CN113604518B - 一种人工烟酰胺辅因子介导的酶法降解二苯并噻吩的方法 - Google Patents
一种人工烟酰胺辅因子介导的酶法降解二苯并噻吩的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113604518B CN113604518B CN202110968016.1A CN202110968016A CN113604518B CN 113604518 B CN113604518 B CN 113604518B CN 202110968016 A CN202110968016 A CN 202110968016A CN 113604518 B CN113604518 B CN 113604518B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dibenzothiophene
- artificial
- reaction
- cofactor
- nicotinamide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- DFPAKSUCGFBDDF-UHFFFAOYSA-N Nicotinamide Chemical compound NC(=O)C1=CC=CN=C1 DFPAKSUCGFBDDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 64
- IYYZUPMFVPLQIF-UHFFFAOYSA-N dibenzothiophene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3SC2=C1 IYYZUPMFVPLQIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 229960003966 nicotinamide Drugs 0.000 title claims abstract description 32
- 235000005152 nicotinamide Nutrition 0.000 title claims abstract description 32
- 239000011570 nicotinamide Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 57
- FVTCRASFADXXNN-SCRDCRAPSA-N flavin mononucleotide Chemical compound OP(=O)(O)OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O FVTCRASFADXXNN-SCRDCRAPSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229940013640 flavin mononucleotide Drugs 0.000 claims abstract description 16
- FVTCRASFADXXNN-UHFFFAOYSA-N flavin mononucleotide Natural products OP(=O)(O)OCC(O)C(O)C(O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O FVTCRASFADXXNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000011768 flavin mononucleotide Substances 0.000 claims abstract description 16
- 235000019231 riboflavin-5'-phosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 16
- 108010085286 Dibenzothiophene monooxygenase Proteins 0.000 claims abstract description 13
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 claims abstract description 12
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 claims abstract description 12
- IKJFYINYNJYDTA-UHFFFAOYSA-N dibenzothiophene sulfone Chemical compound C1=CC=C2S(=O)(=O)C3=CC=CC=C3C2=C1 IKJFYINYNJYDTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- -1 1-butyl-5-methyl-1, 4-dihydropyridine-3-formamide Chemical compound 0.000 claims description 23
- HBBQNURMOUTLNT-UHFFFAOYSA-N 1-benzyl-3-methyl-4h-pyridine Chemical compound C1=CCC(C)=CN1CC1=CC=CC=C1 HBBQNURMOUTLNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- WABFCBPGJNYLMI-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-4h-pyridine-3-carboxamide Chemical compound CCCCN1C=CCC(C(N)=O)=C1 WABFCBPGJNYLMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 abstract description 27
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 abstract description 27
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 5
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 7
- 229930027945 nicotinamide-adenine dinucleotide Natural products 0.000 description 6
- BOPGDPNILDQYTO-NNYOXOHSSA-N nicotinamide-adenine dinucleotide Chemical compound C1=CCC(C(=O)N)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@@H](O2)N2C3=NC=NC(N)=C3N=C2)O)O1 BOPGDPNILDQYTO-NNYOXOHSSA-N 0.000 description 6
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 230000037353 metabolic pathway Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- YTNIXZGTHTVJBW-SCRDCRAPSA-N FMNH2 Chemical compound OP(=O)(O)OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2NC2=C1NC(=O)NC2=O YTNIXZGTHTVJBW-SCRDCRAPSA-N 0.000 description 3
- AGEZXYOZHKGVCM-UHFFFAOYSA-N benzyl bromide Chemical compound BrCC1=CC=CC=C1 AGEZXYOZHKGVCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 3
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 3
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 3
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 3
- CMNUYDSETOTBDE-UHFFFAOYSA-N 1-benzyl-4h-pyridine-3-carboxamide Chemical compound C1=CCC(C(=O)N)=CN1CC1=CC=CC=C1 CMNUYDSETOTBDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSSVJGKQDKTJEG-UHFFFAOYSA-N 1-benzyl-5-methyl-4h-pyridine-3-carboxamide Chemical compound C1=C(C(N)=O)CC(C)=CN1CC1=CC=CC=C1 WSSVJGKQDKTJEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MPPPKRYCTPRNTB-UHFFFAOYSA-N 1-bromobutane Chemical compound CCCCBr MPPPKRYCTPRNTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AQEVNTSCHBJNJI-UHFFFAOYSA-N 1-octyl-4H-pyridine-3-carboxamide Chemical compound CCCCCCCCN1C=CCC(C(N)=O)=C1 AQEVNTSCHBJNJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ITQTTZVARXURQS-UHFFFAOYSA-N 3-methylpyridine Chemical compound CC1=CC=CN=C1 ITQTTZVARXURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101710157404 Flavin reductase Proteins 0.000 description 2
- 102100027944 Flavin reductase (NADPH) Human genes 0.000 description 2
- AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N Riboflavin Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 2
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010504 bond cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 125000001741 organic sulfur group Chemical group 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- GIGRWGTZFONRKA-UHFFFAOYSA-N 1-(bromomethyl)-4-methoxybenzene Chemical compound COC1=CC=C(CBr)C=C1 GIGRWGTZFONRKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VMKOFRJSULQZRM-UHFFFAOYSA-N 1-bromooctane Chemical compound CCCCCCCCBr VMKOFRJSULQZRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BCCUXBGEPLKSEX-UHFFFAOYSA-N 5-methylpyridine-3-carboxamide Chemical compound CC1=CN=CC(C(N)=O)=C1 BCCUXBGEPLKSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 description 1
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 1
- 102000008109 Mixed Function Oxygenases Human genes 0.000 description 1
- 108010074633 Mixed Function Oxygenases Proteins 0.000 description 1
- 102000004020 Oxygenases Human genes 0.000 description 1
- 108090000417 Oxygenases Proteins 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- TWQLMAJROCNXEA-UHFFFAOYSA-N ethyl 4-(bromomethyl)benzoate Chemical compound CCOC(=O)C1=CC=C(CBr)C=C1 TWQLMAJROCNXEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000000852 hydrogen donor Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009777 vacuum freeze-drying Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P17/00—Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G32/00—Refining of hydrocarbon oils by electric or magnetic means, by irradiation, or by using microorganisms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/20—Characteristics of the feedstock or the products
- C10G2300/201—Impurities
- C10G2300/202—Heteroatoms content, i.e. S, N, O, P
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明公开了一种人工烟酰胺辅因子介导的酶法降解二苯并噻吩的方法,将二苯并噻吩在二苯并噻吩单加氧酶、黄素单核苷酸、人工烟酰胺辅因子和过氧化氢酶催化反应下生成二苯并噻吩砜。本发明所提供的技术方案能够避免使用昂贵的天然辅因子来催化反应,使用容易合成的廉价类烟酰胺辅因子帮助酶催化反应,降低了成本;与天然辅因子相比,人工烟酰胺辅因子更加稳定,适用范围广泛;且人工辅因子7b供氢能力优于天然辅因子,催化反应的转化率在4h之后可达90%以上。
Description
技术领域
本发明涉及利用合成领域,具体涉及一种人工烟酰胺辅因子介导的酶法降解二苯并噻吩的方法。
背景技术
硫在原油中的平均含量在0.05%-5%之间,在重油中的含量甚至可以高达14%,是含量仅次于C和H的第三大元素。原油中70%以上的硫以二苯并噻吩及其衍生物的形式存在,这些化合物在环境中可以稳定存在三年以上。随着燃油泄漏,具有致突变性的二苯并噻吩释放到环境中,生态系统中生物造成很大影响。生物脱硫因其费用低、条件温和、利于环保,而且对传统的加氢脱硫难以去除的二苯并噻吩等化合物具有很好的脱除效果而受到人们的重视。由于二苯并噻吩及其衍生物是原油中硫的主要存在形式,因而生物脱硫通常以DBT作为模式化合物。目前报道的微生物代谢有机硫的途径有三条,碳碳键裂解途径、硫氧化途径和硫专一性代谢途径。
碳碳键裂解途径和硫氧化途径是细菌的代谢途径,而不是脱硫途径。这两条途径破坏碳骨架而损失了燃烧值,因而其对于石油及其产品的生物脱硫并不具有实际应用价值。硫专一性代谢途径能够专一性脱除有机硫并且不会因破坏碳骨架而损失燃烧值。在硫专一性代谢途径中,涉及到一种黄素依赖性双组份单加氧酶-二苯并噻吩单加氧酶,这种酶由黄素还原酶DszD和加氧酶DszC组成。在催化反应的过程中需要用到烟酰胺辅因子和黄素FMN。
烟酰胺辅因子在催化过程中会与底物发生化学反应,并转化为相应的还原或氧化形式,因为不能再生,将其量化并用于实际的大规模合成的成本太高。目前解决这一问题主要是实现辅因子的再生或者合成廉价的人工辅因子来取代天然辅因子。合成人工辅因子的技术已经相对比较成熟,在和酶的结合使用上也有很多前人做过各种各样的尝试,人工烟酰胺辅因子可以代替天然烟酰胺辅因子来充当氢供体。虽然很多人工辅因子转移电子的效率比不上天然的辅因子,但这是有效解决天然辅酶不稳定不经济的手段之一。
目前用于辅因子再生的四种方法分别是酶法再生、化学法再生、电化学法再生、光化学法再生。酶法一般用到一个或者多个酶,酶级联反应的效率较低,易发生解耦连。化学法需要有机贵金属配合物来做催化剂,成本高且污染较大。电化学法易导致酶失活,光化学法受限于缺乏高效的光催化剂,效率较低。
发明内容
发明目的:本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种人工烟酰胺辅因子介导的酶法降解二苯并噻吩的方法。
发明思路:本发明旨在合成人工烟酰胺辅因子,替代天然的黄素还原酶和昂贵的NADH,为黄素单核苷酸(FMN)供氢生成还原型黄素单核苷酸(FMNH2)来参与后续氧化反应,催化二苯并噻吩单加氧酶氧化二苯并噻吩生成二苯并噻吩砜。
为了解决上述技术问题,本发明公开了一种人工烟酰胺辅因子介导的酶法降解二苯并噻吩的方法,二苯并噻吩(DBT)在二苯并噻吩单加氧酶、黄素单核苷酸(FMN)、人工烟酰胺辅因子(mNADHs)和过氧化氢酶催化反应下生成二苯并噻吩砜(DBTO2)。
其中,所述反应是在氧气氛围下,或空气氛围下反应。
其中,如图2所示,所述人工烟酰胺辅因子还原FMN,生成FMNH2,参与下一步氧化酶催化的氧化底物反应(DBT氧化为DBTO2)。
其中,所述人工烟酰胺辅因子如式I所示:
其中,
R1选自氢或甲基;
R2选自-CONH2、氢或甲基;
R3选自苄基、正丁基、正辛基、对甲基苯甲酸酯基或对甲氧基苯甲基。
优选地,所述人工烟酰胺辅因子为1-苄基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺(1b)、1-苄基-5-甲基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺(2b)、1-丁基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺(3b)、1-丁基-5-甲基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺(4b)、1-辛基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺(5b)、4-((3-氨基甲酰基吡啶-1(4H)-基)甲基)苯甲酸(6b)、1-苄基-3-甲基-1,4-二氢吡啶(7b)和1-(4-甲氧基苄基)-5-甲基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺(8b)中的任意一种或几种组合;进一步优选地,所述人工烟酰胺辅因子为1-丁基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺(3b)、1-丁基-5-甲基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺(4b)、1-苄基-3-甲基-1,4-二氢吡啶(7b)和1-(4-甲氧基苄基)-5-甲基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺(8b)中的任意一种或几种组合;最优选地,所述人工烟酰胺辅因子为1-苄基-3-甲基-1,4-二氢吡啶(7b)。
其中,本发明所述人工烟酰胺辅因子均可参考现有公开的文献自行合成。
其中,所述反应体系中以缓冲液为溶剂;优选地,以Tris-HCl缓冲液为溶剂;进一步优选地,以pH 7-8的Tris-HCl缓冲液为溶剂。
其中,反应体系中,所述二苯并噻吩的浓度为0.5-2.0mM;优选地,所述二苯并噻吩的浓度为1mM。
其中,反应体系中,所述二苯并噻吩单加氧酶的浓度为1-5U/mL反应体系;优选地,所述二苯并噻吩单加氧酶的浓度为3U/mL反应体系。
其中,所述二苯并噻吩单加氧酶为DszC酶(EU527978)和/或DszD酶(EU154996);优选地,所述二苯并噻吩单加氧酶为3U/mL反应体系的DszC酶,或DszC酶3U/mL反应体系、DszD酶1U/mL反应体系;优选地,所述二苯并噻吩单加氧酶为3U/mL反应体系的DszC酶。
其中,反应体系中,所述黄素单核苷酸的浓度为5-15μM;优选地,所述黄素单核苷酸的浓度为8-12μM。
其中,反应体系中,所述人工烟酰胺辅因子的浓度为2-30mM;优选地,所述人工烟酰胺辅因子的浓度为5-30mM;进一步优选地,所述人工烟酰胺辅因子的浓度为8-15mM。
其中,所述过氧化氢酶的用量为20-70U/mL反应体系;优选地,所述过氧化氢酶的用量为30-50U/mL反应体系。
其中,反应体系的pH为5-9;优选地,反应体系的pH为7-8。
其中,反应的温度为25-40℃;优选地,反应的温度为30-35℃。
其中,反应过程中的转速为10-1000rpm;优选地,所述转速为100-500rpm;进一步优选地,所述转速为200rpm。
其中,所述反应的时间为2-24h。
有益效果:与现有技术相比,本发明具有如下优势:
本发明避免使用昂贵的天然辅因子来催化反应,使用容易合成的廉价类烟酰胺辅因子帮助酶催化反应,降低了成本;与天然辅因子相比,人工烟酰胺辅因子更加稳定,适用范围广泛;且人工辅因子7b供氢能力优于天然辅因子,催化反应的转化率在4h之后可达90%以上。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明,本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为mNADHs的合成路线
图2为人工辅因子替代天然辅因子催化DBT生成DBTO2的反应路线图。
具体实施方式
下述实施例中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得。
下述实施例中所述DszC酶、DszD酶和过氧化氢酶(阿拉丁C100456)的比活力分别为15U/mg、20U/mg、3000U/mg。
一个DszC酶活力单位(U)定义为1分钟内催化1μmol DBT生成1μmolDBTO2所需要的酶量。
一个DszD酶活力单位(U)定义为每分钟催化1μmol NADH生成1μmolNAD所需要的酶量。NADH在340nm处的光吸收系数为6.01mmol-1L cm-1。
实施例1以图1所示的方式合成还原型辅因子
(1)氧化型辅因子的合成
在80mL乙腈溶液中加入烟酰胺(10mmol),然后分别加入溴化苄(12mmol)、1-溴丁烷(12mmol)、1-溴辛烷(12mmol)、4-溴甲基苯甲酸乙酯(12mmol)、4-甲氧基溴苄(12mmol),反应温度为80℃,回流加热搅拌12h左右,反应过程中有白色沉淀析出。反应结束后过滤得到粗产物,乙酸乙酯洗涤(15mL×3),真空干燥,产率如下:
1a(1-苄基-3-氨基甲酰基吡啶-1-鎓盐):94%,
3a(1-丁基-3-氨基甲酰基吡啶-1-鎓盐):91%,
5a(1-辛基-3-氨基甲酰基吡啶-1-鎓盐):92%,
6a(3-氨基甲酰基-1-(4-乙氧基-4-氧丁基)吡啶-1-鎓盐):45%。
在80mL乙腈溶液中加入5-甲基烟酰胺(10mmol),然后分别加入溴化苄(12mmol)、1-溴丁烷(12mmol)、4-甲氧基溴苄(12mmol),反应温度为80℃,回流加热搅拌12h左右,反应过程中有白色沉淀析出。反应结束后过滤得到粗产物,乙酸乙酯洗涤(15mL×3),真空干燥,产率如下:
2a(1-苄基-5-甲基-3-氨基甲酰基吡啶-1-鎓盐):90%,
4a(1-丁基-5-甲基-3-氨基甲酰基吡啶-1-鎓盐):89%,
8a(3-氨基甲酰基-1-(4-甲氧基苄基)-5-甲基吡啶-1-鎓盐):70%。
在80mL乙腈溶液中加入3-甲基吡啶(10mmol),然后加入溴化苄(12mmol)、,反应温度为80℃,回流加热搅拌12h左右,反应过程中有白色沉淀析出。反应结束后过滤得到粗产物,乙酸乙酯洗涤(15mL×3),真空干燥,产率如下:
7a(1-苄基-3-甲基吡啶-1-鎓盐):93%。
(2)还原型辅因子的合成
称取2mmol氧化型人工辅因子和碳酸氢钠(8mmol)于茄形烧瓶中,加入25mL超纯水搅拌至溶解,将低亚硫酸钠(8mmol)溶于5mL超纯水,缓慢滴加至反应液中,30min内滴加完。室温条件下氩气保护反应4-6h,有沉淀析出,过滤,超纯水洗涤(15mL×3),真空冷冻干燥后得到固体产物,产率如下:
1b(1-苄基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺):33%,
2b(1-苄基-5-甲基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺):30%,
3b(1-丁基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺):28%,
4b(1-丁基-5-甲基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺):31%,
5b(1-辛基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺):29%,
6b(4-((3-氨基甲酰基吡啶-11(4H)-基)甲基)苯甲酸):24%,
7b(1-苄基-3-甲基-1,4-二氢吡啶):31%,
8b(1-(4-甲氧基苄基)-5-甲基-1,4-二氢吡啶-3-甲酰胺):25%。
实施例3
50mM 1mL pH 7.5Tris-HCl缓冲液中含有1mM二苯并噻吩、10mM NADH或mNADHs(1b-8b)、10μM FMN、3U DszC酶、1U DszD酶、50U过氧化氢酶。37℃、200rpm,反应在密闭的1.5mL离心管中进行,分别取反应2h、4h、8h、12h、24h的反应液200μL,加入3×200μL乙酸乙酯萃取,超声混合、10000rpm离心2min,取有机相进行液相检测,转化率(%)如表1所示。
表1
时间(h) | NADH | 1b | 2b | 3b | 4b | 5b | 6b | 7b | 8b |
2 | 57.23 | 17.93 | 20.79 | 21.53 | 22.11 | 22.78 | 15.03 | 55.98 | 59.87 |
4 | 68.36 | 21.65 | 25.81 | 39.82 | 40.51 | 38.98 | 28.99 | 84.76 | 63.77 |
8 | 99.28 | 43.78 | 50.70 | 57.58 | 66.39 | 57.22 | 39.73 | 93.92 | 82.10 |
12 | 99.41 | 76.93 | 89.23 | 96.23 | 94.58 | 81.11 | 54.78 | 97.90 | 96.88 |
24 | 100.0 | 89.14 | 92.54 | 99.69 | 98.65 | 89.32 | 67.80 | 98.93 | 100.0 |
实施例4
50mM 1mL pH 7.5Tris-HCl缓冲液中含有1mM二苯并噻吩、2-30mM mNADHs(3b、4b、7b、8b)、10μM FMN、3U DszC酶、50U过氧化氢酶。37℃、200rpm,反应在密闭的1.5mL离心管中进行,12h后取各反应液200μL,加入3×200μL乙酸乙酯萃取,超声混合、10000rpm离心2min,取有机相进行液相检测,转化率(%)如表2所示。
表2
当量(mM) | 3b | 4b | 7b | 8b |
2 | 34.55 | 44.14 | 42.55 | 47.93 |
5 | 74.55 | 79.14 | 71.78 | 77.93 |
8 | 94.84 | 97.54 | 97.21 | 90.69 |
10 | 90.43 | 94.65 | 96.00 | 96.93 |
15 | 90.28 | 92.58 | 92.33 | 91.92 |
20 | 86.63 | 90.19 | 72.90 | 83.16 |
25 | 88.21 | 89.25 | 74.12 | 84.09 |
30 | 70.19 | 69.21 | 70.11 | 65.45 |
实施例5
50mM 1mL pH 5-9Tris-HCl缓冲液中含有1mM二苯并噻吩、10mM mNADHs(3b、4b、7b、8b)、10μM FMN、3U DszC酶、50U过氧化氢酶。37℃、200rpm,反应在密闭的1.5mL离心管中进行,12h后取各反应液200μL,加入3×200μL乙酸乙酯萃取,超声混合、10000rpm离心2min,取有机相进行液相检测,转化率(%)如表3所示。
表3
pH | 3b | 4b | 7b | 8b |
5 | 21.53 | 23.14 | 42.11 | 33.21 |
6 | 73.85 | 70.50 | 79.47 | 77.40 |
7 | 94.53 | 98.38 | 94.00 | 99.76 |
8 | 95.25 | 97.56 | 98.21 | 97.90 |
9 | 79.85 | 80.50 | 86.40 | 81.44 |
实施例6
50mM 1mL pH 7.5Tris-HCl缓冲液、1mM二苯并噻吩、10mM mNADHs(3b、4b、7b、8b)、10μM FMN、3U DszC酶、50U过氧化氢酶。25-40℃、200rpm,反应在密闭的1.5mL离心管中进行,12h后取各反应液200μL,加入3×200μL乙酸乙酯萃取,超声混合、10000rpm离心2min,取有机相进行液相检测,转化率(%)如表4所示。
表4
温度℃ | 3b | 4b | 7b | 8b |
25 | 80.10 | 83.92 | 84.34 | 81.34 |
30 | 90.25 | 92.32 | 98.28 | 97.98 |
35 | 92.13 | 93.01 | 91.62 | 94.20 |
40 | 51.22 | 59.56 | 61.78 | 60.22 |
实施例7
50mM 1mL pH 7.5Tris-HCl缓冲液、1mM二苯并噻吩、8mM mNADHs、10μM FMN、二苯并噻吩单加氧酶、50U过氧化氢酶。30℃、200rpm,反应在密闭的1.5mL离心管中进行,2-12h后取各反应液200μL,加入3×200μL乙酸乙酯萃取,超声混合、10000rpm离心2min,取有机相进行液相检测,转化率(%)如表5所示。
表5
时间 | <![CDATA[NADH<sup>a</sup>]]> | <![CDATA[1b<sup>b</sup>]]> | <![CDATA[3b<sup>b</sup>]]> | <![CDATA[4b<sup>b</sup>]]> | <![CDATA[7b<sup>b</sup>]]> | <![CDATA[8b<sup>b</sup>]]> |
2h | 58.11 | 48.12 | 53.21 | 51.89 | 54.62 | 61.80 |
4h | 75.52 | 65.98 | 82.25 | 81.72 | 92.28 | 88.98 |
8h | 98.90 | 89.02 | 96.33 | 95.96 | 97.62 | 95.20 |
12h | 100 | 97.45 | 100 | 100 | 100 | 100 |
备注:a:二苯并噻吩单加氧酶为3U DszC酶、1U DszD酶;b:二苯并噻吩单加氧酶为3U DszC酶。
本发明提供了一种人工烟酰胺辅因子介导的酶法降解二苯并噻吩的方法的思路及方法,具体实现该技术方案的方法和途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (8)
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,反应体系中,所述二苯并噻吩的浓度为0.5-2.0mM。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,反应体系中,所述二苯并噻吩单加氧酶的浓度为1-5U/mL反应体系。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,反应体系中,所述黄素单核苷酸的浓度为5-15μM。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,反应体系中,所述人工烟酰胺辅因子的浓度为2-30mM。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,反应体系中,所述过氧化氢酶的用量为20-70U/mL反应体系。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,反应体系的pH为5-9。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,反应的温度为25-40℃。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110968016.1A CN113604518B (zh) | 2021-08-23 | 2021-08-23 | 一种人工烟酰胺辅因子介导的酶法降解二苯并噻吩的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110968016.1A CN113604518B (zh) | 2021-08-23 | 2021-08-23 | 一种人工烟酰胺辅因子介导的酶法降解二苯并噻吩的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113604518A CN113604518A (zh) | 2021-11-05 |
CN113604518B true CN113604518B (zh) | 2023-05-09 |
Family
ID=78309155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110968016.1A Active CN113604518B (zh) | 2021-08-23 | 2021-08-23 | 一种人工烟酰胺辅因子介导的酶法降解二苯并噻吩的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113604518B (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1786120A (zh) * | 2005-11-22 | 2006-06-14 | 南京工业大学 | 苯并噻吩类硫组分分子印迹固相萃取剂及其制备方法 |
CN105622693A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-06-01 | 南京工业大学 | 一种氧化型辅酶nad(p)+的化学再生方法 |
CN105658801A (zh) * | 2013-08-27 | 2016-06-08 | 诺沃吉公司 | 经工程改造以利用非常规的磷或硫源的微生物 |
CN106010633A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-10-12 | 江南大学 | 一种在油水两相体系下高效脱除二苯并噻吩中硫的方法 |
CN112695062A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-23 | 南京工业大学 | 一种合成内酰胺化合物的方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160104612A (ko) * | 2013-07-26 | 2016-09-05 | 업데이트 파마 인코포레이트 | 비산트렌의 치료 효과 개선용 조성물 |
-
2021
- 2021-08-23 CN CN202110968016.1A patent/CN113604518B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1786120A (zh) * | 2005-11-22 | 2006-06-14 | 南京工业大学 | 苯并噻吩类硫组分分子印迹固相萃取剂及其制备方法 |
CN105658801A (zh) * | 2013-08-27 | 2016-06-08 | 诺沃吉公司 | 经工程改造以利用非常规的磷或硫源的微生物 |
CN105622693A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-06-01 | 南京工业大学 | 一种氧化型辅酶nad(p)+的化学再生方法 |
CN106010633A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-10-12 | 江南大学 | 一种在油水两相体系下高效脱除二苯并噻吩中硫的方法 |
CN112695062A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-23 | 南京工业大学 | 一种合成内酰胺化合物的方法 |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
A Minimized Chemoenzymatic Cascade for Bacterial Luciferase in Bioreporter Applications;Jittima Phonbuppha 等;《ChemBioChem》;第21卷;第2073-2079页 * |
Flavin reductase coupling with two monooxygenases involved in dibenzothiophene desulfurization: purification and characterization from a non-desulfurizing bacterium, Paenibacillus polymyxa A-1;T. Ohshiro 等;《Appl Microbiol Biotechnol》;第59卷;第649-657页 * |
Matia Sadat Borhani 等.Enhancement /evolution of biodesulfurization 4S pathway by genetic engineering and bioinformatic approaches.《Advanced Research in Microbial Metabolites & Technology》.2019,第2卷第13-23页. * |
REDUCTIONO F SULFOXIDESA ND SULFILIMINES CATALYZED BY METALLOPORPHINS;Toshiwki Nagata 等;《Tetrahedron Letters》;第25卷(第3期);第341-344页 * |
天然烟酰胺辅因子再生体系及其人工类似物研究进展;朱晨杰 等;《化工学报》;第69卷(第1期);第259-271页 * |
尼克酰胺与核黄素提高红串红球菌USTB-03对4,6-二甲基二苯并噻吩脱硫活性研究;倪锦俊 等;《环境工程学报》;第4卷(第1期);第226-230页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113604518A (zh) | 2021-11-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wu et al. | Methods for the regeneration of nicotinamide coenzymes | |
Shi et al. | Enzymatic conversion of carbon dioxide | |
US9884888B2 (en) | Chemical regeneration method of oxidized coenzyme NAD (P)+ | |
CN101327968B (zh) | 转盘负载催化剂光电催化降解有机物反应器及降解方法 | |
CN101538097A (zh) | 一种难降解有机废水的酶处理技术 | |
Gu et al. | A coupled photocatalytic/enzymatic system for sustainable conversion of CO2 to formate | |
Hill et al. | Bioelectrocatalysis | |
US20210171995A1 (en) | Method for Using Electrochemical Bioreactor Module with Recovery of Cofactor | |
CN110255697B (zh) | 一种氮掺杂碳材阳极的制备及其在催化湿式空气氧化中的应用 | |
JP2003282124A (ja) | 燃料電池 | |
CN113546661A (zh) | 一种碳基单原子光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN113388646A (zh) | 一种光酶系统催化合成(r)-1-[3,5-二(三氟甲基)]苯乙醇的方法 | |
CN113604518B (zh) | 一种人工烟酰胺辅因子介导的酶法降解二苯并噻吩的方法 | |
CN114515581B (zh) | 掺杂型CdS光催化剂及其在催化转化CO2中的应用 | |
RU2002134073A (ru) | Способ, включающий непрямую электрохимическую регенерацию n a d (p) h | |
Adlercreutz et al. | Oxygen supply to immobilized cells: 4. Use of p-benzoquinone as an oxygen substitute | |
CN101085990B (zh) | 一种制备手性芳基仲醇的方法 | |
Yang et al. | Cell-free biocatalysis coupled with photo-catalysis and electro-catalysis: efficient CO2-to-chemical conversion | |
Kawamoto et al. | Novel photocatalytic NAD+ recycling system with a semiconductor in organic solvent | |
CN114672526B (zh) | 一种利用氧化还原中和体系从醇胺合成卤化吲哚的方法 | |
KR101190291B1 (ko) | 무기 광감응제를 이용한 옥시도리덕타제 보조인자의 광화학적 재생방법 | |
Seung-Hoon et al. | Bioelectrochemical denitrification using permeabilized Ochrobactrum anthropi SY509 | |
US4973550A (en) | Process for the electrochemical regeneration of co-enzymes | |
KR20110128406A (ko) | 무기 광감응제-금속산화물 복합체를 이용한 옥시도리덕타제 보조인자의 광화학적 재생방법 | |
Andersson et al. | Alcaligenes eutrophus cells containing hydrogenase, a coenzyme regenerating catalyst for NADH-dependent oxidoreductases |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |