一种NAD+类似物及其合成和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种ＮＡＤ↑［＋］类似物及其合成和应用，其结构式Ⅰ，是由烟酰胺单核苷酸与相应的醇反应生成的磷酸二酯化合物。其中Ｒ为Ｃ↓［４］－Ｃ↓［１５］饱和或不饱和的烷基，或含有杂原子的Ｃ↓［２］－Ｃ↓［１０］饱和或不饱和烷基Ａ；（Ｒ见式Ⅱ）。该ＮＡＤ↑［＋］类似物可以促进微生物如大肠杆菌和酿酒酵母的生长；也可作为脱氢酶辅因子用于催化氧化还原反应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一类NAD+类似物，具体地说是具有各种取代基的饱和及不饱 和烷烃、芳香烃为腺苷一磷酸(adenosine monophosphate, AMP)类似物的磷 酸二酯化合物以及以一系列縮合试剂合成NAD+类似物——具有磷酸二酯结构 NAD+类似物的方法，以及该化合物作为微生物(如大肠杆菌和酿酒酵母)生 长的促进剂；也可作为脱氢酶辅因子用于催化氧化还原反应。
技术介绍
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+)以及它 相应的还原态(NADH)，就是通常所说的辅酶I ，是生物体不可缺少的小分 子化合物，参与生命体中的氧化还原代谢及其它一系列重要生物化学过程，其 结构式如下OH OH O腺苷一磷酸(AMP) 烟酰胺单核苷酸(NMN) 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的化学结构在细胞内，NAD+主要起传递氢和电子的作用，许多重要氧化还原酶都依 赖于NAD+。除了氧化还原功能外，在细胞的许多非氧化还原生命过程中，NAD+同样 起到非常重要的作用。NAD+在细胞的繁殖、生长、分化、凋亡等生命活动中 都是不可缺少的小分子化合物。NAD+同样可以作为组蛋白去乙酰化酶 (sirtuins)的底物，在酶催化下，将组蛋白上的乙酰基移去(G. Blander etal. 历0c/2em 2004, 73, 417435.)，使组蛋白能够顺利完成DNA复制、转 录和修复等重要功能(H. N. Lin Org.历omo/. C/zem. 2007, 5, 2541-2554.)。有 文献报道，NAD+浓度的提高有助于延长酵母的寿命(Haigis, M. C.; Guarente， L. P. Genes DeV. 2006, 20, 2913—21.)。基于NAD+结构复杂，性质不稳定等特点，人们对其进行了许多化学改造。 目前，对NAD+的改造工作很多，最近的一些工作有对腺苷一磷酸(AMP)部 分(C. J. W. Mort et al.所oorg.C/7e肌2004, W, 475— 487.)改造、核糖环OHPIO----THOHPIOooNr5(G,C. Zhou et al. / 為.C/7昆2004,风5690-5698.)改造以及烟酰胺部 分(N. E. Batoux et al. 7^ra/2Wraw 2004, 60, 6609- 6617.)改造，对焦磷酸的改 造也有报道(L. Chen et al.MW. Ozew. 2007, 〃,3152—3155.)。上 述工作都是建立在对NAD+原有结构进行化学修饰基础上，难以克服其化学性 质上不稳定性，化学合成、分离困难等缺点。 一H. C. Lo et al. (/"org. C/2e附.2001， 6705-6716.)曾经采用甲醇为腺苷一 磷酸(AMP)部分的替代物与烟酰胺单核苷酸在DCC/DMAP下，合成了NAD+产物在分离过程中容易分解。另外，如果采用其他的醇为腺苷一磷酸(AMP) 部分的替代物，则找不到合适的溶剂溶解烟酰胺单核苷酸，同时糖环上2'， 3' 羟基也会参加反应，所以此种方法不适合合成本专利技术的NAD+类似物。H. C. Lo et al. C/2e肌/"f.五d 2002, 47， 478-481.)报道了用上述类似物作为马肝脱氢酶(HLADH)的辅因子还原酮为手性醇的例子，但所用的 还原试剂为稀有金属Rh，价格昂贵，操作繁琐，对空气敏感，辅因子结构过 于简单，与酶的结合不够紧密。本专利技术的目的在于避免技术背景中困难，对NAD+结构进行了分析，保留 了烟酰胺单核苷催化功能区，对腺苷和焦磷酸部分进行改造一以结构简单的醇 和磷酸二酯结构替代，合成了一种磷酸二酯类NAD+类似物，这种类似物具有 结构相对简单，化学性质相对稳定的特点。本专利技术另一 目的是提供了合成具有磷酸二酯骨架NAD+类似物的方法。 本专利技术的目的还在于提供这种NAD+类似物可以作为微生物(如大肠杆菌 和酿酒酵母)生长的促进剂；也可用NaBH4或玻碳电极将NAD+类似物还原后， 作为脱氢酶辅因子用于催化氧化还原反应，具有更易于与HLADH结合，更经 济，操作简便，酶的催化活性更高等特点。 本专利技术的NAD+类似物具有如下结构式结构式中烟酰胺单核苷酸为(3-构型；核糖为D-构型；与烟酰胺单核苷酸相连的R为C4-d5饱和或不饱和的烷基，或含有氧、氮、氯、溴或硫杂原子的C2-d。饱和或不饱和烷基，以下称之为A;类似物，但是这种方法产率低、副产物多、分离困难，并且
技术实现思路
或R为"、 n ，以下称之为B，其中A—为芳香烃^^或W; 与烟酰胺单核苷酸磷酸相连的链中X二CH2、 O或S， n=0-3; W为卤素、d-C5 垸氧基、CrC5烷巯基、d-C5烷基氨基、芳基酰胺基、垸基酰胺基或d-C5卤代 烃基；N=N或R为AK^或R为A「3朴N，以下称之为C，其中A一为苯环或萘环，1=0-2;9 N=N，以下称之为D，其中A—为芳香环^^2、R"为C广C5烷基、d-C5垸氧基、Q-C5烷硫基、d-C5垸基酰氨基、C,-C5卤代烃基或卤素，各连接链中11=0-10， ^1=0-10或1=0-2，卤 (素)为F、 Cl或Br。本专利技术中NAD+类似物合成方法如下1) 参照文献(S. M. Graham, D. J. Macaya, R. N. Sengupta et al. Og. 2004, 6, 233-236.)合成2', 3，-二乙酰基烟酰胺单核苷酸吡啶盐；2) 在有机溶剂中，加入步骤l)合成的吡啶盐、醇和縮合试剂，在-10~35 。C搅拌反应16-72小时，再经脱乙酰化，得到含有R为A或B取代基的目标NAD+ 类似物；其中2，， 3，-二乙酰基烟酰胺单核苷酸吡啶盐、醇和縮合试剂的摩尔比例为1: 1 5: 1~20;有机溶剂为DMF和吡啶的混合溶剂，混合体积比例为l: 1 15;所用縮合试剂为碳酰亚胺衍生物、酰氯、磷酰氯、双(2-氧代-3-恶唑烷基)磷 酰氯(BOP-Cl)、 2,4，6-三异丙基苯磺酰氯(TPS-C1)或l-对硝基苯磺酸基-l， 2， 4-三唑(TPS-N);所用醇为A-OH或B-OH;一OH3)采用步骤2)的方法，当其选用的醇为时，获取其中间产物N3nh7P、rn 、S夕Ar2、。-2 。a。。a。 ，将此中间产物和叠氮化合物N，m^或 n=0-1 m=1-10溶解于混合溶剂中，加入催化剂，10 40'C搅拌反应12-48小时，经脱乙酰化， 得到含有C或D取代基的目标NAD+类似物；、、nh2其中 w 5"a。、叠氮化物和催化剂的摩尔比例为l: 1 10: 0.1 20，混合溶剂为甲醇，乙醇，丙醇，叔丁醇，正丁醇，二氯甲烷，氯仿，1,2-二氯乙烷，N,N-二甲基甲酰胺，甲酰胺，吡啶，乙腈，丙酮或二甲基亚砜和水(其中水的体积占30 50%)的混合溶剂，催化剂为Cu/CuS04 (摩尔比为 1 10: 1)或抗坏血酸钠/CuS04 (摩尔比为1 10: 1)，叠氮化合物中Ai^和Ar3 依上所述。所述碳酰亚胺衍生物为N,N，-二环己基碳酰二亚胺(DCC)、 N,N，-二异丙 基碳酰二亚胺(DIC)或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＮＡＤ↑［＋］类似物，其特征在于：其具有如下结构式：　＊＊＊　结构式中烟酰胺单核苷酸为β－构型；核糖为Ｄ－构型；　与烟酰胺单核苷酸相连的Ｒ为Ｃ↓［４］－Ｃ↓［１５］饱和或不饱和的烷基，或含有氧、氮、氯、溴或硫杂原子的Ｃ ↓［２］－Ｃ↓［１０］饱和或不饱和烷基，以下称之为Ａ；　或Ｒ为＊＊＊，以下称之为Ｂ，其中Ａｒ↑［１］为芳香烃＊＊＊或＊＊＊；与烟酰胺单核苷酸磷酸相连的链中Ｘ＝ＣＨ↓［２］、Ｏ或Ｓ，ｎ＝０－３；Ｒ↑［１］为卤素、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］烷 氧基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］烷巯基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］烷基氨基、芳基酰胺基、烷基酰胺基或Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］卤代烃基；　或Ｒ为＊＊＊，以下称之为Ｃ，其中Ａｒ↑［２］为苯环或萘环，１＝０－２；　或Ｒ为＊＊＊，以下称之为Ｄ，其 中Ａｒ↑［３］为芳香环＊＊＊或＊＊＊；Ｒ↑［２］为Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］烷基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］烷氧基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］烷硫基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］烷基酰氨基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］卤代烃基或卤素，各连接链中ｎ＝０－１０，ｍ＝０－１０，ｌ＝０－２；卤素为Ｆ、Ｃｌ或Ｂｒ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宗保，刘武军，吴思国，侯淑华，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]