[发明专利]一种微生物转化制备(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种微生物转化制备(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈的方法，特别涉及一种以酿酒酵母CGMCC No.2266发酵获得的含酶菌体细胞再制备的固定化细胞颗粒为生物催化剂，以3-羰基-3-(2-噻吩基)-丙腈为底物制备(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈的方法。

(二)背景技术

(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈((S)-3-hydroxy-3-(2-thienyl)propanenitrile)，分子式C₇H₇NOS，分子量153。(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈是合成抗抑郁药物度洛西汀的关键手性中间体之一。度洛西汀是一种新型抗抑郁药，是人脑中两种重要的神经递质五羟色胺和去甲肾上腺素再摄取的双重抑制剂，能够有效地治疗抑郁的情绪症状和躯体症状。抑郁症是一种严重的身心疾患，在全球的患病率呈不断上升趋势。现有的抗抑郁药物对于治疗抑郁的情绪症状，如哭泣、悲伤等疗效比较显著，但对于治疗抑郁症躯体症状的治疗不是十分理想。度洛西汀的双通道作用机制使它在有效控制患者情绪症状的同时，还能有效缓解由抑郁引起的躯体疼痛症状。弥补了当前主流抗抑郁药在躯体疼痛症状治疗方面的不足，是一种作用全面的新型抗抑郁药物。

文献报道中(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈可以通过脂肪酶拆分外消旋体3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈来获得。例如，2006年美国专利US7045341中Kamal等人采用脂肪酶催化转酯化拆分3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈合成(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈，固定化pseudomonas cepacia脂肪酶500mg在溶剂异丙醚100mL中拆分5mmoL外消旋3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈，酰基供体乙酸乙烯酯25mmoL，温度25℃，时间14h，产物(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈产率为42％，光学纯度大于99％ee。该过程底物外消旋体3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈的理论最高拆分效率只有50％，反应过程中产生的副产物为分离提取带来困难，因此外消旋体拆分法制备(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈不是理想的工业化过程。而采用不对称还原3-羰基-3-(2-噻吩基)-丙腈制备(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈理论上可以将底物100％地转化为产物，没有副产物的生成，因此羰基不对称还原过程是制备(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈的理想途径。

采用化学法和生物法都可以实现3-羰基-3-(2-噻吩基)-丙腈的不对称还原。采用化学法进行羰基不对称还原反应需要化学催化剂，这类具有手性不对称还原能力的化学催化剂制备过程中均需要价格昂贵的金属，催化剂的制备过程价格昂贵而繁琐，催化剂的制备成为了制约生产成本的关键因素。生物法包括酶法和微生物法两种。酶法中所需要的不对称还原酶要经过分离提取纯化等工艺过程，较为繁琐和麻烦，不对称还原酶应用于还原反应过程时要添加价格昂贵的辅酶NAD(P)H，因此酶法不对称还原制备(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈成本较高。采用微生物法不对称还原3-羰基-3-(2-噻吩基)-丙腈是利用微生物产生的不对称还原酶还原3-羰基-3-(2-噻吩基)-丙腈，微生物容易实现大规模培养，成本较低，环境友好，生产效率高，理论上可以将底物100％地转化为(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈，没有副产物生成，微生物法不对称还原3-羰基-3-(2-噻吩基)-丙腈是制备(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈的较佳途径。

在微生物催化的不对称还原反应过程中，底物3-羰基-3-(2-噻吩基)-丙腈和产物(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈均为水不溶性化合物，微生物细胞在水相中转化3-羰基-3-(2-噻吩基)-丙腈的过程存在着物质在相界面传递的阻力，同时有机底物会对微生物细胞存在一定的毒害而降低反应速率。微生物细胞在生物相容性较好的有机溶剂中同样具有较高的生物活性，因此选用合适的生物相容性的有机溶剂做为反应介质，可以提高催化效率，简化分离提取工艺。采用固定化微生物细胞应用于有机介质中催化羰基不对称还原反应有利于实现反应过程的连续化，有利于实现产物的后续分离提取，有利于实现微生物细胞的重复利用，是实现工业化制备(S)-3-羟基-3-(2-噻吩基)-丙腈的一种新方法。

(三)发明内容