重组大肠杆菌细胞不对称还原4-氯乙酰乙酸乙酯合成(R)-(+)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯

 从赭色掷孢酵母(Sporobolomyces salmonicolor ZJU0105)中克隆出NADPH依赖型醛基还原酶基因,构建了重组大肠杆菌E.coli BL21(pET28-ALR0105), 该工程菌可以高效地表达醛基还原酶. 将重组细胞用于催化4-氯乙酰乙酸乙酯不对称还原,合成出具有光学活性的(R)-(+)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯. 实验发现,在加入适量辅酶及辅酶再生酶的条件下,利用重组细胞催化还原反应可以获得比使用赭色掷孢酵母更高的转化率、产率和ee值,得到了几乎是光学纯的(R)-(+)-型产物,从而解决了酵母细胞催化此类反应ee值较低的问题. 考察了辅酶及共底物的添加、底物和产物的浓度、pH值、温度以及菌体密度等因素对还原反应的影响. 结果表明,不对称还原反应必须在辅酶NADPH和辅酶再生酶系及共底物葡萄糖的参与下进行; 底物和高浓度的产物对还原反应有一定的抑制作用; 当pH＞6.0时,反应的转化率及产率都显著降低; 高密度重组细胞可以减小底物的抑制作用.     

光合细菌羰基还原酶不对称还原苯乙酮的研究

从本实验室筛选得到的类球红杆菌(Rhodobacter sphaeroides)中,通过超声破碎、硫胺沉淀、DEAE-Sepha-dexA-25阴离子交换层析分离得到一种较纯的依赖NADPH的羰基还原酶.对其进行SDS-PAGE电泳分析,显示一条带,测得其相对分子量约为37kD.建立了羰基还原酶催化苯乙酮反应体系并对其进行优化,得出该酶催化苯乙酮的最适反应pH值为8,最适温度为37℃,在pH值为7～9之间比较稳定,其热稳定性较低.该酶对苯乙酮的米氏常数Km和最大反应速率Vmax分别为0.26mmol·L-1和2.4μmol·min-1·mg-1,最佳反应时间为24h·催化苯乙酮的主要产物为(S)-苯乙醇,其产率为58.5%,ee值可达到99%以上,是很有前景的生物催化剂之一.对酶催化与辅酶再生体系相结合进行了初步的研究,提出了氢化酶再生辅酶与菌绿素再生辅酶体系,为今后的酶催化工业生产奠定了基础.     

光控光合菌生物催化苯乙酮不对称还原的反应机理

以苯乙酮作为模型底物,通过制备类球红杆菌(Rhodobacter sphaeroides)的载色体和分离纯化的胞内氧化还原酶混合液,构建了以类球红杆菌全细胞为催化剂、氧化还原酶为催化剂以及载色体与氧化还原酶偶合三种不对称还原反应体系,并通过向反应体系中加入最适氢供体乙酸钠和电子供体硫代硫酸钠提高产物的转化收率.通过检测目标产物的收率、对映体过量(ee)值和光学构型,分析了光控不对称还原的生物催化机理,发现光照可以改变胞内(S)-氧化还原酶和(R)-氧化还原酶的活性,从而产生不同构型的产物,加入电子供体和氢供体后,反应收率和ee值提高的原因是由于分别补充了细菌叶绿素分子Bchl失去的电子和NADPH再生所需的活性氢.     

羰基还原酶CR2重组酶体系不对称合成(S)-N,N-二甲基-3-羟基-3-(2-噻吩)-1-丙胺

构建了羰基还原酶CR2重组酶体系,并优化了相关的酶促催化反应条件.通过在催化体系中添加辅酶NADP+(0.1 mmol/L)和辅底物葡萄糖(120 g/L),在30℃及p H=8.0的条件下反应4 h,CR2重组酶体系不对称还原N,N-二甲基-3-酮-3-(2-噻吩)-1-丙胺(DKTP,10 g/L),合成了高光学纯度(S)-N,N-二甲基-3-羟基-3-(2-噻吩)-1-丙胺[(S)-DHTP,e.e.值99.9%],产率为62%.在酶促催化过程中,由于辅酶循环生成葡萄糖酸导致反应体系p H值下降而影响催化效率.通过调控反应体系p H值,(S)-DHTP的产率提高到68%.不同浓度底物的反应过程表明底物对CR2酶促反应具有抑制作用,且在10 g/L底物浓度下反应的时空产率可达1.3 g·L-1·h-1.     

氟烷基磺酰氟和(2S,3R)-2,3-二羟基-3-苯基丙酸甲酯的脱水环氧化反应的研究

考察了(2S,3R)-2,3-二羟基-3-苯基丙酸甲酯和几种常用的氟烷基磺酰氟试剂在有机碱存在下的脱水环氧化反应.实验结果表明,氟烷基磺酰氟能够诱导(2S,3R)-2,3-二羟基-3-苯基丙酸甲酯发生脱水环氧化反应而生成(2R,3R)-2,3-环氧-3-苯基丙酸甲酯,得率80%～92%,且产物的不对映过量(ee)值大于97%.该方法具有工业化应用前景.     

不同反应体系中(S)-1-(4-甲氧基)-苯基乙醇的不对称生物合成

在不同反应体系中,研究了固定化红酵母细胞催化对甲氧基苯乙酮不对称还原合成(S)-1-(4-甲氧基)-苯基乙醇的反应.结果表明,在含离子液体的混合反应体系和双相反应体系中,该不对称还原反应的效率得到了不同程度的提高.此外,离子液体中阴阳离子类型对该反应的影响较大,特定阴阳离子间的匹配对同定化红酵母细胞发挥最佳催化效果至关...     

(S)-3-苯基-2-氨基丙硫醇盐酸盐的合成

以L 苯丙氨酸为原料经还原反应得到氨基醇,用Boc基团进行氨基保护后得到(S) 3 苯基 2 叔丁氧羰基氨基 1 丙醇,甲磺酰化后与硫代乙酸钾在DMF中反应得到(S) 3 苯基 2 叔丁氧羰基氨基 1 丙硫醇乙酸酯,再分别脱除乙酰基,氨基保护基后得到(S) 3 苯基 2 氨基丙硫醇盐酸盐.并用元素分析、红外光谱、核磁共振等手段对中间体和目标化合物进行了表征.     

不对称还原制备光学纯(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的双酶共表达重组菌的构建

克隆了来自于枯草芽孢杆菌的羰基还原酶基因IolS和葡萄糖脱氢酶基因GDH,采用Ni-NTA镍亲和层析柱对重组蛋白IolS进行纯化,并对纯酶进行了酶学性质研究.结果表明,该羰基还原酶的最适温度和pH值分别为30oC和6.0;在40oC以下具有较好的热稳定性;在pH5.57.0的偏酸性范围内能保持75%以上的酶活.采用三种策略构建了IolS和GDH的共表达重组质粒,结果发现,采用双启动子的重组质粒能够实现羰基还原酶IolS的高效表达,粗酶液中的IolS和GDH的比酶活均达到1.5U/mg.运用该重组菌对10g/L的OPBE进行不对称还原,反应15h后,底物转化率大于99%,产物(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的ee值达到99.5%.     

采用通透性处理的安大略假丝酵母全细胞高效合成(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇(英文)

考察了利用安大略假丝酵母(Candida ontarioensis)静息细胞不对称催化2-氯-1-(3-氯苯基)乙酮合成(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇的转化反应条件.结果表明,当底物浓度为10g/L时,在最适转化条件下反应72h,产物的ee值和产率分别达到99.9%和99.0%.采用4g/L十六烷基三甲基溴化铵对Candida ontarioensis细胞于4℃通透性处理20min后,全细胞的酶活提高2倍以上.当底物浓度提高为30g/L,转化24h后,产物的ee和产率分别达到99.9%和97.5%.该研究为高效制备(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇提供了可行途径,并为生物催化合成芳基手性醇类手性中间体提供了理论指导。     

仿生光(电)催化NADH再生

NADH依赖的氧化还原酶广泛应用于精细化学品合成和手性药物开发等领域。NADH作为还原当量在氧化还原酶催化过程中起着关键作用。鉴于高成本NADH的计量性使用,寻求绿色、经济和高效的NADH再生策略是该领域的研究热点和难点。近年来,光(电)催化NADH再生受到了广泛的关注。本文从模拟自然界光合作用的Z机制出发,基于光(电)催化辅酶再生过程中的光诱导电子转移、空穴捕获等关键问题,总结了NADH再生领域的相关工作,为进一步设计高效的辅酶再生体系提供了研究思路。本文最后还简介了NADH依赖的光-酶协同催化的研究进展,并对仿生光催化辅酶再生体系面临的挑战和光-酶偶联的发前景展进行了讨论与展望。     

水相中RuCl2(TPPTS)2-(S,S)-DPENDS催化苄叉丙酮的不对称加氢反应

 将水溶性手性二胺 (S,S)-1,2-二苯基乙二胺二磺酸钠 ((S,S)-DPENDS) 与钌膦配合物 ([RuCl2(TPPTS)2]2) 原位生成的催化剂用于催化水相中苄叉丙酮的不对称加氢反应. 在优化条件下, 羰基加氢产物 4-苯基-3-丁烯-2-醇的选择性可达 96.0%, 对映选择性可达 71.2%. 经正己烷简单萃取后即可实现催化剂与加氢产物的分离, 循环使用 5 次后, 目标产物 4-苯基-3-丁烯-2-醇选择性和对映选择性没有明显下降.     

水相中酵母细胞催化4-氯乙酰乙酸乙酯不对称还原反应

 利用活性酵母细胞催化4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)的不对称还原可以直接合成具有光学活性的4-氯-3-羟基丁酸乙酯(CHBE). 实验发现,在水相体系中主要生成D-(S)-型产物,COBE的转化率及CHBE的收率和光学选择性都比较高. 考察了底物和产物的浓度、辅助底物的种类和浓度、体系的pH和温度以及菌体培养条件等因素对反应的影响. 结果表明,在较低COBE浓度下R型产物占优,在高浓度下主要是S型产物; 较高的反应温度有利于S型产物的生成,pH≈8.0时可获得较高的S型产物选择性; 产物CHBE对COBE的还原反应具有一定的抑制作用. 在酵母催化COBE还原的同时需要一定的辅助底物来再生辅酶NAD(P)H,利用乙醇、异丙醇和仲丁醇作辅助底物可获得较高的立体选择性. 对数生长期和厌氧条件培养的细胞对生成S型产物较有利.     

Enantioselective pinacol coupling of aryl aldehydes catalyzed by chiral Salan-Mo(IV) complexes

Reported herein is the asymmetric pinacol coupling of aromatic aldehydes with chiral Salan-Mo(VI) dioxo complex as an effective precatalyst. Chiral diols were obtained with high diastereoselectivity and enantioselectivity up to 92/8 and 95%, respectively. The possible mechanism of the pinacol coupling reaction with the catalytic system was investigated. The X-ray crystal structure of the precatalyst Mo(L3)O2 was determined and the oxidation state of the intermediate C was confirmed as +4 with X-ray photoelectron spectroscopy study. The proposed mechanism speculated the stereochemical outcome of the reaction, and a working model for the radical coupling of E was proposed, which explained the absolute configuration of the favored (S,S)-enantiomer of the dl isomer.     

负载(S)-脯氨酸手性固相催化剂制备和在不对称加氢反应中的应用

用亲水性、高比表面积、硅烷化硅小球担载钯,以（Ｓ）－脯氨酸为手性助剂、苯乙酮为反应底物,考察不对称加氢反应和不同有机碱助催化剂的影响。实验表明,当使用三辛胺助催化剂时,（Ｒ）－苯乙醇的对映异构体选择性可达１７．５％。将（Ｓ）－脯氨酸负载于亲水性、高比表面积、硅烷化硅小球担体表面,以Ｐｄ（ＯＡｃ）２为催经剂前体,制备负载型手性固相催化剂,初步考察了（Ｓ）－脯氨酸与中心金属钯的摩尔比、疏水性不同的有机     

(1S,2S)-DPEN修饰的3%Ir/SiO2/2TPP催化苄叉丙酮的不对称加氢

在温和的条件下制备了负载型3%(w)Ir/SiO2/2TPP(三苯基膦)催化剂, 并且考察了(1S,2S)-1,2-二苯基乙二胺[(1S,2S)-DPEN]作为手性修饰剂对其催化苄叉丙酮不对称加氢反应性能的影响. 结果表明, 手性修饰剂(1S,2S)-DPEN的加入, 对苄叉丙酮不对称加氢反应活性和C=O加氢的选择性都有很好的促进作用. 经优化条件, 在40 ℃下, LiOH浓度为0.375 mol·L-1的甲醇溶液中, 氢气压力为6 MPa, 反应8 h后, 苄叉丙酮的转化率大于99.0%, 对不饱和醇的选择性大于99.0%, 不饱和醇的对映选择性(ee)值达到48.1%.     

Enzymatic synthesis of (R) and (S) 1-deuterohexanol

This paper describes practical enzymatic procedures for the synthesis of (R) and (S) 1-deuterohexanol, a useful building block for chiral poly isocyanated liquid crystals. Alcohol dehydrogenases from horse liver and Pseudomonas catalyzed the reduction of hexanal with deuterated NAD (NADD) resulting in 50% and 89% yields of (R) and (S) 1-deuterohexanol, respectively. The deuterated cofactor was regenerated in situ by alcohol dehydrogenase catalyzed oxidation of ethanol-d6 or 2-propanol-d8. The (S) alcohol was also synthesized by the horse liver alcohol dehydrogenase reduction of 1-deuterohexanal, which was prepared chemically from hexanal. The yields of the reaction were greatly increased by the use of a biphasic system or with the immobilized enzyme in anhydrous organic solvents. Horse liver alcohol dehydrogenase was stabilized by immobilization on PAN or noncovalent entrapment on XAD resin.     

(1S,2S)-DPEN修饰的Ir/Al2O3催化苯乙酮及其衍生物的不对称加氢反应$

在碱性条件下制备了三氧化二铝负载的铱(Ir/γ-Al2O3)催化剂,并用于苯乙酮及其衍生物的不对称催化加氢反应.考察了不同的碱、碱浓度、手性二胺(1S,2S)-1,2-二苯基乙二胺[(1S,2S)-DPEN]浓度、反应温度和反应压力对催化剂及反应的影响.结果显示,在优化反应条件下,该催化剂表现出较高的催化活性和良好的对映选择性,其中异丁酰苯不对称催化加氢反应的对映选择性达到了80.3%.该催化剂不需要使用任何稳定剂,制备方法简单,催化性能稳定,通过简单的离心分离即可循环使用.     

Palladium/BINAP(S)-catalyzed asymmetric allylic amination

The enantioselective allylic amination of acyclic allylic carbonates catalyzed by a palladium/(S)-BINAP(S) system was investigated. Amination of several substrates proceeded with high ee. Crotyl carbonates show an unusually high regioselectivity for the branched isomer. The use of (S)-TolBINAP(S) and (S)-3,5-xylyl-BINAP(S) as ligands was found to increase the enantioselectivity of the aminations. A P,S binding mode of the BINAP(S) ligand was found in an X-ray crystallographic study. [reaction: see text]     

Biocatalytic organic synthesis of optically pure (S)-scoulerine and berbine and benzylisoquinoline alkaloids

A chemoenzymatic approach for the asymmetric total synthesis of the title compounds is described that employs an enantioselective oxidative C-C bond formation catalyzed by berberine bridge enzyme (BBE) in the asymmetric key step. This unique reaction yielded enantiomerically pure (R)-benzylisoquinoline derivatives and (S)-berbines such as the natural product (S)-scoulerine, a sedative and muscle relaxing agent. The racemic substrates rac-1 required for the biotransformation were prepared in 4-8 linear steps using either a Bischler-Napieralski cyclization or a C1-Cα alkylation approach. The chemoenzymatic synthesis was applied to the preparation of fourteen enantiomerically pure alkaloids, including the natural products (S)-scoulerine and (R)-reticuline, and gave overall yields of up to 20% over 5-9 linear steps.