一种固定化生物催化剂合成(S)-N-Boc-羟基哌啶的方法技术

本发明专利技术公开了一种固定化生物催化剂合成(S)

【技术实现步骤摘要】
一种固定化生物催化剂合成(S)
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N
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Boc
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羟基哌啶的方法


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及一种高活性及稳定性的固定化生物催化剂制备(S)
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N
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Boc
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羟基哌啶的方法。

技术介绍

[0002](S)
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N
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boc
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羟基哌啶((S)
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NBHP)是合成Ibrutinib(依鲁替尼)的关键手性中间体，依鲁替尼是经美国食品药品管理局(FDA)突破性药物通道批准的新药，2013年11月13日，FDA批准了Imbruvica可用于套细胞淋巴瘤(MCL)的治疗。此外，(S)
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NBHP还可以用于合成一种非天然药物抗充血性心力衰竭药卡莫瑞林、天然物质异白刺啉淋胺(isonitramine)和小果白刺碱(sibirine)等，因此该化合物具有广泛的应用前景。由于化学法的种种弊端，人们寄希望于反应条件温和，反应装置简单，产物对映选择性高的酶催化法，因此开发出一种高效而稳定的酶是目前研究的重点。
[0003]目前已报道的酶法制备(S)
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N
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Boc
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羟基哌啶文献较多，其中可最终实现底物N
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Boc
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哌啶酮(NBPO)浓度较高的生物转化有如下：
[0004]2016年ZHONG
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LIU WU等人从Chryseobacterium sp.CA49基因组中调取27个酮还原酶并筛选获得CHKRED03，将CHKRED03与GDH偶联实现辅因子再循环系统的生物合成方法，最终在加入甲醇助溶的反应体系中实现了底物浓度200g/l的生物转化。(Process Biochemistry,2016,51(7):881
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885.)
[0005]2017年MENGYANH等人通过筛选酮还原酶库，获得来源于(Therm
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otogamaritima)的耐高温酮还原酶AKR
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43，其催化过程也是利用GDH进行辅酶再生循环利用，并且在加入异丙醇助溶剂的水相体系中实现了底物浓度200g/l的生物转化。(Applied Biochemistry and Biotechnology,2017,181(4):1304
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1313.)
[0006]2017年LI
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FENGCHEN等人分离来自马克斯克鲁维酵母ATCC 748(Kluyveromycesmarxianus ATCC 748)的NADPH依赖性还原酶(YGL039W)生产(R)
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N
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Boc
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羟基哌啶显示出优异的催化活性，同样利用GDH进行循环辅酶再生，在反应体系中添加助溶剂异丙醇实现了底物浓度400g/l的生物转化。(Catalysis Communications,2017,97:5
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9.)
[0007]2017年LI
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FENG CHEN等人分离获得来自酿酒酵母(Saccharomy
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cescerevisiae)的NADPH依赖性还原酶(YDR541C)，采用GDH构建辅酶再生循环，但是在单水相反应体系中发现有严重的产物抑制现象，最终引入1:1(V/V)辛酸乙酯和水的两相体系减轻了产物抑制，实现了底物浓度240g/l的生物转化。(Tetrahedronletters,2017,58(16):1644
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1650.)
[0008]2018年XIANGXIAN YING等人通过基因组挖掘获得能够催化手性酮的还原酶RECR，其来源于红平红球菌WZ010(Rhodococcuserythropoliswz010)，并且作者探索了RECR在手性醇合成中的应用。最后，作者利用RECR突变体Y54F，以异辛醇为共底物构建辅酶循环，在异辛醇两相体系中实现了底物浓度300g/l的生物转化。(Molecules,2018,23(3117):2
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13.)
[0009]专利CN201310054684.9公开了一种利用醇脱氢酶PAR来不对称合成(S)
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叔丁氧羰基
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羟基哌啶，但是利用了有机试剂异丙醇来进行辅酶循环，有机试剂对酶活力有较大程度的损害，且有明显的抑制作用。专利CN201610132936.9公开了一种利用羰基还原酶RECR酶不对称还原酮还原酶(KRED)，但是该酶需要经过NI
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NTA纯化，且是用仲辛醇
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水两相反应，不利于放大生产或生产成本比较高。专利CN108220358A报道的毕赤酵母PICHIA SP.SIT2014可作为制备(S)
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NBHP的生物催化剂，但是催化剂加量过多增加了生产成本。CN10822061A报道酮还原酶MT
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KRED用于制备(S)
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NBHP，但在反应过程中需要添加昂贵的辅酶。专利CN110777125A对醇脱氢酶KpADH进行分子改造，以葡萄糖脱氢酶BmGDH偶联实现底物浓度高达600g/l的转化。
[0010]以上报道的酮还原酶虽然可以用于制备(S)
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NBHP，但是反应过程均使用的是游离酶进行催化且大部分反应过程需要添加昂贵的辅酶，较多的加酶量及有机溶剂，不利于实际工业中的放大应用，也无法进行酶的重复利用反应。
[0011]纳米催化是纳米科学和纳米化学中一个令人着迷，有广阔发展前景的领域。纳米粒子由于其尺寸小、比表面大，使其具备了作为非均相催化剂的基本条件，可以应用于能源利用、医药制造、环境保护等领域。但是，由于纳米粒子比表面积较大、表面能非常高，极容易发生团聚。在反应过程中还存在活性组分易流失、催化剂难回收等问题。如果不能解决好这些问题，将无法发挥纳米材料作为催化剂的优势。而纳米线作为一种新型的一维纳米材料，具有高度规整的表面晶体结构，纳米线与纳米粒子相比，保留了纳米粒子的小尺寸效应(直径纳米级)，可以具有较高的催化反应活性:同时还引入了体相材料的宏观特性(长度微米级)，可以很好地从反应过程中分离，使催化剂的有效反应活性中心得到更充分地利用。在各种一维纳米结构中，具有六角纤铮矿结构的ZnO材料引起人们格外关注。因为ZnO纳米线原材料资源丰富、价格便宜，对环境无毒无害，且其表面积巨大，使其产生了本体块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。

技术实现思路

[0012]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高稳定性及活性的固定化生物催化剂用于催化合成(S)
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N
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Boc
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羟基哌啶。
[0013]为解决上述技术问题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固定化生物催化剂合成(S)
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N
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Boc
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羟基哌啶的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）以ZnO纳米线/介孔二氧化硅复合物为载体，固定游离醇脱氢酶突变体L114V以及游离葡萄糖脱氢酶BmGDH得到固定化的生物催化剂；（2）以N
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Boc
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哌啶酮为底物，加入步骤（1）中得到的固定化的生物催化剂于恒温摇床中反应制备(S)
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N
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Boc
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羟基哌啶，反应结束后过滤回收固定化的生物催化剂重复使用；步骤（1）中，以ZnO纳米线/介孔二氧化硅复合物为载体，固定游离醇脱氢酶突变体L114V以及游离葡萄糖脱氢酶BmGDH的固定化酶的方法包括如下步骤：（1a）载体准备：将ZnO纳米线/介孔二氧化硅复合物载体浸入到含有阴离子交联剂的水溶液中，半小时后，将样品从溶液中取出并用蒸馏水洗涤三次以除去水中的游离交联剂；（1b）游离醇脱氢酶突变体L114V以及游离葡萄糖脱氢酶BmGDH共固定化：将吸附有阴离子交联剂的ZnO纳米线/介孔二氧化硅复合物载体浸泡在含有游离醇脱氢酶突变体L114V以及游离葡萄糖脱氢酶BmGDH的混合溶液中12～24小时，温度保持在16℃，之后，用去离子水和乙酸钠缓冲溶液洗涤样品，储存在4℃冰箱中。2.根据权利要求1所述的固定化生物催化剂合成(S)
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N
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Boc
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羟基哌啶的方法，其特征在于，步骤（1）中所述醇脱氢酶突变体L114V的氨基酸序列如SEQ ID No：3所示，所述葡萄糖脱氢酶BmGDH的氨基酸序列如SEQ ID No：4所示。3.根据权利要求1所述的固定化生物催化剂合成(S)
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N
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Boc
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羟基哌啶的方法，其特征在于，步骤（1a）中，所述的ZnO纳米线/介孔二氧化硅复合物载体为小于8mm3的颗粒状载体。4.根据权利要求1所述的固定化生物催化剂合成(S)
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N
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Boc
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羟基哌啶的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲，刘媛媛，巩彦彤，王义帅，
申请(专利权)人：东南大学成贤学院，
类型：发明
国别省市：