手性中间体(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯制备工艺改进

开发了一种绿色环保的阿托伐他汀手性中间体(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的制备工艺。该工艺采用双固定化酶法合成,以4-氯乙酰乙酯为起始原料,先用ADH酶还原生成(S)-(-)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯,然后在脱卤酶的催化下与氰化钠反应制得(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯。该制备工艺简单反应条件温和,原子经济性高,其总收率可达到85%以上。

水／离子液体两相体系中出芽短梗霉催化4-氯-乙酰乙酸乙酯不对称还原合成(S)-4-氯-3-羟基-丁酸乙酯

考察了水/离子液体两相体系中出芽短梗霉(Aureobasidium pullulansCGMCC1244)催化4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)不对称还原生成光学活性(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯((S)-CHBE)的性能,并对反应条件如摇床转速、相体积比、温度、初始底物浓度和pH值等进行了优化.结果表明,在水/1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐体系中,出芽短梗霉催化COBE不对称还原生成(S)-CHBE,在30℃,pH6·6,摇床转速180r/min和不对称反应8h条件下,反应物的转化率、产物ee值和浓度分别达到95·6%,98·5%和47·1g/L.在控制pH值为6·6的情况下,通过分添加底物可有效提高产物(S)-CHBE浓度至75·1g/L.

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180r·min-1,温度30℃,pH7.0。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pH7.0条件下,有机相中的产物浓度积累达58.2g·L-1。

生物催化不对称还原方法生产(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯

通过筛选得到不对称还原4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)合成(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯(S-CHBE)对映选择性好的微生物菌株出芽短梗霉菌(Aureobasidiumpullulans)SW0202.对其还原反应条件进行优化,得到最佳转化条件为:初始细胞浓度0.32g/mL(以湿菌体计),底物浓度20g/L,pH7.0,温度30℃.在此优化条件下,产物浓度达20.32g/L,摩尔转化率为79.6%,产物对映体过量值e.e.为97.8%.分批添加底物可显著减小底物的抑制作用.

Bacillus megaterium WZ009催化合成(R)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯和(S)-3-羟基-γ-丁内酯

以外消旋4-氯-3-羟基丁酸乙酯为唯一C源的富集培养筛选得到一株菌株WZ009,经16S rDNA测序鉴定为巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium)。B.megaterium WZ009静息细胞可以立体选择性催化(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯水解和脱氯反应得到光学纯的(R)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯(e.e.≥99%)和(S)-3-羟基-γ-丁内酯(e.e.≥95%)。笔者对B.megaterium WZ009不对称催化反应影响因素(温度、pH、中和剂、底物浓度、时间进程以及细胞重复利用)进行优化研究,确定了该反应体系最优条件:底物浓度200 mmol/L,中和剂氨水,pH 7.2,40℃反应12 h,转化率达到50.6%,底物对映体过量值为99.6%。该生物催化合成(R)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯和(S)-3-羟基-γ-丁内酯过程具有良好的工业化应用前景。

重组E.coli CCZU-K14高效合成(S)-3-羟基-4-氯丁酸乙酯研究

为了避免在反应过程中加入昂贵的辅酶因子NAD+及有效地转化4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)合成(S)-3-羟基-4-氯丁酸乙酯((S)-CHBE),在水相反应体系中加入L-谷氨酰胺(200mmol/L)以提高重组E.coli CCZU-K14细胞内NADH的浓度以及催化活性。当与不添加L-谷氨酰胺相比,添加L-谷氨酰胺后催化活性提高了1.1倍。进一步,在含L-谷氨酰胺(200mmol/L)反应体系中加入了β-环糊精(n(β-环糊精)∶n(COBE)=0.4∶1)。与不添加β-环糊精相比,添加β-环糊精后E.coli CCZU-K14催化活性提高了1.35倍。在L-谷氨酰胺-β-环糊精-水反应体系中,催化还原3 000mmol/L COBE反应12h,(S)-CHBE(>99%e.e.)的产率达到94.9%。总之,研究结果为生物催化不对称高效合成(S)-CHBE工业化生产奠定了基础。

酵母发酵液催化不对称还原反应合成(S)-4-氯-3-羟基-丁酸乙酯的条件优化

目的优化酵母发酵液直接催化4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)合成(S)-4-氯-3-羟基-丁酸乙酯((S)-CHBE)的反应条件.方法考察酵母发酵液催化该反应过程中基质变化的规律,研究底物和能源供体对反应的影响,并通过正交实验设计法优化反应条件.结果在酵母发酵液催化COBE不对称还原反应的过程中,底物和还原糖消耗、产物合成相对集中在反应的前期;反复分批式添加底物和蔗糖有利于反应效率的提高;正交实验优化反应条件的结果表明酵母发酵液直接催化COBE不对称还原反应合成(S)-CHBE的最佳反应条件为蔗糖添加方式Ⅱ(反应开始2h后添加5g/120mL),底物添加方式Ⅳ[0.5(3)],缓冲剂添加量2g/120mL,β-环糊精添加量为2g/120mL,反应后测定产物的产率达96%,ee(对映体过量值)达100%.结论通过反应条件优化提高了酵母发酵液的催化效果.

重组大肠杆菌细胞不对称还原4-氯乙酰乙酸乙酯合成(R)-(+)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯

从赭色掷孢酵母(Sporobolomyces salmonicolorZJU0105)中克隆出NADPH依赖型醛基还原酶基因,构建了重组大肠杆菌E.coliBL21(pET28-ALR0105),该工程菌可以高效地表达醛基还原酶.将重组细胞用于催化4-氯乙酰乙酸乙酯不对称还原,合成出具有光学活性的(R)-(+)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯.实验发现,在加入适量辅酶及辅酶再生酶的条件下,利用重组细胞催化还原反应可以获得比使用赭色掷孢酵母更高的转化率、产率和ee值,得到了几乎是光学纯的(R)-(+)-型产物,从而解决了酵母细胞催化此类反应ee值较低的问题.考察了辅酶及共底物的添加、底物和产物的浓度、pH值、温度以及菌体密度等因素对还原反应的影响.结果表明,不对称还原反应必须在辅酶NADPH和辅酶再生酶系及共底物葡萄糖的参与下进行;底物和高浓度的产物对还原反应有一定的抑制作用;当pH>6.0时,反应的转化率及产率都显著降低;高密度重组细胞可以减小底物的抑制作用.

CTAB透性化酵母细胞生物催化合成(S)-(+)-3-羟基丁酸乙酯

利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)透性化啤酒酵母细胞中高活性的脱氢酶,借助于辅助底物乙醇和葡萄糖,对3羰基丁酸乙酯(EOB)不对称还原合成(S)(+)3羟基丁酸乙酯((S)(+)3EHB)进行了研究.结果表明,CTAB透性化酵母细胞中的醇脱氢酶和6磷酸葡萄糖脱氢酶的活性分别比未经处理的酵母细胞高482倍和6.5倍.在相同条件下,CTAB透性化细胞对EOB的还原比未经处理的酵母细胞快.细胞浓度对反应有明显影响,当透性化酵母细胞浓度<90mg/ml时,(S)(+)3EHB的产率和对映体过量值都较低;当酵母细胞浓度≥90mg/ml,在最佳进料速率、最适温度和pH条件下,振摇速度为125r/min时,(S)(+)3EHB的浓度达到最大值314mmol/L.在反应开始的6h内,(S)(+)3EHB的产率可达94%,对映体过量值≥98%,但24h后产率和对映体过量值分别降低到85%和91%.

酵母发酵液直接催化4-氯-乙酰乙酸乙酯不对称还原生成4-氯-3-羟基-丁酸乙酯

考察了面包酵母发酵液直接催化4-氯-乙酰乙酸乙酯（COBE）的不对称还原反应,并进行了手性添加物的筛选和反应条件的优化实验. 结果表明,以β-环糊精为手性添加物时,酵母发酵液催化COBE不对称还原生成光活性产物（S）-4-氯-3-羟基-丁酸乙酯（（S）-CHBE）的产率和ee值分别高达76%和92%. 在一定条件下,增大β-环糊精浓度,有利于（S）-CHBE的生成. 最佳酵母菌培养时间为16～18 h, 最佳反应温度和pH值分别为29～31 ℃和7.2.

面包酵母催化不对称合成4-氯-(R)-3-羟基丁酸乙酯

以4 氯乙酰乙酸乙酯为原料,以面包酵母为手性生物催化剂,选择性合成光学活性4 氯 (R) 3 羟基丁酸乙酯。经IR、GC MS、1HNMR和旋光度测定,表明所得产品的结构与预期的结构一致。分别考察了面包酵母用量、葡萄糖浓度、底物投入量、pH值、反应时间以及反应温度等因素对产品比旋光度的影响。结果表明,4 氯乙酰乙酸乙酯不对称生物还原反应的适宜条件为:面包酵母6 0 0g/L、葡萄糖2 0g/L、反应温度34℃、底物加量16mL/L、反应时间4 8h、pH为5 ,产品的比旋光度为[α]2 0D =+13 9°。

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。

外消旋体4-氯-3-羟基丁酸乙酯的化学合成

采用化学方法,从4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)出发,合成得到4-氯-3-羟基丁酸乙酯(CHBE),收率为82.5%、纯度达96.779%,并对合成产物的结构进行了表征。

酶法合成阿托伐他汀侧链中间体(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯的研究进展

第三代羟甲戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶抑制剂——阿托伐他汀是年销售额超过百亿的重磅降血脂药物,因其疗效显著而广受医生患者好评。阿托伐他汀主要通过疏水性母核及手性侧链进行合成,而手性侧链的制备是合成关键。目前,生物催化技术在手性药物合成中的应用备受关注,而阿托伐他汀手性侧链中间体(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯的酶法合成也成为研究热点。本文主要介绍近年酶法合成在(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯中的研究进展。

水/有机溶剂双相酶偶联体系不对称还原制备(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯

酶分子经济性是评估单位酶催化剂分子催化效率的常数,其定义为单位酶活力催化的时空产率,即比时空产率。本研究以模式底物4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)为研究目标,系统考察了底、产物对参与催化反应的羰基还原酶(CR2)及葡萄糖脱氢酶(GDH)各自酶活力的毒害及抑制作用,对此从17种有机溶剂中筛选较适合该体系的有机溶剂-邻苯二甲酸二丁酯,进一步确定水/有机双相最佳反应比例为1:1。在此基础上,采用先单水相后双相的反应形式,结合底物补料策略将底物浓度提高至300 mmol/L,反应6 h后产物得率高达97.4%,光学纯度大于99.9%e.e.,有机相中产物浓度达到475 mmol/L,比时空产率达到16.2 mmol/L·h·U,相比于所报道的酶偶联体系,本研究构建的双相体系具有较好的酶分子经济性。

有机相酶催化氨解反应拆分制备(R)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯

通过脂肪酶催化的氨解反应拆分4-氯-3-羟基丁酸乙酯.经过对脂肪酶及反应溶剂的筛选,确定最佳脂肪酶及溶剂分别为Novozym435和二氧六环;并在该反应体系中考察了温度、底物浓度、酶浓度与摇床转速对反应的影响.综合考虑反应的反应速度和对映体选择率,确定较佳的反应条件为:温度30℃、底物浓度0.5mol/L、酶量10mg/mL、摇床转速200n/min.反应35h后,ee可以达到99%以上,此时转化率为57.7%.

(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的合成新方法

研究了一条新的路线用于他汀类药物的重要中间体(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的合成.以廉价、易得的L-(-)-苹果酸为起始原料,经酯化、还原、溴代和氰化四步反应得到目标化合物(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯,合成总收率为56.7%.所有中间体和最终产物均由ESI-MS,1HNMR和13CNMR光谱及比旋光度表征并与文献值比较.该方法原料易得、操作简便、收率良好,产物容易分离纯化,是一条适合大规模制备(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的新合成工艺路线.

固定化假单胞菌脂肪酶催化(R,S)-3-羟基丁酸乙酯转酯化拆分

设计制备出比表面积290.6 m2/g、平均孔径和孔体积16.5 nm和1.66 cm3的功能化介孔载体G-NH2-MCF,G-NH2-MCF共价结合假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas sp Lipase,PSL),获得了固定化酶PSL/G-NH2-MCF。在甲苯溶剂中,乙酸乙烯酯作酰化剂,固定化酶PSL/G-NH2-MCF催化(R,S)-3-羟基丁酸乙酯的转酯化拆分反应,转化率为15.6%,(S)-3-羟基丁酸乙酯的对映体过量值(eeS)为17.8%,(R)-3-乙酸基丁酸乙酯对映体过量值(eeP)为96.2%,对映选择性参数E为61;而在相同条件下,使用游离酶PSL催化拆分反应,转化率、eeS、eeP和E值分别为2.16%,1.95%,88.2%和16,PSL经G-NH2-MCF固定化后催化性能得到明显提高。同时研究了固定化酶PSL/GNH2-MCF催化(R,S)-3-羟基丁酸乙酯转酯拆分的反应条件对转化率和对映选择性的影响规律。

交联醇脱氢酶聚集体的制备及其在(R)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯合成中的应用

基于基因组序列数据库挖掘新酶的技术,从白色念珠菌Candida albicans基因组中克隆了一条新型醇脱氢酶(CADH)基因,并在大肠杆菌Escherichia coli Rosetta(DE3)中表达。为克服游离酶稳定性差、不能重复使用的缺点,探索并优化了交联醇脱氢酶聚集体(CLEAs-CA)的制备条件。结果表明:重组CADH对底物四氯乙酰乙酸乙酯(COBE)的比活力为1.8 U/mg,产物(R)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯((R)-CHBE)的对映体过量值大于99%。CLEAsCA沉淀剂选择为60%饱和度的(NH_4)_2SO_4,交联剂为10 mmol/L戊二醛。在固定化操作前,加入50 mmol/L异丙醇和0.1 mmol/L NAD^+对CADH催化活性位点、辅酶结合位点进行保护,CLEAs-CA的活力回收率提高了48.3%。将CLEAs-CA用于不对称合成(R)-CHBE,经过19次的重复使用,CLEAs-CA的活性仍保留有50%。