專利名稱：一種植物細胞催化合成光學活性芳基鄰二醇的方法
技術領域：
本發明涉及生物催化方法制備光學活性醇的技術領域，特別涉及一種新型光學活 性芳基鄰二醇的制備方法。
背景技術：
光學活性芳基鄰二醇分子中除含有兩個羥基外，分子中還具有芳環，可以進行一 系列的官能團轉化，對其結構進行適當的修飾或改造，可作為一些藥物的先導化合物，一些 光學活性芳基鄰二醇本身就具有一定的生物活性，光學活性芳基鄰二醇作為理想的手性合 成砌塊，是許多光學純藥物的重要中間體，同時在農藥、信息素、香料原料、材料等精細化工 領域也具有廣泛的應用價值。因此，研究和探索光學活性芳基鄰二醇的合成方法具有十分 重要的意義。利用芳烯的不對稱雙羥化反應、芳酮的不對稱氫化反應以及芳基環氧化物的不對 稱開環反應等化學催化不對稱反應是制備光學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、環境污染較嚴重等問題。生物催化的不對稱合成反應為化學家開辟了另一個新天地，同時也是合成化學、 微生物學和生物化學等多種學科相互交融的研究領域。植物細胞中存在的各種特異性酶以 及它們催化的各種重要反應賦予了植物細胞巨大的生物轉化潛力。植物細胞作為一類特別 的生物催化劑，具有許多突出的優勢與特點，有著廣泛的應用前景。從目前所報道的利用植 物細胞作為生物催化劑的方法來看，采用植物整細胞進行生物轉化是一種直接、高效的方 法，具有整細胞催化的優點，且植物來源豐富、成本低、效率高以及產物對映體選擇性好和 反應過程環境友好等優勢。已有關于生物催化合成光學活性芳基鄰二醇的研究報道。文獻(Appl. Biochem. Biotechnol, 2010,160,868-878)利用釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiaeJUC15)細胞 不對稱催化還原α-羥基苯乙酮為(R)-苯基乙二醇，擾值>99.9% ；文獻(Lett. Org. Chem，2006，3，613-618)篩選了一系列真菌細胞制備光學活性芳基鄰二醇；文獻(Chem. Commun, 2009,1481-1483)報道了一種新型多步串聯生物催化劑制備光學活性芳基鄰二醇， 針對各反應步驟選用合適的生物催化劑進行生物轉化，取得了令人滿意的效果。目前生物 催化合成光學活性芳基鄰二醇的生物催化劑主要集中在微生物領域，包括酵母菌、真菌和 細菌等。而將植物整細胞作為生物催化劑應用于光學活性芳基鄰二醇的合成則未見報道。 本發明介紹了一種新型生物催化劑即植物整細胞應用于光學活性芳基鄰二醇的催化合成。
發明內容
本發明的目的是提供一種植物細胞催化還原α -羥基芳香酮制備光學活性芳基 鄰二醇的方法，將不同植物整細胞以不同形式催化不對稱還原α-羥基芳香酮，針對不同 的底物選用不同的植物整細胞催化體系，并通過反應條件的調控，可明顯提高底物α-羥 基芳香酮的轉化率和產物R-取代苯基-1，2-乙二醇的對映體過量值。
本發明的植物整細胞可選擇芹菜莖細胞、胡蘿卜根細胞、馬鈴薯細胞、藕細胞、地 瓜細胞、洋姜細胞之一；采用的技術方案如下(1)植物整細胞在反應介質中活化反應介質為pH 4. 0 7. 0磷酸鹽緩沖溶液， 植物整細胞在介質中的濃度為100 200g/L，活化溫度為28 36°C，活化時振蕩速度為 120r/min，活化時間為0. 2 Ih ；(2)在活化后的體系中加入α-羥基芳香酮，進行催化不對稱還原α-羥基芳 香酮的生物轉化反應，底物α -羥基芳香酮濃度為0. 5 2. Og/L,植物整細胞用量為 Imol α -羥基芳香酮用200 400g植物整細胞，反應溫度為28 36°C，反應時振蕩速度為 120r/min,反應時間為20 36h ；(3)反應結束后用溶劑乙酸乙酯萃取分離反應物，分析檢測所得光學活性芳基鄰 二醇。反應結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，計算出底物轉化率和產物 的對映體過量值。本發明的有益效果本發明利用植物整細胞作為生物催化劑催化不對稱還原 α -羥基芳香酮。利用本發明在底物濃度為0. 5 2. Og/L時，根據不同的底物選擇不同的 植物細胞催化體系，此時底物α-羥基芳基酮的轉化率達到51. 4%以上，產物光學活性芳 基鄰二醇的對映體過量值達到94. 6%以上，光學純度高的芳基鄰二醇是一類合成藥物、信 息素等產品的先導化合物，因此本發明制備光學活性芳基鄰二醇的方法具有較高的應用價 值。
具體實施例方式下面實施例可以使本領域技術人員全面的理解本發明，但不以任何方式限制本發 明。實施例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觀1!。反應結束后， 將20mL乙酸乙酯加入到反應液中，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，底物α -羥基苯乙酮的轉化率和產物 R-苯基-1，2-乙二醇的對映體過量值分別是100%和99.0%。實施例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，使芹菜莖細胞 活化，然后加入0. 05g(1.0g/L) α-羥基對甲基苯乙酮，在相同溫度下振蕩反應觀1!。反應結 束后，將20mL乙酸乙酯加入到反應液中，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，底物α -羥基對甲基苯乙酮的轉化 率和產物R-對甲基苯基-1，2-乙二醇的對映體過量值分別是57. 6%和99. 7%。實施例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，使胡蘿卜根細胞活 化，然后加入0. IOg (2. Og/L) α-羥基對甲氧基苯乙酮，在相同溫度下振蕩反應30h。反應結 束后，將20mL乙酸乙酯加入到反應液中，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，底物α -羥基對甲氧基苯乙酮的轉 化率和產物R-對甲氧基苯基-1，2-乙二醇的對映體過量值分別是61. 4%和97. 3%。實施例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，使胡蘿卜根細胞活 化，然后加入0. IOg (2. Og/L) α -羥基對氯苯乙酮，在相同溫度下振蕩反應34h。反應結束 后，將20mL乙酸乙酯加入到反應液中，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，底物α -羥基對氯苯乙酮的轉化率和 產物R-對氯苯基-1，2-乙二醇的對映體過量值分別是62. 9%和95. 8%。實施例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^h。反應結束后， 將20mL乙酸乙酯加入到反應液中，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，底物α -羥基間氯苯乙酮的轉化率和產 物R-間氯苯基-1，2-乙二醇的對映體過量值分別是67. 2%和95. 3%。
權利要求
1.一種植物整細胞催化還原α-羥基芳香酮制備光學活性芳基鄰二醇的方法，其特征 是利用植物整細胞作為生物催化劑催化不對稱還原α-羥基芳香酮制備光學活性芳基鄰 二醇，催化還原步驟為(1)植物整細胞在反應介質中活化反應介質為PH4. 0 7. 0磷酸鹽緩沖溶液，植物 整細胞在介質中的濃度為100 200g/L，活化溫度為28 36°C，活化時振蕩速度為120r/ min，活化時間為0. 2 Ih ；(2)在活化后的體系中加入α-羥基芳香酮，進行催化不對稱還原α -羥基芳香酮的生 物轉化反應，底物α-羥基芳香酮濃度為0.5 2. Og/L，植物整細胞用量為lmol α-羥基 芳香酮用200 400g植物整細胞，反應溫度為28 36°C，反應時振蕩速度為120r/min，反 應時間為20 36h ；(3)反應結束后用溶劑乙酸乙酯萃取分離反應物，分析檢測所得光學活性芳基鄰二醇。
2.根據權利要求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-羥基對甲基苯乙酮、α-羥基對甲氧基苯乙酮、α-羥基對硝基苯乙酮、α-羥基鄰氯苯 乙酮、α-羥基間氯苯乙酮或α-羥基對氯苯乙酮，產物光學活性芳基鄰二醇分別為R-苯 基-1，2-乙二醇、R-對甲基苯基-1，2-乙二醇、R-對甲氧基苯基-1，2-乙二醇、R-對硝基苯 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-對氯苯基_1， 2-乙二醇。
3.根據權利要求1所述方法，其特征是植物整細胞為芹菜莖細胞、胡蘿卜根細胞、馬鈴 薯細胞、藕細胞、地瓜細胞或洋姜細胞。
全文摘要
一種植物整細胞催化還原α-羥基芳香酮制備光學活性芳基鄰二醇的方法，屬于生物催化方法制備光學活性醇的技術領域。本發明利用胡蘿卜根等植物整細胞作為生物催化劑催化不對稱還原α-羥基芳香酮，底物的轉化率較高，并獲得了高對映體過量值的產物R-取代苯基-1，2-乙二醇。利用本發明在底物濃度為0.5～2.0g/L時，根據不同的底物選擇不同的植物細胞催化體系并調控反應條件，可使底物α-羥基芳基酮的轉化率達到51.4％以上，產物R-取代苯基-1，2-乙二醇的對映體過量值達到94.6％以上，光學純度高的芳基鄰二醇是一類藥物、信息素等產品的先導化合物，因此本發明制備光學活性芳基鄰二醇的方法具有較高的應用價值。
文檔編號C12N5/04GK102102111SQ201010579768
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者劉湘, 潘爭光, 王億 申請人:江南大學