本发明专利技术涉及一种生物催化前手性羰基化合物还原合成手性醇的方法，它采用绿藻作为生物催化剂，当绿藻OD685nm≥3.0时，向光合生物反应器加入前手性羰基化合物底物，保持光合反应器中的反应温度为25-30℃，光照强度为7000-12000lux，使绿藻细胞与前手性羰基化合物底物充分接触，发生光驱生物催化反应；反应完全后进行产物萃取。本发明专利技术采用了绿藻这一新型生物催化剂，该生物催化剂培养条件简单。此外，绿藻生物催化剂利用光合作用进行生物反应，无需其它能量进行辅助，并且在反应过程中还可以固定CO2，实现碳减排。是一种高效、绿色、安全、低成本的生产工艺。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高价值手性醇的生产方法，尤其涉及到。
技术介绍
手性药物在疾病防治中具有重要作用与地位。世界著名咨询公司Frost & Sullivan的研究表明2005年全球单一对映体药物销售达1，700多亿美元，且每年以高于 10%的速度增长。当前研发的新药中，单一对映体药物占60%。估计到2020年，这一比例将达70%。除了在医药中的关键作用外，手性技术在农用化学品、香精香料以及高性能功能材料等方面的重要性也日益显现。国内外生物催化研究团队，对利用微生物细胞催化前手性羰基不对称还原合成手性醇进行了大量深入的研究。在高效微生物的筛选、关键酶的克隆及工程化、反应介质工程以及反应过程开发等方面获得了大量优异的研究成果，部分过程已达到工业应用水平。利用微生物细胞催化可能存在以下不足①由于微生物细胞内常存在多种酶可催化同一底物产生不同构型产物而降低反应立体选择性，或胞内其它酶系转化底物为其它产物而降低反应收率；②微生物对杂菌敏感，其培养与使用需要严格的无菌操作；③为获得较高的时-空产率，需高生物催化剂量与底物量比值(b/s)(如面包酵母所需b/s高达 350)。近年开展的植物组织催化，对克服以上不足展现出了喜人的前景。因植物细胞具有一些较微生物细胞活性更高酶系，同时植物细胞具有不同的代谢活动，更利于目的产物的合成。但其缓慢的生长速率，昂贵的培养成本(时间与资金成本)，成为植物组织催化的瓶颈。植物组织与微生物催化各具优势，如能结合二者的优势开发新的生物催化技术必将具有很好应用前景。微藻(如绿藻和蓝藻)正好介于这两者之间，兼具微生物与植物的特性。微藻既具有微生物底物耐受浓度高、生长繁殖迅速、易于培养等特性；又具有植物细胞与组织所类似的代谢特性，譬如光合作用等。对利用微藻催化合成手性醇进行研究必将拓展不对称合成的研究范畴，为不对称合成开拓新生物催化剂，也将开发出新的手性醇生产技术，加速生物催化不对称合成的研究与应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种生物催化前手性羰基化合物不对称还原合成手性醇的方法，克服现有技术采用微生物细胞催化、植物组织催化前手性羰基化合物还原合成手性醇的缺陷。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种生物催化前手性羰基化合物还原合成手性醇的方法。其特征在于，所述生物催化剂为绿藻。绿藻中的氧化还原酶系，结合光驱辅酶 NADH或者NADPH再生体系，将前手性羰基化合物不对称还原为具有高光学纯度的手性醇。其原理为，绿藻利用胞内的氧化还原酶在还原型辅酶NADH或NADPH的参与下催化前手性羰基不对称还原反应生成相应的手性醇，同时还原型辅酶NADH(或NADPH)转化为氧化型 NAD+(或NADP+)。绿藻利用叶绿体吸收光能进行光合作用，通过绿藻胞内的电子传递系统， 通过一系列酶促反应，使氧化型辅酶NAD+(或NADP+)被还原为还原型辅酶，实现辅酶的原位再生。这两个过程在绿藻细胞内耦合，实现绿藻光驱生物催化过程。反应原理如图1所示。进一步的，所述绿藻包括以下步骤将用于催化的绿藻藻体接种于培养基在光合生物反应器中进行培养，以获得足量的绿藻细胞；当绿藻OD685nm彡3. 0 (OD685nm，即Optical Density，吸光值，用于检测藻体生物量的一般方法，对于绿藻采用其最大吸收波长685nm)的时候，加入前手性羰基化合物底物，至所述光合生物反应器中前手性羰基化合物底物的浓度为0. 05-0. 5mol/L ；保持光合反应器中的反应温度为25-30°C，光照强度为7000-120001UX，使绿藻细胞与所述前手性羰基化合物底物充分接触，进行光驱催化反应；反应完全后进行产物萃取。即得到与前手性羰基化合物对应的手性醇产物。优选的，所述绿藻为斜生栅藻、小球藻、盐藻、扁藻、红球藻、衣藻中的一种。本专利技术与现有技术相比，实质性质特点和进步之处在于手性反应过程采用了绿藻这一新型生物催化剂，该生物催化剂培养条件简单，在简单无机物培养基中便可以大规模培养。除此之外，绿藻生物催化剂是利用光合作用进行生物反应，无需其他能量进行辅助，并且在反应过程中还可以固定CO2,实现碳减排。是一种高效、绿色、安全、低成本的生产工艺。反应选择性较高，产物光学纯度较高。本工艺采用一次酶反应方法，中间无需任何处理。该绿藻生物技术可以有效的与绿藻(X)2固定(碳减排)技术、微藻生物柴油技术相耦合，是一种具有深度应用潜力的新型生物技术。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步具体说明。图1为绿藻光驱催化羰基不对称还原生产手性醇反应原理示意图。具体实施例方式本具体实施方式包括以下步骤1.藻种培养在光合反应器中加入1份藻种液以及49份的培养基，并向光合反应器中持续通以 CO2与空气的体积比为5% -10% 95% -90%的混合气体，在通气速率0. Ivvm(vvm为每分钟每培养体积所通入气体流量单位)，温度为25-30°C、光照强度为7000-120001uX、pH6_8 的条件下培养2-9天。2.绿藻催化前手性酮不对称反应过程在绿藻培养过程中，对绿藻进行OD685nm检测，当绿藻OD685nm ^ 3. 0时，加入前手性羰基化合物底物，至光合生物反应器中前手性羰基化合物底物的浓度为0. 05-0. 5mol/L，保持光合反应器中的反应温度为25-30°C，光照强度为7000-120001UX，使绿藻细胞与前手性羰基化合物底物充分接触，进行光驱催化反应。3.产物萃取反应完全后，利用乙酸乙酯萃取，离心分层取上清，得到前手性羰基化合物底物的对应的手性醇产物。由于各具体实施例的过程基本类同，为了使说明书更加简洁，说明书采用表格的方式给出了具体实施例，见下表。权利要求1.一种，其特征在于， 所述生物催化剂为绿藻。2.根据权利要求1所述的，其特征在于，包括以下步骤将用于催化的绿藻藻体接种于培养基在光合生物反应器中进行培养；当绿藻OD685nm ^ 3. 0时，加入前手性羰基化合物底物，至所述光合生物反应器中前手性羰基化合物底物的浓度为0. 05-0. 5mol/L ；保持所述光合反应器中的反应温度为 25-30°C，光照强度为7000-12000 lux，使绿藻细胞与所述前手性羰基化合物底物充分接触，发生光驱催化反应；反应完全后进行产物萃取。3.根据权利要求1或2所述的，其特征在于，所述绿藻为斜生栅藻、小球藻、盐藻、扁藻、红球藻、衣藻中的一种。全文摘要本专利技术涉及一种生物催化前手性羰基化合物还原合成手性醇的方法，它采用绿藻作为生物催化剂，当绿藻OD685nm≥3.0时，向光合生物反应器加入前手性羰基化合物底物，保持光合反应器中的反应温度为25-30℃，光照强度为7000-12000lux，使绿藻细胞与前手性羰基化合物底物充分接触，发生光驱生物催化反应；反应完全后进行产物萃取。本专利技术采用了绿藻这一新型生物催化剂，该生物催化剂培养条件简单。此外，绿藻生物催化剂利用光合作用进行生物反应，无需其它能量进行辅助，并且在反应过程中还可以固定CO2，实现碳减排。是一种高效、绿色、安全、低成本的生产工艺。文档编号C12P7/02GK102286542SQ20111020038公开日2011年12月21日 申请日期2011本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种光驱生物催化前手性羰基化合物不对称还原合成手性醇的方法，其特征在于，所述生物催化剂为绿藻。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨忠华，罗莉，周卫，常煦，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：83
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