【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合成化学和酶催化，具体而言属于一类具有光催化活性的辅因子、合成方法及应用。
技术介绍
1、酶催化作为构建手性分子的绿色方法在学术界和工业界越来越受到重视。与化学催化不同的是，酶是通过氢键、疏水、静电等多层次作用与底物分子进行结合从而对反应进行控制，因此酶催化具有高效性和高选择性的优点；随着生物产业的发展，极大地降低了酶的生产成本，使其大规模应用成为可能。酶工程技术的创新也使得可以在氨基酸水平上对催化性能进行调控。
2、但是天然酶的种类有限，能够催化的化学反应也有限，大量具有重要价值的化学反应无法使用酶催化剂实现。这极大限制了酶催化剂在各个领域中的应用。
3、在已知的天然酶中，很大比例的酶在发挥催化功能的时候需要辅因子的协助。这些辅因子包括nad+，nadp+，fad，fmn，thpp，plp，卟啉等。辅因子的结构和功能决定了结合它们的酶能够催化的反应类型，而酶蛋白结构则用于活化底物分子，控制反应的选择性等。我们认为，开发新的具有非天然功能的人工辅因子，配合已知的天然酶蛋白，可以设计得到具有非天然催化功能的人工酶，从而拓展酶催化体系的功能边界。
4、人工辅因子的设计合成已有先例。例如，加州大学伯克利分校的john hartwig课题组开发了具有ir金属中心的人工卟啉类辅因子。该类人工辅因子与cyp119等蛋白结合后，可以实现c-h键活化用于构建c-n键。其他金属中心的卟啉类人工辅因子也被广泛合成应用。因此，现需要一种能够与nad+结合蛋白高效组装，具有光催化功能，同时能够催化不对称
5、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供一类具有光催化活性的辅因子，该辅因子能与天然的nad+依赖蛋白高效组装，建构得到具有光催化功能的人工光酶；除此以外，该辅因子可以根据实际的需要添加不同的-r基团和阳离子，与不同的蛋白结合，实现不同的催化功能。
2、本专利技术的第二目的在于提供上述种具有光催化活性的辅因子的合成方法，该合成方法为一种新的合成路径，能够合成出上述具有光催化活性的辅因子；同时该种合成方法合成产率较高，具有较好的应用前景。
3、本专利技术的第三目的在于提供上述具有光催化活性的辅因子的应用，上述辅因子与可以与nad+依赖蛋白结合，催化不对称环加成反应。
4、为实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
5、本专利技术提供了一种具有光催化活性的辅因子，所述辅因子中包括：二磷酸基团，所述二磷酸基团的两端分别连接有两个核糖，其中一个核糖连接有腺嘌呤，另一个核糖连接有或官能团，所述辅因子中还带有两个阳离子；
6、其中，-r为氢、烷氧基、烷基、n，n-二烷基氨基、卤素、硝基、氰基、磺酸基、酯基、亚氨基、羰基、酮基、羧基、醛基或羟基中的任意一种。
7、其化学结构式如下所示：
8、
9、其中-r基不仅局限于上述基团，理论上来说，-r基可以为任何基团，-r基用于调节辅因子的电性和位阻，可以根据催化的需要选择不同的官能团改变辅因子的辅助催化性质。上述结构中-r基可以位于或的邻位、间位或对位；糖环可以位于的邻位、对位或间位， -r基的位置、种类以及糖环的位置对于辅因子的电性、位阻产生影响，从而对辅因子的催化性质起到调节作用。
10、m+为任意阳离子，用于平衡辅因子的电性，最终对于辅因子的溶解度产生影响。
11、本专利技术还提供了具有光催化活性的辅因子的合成方法，包括如下步骤：
12、将卤代苯甲酰氯和含有取代基的苯进行傅-克酰化反应，得到卤代二苯甲酮类化合物；
13、或，
14、含溴取代基的2-碘苯甲酸与含取代基的苯硫酚在铜粉催化下进行乌尔曼偶联，随后进行傅-克酰化，得到卤代噻吨酮类化合物；
15、将所述卤代二苯甲酮/卤代噻吨酮类化合物在酸催化下进行保护，随后与2,3,5-三苄氧基-d-核糖酸-1,4-内酯进行一锅多步糖苷化反应得到二苯甲酮核苷/噻吨酮核苷；
16、随后在三氯氧磷和磷酸三甲酯条件下进行核糖5号位选择性磷酸化反应得到二苯甲酮核苷单磷酸/噻吨酮核苷单磷酸；
17、将二苯甲酮核苷单磷酸/噻吨酮核苷单磷酸通过甲基咪唑盐与单磷酸腺苷进行缩合反应，得到二苯甲酮类辅因子/噻吨酮类辅因子。
18、二苯甲酮类（bpad）辅因子的合成路线如下所示：
19、；
20、或，
21、噻吨酮酮类（txad）辅因子的合成路线如下所示：
22、。
23、对于二苯甲酮类（bpad）辅因子的合成，第一步通过卤素取代的苯甲酰氯和含有取代基的苯的傅-克酰化反应得到卤代二苯甲酮中间体1。
24、对于噻吨酮酮类（txad）辅因子的合成，第一步通过含卤素取代基的2-碘苯甲酸与含取代基的苯硫酚在铜粉催化下进行乌尔曼偶联，并通过浓硫酸进行分子内的傅-克酰化得到卤代的噻吨酮中间体3。
25、随后在酸催化的作用下用乙二醇对酮羰基进行保护，得到中间体2和4。
26、在正丁基锂的作用下与商业化可得的2,3,5-三苄氧基-d-核糖酸-1,4-内酯进行糖苷化，随即在三乙基硅烷和三氟化硼乙醚作用下还原脱去羟基，之后在三溴化硼作用下脱除苄基保护剂，得到二苯甲酮核苷bpn或者噻吨酮核苷txn。在三氯氧磷和磷酸三甲酯条件下进行核糖5号位选择性磷酸化，得到二苯甲酮核苷单磷酸bpmp/噻吨酮核苷单磷酸txmp。
27、最后通过甲基咪唑盐进行缩合反应，将二苯甲酮核苷单磷酸bpmp/噻吨酮核苷单磷酸txmp与腺苷单磷酸（amp）缩合，得到目标产物二苯甲酮类（bpad）辅因子或噻吨酮酮类（txad）辅因子。
28、在反应过程中，或基团中的羰基需进行保护，才能进行下一步糖苷化反应。保护基团不仅限于乙二醇。
29、优选地，作为进一步具体的实施方式，所述甲基咪唑盐缩合的反应过程中，包括如下步骤：
30、将所述噻吨酮核苷/二苯甲酮核苷溶于干燥二甲基甲酰胺中，加入n,n-二异丙基乙胺后再加入甲基咪唑盐；
31、搅拌后加入溶于二甲基甲酰胺中的5'-单磷酸腺苷和氯化镁，15 ℃-30 ℃下反应1 h -1.5 h；
32、随后使用二甲基甲酰胺反洗水相，使用含20 wt%乙腈的三乙胺碳酸水溶液洗脱、冻干。
33、反应过程中最重要的一步是甲基咪唑盐缩合，该反应步骤能够将两个膦酸键进行偶联，使噻吨酮核苷/二苯甲酮核苷通过膦酸基团连接另一个核糖与腺嘌呤。
34、优选地，作为进一步具体的实施方式，在所述糖苷化的反应步骤中，需要将保护的所述卤代噻吨酮/卤代二苯甲酮溶于有机溶剂中，在惰性气体保护下置于-78 ℃反应30min后，加入溶于有机溶剂的2,3,5-三苄氧基-d-核糖酸-1,4-内酯。
35、在该反应过程中采用低温以及惰性气体保护，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一类具有光催化活性的辅因子，其特征在于，所述辅因子中包括：二磷酸基团，所述二磷酸基团的两端分别连接有两个核糖，其中一个核糖连接有腺嘌呤，另一个核糖连接有或官能团，所述辅因子中还带有两个阳离子；
2.一种如权利要求1所述的具有光催化活性的辅因子的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的具有光催化活性的辅因子的合成方法，其特征在于，所述甲基咪唑盐缩合的反应过程中，包括如下步骤：
4.根据权利要求2所述的具有光催化活性的辅因子的合成方法，其特征在于，在所述糖苷化的反应步骤中，需要将保护的所述卤代噻吨酮/卤代二苯甲酮溶于有机溶剂中，在惰性气体保护下置于-78 ℃反应30 min后，加入溶于有机溶剂的2,3,5-三苄氧基-D-核糖酸-1,4-内酯。
5.根据权利要求2所述的具有光催化活性的辅因子的合成方法，其特征在于，在三氯氧磷和磷酸三甲酯条件下进行取代反应的过程中，需要调节将反应体系的pH调节至pH=8，再进行后处理。
6.根据权利要求2所述的具有光催化活性的辅因子的合成方法，其特征在于，在三氯氧磷和磷
7.根据权利要求2所述的具有光催化活性的辅因子的合成方法，其特征在于，所述有机溶剂为四氢呋喃、乙醚、正己烷，1,4二氧六环等非极性溶剂；
8.一种如权利要求2-7任一项所述的具有光催化活性的辅因子的合成方法所合成的如权利要求1所述的具有光催化活性的辅因子与NAD+依赖蛋白结合，在催化不对称光反应中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一类具有光催化活性的辅因子，其特征在于，所述辅因子中包括：二磷酸基团，所述二磷酸基团的两端分别连接有两个核糖，其中一个核糖连接有腺嘌呤，另一个核糖连接有或官能团，所述辅因子中还带有两个阳离子；
2.一种如权利要求1所述的具有光催化活性的辅因子的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的具有光催化活性的辅因子的合成方法，其特征在于，所述甲基咪唑盐缩合的反应过程中，包括如下步骤：
4.根据权利要求2所述的具有光催化活性的辅因子的合成方法，其特征在于，在所述糖苷化的反应步骤中，需要将保护的所述卤代噻吨酮/卤代二苯甲酮溶于有机溶剂中，在惰性气体保护下置于-78 ℃反应30 min后，加入溶于有机溶剂的2,3,5-三苄氧基-d-核糖酸-1,4-...
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