辅酶烟酰胺腺嘌呤系列化合物的合成研究

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luo_yu
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烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADP+)及其它们的还原型NADH、NADPH作为氧化还原酶的辅酶,参与400多种酶催化反应,在酶促反应中起着传递氢负离子和电子的作用,在生物细胞中起着不可或缺的作用。该类辅酶参与的生物催化反应有着酶催化的特点,即高效、选择性强、产率高的特点。在手性化合物和医药前体化合物的合成上有着广泛的应用。但其价格昂贵,无法满足工业化应用的需求。因此,研究出一条价格低廉,成本可控的合成路线很有必要。  在化学结构中,NAD+含有一个连接两个5-核苷酸的磷酸酐键,分别为5-腺嘌呤单核苷酸(Adenosine5-monophosphate,AMP)和5-烟酰胺单核苷酸(β-nicotinamide adenine dinucleotide,β-NMN)。目前已有文献报道NAD+和NADP+主要通过生物法合成,即通过体外严格模拟了生物体内的代谢特征,利用酶来催化完成相应的过程,所以条件相对苛刻、价格昂贵。化学法合成也仅限于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的前体化合物合成。因此,在前人工作基础上总结创新出一条新的便捷、成本低的,适合扩大规模的合成路径是我们工作的需要。  本文的主要内容是NAD+和NADP+及中间体的化学合成及路线筛选,确定NAD+的化学合成主要分两部分:1.中间体βNMN的化学合成,以烟酸乙酯与四乙酰核糖为原料,在三氟甲磺酸三甲基硅酯为催化剂催化下生成化合物4-1,紧接着在氨基甲醇中脱保护生成化合物烟酰胺呋喃核糖(4-2),在磷酸三甲酯溶液中与三氯氧磷发生磷酸化反应生成化合物烟酰胺腺嘌呤单核苷酸(4-3),实验过程中我们优化了溶剂、温度、催化剂用量、反应原料配比等条件,产率达到70.0%;2.β-NMN和AMP偶联成NAD+,即化学法催化偶联和生物催化法反应,在采用化学法合成产率不到15.0%的同时,我们选择来源于Methanothermobactersp.CaT2的烟酰胺单核苷酸腺苷酰转移酶基因,基于该基因片段的核酸序列高效表达烟酰胺单核苷酸腺苷酰转移酶,将诱导合成的酶用于催化NMN生成NAD+,单步反应转化率达到99.0%;3.NADP+的合成通过NAD激酶催化NAD+来完成;4.完成辅酶的再生转化。  所合成的化合物均通过了1H NMR,13C NMR和MS的分析测定及结构表征。
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