[发明专利]用醇脱氢酶使光学活性仲醇外消旋化的方法

说明书

本发明涉及一种酶催外消旋化光学活性仲醇的方法。

现有技术

仲醇脱氢酶催化仲醇氧化及对应酮还原成醇。

本发明涉及一种通过采用至少一种E.C.1.1.1.类醇脱氢酶诱导光学活 性仲醇而使这些醇外消旋化的方法。

可用于本发明方法中的光学活性仲醇包括大量含有仲醇基团的结构不 同的醇和化合物。

具有4-约20个碳原子链长的脂族醇适用，该脂族基团可能是支化的 或未支化的，单-或多不饱和的或环状的或形成环状体系的一部分，所述环 状体系例如为杂环体系如吗啉、吡咯、噻吩、吡唑、咪唑、噁唑、噻唑、 吡啶、吡喃、嘧啶、哒嗪、吡嗪、苯并呋喃、吲哚及喹啉。

优选的脂族醇为2-丁醇、2-戊醇、2-己醇、3-己醇、2-庚醇、3-庚醇、 2-辛醇、3-辛醇、2-壬醇及2-癸醇。

进一步适用的仲醇为具有芳基-烷基结构的那些，该芳族结构部分可能 为同芳香性的或杂芳香性的。

优选的醇为具有任选取代的苯基、萘基或吡啶基作为芳族结构部分的 那些。

特别优选的仲醇为任选取代的2-苯乙醇、2-苯丙醇、2-苯丁醇、2-苯 戊醇及2-苯己醇。

这些醇也可被取代一次或多次，即一个或多个氢原子可被诸如F、Cl、 Br、I、NH₂、NHR、NR₂、SH、CN、COOH、COOR、CO、CS、CNH、 NO₂的基团取代，其中R可为烷基或烷芳基。

适合作为醇脱氢酶的为E.C.1.1.1.酶分类的NAD-或NADP-依赖型氧 化还原酶，特别是醇脱氢酶，优选依靠基因操作方法已从微生物中分离的 或已分离的和/或改性的那些。改性可采用所谓的随机诱变方法或所谓的位 点特异性诱变进行。

优选使用的醇脱氢酶为来自乳杆菌(Lactobacillus)属微生物，特别是克 菲尔乳杆菌(Lactobacillus kefir)的那些以及来自红球菌(Rhodococcus)属微 生物，特别是红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)的那些。

这些醇脱氢酶可由商业获得(例如从Fluka)或可从向公众开放的菌株 收藏库取得并采用已知方法分离。例如克菲尔乳杆菌DSM20587，ATCC 35411；红平红球菌DSM43066，ATCC25544。

在优选实施方案中，将多种不同的醇脱氢酶用作醇脱氢酶，优选普雷 洛格(Prelog)特异性不同的那些，特别优选具有普雷洛格特异性的醇脱氢酶 和具有反普雷洛格(anti-Prelog)特异性的第二醇脱氢酶。对于普雷洛格特异 性的定义，参考文献Kurt Faber，Pure Appl.Chem.69，1613-1632，1997， 特别是关于氧化还原反应的部分，该文献特意引入本文供参考。

热力学研究显示出采用任何醇脱氢酶都可能进行外消旋化。为了取得 最大外消旋化率，外消旋化采用的醇脱氢酶应该对于氧化和还原具有最小 对映/立体选择性。因为选择性尤其是温度的函数，所以采用在“正常”条 件下具有选择性的酶(例如克菲尔乳杆菌醇脱氢酶)同样可能在高温进行外 消旋化，如果其在这些条件下不会失去活性的话。具有高对映和立体选择 性(E>200)的醇脱氢酶显示低的外消旋化活性。

在两种或多种酶体系中，醇脱氢酶体系的选择性由所用酶的选择性组 成。当同时使用‘普雷洛格’酶(红平红球菌醇脱氢酶)和反‘普雷洛格’ 酶(菲尔乳杆菌醇脱氢酶)时，每一个都有与底物相关的高对映或立体选择 性但是具有相反的立体优选性，体系的总选择性是1且外消旋化被加速。

按照本发明所采用的具有脱氢酶活性的酶在本发明方法中可用作游离 或固定化酶。

本发明方法有利地在0-95℃，优选10-85℃，特别优选15-75℃的温 度下进行。

本发明方法中的pH值有利地维持在4-12，优选4.5-9，特别优选5-8。

本发明方法可在额外溶剂中进行或在本身作为溶剂的底物中进行，视 底物而定。适合的溶剂为所有允许酶催氧化还原反应的惯用有机溶剂，特 别是醇类、酮类、醚类、烃类或这些物质的混合物。选择的溶剂有利地允 许外消旋仲醇易于去除。