西他列汀是第一个用于治疗非胰岛素依赖型糖尿病（NIDDM或Ⅱ型）的二肽基肽酶-Ⅳ（DPP-4）抑制剂类新型降糖药物,由FDA批准在2005年上市。临床试验数据显示,西他列汀在单一治疗和与其他降糖药物配合治疗中都表现出良好的安全性和稳定性。药用形式为其水合磷酸盐,作为治疗Ⅱ型糖尿病的新型药物,西他列汀具有重要的市场前景。西他列汀的合成关键在于手性胺的构筑,从西他列汀前体酮合成西他列汀手性胺的方法主要分为以金属铑化物和配体不对称氢化烯胺为关键步骤、多步合成的化学法和生物酶法。其中生物酶法合成工艺具有反应条件温和、环境友好、选择性高及反应步骤短等优点,符合“绿色化学”的要求,因此受到广泛关注。本论文围绕生物酶法催化合成西他列汀手性胺的工艺路线展开研究,包括生物催化剂的筛选、制备、催化应用及产物西他列汀的分离提取等。ω-转氨酶在手性胺的不对称合成中具有重要的应用价值,本论文从实验室菌种保藏库中筛选出8个R-ω-转氨酶工程菌,对8种R-转氨酶逐一验证发现转氨酶ATA-1对底物西他列汀前体酮具有催化活力,经LB培养基摇瓶发酵,酶活达到2592.17 U/L,比酶活为308.59U/g。接着对转氨酶的酶学性质进行研究,转氨酶经Ni柱亲和层析分离纯化后,SDS-PAGE结果显示达到了电泳纯,其最适宜的转化pH值范围在8.0⁹.0,在pH 8.0、pH 8.5、pH 9.0半衰期分别为144 h、173 h、119 h,说明转氨酶的pH稳定性较好。该酶的最适反应温度为45℃（由酶活力、酶的稳定性和底物稳定性三者共同决定）,在40℃和45℃半衰期分别为42.18 h和34.68 h。重组转氨酶对金属离子和EDTA无明显的依赖作用,但高浓度的Zn²⁺、Cu²⁺和Ni²⁺会严重抑制酶活。第三章对工程菌ZJB ATA-1的产酶条件进行了研究。通过单因素优化法和响应面优化法得出菌株最佳的培养基组分:甘油11.94 g/L、酵母粉6.92 g/L、蛋白胨6.15 g/L、NaCl 10 g/L、K₂HPO₄ 4 g/L。对培养条件进一步优化得出:接种量1%²%,37℃摇床培养,培养至菌体浓度OD₆₀₀00 0.6⁰.8（约2 h）时,添加IPTG诱导转氨酶表达,IPTG终浓度为1 mM,28℃诱导培养16 h,产菌体量达到1.04%,酶活为3834.23 U/L,比酶活为368.67 U/g。在5 L发酵罐中对重组ZJB ATA-1进行了放大培养。论文研究了酶法催化西他列汀前体酮合成西他列汀手性胺的过程。首先确定了底物添加方式和反应过程中的控制参数:将底物溶解在助溶剂二甲基亚砜（DMSO）中,在2³ h内通过蠕动泵管路缓慢流加进入反应釜,反应温度45℃,流加4 M异丙胺控制反应pH恒定于8.5。对底物浓度、转氨酶用量和辅酶（磷酸吡哆醛）用量进行了优化,其最佳条件为:底物西他列汀前体酮浓度50 g/L,湿菌体的用量为100wt%底物（即50 g/L）,辅酶浓度1 mM,搅拌转速600 rpm,在此条件下,产物西他列汀的产率可达99%以上,产物e.e.值均大于99%。建立从反应液中分离提取产物的工艺路线。选择12 M HCl终止反应,离心去除细胞沉淀。反应液pH调节至11,选择乙酸异丙酯作为萃取剂用于产物西他列汀的提取。为了提高产物的收率,三次萃取碱化后的反应液。萃取液减压蒸馏至粘稠状棕色液体,室温干燥获得白色粉末状沉淀,即为产物西他列汀。乙醇溶解,加入磷酸,60℃反应10 min,冷却结晶获得磷酸西他列汀。利用上述条件,对1 L反应液中的西他列汀进行提取,最终得到46.1 g西他列汀,反应总收率为92.2%。