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采用在假单胞菌中产生的可溶性二铁单加氧酶 PmlABCDEF 实现高效、区域选择性的芳香族 N-氧化物的生物催化合成。

An efficient and regioselective biocatalytic synthesis of aromatic N-oxides by using a soluble di-iron monooxygenase PmlABCDEF produced in the Pseudomonas species.

机构信息

Department of Molecular Microbiology and Biotechnology, Institute of Biochemistry, Life Sciences Center, Vilnius University, Saulėtekio 7, Vilnius, LT-10257, Lithuania.

出版信息

Microb Biotechnol. 2021 Jul;14(4):1771-1783. doi: 10.1111/1751-7915.13849. Epub 2021 Jun 11.

DOI:10.1111/1751-7915.13849
PMID:34115446
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8313251/
Abstract

Here, we present an improved whole-cell biocatalysis system for the synthesis of heteroaromatic N-oxides based on the production of a soluble di-iron monooxygenase PmlABCDEF in Pseudomonas sp. MIL9 and Pseudomonas putida KT2440. The presented biocatalysis system performs under environmentally benign conditions, features a straightforward and inexpensive procedure and possesses a high substrate conversion and product yield. The capacity of gram-scale production was reached in the simple shake-flask cultivation. The template substrates (pyridine, pyrazine, 2-aminopyrimidine) have been converted into pyridine-1-oxide, pyrazine-1-oxide and 2-aminopyrimidine-1-oxide in product titres of 18.0, 19.1 and 18.3 g l , respectively. To our knowledge, this is the highest reported productivity of aromatic N-oxides using biocatalysis methods. Moreover, comparing to the chemical method of aromatic N-oxides synthesis based on meta-chloroperoxybenzoic acid, the developed approach is applicable for a regioselective oxidation that is an additional advantageous option in the preparation of the anticipated N-oxides.

摘要

在这里,我们提出了一种改进的基于 Pseudomonas sp. MIL9 和 Pseudomonas putida KT2440 中可溶性二铁单加氧酶 PmlABCDEF 生产的用于合成杂芳族 N-氧化物的全细胞生物催化体系。所提出的生物催化体系在环境友好的条件下运行,具有简单且廉价的步骤,并具有高的底物转化率和产物收率。在简单的摇瓶培养中达到了克级生产能力。模板底物(吡啶、吡嗪、2-氨基嘧啶)已分别转化为吡啶 1-氧化物、吡嗪 1-氧化物和 2-氨基嘧啶 1-氧化物,产物得率分别为 18.0、19.1 和 18.3 g/L。据我们所知,这是使用生物催化方法报道的最高芳香族 N-氧化物生产率。此外,与基于间氯过氧苯甲酸的芳香族 N-氧化物合成的化学方法相比,所开发的方法适用于区域选择性氧化,这是预期 N-氧化物制备中的另一个有利选择。

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