生物催化剂不对称氧化反应研究

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1、生物催化剂不对称氧化反应研究　　自然界存在丰富的微生物资源，筛选获得高活性的氧化酶产生菌株一直是研究者发现和获取新酶的重要途径，以下是小编搜集整理的一篇探究生物催化剂不对称氧化反应的范文，欢迎阅读参考。　　金属和有机小分子催化的硫醚的不对称氧化反应得到了长足的发展，而生物催化硫醚的不对称氧化由于环境友好、反应条件温和、反应体系较为简单等优点，近年来引起了研究人员的广泛关注[1].生物催化剂的来源主要有自然来源的微生物的筛选、纯酶和基因工程菌(Scheme1).本文综述了生物催化硫醚底物的不对称氧化反应的研究进展，重点介绍了微生物菌株整细胞、纯酶和基因工

2、程菌等催化剂在硫醚底物的不对称氧化反应中的应用。　　1、微生物催化剂　　自然界存在丰富的微生物资源，筛选获得高活性的氧化酶产生菌株一直是研究者发现和获取新酶的重要途径，人们也从未停止去发现和挖掘源于自然的新型生物催化剂.早在上世纪90年代，Holland课题组[2-5]就发现使用真菌Hel-minthosporiumspeciesNRRL4671和Mortierellaisa-bellina的整细胞为催化剂开展了一系列工作，实现了通过催化系列硫醚底物合成具有较高对映选择性的手性亚砜。他们[6]同时也发现真菌Beau-veriabassianaATCC7

3、159能选择性的氧化L-型或者D-型的蛋氨酸成(SSSC或SSRC)的亚砜。后来他们[7]又发现了RhodococuserythropolisIGTS8用于芳香硫醚的不对称氧化反应。French和Gor-don等[8]预测了RhodococuserythropolisIGTS8催化硫醚底物结构与活性位点关系模型。　　Kelly等[9]也发现Aciobactersp.NCIMB9871,Pseudomonassp.9872,Xanthobacterau-totrophicusDSM431和BlackyeastNV-2等催化剂也能实现芳香硫醚的不对称氧化反

4、应。后来，Collado课题组[10]发现了三株真菌，其中Botrytiscinerea显现出了S选择性，而Eutypalata和Tri-chodermaViride菌株则具有相反的选择性，获得R构型的手性亚砜。　　近年来，许建和课题组[11]从上海、山东和江苏等地煤的气化站采集的土壤中分离获得了对映选择性互补的微生物菌种库，其中单加氧酶产生菌株Rhodococcussp.StrainECU0066能有效的催化系列硫醚底物的不对称氧化反应，获得14%~86%的产率和38%~99%ee值的手性亚砜类化合物，他们并研究了该反应的机理，该反应是通过氧化-氧化

5、拆分二步来实现，底物浓度能达到10mmolL-1.为了进一步提高反应的催化效率，他们[12]建立了水-异辛烷双相反应体系，在2.4L的生物反应器中可以实现底物浓度为150mmolL-1的苯甲硫醚的生物氧化反应，产率为49%,对映选择性达到99%.采用水-正辛烷两相反应体系，以Rhodococcussp.CCZU10-1为催化剂，也可以获得S构型的苯甲亚砜，底物浓度可达到55.3mmolL-1,产物的ee值达到99%[13].由于他们发现单加氧酶产生菌株Rhodococcussp.StrainECU0066催化苯甲硫醚的反应是通过氧化-氧化拆分来进行的，

6、他们[14]探索了采用消旋化的亚砜为底物，研究其不对称氧化拆分反应，在较短的反应时间内仍然可以催化消旋化亚砜底物的不对称氧化拆分，获得较高的对映选择性。　　与此同时，Elkin课题组[15]发现了一些能完全转化硫醚为手性亚砜的生物酶催化剂，Gor-doniaterraeIEGM136和RhodococcusIEGM66能有效的催化系列芳香硫醚为相应的高光学活性的亚砜，其ee值分别达到89%和95%.本课题组[16]也从河床的淤泥中发现一株假单胞菌Pseudo-monasmonteiliiCCTCCM2013683,能有效催化苯甲硫醚的不对称氧化反应，底

7、物浓度在30mmolL-1的情况下，仍然可以获得99%的产率和99%的ee值，但是当芳香环上具有不同的取代基时，反应的活性和对映选择性均受较大影响。　　对于芳香硫醚底物的直接氧化，可以直接将一些手性亚砜类药物的前体硫醚作为底物，通过生物催化氧化，实现一步氧化直接合成目标亚砜药物(Chart1).比如NagasaellaechinulataMK40,其整细胞可以直接催化雷贝拉唑前体硫醚的氧化，可获得ee值达到99%的S构型的雷贝拉唑。Kyslík等[18]筛选获得菌株Lysinibacillussp.B71,几乎可以得到对映纯的埃索美拉唑。

8、　　2、纯酶催化剂　　生物催化硫醚不对称氧化反应所使用的纯酶催化剂主要有超氧化物酶、单加氧酶及