CN101591686A - 生物催化制备穿心莲内酯酯化衍生物的方法 - Google Patents

生物催化制备穿心莲内酯酯化衍生物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物催化制备穿心莲内酯酯化衍生物的方法，属于生物催化与生物合成领域。以丙酮为溶剂，以C2～C18碳链长度的脂肪酸酯为酰基供体，在反应温度30～70℃下，利用脂肪酶催化穿心莲内酯进行酰化反应，合成得到穿心莲内酯酯化衍生物。本发明具有反应条件温和、对环境友好、反应具有高度选择性和可控性、反应过程简单、产物易从反应混合体系中分离等优点。

Description

生物催化制备穿心莲内酯酯化衍生物的方法
技术领域
本发明属于生物催化与生物合成领域，涉及一种在有机介质中生物催化制备穿心莲内酯酯化衍生物的方法。
背景技术
穿心莲内酯(andrographolide)为爵床科植物穿心莲[AndrographisPanicutate(Burm.f.)Ness]中提取得到的二萜内酯类化合物，是中药穿心莲的主要有效成分之一，具有清热解毒、凉血消肿等功能。现代药理研究表明，穿心莲内酯衍生物具有消炎抗菌、抗病毒、抗肿瘤、免疫调节、保肝利胆等作用。因此，通过对穿心莲内酯化合物结构进行改造，寻找活性更强的穿心莲内酯衍生物的研究工作倍受关注。
目前穿心莲内酯酯化衍生物的合成国内都是采用化学方法。化学方法合成葡穿心莲内酯酯化衍生物，能耗大、选择性差、易产生副产物且产物难分离；并且由于反应过程中使用大量有机溶剂和催化剂，一方面会带来较严重的环境污染问题，另一方面产物中常残留一些有毒的化学物质而存在安全隐患。因此，研究开发穿心莲内酯酯化衍生物合成新工艺具有重大的实践意义。
有机介质丙酮中酶催化穿心莲内酯酯化衍生物合成的方法具有反应条件温和、能耗少、产率高、选择性好、副产品少以及产物易分离等优点。同时由于采用生物酶为催化剂，反应过程环境友好，产品安全。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于针对现有技术工艺存在的问题，提供一种生物催化制备穿心莲内酯酯化衍生物的方法。本发明的生物催化制备穿心莲内酯酯化衍生物的方法是以脂肪酸酯为酰基供体，利用脂肪酶催化穿心莲内酯进行酰化反应，合成得到穿心莲内酯酯化衍生物。
技术方案
本发明的方法更详细地包括如下步骤：
(1)把穿心莲内酯、脂肪酸酯和溶剂丙酮[比例1∶40∶12(g/ml/ml)]置入具塞锥形瓶中并加热至30～70℃；
(2)按脂肪酶与穿心莲内酯的用量之比为200～4000U/g的比例加入脂肪酶，反应6～24小时后，分离得到穿心莲内酯酯化衍生物。
为了反应完全，第(2)步中，在振荡速度为100rpm的条件下反应。所述脂肪酶来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)、嗜热丝孢菌(Thermomyces lanuginosus)、根毛霉(Rhizomucor miehei)、米黑毛霉(Mucormiehei)或洋葱假单孢菌(Pseudomonas cepacia)。
第(2)步中，分离纯化穿心莲内酯酯化衍生物方法如下：反应混合物经过滤或3000～6000rpm离心后除去脂肪酶，再减压蒸发去除有机介质，所得到的反应物经乙醚充分洗涤，离心后将沉淀物真空干燥即得穿心莲内酯酯化衍生物。
有益效果
本发明与现有的技术相比具有如下的优点：
1、采用高效的生物催化剂脂肪酶来催化穿心莲内酯酯化衍生物合成，克服了传统化学方法的效率低的缺点；
2、酶催化反应具有高度选择性，因而产物穿心莲内酯酯化衍生物纯度高；而传统的化学方法合成穿心莲内酯酯化衍生物，由于选择性较差，副产物较多，产物纯度低；
3、由于采用生物酶作为催化剂，克服了传统化学方法使用大量有毒有害的金属盐作为催化剂的缺点，且产品不会引起健康方面的忧虑。
4、反应条件温和、环境友好、反应过程简单易控、产物易分离。
具体实施方式
实施例1
把0.5g穿心莲内酯、20ml丙酮、10mg来源于南极假丝酵母(Candidaantarctica)的脂肪酶(10,000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和6ml乙酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于30℃、100rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应6h后，过滤除去脂肪酶，减压蒸发去除有机介质；残留物用乙酸乙酯溶解，再减压蒸发去除乙酸乙酯，真空干燥(45℃、0.08MPa)即得14-O-乙酰穿心莲内酯酯化衍生物(产率90％)。
实施例2
把0.5g穿心莲内酯、20ml丙酮、100mg来源于南极假丝酵母(Candidaantarctica)的脂肪酶(10,000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和6ml丁酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于60℃、100rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应24h后，过滤除去脂肪酶，减压蒸发去除有机介质；残留物用乙酸乙酯溶解，再减压蒸发去除乙酸乙酯，真空干燥(45℃、0.08MPa)即得14-O-丁酰穿心莲内酯酯化衍生物(产率95％)。
实施例3
把0.5g穿心莲内酯、20ml丙酮、200mg来源于南极假丝酵母(Candidaantarctica)的脂肪酶(10,000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和6ml己酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于50℃、100rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应24h后，过滤除去脂肪酶，减压蒸发去除有机介质；残留物用乙酸乙酯溶解，再减压蒸发去除乙酸乙酯，真空干燥(45℃、0.08MPa)即得14-O-己酰穿心莲内酯酯化衍生物(产率94％)。
实施例4
把1g穿心莲内酯、20ml丙酮、400mg来源于南极假丝酵母(Candidaantarctica)的脂肪酶(10,000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和6ml月桂酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于50℃、100rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应6h后，过滤除去脂肪酶，减压蒸发去除有机介质；残留物用乙酸乙酯溶解，再减压蒸发去除乙酸乙酯，真空干燥(45℃、0.08MPa)即得14-O-月桂穿心莲内酯酯化衍生物(产率89％)。
实施例5
把0.5g穿心莲内酯、20ml丙酮、300mg来源于南极假丝酵母(Candidaantarctica)的脂肪酶(10,000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和6ml硬脂酸乙烯酯装入具塞三角瓶中，置于70℃、100rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应12h后，过滤除去脂肪酶，减压蒸发去除有机介质；残留物用乙酸乙酯溶解，再减压蒸发去除乙酸乙酯，真空干燥(45℃、0.08MPa)即得14-O-硬脂酰穿心莲内酯酯化衍生物(产率91％)。
实施例6
把0.5g穿心莲内酯、20ml丙酮、20mg来源于嗜热丝孢菌(Thermomyces lanuginosus)的脂肪酶(50,000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和6ml乙酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于40℃、100rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应6h后，过滤除去脂肪酶，减压蒸发去除有机介质；残留物用乙酸乙酯溶解，再减压蒸发去除乙酸乙酯，真空干燥(45℃、0.08MPa)即得14-O-乙酰穿心莲内酯酯化衍生物(产率88％)。
实施例7
把0.5g穿心莲内酯、20ml丙酮、80mg来源于嗜热丝孢菌(Thermomyceslanuginosus)的脂肪酶(50,000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和6ml月桂酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于50℃、100rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应6h后，过滤除去脂肪酶，减压蒸发去除有机介质；残留物用乙酸乙酯溶解，再减压蒸发去除乙酸乙酯，真空干燥(45℃、0.08MPa)即得14-O-月桂酰穿心莲内酯酯化衍生物(产率91％)。
实施例8
把0.5g穿心莲内酯、20ml丙酮、100mg来源于根毛霉(Rhizomucor miehei)的脂肪酶(20,000U/g，广州明远工贸有限公司)和6ml乙酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于40℃、100rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应15h后，过滤除去脂肪酶，减压蒸发去除有机介质；残留物用乙酸乙酯溶解，再减压蒸发去除乙酸乙酯，真空干燥(45℃、0.08MPa)即得14-O-乙酰穿心莲内酯酯化衍生物(产率89％)。
实施例9
把0.5g穿心莲内酯、20ml丙酮、200mg来源于根毛霉(Rhizomucormiehei)的脂肪酶(20,000U/g，广州明远工贸有限公司)和6ml丁酸乙酯放入具塞三角瓶中，置于50℃、100rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应15h后，过滤除去脂肪酶，减压蒸发去除有机介质；残留物用乙酸乙酯溶解，再减压蒸发去除乙酸乙酯，真空干燥(45℃、0.08MPa)即得14-O-丁酰穿心莲内酯酯化衍生物(产率89％)。
实施例10
把0.5g穿心莲内酯、20ml丙酮、200mg来源于米黑毛霉(Mucor miehei)的脂肪酶(744U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和6ml乙酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于30℃、250rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应20h后，过滤除去脂肪酶，减压蒸发去除有机介质；残留物用乙酸乙酯溶解，再减压蒸发去除乙酸乙酯，真空干燥(45℃、0.08MPa)即得14-O-乙酰穿心莲内酯酯化衍生物(产率88％)。
实施例11
把0.5g穿心莲内酯、20ml丙酮、10mg来源于洋葱假单孢菌(Pseudomonas cepacia)的脂肪酶(19,000U/g，阿玛诺天野酶制剂商贸有限公司)和6ml乙酸酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于30℃、100rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应20h后，过滤除去脂肪酶，减压蒸发去除有机介质；残留物用乙酸乙酯溶解，再减压蒸发去除乙酸乙酯，真空干燥(45℃、0.08MPa)即得14-O-乙酰穿心莲内酯酯化衍生物(产率90％)。
实施例12
把0.5g穿心莲内酯、20ml丙酮、30mg来源于洋葱假单孢菌(Pseudomonas cepacia)的脂肪酶(19,000U/g，阿玛诺天野酶制剂商贸有限公司)和6ml月桂酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于60℃、100rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应20h后，过滤除去脂肪酶，减压蒸发去除有机介质；残留物用乙酸乙酯溶解，再减压蒸发去除乙酸乙酯，真空干燥(45℃、0.08MPa)即得14-O-月桂酰穿心莲内酯酯化衍生物(产率95％)。

Claims (5)

1.一种生物催化制备穿心莲内酯酯化衍生物的方法，其特征在于，以丙酮为溶剂，以C2～C18碳链长度的脂肪酸酯为酰基供体，在反应温度30～70℃下，利用脂肪酶催化穿心莲内酯进行酰化反应，合成得到穿心莲内酯酯化衍生物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
把穿心莲内酯、脂肪酸酯和溶剂丙酮按质量体积体积比例1∶40∶12混合，而后加热至30～70℃，按脂肪酶与穿心莲内酯的用量之比为200～4000U/g的比例加入脂肪酶，反应6～24小时后，分离得到穿心莲内酯酯化衍生物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在振荡速度为100rpm的条件下反应。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述脂肪酶来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)、嗜热丝孢菌(Thermomyces lanuginosus)、根毛霉(Rhizomucor miehei)、米黑毛霉(Mucor miehei)或洋葱假单孢菌(Pseudomonascepacia)。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于分离穿心莲内酯酯化衍生物方法如下：反应混合物经过滤或3000～6000rpm离心后除去脂肪酶，再减压蒸发去除有机介质，所得到的反应物经乙醚充分洗涤，离心后将沉淀物真空干燥即得穿心莲内酯酯化衍生物。
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