[发明专利]一种生物催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种生物催化剂，包含NADH依赖的特异性3‑奎宁酮还原酶(QNR)、葡萄糖脱氢酶(GDH)、Ni²⁺功能化的琼脂糖微球，该催化剂在衍射角度2θ为27.5±0.2°、31.7±0.2°、45.5±0.2°、52.1±0.2°、66.4±0.2°、75.8±0.2°处有衍射峰。本发明生物催化剂制备方法操作简单，不需要特殊设备，工艺条件温和，成本低，适合工业化。本发明用于(R)‑3‑奎宁醇的生物催化合成，可同时实现羰基还原和辅酶原位再生，无需添加昂贵的辅酶NADH。同时本发明生物催化剂可回收和循环再利用，具有长期操作稳定性。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种生物催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

(R)-3-奎宁醇(分子式C₇H₁₃NO，分子量为127.18，CAS号：25333-42-0)是合成阿地溴铵、索利那新、瑞伐托酯和他沙利定等药物的关键中间体。目前工业上主要是利用手性催化剂不对称还原3-奎宁酮合成(R)-3-奎宁醇，如：XylSkewphos/PICA-Ruthenium(II)复合物或BINAP/IPHAN-Ru(II)复合物等。但该化学合成方法需筛选手性配体；所使用的过渡金属价格昂贵、毒性较大、难以从产物中去除；而且制备的产物光学纯度较低，需进一步纯化。另一种方法是外消旋拆分，该方法的缺陷在于其理论产率最大只有50％。

相对于化学合成方法，以酶做催化剂的生物合成法具有底物特异性；高度化学选择性、区域选择性和立体选择性；反应条件温和；催化活性高；原子经济性好等独特优势。生物方法合成(R)-3-奎宁醇涉及两个过程：一是借助羰基还原酶利用NADH或NADPH将3-奎宁酮还原为(R)-3-奎宁醇；二是借助辅酶再生酶将氧化型NAD⁺或NADP⁺转化为还原型NADH或NADPH，实现双酶偶联不对称还原合成(R)-3-奎宁醇。具体过程如下：

生物催化不对称还原合成(R)-3-奎宁醇过程。

无论是用野生型微生物还是重组大肠杆菌作为生物催化剂，由于细胞本身结构的限制致使底物/产物、辅酶在细胞内外交换受阻，导致生物转化时间长、催化效率低。而游离酶作催化剂，酶稳定性和由酶纯化所致的高成本，都是酶作为生物催化剂必须解决的问题。此外，这两种生物催化剂都难以回收和循环利用。