[发明专利]一种红球菌及其在制备(S)-(+)-2,2-二甲基环丙烷甲酸中的应用

说明书

技术领域

本发明属于生物工程领域，特别涉及一株红球菌(Rhodococcus sp.)ECU 1013，其保藏编号为CGMCC No.5911。该红球菌酯酶的制备方法，以及利用该红球菌细胞及其酯酶催化制备(S)-(+)-2,2-二甲基环丙烷甲酸的方法。

背景技术

(S)-(+)-2,2-二甲基环丙烷甲酸[(S)-(+)-DMCPA]是合成西司他汀的重要手性中间体。西司他汀(Cilsatatin)是由美国默克(Merck)公司开发的肾脱氢二肽酶抑制剂，其本身并无抗菌效果，仅仅作为一种特异性的酶抑制剂；亚胺培南(Imipenem)是一种β-内酰胺类抗生素，具备高效的抗菌活性，但易于被肾脱氢二肽酶所破坏。由西司他汀与亚胺培南以1:1比例制成的复合制剂—泰能(Tienam)，是第一个成功应用于临床的新型碳青霉烯类抗生素，特别适用于由多种病原体所致疾病以及需氧/厌氧菌共同引起的混合感染。目前泰能是用于重症感染的首选药物，同时也是全球畅销药物之一。

西司他汀的结构式如下式所示，该化合物可拆分为三个中间体：(S)-(+)-2,2-二甲基环丙烷甲酰胺(甲酸)、7-溴(氯)-2-氧代庚酸和L-半胱氨酸。研究表明，西司他汀的主要活性中间体正是(S)-(+)-2,2-二甲基环丙甲酰胺(甲酸)。

西司他汀结构式

根据文献调研，生产(S)-(+)-DMCPA的方法包括两大类：不对称合成法；外消旋体拆分法。对外消旋体进行拆分是许多光学纯手性化合物制备的常用方法，按照目前文献报道，(S)-(+)-DMCPA的拆分制备法又可分为化学拆分法和生物拆分法两类。

1)化学拆分法

2,2-二甲基环丙烷甲酸的化学拆分，大多是通过光学活性试剂的拆分方法，即利用光学活性的手性试剂与DMCPA反应生成非对映异构的手性酯或盐，它们在溶剂中的溶解度相差较大，通过分步结晶将二者分开，然后分别进行水解或酸化，从而实现(±)-DMCPA的分离。所用的化学拆分方法存在很多缺点：一些手性拆分试剂难以得到或价格昂贵，或不易回收利用；一些拆分方法步骤繁琐，通常需要反复多次的结晶，物料损失较大，单次拆分收率较低，大多在20~30%之间。上述这些缺点严重地限制了其在工业上的应用，正在逐渐被其他更好的方法所替代。

2)生物拆分法

生物拆分法是利用微生物整细胞或其所含的酶作为催化剂，在一定条件下，催化外消旋体中的一个对映异构体发生反应，而对另一个异构体不起催化作用(或作用很小)，从而使两种对映体彼此分开，达到外消旋体拆分的目的。由于该法反应条件温和、低能高效、绿色环保，引起了人们极大的关注。采用生物拆分法制备(S)-(+)-DMCPA这种手性酸，一般采用的是水解酶。根据水解酶种类的不同，用于拆分的底物可分为三种：2,2-二甲基环丙烷甲腈、2,2-二甲基环丙烷甲酰胺和2,2-二甲基环丙烷甲酸酯。