(S)-环氧苯乙烷又称(S)-氧化苯乙烯，是苯乙烯的手性环氧化衍生物，含环氧三元环结构，单一S构型手性中心，属重要手性有机合成中间体。常温下为无色透明液体，理化性质稳定，具光学活性；分子内环氧环反应活性高，易发生亲核开环、水解、加成等反应。(S)-环氧苯乙烷主要应用于手性药物合成、精细化学品制备及不对称有机合成研究，是制备手性醇、胺类化合物的关键砌块，广泛用于医药、精细化工领域。
合成进展
朱利娟等人在水/有机两相中将羰基还原酶SyS1、葡萄糖1-脱氢酶SyGDH和卤代醇脱卤酶CSyHheC偶联催化α-溴代苯乙酮以高效制备(S)-环氧苯乙烷(SO)。第1步反应催化α-溴代苯乙酮不对称还原为(S)-2-溴-1-苯基乙醇((S)-BPE)及NADPH的原位再生,其优化的反应条件:100mmol/L磷酸钾缓冲液(pH8.0)/正己烷(V∶V=4∶6)、40mmol/L α-溴代苯乙酮、80mmol/L D-葡萄糖、0.2mmol/L NADP+和70mg/mL E.coli/Sygdh-Sys1湿菌体(共表达SyGDH和SyS1),终体积1.0mL,35℃反应8h。第2步反应催化(S)-BPE脱卤闭环为(S)-SO,其反应条件:在上述反应体系中加入磷酸钾缓冲液(pH 8.0)和0.3U SyHheC,终体积2.0mL,35℃反应30min。通过连续2步酶催化反应,终产物(S)-SO的摩尔产率为99％、对映体过量值＞99％[1]。
张贤等人为解决游离环氧水解酶或全细胞在催化过程中稳定性差、分离回收困难等痛点问题,开发高稳定性、可重复使用的催化微球,并通过手性拆分法制备(S)-环氧苯乙烷。方法:首先从5种不同海藻酸钠基包埋载体中筛选出最优材料并以单因素实验优化固定化条件,扫描电镜观察微球结构、测定热稳定性,其次拆分高浓度外消旋环氧苯乙烷,最后测定重复使用性。结果:选择海藻酸钠作为固定化载体,单因素实验所得最佳条件为:钙化时间8h、氯化钙浓度20mg/mL、菌体浓度60mg/mL、海藻酸钠浓度20mg/mL。微球的比酶活为24.59U/g菌体,在40℃下的半衰期达到3.80h,是游离细胞的1.73倍，在正辛烷/水双相体系中水解拆分500mmol/L外消旋环氧苯乙烷,6h内得到(S)-环氧苯乙烷,其对映体过剩率(ee)＞99.5%、空时产率(STY)2.146g/(L·h)，在6个循环后仍保持在初始活性的80.60%。结论:成功开发了一种基于海藻酸钠固定化重组大肠杆菌E.coli/sfeh3全细胞的催化体系,实现了高浓度外消旋环氧苯乙烷的高效手性拆分,为手性环氧化物的制备提供了绿色、经济的生物催化策略[2]。
参考文献
[1] 朱利娟,胡蝶,储亚琴,等. 多酶偶联催化制备手性化合物(S)-环氧苯乙烷[J]. 食品与生物技术学报,2017,36(5):473-478. DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2017.05.005.
[2] 张贤,王雨晴,王浩安,等. 固定化环氧水解酶手性拆分法制备(S)-环氧苯乙烷[J]. 中国生物工程杂志,2025,45(11):60-67. DOI:10.13523/j.cb.202505025.