Gamma-Lactone (γ-Lactone)

Production of Gamma-Lactones

  • Lactones are heterocyclic compounds having an ester group (COO-) within the ring. When the cycle is a 5-member ring, it is called γ-lactone. Gamma-lactones are neutral liquids like aliphatic ester and highly miscible with alcohols and ethers.
  • Gamma-Lactones have many applications in the production of medicines, perfumes, cosmetics, solvents, and polymers. They also have important application in electronic industries such as semi-conductor manufacturing.
  • Currently, gamma-lactones are produced by complicated chemical processes which use expensive metal catalysts under high temperature and high pressure. Biological processes, once developed, are much more economical and environment-friendly. Further, biological process can produce lactones as optically pure forms. Optically-pure enantiomers have a wider applications in the production of medicines and specialty chemicals.
  • Currently we are developing microbial cell factories for the production of C4 and C5 lactone compounds. This is a collaboratory research with two laboratories at UNIST (Prof. Sung Kuk Lee and Prof. Yong Hwan Kim) and one company (Central Research Center of Noroo Holdings, Ltd., led by Dr. Jung-Yeop Shim).
  • We have been developing novel pathways, one of which is based on the 3-HP production pathway from glycerol. New genes, enzymes, regulatory machineries, strains, etc. are under development. In addition, separation and purification processes of lactones and their precursor acids are also studied.

감마락톤(gamma-Lactone)의 생산

  • 락톤은 분자 내 에스테르기 (COO)를 함유하는 헤테로고리 화합물의 총칭으로 고리가 5개인 락톤을 감마(γ, gamma) 락톤이라고 부름. Aliphatic ester와 비슷한 중성 액체이며 알코올, 에테르 등의 유기 용매에 잘 녹는 성질을 가짐.
  • 향료, 화장품, 유기용매, 특수 용제, 고분자 단량체 등 정밀화학 분야에 많은 용도를 가지고 있음. 현재는 주로 고온 고압 조건에서 중금속 촉매를 이용하는 복잡한 화학공정으로 생산되고 있어서 이를 생물학적 공정으로 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있음.
  • 생물학적 공정의 경우 재생가능 원료를 사용하고 공정이 환경친화적이며 더 나아가 광학적으로 순수한 화합물을 생산할 수 있다는 여러 가지 장점이 있음.
  • 본 연구실에서는 UNIST 이성국 교수님 연구실, 김용환 교수님 연구실, 그리고 ㈜노루홀딩스 등과 함께 포도당 및 글리세롤을 원료로 탄소수 4개 및 5개의 락톤화합물을 생산하는 미생물 촉매(microbial cell factory)와 공정을 개발하고 있음.
  • 이 연구에는 3-HP 생합성 경로를 변형한 새로운 경로를 이용하여 글리세롤을 효과적으로 락톤 화합물로 전환시키는 균주의 개발이 포함되어 있음.