[发明专利]生物催化制备(1R,2R)-2-羟基环戊腈的方法

说明书

本发明公开一种生物催化制备(1R,2R)‑2‑羟基环戊腈的方法，在液相反应体系中，以2‑羰基环戊腈为底物，在氢源和辅酶存在的条件下，通过酮还原酶催化羰基还原制备得到(1R,2R)‑2‑羟基环戊腈。以本发明的方法制备的(1R,2R)‑2‑羟基环戊腈，转化率不低于85％，非对映体过量值不低于85％。

技术领域

本发明属于生物制药和生物化工技术领域，具体涉及一种以酮还原酶作为催化剂还原制备(1R,2R)-2-羟基环戊腈的方法。

背景技术

(1R,2R)-2-羟基环戊腈结构式如式II所示，具有手性羟基和手性氰基，是一种重要的手性中间体。

利用酮还原酶可以不对称地还原2-羰基环戊腈制备得到(1R,2R)-2-羟基环戊腈。相关文献(Org.Lett.2016,18,3366-3369)报道，采用Codex KRED不对称还原2-羰基环戊腈制备(1R,2R)-2-羟基环戊腈，虽其最终对底物的转化率可达99％以上，但是产物的非对映体过量，所得到产品(1R,2R)-2-羟基环戊腈仅为80％。

目前，关于高转化率、光学纯度(1R,2R)-2-羟基环戊腈的生物制备方法仍没有相关文献报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种生物催化制备(1R,2R)-2-羟基环戊腈的方法，以解决现有技术中生物催化无法高转化率、高光学纯度制备(1R,2R)-2-羟基环戊腈的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种生物催化制备(1R,2R)-2-羟基环戊腈的方法，是在液相反应体系中，以2-羰基环戊腈(式I)为底物，在氢源和辅酶存在的条件下，通过酮还原酶催化羰基还原制备得到(1R,2R)-2-羟基环戊腈(式II)。

反应式如下：

特别是我们已经发现，使用以上的酮还原酶的对此还原反应有非常好的手性选择性。

较佳地，所述酮还原酶选自以下组：

1)来自Lactobacillus kefiri的酮还原酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示；

2)来自Rhodococcus sp.WB1的酮还原酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示；

3)以及对SEQ ID NO:1～2所示的任一种氨基酸序列在保持酶活性范围内，进行一个或多个氨基酸的替换、缺失、改变、插入或增加，所得到的氨基酸序列。

在一种优选实施例中，酮还原酶的添加量为每g底物添加0.1～10g酮还原酶。较佳地，酮还原酶的添加量为每g底物添加1～5g酮还原酶。较佳地，酮还原酶的添加量为每g底物添加2～3g酮还原酶。较佳地，酮还原酶的添加量为每g底物添加2.5g酮还原酶。

在一种优选实施例中，所述氢源选自异丙醇、葡萄糖中的至少一种。较佳的，所述氢源为葡萄糖；较佳的，所述氢源为葡萄糖时，还额外加入葡萄糖脱氢酶(GDH)组合使用。

在一种优选实施例中，氢源的添加量为每g底物添加0.5～50g氢源；或还额外添加0.01～1g葡萄糖脱氢酶(GDH)。

在一种优选实施例中，所述辅酶为选自NAD、NADH、NADP或NADPH的任意一种或多种。

在一种优选实施例中，所述辅酶为NADP或NAD。

在一种优选实施例中，辅酶的添加量为每g底物添加0.01～1.0g辅酶。