张晓健, 刘倩, 柳志强, 郑裕国

化工进展 2021, 40 (3): 1142-1160. DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-2124

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手性醇是重要的医药中间体与精细化工品，立体选择性羰基还原酶催化制备手性醇具有重要的研究与应用价值，受到国内外科学家和工程师的高度关注。本文主要围绕羰基还原酶的发现与分类、催化羰基还原反应的活性与立体选择性机制、酶的筛选挖掘与分子改造技术、辅酶还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）的再生方法、羰基还原酶催化合成手性醇医药中间体与精细化学品技术开发与应用等方面展开综述。重点阐述了羰基还原酶催化制备降血脂、抗细菌或病毒感染、抗肿瘤、抗抑郁症、抗癫痫等重要疾病治疗药物中间体及脂肪族、芳香族手性醇精细化工品的国内外技术进展与应用，为高效能立体选择性生物催化剂的创制和手性化合物的生物合成提供理论借鉴和成功范例。

(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯是合成重要的抗高血压药物血管紧张素转换酶（angiotensin-converting enzyme，ACE）抑制剂，如贝那普利、赖诺普利和依那普利等的重要手性中间体（图11）。包括外消旋2-羟基-4-苯基丁酸乙酯动力学拆分、2-氧代-4-苯基丁酸乙酯的不对称还原等在内的方法都已得到报道。具有不对称还原2-氧代-4-苯基丁酸乙酯活性的菌株有Candida boidinii CIOC21、C. krusei SW2026、Rhodotorula mucilaginosa CCZU-G5与C. magnoliae CGMCC 2.1919等多种[106-110]。Qian等[111]将来自C. glabrata的酮还原酶CgKR2重组表达于P. pastoris工程菌细胞，并进行(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的不对称合成，底物浓度1.0mol/L时，产物产率达77.9%，e.e.为97.3%。Wang等[112]对Thermotoga maritima来源的羰基还原酶进行半理性设计改造，获得突变体Tm1743，催化2-氧代-4-苯基丁酸乙酯还原的选择性由(S)型转变为(R)型，产物e.e.值由76.5%(S)转变为99.6%(R)，催化效率提升至0.81mL/(mol·s)。Candida glabrata来源的羰基还原酶与葡萄糖脱氢酶BmGDH(M6)耦联以提高辅酶再生效率，催化2-氧代-4-苯基丁酸乙酯的不对称还原，总转化数（total turnover number）达18000，应用前景巨大[113]。羰基还原酶不对称合成(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯技术反应效率高、成本低廉、绿色环保，代表了ACE抑制剂类药物合成技术的发展方向。