[發明專利]一種利用微藻不對稱還原合成手性醇的方法

在審

• 申請號: 201410012046.5
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN103757061A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 楊忠華;曾嶸;陳庚華;鄧新星;侯亞利;黃皓;左振宇
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學;湖北大學
• 主分類號: C12P7/22
• 分類號: C12P7/22;C12P7/04;C12R1/89
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 涂潔

技術領域

本發明涉及生物催化與轉化技術領域，具體的說是一種合成手性醇的方法。

背景技術

手性醇因其特殊的結構，成為手性醫藥、農藥、香精香料及其它精細化學品合成的關鍵手性砌塊與中間體，高效合成手性醇是這些手性產品合成的關鍵。利用微藻細胞催化前手性羰基化合物不對稱還原合成手性醇是手性醇最有效的合成方法，因為微藻細胞內含有大量催化羰基還原的氧化還原酶，且胞內環境為酶活的充分發揮提供了適宜的生理條件，最重要的是，微藻細胞通過光合作用可原位再生還原反應所需要的輔酶，其原理見附圖1。如申請人于2011年7月18日申請的公開號為102286542A的專利申請，公開了一種“光驅生物催化前手性羰基化合物不對稱還原合成手性醇的方法”，就是以綠藻作為生物催化劑催化前手性羰基化合物不對稱還原合成手性醇。但是，現有技術中，輔酶再生效率不高是限制其催化不對稱還原合成手性醇效率的關鍵問題，這限制了該技術在實際生產中的應用。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種工藝簡單、成本低、能夠大幅提高微藻不對稱還原催化活性，高效合成手性醇的利用微藻不對稱還原合成手性醇的方法。

技術方案包括微藻擴大培養、微藻不對稱還原反應及反應產物回收，所述微藻不對稱還原反應中，將經微藻擴大培養后收集的微藻、Calvin循環的酶抑制劑和待催化的前手性羰基化合物加入反應體系中在光照條件下進行催化反應，所述Calvin循環的酶抑制劑為核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶抑制劑和/或甘油醛-3-磷酸脫氫酶抑制劑。

所述核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶抑制劑主要是羧化酶類的抑制劑，如2-羧-阿拉伯醇-1-磷酸（CA1P）、乙醇酸、乙醛酸或脯氨酸等，優選2-羧-阿拉伯醇-1-磷酸（CA1P），其對核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（Rubisco）是一個強抑制劑；所述甘油醛-3-磷酸脫氫酶抑制劑可以為巰基試劑，如碘乙酸、對氯汞苯甲酸、對硝基苯氨甲酰甲基溴(NPCM-溴)、安吉利鹽（AS）或2-(N,N-二乙基氨基)-二氮烯-2-氧-二乙基銨鹽（DENAO）。

所述核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶抑制劑和甘油醛-3-磷酸脫氫酶抑制劑的添加量分別為最終濃度為0.01-0.1g/L，優選0.05g/L，兩類抑制劑可以同時添加或擇一添加。

所述微藻不對稱還原反應中，所述催化反應的光照條件為恒溫連續光照，反應溫度20-35℃，光照強度2000-6000Lux，反應0.2-2天。

所述微藻擴大培養步驟為：向微藻培養生物反應器中加入滅菌后的微藻培養基，并接種微藻藻種液，接種后其OD_685nm為0.1-0.2，進行藻體培養，培養條件為溫度25-30℃，光照強度2000-9000Lux，通含CO₂濃度為1-5%（v/v）的空氣，通氣量為0.01-0.07vvm，培養5-7天后收集藻體。

所述微藻為具有光合作用的各種微藻，如螺旋藻、小球藻、斜生柵藻、聚球藻、纖細裸藻、細長聚球藻、紅藻、水華藻或集胞藻等等。

所述前手性羰基化合物為芳香酮、β-羰基酯或脂肪酮等現有常用于手性醇合成的前手性羰基化合物。所述芳香酮可以列舉出苯乙酮、4′-氯苯乙酮（對-氯苯乙酮）、2′-氯苯乙酮（鄰-氯苯乙酮）、4′-氟苯乙酮（對-氟苯乙酮）、2′-氟苯乙酮（鄰-氟苯乙酮）；所述β-羰基酯可以列舉出乙酰乙酸乙酯、4-溴乙酰乙酸乙酯、4-氯乙酰乙酸甲酯、4-氯乙酰乙酸甲酯、4,4,4-三氯-3-羰基丁酸乙酯、α-甲基-β-羰基丁酸甲酯等；所述脂肪酮可以列舉出2-辛酮、3,3-二甲基-2-丁酮、2-環己酮甲酸乙酯等。

所述微藻不對稱還原反應中的反應體系可以為磷酸鹽、tris鹽酸等緩沖體系構成的常用反應體系。

發明人針對背景技術中存在問題，對合成手性醇過程中的微藻不對稱還原反應進行了深入研究，發現如下：