[01202117]用于手性合成工艺的酮还原酶产业化关键共性技术研究

酮还原酶是一类非常重要的手性催化剂,可以合成重要的平台类化合物手性醇,相对于化学合成方法立体选择性和转化率更高,对环境更加友好。如其合成的（R）-（+）-4-氯-3-羟基丁酸乙酯可用于合成阿伐他汀钙系列的药物（R）-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯、L-肉毒碱、大环内酯A和（R）-γ-氨基-β-羟基丁酸（GABOB）等,也能转化为负霉素（negamicyn） 和2,5-环己二烯合成纤维;合成的（S）-4-氯-3-羟基丁酸乙酯可用于合成HGM-CoA还原酶抑制剂（他汀类药物,2007年全球销售额达到160亿美金）和 β-1,4-二氢吡啶类钙离子通道阻断剂等药物,具有重要的应用价值和广阔的市场。 酶固定化技术是酶制剂催化中克服游离酶成本高、耐受性差、分离困难的有效方法,而且是实现酶的重复使用,提高酶催化过程经济可行性和实现产业化的关键步骤。共价固定化方法因酶与载体之间的共价结合而连接牢固,一直是酶固定化研究和产业化开发的焦点。然而传统的共价固定化过程中单位载体的酶负载量低,固定化时间长,酶活力损失严重,通常活力回收只有30%左右,远低于吸附方式固定化酶的活力,这一直是该技术的软肋。因此我们开发出更高效的酶固定化技术,把酮还原酶和葡萄糖脱氢酶同时固定在一个载体上,避免在催化反应时加入价格昂贵的辅酶NADH或NADPH,大大降低酶制剂的使用成本。 氧化硅介孔材料（mesocelular siliceous foams,MCFs）是一种无机固定化载体,具有很多优点：统一的介孔直径、表面积大、容积大、热稳定性高且表面极易被功能化。微波辐射因可加快物质传递过程,使反应速度和反应产率大幅提高,在许多合成反应中发挥着重要作用,近年来也常被应用于酶的固定化研究中。本项目中我们利用交联剂对苯醌与酶上亲核基团（如氨基或羟基）及MCFs-NH2载体上的氨基反应,将酮还原酶和葡萄糖脱氢酶双酶同时固定于MCFs载体上,通过优化固定化条件最终获得性能改善的共固定化酶：与游离酮还原酶相比,微波辅助MCFs共固定化酶的催化活力提高52倍;热稳定性提高4倍;使用批次在6次以上。酮还原酶产品产业化环节中高效酶固定化技术这一瓶颈问题的突破将大大推进醛酮还原酶产品的产业化,对其他新型酶产品的产业化也将起到示范作用。