[发明专利]α-猪胰淀粉酶在催化串联反应合成硝基环丙烷类化合物中的应用及方法

说明书

本发明公开了一种α‑猪胰淀粉酶在催化串联反应合成硝基环丙烷类化合物中的应用及方法。该方法以烯酮和溴代硝基甲烷为底物，α‑猪胰淀粉酶作为催化剂，以甲醇/水作为溶剂，在含有布朗斯特碱氮甲基吗啉存在的条件下，25℃搅拌反应120h即可获得产物。本发明采用α‑猪胰淀粉酶作催化剂通过一锅法在合适的碱存在下催化α,β‑不饱和酮和溴代硝基甲烷的不对称共轭加成，构建具有三个连续手性中心的硝基环丙烷类化合物。在氮甲基吗啉存在的条件下多种环状烯酮能够很好地适应α‑猪胰淀粉酶催化反应，获得较好的收率和一定量的选择性。这种合成方法扩展了酶催化的应用，同时为合成硝基化合物提供了一种可持续的合成途径。

技术领域

本发明属于化学领域，具体涉及α-猪胰淀粉酶在催化串联反应合成硝基环丙烷类化合物中的应用及方法。

背景技术

生物催化方法因其具有可在温和条件下实施的特点和具有构建一个或多个手性中心的能力被认为是一种高效绿色的现代有机合成手段。酶作为一种生物催化剂，含有能够被整个酶分子精确控制的氨基酸残基和辅因子，主要通过氢键、疏水、静电等作用共同调节反应活化能。许多酶不仅可以高效催化特定的化学转化，还能催化多种类型的其他化学反应，酶的这种行为被称为酶催化非专一性，比如利用酶的这种催化特性进行碳-碳键的构建反应等。尽管酶催化非天然反应的例子不断被报道，但到目前为止在有机合成中酶催化多功能性的运用并没有一种通用的化学方法，只能通过逐一的筛选确定是否能被酶催化合成。因此选用酶来催化不同类型的反应特别是串联反应是极具挑战性的。

环丙烷基团存在于多种植物和微生物提取的天然产物中，该类基团具有三个手性碳原子，并能够通过化学转化构建复杂的中间体从而合成其他具有生物活性的化合物。不仅如此，含有手性硝基环丙烷的天然产物本身具有生物活性，另外，生物活性多肽中也存在环丙烷氨基酸的结构，含有环丙烷结构的拟除虫菊酯类化合物还是有效的杀虫剂。基于手性环丙烷化合物的上述活性特性，这类化合物的合成具有显著潜在的应用价值，探究一种更环保更友好且可持续的合成方法为当今有机合成所需。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种α-猪胰淀粉酶在催化串联反应合成硝基环丙烷类化合物中的应用及方法。

本发明采取的技术方案如下：

1、α-猪胰淀粉酶在催化串联反应合成硝基环丙烷类化合物中的应用，反应通式如下：

其中，n＝0,1或2，R为3-甲基、4-甲基、4,4-二甲基或3,5,5-三甲基。

优选的，所述反应以甲醇作为溶剂，还含有布朗斯特碱，反应温度为15～60℃。

优选的，所述反应溶剂还含有水，甲醇与水的体积比为9:1；所述布朗斯特碱为氮甲基吗啉，反应温度为25℃。

优选的，所述反应底物a和b的摩尔比为2:1。

优选的，所述反应时间为96-120h。

优选的，所述反应以不过量的溴代硝基甲烷为准，每0.25mmol溴代硝基甲烷需要1mL的甲醇/水混合溶剂，氮甲基吗啉与溴代硝基甲烷的摩尔比为1:1。

2、α-猪胰淀粉酶催化串联反应合成硝基环丙烷类化合物的方法，反应通式如下：

其中，n＝0,1或2，R为3-甲基、4-甲基、4,4-二甲基或3,5,5-三甲基，甲醇与水作为反应溶剂，体积比为甲醇：水＝9:1；

反应以溴代硝基甲烷为准，烯酮与溴代硝基甲烷的摩尔比为2:1，氮甲基吗啉与溴代硝基甲烷的摩尔比为1:1；每0.25mmol溴代硝基甲烷需要1mL的甲醇/水混合溶剂，α-猪胰淀粉酶3.89kU；