[发明专利]一株能将奎宁酮转化为(S)-3-奎宁醇的红串红球菌及转化方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程领域，涉及一种发酵合成(S)-(+)-3-奎宁醇的菌株及其生产方法。

背景技术

(S)-(+)-3-奎宁醇，英文名：(S)-(+)-3-Quinuclidinol，化学名：(S)-(-)-1-氮杂双环[2.2.2]辛-3-醇，分子式为C₇H₁₃NO，分子量为127.18，CAS号为34583-34-1，(S)-3-奎宁醇纯品为白色晶体，熔点为221-224℃，沸点为120℃，比旋光度为+44.5°(c＝3g/100ml，1N HCl)，在水中的溶解度为100g/100mL。(S)-(+)-3-奎宁醇是非常有前景的重要手性砌块，可经过羟基的置换等反应导入所需的手性药物中间体，它可用于很多活性药物的合成，如血清素受体拮抗剂药物(Fancelli D.，Caccia C.，Fomaretto M.G.Serotoninergic 5-HT 3and 5-HT 4receptor activities of dihydrobenzofuran carboxylic acid derivatives Bioorg.Med.Chem.Lett.，1996，6(3)：263-266)和抗胆碱药物(Han X.Y.，Liu H.，etal.Synthesis of the optical isomers of a new anticholinergic drug，penehyclidine hydrochloride(8018)Bioorg.Med.Chem.Lett.，2005(15)：1979-1982)，分别用于临床化疗或放疗引起的恶心和呕吐等治疗适应症和治疗由机磷杀虫剂毒素引起的不良反应。

现有的合成(S)-3-奎宁醇的方法有化学合成和生物催化合成两种方法。

化学方法合成：

一、以奎宁酮为原料先合成奎宁醇，再拆分为(S)-3-奎宁醇

1.以奎宁酮为原料合成3-奎宁醇(Klaus K.J.Labelled Compd.Radiopharm.，1989，27(9)：983-993)。在0℃-5℃条件下，向奎宁酮的甲醇溶液中，分批加入NaBH₄，TLC控制反应，还原得到奎宁醇。反应进行的非常迅速，是制备3-奎宁醇较实用的方法。

2.以4-乙烯基吡啶为原料合成3-奎宁醇(Aaron H.S.，Owens O.O.Synthesis of 3-quinuclidinol by the cyclodehydration of(4-piperidyl)-1，2-ethanediol J.Org.Chem.，1965，30(4)：1331-1333)。4-乙烯基吡啶在冷的高锰酸盐水溶液中被氧化为(4-吡啶)-1，2-乙二醇，(4-吡啶)-1，2-乙二醇在酸性环境中被氢化为相应的哌啶乙二醇盐酸盐，哌啶乙二醇盐酸盐在300℃活性氧化铝的催化下生成3-奎宁醇。

奎宁醇消旋体先经过乙酸酐衍生，再通过拆分剂酒石酸等手性识别，选择性的生成(S)-3-奎宁醇(Ringdahl B.，Resul B.，Dahlbom R.Facile preparation of the enantiomers of 3-acetoxyquinucline and 3-quinuxlidinaol Acta Pharm.Suee.，1979，16，281-283)。

二、以奎宁酮为原料不对称合成(S)-3-奎宁醇

以奎宁酮为反应前体，以钌化合物为手性催化剂，合成得到(S)-3-奎宁醇(Ryoji N.[P].EP1867654，2007)。

用化学方法合成(S)-3-奎宁醇反应步骤多，副反应多，对环境污染严重，得到的奎宁醇光学纯度不高。

生物方法合成：

生物法合成主要是应用酶或微生物将奎宁酮进行不对称还原，直接得到(S)-3-奎宁醇。此种方法大大简化了实验步骤，并且理论产率可以达到100％。2003年，Shinya I.等(Shinya I.，Ryuhei W.[P].JP2003093089，2003)将一段蛋白质基因序列在大肠杆菌中表达，得到的重组细胞能将奎宁酮不对称还原为(S)-3-奎宁醇，产率为76％，e.e.值为100％。