药物氟西汀中间体3-氯-1-苯基丙醇的生物催化合成研究

杜 刚



药物氟西汀中间体3-氯-1-苯基丙醇的生物催化合成研究

杜 刚

（陕西国防工业职业技术学院化学化工学院， 陕西 西安 710302）

3-氯-1-苯基丙醇是制备抗抑郁药物氟西汀重要中间体。从微生物催化法、植物细胞催化法以及酶催化法等方面，系统综述了药物氟西汀中间体3-氯-1-苯基丙醇的生物催化合成研究进展。

生物催化；3-氯-1-苯基丙醇；药物中间体

手性药物由于其独特的药理性能以及巨大的经济价值，引起了化学家和生物学家的极大关注。但是手性药物的制备技术还不尽成熟，尤其是手性中间体的研究与开发是急待解决的重大课题。手性3-氯-1-苯基丙醇是一类重要的手性中间体，同时也是抗抑郁药物氟西汀的中间体，由手性3-氯-1-苯基丙醇可以得到单一对映体氟西汀、尼索西汀以托莫西汀等[1]。但是由于技术上的缺陷，现在还无法实现大规模生产单一对映体3-氯-1-苯基丙醇。国内外制备的手性3-氯-1-苯基丙醇的方法有化学法和生物法，化学法由于条件苛刻、对映体过剩量低等缺点[2]，而生物法因其选择性高、反应条件温和、产物光学纯度高等优点[3]而受到极大的关注，在生物合成手性3-氯-1-苯基丙醇的过程中，研究较多的是生物不对称还原3-氯-1-苯丙酮。在制备手性3-氯-1-苯基丙醇过程中，手性催化剂的选择、反应以及分离条件等因素都是研究的重点。

1 催化剂的筛选

生物催化可以分为酶催化法、微生物催化法以及植物细胞催化法等，催化过程影响因素很多，微小条件的改变都可能催化反应的失败。其中生物催化的选取最为关键，直接决定着产物的产率及高对映体过剩量的高低。找到合适的催化剂的最有效的办法就是催化剂的筛选。通过筛选可以从不同来源的生物催化剂中发现可以利用的高效生物催化剂。例如，目前可用于不对称催化合成手性醇化合物的微生物有很多种，如有酿酒酵母、近平滑假丝酵母、真菌等。Kaoru Nakamura等[4]用蓝细菌得到了光学产率达到99%的2-二氟代1-苯乙醇。Cheng等[5]从土壤中分离得到酵母Rhodotorula sp.AS2.2241可转化（S）-苯乙醇。产率为34.7%，ee值为99.5%。欧志敏[6]从实验室保存的20株酵母菌中筛选出了4株具有对映体选择性还原能力的菌株还3-氯-1-苯丙酮生成高光学纯度 R-3-氯-1-苯丙醇的较好菌株。Candida1257可将底物还原生成S构型的手性醇,其它3种酵母菌SaccharomycesP2、Saccharomyces B5和 Candida 104可将底物还原生成R构型的手性醇。其中后两者催化得到的(R)-3-氯-1-苯丙醇的对映体过剩值为100％，不过产率较低仅为50%左右。另外在以乙醇为共底物存在时在pH为8.0温度为25 ℃条件下反应24 h，同样得到了高光学产率(S)-3-氯-1-苯丙醇（图1）[7]。

图1 3-氯-1-苯丙酮不对称还原合成3-氯-1-苯丙醇

2 微生物催化法

微生物催化具有操作简单，廉价易得，在催化羰基化合物时无需添加辅酶，大大降低了成本等优点。在催化羰基酮的过程中产物大多遵守 Prelog 原则[8]（Prelog，s rule）如图2。

图2 Prelog原则示意图

根据Prelog 原则，在还原不同取代基的化合物时可以获得不同的re-或si-构型产物，当小的取代基被大的取代基取代时，产物对映体就有可能发生转变。

Yang[9]利用海藻酸钙固定化的酿酒酵母CGMCC 2266进行了3-氯-1-苯丙酮的不对称还原研究,发现在50 ℃条件下反应30 min即可得到产率为80%，对映体过剩量为99%，进而发现最佳反应温度为30 ℃，反应时间为24 h。童凌斐[10]采用自制高活性面包酵母细胞不对称生物还原3-氯-1-苯丙酮合成高纯度(S) 3-氯-1-苯丙醇，在厌氧并有乙醇为共底物条件下，最佳的反应条件为温度为23℃、反应63 h，pH值为7.0时，可以得到(S) 3-氯-1-苯丙醇产率>60%,ee>99%。

3 植物细胞催化法

植物细胞与微生物一样也具有催化还原羰基的功能。在反应过程中无需能量共给，无需碳源的加入，并且植物细胞具有重复使用的特点,可以节省反应成本。F. Baldassarre[11]用胡萝卜根作为催化剂，在50 h得到ee>95%的手性醇，而转化率可达100%。Renato Brun[12]进行了茴香(F. ulgare)、胡萝卜(D. carota)和葫芦（Cucurbita pepo）等植物细胞在有机溶剂乙醇中催化合成手性醇的研究，也发现其中胡萝卜(D. carota)根具有较强的催化活性，产率达到100%，产物的光学产率都是100%，并且全部是S型对映体。可见植物细胞催化在制备手性醇方面具有巨大的发展潜力。杨锦[13]在水相体系中通过酿酒酵母细胞对3-氯-1-苯丙酮进行不对称还原，在表面活性剂以及β-环糊精影响下，手性醇的产率可以达到70%以上。徐姜炎[3]发现经生物筛选得到更为经济的生物催化剂胡萝卜活性胚芽，具有还原3-氯-1-苯丙酮活性的能力，可以制备得到S-3-氯-1-苯丙醇,产率为78%，e.e.为98%。通过比较分析认为催化剂胡萝卜活性胚芽经种植培养可得，来源广泛，并且转化反应过程条件温和，具备大规模生产的实践潜力（图3）。

图3 (R)3-氯-1-苯丙醇合成路线图

4 酶催化法

酶催化的反应简单、容易控制、操作稳定性好，产物容易分离纯化，整个工艺易于放大、适合工业化应用。酶催化效率很高，一般情况下是化学催化剂效率的109倍以上，而且底物具有高度专一性，产物的光学纯度高，反应条件温和，一般在室温条件下就能反应等特点。龚大春[14]先用化学的方法将 3-氯-1-苯丙酮还原成外消旋的3-氯-1-苯丙醇，再通过酯化合成外消旋的3-氯-1-苯丙醇丁酸酯，最后再用固定化脂肪酶进行催化水解拆分，得到98%e.e.的(R)-3-氯-1-苯丙醇,总收率约为41%。这种固定化后的脂肪酶稳定较好，重复使用10次以上，依然具有较强选择性，产物e.e.值依然可达到97%以上。

5 结束语

生物催化合成手性3-氯-1-苯丙醇具有反应温和、对映体过剩量高等特点，但是生物催化也有严重问题需要解决。微生物催化法与植物细胞催化法由于其对于反应底物耐受性有限，导致底物浓度较低，浓度过高则产率下降严重。酶催化法虽然没有耐受性问题，但是酶的提取、保存等条件苛刻，这为酶催化法生产3-氯-1-苯丙醇带来了巨大的困难。总之生物催化合成3-氯-1-苯丙醇还需要深入的研究。

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Study on the Biocatalytic Synthesis of Pharmaceutical Intermediates of Antidepressant Fluoxetine 3-chloro-1-phenylpropanol

（College of Chemical Engineering, Shan Xi Institute of Technology，Shaanxi Xi’an 710302, China）

3-chloro-1-phenylpropanol was the key pharmaceutical intermediates of antidepressant fluoxetine. the Various biocatalytic synthesis of optically active 3-chloro-1-phenylpropanol with are described.

Biocatalytic synthesis; 3-chloro-1-phenylpropanol; Pharmaceutical intermediates

TQ 460

A

1671-0460（2014）06-0913-03

2014-05-03

杜刚（1975-），男，辽宁抚顺人，讲师，硕士，毕业于山西大学，研究方向：药物中间体研究。E-mail：bless75@126.com。