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光学纯手性胺类化合物在药物合成和精细化工品制造中起着重要作用,具有广阔的应用价值和市场前景,如何高效合成光学纯手性胺是当下研究的热点。传统的化学法合成手性胺具有操作步骤繁琐、产率较低、光学纯度不高、环境污染等严重缺点。而生物催化合成手性胺的方法具有反应条件温和、选择性高、环境友好等特点。生物合成的方法主要依赖于酶催化,目前合成手性胺所用到的酶主要包括脂肪酶、转氨酶、胺脱氢酶、亚胺还原酶、单胺氧化酶等。本文主要是对来源于氧化短杆菌属的环己胺单胺氧化酶(CHAO)和来源于黑曲霉的单胺氧化酶(MAO-N)分别进行定向进化并应用于光学纯氨基酸和手性胺的合成。 D-缬氨酸作为许多药物合成前体,目前报道的生物法和化学法合成效率都不高,理论产率最高只能到50%。本文采用CHAO与非选择性硼胺一起作用,将消旋的缬氨酸乙酯或L-缬氨酸乙酯转化为D-缬氨酸乙酯,水解得到D-缬氨酸。通过对野生型CHAO底物结合口袋的改造得到突变体321I/226T,催化形成D-缬氨酸,ee值大于99%,产物收率分别为95%与91%。对底物特异性进一步探索,发现CHAO也可以运用到其它氨基酸的合成。 为提高酶的活性或对映选择性,目前主要通过对底物结合口袋的饱和突变来实现,很少报道底物进出通道的改造。本文采用迭代饱和突变(ISM)同时对MAO-N活性中心和底物进出通道进行改造,得到多个有益突变体。其中LG-I-D11对于底物1-甲基四氢喹啉具有很高的活性,催化其去消旋化反应得到(S)-1-甲基四氢喹啉,ee大于99%,产物收率73%。这与Turner教授MAO-N D5催化底物1-甲基四氢喹啉去消旋化得到(R)-1-甲基四氢喹啉的对映选择性相反。另外LG-I-D11对于底物苯基、乙基、异丙基取代四氢喹啉进行去消旋化同样得到S构型,但Turner教授没有对这几个底物的选择性报道。为探究突变体酶的底物特异性,选择不同类型的胺类底物进行去消旋化反应,发现LG-I-D11比LG-J-B4具有更好的对映体选择性和应用范围。