[发明专利]左旋内酯水解酶产生菌及其用于制备手性羟基酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一株高选择性左旋内酯水解酶产生菌以及利用该菌株制备手 性羟基酸或相应内酯的技术方法。

技术背景

羟基酸，例如乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸和葡萄糖酸等，是一类非常 重要的有机酸，在生物体内具有独特的生理功能，而在食品/饲料工业上又是一 类非常有用的功能添加剂。这种情形与氨基酸十分相似，二者在一定条件下也 可以相互转化。一些非天然的羟基酸，特别是具有光学活性的手性羟基酸，还 可以作为“结构砌块”用于各种天然产物和药物分子的化学合成。

除单纯的α-羟基酸之外，β-羟基酸、γ-羟基酸和羟基在末端的ω-羟基酸均 可以在酸性条件下脱水闭环形成四元环、五元环或多元环的内酯化合物，分别 称为β-内酯、γ-内酯或ω-内酯。β-内酯和γ-内酯通常具有水果香味，而某些大 环ω-内酯具有麝香香味，它们在食品和化妆品工业中有重要应用价值。另外， 某些昆虫激素和植物生长调节剂也是内酯化合物。内酯不但可以水解为相应的 羟基酸，而且可以容易地与其它的醇/胺等亲核试剂缩合形成多种羟基酯/羟基 酰胺等衍生物，因此在精细化工和制药工业具有广泛用途。

在各种内酯化合物中，γ-内酯由于具有稳定的五元环结构，因此比较常见 和有用。在α/β-位被单取代或多取代的γ-内酯，其结构存在于许多天然产物中， 包含这种结构的化合物往往具有多种生物活性(例如细胞毒性和抗真菌活性)， 因此该类化合物有可能被筛选为新的抗肿瘤或抗菌药物。这类化合物分子中一 般含有不对称的手性碳原子，它们的生物活性往往是与它们的光学活性联系在 一起的。合成光学活性的内酯化合物，并对其生物活性和构效关系进行研究是 一项具有重要意义的工作，有助于人们发现新型药物。

通过传统的化学方法合成光学纯手性内酯需要经过复杂的步骤并使用特 殊的催化剂，通常产率不高，存在污染和毒性问题等种种缺点，而生物催化合 成法具有绿色化学的优点，方法简单、条件温和、反应较快，日益获得广泛的 关注。

例如，α-羟基-γ-丁内酯是一种有用的光学活性物质。富士药品工业的坂本 惠司等(JP9308497)使用一种镰孢霉菌Fusarium oxysporum催化α-羟基-γ-丁内 酯的选择性开环水解，得到(S)-(+)-α-羟基-γ-丁内酯和(R)-(+)-α-羟基-γ-丁酸，后 者经过酸化内酯化，得到光学纯度96％的(R)-(-)-α-羟基-γ-丁内酯，收率达40％。

又如，β-羟基-γ-丁内酯是非常重要的手性结构砌块，(S)-β-羟基-γ-丁内酯 是降血脂药物阿伐他汀，神经介质L-(-)-肉碱，HIV蛋白酶抑制剂氨普那韦 (Amprenavir)，治疗皮肤病药羟基二十碳四烯酸，抗癌药Aplysistatint等药物的 关键中间体。将(S)-(-)-β-羟基-γ-丁内酯还原可得(S)-(-)-β-羟基四氢呋喃，后者 是艾滋病治疗药物的一种重要中间体；将(-)-β-羟基-γ-丁内酯转化为(-)-5-羟甲 基-1，3-唑啉-2-酮可得最新一代的抗菌药物。此外，从(-)-β-羟基-γ-丁内酯出发 还可以合成很多重要的天然化合物，而(R)-(+)-β-羟基-γ-丁内酯也是一种非常重 要的有机合成中间体。目前主要由化学法合成得到(-)-β-羟基-γ-丁内酯。Henrot (Synth Commun，1986，16(2)：183～190)以(-)-苹果酸为原料，经甲酯化生成(-)- 苹果酸二甲酯，再经还原和酯交换后生成(-)-β-羟基-γ-丁内酯。Tanaka (Synthesis，1987，6：570～573)以D-异抗坏血酸为原料，经六步反应合成了(-)-β- 羟基-γ-丁内酯。Suzuki等(Enzym.Microb.Technol.，1999，24：13-20)使用 Pseudomonas sp.以及Enterobacter sp.等微生物的脱氯酶选择性地对外消旋4-氯 -3-羟基丁酸酯的(-)-对映体进行脱氯反应，得到(-)-β-羟基-γ-丁内酯和剩余的 (+)-4-氯-3-羟基丁酸酯。