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手性醇是合成手性药物、香料香精、农业化学品等物质的重要中间体。酮还原酶能够将潜手性的羰基化合物不对称加氢还原成手性醇。近年来,以生物催化法制备手性醇的方法得到了越来越广泛的应用。然而许多生物催化剂存在催化活性低,产物浓度不高,选择性不能满足要求等缺点。因此,除了对已有的酶进行改造之外,对新型酮还原酶的挖掘仍是一个很重要的工作。(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇是克里唑替尼药物重要的手性醇中间体,具有重要的商业价值。目前,市场上生产(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇的方法有化学合成法和生物催化法。其中,化学合成法存在的问题是催化剂昂贵,反应条件苛刻,催化效率不高,ee值不能满足要求。而使用生物催化法存在的问题是操作步骤繁琐,纯化过程复杂,得率不高。因此,建立(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇的酶法制备工艺具有重要的应用价值。本论文研究的主要内容是从土壤宏基因组中挖掘新型酮还原酶并建立(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇的酶法制备工艺。根据测序及数据库注释结果,我们从土壤宏基因组中挖掘得到三个新型酮还原酶基因(KRED424.KRED432以及KRED433),并对其进行克隆,异源表达和纯化。随后,我们对其酶学性质进行了系统研究。实验结果表明:三个酮还原酶的最适温度为55℃,最适pH为7.0,并且在碱性环境中更加稳定。三个酮还原酶没有表现出明显的金属离子依赖型。相比于KRED432和KRED433,KRED424有一个更广的底物谱范围。为了进一步验证这三个酮还原酶在不对称合成手性醇中的应用潜力,我们选取了三个重要的潜手性羰基化合物对酮还原酶的动力学参数和不对称还原反应进行分析。对于4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE),KRED424和KRED433都显示出了较高的活性(KRED424的kcat/Km值为94.38 M-1S-1,KRED433的kcat/Km值为232.63 M-1S-1),并且KRED433 能够转化得到一个R型的产物,光学纯度为94%。对于2-氧代-3-苯基丁酸乙酯(OPBE),相比于KRED432和KRED433,KRED424显示出了一个很高的对映选择性(S-构型,>99%ee)。对于N-Boc-3-比咯烷酮,三个酮还原酶都表现出了极高的立体选择性(S-构型,ee>99%),表明了三个酮还原酶在制备S构型N-Boc-3-吡咯烷醇方面的应用潜力。上述结果表明,从宏基因组中挖掘高效的生物催化剂是一种有效的方法。我们对(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇的酶法制备进行了研究。首先,以20 mM底物浓度的2,6-二氯-3-氟苯乙酮进行酶的筛选,我们从酶库中(135个酶)筛选到一个能完全转化底物并且手性醇产物为S构型,ee值大于99.9%的酮还原酶(KRED82, Lactobacillus)。随后,我们将底物浓度进行放大,从100mM,500 mM,1M,2M到3 M。当底物浓度为3 M(621 g/L)时,底物24 h转化率仍可达到99.5%。同时,我们建立了一套简便的产物纯化工艺。使用乙酸乙酯萃取并减压浓缩手性醇产物得到液态粗产品,随后加入0.5 mL/g正已烷对粗产品进行结晶,最终得到白色粉末状产品。产品的相关参数(HPLC纯度,对映选择性,熔点范围以及水含量)均满足工业要求。该工艺开创了酶法合成(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇的新途径,具有非常高的应用价值。