[发明专利]生物催化合成光学活性2R-氟代羧酸和2R-羟基羧酸的方法

说明书

生物催化合成光学活性2R‑氟代羧酸和2R‑羟基羧酸的方法，以α‑氟乙酸或α‑氟乙酸及其衍生物作为底物，以氟乙酸脱卤酶为生物催化剂，催化底物进行脱氟水解反应，最终产生并且分离得到手性纯的2R‑氟代羧酸和2R‑羟基羧酸及其衍生物。本发明立体选择性强，催化制备2R‑氟代羧酸和2R‑羟基羧酸的步骤简单，一步到位，解决目前手性化合物合成广泛存在的光学纯度低、产率低和污染环境等问题。另外，本发明方法将反应体系放大至g级实验，得到了产率和ee值较高的产物，因此本发明用于工业化生产成本低廉，能耗也较低。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及生物催化合成光学活性2R-氟代羧酸和2R-羟基羧酸的方法。

背景技术

手性化合物由于具有特殊的立体结构，其对映体常表现出不同的物理化学特性和生理活性，近年来在新材料开发、新药设计、精细化学品合成等领域中发挥重要作用。酶催化是因为酶的活性中心是一个不对称的结构，有利于识别消旋体，在一定条件下酶只能催化外消旋体中的一个对映体发生反应而成为不同的化合物，从而使两个对映体分开。氟乙酸脱卤酶是一种从假单胞菌、莫拉氏菌、镰刀菌、伯克氏菌等分离出的一种酶,主要用于降解含氟有机化合物。

2R-氟代羧酸和2R-羟基羧酸作为医药、农药和光学材料的重要中间体，由于其本身所特有的光学活性，以及作为手性合成子,常用于合成更为复杂化合物。手性纯的α-羟基羧酸可引起角质脱落，对皮肤干燥、细微皱纹、斑点有显著的改善作用，因此，广泛应用于化妆品行业；此外,手性纯的羟基羧酸也是合成手性药物和农药的中间体。

目前，利用化学方法制备手性化合物，即利用手性配体以及化学催化剂(常为过渡金属)等，通过不对称合成来获取手性纯的化合物，存在原材料匮乏，光学纯度低和反应效率不高的缺点。且这类方法还存在试剂昂贵、反应条件苛刻(高温高压与强酸强碱)、环境污染等问题，对于实际工业生产的操作和需求都是一大挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种生物催化合成光学活性2R-氟代羧酸和2R-羟基羧酸的方法，本发明有选择性强、反应条件温和、环境友好等优点，尤其适用于高光学纯度2R-氟代羧酸和2R-羟基羧酸等化学品的制造。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种生物催化合成光学活性2R-氟代羧酸和2R-羟基羧酸的方法，包括以下步骤：（1）将氟乙酸脱卤酶的表达载体转入表达菌株中，培养表达；（2）收集表达好的全细胞或无细胞提取物进行冷冻干燥作为生物催化剂；（3）以α-氟代羧酸或α-氟代羧酸及其衍生物为底物，加入生物催化剂，在缓冲液中进行反应，得反应液；（4）将反应液进行酸化，加入萃取剂进行萃取，得萃取液；（5）将萃取液进行层析分离，获取手性纯的2R-羟基羧酸和2R-氟代羧酸。

以α-氟代羧酸为底物时反应式如式（Ⅰ）所示。

（Ⅰ）

进一步，步骤（1）中所述氟乙酸脱卤酶的氨基酸序列为SEQ ID NO.1 所示。