CN102851337B - 利用米曲霉细胞催化胞苷类化合物羟基保护反应的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用米曲霉细胞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30-100mg/mL、胞苷类化合物与酯化试剂摩尔比为1:30～1:90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%～4%、振荡速度为100～300rpm、常压下反应24～72小时得到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，具体涉及一种利用米曲霉细胞催化进行胞苷类化合物羟基基团保护的方法。
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，目的在于提供利用米曲霉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，利用米曲霉细胞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。
本发明是一种利用米曲霉细胞催化胞苷类化合物羟基保护反应的方法，该方法简单易操作，原材料价廉易购买，不涉及酶的分离纯化。所制备的霉菌细胞催化剂可选择性催化合成阿糖胞苷的3′-单酯，区域选择性高于70%，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：
一种利用米曲霉细胞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、米曲霉细胞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1:30～1:90，米曲霉细胞用量为30~100 mg/mL所述有机溶剂，控制反应体系温度为20~50℃、震荡速度为100~300 rpm，反应24～72小时后，胞苷类化合物的3′-羟基或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有机溶剂体积的1%～4% 。
进一步优化的，所述含有吡啶的有机溶剂为叔丁醇-吡啶、叔戊醇-吡啶、四氢呋喃-吡啶、正己烷-吡啶或异丙醚-吡啶。其中优选吡啶含量为60%～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，所述酯化试剂为乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯或苯甲酸乙烯酯。
所述米曲霉优选为米曲霉（Aspergillus oryzae CGMCC3.5232）或者米曲霉（Aspergillus oryzae GIM 3.30）。
所述的米曲霉（Aspergillus oryzae CGMCC3.5232）为中国科学院微生物研究所保藏菌种，米曲霉（Aspergillus oryzae GIM 3.30）为广东省微生物研究所保藏菌种，公众均可以从用登陆网站、电话订购等方式从中国科学院微生物研究所及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.利用米曲霉细胞为生物催化剂，较之化学催化剂反应条件温和、环境友好，区域选择性高。
2. 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。
3. 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
在反应器中加入叔丁醇-吡啶，按胞苷与乙酸乙烯酯摩尔比为1:30、干米曲霉Aspergillus oryzae 3.5232细胞用量为30 mg/mL叔丁醇-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100 rpm，常压下反应24小时可获得胞苷3′-羟基被乙酸乙烯酯转酯化保护的反应产物，产物产率70%。
实施例2
在反应器中加入叔戊醇-吡啶，按脱氧胞苷与丙酸乙烯酯摩尔比为1:90、干米曲霉Aspergillus oryzae GIM3.30细胞用量为 100 mg/mL叔戊醇-吡啶加入反应器中，控制反应温度为50 ℃、初始水含量4%、震荡速度为300 rpm，常压下反应72小时可获得脱氧胞苷3′-羟基被乙酸乙烯酯转酯化保护的反应产物，产物产率85%。
实施例3
在反应器中加入四氢呋喃-吡啶，按阿糖胞苷与丙酸乙烯酯摩尔比为1:60、干米曲霉Aspergillus oryzae GIM3.30细胞用量为 50 mg/mL四氢呋喃-吡啶加入反应器中，控制反应温度为30 ℃、初始水含量2 %、震荡速度为200 rpm，常压下反应36小时可获得阿糖胞苷3′-羟基被转酯化保护的反应产物，产物产率88%。
实施例4
在反应器中加入己烷-吡啶，按胞苷与苯甲酸乙烯酯摩尔比为1:90、干米曲霉Aspergillus oryzae GIM3.30细胞 用量为90 mg/mL己烷-吡啶加入反应器中，控制反应温度为40 ℃、初始水含量3 %、震荡速度为250 rpm，常压下反应72小时可获得胞苷3′-羟基被转酯化保护的反应产物，产物产率71%。
实施例5
在反应器中加入异丙醚-吡啶，按脱氧胞苷与丙酸乙烯酯摩尔比为1:80、干米曲霉Aspergillus oryzae 3.5232细胞用量 50 mg/mL异丙醚-吡啶加入反应器中，控制反应温度为50 ℃、初始水含量3 %、震荡速度为250 rpm，常压下反应72小时可获得脱氧胞苷3′-羟基被转酯化保护的反应产物，产物产率82%。
Claims (1)
1.一种利用米曲霉细胞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、米曲霉细胞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1:30～1:90，米曲霉细胞用量为30~100 mg/mL所述有机溶剂，控制反应体系温度为20~50℃、震荡速度为100~300 rpm，反应24～72小时后，胞苷类化合物的3′-羟基被酯化；所述反应体系的初始含水量为有机溶剂体积的1%～4% ；所述含有吡啶的有机溶剂为叔丁醇-吡啶、叔戊醇-吡啶、四氢呋喃-吡啶、正己烷-吡啶或异丙醚-吡啶；所述胞苷类化合物为胞苷、阿糖胞苷或脱氧胞苷；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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