一種芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶及其在制備氧雜環(huán)庚三烯-2(3h)-酮類化合物中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于生物有機(jī)合成領(lǐng)域，具體涉及一種芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶，其制備方法及其在制備氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)-酮類化合物中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
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[0002]氧雜環(huán)庚三烯酮結(jié)構(gòu)單元廣泛存在于多種天然產(chǎn)物中，這些天然產(chǎn)物往往具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和廣譜的生理活性，是新藥開(kāi)發(fā)的重要基礎(chǔ)。在氧雜環(huán)庚三烯酮類化合物的各種結(jié)構(gòu)類型中，氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)酮結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)t非常少見(jiàn)，僅出現(xiàn)在
I,5-Secovibralactone (I)、RetipolideC, D (2, 3)等少數(shù)幾個(gè)天然產(chǎn)物及通過(guò)化學(xué)修飾獲得的天然產(chǎn)物衍生物(4，5)中。由于氧雜環(huán)庚三烯_2(3H)酮結(jié)構(gòu)中七元環(huán)較大的環(huán)張力以及烯醇式的存在，通過(guò)化學(xué)合成這類化合物仍然是一項(xiàng)很有挑戰(zhàn)性的工作，目前有關(guān)這類化合物的合成方法報(bào)道極少，Enrique Aguilar等人報(bào)道了利用過(guò)渡金屬金催化環(huán)丙基炔的環(huán)化異構(gòu)化高產(chǎn)率構(gòu)建氧雜環(huán)庚三烯_2(3H)酮的方法(Fernandez-Garcla et al., Reg1selective synthesis of oxepinones and azepinonesby gold-catalyzed eye1isomerizat1n of funct1nalyzed cyclopropyl alkynes.Chem.Commun.2013, 11185 - 11187)，但是由于底物合成路線較長(zhǎng)，制備復(fù)雜，催化劑昂貴，且操作要求嚴(yán)格等因素使得該方法的應(yīng)用受到很大的限制。由于氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)酮化合物來(lái)源稀少，對(duì)其深入研宄和進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用的工作難以開(kāi)展。目前制備主要以化學(xué)合成為主，而生物酶制備氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)-酮在國(guó)內(nèi)外均未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的是提供一種芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶，其制備方法及其在制備氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)-酮類化合物中的應(yīng)用。本發(fā)明用來(lái)自褐蓋韌革菌的芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶作催化劑，只需一步反應(yīng)即可由酚類芳環(huán)化合物催化制備氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)-酮類化合物。本發(fā)明的方法催化效率高，專一性強(qiáng)、反應(yīng)條件溫和、對(duì)環(huán)境友好，方法簡(jiǎn)捷，酶反應(yīng)操作方便。其芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶活性提高了 70倍以上。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案:
[0005]芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶，其由下述方法制備而得:將真菌褐蓋韌革菌(Boreostereumvibrans)的菌絲勾楽上清液經(jīng)過(guò)凝膠過(guò)濾、離心濃縮步驟制備而得。
[0006]芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶，其由下述方法制備而得:由發(fā)酵培養(yǎng)得到的褐蓋韌革菌菌絲在緩沖液中勻漿，勻漿液經(jīng)離心后得到上清液，將上清液加入S^hadex G-25凝膠柱進(jìn)行凝膠過(guò)濾，收集第一個(gè)洗脫峰并濃縮。
[0007]所述的芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶的制備方法，由發(fā)酵培養(yǎng)得到的褐蓋韌革菌菌絲在緩沖液中勻漿，勻漿液經(jīng)離心后得到上清液，將上清液加入S^hadex G-25凝膠柱進(jìn)行凝膠過(guò)濾，收集第一個(gè)洗脫峰并濃縮。
[0008]氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)-酮類化合物的制備方法，應(yīng)用所述的芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶作為生物催化劑，在溫和的條件下催化酚類芳環(huán)化合物進(jìn)行單加氧擴(kuò)環(huán)氧化生成氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)-酮類化合物。
[0009]氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)-酮類化合物的制備方法，應(yīng)用所述的芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶作為生物催化劑，以酚類芳環(huán)化合物為底物，助溶劑為DMSO，在28°C恒溫水浴中，經(jīng)過(guò)單加氧擴(kuò)環(huán)氧化生成氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)-酮類化合物，酶制備和酶催化的緩沖液pH值為7.5 (Hepes, 25mM)。
[0010]所述的芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶在制備氧雜環(huán)庚三烯-2(3H)-酮類化合物中的應(yīng)用，應(yīng)用所述的芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶作為生物催化劑，在溫和的條件下催化酚類芳環(huán)化合物進(jìn)行單加氧擴(kuò)環(huán)氧化生成氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)-酮類化合物。
[0011 ] 所述的芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶在制備氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)-酮類化合物中的應(yīng)用，應(yīng)用所述的芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶作為生物催化劑，以酚類芳環(huán)化合物為底物，助溶劑為DMSO，在28°C恒溫水浴中，經(jīng)過(guò)單加氧擴(kuò)環(huán)氧化生成氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)-酮類化合物，酶制備和酶催化的緩沖液PH值為7.5 (Hepes, 25mM)。
[0012]由發(fā)酵培養(yǎng)得到的褐蓋韌革菌菌絲在緩沖液中勻漿，勻漿液經(jīng)離心后得到上清液，將上清液加入S^hadex G-25凝膠柱進(jìn)行凝膠過(guò)濾，收集第一個(gè)洗脫峰并濃縮制成粗酶。以化合物6或8為底物，助溶劑為DMSO，在28°C恒溫水浴中，利用該酶可制得氧雜環(huán)庚三烯-2(3H)_酮類化合物。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的酶制備和酶催化的緩沖液pH值為7.50fepes，25mM)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下的優(yōu)益性:
[0014]1.與一般的化學(xué)催化相比，本發(fā)明的反應(yīng)具有催化效率高，專一性強(qiáng)、反應(yīng)條件溫和、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
[0015]2.與上清液粗酶相比，經(jīng)過(guò)S^hadex G_25凝膠過(guò)濾處理得到的粗酶，其芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶活性提高了 70倍以上。
[0016]3.粗酶制備方法簡(jiǎn)捷，酶反應(yīng)操作方便。
【附圖說(shuō)明】
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[0017]圖1為氧雜環(huán)庚烯-2 (3H)-酮類化合物的結(jié)構(gòu)；
[0018]圖2為芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶催化制備氧雜環(huán)庚三烯-2 (3H)-酮類化合物I和7 ;
[0019]圖3為上清液粗酶對(duì)化合物6的轉(zhuǎn)化(對(duì)照);
[0020]圖4為凝膠過(guò)濾處理后的粗酶對(duì)化合物6的轉(zhuǎn)化；
[0021]圖5為不同緩沖液對(duì)芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶催化6形成7的影響。
【具體實(shí)施方式】
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[0022]下面結(jié)合附圖，用以下具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明，但并不以此來(lái)限定本發(fā)明。
[0023]下述實(shí)施例中，無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。
[0024]下述實(shí)施例中，所述百分含量如無(wú)特殊說(shuō)明，均為質(zhì)量百分含量。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]芳環(huán)單加氧擴(kuò)環(huán)酶的制備:
[0027]在1mL預(yù)冷的緩沖液(pH7.5Hepes, 25mM)中加入1g褐蓋韌革菌菌絲進(jìn)行勻漿，勾楽液在4°C下9000rpm離心15分鐘，取上清液，得到體積約1mL的粗酶，將其中5mL用于實(shí)施例2，剩余5mL上樣S印hadex G-25凝膠柱，用25mM pH7.5H