[发明专利]一种转氨酶连续化反应制备手性胺的方法

说明书

本发明属于酶催化领域，具体涉及一种转氨酶连续化反应制备手性胺的方法。该方法将转氨酶与辅因子分散在PBS缓冲液中形成混合液；然后将混合液加入到含有界面活性固体SiO₂纳米颗粒的油相中，经高速搅拌形成包封转氨酶和辅因子的油包水型Pickering乳液；最后将Pickering乳液装入固定床反应器中进行连续流动反应制备手性胺。本发明操作简单，连续运行600小时以上，反应转化率基本维持不变，辅因子总转化数可高达5000以上，且转氨酶活性基本维持不变，辅因子也基本没有损失。

技术领域

本发明涉及酶催化领域，具体涉及一种转氨酶连续化反应制备手性胺的方法。

背景技术

手性胺类化合物广泛存在于天然产物、药物分子和多功能材料中，而且作为重要中间体、催化剂和手性辅剂在有机合成中也有广泛的应用，因此，发展高效的方法合成各种手性胺化合物及相应的骨架结构具有重要的科学意义和应用价值。

目前工业上合成手性胺类药物中间体主要采用化学合成法，化学合成法需要多种危险、有毒的试剂和重金属催化剂，并且反应步骤多、反应温度较高，导致手性胺产率较低并伴随严重的环境污染，且对复杂取代基的底物不能实现高效转化，同时由于产物后处理困难，生产的胺手性物质纯度很难达到工业生产要求。由于酶具有活性高、特异性强、立体选择性高、反应条件温和等优势，生物酶法逐渐取代化学合成方法成为手性胺制备中最有前景的合成方法之一，而目前生物酶固定法普遍采用化学键合、物理吸附等方法，酶活性受化学键影响有部分失活，且循环利用过程中有酶的损失。

酶辅因子在生物酶法合成手性胺中起着重要的作用，因为转氨酶需要它们来协同催化制备手性胺类药物中间体。目前在生物酶合成手性胺类药物中间体的过程中，主要采用外源添加辅因子循环的方法或者通过静电作用力、氢键吸附固定辅因子等方法，反应过程中有辅因子的损失以及损耗，并不能实现辅因子的原位反应再生。

发明内容

本发明针对现有技术中转氨酶固载化影响酶活性、转氨酶循环过程中酶量损失以及辅因子无法高效循环再生利用的问题，提供一种基于Pickering乳液包封转氨酶和辅因子的固定床连续流动体系，用于制备手性胺类化合物，有效避免了酶固载化过程中活性损失及流失问题，同时可实现乳滴限域空间内转氨酶与辅因子的协同催化及辅因子的循环再生。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种转氨酶连续化反应制备手性胺的方法，包括以下步骤：

步骤1：将SiO₂纳米颗粒超声分散于甲苯中，然后加入疏水硅烷和有机胺；在氮气保护下，搅拌回流；经离心分离，洗涤，干燥，得到具有界面活性的SiO₂纳米颗粒；

步骤2：将步骤1得到的具有界面活性的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；将转氨酶和辅因子加入到PBS缓冲溶液中，混合均匀后得到水相体系；将油水两相体系混合，经高速搅拌形成包封转氨酶和辅因子的粒径均一的油包水型Pickering乳液；

步骤3：将步骤2得到的油包水型Pickering乳液装入固定床反应器中，通过恒流泵从固定床上端输送反应物溶液，并向反应物溶液中添加辅酶再生物，产物从固定床下端收集。

进一步，所述步骤1中SiO₂纳米颗粒的粒径为60-80nm；搅拌回流温度为60-120℃，搅拌回流时间为3～6h。

进一步，所述步骤1中疏水硅烷为甲基三甲氧基硅烷、二氯二甲基硅烷或辛基三甲氧基硅烷；有机胺为正己胺或三乙胺。

进一步，所述步骤1中SiO₂与疏水硅烷的摩尔比为1:0.06～1:0.6，疏水硅烷与有机胺的摩尔比为1:0.5～1:3。