[发明专利]一种生物催化合成光学活性烷基内酯的方法

说明书

本发明涉及一种生物催化合成光学活性烷基内酯的方法，该方法包括以下步骤：(1)使用生物催化剂催化羰基酸不对称还原合成光学活性羟基酸；(2)在酸性环境中，使光学活性羟基酸环化生成光学活性内酯化合物。使用新鲜培养的近平滑假丝酵母菌细胞或者无细胞提取物作为生物催化剂，催化4‑羰基癸酸和5‑羰基癸酸的立体选择性还原，随后在酸性环境中环化成为内酯化合物，高效制备(R)‑(+)‑4‑己基‑4‑丁内酯和(R)‑(+)‑5‑戊基‑5‑戊内酯。与现有技术相比，本发明所述菌株的细胞及其提取物易于制备，立体选择性强，且其催化制备(R)‑(+)‑4‑己基‑4‑丁内酯和(R)‑(+)‑5‑戊基‑5‑戊内酯的工艺简单，环境友好，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及生物催化转化合成光学活性(R)-(+)-4-己基-4-丁内酯和(R)-(+)-5-戊基-5-戊内酯的方法。

背景技术

光学活性的手性内酯，比如(R)-(+)-4-己基-4-丁内酯和(R)-(+)-5-戊基-5-戊内酯，是重要的香料添加剂，在酿酒、食品制造等领域应用广泛。化学法拆分是制备高光学纯度手性内酯的常用方法，通常的化学拆分方法一般以外消旋的手性内酯为起始原料，在碱性条件下水解开环，然后进行酯化和烷氧基衍生化生成非对映异构体混合物，对该混合物进行分离，获得单一构型的化合物，然后再进行水解和环化，得到光学纯的手性内酯化合物。化学拆分方法步骤繁多，分离条件苛刻，理论产率最高为50％，产品光学纯度低，不利于光学纯手性内酯化合物的高效低成本大规模制造。

近年来，基于整细胞或酶制剂的生物催化工艺在光学活性手性化合物合成领域取得了巨大成功。目前，生物催化合成光学活性烷基取代的手性内酯仍属于一个较新的领域，许多研发工作尚处于起步阶段。等利用化学-酶法组合催化合成烷基衍生的(S)-γ-戊内酯(Appl.Microbiol.Biotechnol.2013,97:3865–3873)，需要使用两种不同的酶组合，成本较高，并且手性取代基为较短的甲基，无法合成含长链烷基取代的手性内酯。陈兵等通过内酯酶催化合成2-羟基取代的手性烷基内酯(Adv.Synth.Catal.2009,351:2959-2966；Chem.Commun.2010,46:2754–2756)，但对2位无取代的烷基内酯的催化合成效果不好。因此，开发简单、高效、低成本的生物催化较长烷基取代的手性内酯化合物合成方法，具有重要的工业应用价值。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺简单，环境友好，具有很好的工业应用前景的生物催化合成光学活性烷基内酯的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种生物催化合成光学活性烷基内酯的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)使用生物催化剂催化羰基酸不对称还原合成光学活性羟基酸；

(2)在酸性环境中，使光学活性羟基酸环化生成光学活性内酯化合物。

所述的生物催化剂来源于近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)，优选的为来源于近平滑假丝酵母CGMCC2.3539。

所述的生物催化剂为近平滑假丝酵母细胞；或者是将近平滑假丝酵母菌体破碎后获得的含有羰基还原酶的无细胞提取物。

所述的生物催化剂可通过以下方法获得：

(1)静息细胞的制备

将近平滑假丝酵母菌CGMCC2.3539在灭菌(121℃，20min)的丰富培养基(甘油1％，蛋白胨0.5％，牛肉膏0.8％，琼脂1.5％)斜面上划线，于30℃静置培养1-2天。