[发明专利]一种双酶系统催化2-烷基、芳基苯并噁唑衍生物的方法

说明书

本发明提供了一种双酶系统催化2‑烷基、芳基苯并噁唑衍生物的方法，包括以下步骤：步骤1：通过第53位、第54位定点突变技术改造VHb的基因，提升其催化性能；步骤2：通过E.coli RP523菌株生物表达的方法，将VHb中原始血红素辅基替换为其他金属卟啉，进一步提升催化活力；步骤3：将VHb人工金属酶‑尿素酶应用于双酶系统催化级联反应合成2‑烷基/芳基取代苯并噁唑。该方法通过级联反应可高效合成2‑烷基/芳基取代苯并噁唑化合物。同时，该发明中的生物催化系统相比于传统化学合成方法更加绿色环保，催化剂用量少，底物的价格低廉，弥补了传统化学法的缺陷，并为蛋白在催化非天然反应的应用中开阔了新的应用前景。

技术领域

本发明属于生物催化合成技术领域，尤其涉及一种双酶系统催化合成2-烷基/芳基取代苯并噁唑衍生物的方法。

背景技术

杂环化合物，特别是苯并噁唑类衍生物是荧光探针、耐热聚合物、生物活性天然产物和药物化合物的重要骨架。此外，苯并噁唑类化合物也被用作抗生素、抗抑郁剂、抗惊厥剂、抗癌剂、HIV逆转录酶抑制剂和抗糖尿病剂。由于这些特殊的性质，苯并噁唑类化合物的进一步功能化，如引入烷基或芳基，可能有利于其未来的制药应用。事实上，一些获得专利的生物活性苯并噁唑类衍生物，如salvianen,boxazomycins A和氟诺沙洛芬，都含有一个2-烷基和芳基苯并噁唑的部分作为关键功能

目前，有多种2-烷基和芳基苯并噁唑化合物的合成途径，其中传统方法合成2-烷基和芳基苯并噁唑的一般是采用2-氨基酚与醛/酮衍生物缩合，然后在苛刻条件下氧化环化。2019年，我们公开了首个血红蛋白催化酚亚胺氧化环化制备2-芳基和2-烷基苯并噁唑的例子，以叔丁基过氧化氢为氧化剂，乙酸为添加剂，乙酸乙酯为溶剂。在过去的几年里，有氧氧化反应已经成为获得相应苯并噁唑衍生物的一种新型的途径。到目前为止，许多过渡金属如Cu/Fe/Co/Mn和电催化已用于此目的。尽管取得了上述进展，开发一种无有害氧化剂，无有机溶剂且温和绿色催化合成2-烷基和芳基苯并噁唑的策略仍未实现且亟待解决。

酶催化由于其特殊的功能、适应性和可持续性而引起了相当大的兴趣。在工业生产中，多酶催化在许多有价值的材料/化学品的生产中扮演着重要的角色，因为它们促进了串联或级联反应。因此，多酶级联反应被认为是建立环境良性和可持续的化学过程的重要策略。虽然利用多酶级联反应制备新型化合物和天然产物已有许多尝试。但是，不管是化学催化还是生物催化，都依然存在技术瓶颈，且目前不管是酶的种类数量还是催化性能都不能满足目前2-烷基和芳基苯并噁唑绿色经济且高效的制备需求。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种尿素酶/人工金属酶(Co-VHb-Q53H/P54C)催化2-烷基/芳基取代苯并噁唑衍生物的方法，旨在解决在2-取代苯并噁唑的构建中，不管是化学催化还是生物催化，都依然存在技术瓶颈，且目前不管是酶的种类数量还是催化性能都不能满足目前该类化合物绿色环保且高效的制备需求的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种双酶催化非天然氨基酸衍生物的方法，包括以下步骤：

步骤1：通过第53位、第54位定点突变技术改造VHb的基因，提升其催化性能；

步骤2：通过E.coli RP523菌株生物表达的方法，将VHb中原始血红素辅基替换为其他金属卟啉，进一步提升催化活力；

步骤3：将构建的卟啉替换VHb人工金属酶-尿素酶催化系统应用于催化级联反应合成2-烷基/芳基取代苯并噁唑衍生物。