一種生物法制備s-苯乙酰基甲醇的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及生物化工技術領域，尤其涉及一種生物法制備s-苯乙酰基甲醇的方 法。
【背景技術】
[0002] S-苯乙酰基甲醇（式1)是一種重要的有機合成中間體，可以作為其他化合物的手 性合成砌塊，也可以作為前體合成麻黃堿、偽麻黃堿和安非他明等藥物活性成分。
[0003]
[0004] S-苯乙酰基甲醇可以從植物中提取，但產量受到自然條件限制。合成方法有化學 法和生物法兩大類。化學法由于成本無優勢，所以S-苯乙酰基甲醇主要由丙酮酸脫羧酶 (pyruvate decarboxylase，Η)〇介導的生物法合成。由于自然界存在的PDC的產物選擇性 以R型為主，因此報道較多的是R型產物的獲得，如文獻FEMS Yeast Res 7(2007)33-39， Angew. Chem.Int.Ed .2013,52,6772-6775等。在制備S型產物的報道中，普遍存在著產物ee 不高，副產物過多等不利因素。例如文獻Green Chem. ,2014,16,3341-3348中，采用來自 Acetobacter pasteurianus的]^C，產物S-苯乙酰基甲醇的ee為89% ;文獻ChemCatChem 2011，3，1587-1596中米用來自Acetobacter pasteurianus的]突變體，產物S-苯乙酰基 甲醇的ee為61%，且副產物的比例為50%;值得注意的是，采用更便宜的乙醛代替丙酮酸作 為受體底物可以有效地降低產物成本，但是由于乙醛通常對生物催化劑具有明顯的失活效 應，此類報道更少。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種生物法制備S-苯乙酰基甲醇的方法，通過此方法克服了 現有技術中采用化學法合成S-苯乙酰基甲醇存在的成本高的問題，以及采用生物法合成S-苯乙酰基甲醇存在的產物ee值不高、副產品多的問題。
[0006] 為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種生物法制備S-苯乙酰基甲醇的 方法，在焦磷酸硫胺素、無機鹽及丙酮酸脫羧酶的存在下，在溫度為15~30°C、pH為6.0~ 7.0的緩沖溶液中，苯甲醛與丙酮酸鈉或乙醛發生縮合反應，反應生成S-苯乙酰基甲醇，其 中，所述的苯甲醛的投加濃度為1~30g/L，所述的無機鹽為選自鎂、鐵、銅、鋅、錳的金屬的 硫酸、鹽酸或磷酸鹽中的一種或多種的混合物，所述的焦磷酸硫胺素的投加濃度為〇 . 5~ 5mg/mL，無機鹽的投加濃度為0.1~3mg/mL。
[0007] 優選地，所述丙酮酸脫氫酶與所述苯甲醛的投料質量比為0.5~1.5:1。
[0008] 優選地，所述的丙酮酸脫羧酶為購自蘇州漢酶生物技術有限公司的牌號為EW0914 的丙酮酸脫氫酶。
[0009] 優選地，所述的丙酮酸鈉或乙醛與所述苯甲醛的投料摩爾比為1~2.0:1。
[0010] 進一步優選地，所述的丙酮酸鈉或乙醛與所述苯甲醛的投料摩爾比為1.6~2.0: 1〇
[0011]優選地，使所述反應在助溶劑條件下進行，所述的助溶劑為乙腈、甲醇、二甲基亞 砜中的一種或多種的組合。
[0012] 優選地，所述的緩沖溶液為磷酸緩沖液。
[0013] 優選地，在溫度20~25°C條件下進行所述反應。
[0014]優選地，所述的無機鹽為硫酸鎂。
[0015] 優選地，具體實施過程如下:將所述的苯甲醛、丙酮酸鈉或乙醛、焦磷酸硫胺素、無 機鹽、丙酮酸脫羧酶加入到所述緩沖溶液中，控制反應溫度在15~30°C間，攪拌反應，利用 HPLC/MS檢測反應進程，反應結束后，采用硅藻土過濾、萃取，有機相洗滌、干燥、旋蒸獲得產 物S-苯乙酰基甲醇。
[0016] 由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：
[0017] 1)解決了現有技術中采用化學法制備S-苯乙酰基甲醇存在的成本高的問題；
[0018] 2)解決了生物法制備S-苯乙酰基甲醇的過程中，底物濃度低、產物ee值不高、副產 物過多的問題；
[0019] 3)本發明的生物法制備S-苯乙酰基甲醇的方法，底物濃度高，產物的ee值高、副產 物很少，生產成本低。
【附圖說明】
[0020] 附圖1為實施例8中所制得的產品的HPLC圖譜。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細的說明，但本發明并不限于以下實施 例。實施例中采用的實施條件可以根據具體使用的不同要求做進一步調整，未注明的實施 條件為常規實驗中的條件。
[0022]實施例1丙酮酸脫羧酶的篩選
[0023] 取苯甲醛10.6mg、丙酮酸鈉 13.2mg、TPP(焦磷酸硫胺素 ）lmg、硫酸鎂lmg、不同牌號 的丙酮酸脫羧酶（購自蘇州漢酶生物技術有限公司，下同）l〇mg，加入到lmL pH 6.50.1M PBS緩沖溶液中，在30°C溫度條件下，反應24小時，檢測苯甲醛的轉化率如表1:
[0024]表 1 「00251
[0026]從表1中可知，在其他條件相同的情況下，采用牌號為EW0912或EW0914的丙酮酸脫 羧酶，苯甲醛的轉化率最高。
[0027]實施例2在高底物濃度條件下，丙酮酸脫羧酶的篩選
[0028] 取苯甲醛42.4mg、丙酮酸鈉 52.8mg、TPP(焦磷酸硫胺素 ）2mg、硫酸鎂2mg、丙酮酸脫 羧酶l〇mg，加入到2mL pH 6.50.1M PBS緩沖溶液中，在30°C溫度條件下，反應24小時，檢測 苯甲醛的轉化率如表2:
[0029] 表2
[0030]
[0031]從表2中可知，在其他條件相同的情況下，采用牌號為EW0914的丙酮酸脫羧酶，苯 甲醛的轉化率更高。
[0032]實施例3采用乙醛作為受體制備S-苯乙酰基甲醇的方法
[0033] 將苯甲醛21211^、了？？（焦磷酸硫胺素）2〇11^，硫酸鎂2〇11^、丙酮酸脫羧酶 EW0914200mg，加入到10mLpH6.50.1MPBS緩沖溶液中，而后再加入264mg40%乙醛或丙 酮酸鈉溶于該緩沖溶液中，2h內滴加反應，在30°C溫度條件下，反應24小時，檢測到苯甲醛 的轉化率如表3:
[0034] 表 3
[0035]
[0036]~從表3中可知，該生物法制備S-苯乙酰基甲醇過程中也可采用乙醛作為受體底物_ 進行反應，從而可降低產物的成本。
[0037]實施例4在不同的溫度條件下制備S-苯乙酰基甲醇
[0038] 將苯甲醛42.4mg、丙酮酸鈉52.8mg、TPP(焦磷酸硫胺素）2mg、硫酸鎂2mg、丙酮酸脫 羧酶EW091420mg，加入到2mL pH 6.50.1M PBS緩沖溶液，在不同的溫度條件下，反應24小 時，苯甲醛的轉化率如表4:
[0039] 表 4
[0040]
[0041 ]~從表4中可知，￥其他條件不變士情況下，在20〇C溫度條件下進彳士上述反應，苯甲· 醛的轉化率最高。
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