本发明专利技术涉及木瓜凝乳蛋白酶作为直接不对称Aldol反应催化剂的应用，特别涉及其作为芳香醛或杂芳醛与二烷基酮或环烷酮之间的直接不对称Aldol反应催化剂的应用；还涉及应用木瓜凝乳蛋白酶催化直接不对称Aldol反应的方法，将芳香醛或杂芳醛、二烷基酮或环烷酮、木瓜凝乳蛋白酶、水和有机溶剂在pH为4.9~7的条件下控温25~40℃搅拌反应，即生成直接不对称Aldol反应产物；有机溶剂为四氢呋喃、乙腈、叔丁基甲醚、环己烷和二氯甲烷中的任一种或多种混合物；水和有机溶剂的体积比为0.09~0.15；本发明专利技术不仅拓宽了木瓜凝乳蛋白酶的应用范围，而且为直接不对称Aldol反应提供了一种优良的催化剂，在有机合成领域具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学领域，涉及木瓜凝乳蛋白酶在有机合成中的新应用，特别涉及木瓜凝乳蛋白酶作为直接不对称Aldol反应催化剂的应用，以及应用木瓜凝乳蛋白酶催化直接不对称Aldol反应的方法。
技术介绍
自20世纪80年代初期Klibanov报道了酶可以在无水有机溶剂中保持活性且溶剂对酶的选择性有较大影响以来，酶作为生物催化剂由于其内在的高选择性，温和的反应条件以及潜存的环境友好等优点而备受关注。然而，自然界中酶的种类是有限的，目前实际投入工业化生产的酶的种类更是有限的，因此，挖掘每一种酶潜存的催化多功能性非常必要。C-C键形成的反应是有机合成中的基础反应。Aldol反应是形成C-C键的重要反应之一。除了醛缩酶对Aldol反应具有天然催化活性以外，关于其它酶催化Aldol反应的报道极少，仅见C. Brarmeby等报道突变的脂肪酶可以催化Aldol反应(J. Am. Chem. Soc. 2003, 125，874-875) ;C. Li等报道脂肪酶和具有多功能性的胃蛋白酶可以催化Aldol反应(Green Chem. 2008， 10， 616-618 J. Biotechnol. 2010,150， 539-545)；X. Chen 等报道酰基转移酶和含氮杂环化合物在有机溶剂中可以催化Aldol反应和脱水反应的串联反应(J. Mol. Catal. B-Enzym. 2011，68，71-76)；以及专利技术人在前期研究工作中发现， 地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶和核酸酶Pl可以催化直接不对称Aldol反应(Catal. Commun. 2011，12，580-582 ；Green Chem. 2011，13，185-189)。木瓜凝乳蛋白酶(chymopapain) [EC 3. 4. 22. 6]是属于木瓜蛋白酶家族的一种胞外巯基蛋白酶，具有凝乳和蛋白质水解能力，主要来源于未成熟的木瓜乳中，目前除了用于奶酪的制造外，主要用于医药行业，如抗菌消炎、他血型的鉴定、肿瘤的辅助治疗、短肽的合成等，最主要用于治疗腰椎间盘突出症。迄今为止，国内外尚未见其可以作为直接不对称Aldol反应催化剂应用的研究报道。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于确认木瓜凝乳蛋白酶是否能够作为直接不对称 Aldol反应催化剂应用。为达到此目的，本专利技术以对氰基苯甲醛和环己酮为底物，首先通过对照实验确认了木瓜凝乳蛋白酶可以催化对氰基苯甲醛和环己酮的直接不对称Aldol反应，其次对影响上述反应的主要因素如反应溶剂、溶剂含水量、反应温度、反应时间和溶剂PH值等进行了系统研究；再在优化的反应条件下，进一步考察了木瓜凝乳蛋白酶作为直接不对称Aldol 反应催化剂的底物适用范围，结果发现，木瓜凝乳蛋白酶能够催化芳香醛或杂芳醛与二烷基酮或环烷酮之间的直接不对称Aldol反应并取得良好的效果。从而确认了木瓜凝乳蛋白酶可以作为直接不对称Aldol反应催化剂应用。进一步，木瓜凝乳蛋白酶可以作为芳香醛或杂芳醛与二烷基酮或环烷酮之间的直接不对称Aldol反应催化剂应用。进一步，所述芳香醛为苯甲醛或取代苯甲醛，所述杂芳醛为糠醛。进一步，所述取代苯甲醛为苯环被广2个取代基取代的苯甲醛，这些取代基独立地选自氟、氯、溴、硝基、羟基、氰基、C1-C5烷基或C1-C5烷氧基。进一步，所述二烷基酮为丙酮，所述环烷酮为环戊酮、环己酮或环庚酮。本专利技术的目的之二在于提供一种应用木瓜凝乳蛋白酶催化直接不对称Aldol反应的优化方法。为达到此目的，本专利技术提供如下技术方案应用木瓜凝乳蛋白酶催化直接不对称Aldol反应的方法，是向反应容器中加入芳香醛或杂芳醛、二烷基酮或环烷酮、木瓜凝乳蛋白酶、水和有机溶剂，在PH为4. 9^7的条件下控温25、0°C搅拌反应，即生成直接不对称Aldol反应产物；所述有机溶剂为四氢呋喃、乙腈、 叔丁基甲醚、环己烷和二氯甲烷中的任一种或多种混合物；所述水和有机溶剂的体积比为 0. 09 0. 15。进一步，所述有机溶剂为乙腈。进一步，所述水和有机溶剂的体积比为0. 12。进一步，所述反应温度为30°C。进一步，所述pH为4. 9。本专利技术的有益效果在于本专利技术首次发现木瓜凝乳蛋白酶能够作为直接不对称 Aldol反应催化剂应用，特别是适用于芳香醛或杂芳醛与二烷基酮或环烷酮之间的直接不对称Aldol反应，具有催化活性好、对映选择性高、经济、环保等优点，不仅拓宽了木瓜凝乳蛋白酶的应用范围，而且为直接不对称Aldol反应提供了一种优良的催化剂，在有机合成领域中具有广阔的应用前景。附图说明图1示出了有机溶剂含水量对木瓜凝乳蛋白酶催化的直接不对称Aldol反应的影响。图2示出了反应温度对木瓜凝乳蛋白酶催化的直接不对称Aldol反应的影响。图3示出了反应时间对木瓜凝乳蛋白酶催化的直接不对称Aldol反应的影响。图4示出了溶剂pH值对木瓜凝乳蛋白酶催化的直接不对称Aldol反应的影响。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例中使用的木瓜凝乳蛋白酶购自南宁庞博生物工程有限公司，比活力为20U/ mg。实施例中采用薄层色谱法(GF2M硅胶板)监测反应进程，柱色谱法(10(Γ200目硅胶加压柱，洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯的混合液)纯化粗产物。实施例中给出的产率为经柱色谱法纯化后的产物收率；产物的相对构型和绝对构型通过与已知化合物的核磁共振氢谱(1H NMR)、核磁共振碳谱(1 NMR)和手性高效液相色谱数据比较确定；d.r. {anti/syn)为反式产物与顺式产物(SJ^)的摩尔比，通过测定非对映异构体的高效液相色谱确定；产物的对映体过量值(M)通过测定对映异构体的手性高效液相色谱测定。实施例1、木瓜凝乳蛋白酶催化直接不对称Aldol反应的活性及构效关系确认本实施例以对氰基苯甲醛和环己酮为底物，对木瓜凝乳蛋白酶催化直接不对称Aldol反应的活性及其构效关系进行了确认。实验方法为在反应瓶中加入对氰基苯甲醛 (131mg, 1. O mmol)和环己酮(2Mmg，3. Ommol )，不加入酶或分别加入以下物质(200mg)木瓜凝乳蛋白酶、经尿素100°C预处理M小时使失去活性的木瓜凝乳蛋白酶、经苯甲基磺酰氟(PMSF) 25°C预处理M小时使活性被抑制的木瓜凝乳蛋白酶、牛血清白蛋白、卵清白蛋白，再加入水(0. 09mL)和乙腈(1. OmL),控温25°C搅拌反应。反应完毕后，过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤，合并滤液和洗液，加水(20mL)稀释后，用乙酸乙酯萃取3次(每次20mL)，合并乙酸乙酯萃取液，用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液减压蒸馏除去溶剂得粗产物，再经柱色谱法纯化获得目标产物。结果如表1所示，可见对氰基苯甲醛和环己酮在含水乙腈中25°C搅拌反应，(1)不加酶条件下，反应96小时未见产物生成；(2)加入木瓜凝乳蛋白酶，反应89小时获得Aldol 反应产物且产物具有较好的对映选择性；(3)加入经尿素处理失去活性或经PMSF处理活性被抑制的木瓜凝乳蛋白酶，反应96小时仅有微量产物生成；(4)加入牛血清白蛋白或卵清白蛋白等非酶蛋白质，反应130小时获得Aldol反应产物但产物不具有对映选择性；从而确认木瓜凝乳本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．木瓜凝乳蛋白酶作为直接不对称Ａｌｄｏｌ反应催化剂的应用。
【技术特征摘要】
1.木瓜凝乳蛋白酶作为直接不对称Aldol反应催化剂的应用。2.根据权利要求1所述的木瓜凝乳蛋白酶的应用，其特征在于木瓜凝乳蛋白酶作为芳香醛或杂芳醛与二烷基酮或环烷酮之间的直接不对称Aldol反应催化剂的应用。3.根据权利要求2所述的木瓜凝乳蛋白酶的应用，其特征在于所述芳香醛为苯甲醛或取代苯甲醛，所述杂芳醛为糠醛。4.根据权利要求3所述的木瓜凝乳蛋白酶的应用，其特征在于所述取代苯甲醛为苯环被广2个取代基取代的苯甲酸，这些取代基独立地选自氟、氯、溴、硝基、羟基、氰基^1-C5 烷基或C1-C5烷氧基。5.根据权利要求2所述的木瓜凝乳蛋白酶的应用，其特征在于所述二烷基酮为丙酮， 所述环烷酮为环戊酮、环己酮或环庚酮。6.应用木瓜凝乳蛋白酶催化权利要求1至5任一项所述的直接不对称Aldol反应的方法，其特征在于向反应容器中加入芳香醛...
【专利技术属性】
技术研发人员：何延红，官智，李海虹，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：85
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