[发明专利]醇脱氢酶突变体及其在双芳基手性醇合成中的应用

说明书

本发明公开了醇脱氢酶突变体及其在双芳基手性醇合成中的应用，属于生物工程技术领域。本发明的醇脱氢酶突变体具有优良的催化活性和立体选择性，可高效催化制备一系列R‑和S‑构型的手性双芳基醇。将本发明的所述的醇脱氢酶与葡萄糖脱氢酶或甲酸脱氢酶进行偶联，可用于多种抗组胺药物手性双芳基醇中间体的合成。与现有报道相比，本发明的醇脱氢酶不对称催化还原制备双芳基手性醇的方法具有操作简便、底物浓度高、反应完全、产品纯度高的优势，具有很强的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及醇脱氢酶突变体及其在双芳基手性醇合成中的应用，属于生物工程技术领域。

背景技术

手性双芳基醇化合物是合成众多药物和精细化学品的关键手性中间体，其中手性(4-氯苯基)-(吡啶-2-基)-甲醇(CPMA)是合成抗组胺药物倍他司汀的关键手性中间体。以潜手性(4-氯苯基)-(吡啶-2-基)-甲酮(CPMK)为原料，通过化学法不对称还原合成手性CPMA主要由以下五种技术实现：

1.在底物浓度为1.0mM条件下，以trans-RuCl₂[(R)-xylbinap][(R)-daipen]为催化剂，在压力为40-60psi充氮气条件下室温反应24h，还原获得(S)-(4-氯苯基)-(吡啶-2-基)-甲醇((S)-CPMA)，其ee值为60.6％，产率为98％。(C.Y.Chen,et al.,Org.Lett.,2003,5,5039-5042)。

2.以(S)-[Ru(BINAP)Cl₂]₂(NE₃)为催化剂，加压，通氢气，还原得到(S)-CPMA)，ee值为99％。(赵志全等,中国医药工业杂志,2006,37,726-727)。

3.以CPMK为原料，在底物浓度仅为0.2mM条件下以(S,S)-6-CHOONa为催化剂，在50℃条件下反应24h，还原获得的(R)-(4-氯苯基)-(吡啶-2-基)-甲醇((R)-CPMA)，其ee值为40.8％，产率为90％。(B.G.Wang,Org.Lett.,2017,19,2094-2097)。

4.以CPMK为原料，采用三步反应，1)先用三氟甲磺酸酐等进行保护，2)再用催化剂钯配位体及Me-CBS等还原羰基到S构型羟基，3)在三苯基磷钯作用下脱保护，得到(S)-CPMA。(中国专利CN101848893A)。

5.以手性BINAL-H为手性还原剂，在底物浓度为400mM CMPK条件下定向合成单一构型CPMA。进行乙酸乙酯-石油醚重结晶后，(R)-CPMA收率88.2％，纯度96.2％，(S)-CPMA收率87.4％，纯度95.7％。(中国专利CN103121966A)。

由此可见，上述反应存在贵金属配位体催化剂成本较高、底物浓度低、反应需要高压条件、操作步骤较多、物光学纯度低的问题，不能满足药物对光学纯度的要求，不利于工业化生产。

生物催化是指利用酶或者生物有机体(细胞、细胞器、组织等)作为催化剂进行化学转化的过程，作用条件温和，在常温、中性和水等环境中完成，对于手性活性药物成分的合成具有独特的优点。符合“可持续发展”、“绿色化学”、“环境友好制造”等工业发展的目标。与化学合成方法相比，使用醇脱氢酶将潜手性酮中的羰基进行不对称还原的反应具有立体选择性高、反应条件温和等优势，具有重要的经济、社会价值和生态意义。生物不对称还原法主要可通过以下四种技术实现：

1.2007年，Truppo等筛选了一系列商品化酮还原酶KRED后，发现虽然有一些酮还原酶对双芳基底物有还原能力，但立体选择性一般，且底物谱较窄，底物中的取代基团对立体选择性的影响较大。仅KRED124可以不对称还原CPMK生成(R)-CPMA，ee值为94％，转化率98％，且需要外加葡萄糖脱氢酶提供辅酶循环。(M.D.Truppo,Org.Lett.,2007,9,335-338)。