卤醇脱卤酶突变体及其合成手性噁唑烷酮的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种通过酶法动力学拆分，以外消旋的环氧化物为底物，同时制备手性4

【技术实现步骤摘要】
卤醇脱卤酶突变体及其合成手性噁唑烷酮的应用


[0001]本专利技术涉及生物催化
，尤其涉及手性化合物的制备，具体的涉及采用生物催化剂卤醇脱卤酶手性拆分消旋的环氧化合物后，同时获得手性噁唑烷酮和手性环氧化合物。

技术介绍

[0002]环氧化合物因其特殊的三元环结构存在分子内张力，能在亲核试剂(如NO2‑
、N3‑
、CN
‑
、OCN
‑
)存在时发生开环反应，进而构建新的C
‑
S，C
‑
C，C
‑
N，C
‑
O键，在有机合成中是非常重要的中间体，手性环氧化合物能够在开环反应中保留手性，是药物和精细化工品合成中的重要中间体。但手性环氧化合物的制备一直是化学合成工业中的难题。化学法制备存在环境代价高、手性试剂昂贵、催化效能低等缺点，近年来，虽然关于生物法制备手性环氧化物的报道越来越多，烯烃的单加氧酶类对烯烃的不对称氧化，但因其反应构建复杂，活性偏低，底物应用范围窄的问题(Lin,H.；Liu,J.
‑
Y.；Wang,H.
‑
B.；Ahmed,A.A.Q.；Wu,Z.
‑
L.,Journal of Molecular Catalysis B:Enzymatic 2011,72,77
‑
89)，很难得到广泛应用。因此，拓展手性环氧化合物的制备路径，提高制备效率，是非常必要的。
[0003]噁唑烷酮是一类含氧、含氮的杂环化合物，因其优异的生物活性在药物化学中受到广泛关注。手性恶唑烷酮类化合物本身就是一类新型的杀菌剂、抗菌剂、杀虫剂。如：利奈唑胺(Linezolid)，可用于治疗由对其他种类抗生素有抗药性的革兰氏阳性菌引起的严重感染，其在体内代谢中，具有组织分布广，口服制剂吸收迅速、安全的特点。2019年，利奈唑胺在国内的销售额达17.5亿元。特地唑胺(Tedizolid)是利奈唑胺的类似物，作用于细菌核糖体50S亚基，阻断细菌蛋白质的合成。他们都是以手性的噁唑烷酮作为母核的全合成抗生素，与其他抗生素产生交叉耐药的风险很小，为耐药性细菌感染引起的疾病提供了新思路。噁唑烷酮还可以在酸、碱条件下水解获得氨基醇化合物，手性氨基醇类化合物是有机合成中非常重要的中间体(Gonda,J.；Fazekasova,S.；Martinkova,M.；Mitrikova,T.；Roman,D.；Pilatova,M.B.,Org Biomol Chem 2019,17(13),3361
‑
3373；Vujjini,S.K.；Mothukuri,V.R.；Islam,A.；Bandichhor,R.；Kagga,M.；Malakondaiah,G.C.,Synthetic Communications 2013,43,3294
‑
3306)。
[0004]化学合成中，通常以手性1，2
‑
氨基醇作为初始材料合成、金属催化的不对称还原、叠氮甲酸酯的C(sp3)
‑
H胺化以及脒基催化的不对称N
‑
酰化反应等方法进行4
‑
取代2
‑
噁唑烷酮的制备，这些方式存在需要有毒试剂或剧烈而苛刻的反应条件、环境不友好，副产物多等缺点(Pridgen,L.N.；J.Prol,J.,J.Org.Chem.1989,54,3231
‑
3233；Wu,Y.；Shen,X.,Tetrahedron:Asymmetry 2000,11,4359
–
4363；Wang,Q.；Tan,X.；Zhu,Z.；Dong,X.
‑
Q.；Zhang,X.,Tetrahedron Letters 2016,57,658
‑
662；Wang,G.；Zhou,Z.；Shen,X.；Ivlev,S.；Meggers,E.,Chem Commun(Camb)2020,56,7714
‑
7717)。2019年，有报道采用卤醇脱卤酶HheG制备4
‑
芳基
‑
噁唑烷
‑2‑
酮的方法，但只能合成外消旋的产物(An,M.；Liu,W.；Zhou,X.；Ma,R.；Wang,H.；Cui,B.；Han,W.；Wan,N.；Chen,Y.,RSC Advances 2019,9,16418
‑
16422)。
[0005]因此，开发一种绿色高效的，高区域选择性、高立体选择性合成手性噁唑烷酮的方法是非常必要的。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是如何通过酶法制备手性噁唑烷酮或其苯环上有取代基团的衍生物，并同时制备相应的手性环氧苯乙烷或其衍生物。具体是通过酶法动力学拆分，以外消旋的环氧化物为底物，同时制备手性4
‑
取代噁唑烷酮化合物和手性环氧化合物的方法。
[0007]本专利技术首先提供一种卤醇脱卤酶突变体，其在对应于SEQ ID NO.1的氨基酸序列的第1至226位中存在下述之一的突变：Y15M；N182G；N182K；N182S；Y15M且N182G；Y15M且N182H；Y15M且N182S；Y15M且N182W。
[0008]本专利技术还提供了所述的卤醇脱卤酶突变体的编码基因，编码基因的表达载体，编码基因的重组细胞。
[0009]本专利技术还提供了一种制备(R)
‑4‑
取代苯基
‑
噁唑烷酮和/或(R)
‑
环氧取代苯乙烷的方法，以下式I的消旋环氧取代苯乙烷化合物作为底物催化拆分合成手性4
‑
取代苯基噁唑烷酮式II和/或手性环氧化合物式III：
[0010][0011]R＝F，Cl，Br，CH3。
[0012]在具体例子，以环氧苯乙烷为底物，制备得到(R)
‑4‑
苯基
‑
噁唑烷酮和/或(R)
‑
环氧苯乙烷；以2
‑
氟苯基
‑
环氧乙烷为底，制备得到(R)
‑4‑
(2
‑
氟苯基)
‑
噁唑烷
‑2‑
酮和/或(R)
‑
(2
‑
氟苯基)
‑
环氧乙烷；以3
‑
氟苯基
‑
环氧乙烷为底物，制备得到(R)
‑4‑
(3
‑
氟苯基)
‑
噁唑烷
‑2‑
酮和/或(R)
‑
(3
‑
氟苯基)
‑
环氧乙烷；以4
‑
氟苯基
‑
环氧乙烷为底物，制备得到(R)
‑4‑
(4
‑
氟苯基)
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卤醇脱卤酶突变体，其特征在于，在对应于SEQ ID NO. 1的氨基酸序列的第1至226位中存在下述之一的突变：Y15M；N182G；N182K；N182S；Y15M且N182G；Y15M且N182H；Y15M且N182S；Y15M且N182W。2.如权利要求1所述的卤醇脱卤酶突变体的编码基因。3.含有如权利要求1所述的卤醇脱卤酶突变体的编码基因的表达载体。4.含有如权利要求1所述的卤醇脱卤酶突变体的编码基因的重组细胞。5.如SEQ ID NO. 1的所示氨基酸序列的卤醇脱卤酶或如权利要求1所述的卤醇脱卤酶突变体在制备手性噁唑烷酮和/或手性环氧化合物中的应用。6.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用是以下式I的消旋环氧取代苯乙烷化合物作为底物催化拆分合成手性4
‑
取代苯基噁唑烷酮式II和手性环氧化合物式III：R=F，Cl，Br，CH3。7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述催化反应是以表达如权利要求1所述卤醇脱卤酶突变体的编码基因的工程菌经发酵培养获得的湿菌体为催化剂，以消旋环氧取代苯乙烷化合物为底物，以pH为6.0
‑
11.0的缓冲液作为反应介质，在20℃
‑
50℃条件下进行反应。8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述催化反应中，反应体系中的催化底物浓度为20
‑
150 g/L，含有菌体量为10
‑
150 g/L，反应体系的pH为6.0
‑
9.0，反应温度为20℃
‑
35℃。9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，在反应体系还添加有乙腈、丙酮、甲醇、乙醇、二甲基亚砜、N，N
‑
二甲基甲酰胺、二氯甲烷、1,4
‑
二氧六环中的一种作为助溶剂。10.如权利要求6所述的应用，其特征在于，以环氧苯乙烷为底物，制备得到(R)
‑4‑
苯基
‑
噁唑烷酮和/或(R)
‑
环氧苯乙烷；以2
‑
氟苯基
‑
环氧乙烷为底，制备得到(R)
‑4‑
(2
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氟苯基)
‑
噁唑烷
‑2‑
酮和/或(R)
‑
(2
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氟苯基)
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环氧乙烷；以3
‑
氟苯基
‑
环氧乙烷为底物，制备得到(R)
‑4‑
(3
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氟苯基)
‑
噁唑烷
‑2‑
酮和/或(R)
‑
(3
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氟苯基)
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环氧乙烷；以4
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氟苯基
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环氧乙烷为底物，制备得到(R)
‑4‑
(4
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氟苯基)
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噁唑烷
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马延和，吴洽庆，周传华，陈曦，冯进辉，朱敦明，
申请(专利权)人：中国科学院天津工业生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：