产顺式-4-羟脯氨酸枯草芽孢杆菌工程菌的构建及发酵优化

顺式-4-羟脯氨酸(CHOP)是一种重要的手性结构物质,可广泛用于药物以及香料制造。本研究为开发CHOP的生物合成方法,将来源于中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)的L-脯氨酸-4-羟化酶在枯草芽孢杆菌WB800N中实现了成功表达,构建获得了能够以L-脯氨酸为底物合成CHOP的工程菌株,进而对该菌株的发酵条件以及发酵组分进行了优化研究。结果表明:工程菌株的最适发酵温度为25℃,最适诱导剂浓度为1 mmol/L,最适发酵p H为5;在发酵体系中加入5 mmol/L硫酸亚铁和2.5 g/L L-脯氨酸时最有利于合成CHOP。在最优发酵体系下发酵60 h后,顺式-4-羟脯氨酸的产量可以达到120.2 mg/L。本文成功的构建了羟脯氨酸生产菌株枯草杆菌WB800 p HT-P4H,而研究结果为枯草杆菌工程菌发酵生产顺式-4-羟铺氨酸提供了基础。

含X-型二维液晶基元和顺式-4,4′-双(4-羟基苯基偶氮)二苯并-18-冠-6冠醚环液晶共聚酯的合成与表征

以4，4’-（a，ω-辛二酰氧）二苯甲酰氯（M1）、2，5-双[4-’（对癸氧基苯基）苯甲酰氧基]对苯二酚（M2）和顺式-4，4＇-双（4-羟基苯基偶氮）二苯并-18-冠-6（M3）为单体，通过溶液共缩聚反应，合成了一系列新的含x-型二维液晶基元和顺式-4，4＇-双（4-羟基苯基偶氮）二苯并-18-冠-6冠醚环的主链型液晶共聚酯。单体1（M1）由对羟基苯甲酸和辛二酰氯，通过酯化和取代反应制备，单体2（M2）由2，5-二羟基苯醌和对癸氧基苯基苯甲酰氯通过酯化和还原反应制备，单体3（M3）由顺式-二氨基二苯并-18-冠-6和苯酚通过重氮化和偶联反应制备。共聚酯的分子量不高，[η]在0.30-0.39之间。单体的化学结构通过IR、UV、^1H-NMR、MS和元素分析等方法确证。共聚酯的外观为黄色粉状固体，除共聚酯CP9外，室温下不溶于CHCl3和THF溶剂。共聚酯的性质采用GPC、[η]、DSC、TG、WAXD和POM等方法进行了研究，发现所有的共聚酯加热到各自的熔融温度以上都能形成液晶态，在液晶态可以观察到近晶相和向列相的典型织构。共聚酯的熔融温度（Tm）和各向同性温度（Ti）随共聚酯分子中顺式-4，4＇-双（4-羟基苯基偶氮）二苯并-18-冠-6用量的改变呈规律性变化。WAXD研究进一步证实了共聚酯的液晶性。

含X-型二维液晶基元和顺式-4,4′-双(4-羟基苯基偶氮)二苯并-14-冠-4冠醚环液晶共聚酯的合成与表征

以4，4’-（α,ω-辛二酰氧）二苯甲酰氯（M1）、2，5-二（对十二烷氧基苯甲酰氧基）对苯二酚（M2）和顺式-4，4＇-双（4-羟基苯基偶氮）二苯并-14-冠-4（M3）为单体，通过溶液共缩聚反应，合成了一系列含X-型二维液晶基元和顺式-4，4＇-双（4-羟基苯基偶氮）二苯并-14-冠-4冠醚环的主链型液晶共聚酯．单体1（M1）由对羟基苯甲酸和辛二酰氯，通过酯化和取代反应制备，单体2（M2）由2，5-二羟基苯醌和对十二烷氧基苯甲酰氯通过酯化和还原反应制备，单体3（M1）由顺式-二氨基二苯并-14-冠-4和苯酚通过重氮化和偶联反应制备．共聚酯的分子量不高，[η]在0．35～0．25dL／g之间．单体的化学结构通过IR、UV、^1H—NMR、MS和元素分析等方法确证．共聚酯的外观为黄色粉状固体，除CP9外，室温下不溶于CHCl3和THF溶剂．共聚酯的性质采用GPC、[η]、DSC、TG、WAXD和POM等方法进行了研究．发现所有的共聚酯加热到各自的熔融温度以上都能形成液晶态，在液晶态可以观察到向列相的丝状织构或纹影织构．共聚酯的熔融温度（Tm）和各向同性温度（Ti）随共聚酯分子中顺式-4，4’-双（4-羟基苯基偶氮）二苯并-14-冠-4用量的改变呈规律性变化．WAXD研究进一步证实了共聚酯的液晶性．

顺式-4-庚烯醛的合成

以叶醇为原料,经溴代、格氏、水解三步反应合成了顺式-4-庚烯醛,总得率为52%,产物纯度为96%。在溴代反应中采用吡啶体系,提高了溴化产物收率。对于格氏反应,采用苯、四氢呋喃混合体系,实现了溶剂的循环使用。缩醛水解采用低温、质量浓度为47%甲酸体系,提高了产品质量和收率。

1株产顺式-4-羟基-L-脯氨酸基因工程菌的构建及发酵初步优化

顺式-4-羟基-L-脯氨酸是一种可用于合成多种药物和香料的手性结构物质。通过对L-脯氨酸顺式-4-羟化酶基因的优化设计,并引入色氨酸串联启动子,构建出1株能表达L-脯氨酸顺式-4-羟化酶的重组大肠杆菌JM109/p EHC4,从而可以将游离的L-脯氨酸转化为顺式-4-羟基-L-脯氨酸。对该菌株进行摇瓶发酵优化,得出优选培养基为(g/L):葡萄糖10,甘油10,蛋白胨10,NaCl 6,FeSO_4·7H_2O 0.278,L-抗坏血酸0.528,(NH_4)_2SO_45,K_2HPO41,MgSO_40.2,CaCl_20.015,L-脯氨酸4。在该条件下发酵12 h,顺式-4-羟基-L-脯氨酸的产量达到657.08mg/L,比优化前提高了3.76倍;在24 h时产量达到1 582.75 mg/L。研究结果为顺式-4-羟基-L-脯氨酸的微生物转化法生产提供了基础。

N-(顺式-4-异丙基环己基-1-甲酰基)-D-苯丙氨酸和N-(反式-4-异丙基环己基-1-甲酰基)-L-苯丙氨酸的合成

目的合成N-(顺式-4-异丙基环己基-1-甲酰基)-D-苯丙氨酸和N-(反式-4-异丙基环己基-1-甲酰基)-L-苯丙氨酸。方法以(4-异丙基)环己基甲酸为原料,在二环己基碳二亚胺(DCC)作用下,与N-羟基琥珀酰亚胺反应得到(4-异丙基)环己基甲酸琥珀酰亚胺酯(3),柱色谱分离化合物3得到顺式和反式异构体。顺式体与D-苯丙氨酸甲酯发生酰化反应,碱水解后即得到N-(顺式-4-异丙基环己基-1-甲酰)-D-苯丙氨酸;而反式体与L-苯丙氨酸甲酯发生酰化反应,水解后得到N-(反式-4-异丙基环己基-1-甲酰)-L-苯丙氨酸。结果与讨论成功合成了目标化合物,反应总收率分别为39%和31%。

顺式-4-氨基环戊-2-烯-1-羧酸的手性拆分

采用(±)-2-氮杂双环[2.2.1]庚-5-烯-3-酮开环酯化路线,以酒石酸为拆分试剂制得L-酒石酸(1S,4R)-4-氨基环戊-2-烯-1-羧酸甲酯(4),总收率45.5%,光学纯度99%。由4可合成制备帕拉米韦的中间体顺式-4-氨基环戊-2-烯-1-羧酸。

产顺式-4-L-羟脯氨酸工程菌的构建及转化条件的优化

【目的】构建产顺式-4-L-羟脯氨酸(cis-4-Hyp)的工程菌并优化其转化条件。【方法】通过调整大肠杆菌的密码子偏好性以及mRNA二级结构对顺式-4-L-脯氨酸羟化酶(cis-P4H)基因进行优化,构建该基因的表达菌株。采用Ni-NTA亲和层析柱分离纯化cis-P4H,测定cis-P4H的酶活和稳定性。然后采用全细胞催化法制备cis-4-Hyp,通过单因素试验和正交试验对相关的转化条件进行优化。【结果】构建了一株产cis-4-Hyp的工程菌,cis-P4H的比活为2.65 U/mg,半衰期为2.32 h。经过条件优化后,采用OD600为0.9时加入IPTG获得的工程菌菌体构建转化体系,在转化体系pH 6.5,转化温度为31°C,转化时间为60 h时,L-脯氨酸转化率最高达到83.33%。【结论】研究获得的工程菌及转化条件具有良好的工业应用前景。

反式-4-氨基环己醇的研究开发

以扑热息痛(对乙酰氨基苯酚)为原料,经过高压釜苯环加氢,生成反式-4-乙酰氨基环己醇和顺式-4-乙酰氨基环己醇,通过碱解,脱去乙酰基,生成顺式-4-氨基环已醇和反式-4-氨基环己醇,用溶剂结晶,进行顺反拆分,分离顺、反式醇,从而得到反式-4-氨基环己醇。由于有顺式-4-氨基环己醇的产生,采用新型催化剂把顺式-4-氨基环己醇转化为反式-4-氨基环己醇,变废为宝。

反式-4-氨基环己甲酸的合成与分离

实验采用对氨基苯甲酸为原料,制得顺、反式-4-氨基环己甲酸混合物,并成功对其分离,得到反式-4-氨基环己甲酸。

枯草芽孢杆菌ATCC6633催化7-苯乙酰胺基-3-Z-丙烯基-3-头孢菌素-4-对甲氧基苄酯的水解

以枯草芽孢杆菌ATCC6633菌体为催化剂,催化头孢丙烯中间体顺式7-苯乙酰胺基-3-Z-丙烯基-3-头孢菌素-4-对甲氧基苄酯(顺式GPRE)水解生成顺式7-苯乙酰胺基-3-Z-丙烯基-3-头孢菌素-4-羧酸(顺式GPRA),经过优化反应产率达63%。而脂肪酶Novozyme 435和Amino PS IM均无此活性。

2种新型18β-甘草次酸修饰物对四氯化碳致小鼠肝损伤的保护作用

本文研究了顺式-3-βO-[4-(R)-(3-氯苯基)-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环己基]-18β-甘草次酸(GA16R)和顺式-3β-O-[4-(S)-(3-氯苯基)-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环己基]-18β-甘草次酸(GA16S)2种修饰物对四氯化碳致小鼠急性肝损伤的保护作用。结果表明,GA16R和GA16S均能减轻CCl4致小鼠急性肝损伤程度,明显降低血清中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、乳酸脱氢酶(LDH)的升高,明显降低肝组织中丙二醛(MDA)的含量,明显增加肝组织中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的活力。证明2种新型甘草次酸化合物对四氯化碳致小鼠急性肝损伤均有明显的保护作用。

热毒宁注射液化学成分研究(Ⅲ)

目的研究热毒宁注射液抗病毒活性部位的化学成分。方法采用流感病毒致应激负荷小鼠模型进行抗病毒活性部位的筛选,综合应用硅胶、ODS、Sephadex LH-20和Toyopearl HW-40柱色谱以及反相MPLC、HPLC等现代色谱技术对抗病毒活性部位进行分离和纯化,根据化合物的光谱数据和理化性质鉴定化合物结构。通过采用检测海肾荧光素酶(Rluc)报告基因的表达水平来反映病毒感染水平的方法,对分离得到的化合物进行了体外抗登革热病毒的活性测试。结果热毒宁注射液经HP-20大孔吸附树脂,95%乙醇洗脱部位为抗病毒活性部位,从中分离得到14个化合物,分别鉴定为(2E,6S)-8-[α-Larabinopyranosyl-(1″-6′)-β-D-glucopyranosyloxy]-2,6-dimethylct-2-eno-1,2″-lactone(1)、落叶脂素(2)、5′-甲氧基异落叶松树脂醇(3)、异落叶松脂素(4)、(7R,8R)-4,7,9,9′-tetrahydroxy-3,3′-dimethoxy-8-O-4′-neolignan(5)、(7S,8R)-4,7,9,9′-tetrahydroxy-3,3′-dimethoxy-8-O-4′-neolignan(6)、肥牛木素(7)、5′-甲氧基肥牛木素(8)、(-)-二氢脱氢二松柏醇(9)、(7S,8R)-3,3′,5-trimethoxy-4′,7-epoxy-8,5′-neolignan-4,9,9′-triol(10)、2-顺式-4-反式-脱落酸(11)、2-反式-4-反式-脱落酸(12)、(1S,3R,4R,5S,7R,9R)-decane-6-carboxylic acid(13)、(1S,3R,4S,5S,7R,9R)-decane-6-carboxylic acid(14);其中化合物1对登革热病毒的EC50值为74.76μmol/L,选择指数(SI)值大于1.07,具有体外抗登革热病毒的活性。结论化合物8为新化合物,其他化合物均为首次从中药复方热毒宁注射液中分离得到,化合物1具有体外抗登革热病毒的活性。