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度洛西汀(duloxetine),商品名“Cymbalta",化学名为(S)-N-甲基-3-(1-萘氧基)-3-(2-噻吩)-丙胺,是一种对5.羟色胺和去甲肾上腺素的再吸收有双重抑制作用的抗抑郁药。目前制备度洛西汀关键手性中间体的主流工艺是化学方法,由于产率低,产品光学纯度不高,或者重金属残留等问题的存在制约了化学方法的应用,本研究采用微生物催化还原酮底物的方法制备度洛西汀的关键手性醇中间体,以期开发出绿色生产度洛西汀关键中间体的生物转化途径。
主要从以下几方面进行研究:首先筛选能够转化五种噻吩烷基酮底物S1、S2、S3、S4和S5生成相应的度洛西汀关键手性醇中间体的优良菌株;通过对底物的综合评价和筛菌情况选取适合的底物和最优良的催化菌株;对筛出的优良菌株进行菌种鉴定和保藏;通过优良菌株产酶条件和生物转化条件的优化,提高其转化目标底物生成相应手性醇的活力,从而为度洛西汀关键中间体(S)-型手性醇的工业化生产奠定理论基础。
主要研究结果如下:(一)、本研究对38株保藏菌株和果园土壤中的微生物进行了筛选,从保藏菌株中筛选到一株能把底物S2[N-甲基-3-氧-3-(2-噻吩基)丙酰胺(MOTPA)]转化生成相应的度洛西汀关键手性醇中间体(S)-N-甲基-3-羟基-3-(2-噻吩基)丙酰胺[(S)-MHTPA]的优良菌株CY-12,并获得了较高的HPLC产率(>95%)和几乎绝对的对映体过量值(ee>99.5%);(二)、通过形态学、生理生化以及18S rRNA分子生物学鉴定,CY-12被鉴定为一株粘红酵母,本文将其命名为粘红酵母CY12(RhodotoruIa glutinis CY12),并将该菌株保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏号为:CCTCC M2010180;(三)、利用R.glutinis CY12休止细胞转化底物MOTPA生成(S)-MHTFA,菌株产酶条件和生物转化条件的优化结果显示,R.glutinis CY12在培养48 h时,具有最高的菌体密度和最好的转化活性;催化底物MOTPA还原所需的羰基还原酶属于组成型表达的酶,无需外加诱导剂诱导;生物转化时最适的温度和pH条件分别为30℃和7;最优的辅酶再生底物为生物反应体系中添加l%(w/v)的葡萄糖;当生物反应中的菌体浓度和底物浓度分别为42 g CDW·l-1和30 g·l-1时,在最优的生物转化条件下,生物转化48 h,即可获得95%的HPLC产率、90%的分离产率和大于99.5%的对应体过量值。
结果表明,粘红酵母R.glutinis CY12是一株能够不对称生物还原MOTPA生成手性药物度洛西汀关键中间体(S)-MHTPA的菌株。通过条件优化,当底物浓度达到30 g·l-1时,可以获得95%的HPLC产率、90%的分离产率和大于99.5%的对应体过量值。利用该转化法使大量获得生产度洛西汀的关键中间体原料变得经济可行,从而有利于抑郁症的治疗。