抗抑郁药(R)-托莫西汀中间体(S)-3-氯-1-苯丙醇的生物合成

抗抑郁药(R)-托莫西汀中间体(S)-3-氯-1-苯丙醇的生物合成

论文摘要

(S)-3-氯-1-苯丙醇是手性药物(R)-托莫西汀合成中重要的手性砌块。此外,(S)-3-氯-1-苯丙醇还可用来合成氟西汀和尼索西汀,这三种药物都是目前临床上使用广泛的抗抑郁症药物。利用生物法进行(S)-3-氯-1-苯丙醇的制备,具有重要的现实意义和经济利益。从实验室保藏菌种中筛选出一株对3-氯-1-苯丙酮具有良好转化能力的酿酒酵母菌株。在水相体系中,经过20h的反应,可以实现15mmol/L底物浓度下65%的产率和98%的对映体过量率。经过对单一水相体系中的反应特性进行研究,发现在采用酿酒酵母不对称还原3-氯-1-苯丙酮的反应进程中,体系中不存在底物抑制与产物抑制,但产物对细胞的毒性限制了产率的提高。适当浓度的添加物(Tween80和β-环糊精)可提高产率:当反应体系中Tween80浓度为2.0mmol/L,β-环糊精浓度为5.0mmol/L时,产率从对照组的64.7%分别提高到73.8%和70.6%。说明同时具有包结作用和改善细胞膜渗透性的Tween-80提高产物得率的效果优于仅具有包结作用的β-环糊精。但对于产物e.e.值而言,两种包结物对其基本无影响。考察了酿酒酵母在水/有机溶剂两相体系中的不对称还原。在水/正己烷两相体系中,水/正己烷两相相体积比为10/1.5(mL/mL),初始底物浓度20mmol/L,细胞浓度为100g/L,辅助底物葡萄糖为70g/L时,在28℃、pH9.0、150r/min下反应40h,产率和e.e.值可分别达到84%和98%。相比于单一水相体系,水/正己烷两相体系可提高底物浓度并使产率得到大幅提高。继续考察含离子液体的水/正己烷两相体系中酿酒酵母对底物的不对称还原,以期获得更好的产率和e.e.值,结果表明,选用的9种离子液体即使在很低的浓度下也会对反应产生抑制,不利于反应的进行。另外,研究了单一水相体系和两相体系对酵母细胞生物学特性的影响。实验结果显示,不同的反应体系对细胞膜完整性影响不大,但对细胞膜的流动性产生了不同的影响。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 手性药物
  • 1.2 抗抑郁药物托莫西汀
  • 1.3 抗抑郁药物托莫西汀的合成
  • 1.4 (S)-3-氯-1-苯丙醇的合成
  • 1.4.1 非生物法合成(S)-3-氯-1-苯丙醇
  • 1.4.2 生物法合成(S)-3-氯-1-苯丙醇
  • 1.5 水/有机溶剂体系中的微生物全细胞催化
  • 1.6 本课题的立题依据
  • 1.7 主要研究内容及创新点
  • 1.7.1 主要研究内容
  • 1.7.2 课题创新点
  • 第二章 材料与方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.1.1 实验仪器
  • 2.1.2 实验菌株
  • 2.1.3 主要药品和试剂
  • 2.1.4 培养基
  • 2.1.5 常用缓冲液和溶液
  • 2.1.6 PCR 引物
  • 2.2 实验方法
  • 2.2.1 菌体培养与菌体活化
  • 2.2.2 单一水相体系中 3-氯-1-苯丙酮的不对称还原
  • 2.2.3 水/有机溶剂两相体系中 3-氯-1-苯丙酮的不对称还原
  • 2.2.4 含离子液体的水/正己烷两相体系中 3-氯-1-苯丙酮的不对称还原
  • 2.2.5 酿酒酵母细胞存活率的测定
  • 2.2.6 酿酒酵母细胞糖代谢活性保留值的测定
  • 2.2.7 酿酒酵母细胞膜渗透性的测定
  • 2.2.8 单一水相体系和水/正己烷两相体系中 3-氯-1-苯丙醇的溶解度测定
  • 2.2.9 3-氯-1-苯丙酮在两相间的分配
  • 2.2.10 菌株鉴定
  • 2.2.11 酵母细胞膜流动性的测定
  • 2.2.12 酵母细胞膜完整性的测定
  • 2.3 分析方法
  • 2.3.1 3-氯苯丙酮和 3-氯-1-苯丙醇浓度分析方法
  • 2.3.2 3-氯-1-苯丙醇对映体过量率的测定
  • 2.3.3 DNS 法分析残糖
  • 第三章 结果与讨论
  • 3.1 气相色谱检测方法的建立
  • 3.1.1 3-氯-1-苯丙酮和 3-氯-1-苯丙醇浓度分析方法
  • 3.1.2 3-氯-1-苯丙酮和 3-氯-1-苯丙醇气相色谱检测标准曲线
  • 3.1.3 3-氯-1-苯丙醇对映体过量率的测定
  • 3.1.4 DNS 法测定残糖标准曲线
  • 3.2 菌株的筛选与鉴定
  • 3.2.1 不对称还原酵母菌株的筛选
  • 3.2.2 酵母菌株 FU-5 的鉴定
  • 3.3 单一水相体系中的不对称还原
  • 3.3.1 单一水相体系有氧和无氧条件对不对称还原的影响
  • 3.3.2 单一水相体系底物浓度对不对称还原的影响
  • 3.3.3 单一水相体系细胞浓度对不对称还原的影响
  • 3.3.4 单一水相体系不对称还原反应的时间进程
  • 3.3.5 单一水相体系加入产物对不对称还原的影响
  • 3.3.6 单一水相体系添加剂对不对称还原的影响
  • 3.4 水/有机溶剂两相体系中的不对称还原
  • 3.4.1 两相体系生物催化有机溶剂的选择
  • 3.4.2 水/正己烷两相体系底物浓度对不对称还原的影响
  • 3.4.3 水/正己烷两相体系相体积比对不对称还原的影响
  • 3.4.4 单一水相体系和水/正己烷两相体系中酵母细胞膜流动性考察
  • 3.4.5 单一水相体系和水/正己烷两相体系中酵母细胞膜完整性考察
  • 3.4.6 水/正己烷两相体系中底物的分配
  • 3.4.7 单一水相体系和水/正己烷两相体系产物醇在水相中的溶解度
  • 3.4.8 水/正己烷两相体系细胞浓度对不对称还原的影响
  • 3.4.9 水/正己烷两相体系辅助底物与辅助底物浓度的选择
  • 3.4.10 水/正己烷两相体系温度对不对称还原的影响
  • 3.4.11 水/正己烷两相体系 pH 对不对称还原的影响
  • 3.4.12 水/正己烷两相体系添加离子对不对称还原的影响
  • 3.4.13 水/正己烷两相体系转速对不对称还原的影响
  • 3.4.14 水/正己烷两相体系中不对称还原反应的时间进程
  • 3.4.15 含离子液体的水/正己烷两相体系中的不对称还原
  • 主要结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历
  • 相关论文文献

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