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L-苯基乙酰基甲醇L-Phenylacetyl Carbinol,L-PAC,又称为1-羟基-1-苯基丙酮l-Hydroxy-1-phenylacetone,Q-羟基苯基甲基酮a-Hydroxy benzylmethyl ketone,是一种化学性质十分活泼的邻位羟基酮类化合物,易形成分子内和分子间半缩酮类环状化合物,分子量为150,分子式C9H1002oL-苯基乙酰基甲醇是合成药物L-麻黄素和D-伪麻黄素的关键手性前体上世纪九十年代的制药工业生产麻黄素主要通过植物提取法,这种工艺主要是依靠天然野生麻黄植物采挖麻黄植物本身具有强大的生命力对恶劣环境具有良好的适应能力,麻黄植物对保护水土流失等生态环境具有重要的改善作用近年来,人们对野生麻黄的过渡挖掘,导致野生麻黄产量急剧下降,同时造成土地沙漠化等日益严重的环境问题因此,现在主要采用生物方法合成麻黄素中间体L-苯基乙酰基甲醇后,再通过化学的方法进一步合成麻黄素生物方法反应条件温和、产率高、反应速度快、对环境污染小和微生物易于培养,所以采用微生物法合成L-苯基乙酰基甲醇是当今的热点微生物一般能在低温常压下,利用简单的营养物质生长繁殖,而且代谢旺盛目前L-苯基乙酰基甲醇利用高表达丙酮酸脱竣酶基因pdc的方法研究较少,因此,为了提高PDC的表达量,采用基因工程的方法,从裂殖酵母中获得Pdc,将其连入克隆载体克隆并表达,利用重组的丙酮酸脱竣酶基因工程菌实现生物转化,提高L-苯基乙酰基甲醇的生物累积量,为生物合成麻黄素的产业化奠定基础L-PAC是一种重要的有机合成中间体,在制药业中作为前体合成L-麻黄碱L-Ephedrine,D-伪麻黄碱D-Pseudoephedrine,还可用于合成安非他命,苯胺和苯丙胺等药物1921年Neuberg等首次采用生物转化法用酵母由苯甲醛和丙酮酸合成了L-PAC生物合成L-PAC法中,酵母细胞通过丙酮酸脱酸酶催化乙酰化苯甲醛生成L-PAC,其中有副产物苯甲醇产生,副产物抑制L-PAC合成生物转化法,以苯甲醛和丙酮酸为底物经酵母发酵,能生成高光学纯度的L-PACo与化学合成法相比,生物转化法具有环境友好,产物光学纯度高等优点,避免了化学合成外消旋产物的手性分离这一复杂过程,具有良好应用前景,是未来的发展方向随后Hildebrandt等将L-PAC与甲基胺反应合成了麻黄碱企鹅3134065994,获得美国专利利用酵母选择性还原「苯基-1,2-丙二酮也能实现L-PAC的生物转化利用生物途径合成L-PAC吸引了越来越多科学家的注意,西方国家已获得许多相关生产技术的专利近年来,由于滥采滥挖导致野生麻黄草资源退化,匮乏和土地沙漠化由于麻黄草资源限制,大多数麻黄碱生产企业因原料不足而处于半停产状态,开工率只有30%,麻黄碱产量不足已严重影响了我国医药业的发展和麻黄碱类药品在国际市场上的竞争力,开发新的技术路线生产麻黄碱成为亟待解决的问题化学合成企鹅1903004211麻黄碱的条件严格,产生的是DL-麻黄碱和DL-伪麻黄碱的外消旋体,异构体的拆分困难,成本太高,国内只有深圳沃兰德和内蒙古赤峰等厂家利用该法生物方法反应条件温和、产率高、反应速度快,产品光学纯度高,国外已实现了产业化目前我国生物转化法生产L-PAC和麻黄碱的研究较少,极有必要加强研究,加速推进产业化苯甲醛又称安息香醛、苦杏仁油,是一种重要的医药中间体,广泛用于医药、香料、农药、染料、塑料添加剂等行业淀粉类和糖类作为发酵材料,苯甲醛为底物,采用微生物法生物合成药物中间体是一项缓解能源危机的技术,但底物苯甲醛对细胞毒性作用使其工业应用受到限制L-苯基乙酰基甲醇,L-PAC是合成药物麻黄素和D-伪麻黄素的关键手性前体,苯甲醛为底物酶催化合成L-PAC的研究着眼于寻找成本低、产率高和产量高的生物催化剂目前获得苯甲醛耐受菌株的方法多是通过进化工程和基因工程然而,其工艺复杂,成本较高微生物的一个重要特性就是在压力环境下改变细胞内部的物理条件来适应抗性环境并将其应用在生物合成L-苯基乙酰基甲醇目前国内外在生物合成L-PAC方面的研究主要集中在游离细胞法,细胞固定化和两相体系生物反应器方面宁华中等人用裂殖酵母游离细胞法催化合成L-PAC产物浓度达15克每升周娴等人在游离细胞法的基础上改进,利用乳酸钠代替丙酮酸催化合成L-PAC产物浓度达
12.3克每升Rogers等人利用固定化产肮假丝酵母在水溶液中不断补料进行生物转化,产物浓度达
15.2克每升Khan等人利用产肮假丝酵母在固液两相生物反应器生物转化L-PAC,产物浓度达11克每升以耻垢分枝杆菌为乳酸氧化酶生产菌,催化乳酸钠氧化成丙酮酸,以酿酒酵母为丙酮酸脱竣酶生产菌,催化丙酮酸和苯甲醛生物合成L-PAC乳酸氧化酶和丙酮酸脱痰酶构成中间偶联反应体系生物合成L-PAC,可以提高反应的总收率,缩短反应时间,减少原料的消耗乳酸钠作为合成丙酮酸的前体,价格与之相差20倍,因此双酶法生物合成L-PAC可以降低生产成本,有利于工业化生产酿酒酵母菌在生物合成L-苯基乙酰基甲醇中的应用,包括苯甲醛耐受酵母菌株的获得、生物催化剂的构建、微生物转化等步骤该方法一方面通过筛选酵母菌株获得对苯甲醛的耐受性高、生长性状稳定的酵母菌株,另一方面采用复合载体固定化苯甲醛耐受酵母菌株改善菌体的代谢状况,稳定并延长酶的催化时间,改进反应条件,提高关键底物苯甲醛的浓度,简化菌体与转化液分离程序,从而提高L-PAC累积量转化液中L-PAC浓度接近45g/L该方法大大提高了原料利用率,降低了生产成本,显o著提高L-PAC的产量,可为生物法合成麻黄素的产业化奠定基础。