[发明专利]一种酮基还原催化系统的构建及循环运行方法

说明书

本发明公开了一种酮基还原催化系统的构建及循环运行方法，本方法是靠以下技术途径实现的：用载体将催化酮基反应的还原酶和催化辅酶再生的葡萄糖脱氢酶进行共固定化处理，制成固定化多酶；以固定化多酶反应器，产品提取装置，300‑600Da纳滤装置组成酮基还原循环催化系统；固定化多酶反应器内，辅酶游离于反应液中，与固定化多酶共同作用，完成酮基还原反应和辅酶的循环再生。反应结束后，过滤回收固定化酶，滤液提取产品；提取母液加入氯化钙进行葡萄糖酸的脱除，之后通过300‑‑600Da纳滤装置对无机盐进行去除并同时完成辅酶的回收，实现酮基还原催化系统的循环运行。本方法成本低、效率高、操作简便、产物质量高、杂质少。

技术领域

本发明涉及生物制药领域，特别涉及一种酮基还原催化系统的构建及循环运行方法。

背景技术

药物及药物中间体大多为大分子有机物质，这些物质许多具有旋光性，存在化学组成相同¸立体结构不同的对映体，因而被称为手性化合物。过去手性药物多数是以消旋体的形式出售，但已经发现许多手性药物的对映体具有不同的药理作用，如1961年欧洲出现了孕妇服用外消旋体的“反应停”药物¸产生多起畸胎的悲惨事件，因此目前许多含手性因素的药物或药物中间体，被要求以单一对映体的形式提供。

化学合成具有旋光因素的有机物，一般为消旋化合物，为得到单一对映体，需要进行化学或酶法拆分，因此造成工序复杂¸收率偏低¸污染严重¸成本升高。生物酶可以将有潜手性的化合物或前体¸不对称催化合成单一对映体，从而得到具有光学活性的醇¸酸¸酯¸酮及胺衍生物，反应可以一步完成，不需要苛刻复杂的环境条件，因此酶催化合成手性药物或药物中间体日益成为药物研发的热点和趋势。手性醇¸手性酯和手性氨基酸是医药生产中比较重要的化合物，酶催化合成的方法一般是采用相应的酮基化合物进行加氢还原；反应中需要消耗大量的还原性辅酶Ⅰ或辅酶Ⅱ，由于辅酶价格昂贵，因此必须实现辅酶在反应中的循环再生，再生底物包括：葡萄糖¸甲酸及盐¸乳酸¸醇类等，利用葡萄糖脱氢酶进行辅酶再生，再生成本低¸再生效率高，是一种常用的辅酶再生方法。

目前酶法酮基还原生产手性化合物，一般采用全细胞破碎法，工艺和设备较简单，不需添加辅酶，反应速度快，但酶是一次性使用，酶成本较高，后续提取产品困难。国内文献报道中，酮基还原酶催化反应的实验研究方法一般采用悬浮整细胞法，这种方法也不需要添加辅酶，反应副产物少；可以一次性使用，也可以在上批反应结束后，用离心或超滤法回收细胞，供下批反应使用，但这种方法酶活衰减较快，重复使用批次有限。作为对上述方法的改进，有的研究人员采用固定化细胞的方法，细胞与载体结合或被网状胶粒包埋，可以很容易地实现细胞的重复利用，理想条件下也可以达到上百批次的重复使用，但固定化细胞牢固度不够，一般需要在流化床或固定床中进行催化反应，反应底物需要穿透多层障碍进入细胞内，才能完成催化反应，而产物也必须穿透多层障碍才能从细胞内释放出来，因此固定化细胞法的催化效率比较低。为了提高催化效率及减轻提取工序的压力，液酶催化方法是一个值得采用的方法，上批反应结束后，还可以采用10000Da的超滤装置对酶进行回收，但游离状态酶的稳定性较差，使用批次有限，而且每重复使用一次，就必须添加一次昂贵的辅酶；对酶进行固定化处理，是对上述方法的改进，固定化多酶更是目前研究的热点，但这些方法都存在着重复利用时需要补加辅酶的问题。