文 献 综 述

1.1手性醇的催化合成

1.1.1手性醇合成的概况

手性醇是一类非常重要的手性化合物，它是合成手性药物、天然产物等的重要中间体，目前已研究开发出多种合成手性醇的方法。在这些方法中，一个直接的办法是将前手性酮还原生成相应的手性醇^[1]。酮的不对称还原方法主要包括化学催化法和生物催化法，其中生物催化羰基的不对称还原在不对称合成中占有很重要的地位。与化学方法相比这类反应具有很高的立体、区域和化学选择性以及安全性和环境相容性的优点。生物催化剂通常为微生物、动植物细胞以及分离的酶，这些都是可再生的，使用后在环境中也很容易降解^[2]，可以称得上是绿色过程。

1.1.2生物催化合成手性醇的概况

生物催化羰基的不对称还原主要是在一些氧化还原酶和醇脱氢酶的作用下进行的，其合成方法中由还原酶催化的不对称合成因较好的应用优势成为研究热点，该加氢反应通常由烟酰型辅酶NADH/NADPH介导，但这些辅酶价格昂贵，稳定性差，不可能在反应过程中加入化学计量需要的酶量。为了实现氧化还原酶的工业应用，需要提供高效低成本的辅酶再生系统。与利用纯酶催化相比，利用全细胞催化酮的不对称还原的方法不仅可实现细胞内辅酶的自身循环，所有酶被保护在天然的细胞环境中稳定性更高，而且免去了酶的纯化和下游加工过程。发酵过程中的细胞或静息细胞也可以通过代谢廉价的葡萄糖等辅助底物实现辅酶再生，因此使用全细胞催化剂进行辅酶再生具有成本低廉、操作简单以及酶不易失活等优点，被广泛用于工业有机合成中^[3]。因而全细胞催化制备手性醇依赖于细胞中辅酶的高效供应，建立高效低成本的辅酶再生系统成为实现其生物催化的重要研究内容。

1.2辅酶再生

1.2.1辅酶再生研究的重要性

所谓辅酶再生，就是把辅酶从氧化态再生为还原态，或者反之,从而使辅酶保持在一定的催化剂量水平。

据统计,目前已知的酶中只有15%已经应用于商业用途。但进入大规模工业应用的酶只有十几种，且大多属于水解酶。因此，开发其他种类酶的工业应用将是工业生物催化研究的重要课题。其中值得重视的是氧化还原酶的应用研究^[4]。所有的氧化还原酶中大约90%需要尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD /NADH)和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP /NADPH)作为辅酶，使用氧化还原酶进行生物催化时，需要辅酶作为反应过程中氢或电子的传递体，因此，辅酶的高效供应是开发氧化还原酶催化反应的关键技术之一。辅酶的价格昂贵，并且大多数氧化还原酶都被其他类型的过量辅酶抑制，这都限制了氧化还原酶的实际应用。因此，根据生物催化反应的过程经济性和工业可行性，氧化还原酶在应用中除了必须有合适的酶和反应工程技术以外，还必须提供高效、低成本的辅酶再生系统^[5]。