[發明專利]一種轉氨酶連續化反應制備手性胺的方法

在審

• 申請號: 202111664553.3
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114317629A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 楊恒權;衛偉;樊敏;張明
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C12P13/00
• 分類號: C12P13/00;C12N9/10
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 張向瑩

本發明屬于酶催化領域，具體涉及一種轉氨酶連續化反應制備手性胺的方法。該方法將轉氨酶與輔因子分散在PBS緩沖液中形成混合液；然后將混合液加入到含有界面活性固體SiO₂納米顆粒的油相中，經高速攪拌形成包封轉氨酶和輔因子的油包水型Pickering乳液；最后將Pickering乳液裝入固定床反應器中進行連續流動反應制備手性胺。本發明操作簡單，連續運行600小時以上，反應轉化率基本維持不變，輔因子總轉化數可高達5000以上，且轉氨酶活性基本維持不變，輔因子也基本沒有損失。

技術領域

本發明涉及酶催化領域，具體涉及一種轉氨酶連續化反應制備手性胺的方法。

背景技術

手性胺類化合物廣泛存在于天然產物、藥物分子和多功能材料中，而且作為重要中間體、催化劑和手性輔劑在有機合成中也有廣泛的應用，因此，發展高效的方法合成各種手性胺化合物及相應的骨架結構具有重要的科學意義和應用價值。

目前工業上合成手性胺類藥物中間體主要采用化學合成法，化學合成法需要多種危險、有毒的試劑和重金屬催化劑，并且反應步驟多、反應溫度較高，導致手性胺產率較低并伴隨嚴重的環境污染，且對復雜取代基的底物不能實現高效轉化，同時由于產物后處理困難，生產的胺手性物質純度很難達到工業生產要求。由于酶具有活性高、特異性強、立體選擇性高、反應條件溫和等優勢，生物酶法逐漸取代化學合成方法成為手性胺制備中最有前景的合成方法之一，而目前生物酶固定法普遍采用化學鍵合、物理吸附等方法，酶活性受化學鍵影響有部分失活，且循環利用過程中有酶的損失。

酶輔因子在生物酶法合成手性胺中起著重要的作用，因為轉氨酶需要它們來協同催化制備手性胺類藥物中間體。目前在生物酶合成手性胺類藥物中間體的過程中，主要采用外源添加輔因子循環的方法或者通過靜電作用力、氫鍵吸附固定輔因子等方法，反應過程中有輔因子的損失以及損耗，并不能實現輔因子的原位反應再生。

發明內容

本發明針對現有技術中轉氨酶固載化影響酶活性、轉氨酶循環過程中酶量損失以及輔因子無法高效循環再生利用的問題，提供一種基于Pickering乳液包封轉氨酶和輔因子的固定床連續流動體系，用于制備手性胺類化合物，有效避免了酶固載化過程中活性損失及流失問題，同時可實現乳滴限域空間內轉氨酶與輔因子的協同催化及輔因子的循環再生。

為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現：

一種轉氨酶連續化反應制備手性胺的方法，包括以下步驟：

步驟1：將SiO₂納米顆粒超聲分散于甲苯中，然后加入疏水硅烷和有機胺；在氮氣保護下，攪拌回流；經離心分離，洗滌，干燥，得到具有界面活性的SiO₂納米顆粒；

步驟2：將步驟1得到的具有界面活性的SiO₂納米顆粒加入到有機溶劑中，超聲分散均勻后獲得油相體系；將轉氨酶和輔因子加入到PBS緩沖溶液中，混合均勻后得到水相體系；將油水兩相體系混合，經高速攪拌形成包封轉氨酶和輔因子的粒徑均一的油包水型Pickering乳液；

步驟3：將步驟2得到的油包水型Pickering乳液裝入固定床反應器中，通過恒流泵從固定床上端輸送反應物溶液，并向反應物溶液中添加輔酶再生物，產物從固定床下端收集。

進一步，所述步驟1中SiO₂納米顆粒的粒徑為60-80nm；攪拌回流溫度為60-120℃，攪拌回流時間為3～6h。

進一步，所述步驟1中疏水硅烷為甲基三甲氧基硅烷、二氯二甲基硅烷或辛基三甲氧基硅烷；有機胺為正己胺或三乙胺。

進一步，所述步驟1中SiO₂與疏水硅烷的摩爾比為1:0.06～1:0.6，疏水硅烷與有機胺的摩爾比為1:0.5～1:3。