CN110408659B - 一种可控合成呋喃羧酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物催化及生物制造领域，公开了一种可控合成呋喃羧酸的方法，具体是用特定的酶耦合氧化型辅酶再生体系在相应的水溶液中催化5‑羟甲基糠醛选择性氧化合成5‑羟甲基‑2‑糠酸、5‑甲酰基‑2‑糠酸和2,5‑呋喃二甲酸。本发明具有反应条件温和、选择性高、反应过程简单、环境友好、辅酶转化系数高和生产成本低等优点；涉及到的氧化型辅酶再生体系具有效率高、兼容性好，能在工业反应条件应用等特点。

Description

一种可控合成呋喃羧酸的方法
技术领域
本发明属于生物催化及生物制造领域，具体涉及一种酶耦合氧化型辅酶再生体系催化5-羟甲基糠醛(级联)氧化，合成高附加值衍生物5-羟甲基-2-糠酸、5-甲酰基-2-糠酸和2,5-呋喃二甲酸的方法。
背景技术
近年来，随着石油等不可再生资源的日益匮乏以及温室气体大量排放，可再生的生物基能源及平台化合物的合成与应用受到越来越多的关注。5-羟甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural，HMF)是一种重要的生物基平台化合物，是美国能源部宣布的“Top10+4”平台化合物之一(Green Chem.2010,12,539；Chem Rev.2013,113,1499)。HMF分子中有活泼的醛基、羟基以及碳碳双键，故可对其进行催化转化成各种高附加值化合物。例如，HMF通过选择性氧化可以合成5-羟甲基-2-糠酸(HMFCA)、5-甲酰基-2-糠酸(FFCA)和2,5-呋喃二甲酸(FDCA)，结构如图1所示。这些氧化产物都是重要的中间体，在医药、能源及高分子材料领域都具有重要应用价值。例如HMFCA是合成白细胞介素抑制剂和各种聚酯材料的重要单体(Green Chem.2014,16,2762)。FFCA作为氧化HMF合成FDCA的中间体，可用于表面活性剂及树脂等化学品的制备(Top.Catal.2004,27,11)。FDCA被认为是对苯二甲酸最理想的可再生替代品，应用于呋喃聚酯类材料的制备(J.Polym.Sci.,Part A:Polym.Chem.2017,55,1478)。FDCA也是美国能源部宣布的“Top 10+4”平台化合物之一(Green Chem.2010,12,539)。
目前，从HMF出发合成各种重要的生物基化合物主要通过化学法实现(GreenChem.2018,20,3530；ChemCatChem,2018,10,361；ACS Catal.2018,8,1197)。化学法催化HMF氧化通常使用化学计量的氧化剂(如HNO3，MnⅦ等)或催化剂量的金属催化剂(如Cu，Au等)，以及有机溶剂(甲苯，DMSO等)的使用，对环境不友好。此外，化学法反应条件较为苛刻，如高温高压等。相比化学法，生物催化具有反应条件温和、选择性高、副产物少、简单易控及环境友好等优点，无论是工业上还是学术上均受到广泛关注。然而，目前酶催化HMF选择性氧化的报道仍然较少。Krystof等利用脂肪酶催化HMF氧化合成HMFCA,H2O2作为氧化剂，尽管底物基本完全转化，但产生了较多的副产物，选择性不好(ChemSusChem,2013,6,826)。Koopman等从Cupriavidus basilensis中发现一条降解HMF的途径，并将表达关键蛋白的目的基因导入Pseudomonas putidaS12中，利用全细胞催化HMF氧化合成FDCA，产率达97％。但是反应体系需要添加甘油作为碳源，增加了FDCA的分离难度(Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,2010,107,4919；Bioresour.Technol.2010,101,6291)。Sheldon等以H2O2作为氧化剂，利用氯过氧化物酶催化HMF氧化合成DFF,但DFF的选择性最高仅为74％，并产生副产物HMFCA和FFCA(J.Carbohydr.Chem.1997,16,299)。漆酶-TEMPO体系也应用于FFCA和FDCA的合成，但是为了得到较高产物产率，往往需要添加大量的TEMPO；此外，底物浓度非常低，不具备大规模合成的实用性(ChemBioChem,2018,19,654；Int.J.Biol.Macromol.2019,128,132)。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种利用酶催化HMF高效、高选择性氧化合成HMFCA、FFCA和FDCA的方法。该方法是用特定的酶耦合氧化型辅酶再生体系在相应的水溶液中催化5-羟甲基糠醛选择性氧化合成5-羟甲基-2-糠酸、5-甲酰基-2-糠酸和2,5-呋喃二甲酸。本发明具有反应条件温和、选择性高、反应过程简单、环境友好、辅酶转化系数高和生产成本低等优点；涉及到的氧化型辅酶再生体系具有效率高、兼容性好，能在工业反应条件应用等特点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种可控合成呋喃羧酸的方法，选自下述方法中的一种或两种以上：
(1)将羰基还原酶、烟酰胺辅酶及氧化型辅酶再生体系加入含有5-羟甲基糠醛的缓冲液中反应，用高效液相色谱监控反应过程，当目标产物5-羟甲基-2-糠酸产率达到最大时，淬灭反应，得到5-羟甲基-2-糠酸；
(2)将羰基还原酶或醇脱氢酶，和半乳糖氧化酶、烟酰胺辅酶及氧化型辅酶再生体系加入含有5-羟甲基糠醛的去离子水中反应，用高效液相色谱监控反应过程，当目标产物5-甲酰基-2-糠酸产率达到最大时，淬灭反应，得到5-甲酰基-2-糠酸；
(3)将半乳糖氧化酶、马肝醇脱氢酶、烟酰胺辅酶类似物及氧化型辅酶再生体系加入含有5-羟甲基糠醛的去离子水中反应，用高效液相色谱监控反应过程，当目标产物2,5-呋喃二甲酸产率达到最大时，淬灭反应，得到2,5-呋喃二甲酸；
所述氧化型辅酶再生体系，在(1)中包括肌红蛋白、莨菪亭及过氧化氢；在(2)和(3)中包括辣根过氧化物酶和莨菪亭。
优选地，(1)和(2)中所述的羰基还原酶来源于Streptomyces coelicolor，所述的醇脱氢酶来源于Synechocystissp.PCC 6803；(2)和(3)中所述的半乳糖氧化酶来源于Dactylium dendroides。
优选地，(1)和(2)中所述的羰基还原酶和醇脱氢酶的添加量介于10～40U/mL；(3)中所述的马肝醇脱氢酶的添加量介于20～40U/mL。
优选地，(2)和(3)中所述的半乳糖氧化酶的添加量介于20～40U/mL。
优选地，(1)和(2)中所述烟酰胺辅酶为NAD+或NADP+,其浓度为0.01～0.1mM；(3)中所述烟酰胺辅酶类似物为BNAH，其浓度为0.01～0.1mM。
优选地，(1)中所述缓冲液为磷酸盐缓冲液，所述缓冲液pH介于7.0～9.0，浓度为50mM。
优选地，所述反应在温度25～35℃、搅拌150±100r/min条件下进行。
优选地，在(1)所述氧化型辅酶再生体系中肌红蛋白的浓度为0.5±0.3mg/mL缓冲液，莨菪亭的浓度为0.1±0.05mM，过氧化氢的浓度为1～15mM；
优选地，在(2)(3)所述氧化型辅酶再生体系中莨菪亭的浓度为0.1±0.05mM，辣根过氧化物酶的浓度为0.5±0.3mg/mL去离子水。
优选地，在(2)(3)所述反应体系中还包括0.01～0.5mmol的CaCO3。
优选地，(3)反应过程中还包括如下步骤：补充添加马肝醇脱氢酶和/或调节pH为8.5±0.5。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点：
1)与化学法催化相比，本发明提供的酶法催化合成呋喃羧酸无需使用毒性有机溶剂，且具有反应条件温和，简单易控，环境友好等优点。
2)本发明所述的催化氧化体系，能够高效、高选择性催化HMF氧化合成目标产物，目标产物产率高，辅酶转换系数高，极大地降低了工艺成本，具有广阔的工业应用前景。
3)在方法(2)和(3)中，半乳糖氧化酶氧化HMF过程中，加入辣根过氧化物酶能够有效提高半乳糖氧化酶的催化活性。与此同时，产生的H2O2作为氧化剂，又可以被辣根过氧化物酶利用催化氧化型辅酶再生。H2O2在反应过程中循环利用，既可以减少对酶蛋白的失活作用、提高酶稳定性，又可以提高反应的原子经济性、降低生产成本。
附图说明
图1为HMF及其衍生物的结构式。
图2中上图为酶催化HMF氧化合成高附加值衍生物的反应液相色谱图(在各个化合物最大吸收波长下)；下图为氧化产物HMFCA和FFCA的液相色谱图(在HMFCA的最大吸收波长252nm下)。
具体实施方式
通过实施例进一步说明本发明，但不局限于实施例。
来源于Streptomyces coelicolor的羰基还原酶，根据文献报道的基因序列(GenBank:NC_003888.3(REGION:8176680-8177471))和文献公开的酶表达纯化方法得到(Wang L J,Li C X,Ni Y,et al.Highly efficient synthesis of chiral alcoholswith a novel NADH-dependent reductase from Streptomyces coelicolor[J].Bioresource Technology,2011,102(14):7023-7028.)。
来源于Synechocystissp.PCC 6803的醇脱氢酶，根据文献报道的基因序列(GenBank:CP003265.1(REGION:3528691-3529698))和文献公开的酶表达纯化方法得到(Vidal R,Lopez-Maury L,Guerrero M G,et al.Characterization of an AlcoholDehydrogenase from the Cyanobacterium Synechocystis sp.Strain PCC 6803ThatResponds to Environmental Stress Conditions via the Hik34-Rre1 Two-ComponentSystem[J].Journal of Bacteriology,2009,191(13):4383-4391.)。
来源于horse liver的马肝醇脱氢酶，根据文献报道的基因序列(Gene ID:100034242)和文献公开的酶表达纯化方法得到(Lei H,Vallian S G,Frank H,etal.Horse liver alcohol dehydrogenase-catalyzed oxidative lactamization ofamino alcohols[J].ACS Catalysis,2018,8(9):8680-8684.)。
来源于辣根的辣根过氧化物酶，购于上海生工生物工程有限公司，货号：A600691-0100。
来源于Dactylium dendroides的半乳糖氧化酶，购于上海生工生物工程有限公司，货号：A004520-0001。
实施例1
羰基还原酶催化HMF氧化合成5-羟甲基-2-糠酸(HMFCA)
在2mL含有10mM HMF、0.1mM NAD+(购于美国Sigma-Aldrich公司)、3mM H2O2、0.1mM莨菪亭和0.5mg/mL肌红蛋白(来源于马心脏，购于美国Sigma-Aldrich公司)的磷酸盐缓冲液(50mM，pH 7.0)中加入来源于Streptomyces coelicolor的羰基还原酶(最终浓度为10U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。高效液相色谱监控反应过程(图2)，反应24h后，HMFCA产率为94％。
实施例2
羰基还原酶催化HMF氧化合成HMFCA
在2mL含有10mM HMF、0.05mM NAD+、2.5mM H2O2、0.1mM莨菪亭和0.5mg/mL肌红蛋白的磷酸盐缓冲液(50mM，pH 7.0)中加入来源于Streptomyces coelicolor的羰基还原酶(最终浓度为10U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。反应36h后，HMFCA产率为97％。
实施例3
羰基还原酶催化HMF氧化合成HMFCA
在2mL含有10mM HMF、0.01mM NAD+、2.5mM H2O2、0.1mM莨菪亭和0.5mg/mL肌红蛋白的磷酸盐缓冲液(50mM，pH 7.0)中加入来源于Streptomyces coelicolor的羰基还原酶(最终浓度为10U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。反应48h后，HMFCA产率为97％。
实施例4
羰基还原酶催化HMF氧化合成HMFCA
在2mL含有50mM HMF、0.01mM NAD+、12.5mM H2O2、0.1mM莨菪亭和0.5mg/mL肌红蛋白的磷酸盐缓冲液(50mM，pH 7.0)中加入来源于Streptomyces coelicolor的羰基还原酶(最终浓度为40U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。反应48h后，HMFCA产率为97％。
实施例5
羰基还原酶催化HMF氧化制备HMFCA
在50mL含有50mM HMF、0.01mM NAD+、12.5mM H2O2、0.1mM莨菪亭和0.5mg/mL肌红蛋白的磷酸盐缓冲液(50mM，pH 7.0)中加入来源于Streptomyces coelicolor的羰基还原酶(最终浓度为40U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。反应50h后，用H2SO4调节反应液pH至1.0，离心除去固体杂质，用乙酸乙酯萃取4次，合并有机相，用无水Na2SO4干燥过夜，除去有机溶剂，通过硅胶柱层析纯化，得到HMFCA(331.2mg)。HMFCA分离产率为92％，纯度95％。
实施例6
半乳糖氧化酶及羰基还原酶串联催化HMF氧化合成5-甲酰基-2-糠酸(FFCA)
在2mL含有50mM HMF、0.01mM NAD+、0.1mM莨菪亭和0.5mg/mL辣根过氧化物酶的去离子水中加入来源于Dactylium dendroides的半乳糖氧化酶(最终浓度为10U/mL)和来源于Streptomyces coelicolor的羰基还原酶(最终浓度为40U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。液相色谱图监控反应过程(图2)，反应36h后，FFCA产率为88％。
实施例7
半乳糖氧化酶及羰基还原酶串联催化HMF氧化合成FFCA
在2mL含有50mM HMF、0.01mM NAD+、0.1mM莨菪亭、0.1mmol CaCO3和0.5mg/mL辣根过氧化物酶的去离子水中加入来源于Dactylium dendroides的半乳糖氧化酶(最终浓度为20U/mL)和来源于Streptomyces coelicolor的羰基还原酶(最终浓度为20U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。反应36h后，FFCA产率为92％。
实施例8
半乳糖氧化酶及羰基还原酶串联催化HMF氧化合成FFCA
在2mL含有50mM HMF、0.01mM NAD+、0.1mM莨菪亭、0.1mmol CaCO3和0.5mg/mL辣根过氧化物酶的去离子水中加入来源于Dactylium dendroides的半乳糖氧化酶(最终浓度为20U/mL)和来源于Streptomyces coelicolor的羰基还原酶(最终浓度为10U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。反应48h后，FFCA产率为94％。
实施例9
半乳糖氧化酶及醇脱氢酶串联催化HMF氧化合成FFCA
在2mL含有50mM HMF、0.01mM NAD+、0.1mM莨菪亭和0.5mg/mL辣根过氧化物酶的去离子水中加入来源于Dactylium dendroides的半乳糖氧化酶(最终浓度为10U/mL)和来源于Synechocystissp.PCC 6803的醇脱氢酶(最终浓度为20U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。高效液相色谱监控反应过程(图2)，反应36h后，FFCA产率为98％。
实施例10
半乳糖氧化酶及醇脱氢酶串联催化HMF氧化合成FFCA
在2mL含有50mM HMF、0.01mM NADP+(购于上海源叶生物科技有限公司)、0.1mM莨菪亭、0.1mmol CaCO3和0.5mg/mL辣根过氧化物酶的去离子水中加入来源于Dactyliumdendroides的半乳糖氧化酶(最终浓度为20U/mL)和来源于Synechocystissp.PCC 6803的醇脱氢酶(最终浓度为20U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。反应24h后，FFCA产率为97％。
实施例11
半乳糖氧化酶及醇脱氢酶串联催化HMF氧化合成FFCA
在2mL含有100mM HMF、0.01mM NADP+、0.1mM莨菪亭、0.2mmol CaCO3和0.5mg/mL辣根过氧化物酶的去离子水中加入来源于Dactylium dendroides的半乳糖氧化酶(最终浓度为20U/mL)和来源于Synechocystissp.PCC 6803的醇脱氢酶(最终浓度为20U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。反应60h后，FFCA产率为98％。
实施例12
半乳糖氧化酶及醇脱氢酶串联催化HMF氧化合成FFCA
在2mL含有100mM HMF、0.01mM NADP+、0.1mM莨菪亭、0.2mmol CaCO3和0.5mg/mL辣根过氧化物酶的去离子水中加入来源于Dactylium dendroides的半乳糖氧化酶(最终浓度为40U/mL)和来源于Synechocystissp.PCC 6803的醇脱氢酶(最终浓度为20U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。反应48h后，FFCA产率为97％。
实施例13
半乳糖氧化酶及马肝醇脱氢酶串联催化HMF氧化合成2,5-呋喃二甲酸(FDCA)
在2mL含有10mM HMF、0.1mM BNAH(购于日本TCI公司)、0.1mM莨菪亭、0.04mmolCaCO3和0.5mg/mL辣根过氧化物酶的去离子水中加入来源于Dactylium dendroides的半乳糖氧化酶(最终浓度为20U/mL)和来源于horse liver的马肝醇脱氢酶(最终浓度为20U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。高效液相色谱监控反应过程(图2)，反应60h后，FDCA产率为75％。
实施例14
半乳糖氧化酶及马肝醇脱氢酶串联催化HMF氧化合成FDCA
在2mL含有10mM HMF、0.1mM BNAH、0.1mM莨菪亭、0.04mmol CaCO3和0.5mg/mL辣根过氧化物酶的去离子水中加入来源于Dactylium dendroides的半乳糖氧化酶(最终浓度为20U/mL)和来源于horse liver的马肝醇脱氢酶(最终浓度为20U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。在36h时，用NaHCO3调节反应液pH至8.5。反应60h后，FDCA产率为81％。
实施例15
半乳糖氧化酶及马肝醇脱氢酶串联催化HMF氧化合成FDCA
在2mL含有10mM HMF、0.1mM BNAH、0.1mM莨菪亭、0.04mmol CaCO3和0.5mg/mL辣根过氧化物酶的去离子水中加入来源于Dactylium dendroides的半乳糖氧化酶(最终浓度为20U/mL)和来源于horse liver的马肝醇脱氢酶(最终浓度为20U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。在36h时，加入10U/mL的马肝醇脱氢酶。反应72h后，FDCA产率为94％。
实施例16
半乳糖氧化酶及马肝醇脱氢酶串联催化HMF氧化合成FDCA
在2mL含有10mM HMF、0.1mM BNAH、0.1mM莨菪亭、0.04mmol CaCO3和0.5mg/mL辣根过氧化物酶的去离子水中加入来源于Dactylium dendroides的半乳糖氧化酶(最终浓度为20U/mL)和来源于horse liver的马肝醇脱氢酶(最终浓度为20U/mL)启动反应，于30℃、150r/min下反应。在36h时，用NaHCO3调节反应液pH至8.5后，加入10U/mL的马肝醇脱氢酶。反应60h后，FDCA产率为95％。

Claims (9)

1.一种可控合成呋喃羧酸的方法，其特征在于，选自下述方法中的一种或两种以上：
（1）将羰基还原酶、烟酰胺辅酶及氧化型辅酶再生体系加入含有5-羟甲基糠醛的缓冲液中反应，用高效液相色谱监控反应过程，当目标产物5-羟甲基-2-糠酸产率达到最大时，淬灭反应，得到5-羟甲基-2-糠酸；
（2）将羰基还原酶或醇脱氢酶，和半乳糖氧化酶、烟酰胺辅酶及氧化型辅酶再生体系加入含有5-羟甲基糠醛的去离子水中反应，用高效液相色谱监控反应过程，当目标产物5-甲酰基-2-糠酸产率达到最大时，淬灭反应，得到5-甲酰基-2-糠酸；
（3）将半乳糖氧化酶、马肝醇脱氢酶、烟酰胺辅酶类似物及氧化型辅酶再生体系加入含有5-羟甲基糠醛的去离子水中反应，用高效液相色谱监控反应过程，当目标产物2,5-呋喃二甲酸产率达到最大时，淬灭反应，得到2,5-呋喃二甲酸；
所述氧化型辅酶再生体系，在（1）中包括肌红蛋白、莨菪亭及过氧化氢；在（2）和（3）中包括辣根过氧化物酶和莨菪亭；
（1）和（2）中所述的羰基还原酶来源于Streptomyces coelicolor，其基因序列为GenBank: NC_003888.3；所述的醇脱氢酶来源于Synechocystissp. PCC 6803，其基因序列为GenBank: CP003265.1；所述马肝醇脱氢酶的基因序列为Gene ID: 100034242；（2）和（3）中所述的半乳糖氧化酶来源于Dactylium dendroides。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，（1）和（2）中所述的羰基还原酶和醇脱氢酶的添加量介于10～40 U/mL；（3）中所述的马肝醇脱氢酶的添加量介于20～40 U/mL。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，（2）和（3）中所述的半乳糖氧化酶的添加量介于20～40 U/mL。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，（1）和（2）中所述烟酰胺辅酶为NAD+或NADP+,其浓度为0.01～0.1 mM；（3）中所述烟酰胺辅酶类似物为BNAH，其浓度为0.01～0.1 mM。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，（1）中所述缓冲液为磷酸盐缓冲液，所述缓冲液pH介于7.0～9.0，浓度为50 mM。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的方法，其特征在于，所述反应在温度25～35℃、搅拌150±100 r/min条件下进行。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的方法，其特征在于，在（1）所述氧化型辅酶再生体系中肌红蛋白的浓度为0.5±0.3mg/mL缓冲液，莨菪亭的浓度为0.1±0.05mM，过氧化氢的浓度为1~15 mM；
在（2）（3）所述氧化型辅酶再生体系中莨菪亭的浓度为0.1±0.05mM，辣根过氧化物酶的浓度为0.5±0.3 mg/mL去离子水。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在（2）（3）所述反应体系中还包括0.01~0.5mmol的CaCO3。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，（3）反应过程中还包括如下步骤：补充添加马肝醇脱氢酶和/或调节pH为8.5±0.5。
CN201910770261.4A 2019-08-20 2019-08-20 一种可控合成呋喃羧酸的方法 Active CN110408659B (zh)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104846027A (zh) * 2015-04-30 2015-08-19 华南理工大学 一种酶催化5-羟甲基糠醛合成高附加值衍生物的方法
CN109666713A (zh) * 2019-01-18 2019-04-23 华南理工大学 一种酶催化氧化型烟酰胺辅酶的再生方法及应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104781412A (zh) * 2012-07-20 2015-07-15 诺维信公司 5-羟甲基糠醛及其衍生物的酶氧化
MX2017010459A (es) * 2015-02-17 2018-04-24 Purac Biochem Bv Produccion catalizada por deshidrogenasa de acido 2,5-furan-dicarboxilico.
EP3307764A1 (en) * 2015-06-15 2018-04-18 Biome Bioplastics Limited Processes for the formation of furandicarboxylic acid (fdca) via a multistep biocatalytic oxidation reaction of 5-hydroxymethylfurfural (hmf)

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104846027A (zh) * 2015-04-30 2015-08-19 华南理工大学 一种酶催化5-羟甲基糠醛合成高附加值衍生物的方法
CN109666713A (zh) * 2019-01-18 2019-04-23 华南理工大学 一种酶催化氧化型烟酰胺辅酶的再生方法及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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"Exploitation of catalytic promiscuity of hemoglobin for NAD(P)+ in situ regeneration in dehydrogenase-catalyzed oxidation of furanics";Hao-Yu Jia等;《ChemSusChem》;20170807;第10卷(第18期);参见摘要，第4页左栏第2段-右栏第1段，表1 *

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