[发明专利]粘质沙雷氏菌及其应用

说明书

本发明公开了一种粘质沙雷氏菌及其催化α‑氨基腈底物(2‑氨基‑4(羟乙基甲基磷酰基)‑丁腈)制备作为L‑草铵膦重要手性前体的L‑2‑氨基‑4(羟乙基甲基磷酰基)‑丁酸中的应用，本发明提供了一株能够产腈水解酶的菌株‑‑粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)ZJB‑16006，本发明还提供了利用粘质沙雷氏菌ZJB‑16006经发酵培养获得的湿菌体为生物催化剂催化2‑氨基‑4(羟乙基甲基磷酰基)‑丁腈制得作为L‑草铵膦重要手性前体的L‑2‑氨基‑4(羟乙基甲基磷酰基)‑丁酸的方法，具有重要应用前景。

(一)技术领域

本发明涉及一株产腈水解酶的菌株，及其在生物催化α-氨基腈底物(2-氨基-4(羟乙基甲基磷酰基)-丁腈)制备作为L-草铵膦重要手性前体的L-2-氨基-4(羟乙基甲基磷酰基)-丁酸的应用。

(二)背景技术

腈水解酶(Nitrilase，EC 3.5.5.1)能将腈类化合物中的氰基直接转化为羧基制备羧酸，它对腈化合物具有独特的化学选择性、立体选择性和区域选择性，可以用于合成多种化学法合成效率低下或难以合成的羧酸。其选择性好，转化率高，同时，该途径与传统工艺相比具有反应条件温和，无需高温高压、强酸强碱，污染较少，有着化学方法无可比拟的优越性，符合原子经济型和绿色化学的发展方向，在化学合成中表现出巨大的应用潜力，无论在应用数量还是种类上都有较大发展，在医药及其中间体、农药及其中间体、食品及饲料添加剂等领域得到了广泛应用：腈水解酶催化制备瑞舒伐他汀(Rosuvastatin)的关键中间体(R)-3-羟基戊二酸乙酯；制备抗血小板聚集药物氯吡格雷(Clopidogrel)的关键中间体R型邻氯扁桃酸；制备IDA路线生产除草剂草甘膦的关键中间体亚氨基二乙酸等。

L-2-氨基-4(羟乙基甲基磷酰基)-丁酸是制备L-草铵膦的重要手性前体。DL-草铵膦，有效成分是phosphinothricin(简称PPT)，其化学名称为：4-[羟基甲基膦酰基]-DL-高丙氨酸(别名：D,L-草铵膦胺盐)，为广谱、触杀型、灭生性、非残留除草剂，是由德国赫斯特公司(目前为拜耳公司旗下企业)于20世纪80年代开发的新型灭生性除草剂。除了具有除草活性外还具有杀虫杀菌活性可以与杀虫剂等混配达到同时防治的效果。该除草剂具有高效、低毒、易降解等特点。草铵膦是外消旋体混合物，只有L–型具有植物毒性，其除草活性为外消旋混合物的2倍。目前，市售的草铵膦一般都是外消旋混合物，如果能以L-型的草铵膦来代替其使用，不仅可以降低使用成本，还能减轻环境压力。草铵膦的合成方法有很多，包括化学法合成外消旋草铵膦：盖布瑞尔(Gabriel)–丙二酸二乙酯合成法、阿布佐夫(Arbuzov)合成法、高压催化合成法、赫勒-贝格斯(Bucherer-Bergs)法、赫勒-贝格斯(Bucherer-Bergs)法、(Neber)重排法、Michael自由基加成法、(Srecker)法合成DL-草铵膦；化学法合成L-草铵膦：D-缬氨酸甲酯和(S)-2-羟基-3-蒎酮为辅助剂的手性辅助剂诱导法、L-谷氨酸和L-蛋氨酸为手性源的天然氨基酸手性源法、不对称Strecker反应和不对称Michael加成法、利用奎宁进行外消旋体拆分法；酶法合成L-草铵膦主要有蛋白酶水解法、磷酸二酯酶I水解法，酰基转移酶I催化法，谷氨酰胺酶三种酶协同水解法；转氨酶法；α-胰乳蛋白酶拆分法、酰胺酶拆分法、脱乙酰基酶拆分法、D-氨基酸氧化酶拆分法等(现代农药，2009，8(3)：1-5)。

目前应用于工业化生产草铵膦的方法可归结为以下三条路线：拜耳公司利用Michael自由基加成法制备D,L-草铵膦；Srecker法合成D,L-草铵膦；明治制果不对称催化加氢合成L-草铵膦。其中Srecker法合成D,L-草铵膦路线反应条件温和，是目前产业化大生产所采用的路线。该路线以亚磷酸三乙酯和三氯化磷为起始原料，经歧化、格氏、甲基化、加成、腈铵化、酸解、铵化反应制得D,L-草铵膦。用腈水解酶选择性催化水解反应替换Srecker路线中的酸解步骤，催化路线中的α-氨基腈底物(2-氨基-4(羟乙基甲基磷酰基)-丁腈)制备合成L-草铵膦的重要手性前体：L-2-氨基-4(羟乙基甲基磷酰基)-丁酸，为实现工业化路线的Srecker法合成L-草铵膦提供了依据。

(三)发明内容