[发明专利]一种季鏻盐离子液体共溶剂体系中植物甾醇生物转化制备雄烯二酮的方法

说明书

本发明公开了一种季鏻盐离子液体共溶剂体系中植物甾醇全细胞生物转化制备雄烯二酮(AD)的方法。将分枝杆菌Mycobacterium sp.NRRL B‑3683菌种进行种子液培养，再将种子液接种到发酵培养基中培养以制备静息细胞，所得静息细胞在含葡萄糖的Tris‑HCl缓冲液中活化培养7h，然后投入底物植物甾醇和0.1～1vol.％的亲水性脂肪酸季鏻盐离子液体作为共溶剂，进行生物转化反应，制备AD。本发明所用的脂肪酸季鏻盐离子液体对底物植物甾醇的溶解度高达176～468g L^‑1，相比于普通商业化离子液体提高了100倍以上，能有效促进底物和产物溶解，提高过程转化效率，且离子液体用料极少，有利于节约生产成本。

技术领域

本发明涉及一种季鏻盐离子液体共溶剂体系中植物甾醇全细胞生物转化制备雄烯二酮的方法。

背景技术

雄甾-4-烯-3,17-二酮(AD)是重要的甾体药物中间体，可用于合成上百种甾体激素类药物。以自然界中丰富的植物甾醇为底物，通过生物转化法制备AD具有广阔的应用前景。然而，分枝杆菌降解植物甾醇侧链得到AD需经过11种功能酶系协同催化的16步反应历程，迄今为止只能在全细胞中完成。存在着两个主要问题：(1)甾醇底物的低水溶性；(2)疏水性产物AD在胞内对细胞活性的抑制甚至毒性，以及析出后对底物颗粒和细胞的包结。通常，基于溶剂工程策略添加共溶剂(助溶剂)，能够促进底物和产物溶解，提高过程转化效率。

随着人们对绿色过程开发的要求越来越迫切，一种新型的绿色溶剂——离子液体以其独特的理化性质逐渐进入人们的视野。离子液体(ionic liquid,IL)是由阳离子和阴离子构成的在临界温度(一般为100℃)下呈液态的有机盐。目前常用的离子液体主要是由9类阳离子(烷基咪唑类、烷基吡啶类、季铵、季鏻、吡咯烷、哌啶、吗啉、胍类等)和28类阴离子(卤素类、六氟磷酸型、四氟硼酸型、硝酸型、磺酸型、羧酸型、亚胺型等)构成，主要用于有机合成和催化、萃取分离、电化学、功能材料等领域，将生物相容性差的离子液体直接用作生物催化反应介质会带来催化效率低、资源浪费、生态毒性等问题。因此，针对生物催化反应过程筛选和合成特定结构的离子液体是提高过程效率、实现绿色催化的途径之一。