手性双芳基醇化合物是合成多种药物和精细化学品的关键中间体,尤其是手性(4-氯苯基)-(吡啶-2-基)-甲醇(CPMA),在抗组胺药物倍他司汀的合成中具有重要地位.传统的化学合成方法虽然能实现CPMA的制备,但存在诸多问题,如贵金属催化剂成本高,底物浓度低,反应条件苛刻,光学纯度不足等,难以满足医药工业对高光学纯度的要求.
生物催化技术作为一种绿色化学手段,因其反应条件温和,立体选择性高而备受关注.然而,现有的醇脱氢酶在催化双芳基酮底物时,立体选择性普遍较低,难以达到医药级光学纯度要求.特别是对于(4-氯苯基)-(吡啶-2-基)-甲酮(CPMK)的还原,现有的酶催化剂鲜有能高效合成高光学纯度的(S)-CPMA产品.
为了解决现有醇脱氢酶立体选择性低的问题,研究人员通过分子改造技术,设计了一系列醇脱氢酶突变体.这些突变体通过对特定氨基酸位点的替换,显著提升了酶的催化活性和立体选择性.例如,突变体M1将第214位谷氨酸替换为甘氨酸,而突变体M6则同时替换了第214位谷氨酸,第237位丝氨酸,第136位谷氨酰胺,第196位丝氨酸和第161位苯丙氨酸,以实现更高的立体选择性和催化效率.
这些突变体的设计不仅提升了酶对CPMK的催化效率,还实现了对产物构型的精确控制.例如,突变体M6将野生型酶的产物构型从R型反转至S型,且产物的ee值达到97.8%,而突变体M7则进一步提高了R型产物的光学纯度,ee值高达99%以上.
在合成路线方面,醇脱氢酶突变体通过不对称还原CPMK生成手性CPMA.具体反应体系中,CPMK浓度为10-500mM,醇脱氢酶用量为1-10kU/L,辅酶NADP+用量为0.1-1.0mM,并加入葡萄糖脱氢酶和D-葡萄糖作为辅酶循环系统.反应在30-35℃,pH6-8的条件下进行,反应时间为1-24小时.反应结束后,通过有机溶剂萃取法从反应液中提取手性CPMA.