專利名稱：豬胰脂肪酶作為雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)催化劑的應(yīng)用的制作方法
豬胰脂肪酶作為雜環(huán)酮和芳香醛不對稱a I do I反應(yīng)催化劑的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于化學(xué)領(lǐng)域，涉及豬胰脂肪酶在有機(jī)合成中的新應(yīng)用，特別涉及豬胰脂肪酶作為雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)催化劑的應(yīng)用，以及應(yīng)用豬胰脂肪酶催化雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)的方法。
背景技術(shù)：
由于酶催化具有高選擇性、條件溫和及潛在的可再生性，因此是一類高效、綠色的有機(jī)合成工具。此外，酶催化還具有多功能性，主要表現(xiàn)為一種天然酶分子可以催化除天然反應(yīng)之外的其它化學(xué)反應(yīng)，而這種反應(yīng)可以與天然反應(yīng)毫無關(guān)聯(lián)。近年來，酶的這種特性受到了很大關(guān)注，因?yàn)橥ㄟ^研究其非天然活性，不僅可以優(yōu)化已知酶催化的方法，還可以提供一種新的有機(jī)合成途徑。
碳-碳鍵的形成是有機(jī)合成中最基本的方法，而Aldol反應(yīng)是形成碳-碳鍵最有效的方法之一，因此，控制aldol產(chǎn)物的絕對構(gòu)型和相對構(gòu)型對有機(jī)合成而言非常重要。目前，有機(jī)小分子和金屬配體催化的不對稱aldol反應(yīng)已見大量文獻(xiàn)報道，雖然aldol反應(yīng)受體的范圍很廣，但是給體的底物范圍較有限，尤其是以雜環(huán)酮作為給體的不對稱aldol反應(yīng)報道很少，反應(yīng)中所用的催化劑也有一些本質(zhì)的缺點(diǎn)，如對環(huán)境有害、不可再生、有毒等。 2008年，余孝其課題組首次報道了脂肪酶催化的不對稱aldol反應(yīng)。近兩年，本課題組也陸續(xù)報道了地衣芽孢桿菌堿性蛋白酶催化的芳香醛或雜芳醛與烷酮或環(huán)烷酮之間的不對稱Aldol反應(yīng)，以及核酸酶Pl催化的芳香醛與環(huán)烷酮的不對稱Aldol反應(yīng)。但迄今為止， 酶催化的以雜環(huán)酮作為給體的不對稱aldol反應(yīng)還未見國內(nèi)外報道。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于研究哪種酶可以作為雜環(huán)酮和芳香醛不對稱 aldol反應(yīng)的催化劑應(yīng)用，且催化活性好、對映選擇性高。
為達(dá)到此目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案豬胰脂肪酶作為雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)催化劑的應(yīng)用，所述芳香醛為芳香環(huán)上連有吸電子取代基的芳香醛。
進(jìn)一步，所述雜環(huán)酮為飽和雜環(huán)酮。
再進(jìn)一步，所述雜環(huán)酮為含有1個氮、硫或氧原子的六元飽和雜環(huán)酮。
更進(jìn)一步，所述雜環(huán)酮為l-Boc-4-哌啶酮、四氫吡喃酮或四氫噻喃-4-酮。
進(jìn)一步，所述芳香醛為苯環(huán)上連有吸電子取代基的取代苯甲醛。
再進(jìn)一步，所述吸電子取代基為氟、氯、溴、三氟甲基、硝基和氰基中的任一種或多種。
更進(jìn)一步，所述吸電子取代基為4-氟、3-氟、2-氟、4-氯、3-氯、2-氯、4-溴、3-溴、 2-溴、4-硝基、3-硝基、2-硝基、4-氰基、3-氰基或2-氰基。
本發(fā)明的目的之二在于提供應(yīng)用豬胰脂肪酶催化雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol 反應(yīng)的方法，產(chǎn)率高，ee值高。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案應(yīng)用豬胰脂肪酶催化雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)的方法將雜環(huán)酮和芳香醛在豬胰脂肪酶催化下、含水有機(jī)溶劑中，控溫15 4(TC攪拌反應(yīng)，即生成不對稱aldol反應(yīng)產(chǎn)物；所述雜環(huán)酮和芳香醛的投料摩爾比為1:廣5 ；所述有機(jī)溶劑為四氫呋喃、乙腈、甲基叔丁基醚、1，4- 二氧六環(huán)、N, N- 二甲基甲酰胺、二甲亞砜、異丙醇或二甲苯；所述含水有機(jī)溶劑中水和有機(jī)溶劑的體積比為(Γ0. 4。
優(yōu)選的，所述方法是將雜環(huán)酮和芳香醛在豬胰脂肪酶催化下、含水有機(jī)溶劑中，控溫25 32°C攪拌反應(yīng)；所述雜環(huán)酮和芳香醛的投料摩爾比為1:廣3 ；所述有機(jī)溶劑為四氫呋喃、乙腈、甲基叔丁基醚或1，4- 二氧六環(huán)；所述含水有機(jī)溶劑中水和有機(jī)溶劑的體積比為 0. 08 0. 15。
更優(yōu)選的，所述方法是將雜環(huán)酮和芳香醛在豬胰脂肪酶催化下、含水有機(jī)溶劑中， 控溫30°C攪拌反應(yīng)；所述雜環(huán)酮和芳香醛的投料摩爾比為1:1 ；所述有機(jī)溶劑為乙腈；所述含水有機(jī)溶劑中水和有機(jī)溶劑的體積比為0. 1。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明首次發(fā)現(xiàn)豬胰脂肪酶能夠作為雜環(huán)酮和芳香醛的不對稱aldol反應(yīng)催化劑應(yīng)用，具有催化活性好、對映選擇性高、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，還提供了應(yīng)用豬胰脂肪酶催化雜環(huán)酮和芳香醛的不對稱aldol反應(yīng)的方法，產(chǎn)率高、ee值高，不僅拓寬了豬胰脂肪酶的應(yīng)用范圍，而且為不對稱aldol反應(yīng)提供了一種潛在的優(yōu)良催化劑， 在不對稱合成領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1示出了含水量對豬胰脂肪酶催化雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)的影響。
圖2示出了底物投料比對豬胰脂肪酶催化雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)的影響。
圖3示出了酶量對豬胰脂肪酶催化雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)的影響。
圖4示出了反應(yīng)溫度對豬胰脂肪酶催化雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)的影響。
圖5示出了反應(yīng)時間對豬胰脂肪酶催化雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)的影響。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
實(shí)施例中使用的豬胰脂肪酶(Lipasefrom porcine pancreas, Type II， 100-400 U/mg,產(chǎn)品號 L3U6)、小麥胚芽脂肪酶(Lipase from wheat germ, 5-15 U/mg, 產(chǎn)品號L3001)、來自黑曲霉的天野脂肪酶A (Amano Lipase A from Aspergillus niger, 12 U/mg,產(chǎn)品號 534781)、皺褶假絲酵母菌脂肪酶(Lipase from Candida rugosa, Type VII, 700 units/mg,產(chǎn)品號 L1754)、雪白根酶脂肪酶(Lipase from Rhizopus niveus,1. 5 units/mg,產(chǎn)品號 62310)、鏈霄菌蛋白 (Protease from streptomces griseus, Type XIV, 3.5 U/mg,產(chǎn)品號 P5147)、豬胰蛋白酶(Trypsin from porcine pancreas, 1500 U/mg,產(chǎn)品號 T6567)、芽孢桿菌蛋白酶(Protease from Bacillus SP, 1.5 AU-NH/ G,產(chǎn)品號 P0029)購自 Sigma-Aldrich 公司。
實(shí)施例中采用薄層色譜法(GF2M硅膠板)監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程，采用快速柱色譜法 (200^300目硅膠加壓柱)純化產(chǎn)物，采用Bruker AV-300型核磁共振儀測定核磁共振氫譜 (1H NMR)和碳譜(1 NMR)，采用高效液相色譜手性固定相法測定產(chǎn)物的對映體過量值(ee) 和非對映體過量值(dr)，手性固定相采用AD-H、0D_H、AS-H和OJ-H手性柱。實(shí)施例中給出的產(chǎn)率均為純化后的產(chǎn)物收率，anti表示反式產(chǎn)物，syn表示順式產(chǎn)物。
實(shí)施例1、豬胰脂肪酶催化雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)的活性確認(rèn)本實(shí)施例以l-Boc-4-哌啶酮和對硝基苯甲醛的反應(yīng)為模板反應(yīng)，對豬胰脂肪酶催化雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)的活性進(jìn)行了確認(rèn)。實(shí)驗(yàn)方法為在反應(yīng)瓶中加入 l-Boc-4-哌啶酮(0. 25mmol)和對硝基苯甲醛(0. 50mmol )，不加入催化劑或加入催化劑，再加入ImL溶劑(除以碳酸氫鈉為催化劑是以乙醇為溶劑外，其余催化劑均加入體積比為1:9 的水-乙腈混合溶劑)，控溫25°C攪拌反應(yīng)；反應(yīng)完畢后，過濾，濾餅用二氯甲烷洗滌，合并濾液和洗液，加水稀釋后用二氯甲烷萃取，合并二氯甲烷萃取液，用無水硫酸鈉干燥，過濾， 濾液減壓蒸餾除去溶劑，再用快速柱色譜法純化，即得目標(biāo)產(chǎn)物。結(jié)果如表1所示。
表1 l-Boc-4-哌啶酮和對硝基苯甲醛在不同催化劑催化下的反應(yīng)結(jié)果
權(quán)利要求
1.豬胰脂肪酶作為雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)催化劑的應(yīng)用，所述芳香醛為芳香環(huán)上連有吸電子取代基的芳香醛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述雜環(huán)酮為飽和雜環(huán)酮。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述雜環(huán)酮為含有1個氮、硫或氧原子的六元飽和雜環(huán)酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于所述雜環(huán)酮為l-Boc-4-哌啶酮、四氫吡喃酮或四氫噻喃-4-酮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于所述芳香醛為苯環(huán)上連有吸電子取代基的取代苯甲醛。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于所述吸電子取代基為氟、氯、溴、三氟甲基、硝基和氰基中的任一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于所述吸電子取代基為4-氟、3-氟、2-氟、 4-氯、3-氯、2-氯、4-溴、3-溴、2-溴、4-硝基、3-硝基、2-硝基、4-氰基、3-氰基或2-氰基。
8.權(quán)利要求廣7任一項所述應(yīng)用的方法，其特征在于將雜環(huán)酮和芳香醛在豬胰脂肪酶催化下、含水有機(jī)溶劑中，控溫15 4(TC攪拌反應(yīng)，即生成不對稱aldol反應(yīng)產(chǎn)物；所述雜環(huán)酮和芳香醛的投料摩爾比為1:廣5 ；所述有機(jī)溶劑為四氫呋喃、乙腈、甲基叔丁基醚、 1，4-二氧六環(huán)、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、異丙醇或二甲苯；所述含水有機(jī)溶劑中水和有機(jī)溶劑的體積比為(Γ0. 4。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于將雜環(huán)酮和芳香醛在豬胰脂肪酶催化下、 含水有機(jī)溶劑中，控溫25 32°C攪拌反應(yīng)；所述雜環(huán)酮和芳香醛的投料摩爾比為1 Γ3 ；所述有機(jī)溶劑為四氫呋喃、乙腈、甲基叔丁基醚或1，4-二氧六環(huán)；所述含水有機(jī)溶劑中水和有機(jī)溶劑的體積比為0. 08 0. 15。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于將雜環(huán)酮和芳香醛在豬胰脂肪酶催化下、含水有機(jī)溶劑中，控溫30°C攪拌反應(yīng)；所述雜環(huán)酮和芳香醛的投料摩爾比為1:1 ；所述有機(jī)溶劑為乙腈；所述含水有機(jī)溶劑中水和有機(jī)溶劑的體積比為0. 1。
全文摘要
本發(fā)明公開了豬胰脂肪酶作為雜環(huán)酮和芳香醛不對稱aldol反應(yīng)催化劑的應(yīng)用，所述芳香醛為芳香環(huán)上連有吸電子取代基的芳香醛，具有催化活性好、對映選擇性高、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，還提供了應(yīng)用豬胰脂肪酶催化雜環(huán)酮和芳香醛的不對稱aldol反應(yīng)的方法，產(chǎn)率高、ee值高，不僅拓寬了豬胰脂肪酶的應(yīng)用范圍，而且為不對稱aldol反應(yīng)提供了一種潛在的優(yōu)良催化劑，在不對稱合成領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C12P17/06GK102517353SQ20111045808
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者付建平, 何延紅, 官智 申請人:西南大學(xué)