[發明專利]一種Baeyer-Villiger單加氧酶及其應用

在審

• 申請號: 202011361053.8
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112481224A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 倪曄;魏世譽;許國超;韓瑞枝;周婕妤
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12N9/02
• 分類號: C12N9/02;C12P11/00
• 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: 仇鈺瑩

本發明公開了一種Baeyer?Villiger單加氧酶及其應用，屬于生物工程技術領域。本發明針對已經報道的Baeyer?Villiger單加氧酶的對底物硫醚的低催化活性，熱穩定性差、產物ee值低等問題，提供了另外一種Baeyer?Villiger單加氧酶，該酶對線性酮、環酮和硫醚底物表現出的高立體選擇性，并對環己酮和苯甲硫醚所具有的高催化活性，能夠直接有效解決目前單加氧酶所存在的問題。在以苯甲硫醚為底物制備S?苯甲亞砜時，轉化率可達95％以上，得率可達99.5％。為工業化生產光學活性亞砜提供了一種新的思路和方法。

技術領域

本發明涉及一種Baeyer-Villiger單加氧酶及其應用，屬于生物工程技術領域。

背景技術

Baeyer-Villiger單加氧酶(BVMO)屬于黃素蛋白單加氧酶的一個分支，除了催化羰基的親核氧化，還能實現雜原子的親電氧化，主要以含硼、硒、硫等雜原子的有機化合物為主。由于其底物譜寬這一特性，在工業催化中得到了廣泛應用。

光學活性亞砜作為一種重要的手性化合物，在化學合成工業的幾乎每個領域都有很大的需求而吸引了眾多關注，涉及到新型合成試劑、藥物和功能材料的設計與開發。

手性亞砜作為一類極其有用的化合物，在不對稱合成和醫藥領域具有廣泛而重要的應用。通過化學方法很難實現硫醚的選擇性亞砜化，因此酶介導的選擇性亞砜化在過去幾十年來都是有機化學家關注的熱點之一。目前，許多酶和微生物整細胞作為催化劑已經被成功地用來催化合成手性亞砜，成為化學法的有益補充，其優點可以概括為更高的立體選擇性。這主要是由于酶對底物的專一性識別作用、環境相容性和安全性。生物催化劑通常為微生物、植物以及動物細胞或者分離得到的酶，這些都是可再生的，使用后在環境中很容易降解，對環境沒有污染。生物催化過程的反應條件溫和，通常以水作為溶劑體系，比使用有機溶劑和有毒催化劑的化學法安全得多。正是由于生物催化的這些優勢，利用生物法合成手性亞砜受到了越來越多的關注。關于手性亞砜生物法合成的報道也是從易制得的前體硫醚出發，經過微生物整細胞或者游離的酶對其進行氧化加氧反應，得到光學純的亞砜。例如，Adam等人以苯甲硫醚為唯一碳源，通過富集培養從土壤中篩選出了一株菌株，然后用其整細胞對一系列芳基烷基硫醚進行了不對稱氧化，生成的亞砜產物為S構型，最高的ee值高達以上99％，但是其對底物的耐受性很低，底物濃度只有1mM。而利用具有BV單加氧酶活性的菌株對一系列的苯基烷基硫醚和對甲基苯基烷基硫醚進行氧化時，可以生成S構型的產物，但ee值都很低 (《A highly enantioselective biocatalytic sulfoxidation by thetopsoil bacterium Pseudomonas frederiksbergensis》，公開于2004年)。后續有研究更加深入地報道了真菌對前手性硫醚的不對稱氧化，包括芳基烷基硫醚、節基烷基硫醚、雜芳基烷基硫醚以及二烷基硫醚等等；幾乎對所有硫醚的氧化都生成S構型的產物，ee值大于80％，得率大于79％(Holland等，《Biotransformation of sulfides byRhodocoeccuserythropolis》，公開于2003年)。眾所周知，微生物整細胞中起催化作用的歸根結底還是各種酶，而目前能立體選擇性氧化硫醚生成相應亞砜(或砜)的酶主要有過氧化物酶和單加氧酶。其中，辣根過氧化物酶、釩加鹵酶和氯過氧化物酶等催化一系列脂肪族和芳香族硫醚的氧化已經得到研究，但是產物的對映體純度并不能達到要求。不同來源的過氧化物酶催化硫醚的不對稱亞砜化反應，存在底物上載量低、產物ee值低等問題。