CN102851336B - 荧光假单胞菌催化胞苷类化合物羟基保护反应的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了荧光假单胞菌催化胞苷类化合物羟基保护反应的方法，该方法是按细胞催化剂用量为40-80mg/mL、胞苷类化合物与酯化试剂摩尔比为1∶20～1∶50，将细胞催化剂、胞苷类化合物与酯化试剂加入有机溶剂中，在温度为20～50℃、初始水含量1%～5%、振荡速度为50～300rpm、常压下反应24～72小时得到5′-羟基被酯化保护的胞苷类化合物。本发明可以“一步法”完成该基团保护反应，具有成本低、反应条件温和、环境友好、反应过程简单可控的优点。
Description
技术领域
本发明属于生物催化及有机合成领域，具体涉及一种荧光假单胞菌催化胞苷类化合物5′-羟基保护反应的方法。
背景技术
对多官能团化合物的特定基团进行保护是在有机合成中的常见步骤, 通过该反应方法可以将不希望参与反应的一些活性基团如羰基、羟基、氨基等加以保护, 使此类基团暂时被致钝，不影响后续反应。此外，有机合成中的基团保护反应也是提高反应选择性的重要策略之一, 通过钝化某些基团可以提高反应的区域选择性, 甚至可实现立体选择性。
胞苷类化合物是典型的多羟基化合物，也是食品及医药领域的一类重要化合物，其糖环上一般含有2-3个羟基，按它们在糖环上位置的不同，可分为伯羟基（5'-羟基）和仲羟基（3'-羟基、2'-羟基）。已有研究表明，此类化合物的不同羟基位点的酯类衍生物具有不同的药理活性。处于此类合成目的的需要，常将其中某一羟基保护起来，执行其他羟基的相关反应。酯化法是保护羟基常用方法之一，然而胞苷类化合物的化学位置及特性及其相近，利用传统的化学方法通常难以一步法完成对特定的羟基的保护，且常采用碱类及重金属类化学催化剂，污染高，环境不友好。在资源、能源持续消耗，环境压力极为紧迫的今天，探讨采用更为绿色的基团保护反应方法， 如生物催化法，是有机合成领域发展的新方向之一，具有较高的社会和实践意义。微生物细胞催化是生物催化技术之一，其代替常规化学催化剂及酶催化剂用于胞苷类化合物的基团保护反应迄今尚未见文献报道。
发明内容
本发明针对目前胞苷类化合物的基团保护反应中使用有毒化学催化剂或绿色但成本较高的酶催化剂在工业化应用中的不足，目的在于提供一种荧光假单胞菌细胞催化胞苷类化合物羟基保护反应的方法。该方法原材料价廉易购买，利用荧光假单胞菌细胞上的链接酶进行催化反应，不需要酶的分离纯化，反应对胞苷类化合物仲羟基的区域选择性达到80%以上，克服了传统化学方法的选择性低导致底物利用率低，产物纯度低，易生成副产物等缺点。同为绿色，反应条件温和的生物催化剂，细胞催化剂较之离体酶催化剂具有稳定性高，价廉、易获取的优点。
本发明方法简单易操作，原材料价廉易购买，不涉及酶的分离纯化。所制备的细菌细胞催化剂可选择性催化合成阿糖胞苷的5′-单酯，区域选择性高于80%，从而克服了传统化学方法的选择性低导致底物利用率低，产物纯度低，易生成副产物等缺点。同为绿色, 反应条件温和的生物催化剂，细胞催化剂较之离体酶催化剂具有稳定性高，价廉、易获取的优点。
本发明目的通过以下技术方案来实现：
荧光假单胞菌催化胞苷类化合物羟基保护反应的方法：将胞苷类化合物与酯化试剂、荧光假单胞菌加入到含有吡啶的有机溶剂中，胞苷类化合物与酯化试剂摩尔比为1:20～1:50，荧光假单胞菌用量为40~80 mg/mL所述有机溶剂，控制反应体系温度为20~50℃、震荡速度为50~300 rpm，反应24～72小时后，胞苷类化合物的5′-羟基被酯化。
进一步优化的，所述反应体系的初始含水量为所述有机溶剂体积的1%～5%。
进一步优化的，所述含有吡啶的有机溶剂为四氢呋喃-吡啶、异辛烷-吡啶、石油醚-吡啶、正己烷-吡啶或异丙醚-吡啶;其中吡啶含量为65%~100%（v/v）。
进一步优化的，所述胞苷类化合物为胞苷、阿糖胞苷或脱氧胞苷。
进一步优化的，所述酯化试剂4为乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯或苯甲酸乙烯酯。
所述生物催化剂优选为荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens GIM1.209）为广东省微生物研究所保藏菌种，公众可以从用登陆网站、电话订购等方式从广东省微生物研究所菌种保藏中心购买到上述菌种。
本发明与现有的技术相比具有如下的优点：
1.利用微生物细胞为生物催化剂，较之化学催化剂反应条件温和、环境友好，区域选择性高；利用乙烯酯作为酯化试剂较传统酯化剂（乙酸乙酯，苯甲酸等）反应活性高。
2. 该方法中较传统的化学方法而言保护基团方引入便，且过程绿色；较之酶催化剂，省去了酶分离纯化的步骤，直接利用微生物细胞催化反应，成本更为低廉。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1
在反应器中加入四氢呋喃-吡啶（吡啶含量65%），按胞苷与乙酸乙烯酯摩尔比为1:20、荧光假单胞菌细胞Pseudomonas fluorescens GIM1.209细胞用量为40 mg/mL四氢呋喃-吡啶加入反应器中，控制反应温度为20 ℃、初始水含量1%、震荡速度为50 rpm，常压下反应24小时可获得胞苷5′-羟基被乙酸乙烯酯转酯化保护的反应产物，区域选择性92%。
实施例2
在反应器中加入异辛烷-吡啶（吡啶含量75%），按阿糖胞苷与乙酸乙烯酯摩尔比为1:50、荧光假单胞菌细胞Pseudomonas fluorescens GIM1.209细胞用量为80 mg/mL异辛烷-吡啶加入反应体器中，控制反应温度为50 ℃、初始水含量5%、震荡速度为300 rpm，常压下反应72小时可获得阿糖胞苷5′-羟基被乙酸乙烯酯转酯化保护的反应产物，区域选择性94%。
实施例3
在反应器中加入石油醚-吡啶（吡啶含量85%），按脱氧胞苷与苯甲酸酸乙烯酯摩尔比为1:30、荧光假单胞菌细胞Pseudomonas fluorescens GIM1.209细胞用量为60 mg/mL石油醚-吡啶加入反应器中，控制反应温度为40 ℃、初始水含量2%、震荡速度为250 rpm，常压下反应72小时可获得脱氧胞苷5′-羟基被乙酸乙烯酯转酯化保护的反应产物，区域选择性91%。
实施例4
在反应器中加入正己烷-吡啶（吡啶含量80%），按胞苷与丙酸乙烯酯摩尔比为1:45、荧光假单胞菌细胞Pseudomonas fluorescens GIM1.209细胞用量为70 mg/mL正己烷-吡啶加入反应器系中，控制反应温度为30 ℃、初始水含量3%、震荡速度为150 rpm，常压下反应36小时可获得脱氧胞苷5′-羟基被乙酸乙烯酯转酯化保护的反应产物，区域选择性95%。
实施例4
在反应器中加入吡啶，按胞苷与丙酸乙烯酯摩尔比为1:45、荧光假单胞菌细胞Pseudomonas fluorescens GIM1.209细胞用量为80 mg/mL吡啶加入反应器中，控制反应温度为30 ℃、初始水含量3%、震荡速度为150 rpm，常压下反应72小时可获得脱氧胞苷5′-羟基被乙酸乙烯酯转酯化保护的反应产物，区域选择性97%。
Claims (2)
1.荧光假单胞菌催化胞苷类化合物羟基保护反应的方法，其特征在于：将胞苷类化合物与酯化试剂、荧光假单胞菌GIM1.209加入到含有吡啶的有机溶剂中，胞苷类化合物与酯化试剂摩尔比为1:20～1:50，荧光假单胞菌GIM1.209用量为40~80 mg/mL所述有机溶剂，控制反应体系温度为20~50℃、震荡速度为50~300 rpm，反应24～72小时后，胞苷类化合物的5′-羟基被酯化；所述反应体系的初始含水量为所述有机溶剂体积的1%～5%；所述含有吡啶的有机溶剂为四氢呋喃-吡啶、异辛烷-吡啶、石油醚-吡啶、正己烷-吡啶或异丙醚-吡啶;其中吡啶含量按体积比计为65%~100%；所述胞苷类化合物为胞苷、阿糖胞苷或脱氧胞苷;所述荧光假单胞菌GIM1.209购自广东省微生物研究所。
2.根据权利要求1中所述的荧光假单胞菌细胞催化胞苷类化合物羟基保护反应的方法，其特征在于，所述酯化试剂为乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯或苯甲酸乙烯酯。
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| 夏咏梅.微水体系中荧光假单胞菌脂肪酶催化合成单甘酯.《生物工程学报》.2002,第18卷(第1期),84-88. * |
| 张爱军.荧光假单胞菌脂肪酶的克隆表达、酶学性质及其在手性拆分中的应用研究.《中国博士学位论文全文数据库》.2009,A006-32. |
| 杨建斌等.固定化荧光假单胞菌脂肪酶用于催化低酸值餐废油的酯交换反应.《中国粮油学报》.2010,第25卷(第11期),69-73. * |
| 荧光假单胞菌脂肪酶的克隆表达、酶学性质及其在手性拆分中的应用研究;张爱军;《中国博士学位论文全文数据库》;20090628;A006-32 * |
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