專利名稱：一種植物細(xì)胞催化合成光學(xué)活性芳基鄰二醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物催化方法制備光學(xué)活性醇的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型光學(xué)活 性芳基鄰二醇的制備方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)活性芳基鄰二醇分子中除含有兩個(gè)羥基外，分子中還具有芳環(huán)，可以進(jìn)行一 系列的官能團(tuán)轉(zhuǎn)化，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男揎椈蚋脑?，可作為一些藥物的先?dǎo)化合物，一些 光學(xué)活性芳基鄰二醇本身就具有一定的生物活性，光學(xué)活性芳基鄰二醇作為理想的手性合 成砌塊，是許多光學(xué)純藥物的重要中間體，同時(shí)在農(nóng)藥、信息素、香料原料、材料等精細(xì)化工 領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。因此，研究和探索光學(xué)活性芳基鄰二醇的合成方法具有十分 重要的意義。利用芳烯的不對(duì)稱雙羥化反應(yīng)、芳酮的不對(duì)稱氫化反應(yīng)以及芳基環(huán)氧化物的不對(duì) 稱開環(huán)反應(yīng)等化學(xué)催化不對(duì)稱反應(yīng)是制備光學(xué)活性芳基鄰二醇的重要方法，但存在著高效 低污染的配體不易合成、環(huán)境污染較嚴(yán)重等問題。生物催化的不對(duì)稱合成反應(yīng)為化學(xué)家開辟了另一個(gè)新天地，同時(shí)也是合成化學(xué)、 微生物學(xué)和生物化學(xué)等多種學(xué)科相互交融的研究領(lǐng)域。植物細(xì)胞中存在的各種特異性酶以 及它們催化的各種重要反應(yīng)賦予了植物細(xì)胞巨大的生物轉(zhuǎn)化潛力。植物細(xì)胞作為一類特別 的生物催化劑，具有許多突出的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，有著廣泛的應(yīng)用前景。從目前所報(bào)道的利用植 物細(xì)胞作為生物催化劑的方法來看，采用植物整細(xì)胞進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化是一種直接、高效的方 法，具有整細(xì)胞催化的優(yōu)點(diǎn)，且植物來源豐富、成本低、效率高以及產(chǎn)物對(duì)映體選擇性好和 反應(yīng)過程環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)。已有關(guān)于生物催化合成光學(xué)活性芳基鄰二醇的研究報(bào)道。文獻(xiàn)(Appl. Biochem. Biotechnol, 2010,160,868-878)利用釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiaeJUC15)細(xì)胞 不對(duì)稱催化還原α-羥基苯乙酮為(R)-苯基乙二醇，擾值>99.9% ；文獻(xiàn)(Lett. Org. Chem，2006，3，613-618)篩選了一系列真菌細(xì)胞制備光學(xué)活性芳基鄰二醇；文獻(xiàn)(Chem. Commun, 2009,1481-1483)報(bào)道了一種新型多步串聯(lián)生物催化劑制備光學(xué)活性芳基鄰二醇， 針對(duì)各反應(yīng)步驟選用合適的生物催化劑進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，取得了令人滿意的效果。目前生物 催化合成光學(xué)活性芳基鄰二醇的生物催化劑主要集中在微生物領(lǐng)域，包括酵母菌、真菌和 細(xì)菌等。而將植物整細(xì)胞作為生物催化劑應(yīng)用于光學(xué)活性芳基鄰二醇的合成則未見報(bào)道。 本發(fā)明介紹了一種新型生物催化劑即植物整細(xì)胞應(yīng)用于光學(xué)活性芳基鄰二醇的催化合成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種植物細(xì)胞催化還原α -羥基芳香酮制備光學(xué)活性芳基 鄰二醇的方法，將不同植物整細(xì)胞以不同形式催化不對(duì)稱還原α-羥基芳香酮，針對(duì)不同 的底物選用不同的植物整細(xì)胞催化體系，并通過反應(yīng)條件的調(diào)控，可明顯提高底物α-羥 基芳香酮的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物R-取代苯基-1，2-乙二醇的對(duì)映體過量值。
本發(fā)明的植物整細(xì)胞可選擇芹菜莖細(xì)胞、胡蘿卜根細(xì)胞、馬鈴薯細(xì)胞、藕細(xì)胞、地 瓜細(xì)胞、洋姜細(xì)胞之一；采用的技術(shù)方案如下(1)植物整細(xì)胞在反應(yīng)介質(zhì)中活化反應(yīng)介質(zhì)為pH 4. 0 7. 0磷酸鹽緩沖溶液， 植物整細(xì)胞在介質(zhì)中的濃度為100 200g/L，活化溫度為28 36°C，活化時(shí)振蕩速度為 120r/min，活化時(shí)間為0. 2 Ih ；(2)在活化后的體系中加入α-羥基芳香酮，進(jìn)行催化不對(duì)稱還原α-羥基芳 香酮的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)，底物α -羥基芳香酮濃度為0. 5 2. Og/L,植物整細(xì)胞用量為 Imol α -羥基芳香酮用200 400g植物整細(xì)胞，反應(yīng)溫度為28 36°C，反應(yīng)時(shí)振蕩速度為 120r/min,反應(yīng)時(shí)間為20 36h ；(3)反應(yīng)結(jié)束后用溶劑乙酸乙酯萃取分離反應(yīng)物，分析檢測(cè)所得光學(xué)活性芳基鄰 二醇。反應(yīng)結(jié)束后用適量溶劑乙酸乙酯萃取后離心分離，萃取液濃縮后利用裝有Chiralcel OB-H手性柱或Chiralcel OD-H手性柱的高效液相色譜儀檢測(cè)，計(jì)算出底物轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物 的對(duì)映體過量值。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明利用植物整細(xì)胞作為生物催化劑催化不對(duì)稱還原 α -羥基芳香酮。利用本發(fā)明在底物濃度為0. 5 2. Og/L時(shí)，根據(jù)不同的底物選擇不同的 植物細(xì)胞催化體系，此時(shí)底物α-羥基芳基酮的轉(zhuǎn)化率達(dá)到51. 4%以上，產(chǎn)物光學(xué)活性芳 基鄰二醇的對(duì)映體過量值達(dá)到94. 6%以上，光學(xué)純度高的芳基鄰二醇是一類合成藥物、信 息素等產(chǎn)品的先導(dǎo)化合物，因此本發(fā)明制備光學(xué)活性芳基鄰二醇的方法具有較高的應(yīng)用價(jià) 值。
具體實(shí)施例方式下面實(shí)施例可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā) 明。實(shí)施例1 在一錐形瓶中加入0. lmol/L、pH = 6. 2的磷酸鹽緩沖液50mL和IOg切 碎的芹菜莖細(xì)胞，在32°C條件下于水浴恒溫振蕩儀中振蕩(120r/min)0. 2h，使芹菜莖細(xì)胞 活化，然后加入0.05g(1.0g/L) α-羥基苯乙酮，在相同溫度下振蕩反應(yīng)觀1!。反應(yīng)結(jié)束后， 將20mL乙酸乙酯加入到反應(yīng)液中，振蕩萃取后離心分離，分出萃取液，萃取液濃縮后用裝 有Chiralcel OB-H手性柱的高效液相色譜儀檢測(cè)，底物α -羥基苯乙酮的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物 R-苯基-1，2-乙二醇的對(duì)映體過量值分別是100%和99.0%。實(shí)施例2 在一錐形瓶中加入0. lmol/L、pH = 6.0的磷酸鹽緩沖液50mL和IOg切 碎的芹菜莖細(xì)胞，在30°C條件下于水浴恒溫振蕩儀中振蕩(120r/min)0. 2h，使芹菜莖細(xì)胞 活化，然后加入0. 05g(1.0g/L) α-羥基對(duì)甲基苯乙酮，在相同溫度下振蕩反應(yīng)觀1!。反應(yīng)結(jié) 束后，將20mL乙酸乙酯加入到反應(yīng)液中，振蕩萃取后離心分離，分出萃取液，萃取液濃縮后 用裝有Chiralcel OB-H手性柱的高效液相色譜儀檢測(cè)，底物α -羥基對(duì)甲基苯乙酮的轉(zhuǎn)化 率和產(chǎn)物R-對(duì)甲基苯基-1，2-乙二醇的對(duì)映體過量值分別是57. 6%和99. 7%。實(shí)施例3 在一錐形瓶中加入0. lmol/L、pH = 7.0的磷酸鹽緩沖液50mL和15g胡 蘿卜根細(xì)胞，在30°C條件下于水浴恒溫振蕩儀中振蕩(120r/min)0. 5h，使胡蘿卜根細(xì)胞活 化，然后加入0. IOg (2. Og/L) α-羥基對(duì)甲氧基苯乙酮，在相同溫度下振蕩反應(yīng)30h。反應(yīng)結(jié) 束后，將20mL乙酸乙酯加入到反應(yīng)液中，振蕩萃取后離心分離，分出萃取液，萃取液濃縮后用裝有Chiralcel OB-H手性柱的高效液相色譜儀檢測(cè)，底物α -羥基對(duì)甲氧基苯乙酮的轉(zhuǎn) 化率和產(chǎn)物R-對(duì)甲氧基苯基-1，2-乙二醇的對(duì)映體過量值分別是61. 4%和97. 3%。實(shí)施例4 在一錐形瓶中加入0. lmol/L、pH = 7.0的磷酸鹽緩沖液50mL和IOg胡 蘿卜根細(xì)胞，在32°C條件下于水浴恒溫振蕩儀中振蕩(120r/min)0. 5h，使胡蘿卜根細(xì)胞活 化，然后加入0. IOg (2. Og/L) α -羥基對(duì)氯苯乙酮，在相同溫度下振蕩反應(yīng)34h。反應(yīng)結(jié)束 后，將20mL乙酸乙酯加入到反應(yīng)液中，振蕩萃取后離心分離，分出萃取液，萃取液濃縮后用 裝有Chiralcel OD-H手性柱的高效液相色譜儀檢測(cè)，底物α -羥基對(duì)氯苯乙酮的轉(zhuǎn)化率和 產(chǎn)物R-對(duì)氯苯基-1，2-乙二醇的對(duì)映體過量值分別是62. 9%和95. 8%。實(shí)施例5 在一錐形瓶中加入0. lmol/L、pH = 6. 5的磷酸鹽緩沖液50mL和IOg洋 姜根細(xì)胞，在條件下于水浴恒溫振蕩儀中振蕩(120r/min)0. 5h，使洋姜根細(xì)胞活化， 然后加入0. IOgQ. Og/L) α-羥基間氯苯乙酮，在相同溫度下振蕩反應(yīng)^h。反應(yīng)結(jié)束后， 將20mL乙酸乙酯加入到反應(yīng)液中，振蕩萃取后離心分離，分出萃取液，萃取液濃縮后用裝 有Chiralcel OB-H手性柱的高效液相色譜儀檢測(cè)，底物α -羥基間氯苯乙酮的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn) 物R-間氯苯基-1，2-乙二醇的對(duì)映體過量值分別是67. 2%和95. 3%。
權(quán)利要求
1.一種植物整細(xì)胞催化還原α-羥基芳香酮制備光學(xué)活性芳基鄰二醇的方法，其特征 是利用植物整細(xì)胞作為生物催化劑催化不對(duì)稱還原α-羥基芳香酮制備光學(xué)活性芳基鄰 二醇，催化還原步驟為(1)植物整細(xì)胞在反應(yīng)介質(zhì)中活化反應(yīng)介質(zhì)為PH4. 0 7. 0磷酸鹽緩沖溶液，植物 整細(xì)胞在介質(zhì)中的濃度為100 200g/L，活化溫度為28 36°C，活化時(shí)振蕩速度為120r/ min，活化時(shí)間為0. 2 Ih ；(2)在活化后的體系中加入α-羥基芳香酮，進(jìn)行催化不對(duì)稱還原α -羥基芳香酮的生 物轉(zhuǎn)化反應(yīng)，底物α-羥基芳香酮濃度為0.5 2. Og/L，植物整細(xì)胞用量為lmol α-羥基 芳香酮用200 400g植物整細(xì)胞，反應(yīng)溫度為28 36°C，反應(yīng)時(shí)振蕩速度為120r/min，反 應(yīng)時(shí)間為20 36h ；(3)反應(yīng)結(jié)束后用溶劑乙酸乙酯萃取分離反應(yīng)物，分析檢測(cè)所得光學(xué)活性芳基鄰二醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征是底物α-羥基芳香酮分別為α-羥基苯乙酮、 α-羥基對(duì)甲基苯乙酮、α-羥基對(duì)甲氧基苯乙酮、α-羥基對(duì)硝基苯乙酮、α-羥基鄰氯苯 乙酮、α-羥基間氯苯乙酮或α-羥基對(duì)氯苯乙酮，產(chǎn)物光學(xué)活性芳基鄰二醇分別為R-苯 基-1，2-乙二醇、R-對(duì)甲基苯基-1，2-乙二醇、R-對(duì)甲氧基苯基-1，2-乙二醇、R-對(duì)硝基苯 基-1，2-乙二醇、R-鄰氯苯基-1，2-乙二醇、R-間氯苯基-1，2-乙二醇或R-對(duì)氯苯基_1， 2-乙二醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征是植物整細(xì)胞為芹菜莖細(xì)胞、胡蘿卜根細(xì)胞、馬鈴 薯細(xì)胞、藕細(xì)胞、地瓜細(xì)胞或洋姜細(xì)胞。
全文摘要
一種植物整細(xì)胞催化還原α-羥基芳香酮制備光學(xué)活性芳基鄰二醇的方法，屬于生物催化方法制備光學(xué)活性醇的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用胡蘿卜根等植物整細(xì)胞作為生物催化劑催化不對(duì)稱還原α-羥基芳香酮，底物的轉(zhuǎn)化率較高，并獲得了高對(duì)映體過量值的產(chǎn)物R-取代苯基-1，2-乙二醇。利用本發(fā)明在底物濃度為0.5～2.0g/L時(shí)，根據(jù)不同的底物選擇不同的植物細(xì)胞催化體系并調(diào)控反應(yīng)條件，可使底物α-羥基芳基酮的轉(zhuǎn)化率達(dá)到51.4％以上，產(chǎn)物R-取代苯基-1，2-乙二醇的對(duì)映體過量值達(dá)到94.6％以上，光學(xué)純度高的芳基鄰二醇是一類藥物、信息素等產(chǎn)品的先導(dǎo)化合物，因此本發(fā)明制備光學(xué)活性芳基鄰二醇的方法具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C12N5/04GK102102111SQ201010579768
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者劉湘, 潘爭(zhēng)光, 王億 申請(qǐng)人:江南大學(xué)