一种光-酶催化合成手性氟代苯乙醇的方法技术

本发明专利技术公开了一种光

【技术实现步骤摘要】
一种光
‑
酶催化合成手性氟代苯乙醇的方法


[0001]本专利技术涉及手性邻氟醇的合成
，具体涉及一种光
‑
酶催化合成手性氟代苯乙醇的方法。

技术介绍

[0002]氟原子具有原子半径小且电负性大的特点，在有机化合物中引入氟原子，可形成稳定的C
‑
F键，且使化合物的物理、化学性质以及生物活性等发生变化，因而在医药、农药以及材料等各领域均有着重要的应用。其中，手性邻氟醇化合物作为合成如类固醇、类糖等天然产物类似物以及重要药物靶点的中间体，其合成方法的研究与改进也成为了一个重要的研究课题。
[0003]邻氟醇的传统化学合成方法，主要为烯烃或环氧化物的氟化，但由于立体选择性的限制，无法应用于手性邻氟醇的合成中。以酮还原酶还原α
‑
氟代酮方法，以其高反应活性以及立体选择性，成为合成手性邻氟醇最有效的途径。而目前α
‑
氟代酮的制备，大多依赖于有机金属催化剂或强氧化剂，制备成本高昂且生产过程易产生环境污染；Deng及其团队开发了以β
‑
酮酸脱羧氟化的方法制备α
‑
氟代酮，但β
‑
酮酸性质不稳定，易分解为酮，需即制备即用，在实际应用中具有一定的限制。Wu及其团队开发了以β
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酮酯为原料，以双酶串联催化合成手性邻氟醇，但原料β
‑
酮酯价格较高，且合成路线的原子经济性较低，导致其应用成本较高。
[0004]基于目前手性邻氟醇合成方法的局限性，本专利技术希望开发一种高效、通用且环保的合成方法，并降低合成成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种光
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酶催化合成手性α
‑
氟代苯乙醇的方法。该方法以苯乙烯或取代苯乙烯为原料，通过氟试剂氟化得到消旋α
‑
氟代苯乙醇、后以光催化氧化得到α
‑
氟代苯乙酮，最后以不同立体选择性的羰基还原酶催化还原，实现光学纯的两种构型α
‑
氟代苯乙醇及对应衍生物的合成(如化学方程式1)，并且合成过程通过两步一锅的方法实现。
[0006][0007]本专利技术所述的两步一锅法，第一步为苯乙烯或取代苯乙烯的氟化以及光催化氧化
串联反应，在苯乙烯或取代苯乙烯的反应体系中同时加入氟试剂与光催化剂，在光照下进行反应。第二步为羰基还原酶催化第一步产物的立体选择性还原，通过在反应体系中加入不同立体选择性的羰基还原酶实现两种构型α
‑
氟代苯乙醇及对应衍生物的合成。
[0008]具体的，本专利技术提供的一种光
‑
酶催化合成手性氟代苯乙醇的方法，包括以下步骤：
[0009]a)将苯乙烯或取代苯乙烯、氟试剂、光催化剂加入反应体系，在氙灯照射下进行第一步反应；
[0010]b)反应完成后，往a)的反应体系中加入产羰基还原酶的基因工程菌、D
‑
葡萄糖，进行第二步催化反应；
[0011]c)反应完成后，以有机溶剂多次萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤，回收溶剂得到目标粗产物；
[0012]d)将目标粗产物进行过柱纯化，得到目标产物。
[0013]优选的，所述的取代苯乙烯选自3
‑
氯苯乙烯、4
‑
氯苯乙烯、4
‑
氟苯乙烯、4
‑
溴苯乙烯、4
‑
甲氧基苯乙烯中的一种或多种。
[0014]优选的，所述的氟试剂为1
‑
氯甲基
‑4‑
氟
‑
1,4
‑
重氮化二环2.2.2辛烷双(四氟硼酸盐)，即Selectfluor试剂。
[0015]优选的，所述的光催化剂选自Tris(2,2
‑
bipyridyl)ruthenium(II)chloride hexahydrate、fac
‑
Tris(2
‑
phenylpyridine)iridium[Ir(ppy)3]、Sodium anthraquinone
‑2‑
sulfonate、Riboflavin、Riboflavin tetrabutyrate、Eosin Y中的一种或多种。
[0016]本专利技术中光催化剂的筛选：分别将0.001mmol光催化剂溶于2mL水中，加入1mLα
‑
氟代苯乙醇乙腈溶液中(10mmol/L)，在光照下以磁力搅拌12小时。反应结束后，分别取1mL反应溶液，以1mL乙酸乙酯萃取。取上层有机相，以气相色谱检测光催化反应的转化率。以Tris(2,2
‑
bipyridyl)ruthenium(II)chloride hexahydrate、Riboflavin tetrabutyrate、Sodium anthraquinone
‑2‑
sulfonate(SAS)、fac
‑
Tris(2
‑
phenylpyridine)iridium[Ir(ppy)3]、Riboflavin为光催化剂，优选所述的光催化剂为Sodium anthraquinone
‑2‑
sulfonate(SAS)。
[0017]优选的，所述的苯乙烯或取代苯乙烯的浓度为250mmol/L，溶剂为乙腈；所述的氟试剂的浓度为220mmol/L，溶剂为水；所述的光催化剂的浓度为66mmol/L，溶剂为水；所述的苯乙烯或取代苯乙烯、氟试剂、光催化剂的体积比为4:5:3。
[0018]本专利技术所述的产羰基还原酶的基因工程菌，具体构建方法为：将羰基还原酶的基因进行基因合成，构建到能表达外源基因的质粒载体中，然后转化到能表达外源基因的宿主菌中，并对基因工程菌进行发酵培养，实现了羰基还原酶的异源表达。本专利技术提供的羰基还原酶Carbonyl reductase from Kluyveromyces thermotolerans(KtCR)的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示、carbonyl reductase from Ralstonia sp.(RasADH)的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0019]在本专利技术中，以LB培养基作为基因工程菌培养表达的碳源、氮源、无机和其他营养物质的介质，进行基因工程菌的培养以及羰基还原酶的表达，并以将培养基离心后得到的菌体细胞作为全细胞催化物。
[0020]优选的，所述的产羰基还原酶的基因工程菌的菌液与a)反应体系的体积比为(5～
20):1，具体为5:1、20:1、10:1，优选10:1。
[0021]所述的产羰基还原酶的基因工程菌的菌液的制备步骤为：将产羰基还原酶的基因工程菌接到预培养基(LB培养基)中，进行预培养。将预培养菌液转接LB培养基中，培养至至OD600达到0.5～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光
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酶催化合成手性氟代苯乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将苯乙烯或取代苯乙烯、氟试剂、光催化剂加入反应体系，在氙灯照射下进行第一步反应；b)反应完成后，往a)的反应体系中加入产羰基还原酶的基因工程菌、D
‑
葡萄糖，进行第二步催化反应；c)反应完成后，以有机溶剂多次萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤，回收溶剂得到目标粗产物；d)将目标粗产物进行过柱纯化，得到目标产物。2.根据权利要求1所述的光
‑
酶催化合成手性氟代苯乙醇的方法，其特征在于，所述的取代苯乙烯选自3
‑
氯苯乙烯、4
‑
氯苯乙烯、4
‑
氟苯乙烯、4
‑
溴苯乙烯、4
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甲氧基苯乙烯中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的光
‑
酶催化合成手性氟代苯乙醇的方法，其特征在于，所述的氟试剂为1
‑
氯甲基
‑4‑
氟
‑
1,4
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重氮化二环2.2.2辛烷双(四氟硼酸盐)。4.根据权利要求1所述的光
‑
酶催化合成手性氟代苯乙醇的方法，其特征在于，所述的光催化剂选自Riboflavin tetrabutyrate、Eosin Y、fac
‑
Tris...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑜，谢小保，施庆珊，
申请(专利权)人：广东省科学院微生物研究所广东省微生物分析检测中心，
类型：发明
国别省市：