Selektive Hydroxylierung von Kohlenwasserstoffen mit Hilfe biologischer Verfahren am Beispiel der Herstellung von Phenol aus Benzol Abschlussbericht

A biotechnological process for selective hydroxylation of aromatic compounds was to be developed. Phenol production was used as an example. It can be produced in principle either from benzene or from toluene. The first phase of the project focused on toluene, which is tolerated better by bacteria, and the reaction of toluene into benzoic acid produces just as many reduction equivalents as required for oxidation of benzoic acid to benzoic acid-cis-1,2-dihydrodiol. Two strains of bacteria were developed specially for this purpose. The first was the toluene-tolerant strain Pseudomonas putida Idaho (Cruden et al., 1992) in which the benzoic acid-cis-1,2-dihydrodiol dehydrogenase genes were inactivated. The second was a derivative of the strain Pseudomonas putida U-JT103 (Rossiter et al., 1987; Jenkins eta al., 1995; Morawski et al., 1997) which is known to be capable of converting benzoic acid into benzoic acid-cis-1,2-dihydrodiol just like Ralstonia eutropha B9. Although both bacterial strains were capable of converting toluene into benzoic acid-cis-1,2-dihydrodiol, it was not possible so far to produce stoichiometric amounts of benzoic acid-cis-1,2-dihydrodiol from toluene or its metabolites.Ziel des Forschungsvorhabens war es, ein biotechnologisches Verfahren zur selektiven Hydroxylierung von aromatischen Verbindungen am Beispiel der Herstellung von Phenol zu entwickeln. Wie in der Zielsetzung ausgefuehrt gibt es prinzipiell die Moeglichkeit Benzol oder Toluol als Ausgangsverbindungen einzusetzen. Aufgrund der Tatsache, dass (i) Toluol von Bakterien besser toleriert wird als Benzol und dass (ii) der Umsatz von Toluol zur Benzoesaeure genauso viele Reduktionsaequivalente liefert wie fuer die Oxidation von Benzoesaeure zu Benzoesaeure-cis-1,2-dihydrodiol notwendig sind, wurde im Laufe der ersten Phase des Projektes beschlossen, ein Verfahren ausgehend von Toluol zu entwickeln. Hierfuer war es notwendig Produktionsstaemme zu konstruieren, die in der Lage sind, Toluol zu Benzoesaeure-cis-1,2-dihydrodiol umzusetzen. Es gelang zwei solche Produktionsstaemme mittels molekularbiolgogischer Methoden zu erhalten. Bei dem einen Konstrukt handelt es sich um den Toluol tolerierenden Bakterienstamm Pseudomonas putida Idaho (Cruden et al., 1992), bei dem die Benzoesaeure-cis-1,2-dihydrodiol-Dehydrogenase/Gene inaktiviert wurden. Bei dem zweiten Konstrukt handelt es sich um eine Derivat des Bakterienstammens Pseudomonas putida U-JT103 (Rossiter et al., 1987; Jenkins et al., 1995; Morawski et al., 1997), von dem bekannt war, dass er, entsprechend wie Ralstonia eutropha B9, Benzoesaeure in Benzoesaeure-cis-1,2-dihydrodiol umwandeln kann. Auf diesen Stamm wurde ein Modul mit den benoetigten Genen der Toluoloxidation uebertragen. Obwohl fuer beide Staemme gezeigt werden konnte, dass sie Toluol zu Benzoesaeure-cis-1,2-dihydrodiol umsetzen koennen, ist es bislang nicht gelungen, Benzoesaeure-cis-1,2-dihydrodiol in stoechiometrischen Mengen aus Toluol oder dessen Metaboliten herzustellen. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F02B1566 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman