[发明专利]一种利用重组菌无细胞提取物催化不对称转化制备光学纯芳基醇的方法

说明书

技术领域

一种利用重组菌无细胞提取物催化不对称转化制备光学纯芳基醇的方法，属于生物催化不对称转化技术领域。

背景技术

芳基醇的化学结构为：

(R₁＝H，Cl，CH₃，OCH₃；R₂＝H，Br，OH)

光学纯芳基醇是制备具有光学活性的医药、农药和功能材料的重要中间体，开展光学纯芳基醇不对称转化制备方法的研究极有意义。

手性化合物在人们生活中具有重要作用，由于两个对映体在药理、毒理及功能作用等各方面均有所不同，因此，制备光学纯的手性模块化合物在医药、农业、材料以及环保等领域都具有重要的意义。

目前，国际上制备光学纯手性化合物的常见方法主要包括：化学拆分法，色谱拆分法，液体膜拆分法或手性固体膜拆分的膜拆分法，和生物法。利用生物法转化制备光学纯的手性化合物具有反应条件温和，产物单一，立体选择性、区域选择性和化学选择性较高，并能完成一些化学合成难以进行的反应等优点。合成光学活性物质的生物转化反应大致可分为两类：一类是把外消旋体拆分为两个具有光学活性的对映体；另一类是从外消旋或前手性的前体出发，通过催化反应得到不对称的光学活性产物。

90年代起国际上对微生物及酶拆分手性化合物进行大量的研究。酶由L-氨基酸构成，其活性中心构成了一个不对称环境，有利于对消旋体的识别，是一种高度手性的催化剂。其催化效率高，有较强的专一性。酶促拆分消旋体是比较理想的选择。利用完整细胞对外消旋化合物进行转化，可以获得光学纯对映体，在非水相及有机一水双相反应体系中，也可酶促转化制备光学纯化合物。

微生物细胞所产生的氧化还原酶具有立体选择性高和反应条件温和等特点，在制备手性醇、氨基酸和类固醇等方面显示出极大的优势，广泛应用于医药、农药、食品、精细化工等领域。目前，利用氧化还原酶催化不对称转化通常以细胞形式或纯酶形式进行。然而，无论采用何种生物催化剂形式，以氧化还原酶在进行生物催化时，都需要辅酶NAD(P)H作为电子传递体参与反应，在合成产物的同时会消耗掉一定量的辅酶。由于辅酶价格昂贵，从经济角度考虑在催化反应过程中添加大量辅酶是不现实的，因此应设法建立辅酶再生体系，对辅酶进行再生并循环使用。氧化还原酶的辅酶再生通常采用两种方式：一种是以醇类或糖类化合物为辅助底物的底物耦联再生，但维持辅酶循环所需的醇类化合物可能会对催化用酶本身产生变性失活作用；另一种是构建酶耦联再生体系，在体系中添加可用于辅酶循环的再生酶，如葡萄糖脱氢酶、甲酸脱氢酶、氢化酶等，但这些酶的添加无疑增加了反应的复杂性和经济成本。此外，以细胞形式进行反应时，细胞膜会对底物和产物进出细胞形成阻碍，进而影响反应的效率。因此，很有必要建立一种方便、有效、经济的生物催化系统以促进和改善其催化转化效果。

目前生物法不对称转化制备光学纯芳基醇的方法主要是利用含有氧化还原酶的细胞如酿酒酵母或重组大肠杆菌，或氧化还原酶纯酶如微生物产生的羰基还原酶或醇脱氢酶。但是，尚没有利用重组菌无细胞提取物催化不对称转化制备光学纯芳基醇的报道。构建重组菌株的基因scr1来自于近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)CCTCC M203011，该基因编码羰基还原酶SCR1，催化不对称还原2-羟基苯乙酮为(S)-1-苯基-1，2-乙二醇的反应。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种利用重组菌无细胞提取物催化不对称转化制备光学纯芳基醇的方法。本发明目的不仅仅在于建立一种不对称转化制备光学纯芳基醇的无细胞催化体系，并将该无细胞体系应用于不对称还原制备光学纯芳基醇的反应中，以提高不对称转化制备光学纯芳基醇产物的生产效率，而且利用该重组菌无细胞提取物，仅通过添加葡萄糖等辅助底物而无需额外添加辅酶再生所需的耦联酶，即可实现生物催化氧化还原必需辅酶的有效再生，从而建立一种具有广泛适用性的经济、方便、有效的生物催化系统。

(2)技术方案

本发明首先从表达羰基还原酶的重组大肠杆菌出发制备重组菌无细胞提取物，该无细胞体系仅通过添加辅助底物和初始量辅酶NADP⁺即可实现辅酶NADPH的再生循环。在此基础上，对该无细胞体系催化不对称还原制备光学纯芳基醇的反应条件进行优化，并考察该反应体系对于制备不同芳基醇的底物专一性和转化效果。

设计该转化方法的途径如图1所示。