[发明专利]木瓜凝乳蛋白酶作为直接不对称Aldol反应催化剂的应用

说明书

技术领域

本发明属于化学领域，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。

背景技术

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. Branneby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）；以及发明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P1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、Rh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。

发明内容

有鉴于此，本发明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，本发明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1~2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。

本发明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，本发明提供如下技术方案：

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25~40℃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℃。

进一步，所述pH为4.9。