[发明专利]固定化载体及其制备方法、光酶催化剂及制备方法和应用、手性醇的合成方法

说明书

本发明提供了一种固定化载体及其制备方法、光酶催化剂及其制备方法和应用、手性醇的合成方法，该固定化载体能够固定非特异性过氧合酶，其包括基体，以及包覆在所述基体外的生物涂层；所述基体为具有生物相容性的半导体光催化剂，且所述半导体光催化剂具有开裂的介孔结构。采用本发明的固定化载体固定非特异性过氧合酶合成的光酶催化剂具有高效光催化性能且酶活性持久，在合成手性醇中，可以实现高效光酶耦联催化。

技术领域

本发明属于材料合成技术领域，特别涉及一种新型TiO2基光辅助载体固定化非特异性过氧合酶，本发明也涉及以上光酶催化剂的制备方法，以及该光酶催化剂合成手性醇的应用。

背景技术

21世纪以来，随着医药行业的快速发展与进步，手性制药得到了广泛的关注。对于手性药物，一个异构体可能是有效的，而另一个异构体可能是无效甚至有害的。手性制药就是利用化合物的这种原理，开发出药效高、副作用小的药物，提高药物的专一性，因而具有十分广阔的市场前景和巨大的经济价值。传统的合成方法有化学合成和天然提取两种方法。化学合成具有环境不友好、反应条件苛刻等缺点。而天然提取依赖于自然资源，破坏生态环境。

在近几年的研究中，生物酶对手性化合物的合成具有环境友好、催化高效、选择性高等优点，酶催化作为一项高效、绿色、可持续的催化技术，已被广泛研究并应用于食品、药品以及精细化学品等制备领域。

非特异性过氧合酶(Unspecific preoxygenase，UPO，EC 1.11.2.1)是一类源于真菌的氧化酶，属于血红素氧化酶家族，主要存在于双核菌亚界和高等真菌界的子囊菌门和担子菌门中。UPO可催化非活化C-H键的羟基化、C＝C键的环氧化和硫醚类物质磺化等不同类型的反应，且产物具有区域选择性和立体选择性，被认为是有机化合物氧化功能化的新一代生物催化剂。研究表明，UPO的底物达300余种。因此，UPO被认为是可以选择性氧化有机化合物的一种高效生物催化剂。UPO已经在不同类型的反应中得到了全面的研究，包括芳香族化合物和杂环化合物的氧化、烯烃的环氧化以及脂肪族化合物的羟基化等。

通过UPO催化非活性C-H键得到手性醇，手性醇在药物工业中应用广泛，可分别作为合成(R)-氟西汀、(R)-沙丁胺醇等多种治疗神经系统、心血管等疾病的手性药物的重要中间体。但游离酶对环境的耐受性差，不能重复使用大大限制了在工业上的广泛应用。利用固定化酶技术可以将游离酶借助物理或化学作用固定在载体上，尽量避免酶在反应体系或反应过程中的失活，进而提高酶的稳定性并实现重复使用。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种固定化载体，以固定非特异性过氧合酶合成具有高效光催化性能且酶活性持久的光酶催化剂，在合成手性醇中，可以实现高效光酶耦联催化。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种固定化载体，能够固定非特异性过氧合酶，所述固定化载体包括基体，以及包覆在所述基体外的生物涂层；所述基体为具有生物相容性的半导体光催化剂，且所述半导体光催化剂具有开裂的介孔结构。

本发明的固定化载体采用半导体光催化剂做基体，基体上的开裂的介孔结构良好的光化学性能和光催化性能，基体受到光激发后产生电子空穴对，具有还原性的电子与超氧自由基(·O^2-)反应生成H₂O₂，H₂O₂可以作为氧供体激活非特异性过氧合酶，同时包覆在所述基体外的生物涂层可以有效的保护酶分子，并提高光催化性能。采用本发明的固定化载体与非特异性过氧合酶结合，在合成手性醇中，可以实现高效光酶耦联催化。

进一步的，所述基体为二氧化钛团簇；所述生物涂层为接枝在二氧化钛上的羧甲基-β-环糊精。

本发明还提出了一种固定化载体的制备方法，包括以下步骤：