【摘 要】
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羟基脂肪酸是指具有羟基官能团的脂肪酸。与脂肪酸相比,羟基脂肪酸中的羟基更具有亲水性,使其反应活性、黏度、稳定性、相容性、熔点和沸点等都有所提高。β-羟基脂肪酸是羟基脂肪酸中的代表,其在表面活性剂、化妆品、食品防腐剂、医药中间体、抗菌剂、生物材料、金属润滑剂、可降解塑料、精细化工等领域都有着重要作用。传统的化学合成方法需要过渡金属和复杂的催化配体的使用,选择性差、副产物多、底物不可再生和污染环境等因
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羟基脂肪酸是指具有羟基官能团的脂肪酸。与脂肪酸相比,羟基脂肪酸中的羟基更具有亲水性,使其反应活性、黏度、稳定性、相容性、熔点和沸点等都有所提高。β-羟基脂肪酸是羟基脂肪酸中的代表,其在表面活性剂、化妆品、食品防腐剂、医药中间体、抗菌剂、生物材料、金属润滑剂、可降解塑料、精细化工等领域都有着重要作用。传统的化学合成方法需要过渡金属和复杂的催化配体的使用,选择性差、副产物多、底物不可再生和污染环境等因素限制了 β-羟基脂肪酸的合成及应用。本课题首先探求实验室前期定向进化获得的P450Bsβ-L78A/Q85A/V170I/G290I突变体酶的底物谱,发现以廉价易得的过氧化氢作为氧化剂,在温和的反应条件下,该人工酶可以以可再生的C11-C18饱和脂肪酸和天然衍生的不饱和脂肪酸（油酸和亚油酸）为底物进行制备级催化反应,一步合成相应的（R）-β-羟基脂肪酸,产率大多在50%以上,β位与α位羟基脂肪酸的比值＞20:1,且对映选择性均＞99%。该酶实现了对脂肪酸未活化β位C-H键高度区域和对映选择性催化,克服了化学上难以实现的对脂肪酸直接氧化的问题。随后,我们通过对突变体P450Bsβ-L78A/Q85A/V170I/G290I与脂肪酸复合物的晶体结构解析并与野生型P450Bsβ（PDB ID:1IZO）晶体结构对比,发现P450Bsβ突变体活性中心到底物的Cβ-亚甲基之间的距离相比于Cα-亚甲基更近,揭示了突变体高度的β-区域选择性的由来。此外,在P450Bsβ突变体底物Cβ-亚甲基的两个氢原子中,活性中心到pro-R-H 比到pro-S-H的距离更近,为P450Bsβ突变体催化脂肪酸生成产物为R构型提供了合理的解释。最后,我们以突变体P450BSβ酶催化所获得的（R）-β-羟基脂肪酸为原料,通过简单的化学方法进一步转化为相应的手性的1,3-二醇、β-氨基、β-内酯和β-内酰胺等有价值的脂肪酸衍生物,构建了β-羟基脂肪酸衍生物文库,拓展了β-羟基脂肪酸在天然产物合成、医药中间体和可降解塑料等领域的应用。本课题以P450Bsβ-L78A/Q85A/V170I/G290I酶进行制备级催化反应一步合成（R）-β-羟基脂肪酸,表现出反应体系简单、高选择性、高活性和绿色环保等优势,在合成β-羟基脂肪酸及后续衍生物方面具有良好的应用前景。
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