专利名称：利用烯酸还原酶还原肉桂醛衍生物的方法
利用烯酸还原酶还原肉桂醛衍生物的方法本发明涉及新的酶促催化方法，其用于在含有某些有机共溶剂的水性反应介质中产生不対称的芳香醛。
背景技术：
由于醛的挥发性和嗅觉感知性质，它们构成香味和香料应用中重要的有效成分(a)C. Chapuis, D. Jacoby, A卯 I. Catal. A:Gen. 2001，221，93-117;b)D.PybusjC.bell，The chemistry of iragrances，RSC Paperbacks,Royal Societyof Chemistry, Cambridge, 1999)。因为ct -和β -取代的醒的对映体通常在气味上有很大的不同(a) A. Abate，Ε. Brenna，C. Fuganti，F. G. Gatti，S. Serra，Chem.Biodivers. 2004，1，1888-1898 ; b) L. Doszczakj P. Kraft, H. -P. Weber, R. Bertermannj A.Trillerj H. Hatt，R. Tacke，Angew. Chem. Int. Ed. 2007，46，3367-3371; c) E. Brenna, C.Fuganti, S. Serraj Tetrahedron: Asymmetry 2003，14，1-42)，所以通常需要它们以非 消旋形式应用。尽管β_取代的醛是手性稳定的，但是α-取代的醛类似物易于外消旋化，这需要制备它们的复杂的方法。其中，通过不对称的氢化作用去对称化共轭的烯醛是一个选择的方法(L. A. Saudanj Acc. Chem. Res. 2007，40，1309-1319)。然而已经报导了使用含有手性修饰的均相(过渡金属)催化剂的很多方案(例如参见a)S. Akutagawaj Appl. Catal. A: Gen. 1995，128，171-207;b)S. BovojA. Scrivantij Μ.Bertoldinij V. Beghettoj 0· Matteolij Synthesis 2008，2547-2550 ; c) W. S. Knowles, R.Noyorij Acc. Chem. Res. 2007，40，1238-1239; d) A. J. Minnaardj B. L. Feringaj L.Lefortj J. G. de Vries, Acc. Chem. Res. 2007，40，1267-1277)，而近来更多地开发了依靠烟酰胺-模拟物(‘汉栖酯’)作为氢化物来源还原烯醛的金属依赖的有机催化剂(a)J. W. Yang，Μ. Τ· H. Fonseca, N. Vignola, Β· List, Angew. Chem. Int. Ed. 2005，44，108-110; b)H. Adolfssonj Angew. Chem. Int. Ed. 2005，44，3340-3342 ; c) S. G. Ouelletj A. M. Waljij D.W. C. MacMill an，Acc. Chem. Res. 2007，40，1327-1339; d)K. Akagawaj H. Akab an e，S.Sakamoto, K. Kudo, Tetrahedron:Asymmetry 2009，20，461-466)。至今，手性表面修饰的多相催化剂是没有竞争カ的(a) D. J. Watson, R. J. B. R. J. Jesudasonj S. K. Beaumont, G.Kyriakouj J. W. Burton, R. M. Lambert, J. Am. Chem. Soc. 2009，131，14584-14589 ;b)A. Tunglerj E. Siposj V. Hadaj Curr· Org. Chem. 2006，10，1569-1583)。作为多种化学-催化方法的备选，通过使用多种类型的氧化还原酶已经设想了生物-还原(S. Serra，C.Fuganti, E. Brenna, Trends Biotechnol. 2005，23，193-198)。为了避开使人厌烦的蛋白质纯化和外部辅因子-再循环，利用全微生物細胞(最显著的是面包酵母)还原烯醛。由于存在竞争性烯-和羰基-还原酶，烯醛的化学和立体选择性生物还原是不可能的，因为不希望的羰基还原常常压倒了所希望的C=C-键还原，从而通过形成対应的烯丙型醇和/或饱和醇引起底物和产物的消耗(a)M. Majericj A. Avdagicj Ζ· Hamersakj V.SunjicjBiotechnol.Lett.1995， 17， I189-1194;b)C.Fuganti,S.Serra,J.Chem.Soc.Perkin Trans. 1，2000，3758-3764; c) P. D’ Arrigoj C. Fuganti, G. Pedrocchi-Fantonij S.Servi，Tetrahedron 1998，54，15017-15026;d)G. FronzajC. Fuganti, P. GrasselIi，L.Majori, G. Pedrocchi-Fantoni, F. Spreaf ico, J. Org. Chem. 1982, 47, 3289-3296 ; e)G. Fronza，C. Fuganti,M. Pinciroli，S. Serra, Tetrahedron : Asymmetry2004, 15，3073-3077;f)V. Sunj i c,M.Maj eric, Z. Hamersak，Croat. Chem.Actal996, 69, 643-660)。只是最近，可获得充足量的来自老黄酶家族的氧稳定的烯还原酶，其通过留下未被接触的C=O-部分允许在烯酮和烯醛中活化的C=C键的化学和立体选择性生物还原(參见综述，a) R. Stuermer, B. Hauer, M. Hall, K. Faber, Curr.Op iη. Chem. Biol. 2007, 11，203-2 13;b)S. K. Padhi, D. J. Bougioukou，J.D. Stewart, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3271-3280 ; c) J. F. Chaparro-Riggers, T.A. Rogers, E. Vazquez-F igueroa, K. M. Polizzi，A. S. Bommar ius, Adv. Synth.Catal. 2007, 349, 1521-1531 ; d) M. Kataoka, A. Kotaka, R. Thiwthong, M. ffada, S.Nakamori, S. Shimizu, J. Biotechnol. 2004，114，1-9。对于 a -甲基肉桂醒的立体选择性 的生物还原，见 A. Mil I Ier, B. Hauer, B. Rosche, Biotechnol. Bioeng. 2007, 98, 22-29)。受我们最近的结果鼓舞(a)M. Hall, C. Stueckler, ff. KroutiI, P. Macheroux, K. Faber, Angew.Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3934-3937; b)M. Hall, C. Stueckler, H. Ehammer, E. Pointner, G.Oberdorfer, K. Gruber, B. Hauer, R. Stuermer, ff. Krouti I, P. Macheroux, K. Faber, Adv.Synth. Catal. 2008, 350, 411-418 ; c) M. Hal I, C. Stueckler, B. Hauer, R. Stuermer, T.Friedrich, M. Breuer, ff. KroutiI, K. Faber, Eur. J. Org. Chem. 2008, 1511-1516.)，我们研究了这些酶在制备非外消旋的α-甲基ニ氢肉桂醛衍生物中的应用，所述非外消旋的α-甲基ニ氢肉桂醛衍生物用于香料应用中(对于α-甲基肉桂醛的立体选择性的生物还原，參见:A. Mil I Ier, B. Hauer, B. Rosche, Biotechnol. Bioeng. 2007, 98, 22-29)。仍需要制备α -取代的芳香醛的对映体形式的改进的酶促方法。发明概述通过提供所附权利要求中限定的酶促催化方法令人惊奇地解决了这种问题。具体地，根据本发明通过使用不同的经克隆和过表达的烯-还原酶酶促还原对应的前体(即，肉桂醛前体)获得了在香料(LilialTM，HelionalTM)中作为嗅觉成分使用的非外消旋的芳基-取代的醛，例如α-甲基ニ氢肉桂醛衍生物。尽管使用YqjM和同エ酶OPRl获得了(R)-对映体(对映体过量最大值53%)，但是在优化的反应条件下在叔-丁基甲醚作为共溶剂的存在下，使用0PR3、NCR和OYEs 1_3供应了高达97%的对映体过量的(S)-醛。使用NCR和0ΥΕ1-3将α-甲基肉桂醛还原的立体化学结果[以前报导的是(R)]明确地校正到⑶。附图
描述图I.在使用0ΥΕ3还原Ia中反应速率和立体选择性对有机共溶剂(叔-丁基甲醚，体积体积)的比例的依赖性。发明详述I.具体的实施方案特别地，本发明涉及以下的实施方案I.在第一个实施方案中，本发明提供用于产生、特别是不对称合成通式I的醛化合物的生物催化方法，特别是酶促催化方法
权利要求
1.用于产生通式I的醛化合物的酶促催化方法
2.权利要求I的方法，其中所述共溶剂选自通式IV的不对称醚化合物，其中R5和R6是不同的。
3.权利要求2的方法，其中所述共溶剂选自通式IV的不对称醚化合物，其中残基R5和R6的一种或者两种是分枝的烧基。
4.权利要求3的方法，其中所述共溶剂是叔-丁基烷基醚，特别是叔-丁基甲醚。
5.前面权利要求的一项的方法，其中所述共溶剂在反应介质中以O.I至80，例如I至50、5至40或者10至30体积％的比例存在。
6.前面权利要求的一项的方法，其中所述还原酶选自以下酶组成的组 a)OYEl，其包含SEQ ID NO: I的氨基酸序列，或者包含与所述SEQID NO: I有至少50%同一性的序列； b)0YE2，其包含SEQID NO:2的氨基酸序列，或者包含与所述SEQID N0:2有至少50%同一性的序列； c)0YE3，其包含SEQID NO:3的氨基酸序列，或者包含与所述SEQID N0:3有至少50%同一性的序列；d)OPRl，其包含SEQID NO:4的氨基酸序列，或者包含与所述SEQID N0:4有至少50%同一性的序列； e)OPR3，其包含SEQID NO:5的氨基酸序列，或者包含与所述SEQID NO:5有至少50%同一性的序列； f)NCR，其包含SEQID NO: 7的氨基酸序列，或者包含与所述SEQ IDNO: 7有至少50%同一性的序列；或者 g)YqjM，其包含SEQID NO:6的氨基酸序列，或者包含与所述SEQID N0:6有至少50%同一'I"生的序列。
7.前面权利要求的一项的方法，其中所述反应在NADH或NADPH作为辅因子的存在下进行。
8.前面权利要求的一项的方法，其中所述还原反应被偶联到辅因子再循环反应，特别是酶促辅因子再循环反应。
9.权利要求8的方法，其中氧化的辅因子NAD通过偶联到葡糖脱氢酶催化的葡萄糖氧化被再循环(形成葡糖酸内酯和再生NADH)。
10.前面权利要求的一项的方法，其中所述涉及的酶以溶解的、分散的或者固定的形式存在于反应介质中。
11.前面权利要求的一项的方法，其中所述反应介质被缓冲到6.5至8. 5的范围内的pH。
12.前面权利要求的一项的方法，其中所述反应温度是在10至50°C的范围内，特别是.20 至 40。。。
全文摘要
本发明涉及用于在含有某些有机共溶剂的水性反应介质中产生不对称芳香醛的新的酶促催化方法。
文档编号C12P7/24GK102858987SQ201180016527
公开日2013年1月2日 申请日期2011年2月1日 优先权日2010年2月1日
发明者B·豪尔, R·施蒂默尔, C·斯蒂克勒, K·费伯 申请人:巴斯夫欧洲公司