CN117535358A - 神经酰胺ⅲ类化合物的合成方法 - Google Patents
神经酰胺ⅲ类化合物的合成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117535358A CN117535358A CN202311463976.8A CN202311463976A CN117535358A CN 117535358 A CN117535358 A CN 117535358A CN 202311463976 A CN202311463976 A CN 202311463976A CN 117535358 A CN117535358 A CN 117535358A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ceramide
- reaction
- phytosphingosine
- immobilized lipase
- methyl ether
- 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.)
- Pending
Links
- ATGQXSBKTQANOH-UWVGARPKSA-N N-oleoylphytosphingosine Chemical class CCCCCCCCCCCCCC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)NC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC ATGQXSBKTQANOH-UWVGARPKSA-N 0.000 title claims abstract description 61
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 64
- SKTCDJAMAYNROS-UHFFFAOYSA-N methoxycyclopentane Chemical compound COC1CCCC1 SKTCDJAMAYNROS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- AERBNCYCJBRYDG-UHFFFAOYSA-N D-ribo-phytosphingosine Natural products CCCCCCCCCCCCCCC(O)C(O)C(N)CO AERBNCYCJBRYDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- AERBNCYCJBRYDG-KSZLIROESA-N phytosphingosine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](N)CO AERBNCYCJBRYDG-KSZLIROESA-N 0.000 claims abstract description 44
- 229940033329 phytosphingosine Drugs 0.000 claims abstract description 44
- -1 ceramide III compound Chemical class 0.000 claims abstract description 35
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 claims abstract description 28
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 claims abstract description 28
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 claims abstract description 28
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims abstract description 21
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims abstract description 21
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229940106189 ceramide Drugs 0.000 claims description 43
- YDNKGFDKKRUKPY-JHOUSYSJSA-N C16 ceramide Natural products CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)N[C@@H](CO)[C@H](O)C=CCCCCCCCCCCCCC YDNKGFDKKRUKPY-JHOUSYSJSA-N 0.000 claims description 42
- ZVEQCJWYRWKARO-UHFFFAOYSA-N ceramide Natural products CCCCCCCCCCCCCCC(O)C(=O)NC(CO)C(O)C=CCCC=C(C)CCCCCCCCC ZVEQCJWYRWKARO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- VVGIYYKRAMHVLU-UHFFFAOYSA-N newbouldiamide Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)C(O)C(O)C(CO)NC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC VVGIYYKRAMHVLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- CRJGESKKUOMBCT-VQTJNVASSA-N N-acetylsphinganine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCC[C@@H](O)[C@H](CO)NC(C)=O CRJGESKKUOMBCT-VQTJNVASSA-N 0.000 claims description 39
- 108010084311 Novozyme 435 Proteins 0.000 claims description 39
- LVGKNOAMLMIIKO-UHFFFAOYSA-N Elaidinsaeure-aethylester Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(=O)OCC LVGKNOAMLMIIKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- LVGKNOAMLMIIKO-QXMHVHEDSA-N ethyl oleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OCC LVGKNOAMLMIIKO-QXMHVHEDSA-N 0.000 claims description 19
- 229940093471 ethyl oleate Drugs 0.000 claims description 19
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 17
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 16
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 claims description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 9
- 108010048733 Lipozyme Proteins 0.000 claims description 8
- FCCDDURTIIUXBY-UHFFFAOYSA-N lipoamide Chemical compound NC(=O)CCCCC1CCSS1 FCCDDURTIIUXBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QYDYPVFESGNLHU-UHFFFAOYSA-N elaidic acid methyl ester Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(=O)OC QYDYPVFESGNLHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QYDYPVFESGNLHU-KHPPLWFESA-N methyl oleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OC QYDYPVFESGNLHU-KHPPLWFESA-N 0.000 claims description 6
- 229940073769 methyl oleate Drugs 0.000 claims description 6
- 238000011534 incubation Methods 0.000 claims description 5
- 239000001149 (9Z,12Z)-octadeca-9,12-dienoate Substances 0.000 claims description 4
- WTTJVINHCBCLGX-UHFFFAOYSA-N (9trans,12cis)-methyl linoleate Natural products CCCCCC=CCC=CCCCCCCCC(=O)OC WTTJVINHCBCLGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LNJCGNRKWOHFFV-UHFFFAOYSA-N 3-(2-hydroxyethylsulfanyl)propanenitrile Chemical compound OCCSCCC#N LNJCGNRKWOHFFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PKIXXJPMNDDDOS-UHFFFAOYSA-N Methyl linoleate Natural products CCCCC=CCCC=CCCCCCCCC(=O)OC PKIXXJPMNDDDOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FLIACVVOZYBSBS-UHFFFAOYSA-N Methyl palmitate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC FLIACVVOZYBSBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HPEUJPJOZXNMSJ-UHFFFAOYSA-N Methyl stearate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC HPEUJPJOZXNMSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- CAMHHLOGFDZBBG-UHFFFAOYSA-N epoxidized methyl oleate Natural products CCCCCCCCC1OC1CCCCCCCC(=O)OC CAMHHLOGFDZBBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 abstract description 15
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 abstract description 15
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 abstract description 13
- 238000007112 amidation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011942 biocatalyst Substances 0.000 abstract description 2
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 abstract description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- 239000000047 product Substances 0.000 description 30
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 21
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 20
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 19
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 14
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 238000010976 amide bond formation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 125000001549 ceramide group Chemical group 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004237 preparative chromatography Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000006561 solvent free reaction Methods 0.000 description 3
- 210000000434 stratum corneum Anatomy 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000001460 carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000007036 catalytic synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 2
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 2
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 2
- WWUZIQQURGPMPG-UHFFFAOYSA-N (-)-D-erythro-Sphingosine Natural products CCCCCCCCCCCCCC=CC(O)C(N)CO WWUZIQQURGPMPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 1
- 108010093096 Immobilized Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 230000003266 anti-allergic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000001783 ceramides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000037336 dry skin Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 125000004494 ethyl ester group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000105 evaporative light scattering detection Methods 0.000 description 1
- 235000019387 fatty acid methyl ester Nutrition 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007363 regulatory process Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000037307 sensitive skin Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000008591 skin barrier function Effects 0.000 description 1
- 208000017520 skin disease Diseases 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 1
- WWUZIQQURGPMPG-KRWOKUGFSA-N sphingosine Chemical compound CCCCCCCCCCCCC\C=C\[C@@H](O)[C@@H](N)CO WWUZIQQURGPMPG-KRWOKUGFSA-N 0.000 description 1
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
- C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
- C12P13/02—Amides, e.g. chloramphenicol or polyamides; Imides or polyimides; Urethanes, i.e. compounds comprising N-C=O structural element or polyurethanes
Landscapes
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明公开了一种神经酰胺Ⅲ类化合物的合成方法,包括以下步骤:在植物鞘氨醇和脂肪酸酯中,加入环戊基甲醚,恒温搅拌孵育;再加入固定化脂肪酶,进行恒温催化反应。本发明建立了一种酶法合成神经酰胺Ⅲ类化合物的方法,通过以固定化脂肪酶作为生物催化剂,环戊基甲醚作为反应介质,并优化了反应条件,使植物鞘氨醇和脂肪酸酯酰基供体进行酰胺化反应,合成了神经酰胺III类化合物。本发明的合成方法,可以高效合成神经酰胺III类化合物,同时固定化脂肪酶表现出优异的循环性能,操作简单,环境友好,绿色经济,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于化合物合成技术领域,更具体地,本发明涉及一种神经酰胺Ⅲ类化合物的合成方法。
背景技术
神经酰胺在人体角质层脂质中占约40%~50%,是角质层行使皮肤屏障、保湿等功能的主要结构成分,其在角质层中的生理功能主要有屏障作用、粘合作用、保湿作用以及抗衰老和抗过敏作用。如今,随着环境的变化和皮肤护理的不当,皮肤很可能会偏离正常状况并出现各种皮肤疾病,而神经酰胺基于其独特的功能特性,越来越多地应用于化妆品和医疗产品中。
神经酰胺是一分子鞘氨醇与脂肪酸通过酰胺键共价连接而成的一类化合物。其中,神经酰胺Ⅲ类化合物包括神经酰胺Ⅲ、神经酰胺
IIIA(N-linoleoyl-4-OH-sphinganine)和神经酰胺IIIB(N-oleoyl-4-OH-sphinganine)等,适用于敏感和干燥皮肤的长期保护和修复。
目前,神经酰胺获取途径主要有从动植物中提取、用酵母发酵以及化学法合成。动植物体内神经酰胺含量低,利用其提取获得天然神经酰胺存在提取率低,不易获得高纯度神经酰胺等缺点。通过酵母生产神经酰胺的调控过程和随后的分离相当复杂,且相关的研究报道较少。化学法合成神经酰胺易导致副产物多、产率低,原料中的氨基氢和羟基氢为活泼氢,不能直接酰胺化而需要保护羟基,会涉及多种有机化学试剂的使用。
因此,寻找绿色高效生产的神经酰胺的方法具有重要意义。
发明内容
基于此,本发明的目的在于提供一种神经酰胺Ⅲ类化合物的合成方法,采用本发明的方法,可以高效合成神经酰胺Ⅲ类化合物。
实现上述发明目的的技术方案包括如下。
本发明提供了一种神经酰胺Ⅲ类化合物的合成方法,包括以下步骤:
(1)、在植物鞘氨醇和脂肪酸酯中,加入环戊基甲醚,恒温搅拌孵育;
(2)、再加入固定化脂肪酶,进行恒温催化反应;所述固定化脂肪酶的加入量为植物鞘氨醇质量的10%~30%。
本发明具有以下有益效果:
本发明建立了一种酶法合成神经酰胺Ⅲ类化合物的方法,通过以固定化脂肪酶作为生物催化剂,环戊基甲醚作为反应介质,并优化了反应条件(包括底物摩尔比、脂肪酶负荷、反应温度等),使植物鞘氨醇和脂肪酸酯酰基供体进行酰胺化反应,合成了神经酰胺III类化合物。本发明的合成方法,可以高效合成神经酰胺III类化合物,同时固定化脂肪酶表现出优异的循环性能,操作简单,环境友好,绿色经济,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为神经酰胺IIIB标准品的液相谱图。
图2为本发明中对反应产物进行过滤分离的过程图。
图3为本发明实施例1中合成的神经酰胺IIIB的液相谱图。
图4为本发明实施例1中合成的神经酰胺IIIB的得率。
图5为本发明实施例1中合成的神经酰胺IIIB的1H NMR谱图。
图6本发明实施例1中合成的神经酰胺IIIB的13C NMR谱图。
图7为本发明实施例2中合成的神经酰胺IIIB的得率。
图8为本发明实施例3中合成的神经酰胺IIIA的液相谱图。
图9为本发明实施例3中合成的神经酰胺IIIA的HRMS谱图。
图10为本发明实施例3中合成的神经酰胺IIIA的得率。
图11为本发明实施例3中合成的神经酰胺IIIA的1H NMR谱图。
图12本发明实施例3中合成的神经酰胺IIIA的13C NMR谱图。
图13为本发明试验例1中不同固定化脂肪酶催化合成神经酰胺IIIB的得率对比。
图14为本发明试验例2中在不同反应体系及反应介质中合成神经酰胺IIIB的得率对比。
图15为本发明试验例3中不同底物摩尔比下合成神经酰胺IIIB的得率对比。
图16为本发明试验例4中不同温度下合成神经酰胺IIIB的得率对比。
图17为本发明试验例5中不同脂肪酶添加量下合成神经酰胺IIIB的得率对比。
图18为本发明试验例6中固定化脂肪酶的操作稳定性效果图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不用于限制本发明。本发明所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。实施例中所用到的各种常用化学试剂,均为市售产品。
在本发明中,采用生物酶法来合成神经酰胺Ⅲ类化合物。以植物鞘氨醇和脂肪酸酯作为反应底物,选择更适合用于神经酰胺Ⅲ类化合物合成的固定化脂肪酶作为生物酶催化剂(其中固定化脂酶优选Novozym 435,该酶具有良好的位置选择性和催化酰胺化反应活性,且无需辅因子,在环戊基甲醚反应系统中较稳定),并从众多反应介质中筛选到绿色、反应性能较佳的环戊基甲醚(在该反应介质的系统中,神经酰胺的产率达90%以上,环戊基甲醚具有不易形成过氧化物,在酸性或碱性条件下相对稳定等良好特性,可回收循环使用)作为反应介质,进一步优化催化反应条件(包括控制固定化脂肪酶Novozym 435的用量、催化反应温度、底物摩尔比等),从而实现了高效地、环境友好地合成神经酰胺Ⅲ类化合物(包括神经酰胺III、神经酰胺IIIA和神经酰胺IIIB)。本发明的合成方法具有高效率、环境友好、合成条件温和、副产物少、过程简单、产物易于分离等优点,固定化脂肪酶Novozym 435在循环重复使用10次之后催化合成神经酰胺的产率还能达到60%,体现了其工业化生产神经酰胺的巨大潜力。
在本发明的其中一些实施例中,公开了一种神经酰胺Ⅲ类化合物的合成方法,包括以下步骤:
(1)、在植物鞘氨醇和脂肪酸酯中,加入环戊基甲醚,恒温搅拌孵育;
(2)、再加入固定化脂肪酶,进行恒温催化反应;所述固定化脂肪酶的加入量为植物鞘氨醇质量的10%~30%。
在其中一些实施例中,步骤(2)中所述固定化脂肪酶为Novozym 435、Lipozyme RMIM或Lipozyme TL IM;优选为Novozym 435,其合成神经酰胺Ⅲ类化合物的效果最好,最佳反应条件下,产率可超过80%。
在其中一些实施例中,步骤(2)中所述固定化脂肪酶的加入量为植物鞘氨醇的20%~30%。当酶加量从10wt%增加到30wt%时,反应速率和神经酰胺的产率随之增加,酶加量超过30wt%时,产率没有继续增加反而稍微下降。
在其中一些实施例中,步骤(2)中所述催化反应的温度为45~65℃,优选55~65℃。当温度从45℃提升到65℃,反应速率明显加快,且神经酰胺产率有了显著的提升。
在其中一些实施例中,步骤(1)中所述植物鞘氨醇和脂肪酸酯的摩尔比为1:1~2,优选为1:1,此时最高产率接近75%。
在其中一些实施例中,步骤(1)中,每1mmol植物鞘氨醇加入4.6~5.6mL环戊基甲醚。
在其中一些实施例中,步骤(2)后,还包括趁热过滤,得到固定化脂肪酶和反应物的步骤。趁热过滤,可以保证合成产物在此过程不析出,固定化脂肪酶可以循环利用。
在其中一些实施例中,步骤(1)中所述恒温搅拌孵育的温度为45℃~65℃,时间为0.5h~1h。
在其中一些实施例中,步骤(2)中所述催化反应的时间为12~48h,优选24~30h。
在其中一些实施例中,步骤(1)中所述脂肪酸酯作为酰基供体,可选择不同链长和不同饱和度的脂肪酸酯,具体可包括棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、油酸乙酯或亚油酸甲酯,优选为油酸甲酯或油酸乙酯;本发明的合成反应的酰基供体不限于脂肪酸甲酯或乙酯,其它脂肪酸酰基供体来源,如大豆油也是可行的廉价的底物原料,可有效降低生产成本。
在其中一些实施例中,所述神经酰胺III类化合物为神经酰胺III、神经酰胺IIIA或神经酰胺IIIB。
在本发明的另一些实施例中,公开了一种神经酰胺IIIB的合成方法,包括以下步骤:
(1)、在反应瓶中加入摩尔比为1:1~2的植物鞘氨醇和脂肪酸酯,再加入环戊基甲醚,45℃~65℃恒温搅拌孵育0.5h~1h;所述脂肪酸酯为油酸甲酯或油酸乙酯;
(2)、再加入植物鞘氨醇重量的10%~30%的固定化脂肪酶Novozym 435,45~65℃恒温催化反应12~48h;
(3)、趁热过滤,得到固定化脂肪酶Novozym 435和反应物,旋转蒸发反应物回收溶剂环戊基甲醚,得到神经酰胺IIIB。
在本发明的另一些实施例中,公开了一种神经酰胺IIIA的合成方法,包括以下步骤:
(1)、在反应瓶中加入摩尔比为1:1~2的植物鞘氨醇和脂肪酸酯,再加入环戊基甲醚,45~65℃恒温搅拌孵育0.5h~1h;所述脂肪酸酯为亚油酸甲酯;
(2)、再加入植物鞘氨醇重量的10%~30%的固定化脂肪酶Novozym 435,45~65℃恒温催化反应12~48h;
(3)、趁热过滤,分离得到固定化脂肪酶Novozym 435和反应物,旋转蒸发反应物回收溶剂环戊基甲醚,得到神经酰胺IIIA。
神经酰胺IIIB和神经酰胺IIIA的催化合成方案如下:
在以下实施例中,甲醇(色谱纯)、2-甲基四氢呋喃和环戊基甲醚等购自上海阿拉丁生化科技有限公司;油酸乙酯等购自上海麦克林生化科技股份有限公司;植物鞘氨醇购自重庆智合生物医药有限公司;脂肪酶Novozym 435、Lipozyme RM IM和Lipozyme TL IM等购自上海源叶生物科技有限公司。
以下实施例中,产物定量检测方法,具体为:神经酰胺ⅢB标准品用甲醇溶解配制成不同浓度的标准溶液,通过HPLC-ELSD检测(液相谱图如图1所示)并制作标准曲线,用于产物定量分析。液相检测的色谱条件为:分析柱C18柱(250×4.6mm,5μm),柱温为30℃;流动相100%甲醇,流速1mL/min;ELS检测器气体压力22psi,漂移管温度75℃,增益2;进样量10μL。
以下结合附图和具体实施例来详细说明本发明。
实施例1一种神经酰胺IIIB的合成方法
本实施例的一种神经酰胺IIIB的合成方法,包括以下步骤:
(1)、在反应瓶中加入摩尔比为1:1的植物鞘氨醇和油酸乙酯(纯度≥99%),再加入28.2mL环戊基甲醚,65℃恒温搅拌孵育1h;
(2)、再加入植物鞘氨醇重量的30%的固定化脂肪酶Novozym435,65℃恒温催化反应24h;
(3)、趁热过滤反应产物,分离得到固定化脂肪酶Novozym435和合成产物,合成产物通过旋蒸回收溶剂环戊基甲醚获得粗产物,回收的溶剂环戊基甲醚和酶可重复循环使用。对反应产物进行过滤分离的过程如图2所示。
(4)、用甲醇溶解粗产物,过0.45μm有机系滤膜后进行液相检测,液相谱图如图3所示,与神经酰胺IIIB标准品液相谱图(图1)相一致,根据峰面积计算神经酰胺IIIB的得率,结果如图4所示,结果显示,采用本实施例的合成方法,神经酰胺IIIB的得率超过93%。
(5)、通过半制备色谱纯化粗产物,得到高纯度产物,用于1H NMR和13CNMR检测,结果分别如图5和图6所示。结果表明,1H NMR具有中位移δ6.7(ppm)的峰,13C NMR具有中位移δ174.5(ppm)的峰,是酰胺键形成的特征峰,证实合成的产物为神经酰胺Ⅲ类化合物。
实施例2一种神经酰胺IIIB的合成方法
本实施例的一种神经酰胺IIIB的合成方法,包括以下步骤:
(1)、在反应瓶中加入摩尔比为1:1的植物鞘氨醇和油酸甲酯(纯度≥99%),再加入28.2mL环戊基甲醚,65℃恒温搅拌孵育1h;
(2)、再加入植物鞘氨醇重量的30%的固定化脂肪酶Novozym 435,65℃恒温催化反应24h;
(3)、趁热过滤反应产物,分离得到固定化脂肪酶Novozym 435和合成产物,合成产物通过旋蒸回收溶剂环戊基甲醚获得粗产物,回收的溶剂环戊基甲醚和酶可重复循环使用。
(4)、用甲醇溶解粗产物,过0.45μm有机系滤膜后进行液相检测,根据峰面积计算神经酰胺IIIB的得率,结果如图7所示,结果显示,采用本实施例的合成方法,神经酰胺IIIB的得率超过94%。
(5)、通过半制备色谱纯化粗产物,得到高纯度产物,用于1H NMR和13CNMR检测,结果表明,1H NMR具有中位移δ6.7(ppm)的峰,13C NMR具有中位移δ174.5(ppm)的峰,是酰胺键形成的特征峰,证实合成的产物为神经酰胺Ⅲ类化合物。
实施例3一种神经酰胺IIIA的合成方法
本实施例的一种神经酰胺IIIA的合成方法,包括以下步骤:
(1)、在反应瓶中加入摩尔比为1:1的植物鞘氨醇和亚油酸甲酯(纯度≥99%),再加入28.2mL环戊基甲醚,65℃恒温搅拌孵育1h;
(2)、再加入植物鞘氨醇重量的30%的固定化脂肪酶Novozym 435,65℃恒温催化反应24h;
(3)、趁热过滤反应产物,分离得到固定化脂肪酶Novozym 435和合成产物,合成产物通过旋蒸回收溶剂环戊基甲醚获得粗产物,回收的溶剂环戊基甲醚和酶可重复循环使用。
(4)、用甲醇溶解粗产物,过0.45μm有机系滤膜后进行液相检测,液相谱图如图8所示,其高分辨率质谱(HRMS)(图9)结果与神经酰胺IIIA的理论值一致。根据峰面积计算神经酰胺IIIA的得率,结果如图10所示,结果显示,采用本实施例的合成方法,神经酰胺IIIA的得率为82%。
(5)、通过半制备色谱纯化粗产物,得到高纯度产物,用于1H NMR和13CNMR检测,结果分别如图11和图12所示。结果表明,1HNMR具有中位移δ6.7(ppm)的峰,13C NMR具有中位移δ174.5(ppm)的峰,是酰胺键形成的特征峰,证实合成的产物为神经酰胺Ⅲ类化合物。
试验例1用于合成神经酰胺Ⅲ类化合物的脂肪酶的筛选
将植物鞘氨醇(5mmol)和油酸乙酯(5mmol,纯度≥79%)以摩尔比1:1加入反应瓶中,同时加入28.2mL环戊基甲醚(CPME),在65℃的恒温油浴锅中磁力搅拌孵育1h后加入占植物鞘氨醇的30wt%的固定化脂肪酶(分别为Novozym 435、Lipozyme RM IM和LipozymeTL IM)启动反应,65℃反应24h。
趁热过滤反应产物,分离得到固定化脂肪酶Novozym 435和合成产物,合成产物通过旋蒸回收溶剂环戊基甲醚获得粗产物,用甲醇溶解粗产物样品,过0.45μm有机系滤膜后进行液相检测,结果如图13所示。
从图13结果可知,脂肪酶Lipozyme TLIM、Lipozyme RMIM催化合成神经酰胺ⅢB的产率均低于80%,而脂肪酶Novozym 435合成神经酰胺ⅢB的产率为82.7%,效果最好。因此,优选脂肪酶Novozym 435作为合成神经酰胺Ⅲ类化合物的脂肪酶。
试验例2反应系统及反应介质对神经酰胺ⅢB合成效果的影响
本实施例中,比较了不同的反应系统(包括无溶剂反应系统和有机溶剂反应系统)及有机溶剂反应系统中五种反应介质对神经酰胺ⅢB合成效果的影响。其中五种反应介质包括:常用的反应介质四氢呋喃(THF),以及环境友好型的反应介质环戊基甲醚(CPME)、2-甲基四氢呋喃(2-MeTHF)、γ-戊内酯(GVL)和碳酸二甲酯(DMC)。
1、在无溶剂反应系统中,底物植物鞘氨醇(5mmol)和油酸乙酯(75mmol,纯度≥79%)的摩尔比为1:15,脂肪酶Novozym 435加入量为植物鞘氨醇的30wt%,反应温度80℃(该温度有利于植物鞘氨醇在油酸乙酯中的溶解从而有利于反应),反应过程中间隔一定时间取样,总共反应48h;反应结束后,趁热过滤反应产物,分离得到固定化脂肪酶Novozym435和合成产物;用甲醇溶解合成产物样品,过0.45μm有机系滤膜后进行液相检测。
2、在有机溶剂反应系统中,底物植物鞘氨醇(5mmol)和油酸乙酯(5mmol,纯度≥79%)摩尔比为1:1,脂肪酶Novozym 435加入量为植物鞘氨醇的30wt%,反应温度65℃,反应过程中间隔一定时间取样,总共反应48h,反应介质加入量各为28.2mL。反应结束后,趁热过滤反应产物,分离得到固定化脂肪酶Novozym 435和合成产物,合成产物通过旋蒸回收溶剂环戊基甲醚获得粗产物,用甲醇溶解粗产物样品,过0.45μm有机系滤膜后进行液相检测。
不同的反应系统及五种反应介质对神经酰胺ⅢB合成效果的影响结果如图14所示。结果表明,与有机溶剂反应体系相比,无溶剂反应系统合成神经酰胺ⅢB的效率更低。在有机溶剂反应系统中,采用常用的有机介质四氢呋喃(THF),合成神经酰胺ⅢB的效率也较低;有机介质γ-戊内酯(GVL)和碳酸二甲酯(DMC)合成神经酰胺ⅢB的效率更低,2-甲基四氢呋喃(2-MeTHF)与四氢呋喃(THF)的合成效率相当,与其他有机介质相比,环戊基甲醚(CPME)的反应效果最优,神经酰胺ⅢB的产率能达70%~80%。因此,选择环戊基甲醚作为合成反应的反应介质。
试验例3底物摩尔比对神经酰胺ⅢB产率的影响
在5个反应瓶中分别加入5mmol植物鞘氨醇,再分别加入2.5mmol、5mmol、10mmol、15mmol、20mmol的油酸乙酯(纯度≥79%,摩尔比分别为2:1、1:1、1:2、1:3、1:4)以及对应的环戊基甲醚(分别加入29.1mL,28.2mL,26.4mL,24.6mL,22.9mL),在65℃恒温油浴锅中磁力搅拌孵育1h后加入植物鞘氨醇的30wt%的脂肪酶Novozym 435,反应温度65℃,反应过程中间隔一定时间取样,总共反应24小时。
反应结束后,趁热过滤反应产物,分离得到固定化脂肪酶Novozym 435和合成产物,合成产物通过旋蒸回收溶剂环戊基甲醚获得粗产物,用甲醇溶解粗产物样品,过0.45μm有机系滤膜后进行液相检测。结果如图15所示。
从图15结果可知,当底物摩尔比为2:1时,神经酰胺ⅢB产率接近100%,油酸乙酯转化完全但植物鞘氨醇是过量的;当底物摩尔比从1:1逐渐升高至1:4,反应速率也随之加快,但反应达平衡后的神经酰胺ⅢB产率并没有显著增加,并且在摩尔比为1:1时获得最高的产率74.8%,油酸乙酯也远远过量。由于原料过剩会造成生产成本(植物鞘氨醇的价格远高于油酸乙酯)增加以及产物分离时的工作量,因此,最佳反应底物摩尔比为1:1。
试验例4反应温度对神经酰胺ⅢB产率的影响
分别在5个反应瓶中加入5mmol植物鞘氨醇、5mmol油酸乙酯(纯度≥79%)、28.2mL环戊基甲醚,分别在45℃、55℃、65℃、75℃、85℃的恒温油浴锅中磁力搅拌孵育1h后加入植物鞘氨醇30wt%的脂肪酶Novozym 435,反应温度65℃,反应过程中间隔一定时间取样,总共反应36小时。
反应结束后,趁热过滤反应产物,分离得到固定化脂肪酶Novozym 435和合成产物,合成产物通过旋蒸回收溶剂环戊基甲醚获得粗产物,用甲醇溶解粗产物样品,过0.45μm有机系滤膜后进行液相检测。结果如图16所示。
图16结果表明,温度从45℃提升到65℃,反应速率明显加快且神经酰胺ⅢB产率有显著的提升,再逐渐升高到85℃时,反应的产率变化不显著且较高的温度使得耗能大大增加。因此,从合成效果和生产成本的角度考虑,合成神经酰胺ⅢB的最佳温度为65℃。
试验例5酶加量对神经酰胺ⅢB产率的影响
分别在5个反应瓶中加入5mmol植物鞘氨醇、5mmol油酸乙酯(纯度≥79%)、28.2mL环戊基甲醚,在65℃的恒温油浴锅中磁力搅拌孵育1h后分别加入植物鞘氨醇10wt%、20wt%、30wt%、40wt%和50wt%的脂肪酶Novozym 435,反应温度65℃,反应过程中间隔一定时间取样,总共反应30小时。反应结束后,趁热过滤反应产物,分离得到固定化脂肪酶Novozym 435和合成产物,合成产物通过旋蒸回收溶剂环戊基甲醚获得粗产物,用甲醇溶解粗产物样品,过0.45μm有机系滤膜后进行液相检测。结果如图17所示。
图17结果表明,酶加量从10wt%增加到30wt%,反应速率和神经酰胺ⅢB的产率随之增加,酶加量超过30wt%时,产率没有继续增加反而稍微下降。因此,酶加量为30wt%时催化效果最佳。
试验例6酶在反应系统中的操作稳定性
在反应瓶中加入5mmol植物鞘氨醇、5mmol油酸乙酯(纯度≥79%)、28.2mL环戊基甲醚,在65℃的恒温油浴锅中磁力搅拌孵育1h后分别加入占植物鞘氨醇30wt%的脂肪酶Novozym 435,65℃反应24小时。
在相同的体系下反应10批次,每批次实验反应24h结束,反应结束后,趁热过滤反应产物,分离得到固定化脂肪酶Novozym 435(过滤分离出固定化酶用于下次实验)和合成产物,合成产物通过旋蒸回收溶剂环戊基甲醚获得粗产物,用甲醇溶解粗产物样品,过0.45μm有机系滤膜后进行液相检测。结果如图18所示。
相同的反应体系中,良好的稳定性可提高酶的重复催化利用率,经济成本降低。图18结果显示,脂肪酶Novozym 435在最佳反应条件下重复使用10次,神经酰胺ⅢB的产率仍达60%。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种神经酰胺Ⅲ类化合物的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、在植物鞘氨醇和脂肪酸酯中,加入环戊基甲醚,恒温搅拌孵育;
(2)、再加入固定化脂肪酶,进行恒温催化反应;所述固定化脂肪酶的加入量为植物鞘氨醇质量的10%~30%。
2.根据权利要求1所述的神经酰胺Ⅲ类化合物的合成方法,其特征在于,步骤(2)中所述固定化脂肪酶为Novozym 435、Lipozyme RM IM或Lipozyme TL IM;优选为Novozym 435;和/或所述固定化脂肪酶的加入量为植物鞘氨醇的20%~30%。
3.根据权利要求1所述的神经酰胺Ⅲ类化合物的合成方法,其特征在于,步骤(2)中所述恒温催化反应的温度为45~65℃,优选55~65℃;和/或所述恒温催化反应的时间为12~48h,优选24~30h。
4.根据权利要求1所述的神经酰胺Ⅲ类化合物的合成方法,其特征在于,步骤(1)中所述植物鞘氨醇和脂肪酸酯的摩尔比为1:1~2,优选为1:1。
5.根据权利要求1所述的神经酰胺Ⅲ类化合物的合成方法,其特征在于,步骤(1)中,每1mmol植物鞘氨醇加入4.6~5.6mL环戊基甲醚。
6.根据权利要求1~5任一项所述的神经酰胺Ⅲ类化合物的合成方法,其特征在于,步骤(1)中所述脂肪酸酯为棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、油酸乙酯或亚油酸甲酯,优选为油酸甲酯或油酸乙酯。
7.根据权利要求1~5任一项所述的神经酰胺Ⅲ类化合物的合成方法,其特征在于,步骤(1)中所述恒温搅拌孵育的温度为45℃~65℃,时间为0.5h~1h。
8.根据权利要求1~5任一项所述的神经酰胺Ⅲ类化合物的合成方法,其特征在于,所述神经酰胺III类化合物为神经酰胺III、神经酰胺IIIA或神经酰胺IIIB。
9.一种神经酰胺IIIB的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、在反应瓶中加入摩尔比为1:1~2的植物鞘氨醇和脂肪酸酯,再加入环戊基甲醚,45~65℃恒温搅拌孵育0.5h~1h;所述脂肪酸酯为油酸甲酯或油酸乙酯;
(2)、再加入植物鞘氨醇重量的10%~30%的固定化脂肪酶Novozym 435,45~65℃恒温催化反应12~48h;
(3)、趁热过滤,分离得到固定化脂肪酶Novozym 435和反应物,旋转蒸发反应物回收溶剂环戊基甲醚,得到神经酰胺IIIB。
10.一种神经酰胺IIIA的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、在反应瓶中加入摩尔比为1:1~2的植物鞘氨醇和脂肪酸酯,再加入环戊基甲醚,45℃~65℃恒温搅拌孵育0.5h~1h;所述脂肪酸酯为亚油酸甲酯;
(2)、再加入植物鞘氨醇重量的10%~30%的固定化脂肪酶Novozym 435,45~65℃恒温催化反应12~48h;
(3)、趁热过滤,分离得到固定化脂肪酶Novozym 435和反应物,旋转蒸发反应物回收溶剂环戊基甲醚,得到神经酰胺IIIA。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311463976.8A CN117535358A (zh) | 2023-11-06 | 2023-11-06 | 神经酰胺ⅲ类化合物的合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311463976.8A CN117535358A (zh) | 2023-11-06 | 2023-11-06 | 神经酰胺ⅲ类化合物的合成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117535358A true CN117535358A (zh) | 2024-02-09 |
Family
ID=89794977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311463976.8A Pending CN117535358A (zh) | 2023-11-06 | 2023-11-06 | 神经酰胺ⅲ类化合物的合成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117535358A (zh) |
-
2023
- 2023-11-06 CN CN202311463976.8A patent/CN117535358A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Aurich et al. | Microbiologically produced carboxylic acids used as building blocks in organic synthesis | |
JP2003504070A (ja) | ケトカルボン酸及びそのエステルの還元のための方法 | |
CN102285957B (zh) | 一种甘油碳酸酯的制备方法 | |
CN110857276B (zh) | 一类手性β-羟基酰胺类化合物及其制备方法与应用 | |
CN117535358A (zh) | 神经酰胺ⅲ类化合物的合成方法 | |
CN117143934A (zh) | 一种酶化学法制备(r)-戊唑醇的方法 | |
CN101314784A (zh) | 一种生物催化制备(r)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法 | |
CN106636241B (zh) | 一种酶法制备艾沙度林中间体的方法 | |
US20100261251A1 (en) | Microbial kinetic resolution of ethyl-3,4-epoxybutyrate | |
CN112481319B (zh) | 一种氨基甲酸酯的绿色合成方法 | |
CN103044260A (zh) | 一种制备碳酸甲基烷基酯的方法 | |
CN109266699B (zh) | 一种转酯化制备棕榈酸异辛酯的方法 | |
CN107739741B (zh) | 一种化学酶法合成氧氮环丙烷的方法 | |
CN108359694B (zh) | 一种β-脲基巴豆酸酯的制备方法 | |
CN101560527A (zh) | 一种无溶剂体系酶促合成阿魏酸甘油酯的方法 | |
CN110655485A (zh) | 一种n-取代吲哚酮的制备方法 | |
CN111675636A (zh) | 一类生物相容两性离子液体制备方法及其用途 | |
CN111321177A (zh) | 一种酶法合成西那卡塞中间体(r)-1-(1-萘基)乙胺的方法 | |
KR100651393B1 (ko) | 가수분해 효소를 이용한 (r)-1-아미노-2-프로판올의제조방법 | |
CN114621985B (zh) | 一种生物催化合成紫杉醇侧链的方法 | |
CN114621986B (zh) | 一种生物合成紫杉醇侧链的方法 | |
CN114957030B (zh) | 一类手性环状化合物及其制备方法与应用 | |
JP3705046B2 (ja) | 微生物による光学活性4−ハロゲノ−1,3−ブタンジオール及びその誘導体の製法 | |
CN102409068A (zh) | 一种(3aS,6aR)-生物素手性内酯的制备方法 | |
CN109384643B (zh) | 一种制备山梨醇的方法 |
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 |