[发明专利]一种利用微藻不对称还原合成手性醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物催化与转化技术领域，具体的说是一种合成手性醇的方法。

背景技术

手性醇因其特殊的结构，成为手性医药、农药、香精香料及其它精细化学品合成的关键手性砌块与中间体，高效合成手性醇是这些手性产品合成的关键。利用微藻细胞催化前手性羰基化合物不对称还原合成手性醇是手性醇最有效的合成方法，因为微藻细胞内含有大量催化羰基还原的氧化还原酶，且胞内环境为酶活的充分发挥提供了适宜的生理条件，最重要的是，微藻细胞通过光合作用可原位再生还原反应所需要的辅酶，其原理见附图1。如申请人于2011年7月18日申请的公开号为102286542A的专利申请，公开了一种“光驱生物催化前手性羰基化合物不对称还原合成手性醇的方法”，就是以绿藻作为生物催化剂催化前手性羰基化合物不对称还原合成手性醇。但是，现有技术中，辅酶再生效率不高是限制其催化不对称还原合成手性醇效率的关键问题，这限制了该技术在实际生产中的应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、成本低、能够大幅提高微藻不对称还原催化活性，高效合成手性醇的利用微藻不对称还原合成手性醇的方法。

技术方案包括微藻扩大培养、微藻不对称还原反应及反应产物回收，所述微藻不对称还原反应中，将经微藻扩大培养后收集的微藻、Calvin循环的酶抑制剂和待催化的前手性羰基化合物加入反应体系中在光照条件下进行催化反应，所述Calvin循环的酶抑制剂为核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶抑制剂和/或甘油醛-3-磷酸脱氢酶抑制剂。

所述核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶抑制剂主要是羧化酶类的抑制剂，如2-羧-阿拉伯醇-1-磷酸（CA1P）、乙醇酸、乙醛酸或脯氨酸等，优选2-羧-阿拉伯醇-1-磷酸（CA1P），其对核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（Rubisco）是一个强抑制剂；所述甘油醛-3-磷酸脱氢酶抑制剂可以为巯基试剂，如碘乙酸、对氯汞苯甲酸、对硝基苯氨甲酰甲基溴(NPCM-溴)、安吉利盐（AS）或2-(N,N-二乙基氨基)-二氮烯-2-氧-二乙基铵盐（DENAO）。

所述核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶抑制剂和甘油醛-3-磷酸脱氢酶抑制剂的添加量分别为最终浓度为0.01-0.1g/L，优选0.05g/L，两类抑制剂可以同时添加或择一添加。

所述微藻不对称还原反应中，所述催化反应的光照条件为恒温连续光照，反应温度20-35℃，光照强度2000-6000Lux，反应0.2-2天。

所述微藻扩大培养步骤为：向微藻培养生物反应器中加入灭菌后的微藻培养基，并接种微藻藻种液，接种后其OD_685nm为0.1-0.2，进行藻体培养，培养条件为温度25-30℃，光照强度2000-9000Lux，通含CO₂浓度为1-5%（v/v）的空气，通气量为0.01-0.07vvm，培养5-7天后收集藻体。

所述微藻为具有光合作用的各种微藻，如螺旋藻、小球藻、斜生栅藻、聚球藻、纤细裸藻、细长聚球藻、红藻、水华藻或集胞藻等等。

所述前手性羰基化合物为芳香酮、β-羰基酯或脂肪酮等现有常用于手性醇合成的前手性羰基化合物。所述芳香酮可以列举出苯乙酮、4′-氯苯乙酮（对-氯苯乙酮）、2′-氯苯乙酮（邻-氯苯乙酮）、4′-氟苯乙酮（对-氟苯乙酮）、2′-氟苯乙酮（邻-氟苯乙酮）；所述β-羰基酯可以列举出乙酰乙酸乙酯、4-溴乙酰乙酸乙酯、4-氯乙酰乙酸甲酯、4-氯乙酰乙酸甲酯、4,4,4-三氯-3-羰基丁酸乙酯、α-甲基-β-羰基丁酸甲酯等；所述脂肪酮可以列举出2-辛酮、3,3-二甲基-2-丁酮、2-环己酮甲酸乙酯等。

所述微藻不对称还原反应中的反应体系可以为磷酸盐、tris盐酸等缓冲体系构成的常用反应体系。

发明人针对背景技术中存在问题，对合成手性醇过程中的微藻不对称还原反应进行了深入研究，发现如下：