[發明專利]一株能將奎寧酮轉化為(S)-3-奎寧醇的紅串紅球菌及轉化方法

有效

• 申請號: 201110244644.1
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102952760A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 王玉;李建煚;吳洽慶;朱敦明
• 申請（專利權）人: 天津工業生物技術研究所
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12P17/18;C12R1/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及生物工程領域，涉及一種發酵合成(S)-(+)-3-奎寧醇的菌株及其生產方法。

背景技術

(S)-(+)-3-奎寧醇，英文名：(S)-(+)-3-Quinuclidinol，化學名：(S)-(-)-1-氮雜雙環[2.2.2]辛-3-醇，分子式為C₇H₁₃NO，分子量為127.18，CAS號為34583-34-1，(S)-3-奎寧醇純品為白色晶體，熔點為221-224℃，沸點為120℃，比旋光度為+44.5°(c＝3g/100ml，1N?HCl)，在水中的溶解度為100g/100mL。(S)-(+)-3-奎寧醇是非常有前景的重要手性砌塊，可經過羥基的置換等反應導入所需的手性藥物中間體，它可用于很多活性藥物的合成，如血清素受體拮抗劑藥物(Fancelli?D.，Caccia?C.，Fomaretto?M.G.Serotoninergic?5-HT?3and?5-HT?4receptor?activities?of?dihydrobenzofuran?carboxylic?acid?derivatives?Bioorg.Med.Chem.Lett.，1996，6(3)：263-266)和抗膽堿藥物(Han?X.Y.，Liu?H.，etal.Synthesis?of?the?optical?isomers?of?a?new?anticholinergic?drug，penehyclidine?hydrochloride(8018)Bioorg.Med.Chem.Lett.，2005(15)：1979-1982)，分別用于臨床化療或放療引起的惡心和嘔吐等治療適應癥和治療由機磷殺蟲劑毒素引起的不良反應。

現有的合成(S)-3-奎寧醇的方法有化學合成和生物催化合成兩種方法。

化學方法合成：

一、以奎寧酮為原料先合成奎寧醇，再拆分為(S)-3-奎寧醇

1.以奎寧酮為原料合成3-奎寧醇(Klaus?K.J.Labelled?Compd.Radiopharm.，1989，27(9)：983-993)。在0℃-5℃條件下，向奎寧酮的甲醇溶液中，分批加入NaBH₄，TLC控制反應，還原得到奎寧醇。反應進行的非常迅速，是制備3-奎寧醇較實用的方法。

2.以4-乙烯基吡啶為原料合成3-奎寧醇(Aaron?H.S.，Owens?O.O.Synthesis?of?3-quinuclidinol?by?the?cyclodehydration?of(4-piperidyl)-1，2-ethanediol?J.Org.Chem.，1965，30(4)：1331-1333)。4-乙烯基吡啶在冷的高錳酸鹽水溶液中被氧化為(4-吡啶)-1，2-乙二醇，(4-吡啶)-1，2-乙二醇在酸性環境中被氫化為相應的哌啶乙二醇鹽酸鹽，哌啶乙二醇鹽酸鹽在300℃活性氧化鋁的催化下生成3-奎寧醇。

奎寧醇消旋體先經過乙酸酐衍生，再通過拆分劑酒石酸等手性識別，選擇性的生成(S)-3-奎寧醇(Ringdahl?B.，Resul?B.，Dahlbom?R.Facile?preparation?of?the?enantiomers?of?3-acetoxyquinucline?and?3-quinuxlidinaol?Acta?Pharm.Suee.，1979，16，281-283)。

二、以奎寧酮為原料不對稱合成(S)-3-奎寧醇

以奎寧酮為反應前體，以釕化合物為手性催化劑，合成得到(S)-3-奎寧醇(Ryoji?N.[P].EP1867654，2007)。

用化學方法合成(S)-3-奎寧醇反應步驟多，副反應多，對環境污染嚴重，得到的奎寧醇光學純度不高。

生物方法合成：

生物法合成主要是應用酶或微生物將奎寧酮進行不對稱還原，直接得到(S)-3-奎寧醇。此種方法大大簡化了實驗步驟，并且理論產率可以達到100％。2003年，Shinya?I.等(Shinya?I.，Ryuhei?W.[P].JP2003093089，2003)將一段蛋白質基因序列在大腸桿菌中表達，得到的重組細胞能將奎寧酮不對稱還原為(S)-3-奎寧醇，產率為76％，e.e.值為100％。