专利名称：一种生物催化制备虫草素酯化衍生物的方法
技术领域：
本发明属于生物催化与生物合成领域，涉及一种生物催化制备虫草素酯化衍生物的方法。
背景技术：
虫草素(cordycepin)为冬虫夏草(Cordyceps sinensis)或北虫草(Cordyceps militaris)中提取得到的核苷类化合物，是中药虫草的主要有效成分之一。现代药理研究表明，虫草素及其衍生物具有提高免疫、抗疲劳、抗肿瘤、消炎抗菌及抗病毒等作用。因此， 通过对虫草素化合物结构进行改造，寻找活性更强的虫草素衍生物的研究工作倍受关注。目前虫草素酯化衍生物的合成国内外都是采用化学方法。化学方法合成虫草素酯化衍生物，能耗大、选择性差、易产生副产物且产物难分离；并且由于反应过程中使用大量有机溶剂和催化剂，一方面会带来较严重的环境污染问题，另一方面产物中常残留一些有毒的化学物质而存在安全隐患。因此，研究开发虫草素酯化衍生物合成新工艺具有重大的实践意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术工艺存在的问题，提供一种生物催化制备虫草素酯化衍生物的方法。本发明的目的可通过如下技术方案实现一种生物催化制备虫草素酯化衍生物的方法，以丙酮、四氢呋喃或吡啶为溶剂，以 C2 C18碳链长度的脂肪酸酯为酰基供体，在反应温度30 50°C下，利用脂肪酶催化虫草素进行酰化反应，合成得到虫草素酯化衍生物。其中，所述的溶剂优选丙酮。所述的生物催化制备虫草素酯化衍生物的方法优选把虫草素、脂肪酸酯和溶剂按质量/体积/体积比例1 3 10 45 85混合，按脂肪酶与虫草素的用量之比为400 2000U/g的比例加入脂肪酶，而后加热至30 50°C，反应6 M小时后，分离得到虫草素酯化衍生物。虫草素、脂肪酸酯和溶剂优选按质量/体积/体积比例1 6 60混合。所述的酰化反应在振荡速度为150rpm的条件下进行。所述脂肪酶优选来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)和米黑毛霉(Mucor miehei)。所述的分离方法如下酰化反应混合物经过滤或6000rpm离心除去脂肪酶，再减压蒸发去除有机介质，所得到的残留物经乙醇溶解，减压蒸发去除乙醇，真空干燥即得虫草素酯化衍生物。本发明与现有的技术相比具有如下的有益效果1、采用高效的生物催化剂来催化虫草素酯化衍生物合成，克服了传统化学方法的效率低的缺点；2、酶催化反应具有高度选择性，因而产物虫草素酯化衍生物纯度高；而传统的化学方法合成虫草素酯化衍生物，由于选择性较差，副产物较多，产物纯度低；3、由于采用生物酶作为催化剂，克服了传统化学方法使用大量有毒有害的金属盐作为催化剂的缺点，且产品不会引起健康方面的忧虑。4、本发明反应条件温和、环境友好、反应过程简单易控、产物易分离。
具体实施例方式实施例1把0. 5g虫草素、22. 5ml丙酮、20mg来源于南极假丝酵母(Candida antarctica) 的脂肪酶(10，000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和1.5ml乙酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于30°C、150rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应他后，过滤除去脂肪酶，减压 (0. 02MPa)蒸发去除有机介质；残留物用乙醇溶解，再减压(0.02MPa)蒸发去除乙醇，真空干燥(35°C、0. 06MPa)即得 5 ‘ -0-乙酰虫草素酯化衍生物 C12H15N5Oj13C NMR :C6156. 2 ； C2152. 4 ；C4148. 9 ；C8139. 7 ；C5119. 1 ；Cl ‘ 90. 8 ；C4 ‘ 77. 6 ；C2 ‘ 74. 6 ；C5 ‘ 65.4; C3' 34. 2. Acetyl :171. 3 (C = 0) ；20. 7 (-CH3)]，产率 66%。实施例2把0.5g虫草素、30ml丙酮、20mg来源于南极假丝酵母(Candida antarctica) 的脂肪酶(10，000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和:3ml乙酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于30°C、150rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应1 后，过滤除去脂肪酶，减压 (0. 02MPa)蒸发去除有机介质；残留物用乙醇溶解，再减压(0.02MPa)蒸发去除乙醇，真空干燥(35°C、0. 06MPa)即得 5 ‘ -0-乙酰虫草素酯化衍生物 C12H15N5Oj13C NMR :C6156. 2 ； C2152. 4 ；C4148. 9 ；C8139. 7 ；C5119. 1 ；Cl ‘ 90. 8 ；C4 ‘ 77. 6 ；C2 ‘ 74. 6 ；C5 ‘ 65.4; C3' 34. 2. Acetyl :171. 3 (C = 0) ；20. 7 (-CH3)]，产率 70%。实施例3把0. 5g虫草素、42. 5ml丙酮、IOOmg来源于南极假丝酵母(Candida antarctica) 的脂肪酶(10，000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和5ml乙酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于30°C、150rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应24h后，过滤除去脂肪酶，减压 (0. 02MPa)蒸发去除有机介质；残留物用乙醇溶解，再减压(0.02MPa)蒸发去除乙醇，真空干燥(35°C、0. 06MPa)即得 5 ‘ -0-乙酰虫草素酯化衍生物 C12H15N5Oj13C NMR :C6156. 2 ； C2152. 4 ；C4148. 9 ；C8139. 7 ；C5119. 1 ；Cl ‘ 90. 8 ；C4 ‘ 77. 6 ；C2 ‘ 74. 6 ；C5 ‘ 65.4; C3' 34. 2. Acetyl :171. 3 (C = 0) ；20. 7 (-CH3)]，产率 92%。实施例4把0.5g虫草素、30ml丙酮、50mg来源于南极假丝酵母(Candida antarctica) 的脂肪酶(10，000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和3ml 丁酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于40°C、150rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应1 后，过滤除去脂肪酶，减压 (0. 02MPa)蒸发去除有机介质；残留物用乙醇溶解，再减压(0.02MPa)蒸发去除乙醇，真空干燥(35°C、0. 06MPa)即得 5 ‘ -0- 丁酰虫草素酯化衍生物 C14H19N5O4[13C NMR :C6156. 1 ； C2152. 3 ；C4148. 9 ；C8139. 7 ；C5119. 1 ；Cl ‘ 90. 8 ；C4 ‘ 77. 2 ；C2 ‘ 74. 6 ；C5 ‘ 65.2;C3 ‘ 34. 1. Butyryl (C = 0) 174. 6 ；36. 8 (-CH2-CO-) ； 19. 5 (-CH2-CH2-CO-) ； 14. 1 (CH3-)]，产率 84%。实施例5把0. 5g虫草素、30ml丙酮、IOOmg来源于南极假丝酵母(Candida antarctica) 的脂肪酶(10，000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和3ml辛酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于50°C、150rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应24h后，过滤除去脂肪酶，减压 (0. 02MPa)蒸发去除有机介质；残留物用乙醇溶解，再减压(0.02MPa)蒸发去除乙醇，真空干燥(35°C、0. 06MPa)即得 5 ‘ -0-辛酰虫草素酯化衍生物 C18H27N5O4[13C NMR :C6156. 2 ； C2152. 2 ；C4148. 8 ；C8139. 7 ；C5119. 1 ；Cl ‘ 90. 8 ；C4 ‘ 77. 1 ；C2 ‘ 74. 6 ；C5 ‘ 64.9; C3 ‘ 34. 1. Octanoyl (C = 0) 174. 5 ；34. 9 (-CH2-CO-) 32. 8，30. 1，30. 0 (-CH2_backbone)； 26. 0 (-CH2-CH2-CO-) ；23. 6 (-CH2-CH3) ； 14. 4 (CH3-)]，产率 95%。实施例6把Ig虫草素、60ml丙酮、400mg来源于米黑毛霉(Mucor miehei)的脂肪酶 (1000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和6ml月桂酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于 30°C、150rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应他后，过滤除去脂肪酶，减压(0. 02MPa)蒸发去除有机介质；所得到的残留物经乙醚充分洗涤，减压(0.02MPa)蒸发，而后残留物用乙醇溶解，再减压(0.02MPa)蒸发去除乙醇，真空干燥(35°C、0.06MPa)即得5' -0-月桂酰虫草素酯化衍生物 C22H35N5O4[13C NMR :C6156. 1 ；C2152. 3 ；C4148. 7 ；C8139. 6 ；C5119. 0 ； Cl ‘ 90. 8 ；C4 ‘ 77. 3 ；C2 ‘ 74. 6 ；C5 ‘ 65. 1 ；C3 ‘ 34. 0. Lauroyl (C = 0) 174. 5 ； 34. 9 (-CH2-CO-) ；33. 0,30. 7 30. 2 (-CH2-Iauroyl backbone) ；26. 0 (-CH2-CH2-CO-)； 23. 6 (-CH2-CH3) ； 14. 5 (CH3-)]，产率 82 %。实施例7把Ig虫草素、60ml丙酮、2g来源于米黑毛霉(Mucor miehei)的脂肪酶(1000U/ g，诺维信中国生物技术有限公司)和6ml硬脂酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于50°C、 150rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应24h后，过滤除去脂肪酶，减压(0. 02MPa)蒸发去除有机介质；所得到的残留物经乙醚充分洗涤，减压(0.02MPa)蒸发，而后残留物用乙醇溶解，再减压(0. 02MPa)蒸发去除乙醇，真空干燥(35°C、0. 06MPa)即得5' _0_硬酯酰虫草素酯化衍生物 Q8H47N5O4["CWR :C6156. 2 ；C2152. 4 ；C4148. 9 ；C8139. 7 ；C5119. 1 ；Cl ‘ 90. 8 ； C4 ‘ 77. 6 ；C2 ‘ 74. 6 ；C5 ‘ 65. 3 ；C3 ‘ 34. 2 ；Stearoyl (C = 0) 174. 5 ；34. 9 (-CH2-CO-)； 33. 0,30. 7 30. 1 (-CH2-Stearoyl backbone) ；26. 0 (-CH2-CH2-CO-) ；23. 7 (-CH2-CH3)； 14. 4 (CH3-)]，产率 88%。实施例8把0. 5g虫草素、22. 5ml四氢呋喃、20mg来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的脂肪酶(10，000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和1.5ml乙酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于30°C、150rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应Mi后，6000rpm离心除去脂肪酶，减压(0.02MPa)蒸发去除有机介质；残留物用乙醇溶解，再减压(0.02MPa)蒸发去除乙醇，真空干燥(35°C、0. 06MPa)即得5' -0-乙酰虫草素酯化衍生物C12H15N5O4[13C 匪R :C6156. 2 ；C2152. 4 ；C4148. 9 ；C8139. 7 ；C5119. 1 ；Cl ‘ 90. 8 ；C4 ‘ 77. 6 ；C2 ‘ 74. 6 ； C5' 65. 4 ；C3' 34. 2.Acetyl :171. 3(C = 0) ;20· 7(-CH3)]，产率 56%。
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实施例9把Ig虫草素、85ml四氢呋喃、2g来源于米黑毛霉(Mucor miehei)的脂肪酶 (1000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和IOml硬脂酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于 50°C、150rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应24h后，过滤除去脂肪酶，减压(0. 02MPa)蒸发去除有机介质；所得到的残留物经乙醚充分洗涤，减压(0.02MPa)蒸发，而后残留物用乙醇溶解，再减压(0.02MPa)蒸发去除乙醇，真空干燥(35°C、0.06MPa)即得5' -0-硬酯酰虫草素酯化衍生物 C^8H47N504["C 匪R :C6156. 2 ；C2152. 4 ；C4148. 9 ；C8139. 7 ；C5119. 1 ； Cl ‘ 90. 8 ；C4 ‘ 77. 6 ；C2 ‘ 74. 6 ；C5 ‘ 65. 3 ；C3 ‘ 34. 2 ；Stearoyl (C = 0) 174. 5 ； 34. 9 (-CH2-CO-) ；33. 0,30. 7 30. 1 (-CH2-Stearoyl backbone) ；26. O (-CH2-CH2-CO-)； 23. 7 (-CH2-CH3) ； 14. 4 (CH3-)]，产率 78 %。实施例10把0. 5g虫草素、22. 5ml吡啶、20mg来源于南极假丝酵母(Candida antarctica) 的脂肪酶(10，000U/g，诺维信中国生物技术有限公司)和1.5ml乙酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于30°C、150rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应他后，过滤除去脂肪酶，减压 (0. 02MPa)蒸发去除有机介质；残留物用乙醇溶解，再减压(0.02MPa)蒸发去除乙醇，真空干燥(35°C、0. 06MPa)即得 5 ‘ -0-乙酰虫草素酯化衍生物 C12H15N5Oj13C NMR :C6156. 2 ； C2152. 4 ；C4148. 9 ；C8139. 7 ；C5119. 1 ；Cl ‘ 90. 8 ；C4 ‘ 77. 6 ；C2 ‘ 74. 6 ；C5 ‘ 65.4; C3' 34. 2. Acetyl :171. 3 (C = 0) ；20. 7 (-CH3)]，产率 50%。实施例11把Ig虫草素、85ml吡啶、2g来源于米黑毛霉(Mucor miehei)的脂肪酶(1000U/ g，诺维信中国生物技术有限公司)和IOml硬脂酸乙烯酯放入具塞三角瓶中，置于50°C、 150rpm的水浴恒温振荡器内振荡，反应24h后，6000rpm离心除去脂肪酶，减压(0. 02MPa) 蒸发去除有机介质；所得到的残留物经乙醚充分洗涤，减压(0.02MPa)蒸发，而后残留物用乙醇溶解，再减压(0.02MPa)蒸发去除乙醇，真空干燥(35°C、0.06MPa)即得5' -0-硬酯酰虫草素酯化衍生物 C28H47N5O4PC 匪R :C6156. 2 ；C2152. 4 ；C4148. 9 ；C8139. 7 ；C5119. 1 ； Cl ‘ 90. 8 ；C4 ‘ 77. 6 ；C2 ‘ 74. 6 ；C5 ‘ 65. 3 ；C3 ‘ 34. 2 ；Stearoyl (C = 0) 174. 5 ； 34. 9 (-CH2-CO-) ；33. 0,30. 7 30. 1 (-CH2-Stearoyl backbone) ；26. 0 (-CH2-CH2-CO-)； 23. 7 (-CH2-CH3) ； 14. 4 (CH3-)]，产率 70 %。
权利要求
1.一种生物催化制备虫草素酯化衍生物的方法，其特征在于以丙酮、四氢呋喃或吡啶为溶剂，以C2 C18碳链长度的脂肪酸酯为酰基供体，在反应温度30 50°C下，利用脂肪酶催化虫草素进行酰化反应，合成得到虫草素酯化衍生物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的溶剂为丙酮。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于把虫草素、脂肪酸酯和溶剂按质量/体积/体积比例1 3 10 45 85混合，按脂肪酶与虫草素的用量之比为400 2000U/ g的比例加入脂肪酶，而后加热至30 50°C，反应6 M小时后，分离得到虫草素酯化衍生物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于虫草素、脂肪酸酯和溶剂按质量/体积/体积比例1 6 60混合。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的酰化反应在振荡速度为150rpm的条件下进行。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述脂肪酶来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)禾口米漂毛霉(Mucor miehei)。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的分离方法如下酰化反应混合物经过滤或6000rpm离心除去脂肪酶，再减压蒸发去除有机介质，所得到的残留物经乙醇溶解， 减压蒸发去除乙醇，真空干燥即得虫草素酯化衍生物。
全文摘要
本发明属于生物催化与生物合成领域，涉及一种生物催化制备虫草素酯化衍生物的方法。该方法是以丙酮、四氢呋喃或吡啶为溶剂，以C2～C18碳链长度的脂肪酸酯为酰基供体，在反应温度30～50℃下，利用脂肪酶催化虫草素进行酰化反应，合成得到虫草素酯化衍生物。本发明具有反应条件温和、对环境友好、反应具有高度选择性和可控性、反应过程简单、产物易从反应混合体系中分离等优点。
文档编号C12P19/40GK102242169SQ20111016342
公开日2011年11月16日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者陈志刚, 韩永斌, 顾振新 申请人:南京农业大学