[发明专利]一种采用连续流微反应器合成手性(R)-γ-癸内酯的方法

说明书

本发明涉及一种采用连续流微反应器合成手性(R)‑γ‑癸内酯的方法，包括以下步骤：羰基还原酶、葡萄糖脱氢酶配成酶溶液作为原料A；4‑羰基癸酸甲酯、葡萄糖和NADP⁺配成底物溶液作为原料B；原料A和原料B按比例持续地注入微反应器装置进行催化反应；反应后进行进一步环化，分离纯化即得目标产物手性(R)‑γ‑癸内酯。与现有技术相比，本发明提供了采用连续流微反应器合成手性(R)‑γ‑癸内酯的新方法，可在微反应器中立体选择性催化4‑羰基癸酸甲酯的不对称还原，生成相应的光学活性(R)‑γ‑癸内酯，催化效率高，转化率高，产品光学纯度好，ee值可高于97％，时空产率高，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，尤其是涉及一种采用连续流微反应器合成手性(R)-γ-癸内酯的方法。

背景技术

含有γ-/δ-内酯环结构的化合物及其衍生物存在于15000多种天然产物中，包括抗生素和抗肿瘤试剂、生物碱以及信息素，其中γ-/δ-烷基内酯化合物是应用广泛的香精香料，它们不仅是合成一些聚合物和天然化合物的重要构建模块，也具有抗菌活性，具有非常重要的工业价值。例如，五元环和六元环内酯的香型差异很明显，δ-癸内酯具有椰奶香味，而γ-癸内酯具有桃子和草莓的香气。

已有许多的方法合成和制备γ-癸内酯的制备方法。但通过化学法合成光学纯度高的手性内酯是非常难，需要苛刻的反应条件，且化学法合成这些香味化合物会生产一些副产物，有的还会产生不必要的色素杂质。此外，有些化学合成手性内酯中使用的金属催化剂不仅对环境安全不利，而且也不符合食品安全标准，故在食品和饮料中应用也受到了限制。生物催化过程中酶分子具有高特异性和选择性以及“环境友好”的特性，此外生物催化有时还可以减少生物催化合成路线中的步数。目前，采用微生物发酵生产γ-癸内酯的研究比较成熟，通过优化发酵条件以及对菌种进行改良等方法提高了γ-癸内酯。如中国发明专利申请201910112358.6，提供了一种羰基还原酶突变体，该羰基还原酶可作为催化剂催化系列潜手性羰基化合物的不对称还原，制备光学纯的(R)-γ-癸内酯香料化合物，且催化反应效率高，合成路线短，绿色环保。

然而，该制备方法反应时间较长，使得作为催化剂的酶易失活且无法在最适反应条件下进行制备，时空产率较低，无法满足大规模的工业化需求。生物催化合成(R)-γ-癸内酯的生产效率一方面与其使用的催化剂的催化效率有关；另一方面，其制备过程中的制备工艺及反应条件也是影响其效用的关键参数。制备过程中的制备工艺及反应条件不同，可造成其转化率和时空产率不同，从而导致经济价值的差异。但是，目前对γ-癸内酯的研究多是针对其催化剂的种类及分子改造的研究，很少有对其制备方法及工艺的研究。因此，研究有关γ-癸内酯的制备工艺具有十分重要的参考意义。

发明内容

针对目前生物法制备光学活性手性γ-癸内酯多采用传统釜式反应器制备导致反应效率较低的现状，本发明提供一种采用连续流微反应器合成手性(R)-γ-癸内酯的方法。

具体而言，本发明通过羰基还原酶作为催化剂，催化4-羰基癸酸甲酯的不对称还原，该反应是在连续流微反应器中进行，由两个平流泵同时工作，以制备获得手性(R)-γ-癸内酯。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种采用连续流微反应器合成手性(R)-γ-癸内酯的方法，包括以下步骤：

羰基还原酶、葡萄糖脱氢酶配成酶溶液作为原料A；

4-羰基癸酸甲酯、葡萄糖和NADP⁺配成底物溶液作为原料B；

原料A和原料B按比例持续地注入连续流微反应器进行催化反应；

反应后进行进一步环化，分离纯化即得目标产物手性(R)-γ-癸内酯。