一种酶催化多组分反应合成环肽的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种环肽的合成方法，具体涉及一种酶催化多组分反应合成环肽的方 法。
【背景技术】
[0002] 环肽具有优异的抗菌、抗肿瘤、抗免疫活性，并且能形成受限构象，与相应线性肽 相比其在生物体内具有更好的抗酶解和抗化学降解的能力。受限构象在药物设计中被称为 "特权结构（PrivilegedStructures) "，具有受限构象的环肽还具有更好的特异性和革巴向 亲和力，因此环肽已经广泛应用于医药、材料等领域。
[0003] 自20世纪40年代首个环肽（GramicidinS)被发现以来，环肽的合成通常以氨基 酸为原料，通过内酰胺化作用、内酯化作用、连接反应（ligationreactions)、疏基-硫酯 交换反应等化学方式完成肽链的头尾环合，或通过模板法环化反应、金属离子辅助环化反 应、静电可控环化反应、叠氮-炔环加成反应、关环复分解反应等方法引入构象元素进而完 成链端基的连接。但是，这些方法仍然有很大的缺点，例如：绝大多数反应体系为高稀溶液 (10 3~10 4mol/L)，需要筛选特定金属离子、添加剂（催化剂、缩合剂等），后期分离纯化复 杂，以及线性肽前体活性基团保护方法繁琐等。因此，在液相中用非氨基酸法高效构建直链 肽分子，并在原位诱导环化实现环肽的合成方法具有十分重要的意义。
[0004] 1850年，Strecker发现胺、醛（酮）、氰化氢的三组分反应（Strecker反应）可以 合成氨基酸，随后合成化学家对于多组分反应的研究兴趣日益增长。Passerini反应，Ugi 反应和铜催化三组分反应已经用于高效合成功能小分子及拓扑结构可控的序列规整高分 子。虽然，很多研究者尝试通过多组分反应体系来合成环肽，但到目前为止只能够通过Ugi 四组分反应合成出模拟环肽（cyclicpeptidomimetics)，其结构中不具备肽键单元。
[0005]Ostaszewski等利用新型Ugi三组分反应体系一当量醛、两当量胺和一当量异腈 在酶的催化作用下成功制备了二肽，但是二肽的端基都是惰性基团，无法进一步成环。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，为了解决现有技术中利用多组分反应制备环肽过程中存在的 难以在分子间扩链或者分子内成环的问题，提供一种在酶的催化作用下，既易于在分子间 扩链也易于在分子内成环的环肽的合成方法。
[0007] 为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
[0008] -种多组分反应合成环肽的方法，包括在液相体系中，将二胺、异腈、醛在酶的催 化作用下发生反应，得到环肽。
[0009] 反应过程如下所示：
[0010]
[0011] 上述多组分反应合成环肽的方法中，所述二胺、异腈、醛按摩尔比1 :1 :1进行反 应。
[0012] 上述多组分反应合成环肽的方法中，所述液相体系为水、氯仿中的一种或两种。
[0013] 上述多组分反应合成环肽的方法中，优选的，所述液相体系为水。
[0014] 上述多组分反应合成环肽的方法中，二胺、异腈或醛在液相体系中的浓度分别为 0?06 ~0? 5mol/L〇
[0015] 上述多组分反应合成环肽的方法中，所述酶为脂肪酶。
[0016] 上述多组分反应合成环肽的方法中，优选的，所述脂肪酶为南极假丝酵母脂肪酶 (Candidaantarcticalipase)〇
[0017] 上述多组分反应合成环肽的方法中，所述二胺的胺基间碳原子数为3-13,且溶于 水。优选，2, 2-二甲基-1，3-丙二胺和1，3-丙二胺；最优选，2, 2-二甲基-1，3-丙二胺。
[0018] 上述多组分反应合成环肽的方法中，优选的，所述醛为异戊醛和正丁醛。
[0019] 上述多组分反应合成环肽的方法中，优选的，所述异腈为异腈乙酸乙酯。
[0020] 与现有技术相比，本发明的优点如下：
[0021] 1、本发明的酶催化多组分反应合成环肽的方法，将二胺引入多组分反应，在酶的 催化下通过分子间扩链和分子内成环制备含有不同数量的肽键单元的环肽；不需要其他的 催化剂或者缩合剂，高效构建直链肽分子，并在原位诱导环化实现环肽的合成。
[0022] 2、本发明的酶催化多组分反应合成环肽的方法，在水、氯仿或水与氯仿混合的液 相体系中，反应物二胺、异腈、醛在脂肪酶的作用下，反应得到环肽；尤其在有水的作用下， 线性肽分子间的氢键作用力降低了其在水中的溶解度，导致受限的空间构象，另外水分子 促进了线性肽分子的折叠，上述因素协同促进了水相中环肽的形成，生成的环肽纯度高大 于 95%。
[0023] 3、本发明的酶催化多组分反应合成环肽的方法，可以在反应物的高浓度（0. 5mol/ U下进行，和现有的在液相体系进行的成环反应方法相比，反应物浓度（在极稀溶液，一般 为10 4~10 3mol/L)提高了几个数量级。
[0024] 4、本发明的酶催化多组分反应合成环肽的方法，工艺简单、生成的环肽纯度高，分 离纯化简单。
【附图说明】
[0025] 图1为氯仿相酶催化三组分反应的原液质谱图（正丁醛、2, 2-二甲基-1，3-丙二 胺）。
[0026] 图2为水相酶催化三组分反应的原液质谱图（正丁醛、2, 2-二甲基-1，3-丙二 胺）。
[0027] 图3为氯仿/水混合相酶催化三组分反应的原液质谱图（正丁醛、2, 2-二甲 基-1，3-丙二胺）。
[0028] 图4为水相酶催化三组分反应的质谱图（异戊醛、2, 2-二甲基-1，3-丙二胺）。
[0029] 图5为水相酶催化三组分反应纯化后的MALDI-T0F谱图（异戊醛、2, 2-二甲 基-1，3-丙二胺）。
[0030] 图6为水相酶催化三组分反应的原液质谱图（正丁醛、1，3-丙二胺）。
[0031] 图7为水相酶催化三组分反应的原液质谱图（正丁醛、4, 7, 10-三氧-1，13-十三 烷二胺等二胺）。
【具体实施方式】
[0032] 本发明的所有实施例中的原料、试剂如无特殊说明均为市售商品。下面结合附图 和具体实例对本发明的实施进一步进行说明，但是本发明的实施不仅限于此。
[0033] 实施例1
[0034] 氯仿相：在20毫升的小瓶中加入5毫升氯仿，通氩气十分钟除去氯仿中的氧。然 后往溶液中加入反应物（二胺、异腈、醛）总质量的20%的南极假丝酵母脂肪酶，1毫摩尔 的正丁醛和1毫摩尔的2, 2-二甲基-1，3-丙二胺，室温下搅拌15分钟。待反应液完全澄 清后，往反应液中加入1毫摩尔的异腈乙酸乙酯，反应液室温下搅拌48小时。反应结束后， 反应液为亮黄色澄清液，将反应液和脂肪酶分离，直接用质谱分析反应液组成。氯仿相不做 HPLC纯化。
[0035] 对反应液进行了质谱表征。在众多的离子信号峰中，发现了 242. 2, 483. 4和724. 5 三个特殊的信号峰，它们分别对应与不同分子量的环肽，如图1所示。
[0036] 形成的环肽结构和得率见表1，用质谱定量分析，氯仿中环肽和直链肽共存，其中 环肽相对含量为40%。
[0037] 实施例2
[0038] 水相：在20毫升的小瓶中加入5毫升水，通氩气十分钟除去水中的氧。然后往溶 液中加入然后往溶液中加入反应物（二胺、异腈、醛）总质量的20%的南极假丝酵母脂肪 酶，1毫摩尔的正丁醛和1毫摩尔的2, 2-二甲基-1，3-丙二胺，室温下搅拌15分钟。待反 应液完全澄清后，往反应液中加入1毫摩尔的异腈乙酸乙酯，反应液室温下搅拌48小时。
[0039] 对反应液进行了质谱表征，如图2所示，四个规整的信号峰242. 2, 483. 4, 724. 5和 965. 7,分别对应相应分子量的环肽，杂质离子峰非常少。
[0040] 形成的环肽结构和得率见表1，用质谱定量分析，水中产物几乎为环肽，其中环肽 相对含量为95%。
[0041] 实施例3
[0042] 氯仿/水混合相：在20毫升的小瓶中加入5毫升氯仿/水（体积比1:1)，通氩气 十分钟除去溶液中的氧。然后往溶液中加入反应物（二胺、异腈、醛）总质量的20%的南 极假丝酵母脂肪酶，1毫摩尔的正丁醛和1毫摩尔的2, 2-二甲基-1，3-丙二胺，室温下搅 拌15分钟。待反应液完全澄清后，往反应