简介：双手性邻位氨基醇广泛存在于天然产物、药物分子以及精细化学品中,其同时含有的手性羟基和手性氨基决定了生物活性分子关键的生理功能和药学性质,因此手性氨基醇砌块的合成方法成为近年研究热点之一.除传统的化学合成方法外,生物催化方法高效合成手性氨基醇也引起了科学家们的关注.然而在大多数手性氨基醇的生物合成方法中,生成产物仅有一个手性中心,对于双手性邻位氨基醇的合成研究报道还较少.基于此,本文以还原胺化反应为基础,从单一底物出发,设计并构建了新型的双手性邻位氨基醇酶法级联催化合成路线,合成了多元化的邻位氨基醇立体异构体.
本文通过逆合成分析法设计了一条包含环氧水解酶(LEH)、醇脱氢酶(BDHA或BUDC)、还原胺化酶(RedAm)或胺脱氢酶(AmDH)的三酶级联路线,从底物环氧环己烷出发,经过水解、氧化以及还原胺化反应生成2-氨基环己醇的四种立体异构体.通过对文献报道和实验室构建的酶库进行筛选,并对筛选得到的酶元件进行组合,初步构建了分别合成2-氨基环己醇四种立体异构体的三酶级联催化合成路线.随后在分析合成SR-氨基环己醇的合成路线中,由于关键酶RsRedAm的选择性差导致产物立体选择性不佳,通过四轮饱和突变获得立体选择性提高的三突变体RsRedAm-M3(N92C/W205F/M235N),其de值从母本的52％提升至98％.最后,应用反应工程的手段对已构建的三酶级联反应进行了双模块优化,包括级联形式、缓冲液浓度、缓冲液pH以及催化剂上载量.经过条件优化后,四种2-氨基环己醇立体异构体的反应效果均有所提高,其中,(1R,2R)-、(1R,2S)-和(1S,2S)-构型氨基环己醇产物的产率均大于90％,而(1S,2R)-氨基环己醇也从26％提高到50％.在最优反应条件下,对四种构型的2-氨基环己醇分别进行了制备.此外,为了拓展级联反应的应用范围,分别测定了以甲胺、烯丙胺、炔丙胺和环丙胺作为有机胺供体条件下级联反应的合成效果,分析得率高达97％,de值达67％-99％,表明该手性氨基醇的多酶级联策略具有一定的应用潜力.
综上,本文开发的人工多酶级联合成途径能够实现对2-氨基环己醇的四种立体异构体及2-烷基氨基环己醇的高效合成,该方法对于其他多手性化合物的人工多酶级联途径的设计与构建具有参考意义.展开
