[发明专利]一种环糊精介入催化合成S-构型芳香醇的方法

说明书

技术领域

一种环糊精介入催化不对称还原前手性芳香酮合成S-构型芳香醇的方法，属于有机合成的技术领域。

背景技术

光学活性芳香醇是合成手性药物、农药、食品添加剂等手性化合物的重要中间体，其中S-构型芳香醇因与自然界手性环境比较一致，尤其显得重要。用化学方法对前手性芳香酮进行不对称还原是制备S-构型芳香醇的重要途径，但随着矿石资源的逐渐枯竭和环境污染的日渐加重，现今具有高效专一和绿色节能特点的生物转化技术在不对称合成中的应用越来越受到重视。常用的生物转化催化剂有分离酶、生物有机体(整细胞、组织或细胞器等)，其中植物整细胞中存在的各种特异性酶以及它们催化的各种重要反应赋予了植物整细胞巨大的生物转化潜力。植物整细胞中含有许多具有立体选择性的酶，使用植物整细胞催化不对称还原前手性芳香酮来制备S-构型芳香醇，不但可以省去繁杂的酶分离和纯化步骤，而且在催化反应过程中只需添加廉价的碳源就能使细胞再生出催化不对称还原所需的价格昂贵的辅酶，同时所有的酶和辅酶被保护在天然的细胞环境中，有利于生物转化反应的进行。采用植物整细胞进行生物转化是一种直接、高效的方法，具有植物来源丰富、成本低、效率高以及产物对映体选择性好和反应过程环境友好等优势。

植物整细胞在羰基不对称还原反应中的应用已有研究报道。但存在一个普遍的问题就是底物容量小，在底物浓度稍高时其转化率和产物的对映体过量值均有明显下降。Zhong-Hua Yang等人(J Ind Microbiol Biotechnol，2008，35：1047-1051)报道的植物整细胞不对称还原前手性酮合成相应手性醇，结果表明当底物浓度为10mmol/L，产率仅为28～78％，对映体过量值为70～95％。Xiang Liu等(Chin Chem Lett，2010，21：305-308)报道的用胡萝卜细胞和芹菜细胞不对称还原的底物浓度也只有30mmol/L，大部分底物的转化率处在10％～60％之间。因此在体系中加入一定量的能降低底物和产物毒性的添加剂，应能提高底物的转化率和产物的对映体过量值。

环糊精是从淀粉得到的6个以上D-吡喃葡萄糖单元以α-1，4-糖苷键连接的具有环状疏水圆锥形结构的低聚糖非还原性化合物系列。在这个环糊精系列中，有6个D-吡喃葡萄糖单元组成的α-环糊精，7个D-吡喃葡萄糖单元组成的β-环糊精，8个D-吡喃葡萄糖单元组成的γ-环糊精，还有这些环糊精的衍生物如羟丙基-β-环糊精、羟乙基-β-环糊精等。由于环糊精的外部亲水而内腔疏水，因而它能够像酶一样提供一个疏水的结合部位，作为主体包结各种适当的客体，如有机分子、无机离子等。这种选择性的包结作用即通常所说的分子识别，其结果是形成主客体包结物。环糊精可提高包结物在水中的溶解度，构筑立体几何关系，形成特殊的手性位点，增强对底物的立体选择性。已有环糊精在生物转化方面的专利申请，天津科技大学申请的中国专利(申请号200710056952.5)“一种利用环糊精的甾醇生物转化方法及其应用”，主要针对甾醇生物转化时的转化周期和转化率，并未涉及到立体选择性的问题。

由于植物整细胞催化不对称还原方面的特出优点，此外，环糊精通过包结作用可提高底物在水中的溶解度、增强对底物的立体选择性。因此，环糊精介入催化不对称还原芳香酮合成手性中间体S-构型芳香醇将是一全新的合成方法，能适度解决一般生物转化不对称还原过程中底物浓度低的缺陷，同时还能提高立体选择性。

发明内容

本发明的目的：提供一种环糊精介入植物整细胞催化不对称还原芳香酮合成S-构型芳香醇的方法，利用环糊精的这种特殊结构，将环糊精添加到植物整细胞催化不对称还原芳香酮的生物转化体系中，针对不同的底物选用不同的环糊精，并通过调控底物与环糊精之间的摩尔比率，提高底物芳香酮的转化率和产物S-构型芳香醇的对映体过量值。

本发明的技术方案：一种环糊精介入催化不对称还原前手性芳香酮合成S-构型芳香醇的方法，在植物整细胞催化不对称还原芳香酮制备S-构芳香醇的体系中加入适量环糊精，植物整细胞可选择芹菜茎细胞、胡萝卜根细胞、马铃薯细胞或洋姜根细胞，环糊精可选择β-环糊精、γ-环糊精、羟丙基-β-环糊精或羟乙基-β-环糊精。步骤为：

(1)植物整细胞活化：在反应介质为浓度0.1mol/L、pH 5.0～7.0的磷酸盐缓冲溶液中，加入捣碎的植物整细胞和葡萄糖，植物整细胞和葡萄糖的加入量分别为100～200g/L和20～40g/L，在活化温度为28～36℃、振荡速度为120r/min条件下活化10～30min；