[發(fā)明專利]高光學(xué)純L-高絲氨酸及其衍生物的生物合成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510980331.0
• 申請(qǐng)日: 2015-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN105506014B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許崗;曾紅宇;陳梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南寶利士生物技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C12P13/06
• 分類號(hào): C12P13/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 魏娟

本發(fā)明公開了一種高光學(xué)純L?高絲氨酸及其衍生物的生物合成方法，該方法是在反應(yīng)液中，丙酮酸與醛類化合物原料在醛縮酶的催化作用下，進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)所得產(chǎn)物在甲酸脫氫酶和L?氨基酸脫氫酶復(fù)合酶的催化作用下，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)所得產(chǎn)物依次經(jīng)過層析分離、脫鹽、脫色、濃縮結(jié)晶、干燥處理，得到L高絲氨酸或L高絲氨酸衍生物；該方法利用簡單易得的原料經(jīng)兩步生物法合成L?高絲氨酸及其衍生物，具有操作步驟少、環(huán)境污染小、條件溫和、設(shè)備簡單、效率高的優(yōu)點(diǎn)，有利于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)高光學(xué)活性的L?高絲氨酸及L?高絲氨酸系列衍生物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高光學(xué)純L-高絲氨酸及其衍生物的生物合成方法，特別涉及一種以丙酮酸與醛類化合物為原料，在醛縮酶及甲酸脫氫酶和L-氨基酸脫氫酶復(fù)合酶催化下制備高光學(xué)活性L-高絲氨酸及其衍生物的方法，屬于生物合成技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

L-高絲氨酸是一種非蛋白氨基酸，由于其結(jié)構(gòu)活性，L-高絲氨酸及其衍生物，在藥物學(xué)、生物學(xué)、植物生理學(xué)、肽合成等方面越來越得到科研工作者的認(rèn)識(shí)，其主要用途是作為醫(yī)藥中間體。

目前，國內(nèi)外L高絲氨酸的生產(chǎn)方法分為化學(xué)法和生物法。化學(xué)法是比較經(jīng)典的方法，主要有化學(xué)合成和化學(xué)拆分。化學(xué)合成主要是以L-蛋氨酸和甲基化試劑碘甲烷為起始原料，經(jīng)親核反應(yīng)生成碘甲基-L-蛋氨酸，再在碳酸氫鉀的作用下合成L-高絲氨酸。化學(xué)拆分法是用手性拆分試劑和混旋高絲氨酸形成非對(duì)應(yīng)異構(gòu)體進(jìn)行拆分得到L-高絲氨酸，光學(xué)純度可達(dá)98％，但是此方法需要昂貴的手性拆分試劑，成本較高，工業(yè)生產(chǎn)不易采用，而且產(chǎn)生大量的有機(jī)溶劑會(huì)污染環(huán)境。

生物法又包括微生物發(fā)酵法和細(xì)胞外酶轉(zhuǎn)化法，微生物發(fā)酵法專屬性較強(qiáng)，條件溫和，環(huán)境污染少，但存在反應(yīng)產(chǎn)物成分復(fù)雜，分離繁瑣的缺點(diǎn)；酶催化轉(zhuǎn)化則是一種高選擇性反應(yīng)，不同種類的酶可作用于不同構(gòu)型和不同種類的特定底物，從而達(dá)到定向轉(zhuǎn)化的目的。目前酶法制備L-高絲氨酸國內(nèi)外尚無報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中L-高絲氨酸的合成方法存在過程繁瑣、反應(yīng)條件苛刻、收率低、分離提純困難、環(huán)境污染嚴(yán)重等一系列缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種以廉價(jià)的丙酮酸和甲醛為原料，利用三種酶組合兩步催化，高產(chǎn)率獲得L-高絲氨酸的方法，該方法綠色環(huán)保、反應(yīng)條件溫和、成本低，滿足工業(yè)要求。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種高光學(xué)純L-高絲氨酸及其衍生物的生物合成方法，該方法為：在反應(yīng)液中，丙酮酸與醛類化合物原料在醛縮酶的催化作用下，進(jìn)行反應(yīng)I；反應(yīng)I所得產(chǎn)物在甲酸脫氫酶和L-氨基酸脫氫酶復(fù)合酶的催化作用下，進(jìn)行反應(yīng)II，反應(yīng)II所得產(chǎn)物依次經(jīng)過層析分離、脫鹽、脫色、濃縮結(jié)晶、干燥處理，得到L-高絲氨酸或L-高絲氨酸衍生物；

所述的丙酮酸具有式1結(jié)構(gòu)：

所述的醛類化合物具有式2結(jié)構(gòu)：

所述的L-高絲氨酸衍生物具有式3的結(jié)構(gòu)：

其中，R為氫、烷基或芳基；

R₁為烷基或芳基。

本發(fā)明的技術(shù)方案首次丙酮酸與醛類化合物原料依次在醛縮酶及甲酸脫氫酶和L-氨基酸脫氫酶復(fù)合酶的催化下分兩步制備L-高絲氨酸或L-高絲氨酸衍生物；其合成路線為(以甲醛的反應(yīng)為例)：

反應(yīng)原理為(以甲醛的反應(yīng)為例)：