一种金属离子介入酵母细胞催化不对称合成S-构型芳香醇的方法，属于生物催化方法制备光学活性醇的技术领域。本发明专利技术采用在酵母细胞催化不对称还原芳香酮的生物转化体系中按摩尔比例添加一定量的金属离子，激活酵母细胞内氧化还原酶活性，一定程度上提高了底物的转化率且几乎不影响底物的立体选择性。利用本发明专利技术在底物浓度为15mmol/L时，表面活性剂用量按不同的摩尔比加入，此时底物芳香酮的转化率为55.8％～92.5％，产物S-构型芳香醇的对映体过量值为84.7％～98.8％，具有较高的实际应用价值。
【技术实现步骤摘要】
一种金属离子介入酵母细胞催化不对称合成S-构型芳香醇的方法
一种金属离子介入酵母细胞催化不对称合成S-构型芳香醇的方法，属于生物催化方法制备光学活性醇的
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技术介绍
具有光学活性的手性芳香醇是许多手性药物(如R-托莫西汀、S-心得安、S-舒喘宁、S-氟西汀等)合成的关键手性砌块，不对称还原前手性芳香酮是合成此类手性芳香醇的重要方法。目前合成该手性芳香醇的方法主要有化学法和生物法，化学法虽然可以获得较高的产率，但存在反应立体选择性偏低和手性催化剂制备比较困难的问题，生物法因具有高效专一和绿色节能的特点在催化此类反应中有很好的前景。生物法催化芳香酮不对称还原主要包括氧化还原酶催化和整细胞催化，酵母细胞中含有丰富的氧化还原酶和辅酶，直接使用酵母细胞进行反应有利于还原过程中实现辅酶原位再生，同时也省略了酶的分离纯化。酵母细胞在芳香酮不对称还原反应中的应用已有研究报道。但存在一个普遍的问题就是当反应温度稍高时，会降低酵母细胞内氧化还原酶活性及破坏氧化还原酶与底物的结合，导致底物转化率和产物ee值降低。Xiang Liu等(Chin.Chem.Lett.，2008，22:346~350)报道的用酵母细胞可不对称还原对氯苯乙酮生成相应的S-构型芳香醇，结果表明当反应温度为33°C时，底物对氯苯乙酮转化率和产物S-1-4’ -氯苯基乙醇的ee值仅分别为35.4^^75.8?^ Zhong-Hua Yang 等(Fine Chemicals, 2007, 24:63 ~66)报道的用酵母细胞不对称还原对氯苯乙酮的反应温度为35°C时，产率仅为22%。因此在反应体系中加入一定量的能激活酵母细胞内氧化还原酶活性的添加剂，应能显著提高底物的转化率和稳定产物ee值。有些金属离子往往是酶活性中心的组成部分，对酶的催化功能的发挥有重要的作用。金属离子与酶催化功能的关系有如下几个方面:(I)金属离子在酶和底物之间起了桥梁作用，形成酶一金属离子一底物三元复合物，使底物趋近酶分子，更有利于底物和酶活性中心部位的结合，加速反应的进行；(2)金属离子具有亲电性质，可以促使酶与底物之间的亲电攻击，加速反应的进行；(3)金属离子具有稳定酶分子空间构象的作用，使酶保持其稳定的催化功能；(4)金属离子可以作为电子传递体，参与酶催化的氧化还原反应。因此，金属离子介入酵母细胞催化不对称还原芳香酮不对称合成手性中间体S-构型芳香醇将是一全新的合成方法，可适度解决反应中底物转化率和产物ee值均低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的:提供一种金属离子介入酵母细胞催化不对称还原芳香酮合成S-构型芳香醇的方法，利用金属离子的特殊作用，将金属离子化合物添加到酵母细胞不对称还原芳香酮的生物转化体系中，通过添加不同类型的金属离子，并调控金属离子的加入量，以有效提高底物芳香酮的转化率和产物S-构型芳香醇的对映体过量值。本专利技术的技术方案:一种金属离子介入酵母细胞催化不对称合成S-构型芳香醇的方法，其特征是在酵母细胞催化不对称还原芳香酮合成的体系中加入适量金属离子，金属离子化合物可选择ZnCl2、MgCl2.6H20、CuCl2.2H20和MnCl2.6H20之一，步骤为:(I)酵母细胞活化:将7.5g活性干面包酵母加入到200mL的酵母活化液中，在活化温度为30°C、振荡速度为180r/min条件下活化lh，活化的菌体通过离心收集(lOmin，6000r/min)，离心后的菌体再用KH2PO4-K2HPO4缓冲液(0.5mmol/L, pH = 7.0)洗涤两次，得到活化的湿酵母待用；活化液的组成为:葡萄糖50g/L NH48042.0g/L KH2PO4L Og/LCaSO4L Og/L 柠檬酸 1.0g/L (2)不对称还原过程:在反应介质为30mL KH2PO4-K2HPO4缓冲液(0.5mol/L, pH=7.0)中，依次加入金属离子化合物、活化的湿酵母和底物芳香酮，使底物芳香酮浓度为15mmol/L,活化的湿酵母质量为5g,金属离子浓度为3mmol/L~15mmol/L,在反应温度为33°C、振荡速度为180r/min下反应16h ；(3)分离检测:反应结束后用乙酸乙酯萃取分离反应物，用装有手性毛细管柱的气相色谱仪分析检测所得S-构型芳香醇，计算出底物转化率和产物的对映体过量值。本专利技术的有益效果:本专利技术将金属离子添加到酵母细胞催化不对称还原芳香酮制备S-构型芳香醇的生物转化体系中，利用金属离子可激活酵母细胞内氧化还原酶活性，来提高酵母细胞催化效率，进而提高底物芳香酮的转化率和稳定产物S-构型芳香醇的对映体过量值。所用底物芳香酮为对氯苯乙酮、对甲基苯乙酮、对甲氧基苯乙酮、对硝基苯乙酮。利用本专利技术在底物浓度为15mmol/L时，金属离子用量按不同摩尔比加入，此时底物芳香酮的转化率为55.8 %~92.5 %，产物S-构型芳香醇的对映体过量值为84.7%~98.8 %，具有较高的实际应用价值。【具体实施方式】下面实施例可以使本领域技术人员全面的理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1:将7.5g活性干面包酵母和200mL的酵母活化液加入锥形瓶中，置于水浴恒温振荡仪上在3(TC、180r/min条件下活化Ih,活化的菌体通过离心收集(lOmin, 6000r/min),离心后的菌体再用KH2PO4-K2HPO4缓冲液(0.5mmol/L, pH = 7.0)洗涤两次，得到的菌体立即用于下一步酵母不对称还原芳香酮反应。活化液的组成为:葡萄糖50g/L NH4S042.0g/L KH2PO4L 0g/LCaSO4L Og/L 柠檬酸 1.0g/L在250mL锥形瓶中加入9mmoL/L的ZnCl2,取5g活化的湿酵母溶于30mLKH2P04-K2HP04缓冲液(0.5mol/L, pH = 7.0)中并加入到锥形瓶中，最后加入15mmol/L对氯苯乙酮，将锥形瓶置于水浴恒温振荡仪中在33°C和180r/min条件下反应16h。反应结束后，离心分离反应液，取上清液用乙酸乙酯(15mLX2)萃取，萃取液经离心、干燥、浓缩后加入一定量的内标物十三烷后，再用装有CP-Chirosil-DexCB手性毛细管柱的气相色谱仪检测，底物对氯苯乙酮的转化率和产物S-1-4’-氯苯基乙醇的对映体过量值分别为90.4%和 87.8%o实施例2:将7.5g活性干面包酵母和200mL的酵母活化液加入锥形瓶中，置于水浴恒温振荡仪上在30°C、180r/min条件下活化lh。活化的菌体通过离心收集(lOmin,6000r/min)，离心后的菌体再用KH2PO4-K2HPO4缓冲液(0.5mmol/L, pH = 7.0)洗涤两次，得到的菌体立即用于下一步酵母不对称还原芳香酮反应。活化液的组成为:葡萄糖50g/L NH4S042.0g/L KH2PO4L Og/LCaSO4L Og/L 柠檬酸 1.0g/L在250mL锥形瓶中加入9mmoL/L的MgCl2.6H2O,取5g活化的湿酵母溶于30mLKH2P04-K2HP04缓冲液(0.5mol/L, pH = 7.0)中并加入到锥形瓶中，最后加入15mmol/L对硝基苯乙酮，将锥形瓶置于水浴恒温振荡仪中在33°C和1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属离子介入酵母细胞催化不对称合成S?构型芳香醇的方法，其特征是在酵母细胞催化不对称还原芳香酮体系中加入适量无机金属离子化合物以合成S?构型芳香醇，步骤如下：(1)酵母细胞活化：将7.5g活性干面包酵母加入到200mL的酵母活化液中，在活化温度为30℃、振荡速度为180r/min条件下活化1h，活化的菌体通过离心收集，离心后的菌体再用KH2PO4?K2HPO4缓冲液(0.5mmol/L，pH＝7.0)洗涤两次，得到活化的湿酵母待用；其中酵母活化液的组成为：葡萄糖50g/L、NH4SO42.0g/L、KH2PO41.0g/L、CaSO41.0g/L、柠檬酸1.0g/L；(2)不对称还原过程：在反应介质为30mL?KH2PO4?K2HPO4缓冲液(0.5mol/L，pH＝7.0)中，依次加入金属离子化合物、活化的湿酵母和底物芳香酮，使底物芳香酮浓度为15mmol/L，活化的湿酵母质量为5g，金属离子浓度为3mmol/L～15mmol/L，然后在反应温度为33℃、振荡速度为180r/min下反应16h；(3)分离检测：反应结束后用乙酸乙酯萃取分离反应物，用装有手性毛细管柱的气相色谱仪分析检测所得S?构型芳香醇，计算出底物转化率和产物的对映体过量值。...
【技术特征摘要】
1.一种金属离子介入酵母细胞催化不对称合成S-构型芳香醇的方法，其特征是在酵母细胞催化不对称还原芳香酮体系中加入适量无机金属离子化合物以合成S-构型芳香醇，步骤如下: (1)酵母细胞活化:将7.5g活性干面包酵母加入到200mL的酵母活化液中，在活化温度为30°C、振荡速度为180r/min条件下活化lh，活化的菌体通过离心收集，离心后的菌体再用KH2PO4-K2HPO4缓冲液(0.5mmol/L, pH = 7.0)洗涤两次，得到活化的湿酵母待用；其中酵母活化液的组成为:葡萄糖50g/L、NH4S042.0g/L、KH2PO4L Og/L、CaSO4L Og/L、柠檬酸1.0g/L ；(2)不对称还原过程:在反应介质为30mLKH2PO4-K2HPO4缓冲液(0.5mol/L，pH = 7.0)中，依次加入金属离子化合物...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘湘，杨芬，檀梦婷，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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