[发明专利]一种表面活性剂介入酵母细胞催化不对称合成S-构型芳香醇的方法

说明书

技术领域

一种表面活性剂介入酵母细胞催化不对称合成S-构型芳香醇的方法，属于生物催化方法制备光学活性醇的技术领域。

背景技术

具有光学活性的手性芳香醇是许多手性药物(如R-托莫西汀、S-心得安、S-舒喘宁、S-氟西汀等)合成的关键手性砌块，不对称还原前手性芳香酮是合成此类手性芳香醇的重要方法。目前合成该手性芳香醇的方法主要有化学法和生物法，化学法虽然可以获得较高的产率，但存在反应立体选择性偏低和手性催化剂制备比较困难的问题，生物法因具有高效专一和绿色节能的特点在催化此类反应中有很好的前景。生物法催化芳香酮不对称还原主要包括氧化还原酶催化和整细胞催化，酵母细胞中含有丰富的氧化还原酶和辅酶，直接使用酵母细胞进行反应有利于还原过程中实现辅酶原位再生，同时也省略了酶的分离纯化。

酵母细胞在芳香酮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当底物浓度稍高时，反应过程中亲脂性细胞膜吸附的疏水性底物和产物易造成细胞内底物和产物抑制效应，导致底物转化率降低。Xiang Liu等(Chin.Chem.Lett.，2008，22：346～350)报道的用酵母细胞可不对称还原对甲基苯乙酮和对氯苯乙酮生成相应的S-构型芳香醇，结果表明当底物对甲基苯乙酮和对氯苯乙酮浓度均为50mmol／L时，二者的转化率仅分别为62.9％和35.4％。Zhong-Hua Yang等(Fine Chemicals，2007，24：63～66)报道的用酵母细胞不对称还原对氯苯乙酮的浓度只有15mmol／L时，产率仅为10％～35％。因此在反应体系中加入一定量的能降低底物和产物抑制效应的添加剂，应能显著提高底物的转化率。

表面活性剂可使疏水性底物和产物在细胞外的水相中增溶，减少底物和产物在细胞膜表面的局部富集，有助于降低细胞内过高的底物和产物浓度，而且不同类型的表面活性剂对有机物的增溶能力不同，其中非离子表面活性剂的增溶作用最强；另一方面适量表面活性剂可与细胞膜形成混合胶束，使细胞膜的结构和渗透性发生变化，强化底物和产物的跨膜运输，避免出现产物抑制作用，有利于反应快速进行，进而使反应转化率提高。因此，表面活性剂介入酵母细胞催化不对称还原芳香酮不对称合成手性中间体S-构型芳香醇将是一全新的合成方法，可适度解决反应中底物转化率低的问题。

发明内容

本发明的目的：提供一种表面活性剂介入酵母细胞催化不对称还原芳香酮合成S-构型芳香醇的方法，利用表面活性剂的特殊作用，将表面活性剂添加到酵母细胞不对称还原芳香酮的生物转化体系中，通过添加不同类型的表面活性剂，并调控表面活性剂的加入量，以有效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：一种表面活性剂介入酵母细胞催化不对称合成S-构型芳香醇的方法，其特征是在酵母细胞催化不对称还原芳香酮合成S-构型芳香醇的体系中加入适量表面活性剂，表面活性剂可选择十六烷基三甲基溴化铵(Cetyltrimethyl ammonium bromide，简写CTAB)、十二烷基硫酸钠(Sodium dodecyl sulfate，简写SDS)、壬基酚聚氧乙烯醚(Nonylphenol polyoxyethylene ether，简写NP)系列NP-4、NP-6和NP-8之一，步骤为：

(1)酵母细胞活化：将7.5g活性干面包酵母加入到200mL的酵母活化液中，在活化温度为30℃、振荡速度为180r／min条件下活化1h，活化的菌体通过离心收集(10min，6000r／min)，离心后的菌体再用KH₂PO₄-K₂HPO₄缓冲液(0.5mmol／L，pH＝7.0)洗涤两次，得到活化的湿酵母待用；

活化液的组成为：葡萄糖50g/L NH₄SO₄2.0g/L KH₂PO₄1.0g/LCaSO₄1.0g／L 柠檬酸1.0g／L

(2)不对称还原过程：在反应介质为40mL KH₂PO₄-K₂HPO₄缓冲液(0.5mol／L，pH＝7.0)中，依次加入表面活性剂、活化的湿酵母和底物芳香酮，使底物芳香酮浓度为40mmol／L，活化的湿酵母质量为4g，表面活性剂浓度为0.25g/L～1.25g/L，在反应温度为30℃、振荡速度为180r／min下反应20h；