[发明专利]一种酶法选择性催化制备4-衣康酸单辛酯的方法

说明书

本发明公开了一种酶法选择性催化制备4‑衣康酸单辛酯的方法，属于生物化工和酶催化领域。所述方法采用脂肪酶为催化剂，以衣康酸和正辛醇为原料，在溶剂体系或者无溶剂体系下，选择性催化合成4‑衣康酸单辛酯。本发明提供的方法，使用脂肪酶为催化剂，具有条件温和、分离简单、专一性强、催化效率高、反应时间短、重复使用批次多等优点。与其他催化剂相比，本发明使用的脂肪酶具有绿色、安全、环保等优点，催化得到的4‑衣康酸单辛酯是新兴的小分子抗炎物质之一。

技术领域

本发明属于生物化工和酶催化领域。具体涉及一种酶法选择性催化制备4-衣康酸单辛酯的方法。

技术背景

衣康酸是含有一个C＝C不饱和双键的二元羧酸，在化工、高分子材料、医药领域有重要应用。近年来，衣康酸作为小分子抗炎药物，在治疗慢性炎症，降低寨卡病毒感染，调控体内代谢通路方面备受瞩目(HooftmanO’Neill.Trends in immunology.2019，40(8)，687-698)。衣康酸可以通过迈克尔加成反应与代谢通路关键酶的半胱氨酸残基实现烷基化结合，进而发挥调控作用，例如与KEAP1蛋白151位半胱氨酸残基的烷基化反应激活Nrf2通路，发挥抗炎作用(Mills，E.L.，Ryan，D.G.，Prag，H.A.，Dikovskaya，D.，Menon，D.，Zaslona，Z.，...Szpyt，J.(2018).Itaconate is an anti-inflammatory metabolitethat activates Nrf2 via alkylation of KEAP1.Nature，556(7699)，113.)。如何实现衣康酸的高效细胞内运输是发挥衣康酸及其衍生物免疫调控功能的关键。衣康酸作为一种小分子二元羧酸，其亲水性较强，难以跨过细胞的磷脂双分子层。2018年，Mills等人在nature上发表了关于4-衣康酸单辛酯(酯化位点远离C＝C双键)通过激活KEAP1-Nrf2通路调控免疫功能，发挥抗炎功效的报道(Mills，Szpyt，(2018).Nature，556(7699)，113.)。4-衣康酸单辛酯(4-Octyl itaconate)是衣康酸的正辛醇酯化衍生物，其疏水性远大于衣康酸，可以有效地实现细胞内递送。

目前，关于4-衣康酸单辛酯的合成报道只有通过衣康酸酸酐的正辛醇开环反应以及衣康酸在酸催化条件下与正辛醇的酯化反应。Mills等人报道了衣康酸酸酐与正辛醇在室温下的加成反应，然而产率只有33％(Mills，Szpyt，(2018).Nature，556(7699)，113.)。Gargallo等人报道衣康酸与正辛醇在酸性条件下直接酯化制备4-衣康酸单辛酯的反应过程，但通过该方法制备的4-单酯产率仅为35％，且产物中二酯副产物含量较高(Gargallo，L.，Aguirre，C.，Leiva，A.，D.(2015).Free Surface Energy of Polymers：Poly(itaconate)s and Poly(methacrylate).J Chem Engn and Chem Res，2，504-510.)。目前，关于衣康酸单酯的专利报道更多集中于衣康酸单丁酯。专利(CN102079702A)采用对甲苯磺酸、醋酸钠或硫酸氢钠为催化剂，通过控制反应摩尔比，制得衣康酸二丁酯与衣康酸单丁酯的混合物，通过各种条件优化和分离纯化工艺，制备得到纯度较高的衣康酸单丁酯，综合收率约为60％-75％，该专利保护的是通过反应过程控制实现高单丁酯转化率的的化学催化方法，其单酯/二酯的选择性差(单酯产率低)，且单酯本身的位置选择性差。专利(CN103360251 B)采用ZSM-5沸石作为催化剂合成衣康酸单丁酯，最优条件下，衣康酸单丁酯产率大于80％，选择性大于90％。