[发明专利]一种Pickering乳液及基于该乳液酶催化制备手性醇类化合物的方法

说明书

本发明涉及一种基于Pickering乳液酶催化高效制备手性醇类化合物的方法。所述方法通过Pickering乳液对亲水性辅因子和酮还原酶进行原位包封，通过“连接剂”与辅因子之间的静电作用实现辅因子在乳滴界面的富集，使酮还原酶在界面更易与辅酶结合，进而提高酮还原酶催化制备手性醇类化合物的效率。反应可循环多次，乳液形貌未见有明显变化，反应转化率维持在90%以上，辅酶TTN可达40000以上。相对于未加“连接剂”反应体系，添加“连接剂”反应体系由于辅因子在界面富集，使其与界面上的酮还原酶更高效的结合，有效缩短了反应时间，降低了辅因子用量，在酮还原酶维持活性的时间内，可实现更多次反应循环。

技术领域

本发明涉及酶催化，具体涉及一种基于Pickering乳液酶催化高效制备手性醇类化合物的方法。

背景技术

手性醇类化合物是手性药物的重要组成部分，例如 (4S)-3-[(5S)-5-(4-氟苯基)-5-羟基-1-氧代戊基]-4-苯基-2-噁唑烷酮是降脂类药物依泽替米贝的重要中间体。目前工业上合成手性醇类药物中间体主要由以下两种方法：化学合成法以及外消旋体拆分法。化学合成法要依赖铑、钯等贵金属及其化合物，成本高昂、步骤繁琐且选择性低，对环境也有较大的污染，且针对含有较多取代基的复杂底物不能够高效完成转化，极易发生分解以及导致副产物的生成。而外消旋体拆分法只针对外消旋的醇有作用，有非常大的底物局限性，某些底物难以获得。而酶催化不对称合成法高效、绿色、环保，很好的解决了上述问题，且专一性高，对含有复杂取代基的底物也能够实现高效转化。因此，酶催化不对称合成法已经开始被用于工业上合成手性醇类化合物中。

酮还原酶催化不对称合成法合成手性醇类化合物需要辅因子的参与。辅因子是一类昂贵的化合物，因此实现酮还原酶与辅因子的循环再生利用是工业上急需解决的一个关键问题。目前已报道的方法中，有一些方法被开发用于酮还原酶与辅因子的固定化，例如物理吸附法以及化学键合法等。物理吸附法指通过氢键、范德华力以及电荷相互作用等实现对酮还原酶以及辅因子的固定化，但是在反应过程中由于物理吸附作用力较弱，酮还原酶与辅因子极易由基底材料上脱落至反应体系中，因此难以实现长时间的酶循环利用以及辅因子的循环再生。化学键合法是指基底材料与酶之间通过化学键结合进而实现有效固定，然而化学键的作用会导致酶的构象发生改变进而导致酶活性的变化，因而导致反应活性的降低。两种方法都难以实现对酮还原酶与辅因子无活性损失的固定化以及维持长时间的循环利用稳定性。与此同时，在实现辅因子循环利用的同时减少辅因子用量也是实现工业化进程中一个重要目标。在酮还原酶与辅因子的共固定化过程中，实现酮还原酶与辅因子在分子水平上的接近可促进酮还原酶与辅因子更高效的结合与反应，进而降低辅因子的用量。

发明内容：

本发明针对现有固定化方法中酮还原酶活性损失问题、辅因子无法高效循环再生问题、反应过程中辅因子损失问题以及酮还原酶与辅因子距离等问题，提供一种基于Pickering乳液酶催化高效制备手性醇类化合物的方法，有效避免了酶固载化过程中活性损失及流失问题，实现了对辅因子的无损失包封，同时通过“连接剂”促使辅因子在界面处富集，实现了酮还原酶与辅因子在界面更高效的结合与协同催化，进而实现手性醇类化合物在乳滴界面处的高效合成。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种Pickering乳液，其制备过程包括以下步骤：

步骤a，将SiO₂纳米颗粒超声分散于有机溶剂中，然后加入疏水硅烷和三乙胺，在温度为100-120 ℃、氮气保护条件下搅拌回流3~6 h；冷却后离心分离，采用甲苯洗涤3-5次，在50-100℃真空干燥箱中烘干，得到具有界面活性的疏水性SiO₂纳米颗粒；

步骤b，将步骤a中得到的疏水性SiO₂纳米颗粒加入到有机溶剂中，超声分散均匀后获得油相体系；将酮还原酶和辅因子以及“连接剂”加入到PBS缓冲溶液中，混合均匀后得到水相体系；采用倾倒法将油水两相混合，然后迅速高速搅拌，形成包封酮还原酶和辅因子的粒径均一的油包水型Pickering乳液，而后吸出多余油相；