一种马铃薯整细胞催化合成r-4-芳基-3-羟基丁酸乙酯的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物催化方法制备光学活性醇的技术领域，特别涉及一种手性光学活 性R-4-芳基-3-羟基丁酸乙酯的制备方法，属于生物催化合成领域。
【背景技术】
[0002] 近几十年来，不对称合成研宄因其合成产物本身在实际应用中的重大价值获得了 迅速的发展。光学活性4-芳基-3-羟基丁酸乙酯是一类重要的手性合成砌块，经过一些简 单的化学转化即可获得芳环上有各种取代基团的手性芳香醇的合成砌块，因此在医药、农 药、添加剂等手性化合物的合成方面有较大的实用价值。
[0003] 手性化合物除了由一些物理方法和化学方法分离外消体得到之外，大部分是采取 不对称合成得到，包括不对称化学催化合成法及不对称生物催化合成法，两者都有一定应 用。其中不对称生物催化即利用酶或者生物有机体（全细胞、细胞器、组织等）作为催化剂 进行不对称生物转化的过程是绿色化工的研宄热点之一。生物催化含羰基化合物的不对称 转化在不对称合成中占有很重要的地位，用生物催化酮类化合物的不对称还原以生成相应 的手性醇是研宄较早也是研宄的较多的一类反应。其中用植物作催化剂因具有全细胞反 应的优点，即多数不用进行酶的提纯，不用加入昂贵的辅酶和保持反应进行的能源，来源丰 富、成本低、效率高以及产物对映体选择性好和反应过程环境友好等优势。目前，研宄的底 物范围越来越广，作为催化剂的植物的种类也在不断增加。
[0004] 已有关于生物催化合成光学活性4-取代-3-羟基丁酸乙酯的研宄报道。文献 (Chem.Commun. 2011，47, 2420 - 2422)报道了通过醇脱氢酶催化4-苯基乙酰乙酸乙酯还原 成相应的S-4-苯基-3-羟基丁酸乙酯，ee值>93%。文献（Chin.Chem.Lett. 2008, 19,311 -313)报道了面包酵母可以催化4-苯基乙酰乙酸乙酯还原成相应的S-4-苯基-3-羟基丁酸 乙酯，ee值 >88% ;专利（U.S.Pat.Appl.Publ.，20040082043)报道了生物催化 4-氯乙酰 乙酸乙酯还原成相应的S-4-氯-3-羟基丁酸乙酯，ee值>63 %。目前生物催化合成光学活 性4-取代-3-羟基丁酸乙酯的生物催化剂主要集中在微生物领域，包括酵母菌、真菌和细 菌等。而将植物整细胞作为生物催化剂应用于光学活性4-取代-3-羟基丁酸乙酯的合成 则报道极少。此外，生物催化合成的4-取代-3-羟基丁酸乙酯大多是S-构型，而R-构型 4_取代-3-羟基丁酸乙酯在药物的合成中有更大的用处，因此用生物催化方法合成R-构型 4_取代-3-羟基丁酸乙酯显得尤其重要。马铃薯是一种常见植物，产量大且价廉易得，如用 于催化羰基化合物进行不对称转化则具有较大的优越性。本发明介绍了一种新型生物催化 剂即马铃薯整细胞应用于R-构型光学活性4-取代-3-羟基丁酸乙酯的催化合成方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种植物整细胞催化还原4-芳基乙酰乙酸乙酯制备R-4-芳 基-3-羟基丁酸乙酯的方法，加入Mg2+加强构型的控制，并可针对不同的底物选用合适的反 应条件，以明显提高底物4-芳基乙酰乙酸乙酯的转化率和相应产物R-4-芳基-3-羟基丁 酸乙酯的对映体过量值。反应式如下式所示：
[0006]
【主权项】
1. 光学活性R-4-芳基-3-羟基丁酸乙酯的制备方法，其特征在于：利用马铃薯整细胞 作为生物催化剂催化不对称还原4-芳基乙酰乙酸乙酯制备R-4-芳基-3-羟基丁酸乙酯， 反应式如下：
式中R分别为H、-CH3、-OCH3、-Cl、-Br、-N02等位于苯环上邻、间、对不同位置的取代基， 本发明光学活性R-4-芳基-3-羟基丁酸乙酯的制备步骤如下： ⑴植物整细胞活化：在反应介质为pH 6. 0?7. 0磷酸盐缓冲溶液中加入马铃薯使马铃 薯整细胞活化，马铃薯整细胞在介质中的浓度为100?300g/L，活化温度为28?36°C，活 化时振荡速度为120r/min，活化时间为20?60min ; ⑵催化不对称还原：在活化后的体系中加入4-芳基乙酰乙酸乙酯以及适量氯化镁，进 行催化不对称还原4-芳基乙酰乙酸乙酯的生物转化反应，底物4-芳基乙酰乙酸乙酯浓度 为0. 2?I. Og/L，反应温度为28?36°C，反应时振荡速度为120r/min，反应时间为24? 36h ； ⑶分离检测：反应结束后用适量溶剂乙酸乙酯萃取后离心分离反应物，用装有手性柱 的高效液相色谱仪分析检测所得R-4-芳基-3-羟基丁酸乙酯。
2. 根据权利要求1所述方法，其特征是步骤（2)所用氯化镁浓度为0. 1?0. 4g/L。
【专利摘要】本发明公开了一种生物催化不对称合成R-4-芳基-3-羟基丁酸乙酯的方法。该方法如式所示，利用马铃薯整细胞作为生物催化剂，在合适的条件下催化不对称还原4-芳基乙酰乙酸乙酯合成相应的R-4-芳基-3-羟基丁酸乙酯，式中R为H、-CH3、-OCH3、-Cl、-Br、-NO2等不同位置的取代基，R-4-芳基-3-羟基丁酸乙酯的对映体过量值达到84.5％以上。本发明所合成的光学活性R-4-芳基-3-羟基丁酸乙酯是一类重要的手性合成砌块，在医药、农药、添加剂等手性化合物的合成方面有较大的实用价值。
【IPC分类】C12P7-62
【公开号】CN104531785
【申请号】CN201410749092
【发明人】刘湘, 万会达, 朱洁莲
【申请人】江南大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月9日