[發明專利]一種利用菜豆環氧化物水解酶制備(R)-間硝基苯乙二醇的方法

有效

• 申請號: 201811620616.3
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109880876B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 鄔敏辰;李闖;宗迅成;文正;胡蝶;李劍芳
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12P41/00
• 分類號: C12P41/00;C12P7/22;C12R1/19
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種利用菜豆環氧化物水解酶制備(R)?間硝基苯乙二醇的方法，屬于生物催化技術領域。本發明以表達有環氧化物水解酶PvEH2的大腸桿菌全細胞為催化劑，根據其針對外消旋間硝基環氧苯乙烷的優良的立體選擇性特性，通過建立一種雙相體系——石油醚/水，提高了底物的初始上樣濃度和整個催化反應的效率，減輕了單水相體系中高濃度的間硝基環氧苯乙烷對于PvEH2活性的抑制，同時降低了底物自發水解的程度，產物鄰二醇的對映體純度(ee_p)可達90.2％，底物的轉化率可達99.5％。

技術領域

本發明涉及一種利用菜豆環氧化物水解酶制備(R)-間硝基苯乙二醇的方法，屬于生物催化技術領域。

背景技術

(R)-間硝基苯乙二醇((R)-m-nitrophenyl-1,2-diol，簡寫為(R)-mNPED)分子式為C₈H₉O₄N，是醫藥和精細化工等領域中一種具有較高附加值的手性化合物，利用其制備的光學純α-羥基酸是合成前列腺素、頭孢菌素以及血管擴張素轉化酶抑制劑等物質的重要的手性砌塊。

目前，在制備某些手性環氧化物時，利用Sharpless不對稱環氧化、Jacobsen環氧化和水解拆分等傳統化學法制備的結果往往不盡如人意，產物的對映體過量率(enantiomeric excess,ee)一般只有30％-80％，而且所使用的重金屬催化劑也給環境帶來巨大的威脅。近年來，生物酶動力學拆分和歸一性水解法由于具有其較好的立體選擇性，而不斷受到重視。環氧化物水解酶(epoxide hydrolases,EHs)就是其中一類重要的酶，該酶可以催化環氧化物的開環水解，將水分子立體選擇性地加成到環氧三元環上，生成結構與之相應的1,2-鄰位二醇。

EHs來源廣泛、無需輔因子、反應條件環境友好，被認為是一種頗具開發潛力和研究價值的生物催化劑。基于EHs的催化機理，可以將EHs介導的不對稱催化反應劃分為兩大類型：動力學拆分和對映歸一性水解。前者通過使用對映選擇性較高(通常要求對映選擇率E值不低于30)的EHs對外消旋環氧化物底物進行手性拆分的反應，最終獲得對映體純度較高(ee≥95％)的單構型環氧化物。但是拆分反應自身存在一定的局限性——所得單構型環氧化物的理論產率僅有50％。而另一類型反應——對映歸一性水解中產物鄰二醇的理論產率可達到100％。使用單個EH實現對外消旋環氧化物的歸一性水解是一種理想的生物催化模式，但是這要求EHs對于指定環氧化物的兩種構型必須具備高而且互補的區域選擇性，然而目前這種EHs較少。

迄今為止，也僅有少數利用EHs，即生物法制備(R)-mNPED的報道。有研究者利用從兔肝提取的EH通過水解外消旋間硝基環氧苯乙烷(racemic m-nitrostyrene oxide；簡稱為rac-mNSO)，但是最終制備的手性純(R)-mNPED的產率僅有40％(G.Bellucci,C.Chiappe,F.Marioni,Enantioselective hydrolysis of substituted phenyloxiranes by rabbitliver microsomal epoxide hydrolase[J],Indian Journal of Chemistry Section B-organic Chemistry Including Medicinal Chemistry,31(1992)828-831)。此外，還有研究團隊利用可以表達EH的Aspergillus niger細胞制備(R)-mNPED，但是在單水相中產物的產率最高僅有48％，且光學純度也只有66％ee_p(H.Jin,Z.Y.Li,X.W.Dong,Enantioselective hydrolysis of various substituted styrene oxides withAspergillus niger CGMCC 0496[J],OrganicBiomolecular Chemistry,2(2004)408-414)。