素分解。而且，發(fā)現(xiàn)含木質(zhì)素的反應(yīng)溶液的pH值降至10. 7 6. 2。此明顯表明 氫離子從木質(zhì)素釋放。而且，作為原料木質(zhì)素，使用無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物 (獲自Aldrich公司，貨號(hào)No. 471046，分子量12，000)；含還原糖的具有稍微低的純度的 產(chǎn)物(獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471038，分子量52，000)；及水不溶性產(chǎn)物(獲自Aldrich 公司，貨號(hào)No. 370967)重復(fù)以上使用的相同過程。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)可得到以上觀察的相同的結(jié) 果。更特別是，本發(fā)明允許與用作原材料的木質(zhì)素中有雜質(zhì)，木質(zhì)素的平均分子量及其水中 溶解度無關(guān)地以以上觀察的相同程度從木質(zhì)素開始釋放氫離子。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，同樣重復(fù)以上使用的相同過 程，及結(jié)果，發(fā)現(xiàn)得到幾乎相同的結(jié)果。實(shí)施例I2本實(shí)施例中，描述了本發(fā)明的利用本發(fā)明的木質(zhì)素分解催化劑使氫離子從木質(zhì)素 釋放的方法。作為本實(shí)施例中使用的木質(zhì)素是含還原糖的具有稍微低的純度的產(chǎn)物(獲自 Sigma 公司，貨號(hào) No. 471038，分子量52，000)。將Iml含5mg/ml的此木質(zhì)素及50 μ g/ml的根據(jù)公開于制備例1的方法制備的卟 啉的溶液導(dǎo)入具有大致等于Eppendorf聚丙烯管的光透射性的圓筒形管，及將管內(nèi)容物用 由獲自SPECTR0NICS公司的ENF型UV燈發(fā)射的UV光線照射12小時(shí)。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)含木質(zhì)素 的反應(yīng)溶液的PH值降至6. 2 4. 8。此明顯表明氫離子從木質(zhì)素釋放。而且，作為原料木質(zhì)素，使用無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn) 物(獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471003，分子量60,000的產(chǎn)物及獲自Aldrich公司，貨號(hào)No. 471046，分子量12,000的產(chǎn)物)；及水不溶性產(chǎn)物(獲自Aldrich公司，貨號(hào) No. 370967)重復(fù)以上使用的相同過程。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)可得到以上觀察的相同的結(jié)果。更特別 是，本發(fā)明允許與用作原材料的木質(zhì)素中有雜質(zhì)，木質(zhì)素的平均分子量及其水中溶解度無 關(guān)地以以上觀察的相同程度從木質(zhì)素開始釋放氫離子。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，同樣重復(fù)以上使用的相同過 程，及結(jié)果，發(fā)現(xiàn)得到幾乎相同的結(jié)果。實(shí)施例I3本實(shí)施例中，描述了本發(fā)明的利用本發(fā)明的木質(zhì)素分解催化劑使氫離子從木質(zhì)素 釋放的方法。作為本實(shí)施例中使用的木質(zhì)素是無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純 度產(chǎn)物(獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471003，分子量:60，000)。將Iml含2. 5mg/ml的此木質(zhì)素，2. 5mM的KOH及50 μ g/ml的卟啉(獲自Sigma公 司，貨號(hào)No. 258385-1G的原卟啉IV)的溶液導(dǎo)入具有大致等于Eppendorf聚丙烯管的光透 射性的圓筒形管，及將管內(nèi)容物用由獲自SPECTR0NICS公司的ENF型UV燈發(fā)射的UV光線 照射12小時(shí)。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)含木質(zhì)素的反應(yīng)溶液的pH值降至10. 7 7. 4。此明顯表明氫離 子從木質(zhì)素釋放。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，同樣重復(fù)以上使用的相同過 程，及結(jié)果，發(fā)現(xiàn)得到幾乎相同的結(jié)果。實(shí)施例14作為本實(shí)施例中使用的木質(zhì)素是無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn) 物(獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471003，分子量:60，000)。將Iml含2. 5mg/ml的此木質(zhì)素， 0. 05M的KOH及50 μ g/ml的根據(jù)公開于制備例1的方法制備的卟啉的溶液導(dǎo)入具有大致等 于Eppendorf聚丙烯管的光透射性的圓筒形管，及將管內(nèi)容物用由獲自SPECTR0NICS公司 的ENF型UV燈發(fā)射的UV光線照射12小時(shí)。使用凝膠-過濾柱根據(jù)HPLC技術(shù)分析由此得 到的樣品。通過相同方法同樣分析作為對(duì)照的之前UV-照射的溶液。作為與從之前UV-照 射的樣品觀察到的結(jié)果比較的結(jié)果，鑒于以310nm檢測(cè)波長(zhǎng)的及以7分鐘的洗脫時(shí)間檢測(cè) 的歸因于木質(zhì)素的吸收峰面積，UV-照射后樣品中72%的木質(zhì)素分解。將得到的分解產(chǎn)物 根據(jù)凝膠過濾技術(shù)作為含具有更低分子量的成分的級(jí)分洗脫。本發(fā)明的方法中源于木質(zhì)素 的分解產(chǎn)物顯示低吸光度，因此，它們不可通過使用310nm的檢測(cè)波長(zhǎng)檢測(cè)。但是，將存在 于洗脫的樣品或級(jí)分的非-揮發(fā)性分解產(chǎn)物冷凍干燥，及發(fā)現(xiàn)將分解產(chǎn)物作為沉淀回收。作為木質(zhì)素，使用無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物(獲自 Aldrich公司，貨號(hào)No. 471046，分子量12,000)及水不溶性產(chǎn)物(獲自Aldrich公司，貨 號(hào)No. 370967)重復(fù)以上使用的相同過程，及結(jié)果，得到以上觀察的幾乎相同的結(jié)果。更特 別是，關(guān)于木質(zhì)素光分解，作為光催化劑將卟啉添加到含木質(zhì)素-堿性化合物的溶液時(shí)，與 用作原材料的木質(zhì)素中有雜質(zhì)，木質(zhì)素的平均分子量及其水中溶解度無關(guān)地提供以上觀察 的幾乎相同的結(jié)果。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，同樣重復(fù)以上使用的相同過 程，及結(jié)果，發(fā)現(xiàn)得到幾乎相同的結(jié)果。實(shí)施例15作為本實(shí)施例中使用的木質(zhì)素是無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物(獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471003，分子量60,000)。將0. 5ml含205mg/ml的此木 質(zhì)素，0. 05M的KOH及50 μ g/ml的作為合成的卟啉的分子中帶4個(gè)羧基的糞卟啉I (獲自 ALDRICH公司)的溶液導(dǎo)入2ml體積的具有大致等于Eppendorf聚丙烯管的光透射性的圓 筒形管(而其余空間是空氣)中，及將管內(nèi)容物用由獲自SPECTR0NICS公司的ENF型UV燈 發(fā)射的UV光線照射48小時(shí)。將由此得到的反應(yīng)溶液通過實(shí)施例2中使用的相同過程處理。 結(jié)果，確認(rèn)不小于80%的木質(zhì)素分解。此外，將氧氣導(dǎo)入空氣空間，然后將管內(nèi)容物以以上使用的相同方式用UV光線照 射。結(jié)果，同樣確認(rèn)不小于80%的木質(zhì)素分解。此外，將氮?dú)鈱?dǎo)入空氣空間，然后將管內(nèi)容物以以上使用的相同方式用UV光線照 射。結(jié)果，確認(rèn)約10%的木質(zhì)素分解。而且，將前述含卟啉的木質(zhì)素溶液以管中不殘留任何空氣空間的量導(dǎo)入 Eppendorf管，然后將木質(zhì)素溶液以以上使用的相同方式用UV光線照射，及結(jié)果，確認(rèn)未檢 測(cè)到任何木質(zhì)素分解。此外，作為木質(zhì)素，使用無任何雜質(zhì)(例如還原糖及纖維素)的高純度產(chǎn)物(獲 自Aldrich公司，貨號(hào)No. 471046，分子量12,000)；含還原糖的具有稍微低的純度的產(chǎn)物 (獲自Sigma公司，貨號(hào)No. 471038，分子量52,000)；及水不溶性產(chǎn)物(獲自Aldrich公 司，貨號(hào)No. 370967)重復(fù)以上使用的相同過程，及結(jié)果，關(guān)于木質(zhì)素分解，得到以上觀察的 幾乎相同的結(jié)果。更特別是，本發(fā)明的方法允許與用作原材料的木質(zhì)素中有雜質(zhì)，木質(zhì)素的 平均分子量及其水中溶解度無關(guān)地將木質(zhì)素分解至以上觀察的幾乎相同程度。此外，除了用太陽光線代替以上使用的UV光線之外，同樣重復(fù)以上使用的相同過 程，及結(jié)果，關(guān)于木質(zhì)素分解，發(fā)現(xiàn)得到以上觀察的幾乎相同的結(jié)果。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的木質(zhì)素分解催化劑不是源于例如，作為白腐病的原因細(xì)菌的酶，且其是 非-蛋白質(zhì)催化劑。此催化劑的使用將允許主要利用光能分解木質(zhì)素，從而根據(jù)簡(jiǎn)單方法 分離醇(例如甲醇)及有機(jī)酸(例如甲酸)，及從作為非-有效天然資源的木質(zhì)素(其構(gòu)成 20 30%的木材)釋放氫離子。因此，本發(fā)明的木質(zhì)素分解催化劑將允許擴(kuò)展自然界中分 解相當(dāng)?shù)仉y的木質(zhì)素的應(yīng)用領(lǐng)域。更特別是，源于木質(zhì)素的醇可用于燃料工業(yè)領(lǐng)域，作為化 石燃料(例如汽油)的替代燃料，同樣源于木質(zhì)素的有機(jī)酸可用于各種工業(yè)領(lǐng)域，及源于木 質(zhì)素的氫離子可用于，例如，燃料電池或可用于電力工業(yè)領(lǐng)域。此外，本發(fā)明的芳族烴-分解催化劑可分解各帶連接到苯環(huán)的氧原子的芳族烴， 及因此，其使用將允許處理有害的工業(yè)廢棄物及純化污染的土壤及地表。由此，本發(fā)明的催 化劑可用于工業(yè)廢棄物處理領(lǐng)域及土壤純化領(lǐng)域等。
權(quán)利要求
1.木質(zhì)素分解用催化劑，其包括可通過經(jīng)光線照射而顯示其催化功能的卟啉。
2 木質(zhì)素分解用催化劑，其包括可在堿性溶液中顯示其催化功能的卟啉。
3.木質(zhì)素分解用催化劑，其包括可在堿性溶液中經(jīng)光線照射而顯示其催化功能的卟啉。
4.權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)的木質(zhì)素分解用催化劑，其中所述卟啉是在卟啉環(huán)上帶甲 基及乙基酯基或乙酸基(丙酸基)的四吡咯化合物。
5.權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)的木質(zhì)素分解用催化劑，其中所述卟啉是在卟啉環(huán)上帶4 個(gè)甲基及4個(gè)乙基酯基或乙酸基(丙酸基)的四吡咯化合物。
6.權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)的木質(zhì)素分解用催化劑，其中所述卟啉是在分子中具有羧 基的卟啉。
7.權(quán)利要求6的木質(zhì)素分解用催化劑，其中所述卟啉是在分子中具有總共2，4或8個(gè) 羧基的卟啉。
8.權(quán)利要求6的木質(zhì)素分解用催化劑，其中所述卟啉是選自下列的至少一種尿卟啉， 原卟啉及糞卟啉。
9.權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)的木質(zhì)素分解用催化劑，其中所述卟啉是具有卟啉環(huán)結(jié)構(gòu) 的四吡咯化合物，所述四吡咯化合物通過在培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌，然后從該培養(yǎng)基中分 離所述四吡咯化合物來得到。
10.權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)的木質(zhì)素分解用催化劑，其中所述催化劑包括含具有卟 啉環(huán)結(jié)構(gòu)的四吡咯化合物的培養(yǎng)基，所述四吡咯化合物通過在培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌來得 到。
11.權(quán)利要求9或10的木質(zhì)素分解用催化劑，其中所述大腸桿菌是由于變異而不可表 達(dá)基因ypjD0^611)的大腸桿菌。
12.權(quán)利要求9 11中任一項(xiàng)的木質(zhì)素分解用催化劑，其中所述大腸桿菌是插入了基 因ypjD(l^611)的轉(zhuǎn)座子的插入變體。
13.用于制備醇及有機(jī)酸的方法，包括下列步驟將含堿性化合物的溶液加入木質(zhì)素，然后分離從得到的含木質(zhì)素及堿性化合物的溶液釋放的醇及有機(jī)酸。
14.權(quán)利要求13的用于制備醇及有機(jī)酸的方法，其中在用光線照射含木質(zhì)素及堿性化 合物的溶液后，將從含木質(zhì)素及堿性化合物的溶液釋放的醇及有機(jī)酸分離。
15.權(quán)利要求14的用于制備醇及有機(jī)酸的方法，其中所述用光線照射的步驟通過用紫 外線或太陽光線照射來進(jìn)行。
16.權(quán)利要求13的用于制備醇及有機(jī)酸的方法，其中還使權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)的 木質(zhì)素分解用催化劑作用于含木質(zhì)素及堿性化合物的溶液后，將從含木質(zhì)素及堿性化合物 的溶液釋放的醇及有機(jī)酸分離。
17.權(quán)利要求16的用于制備醇及有機(jī)酸的方法，其中使權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)的 木質(zhì)素分解用催化劑作用于含木質(zhì)素及堿性化合物的溶液，及再用光線照射得到的混合物 后，將從含木質(zhì)素及堿性化合物的溶液釋放的醇及有機(jī)酸分離。
18.權(quán)利要求17的用于制備醇及有機(jī)酸的方法，其中所述用光線照射的步驟通過用紫 外線或太陽光線照射來進(jìn)行。
19.權(quán)利要求13 18中任一項(xiàng)的用于制備醇及有機(jī)酸的方法，其中所述堿性化合物是 選自下列的至少一種Κ0Η及NaOH。
20.用于制備醇及有機(jī)酸的方法，包括下列步驟使權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)的木質(zhì)素分解用催化劑作用于木質(zhì)素，然后分離從用催化劑處理的木質(zhì)素釋放的醇及有機(jī)酸。
21.用于制備醇及有機(jī)酸的方法，包括下列步驟用光線照射木質(zhì)素，然后分離從用光線照射的木質(zhì)素釋放的醇及有機(jī)酸。
22.用于制備醇及有機(jī)酸的方法，其包括下列步驟用光線照射木質(zhì)素，然后使醇及有機(jī)酸從光照射的木質(zhì)素釋放，其中，使權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)的木質(zhì)素分解用催化劑作用于木質(zhì)素，然后將木質(zhì)素用光線照射，及分離從木質(zhì)素釋放的醇及有機(jī)酸。
23.權(quán)利要求21或22的用于制備醇及有機(jī)酸的方法，其中所述用光線照射的步驟通過 用紫外線或太陽光線照射來進(jìn)行。
24.權(quán)利要求13 23中任一項(xiàng)的用于制備醇及有機(jī)酸的方法，其中所述醇是甲醇；有 機(jī)酸是甲酸，乙酸，蘋果酸，琥珀酸及丙酮酸。
25.權(quán)利要求13 M中任一項(xiàng)的用于制備醇及有機(jī)酸的方法，其中所述醇的分離通過 蒸餾進(jìn)行。
26.用于制備木質(zhì)素分解產(chǎn)物的方法，包括下列步驟回收根據(jù)權(quán)利要求13 25中任 一項(xiàng)的用于制備醇及有機(jī)酸的方法分離醇及有機(jī)酸期間產(chǎn)生的木質(zhì)素分解產(chǎn)物。
27.芳族烴分解用催化劑，其中氧原子鍵合于構(gòu)成苯環(huán)的碳原子，其特征在于，所述催 化劑包括卟啉。
28.權(quán)利要求27的芳族烴分解用催化劑，其中所述卟啉是具有卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)的四吡咯化 合物，所述四吡咯化合物通過在培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌，然后從培養(yǎng)基分離所述化合物來 得到。
29.權(quán)利要求27的芳族烴分解用催化劑，其中所述催化劑包括含具有卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)的四 吡咯化合物的培養(yǎng)基，所述四吡咯化合物通過在培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌來得到。
30.權(quán)利要求觀或四的芳族烴分解用催化劑，其中所述大腸桿菌是由于變異而不可表 達(dá)基因ypjD0^611)的大腸桿菌。
31.權(quán)利要求中觀 30任一項(xiàng)的芳族烴分解用催化劑，其中所述大腸桿菌是插入了基 因ypjD(l^611)的轉(zhuǎn)座子的插入變體。
32.權(quán)利要求27 31中任一項(xiàng)的芳族烴分解用催化劑，其中所述卟啉是在卟啉環(huán)上帶 甲基及乙基酯基或乙酸基(丙酸基)的四吡咯化合物。
33.權(quán)利要求27 32中任一項(xiàng)的芳族烴分解用催化劑，其中所述卟啉是在卟啉環(huán)上帶 4個(gè)甲基及4個(gè)乙基酯基或乙酸基(丙酸基)的四吡咯化合物。
34.權(quán)利要求27的芳族烴分解用催化劑，其中所述卟啉是選自下列的至少一種尿卟啉，原卟啉，糞卟啉及初卟啉。
35.權(quán)利要求27的芳族烴分解用催化劑，其中所述卟啉是在分子中具有羧基的卟啉。
36.權(quán)利要求35的芳族烴分解用催化劑，其中所述卟啉是分子中帶總共2，4或8個(gè)羧 基的卟啉。
37.權(quán)利要求27 36中任一項(xiàng)的芳族烴分解用催化劑，其中所述芳族烴是二噁英類。
38.使氫離子釋放的方法，包括下列步驟使權(quán)利要求1 11中任一項(xiàng)的木質(zhì)素分解催化劑作用于木質(zhì)素或含木質(zhì)素及堿性化 合物的溶液，用光線照射該溶液，從而使氫離子由其釋放。
39.卟啉，其具有將木質(zhì)素轉(zhuǎn)變?yōu)榇技坝袡C(jī)酸的催化功能。
40.卟啉，其特征在于，其具有分解含芳族烴的化合物的催化功能，所述芳族烴中氧原 子鍵合于構(gòu)成苯環(huán)的碳原子。
41.卟啉，其通過培養(yǎng)由于變異而不可表達(dá)基因ypjD(l^611)的大腸桿菌來得到。
42.木質(zhì)素分解用催化劑，其包括卟啉，所述卟啉通過培養(yǎng)由于突變而不可表達(dá)基因 ypjD(b2611)的大腸桿菌來得到。
全文摘要
本文中提供含卟啉的木質(zhì)素-分解催化劑及芳族烴-分解催化劑?？赏ㄟ^將含堿性化合物的溶液加入木質(zhì)素，任選使木質(zhì)素-分解催化劑作用于得到的含木質(zhì)素-堿性化合物的溶液及任選用光線照射溶液；或通過任選使木質(zhì)素-分解催化劑作用于木質(zhì)素，然后用光線照射來將醇及有機(jī)酸從木質(zhì)素分離?；厥辗蛛x前述醇及有機(jī)酸期間產(chǎn)生的分解產(chǎn)物，及從木質(zhì)素釋放氫離子。本文中提供的也包括具有所述可將木質(zhì)素轉(zhuǎn)變?yōu)榇技坝袡C(jī)酸的催化功能的卟啉；具有可分解含氧連接到構(gòu)成苯環(huán)的碳原子的芳族烴的化合物的催化功能的卟啉；及通過培養(yǎng)由于變異而不可表達(dá)基因ypjD(b2611)的大腸桿菌來得到的卟啉。
文檔編號(hào)B01J31/02GK102131581SQ20098013299
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者石橋徹 申請(qǐng)人:福留裕文