引入树脂吸附促进酵母细胞不对称还原芳香酮

以酵母细胞不对称还原苯乙酮合成S-α-苯乙醇为模型反应,研究了酵母细胞催化芳香酮的不对称还原情况.首先考察了底物和产物对细胞的毒性情况及对反应的不利影响;再在此基础上研究通过引入树脂吸附控制底物和产物浓度以避免较高浓度底物和产物对细胞的毒性,进而提高反应时-空产率.实验发现苯乙酮和α-苯乙醇对酵母细胞活性具有显著的毒害,抑制反应的活性;引入树脂吸附可显著促进反应的进行,使用杭州争光树脂厂的ZG3^#树脂可获得最好的效果;当使用适量的树脂时底物初始浓度即使提高到70 mmoL·L^-1还可以获得较好的产物收率,这比未引入树脂吸附时的底物浓度提高了近1倍.     

水-有机溶剂两相体系中面包酵母不对称还原苯乙酮合成手性苯乙醇的研究

以面包酵母细胞不对称还原苯乙酮合成S-α-苯乙醇为模型反应,研究了水-有机溶剂两相体系促进面包酵母细胞催化芳香酮的不对称还原情况.首先研究了适合于活性细胞催化的两相溶剂体系,实验表明合适的有机溶剂为logp3的溶剂,这与有机相中的酶催化对溶剂的要求相一致.在所选用的溶剂中,正辛烷获得的效果最好.在此基础上进一步考察了两相之间的比率、辅助溶剂、底物浓度以及水相体系的pH等对反应的影响.实验表明两相之间的比率和辅助溶剂对反应有显著的影响,合理改变这些因素可以改善底物在两相之间的分配进而促进反应的进行.反应对底物浓度的敏感性较单相水相体系反应要小得多,而pH对反应的影响与水相中反应相同.在有机溶剂与水相体积比为1:4、添加1%乙醇以及底物浓度为30 mmol·L-1时,产物得率可达到45%左右,这较在水相中反应有显著的提高.     

酵母催化2-辛酮不对称还原为2-辛醇

利用活性酵母细胞催化2-辛酮的不对称还原,合成在制备光学活性物质中具有重要用途的直链手性仲醇.实验发现不对称还原的产物主要是S-2-辛醇,反应的转化率和光学选择性都比较高.考察了底物浓度、产物、辅助底物的种类及浓度,以及pH值和温度对反应的转化率和光学选择性的影响.结果表明,底物和产物对酵母的活性具有一定的毒害作用,产物2-辛醇对酮的还原反应具有抑制作用,酵母能选择性地催化S-2-辛醇氧化为相应的酮;在酵母催化还原2-辛酮的同时需要一定的辅助底物来再生辅酶NAD（P）H,利用10 g•L^-1的葡萄糖作辅助底物较好;温度30 ℃、pH值3.0或7.0为较好的反应条件.     

促进活性细胞催化前手性羰基不对称还原研究进展

利用活性微生物细胞催化羰基不对称还原成为手性醇合成的重要方法。虽然当前已经筛选出许多立体选择性很高的微生物和反应过程,但这类反应能实际应用的还很少,主要是因为产业化方面的研究不够。本文从此出发,结合作者近几年的研究工作对当前活性微生物细胞催化羰基不对称还原相关工程方面的研究进行了详细的介绍和论述。分析了利用活性细胞催化时空产率低的原因,对国内外研究者针对这些原因为提高时空产率所进行的各种研究和提出的方法分别进行了归纳和分析。     

生物催化羰基不对称还原合成手性醇的研究及应用进展

综述了国内外利用生物催化羰基的不对称还原合成手性醇的研究情况。介绍了生物催化各类潜手性羰基化合物不对称还原的原理、菌种的筛选,以及生物催化不对称还原各类羰基化合物的实例。     

基因工程菌在不对称还原制备手性醇中的应用进展

综述了基因工程菌在手性醇合成中的研究情况。介绍了合成手性醇的酶学研究及酶的基因特性,重点阐述了工程菌的质粒构建及表达体系对不对称合成的催化效率和立体选择性的影响,并对基因工程菌不对称还原制备手性醇的应用前景进行了展望。     

酵母细胞催化4-氯-乙酰乙酸乙酯的不对称还原反应

研究了酵母细胞催化4-氯-乙酰乙酸乙酯还原为手性化合物4-氯-(S)-3-羟基丁酸乙酯反应的工艺条件,讨论反应条件对产物得率及对映体过量(e.e.值)的影响。将质量分数5%的酵母加入培养基中静置培养12h后,加入20%质量分数的蔗糖、2.5%质量分数的底物,在30℃、pH值7.2、200r/min振荡培养8h,最大产率和产物e.e.值分别可达91.7%和97.8%。而手性助剂L-谷氨酰胺和L-半胱氨酸并未对实验结果有明显影响。     

离子液体中酵母细胞催化的不对称还原反应

以咪唑类离子液体/水两相为反应体系,考察了咪唑类离子液体的不同咪唑环取代烷基链、离子液体与水相的体积比、反应温度、摇床转速和水相pH对酵母Candida Pseudotropicalis催化还原2'-氯-苯乙酮制备S-2'-氯-苯乙醇反应的影响。结果表明,随着离子液体咪唑环上取代烷基的增大,S-2'-氯-苯乙醇的收率呈下降趋势。以1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐/水两相为反应体系,在2'-氯-苯乙酮初始浓度为3 g/L,辅助底物葡萄糖浓度为50 g/L的条件下,较合适的反应条件为离子液体与水的体积比1:50,水相pH值6.8,反应温度30℃,摇床转速200 r/min,反应24 h,产物S-2'-氯-苯乙醇产率可达85.9%,ee值大于99.9%。酵母细胞催化剂的重复使用实验表明,随着使用次数增加,离子液体/水两相体系中酵母细胞的催化作用明显下降。     

酮的不对称还原研究进展

醇类化合物尤其是仲醇类化合物是重要的反应中间体,在工业生产、药物生产以及日常生活中都有重要用途.近年来,由酮类化合物不对称还原为醇类化合物成为有机合成化学的前沿领域,发展迅速,并取得了许多成就.介绍了近年来酮类化合物的不对称还原的研究进展,对多种不对称还原反应做了介绍.     

水/有机溶剂双相中固定化啤酒酵母细胞催化三甲基硅乙酮不对称还原

Asymmetric synthesis of (-)-1-trimethylsilyl-ethanol with immobilized Saccharomyces cerevisiae cells in water/organic solvent biphasic system was studied,The effects of shake speed,hydrophobictiy of organic solvent ,volume ratio of water phase to organic phase,pH value of aqueous phase and reaction temperature on the initial reaction rate,maximum yield and enantiomeric excess(ee) of the product were systematically explored,All the above-mentioned factors had significant infuence on the reaction.n-Hexane was found to be the best organic solvent for the reaction.The optimum shake speed,volume ratio of water phase to organic phase,pH value and reaction temperature were 150 r.min^-1,1/2,8 and 30℃ respectively,under which the maximum yield and enantiomeric excess of the product were as high as 96.8% and 95.7%,which are 15% and 16% higher than those of the corresponding reaction performed in aqueous phase ,To our best knowledge,this is the most satisfactory result obtained.     

活性干酵母与湿酵母催化不对称还原合成(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的对比研究

研究有机溶剂中面包酵母催化2-氧代-4-苯基丁酸乙酯(OPBE)不对称还原合成标题化合物((R)-HPBE),分别考察用干酵母和湿酵母作催化、底物浓度、反应体系和湿酵母保存时间等凶素对OPBE转化率(X<,OPBE>)、HPBE产率(Y<,HPBE>)及(R)-HPBE的光学纯度(e.e.%)的影响.实验结果表明,湿酵母的立体选择性好于干酵母,但转化率和产率很低;乙醚为湿酵母催化较为适宜的介质.另外,湿酵母培养好后应立即反应.     

水相中酿酒酵母催化3-氯-1-苯丙酮的不对称还原反应

实验考察了水相体系中酿酒酵母细胞对3-氯-1-苯丙酮不对称还原的影响. 结果表明,该反应的优势产物为(S)-3-氯-1-苯丙醇,且反应是由单一酶或具有相同催化特性的同工酶催化的. 在实验浓度范围内,该反应不存在底物抑制和产物抑制,但产物对细胞存在毒性而导致细胞失去催化能力,影响产物得率的提高. 当反应体系中Tween-80浓度为2.0 mmol/L, b-环糊精浓度为5.0 mmol/L时,得率从对照组的64.7%分别提高到73.8%和70.6%. 说明同时具有包结作用和改善细胞膜渗透性的Tween-80提高产物得率的效果优于仅具有包结作用的b-环糊精.     

利用植物催化剂不对称还原反应生产手性芳香醇(英文)

Chiral aromatic alcohols are the key chiral building block for many important enantiopure pharmaceu-ticals. In this work,we studied asymmetric reduction of prochiral aromatic ketone to produce the corresponding chiral alcohol using vegetables as the biocatalyst. Acetophenone was chosen as the model substrate. The results in-dicate that acetophenone can be reduced to the corresponding chiral alcohols with high enantioselectivity by the chosen vegetables,i.e. apple(Malus pumila),carrot(Daucus carota),cucumber(Cucumis sativus),onion(Allium cepa),potato(Soanum tuberosum),radish(Raphanus sativus),and sweet potato(Ipomoea batatas) . In the reaction,R-1-phenylethanol is produced with apple,sweet potato and potato as the catalyst,while S-1-phenylethanol is the product with the other vegetables as the catalyst. In term of the enantioselectivity and reaction yield,carrot(D. ca-rota) is the best catalyst for this reaction. Furthermore,the reaction characteristics were studied in detail using car-rot(D. carota) as the biocatalyst. The effects of various factors on the reaction were investigated and the optimal reaction conditions were determined. Under the optimal reaction conditions(reaction time 50 h,substrate concen-tration 20 mmol·L-1,reaction temperature 35 °C and pH 7),95% of e.e.(to S-1-phenylethanol) and 85% chemical yield can be obtained. This work extends the biocatalyst for the asymmetric reduction reaction of prochiral aromatic ketones,and provides a novel potential route to produce enantiopure aromatic alcohols.     

重组菌转化4-氯乙酰乙酸乙酯为R-(+)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯的研究

通过醛基还原酶和6-磷酸葡萄糖脱氢酶的基因构建重组大肠杆菌,并考察加入诱导剂的时间、浓度和诱导时间对酶活的影响,优化重组大肠杆菌的表达。实验结果表明,重组大肠杆菌在对数生长中期加入0.4 mmol/L的诱导剂,在32℃下培养8 h,酶活可达到5.27 U/mg-protein。以重组大肠杆菌为催化剂,研究4-氯乙酰乙酸乙酯转化为-R( )-4-氯-3-羟基丁酸乙酯的反应,发现利用基因重组技术构建的大肠杆菌,可使醛基还原酶和葡萄糖脱氢酶共同表达,实现辅酶再生,提高产物对映体过量值。在转化反应过程中,随着温度升高,产物收率先增加;当转化温度在32℃以上,收率反而会下降。底物对反应有抑制作用,采用分批加入底物的方式可以减少抑制作用,提高产物收率。     

Asymmetric Ketone Reduction by Imine Reductases

The rapidly growing area of asymmetric imine reduction by imine reductases (IREDs) has provided alternative routes to chiral amines. Here we report the expansion of the reaction scope of IREDs by showing the stereoselective reduction of 2,2,2‐trifluoroacetophenone. Assisted by an in silico analysis of energy barriers, we evaluated asymmetric hydrogenations of carbonyls and imines while considering the influence of substrate reactivity on the chemoselectivity of this novel class of reductases. We report the asymmetric reduction of C=N as well as C=O bonds catalysed by members of the IRED enzyme family.     

水/有机溶剂两相体系微生物催化不对称还原制备(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯

研究了水/有机溶剂两相体系中,出芽短梗霉SW0202细胞催化4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)不对称还原制备(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯(CHBE)的过程.有机溶剂的选择表明邻苯二甲酸二丁酯为该反应最适有机溶剂,与单一水相体系相比,水/邻苯二甲酸二丁酯两相体系能明显改善反应效率.通过系统考察一些因素如相体积比、振摇速度、反应温度和pH等对反应速度、摩尔转化率和产物光学纯度的影响发现,这些因素对还原反应的初速度和摩尔转化率有较明显的影响,而对产物的光学纯度影响不明显.优化后的条件为:水与有机溶剂的相体积比1∶1,振摇速度180 r·min-1,温度30℃,pH 7.0.在该优化反应条件下,水/有机溶剂两相体系中出芽短梗霉SW0202细胞催化COBE生成(S)-CHBE不对称还原反应的最大摩尔转化率和产物的光学纯度分别达到了94.8%和97.9%e.e.,在用Na2CO3溶液控制水相pH 7.0条件下,有机相中的产物浓度积累达58.2 g·L-1.     

The Evolution of an Amine Dehydrogenase Biocatalyst for the Asymmetric Production of Chiral Amines

The reductive amination of ketones to produce chiral amines is an important transformation in the production of pharmaceutical intermediates. Therefore, industrially applicable enzymatic methods that enable the selective synthesis of chiral amines could be very useful. Using a phenylalanine dehydrogenase scaffold devoid of amine dehydrogenase activity, a robust amine dehydrogenase has been evolved with a single two‐site library allowing for the direct production of (R)‐1‐(4‐fluorophenyl)‐propyl‐2‐amine from para‐fluorophenylacetone with a k_cat value of 6.85 s⁻¹ and a K_M value of 7.75 mM for the ketone substrate. This is the first example of a highly active amine dehydrogenase capable of accepting aliphatic and benzylic ketone substrates. The stereoselectivity of the evolved amine dehydrogenase was very high (>99.8% ee) showing that high selectivity of the wild‐type phenylalanine dehydrogenase was conserved in the evolution process. When paired with glucose/glucose dehydrogenase, NADH cofactor can be effficiently regenerated and the reaction driven to over 93% conversion. The broad specificity, high selectivity, and near complete conversion render this amine dehydrogenase an attractive target for further evolution toward pharmaceutical compounds and subsequent application.