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(3R,5S)-6-氯-3,5-二羟基己酸叔丁酯((3R,5S)-CDHH)是合成具有高效降血脂药效的他汀类药物的关键手性砌块。以6-氯-3,5-二羰基己酸叔丁酯(CDOH)为出发底物,经两步生物法不对称还原的合成路径是目前最具潜力的制备方法。本论文对这两步不对称还原反应的催化剂及工艺分别进行了系统的研究,主要内容如下：一、对酶法不对称还原CDOH合成(S)-6-氯-3-羰基-5-羟基己酸叔丁酯((S)-CHOH)的催化剂进行筛选,确定来自Lactobacillus kefir DSM 20587的醇脱氢酶的四点突变体LkTADH (A94T/F147L/A202L/L199H))为最佳催化剂,其比活为1.27 U/mg, e.e值>99.5%。结合LkTADH的酶学性质研究及底物的稳定性研究,确定最佳反应条件为pH 5.5,20℃。由于存在严重的底物抑制,且底物在水溶液中不稳定,故采用底物连续流加的策略,以LkTADH全细胞为催化剂进行过程工艺优化,最终将底物终浓度提高到100g/L,反应38 h,产物浓度达到401.5 mM,过程TTN数为16,060 mol/mol,副产物呋喃酮的累积量仅为6.1 mol%,时空产率达10.6 mM/h。二、通过LkTADH的回复突变研究,并结合同源建模和分子对接分析,研究了LkTADH的构效关系。反应动力学研究表明LkTADH及其突变体均存在部分非竞争性底物抑制现象。F147L显著提高酶对底物CDOH的亲和力和催化效率,并部分缓解底物抑制,该点突变通过影响Asnl57的构象进而使其侧链氨基与构成活性中心疏水小口袋的Glu145的羧基氧形成氢键,使Glu145在疏水口袋处侧链二面角向上偏转,稳定底物活性中心的同时,扩大的疏水口袋促进了酶对双基团酮类底物的催化。A202L使容纳叔丁基的口袋疏水性增加,提高了酶对CDOH的亲和力,并显著缓解了底物抑制。A94T和L199H缩小了底物结合口袋,反而不利于酶对CDOH的催化。回复突变改造过程中得到的最佳突变体为M147-202 (F147L/A202L),其对CDOH的比活为2.61 U/mg, e.e值.>99.5%。以M147-202全细胞为催化剂,底物终浓度为100g/L(补料),反应21h底物完全转化,产物(S)-CHOH浓度达418.3mM,副产物的累积量仅为1.0mol%,TTN数为16,732 mol/mol,时空产率达19.9mM/h,较同等条件下LkTADH的时空产率提高了近1倍,为该步反应目前报道的最高工艺水平。三.对酶法不对称还原(S)-CHOH合成(3R,5S)-CDHH的催化剂进行筛选,确定来自Candida magnoliae CGMCC 2.1919的CR为最佳催化剂,其比活达6.98U/mg,de.值为99.0%,通过定点突变获得热稳定性提高的葡萄糖脱氢酶GDH-Q,并将GDH-Q与CR进行共表达研究,获得能使两个酶反应速率匹配的共表达体系E.coli BL21(DE3)/pET30-CR+pACYCDuet-GDH-Q,实现辅酶的高效原位再生。以该共表达菌株全细胞为催化剂,对该不对称还原催化工艺进行研究,得到最佳反应条件为30℃、pH 6.5、葡萄糖与底物质量比为1：1,在5 gDcw/L细胞量、0.1mM NADP+浓度下,最高底物浓度可达400g/L,反应24 h转化率为99.5%,此时TTN数达到16,796 mol/mol,经萃取分离所得产物纯度为99%, d.e.值为99.6%。