Brevibacterium epidermidis催化酮不对称还原胺化合成(S)-手性胺
光学纯手性胺是一类非常重要的手性化学品,作为手性砌块和手性拆分剂广泛用于医药、农业化学品、精细化学品等产品的合成中.据统计,美国FDA近年来批准的约40％药物中都含有一个或多个手性胺结构单元.胺脱氢酶(AmDH)是由氨基酸脱氢酶改造而来的一类催化酮不对称还原胺化的新酶,其在手性胺的合成中展现出较强的潜力,已引起国内外学术界和工业界的广泛关注.这是因为该酶能够利用廉价的无机铵为胺供体,且具有催化效率高、原子经济性好和环境友好等优点.迄今为止已经有数个高效的胺脱氢酶被成功开发和报道,但是这些通过蛋白质工程改造的胺脱氢酶均为(R)-选择性,因此只能合成(R)-选择性的手性胺,遗憾的是还未见有(S)-选择性胺脱氢酶的报道.因此,本文主要目的是期望从自然环境中鉴定能够不对称还原胺化酮合成(S)-手性胺的微生物,进而从中分离得到能够以无机铵作为胺供体合成(S)-手性胺的(S)-选择性酶.本文首先利用苯乙胺作为唯一氮源,从土壤中筛选能够利用苯乙胺生长的菌株,进而利用苯乙酮作为初筛底物对得到的菌株进行胺化能力筛选,再利用(4-氟苯基)丙酮作为模式底物进行进一步的筛选.幸运的是,我们获得了能够利用无机铵作为胺供体催化(4-氟苯基)丙酮不对称还原胺化合成(S)-4-氟-α-甲基苯乙胺的菌株,经过16S RNA鉴定为表皮短杆菌,命名为B.epidermidis ECU1015.接下来,我们对B.epidermidis ECU1015催化的胺化反应中的关键参数如胺基供体及其最适浓度、反应温度、pH值和底物浓度等进行了优化,确定最佳反应条件:胺供体为NH4Cl(1.25 mol/L),反应温度为30°C,KPB缓冲液(200 mmol/L,pH 7.5),底物浓度10 mmol/L.最后,在最适的反应条件下,我们对B.epidermidis ECU1015催化的底物谱进行了研究.结果表明,该微生物不能催化大位阻芳香酮和链状酮的胺化,对位阻较小的苯乙酮及(4-氟苯基)丙酮具有较好的还原胺化能力,而且对苯环上带有吸电子取代基的酮化合物具有更好的转化效果.经手性分析,所有生成的手性胺均为(S)-构型,产品的光学纯度均>99％.B.epidermidis催化酮不对称胺化所形成的产物构型均为(S)-选择性,这不同于已报道的(R)-选择性胺脱氢酶.该菌株的发现为(S)-选择性胺脱氢酶的进一步鉴定奠定了一定的研究基础,相关蛋白的分离纯化工作正在进行.
生物催化、还原胺化、不对称合成、潜手性酮、手型胺
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国家自然科学基金21472045,21536004;国防科技创新特区项目17-163-12-ZT-003-055-01
2018-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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