1.3 醇脱氢酶前景

由于醇脱氢酶具有特殊的结构并且它在参与催化过程中比较复杂多变，现阶段对醇脱氢酶的具体完整结构的掌握和醇脱氢酶催化的反应进程程都不能百分之百的确定下来。在醇脱氢酶催化反应过程中，酶活性位点之间的分子结构上的变化仍然处于朦胧的猜想阶段。(S) -1-叔丁氧羰基-3-羟基哌啶是依鲁替尼的一种关键的手性中间体。而如今世界上对(S) -1-叔丁氧羰基-3-羟基哌啶类化合物的合成路线和研究的关注很少。很据文献中查来的合成方法，对它们的合成手段主要有两种路线：化学拆分和生物转化。化学拆分法反应进程步骤少，但要需要在高压环境下进行还原，因此需要使用非常精细、操作要求高的仪器，就导致了原料来源比较难以获得并且对生产资金成本要求的门槛高。使用生物催化法则可以在温和的反应条件下就可以进行，并且还有着效率高、选择性高和对环境伤害小等特点，在药物合成中用途广泛。这里我们的试验就是研究筛选重组大肠杆菌产生的醇脱氢酶，将1-叔丁氧基-3-哌啶酮还原为(S) -1-叔丁氧羰基-3-羟基哌啶的条件，尽可能将醇脱氢酶还原的转化率最大化。

1.4 醇脱氢酶在手性药物中的应用

合成手性醇的重要途径是通过不对称还原羰基为醇，因为手性醇的手性中心上连接着一个活泼的羟基官能团，所以使得手性醇能够成为很多重要手性物的关键手性中间体，广泛地用于合成手性药物、化学物质。手性醇能通过它的前身手性羰基化合物不对称还原得到，能够合成一些化学品并在工业上有着相当重要的用途[8]；近些年来，化学方法催化羰基不对称还原虽然取得了相当大的进展，但是许多问题依旧无法得到解决，比如：反应过程中用到的许多催化剂是含有毒成分的、对环境污染很大、反应需要的条件过高、得到的产物的纯度不够杂质较多等等，这些都在很大程度上限制了化学合成的进一步发展[9]。与传统的化学方法相比，利用还原酶来不对称还原就具有非常明显的优势：有着较高的立体结构选择专一性、反应条件比较容易达到与对生态环境的友好性。而催化羰基化合物不对称还原的酶主要来源于微生物，进行分类可以知道这些可以还原羰基化合物的氧化还原酶主要隶属于醇脱氢酶系，并且它们培养起来操作简单，具有非常高的特异性和专一性，本论文所使用的菌株是可以产醇脱氢酶的重组大肠杆菌。文献综述

1.5 醇脱氢酶反应机理

醇脱氢酶是指一种可以通过可逆地催化醇脱去氢进而转变为醛（或酮）的一种酶，醇脱氢酶会参与醇的发酵。醇脱氢酶反应底物专一性相对于其他酶来说覆盖面较为广阔，醇脱氢酶也可以作用于其他不同种类的醇。除酵母菌外，也大面积存在于高等植物（尤其在发芽时活性变强）、动物肝脏、细菌等生物界和微生物界。目前醇脱氢酶已经能从酵母菌或肝脏中以结晶的形式被提取出来。从酵母菌中可以获得大约15万的结晶分子量，这种结晶分子是由4个亚基组成的。它是有4个与NAD+和锌结合的SH酶。肝脏内所含有的酶具有分子量大约7万3千。在肠系膜明串珠菌、大肠杆菌和高等植物中也发现了取代NAD＋而使用NADP＋作为辅酶的酶。一般认为醇脱氢酶在催化过程中发生的反应类型是还原反应，这种还原反应的反应规则符合Theorell-Chance机制，步骤包括以下： 辅酶NAD＋先与醇脱氢酶结合后，底物酮和酶上的锌离子发生结合反应，生成产物醛和NADH，然后产物醛脱去上一步结合的锌离子解离为醇，NADH也相继发生解离，如图1.1所示，图中E代表酶，B,P分别代表醇和醛或者酮，A,P代表NAD＋和NADH [8].