研究背景
1,4-环己烷二甲胺(1,4-cyclohexanedimethylamine,1,4-BAC)是一种化学式为C8H18N2，分子量为142.24的化合物，其是一种重要的生物基材料单体，被广泛应用于有机合成，医药，化工和材料等多个领域[1]。常温常压下，1,4-环己烷二甲胺可以稳定存在，性状一般为无色液体。
合成方法
目前1,4-环己烷二甲胺主要采用化学法合成，存在金属催化剂价格昂贵，反应条件苛刻和安全隐患等问题，亟须寻找更环保的合成替代方法。因此，需要寻找更加绿色的合成方法替代。生物酶法具有反应条件温和，操作步骤简单，环境污染小，产品安全性高等优点，具有潜在的工业应用价值。韩业挺[1]等人利用大肠杆菌(Escherichia coli)来源的转氨酶(transaminase,Ec TA)，酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)来源的谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase,Sc Glu-DH)和博伊丁假丝酵母(Candida boidinii)来源的甲酸脱氢酶(formate dehydrogenase,Cb FDH)成功构建了双菌三酶级联转化1,4-环己烷二甲醛生成1,4-环己烷二甲胺的路径。基于结构指导下的蛋白质工程改造，获得了有益突变体Ec TAF91Y，其比酶活和kcat/Km较野生型分别提升了2.2倍和1.9倍。通过重组菌株的构建和反应条件的优化，在最优条件下40 g/L底物可生成(27.4±0.9)g/L产物，摩尔转化率为67.5%±2.1%。
应用
油田用助剂技术领域提供了一种页岩抑制剂的制备方法：取第一单体，第二单体和单烯基季铵盐溶于溶剂中，在40～70℃以及除氧条件下，持续反应1～6h，反应结束后，除去溶剂后对其进行分离提纯即得。其中，第一单体和单烯基季铵盐的摩尔比为1:3.5～4.0，第二单体加量为第一单体和单烯基季铵盐单体总质量的2～10%；第一单体为对苯二甲胺或1,4-环己烷二甲胺中的至少一种，第二单体为含有两个烯键的砜类化合物。该发明的抑制剂和常规压裂液具有较好的配伍性，加入后不会影响压裂液的性能。同时，该抑制剂耐温性能较好，能够耐受220℃的温度[2]。
除此之外，1,4-环己烷二甲胺在催化剂领域也有应用，具体用于合成一种钛硅分子筛催化剂。该催化剂采用1,4-环己烷二甲胺为模板剂，制备出来的钛硅分子筛晶型好强度高，不易破碎，很好的解决了生产过程中催化剂过滤慢的问题。同时，该催化剂在双氧水氧化苯酚制苯二酚的应用中，以极性化合物为溶剂，可将苯酚转化率提升至20%以上，对苯二酚和邻苯二酚总选择性达90%以上，对苯二酚和邻苯二酚的产出比例可达8:1以上。另外，该催化剂在工况条件下可连续套用20次以上，特别适合产业化应用[3]。
参考文献
[1]韩业挺,何志震,魏婉清,等.酶法生产1,4-环己烷二甲胺[J].生物工程学报, 2024, 40(6):1882-1894.
[2]徐恺,杜丽丽.页岩抑制剂及其制备方法:CN202310624018.8[P].
[3]王一民,邢培智,徐怀健.一种钛硅分子筛催化剂的制备方法及应用:CN202510196365.4[P].