(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇的两种制备方法报道

背景及概述^[1]

(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇是一种光学纯的2，3-丁二醇(2，3-bd)。2，3-丁二醇是一种重要的邻二醇，具有3个立体异构体：meso-2，3-丁二醇、(2R，3R)-2，3-丁二醇和(2S，3S)-2，3-丁二醇。作为一种重要的平台化学物质，2，3-bd可用于生产有价值的衍生物，如甲基乙基酮和1，3-丁二烯。光学活性异构体可以作为防冻剂。光学纯2，3-bd也可作为包含两个邻位立体中心的手性化合物的不对称合成的良好构建块。

制备^[1-2]

报道一、

步骤1、一种含有酮还原酶的溶液的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将酮还原酶的编码基因插入到pET28a(+)载体的Nco I和EcoR I酶切位点之间，得到重组载体；

(2)将上述重组载体转化到大肠杆菌BL21中，得到重组菌株。

(3)将上述重组菌株接种至含有氯霉素的LB固体培养基中，并置于37℃条件下进行活化培养20h，得到菌落；用接种环挑取单菌落接种于含50mL的LB培养基(加有氯霉素)的250mL锥形瓶中，盖上封瓶膜，用橡皮筋扎牢；然后，将锥形瓶放置于振荡培养箱中，置于30℃、250rpm条件下培养过夜20h，得到培养液。

(4)取上述培养液接种于含有TB培养基(加有氯霉素)的锥形瓶中，盖上封瓶膜，用橡皮筋扎牢，并将锥形瓶放置于振荡培养箱中(30℃、250rpm)进行培养至OD600为0.7时，添加异丙基-β-D-硫代半乳糖苷诱导剂诱导酮还原酶表达，并置于30℃、250rpm条件下继续过夜培养16h，即可得到所述含有酮还原酶的溶液。其中，异丙基-β-D-硫代半乳糖苷的终浓度为1mmol/L。

步骤2、一种(2S，3S)-2，3-丁二醇的制备方法，其包括以下步骤：

(1)取6.06g上述步骤1得到的含有酮还原酶的溶液与20mL浓度为0.01mol/L的磷酸缓冲盐溶液置于装有磁子的干净的250mL单口烧瓶中，并将单口烧瓶置于20℃的水浴中，以400rpm的速度对单口烧瓶内的溶液进行搅拌混合，得到混合液。

(2)在搅拌过程中，保持水浴温度不变，并往上述混合液中依次添加0.202g的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、100mL的异丙醇以及20.2g的2，3-丁二酮进行密闭反应，得到反应液。

(3)对上述反应液进行减压抽滤，得到淡黄色的滤液，然后将滤液置于45℃、0.08MPa的条件下进行旋转蒸发处理，待几乎无液体流出，得到提取液。

(4)将上述提取液置于50℃的水浴中，并用一根精馏柱和冷凝管无液体升温至70℃进行精馏分离，即可得到(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇。

报道二、

以重组E.coli全细胞为生物催化剂，以 双乙酰(DA)和葡萄糖为底物转化生产手性纯2S，3S‑BD的具体方法是：

(1)平板培养：将重组E.coli菌株划线到含有质量体积比为1.5～1.8％琼脂的并含有 100μgmL‑1氨苄青霉素的LB平板上，37±1℃培养12±1小时；

(2)一级种子：在无菌的条件下，用无菌的牙签挑取步骤(1)平板上的一个单菌落， 然后接种到5mL的含有100μg mL‑1氨苄青霉素的LB液体培养基中，37±1℃摇床震 荡培养12±1小时；

(3)二级种子：在无菌条件下，取步骤(2)所培养的菌液以体积比1～3％的接种量， 接种到30～500mL含有100μg mL‑1氨苄青霉素的LB液体培养基中，37±1℃摇床震 荡培养12±1小时；

(4)发酵罐培养：在无菌条件下，取步骤(3)所得的菌液以体积比为6～10％的接种 量接种到2～10L的含有100μg mL‑1氨苄青霉素的LB液体培养基中，37±1℃培养5～ 20小时，然后再加入终浓度为1mM的IPTG，10～37℃诱导5～24小时，停止发酵；

其中，上述步骤(1)～(4)中所述的LB培养基配方为：1L蒸馏水中含：10g蛋白 胨，5g酵母粉，10gNaCl，121℃条件下灭菌15分钟。

(5)收集菌体：将步骤(4)培养得到的培养物8,000±500rpm离心15分钟；并用 0.85wt％的生理盐水洗涤菌体2～3遍，然后将细胞悬起到pH 7、200mM的Tris‑HCl缓 冲液中，使细胞的终浓度为2～10g L‑1；将菌体置于4℃的冰箱中保藏，即得到重组E.coli 全细胞生物催化剂，待用；

(6)转化实验制备产物：以浓度为2～10g L‑1的生物催化剂，在10～42℃、pH 5.0～9.0 条件下，180rpm摇床震荡，转化初始浓度为5～20g L‑1的DA，并加入5～120g L‑1的葡 萄糖以补充反应所需辅因子的消耗；每隔2小时取样，样品以8,000±500rpm离心10～15 分钟，去除所加入的生物催化剂，检测上清中DA和葡萄糖浓度，根据DA和葡萄糖浓度 补加DA和葡萄糖，使DA浓度达到5～20g L‑1，葡萄糖浓度达到5～120g L‑1；对上清进 行气相色谱分析测定转化液中2S，3S‑BD的浓度及光学纯度；当2S，3S‑BD的浓度不再增加 时，停止转化。

参考文献

[1] [中国发明] CN202010556922.6 一种(2S,3S)-2,3-丁二醇的制备方法

[2] [中国发明,中国发明授权] CN201110021066.5 一种生产手性纯(2S,3S)-2,3-丁二醇的方法