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      一種青霉菌生產(chǎn)(s)-氯苯二氯乙醇的方法

      文檔序號(hào):9320639閱讀:442來(lái)源:國(guó)知局
      一種青霉菌生產(chǎn)(s)-氯苯二氯乙醇的方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明屬于制藥工程技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及到青霉菌細(xì)胞生物催化制備手性醫(yī)藥中 間體(S)-l_(3,4-氯苯基)二氯乙醇的技術(shù)。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 手性⑶-1-(3, 4_氯苯基)二氯乙醇是合成手性藥物、精細(xì)化學(xué)品、農(nóng)藥品和其 他特殊材料的重要中間體。生物催化不對(duì)稱(chēng)反應(yīng)具有環(huán)境友好、條件溫和、選擇性高等優(yōu) 點(diǎn),作為綠色高效制備手性化合物的優(yōu)先途徑,被越來(lái)越多地應(yīng)用于生產(chǎn)一些高附加值的 手性化合物。生物催化制備手性(S)-l_(3, 4-氯苯基)二氯乙醇具有很好的應(yīng)用前景。
      [0003] 生物催化具有催化效率高、選擇性強(qiáng)、條件溫和、環(huán)境友好等突出優(yōu)點(diǎn),是可持續(xù) 發(fā)展過(guò)程中替代和拓展傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)合成的重要方法。其中手性拆分和不對(duì)稱(chēng)合成是生物 催化最具吸引力的應(yīng)用領(lǐng)域。在作為生物催化劑的六大類(lèi)酶中,水解酶能夠催化動(dòng)力學(xué)拆 分外消旋體得到手性產(chǎn)品,在工業(yè)生物催化中一直扮演著重要角色。近幾年來(lái),氧化還原 酶在工業(yè)上的應(yīng)用得到了迅速增長(zhǎng)。目前,采用水解酶動(dòng)力學(xué)拆分法、生物還原法和生物 氧化法工業(yè)制備光學(xué)活性手性化合物的比例為4:2:1。
      [0004] 生物還原法相對(duì)于動(dòng)力學(xué)拆分法而言,最大的優(yōu)勢(shì)在于理論收率可達(dá)100%,原子 經(jīng)濟(jì)性好。然而生物還原反應(yīng)需要輔酶或輔因子的參與,一定程度上限制了其應(yīng)用。由于 輔酶依賴(lài)性的緣故,生物還原反應(yīng)中多釆用整細(xì)胞作為催化劑,實(shí)現(xiàn)體內(nèi)輔酶循環(huán)再生的 同時(shí)免去了酶的分離純化步驟。
      [0005] (S)_l_(3, 4_氯苯基)二氯乙醇是合成手性藥物、精細(xì)化學(xué)品、農(nóng)藥品的重要手性 砌塊,?,F(xiàn)有的方法普遍存在轉(zhuǎn)化率低、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、需要添加昂貴輔酶、成本高等嚴(yán)重缺 陷,難于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明將采用生物細(xì)胞催化制備(S)-l_(3, 4-氯苯基)二氯乙 醇。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006] 本發(fā)明采用青霉菌細(xì)胞催化制備(S)-1-(3, 4-氯苯基)二氯乙醇,反應(yīng)式如下:
      2,3',4'三氯苯乙酮(1)經(jīng)青霉菌催化反應(yīng),得到產(chǎn)物(S)-l_(3,4-氯苯基)二氯乙 醇(2)。有多種微生物可以催化此反應(yīng),經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)篩選,最終確定采用青霉菌作為催化 劑,因?yàn)槠浯呋磻?yīng)的效果最好,反應(yīng)收率、對(duì)映體過(guò)量率(ee%)均很高。
      [0007] 許多青霉菌都可以進(jìn)行生物催化此反應(yīng),然而,其效果不同,相差很大,經(jīng)實(shí)驗(yàn),本 發(fā)明選用青霉菌菌株為ATCC 26797,其催化反應(yīng)效果最佳。
      [0008] 由于絕大多數(shù)氧化還原酶是輔酶NAD (P)H依賴(lài)型,而細(xì)胞本身所含有的輔酶量 可能較少,因此,進(jìn)行氧化還原反應(yīng)時(shí),為促進(jìn)輔酶再生,提高反應(yīng)效率,在反應(yīng)體系中 還添加輔助底物構(gòu)成轉(zhuǎn)化體系。常用的輔助底物種類(lèi)較多,不同細(xì)胞所需的輔助底物不同, 效果差別很大,采用幾種輔助底物組合,可以取得較好效果,需進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)才能確定最佳 的輔助底物。本發(fā)明經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)確定的輔助底物為:葡萄糖20-23g/L、木糖20-24g/L、蔗 糖25-28g/L、異丙醇5-6%V/V (體積濃度)。
      [0009] 由于底物溶解度較低,所以,加入表面活性劑以增加底物的溶解度。
      [0010] 培養(yǎng)介質(zhì): 1、種子培養(yǎng)基成份為:酵母提取物10 g/L,葡萄糖20 g/L,蛋白胨20 g/L,麥芽浸 膏25-30 g,硫酸銨0. 5-0. 7g/L;配制固體培養(yǎng)基時(shí)添加15g/L的瓊脂粉。
      [0011] 2、培養(yǎng)液成份:玉米漿(以干物質(zhì)計(jì))含量為35-45g/L,酵母浸膏8-10 g/L,葡 萄糖18-22 g/L,麥芽浸膏25-30 g,硫酸銨0. 5-0. 7g/L,硫酸鎂0. 3-0. 4g/L,磷酸二氧鉀 1. 8-2. 3g/L,碳酸鈣 0.7 g/L,硫酸亞鐵 0.18 g/L,硫酸錳 0.025 g/L;pH 5.0。
      [0012] 2、固體培養(yǎng)基成份:在液體培養(yǎng)基中加入2%的瓊脂粉。
      [0013] 青霉菌細(xì)胞制備。青霉菌經(jīng)斜面、搖瓶、種子罐培養(yǎng)得到種子液;發(fā)酵罐加入培養(yǎng) 液,121°C高壓滅菌30分鐘,冷卻至23-24°C,將青霉菌種子液接種至發(fā)酵罐,接種比例為 10-11%,通氣比為0.9-1¥/(¥分鐘),23-24°(:培養(yǎng)35-40小時(shí),用過(guò)濾式離心機(jī)離心得到 濕青霉菌細(xì)胞,用作生物催化反應(yīng)催化劑。
      [0014] 生物催化轉(zhuǎn)化。底部通氣攪拌反應(yīng)罐中加入磷酸鹽緩沖液,pH為5. 9,加入底 物2, 3',4'三氯苯乙酮,使底物濃度為80-90 g/L。其他成份:玉米漿(以干物質(zhì)計(jì))含 量為12-15g/L,單硬脂酸甘油酯含量為17-18g/L,葡萄糖20-23g/L、木糖20-24g/L、蔗糖 25-28g/L、異丙醇5-6%V/V (體積濃度),121°C高壓滅菌30分鐘;冷卻至24-25°C時(shí),加入濕 青霉菌細(xì)胞使其濃度為90-94g/L,通氣比為0. 16-0. 18V/ (V分鐘),進(jìn)行生物催化反應(yīng),反 應(yīng)時(shí)間為70-74小時(shí);反應(yīng)結(jié)束后,濾出細(xì)胞,用乙酸乙酯萃取反應(yīng)液,蒸出乙酸乙酯,得到 產(chǎn)物(S)-l_(3, 4-氯苯基)二氯乙醇,反應(yīng)轉(zhuǎn)化率98-99%,產(chǎn)品收率96-97%,對(duì)映體過(guò) 量率 98. 5-99%。
      [0015] 本發(fā)明所開(kāi)展工作包括菌株選擇、催化反應(yīng)條件優(yōu)化(反應(yīng)溫度、通氣量、pH)、反 應(yīng)介質(zhì)選擇和濃度優(yōu)化,包括底物濃度、輔助底物組合、表面活性劑種類(lèi)及濃度等。
      [0016] 實(shí)施例1 種子培養(yǎng)基成份為:玉米漿(以干物質(zhì)計(jì))含量為35-45g/L,酵母提取物10 g/L,葡 萄糖20 g/L,硫酸銨0. 5-0. 7g/L,硫酸鎂0. 3-0. 4g/L,磷酸二氧鉀1. 8-2. 3g/L;配制固體培 養(yǎng)基時(shí)添加15g/L的瓊脂粉。
      [0017] 玉米衆(zhòng)(以干物質(zhì)計(jì))含量為35-45g/L,酵母浸膏8-10 g/L,葡萄糖18-22 g/ L,麥芽浸膏25-30 g,硫酸銨0. 5-0. 7g/L,硫酸鎂0. 3-0. 4g/L,磷酸二氧鉀1. 8-2. 3g/L,碳 酸鈣 0.7 g/L,硫酸亞鐵 0? 18 g/L,硫酸錳 0.025 g/L;pH 5.0。
      [0018] 培養(yǎng)液成份為:玉米漿(以干物質(zhì)計(jì))含量為35-45g/L,酵母浸膏8-10 g/L,葡 萄糖18-22 g/L,麥芽浸膏25-30 g,硫酸銨0. 5-0. 7g/L,硫酸鎂0. 3-0. 4g/L,磷酸二氧鉀 1. 8-2. 3g/L,碳酸鈣 0.7 g/L,硫酸亞鐵 0.18 g/L,硫酸錳 0.025 g/L;pH 5.0。
      [0019] 濕青霉菌細(xì)胞制備過(guò)程如下:青霉菌ATCC 26797經(jīng)斜面、搖瓶培養(yǎng),得到種子 液。1L發(fā)酵罐加入培養(yǎng)液;發(fā)酵罐加入培養(yǎng)液,121°C高壓滅菌30分鐘,冷卻至23°C,將青 霉菌種子液接種至發(fā)酵罐,接種比例為接種比例為10-11%,通氣比為0. 9-1V/ (V分鐘), 23°C培養(yǎng)35-40小時(shí),用過(guò)濾式離心機(jī)離心得到濕青霉菌細(xì)胞,用作生物催化反應(yīng)催化劑。
      [0020] 生物催化轉(zhuǎn)化:0.5L底部通氣攪拌反應(yīng)器中加入磷酸鹽緩沖液,pH為5.9,加入 底物2,3',4'三氯苯乙酮,使其濃度為80g/L,玉米漿(以干物質(zhì)計(jì))含量為12g/L,單硬脂 酸甘油酯含量為17_18g/L,葡萄糖20-23g/L、木糖20-24g/L、蔗糖25-28g/L、異丙醇5-6%V/ V (體積濃度),121°C高壓滅菌30分鐘;冷卻至24-25°C時(shí),加入濕青霉菌細(xì)胞使其濃度為 90-94g/L,通氣比為0. 16-0. 18VAV分鐘),進(jìn)行生物催化反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間為70-74小時(shí);反 應(yīng)結(jié)束后,濾出細(xì)胞,用乙酸乙酯萃取反應(yīng)液,蒸出乙酸乙酯,得到產(chǎn)物(S)-1-(3, 4-氯苯 基)二氯乙醇,反應(yīng)轉(zhuǎn)化率99%,產(chǎn)品收率97%,對(duì)映體過(guò)量率98. 5%。
      [0021] 實(shí)施例2 種子培養(yǎng)基成份為:玉米漿(以干物質(zhì)計(jì))含量為35-45g/L,酵母提取物10 g/L,葡 萄糖20 g/L,硫酸銨0. 5-0. 7g/L,硫酸鎂0. 3-0. 4g/L,磷酸二氧鉀1. 8-2.
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