离子性液体包覆的酶制造技术

本发明专利技术公开了一种离子性液体包覆的酶，其中离子性液体是一种有机盐，它在约１５０℃或以下温度呈液相。本发明专利技术的离子性液体包覆的酶能显著提高酶的功能，例如当酶（如脂肪酶）被离子性液体包覆后，其对映体选择性和稳定性均能得到改善。此外，甚至在离子性液体包覆的酶被重复利用时，所得到的对映体过量，及酶的对映体选择性和酶活性也不会退化。包覆的酶用作提供在合成手性杀虫剂、药物、天然化学物质等所需的手性中间体的催化剂。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术
技术介绍
领域本专利技术涉及用离子性液体包覆的酶，特别是涉及离子性液体包覆的酶的制备和应用，该离子性液体包覆的酶比未包覆的酶具有更好的对映体选择性，并可以重复利用而不会明显失去酶的催化活性。相关的现有技术利用水解酶对外消旋底物进行酶动力学分析为制备旋光化合物提供了一种有用的方法。在水解酶中，因为脂肪酶(脂类水解酶)表现出广泛的底物特异性而非常有用。脂肪酶尤其在有机溶剂中离析外消旋醇及其酯中特别有用。然而，它们经常表现出不太令人满意的对映体选择性，导致分辨性不高。因此，非常必要开发新的方法来提高脂肪酶的对映体选择性。至今已有许多技术被用来解决对映体选择性的问题，其中一个典型的方法是用脂类(Okahata，Y.；Hatano，A.；Ijiro，K.TetrahedronAsymmetry 1995，6，1311)或表面活性剂(Huang，S.Y.；Chang，H.L.；Goto，M.Enzyme Microb.Technol.，1998，22，552)来包覆酶。然而，这些方法相当繁杂并会引起酶的活性丧失。专利技术概述本专利技术的目的是提供一种相对于未包覆的天然酶而言具有更好的对映体选择性和可重复利用性能好的包覆的酶。本专利技术的另一目的是提供一种制备包覆酶的方法，该包覆的酶相对于未包覆的天然酶而言具有更好的对映体选择性和更好的重复利用性。本专利技术的再一目的是提供一种利用包覆的酶来制备旋光异构体的方法。为达到上述目的，本专利技术提供一种离子性液体包覆的酶(本文中，离子性液体被定义为在约150℃或低于150℃的温度下呈液相的有机盐)。本专利技术还提供一种制备离子性液体包覆的酶的方法，其中包括如下步骤将适合于包覆酶的离子性液体在其熔点或熔点之上的温度下进行溶解；将酶与溶解的离子性液体进行混合；将所得到的混合物在室温下冷却以将包覆在酶上的离子性液体固化。本专利技术还提供一种制备具有高对映体过量(Enantiomeric Excess)的旋光异构体的方法，包括用离子性液体包覆的酶将外消旋化合物过量的任意一种对映体进行选择性的反应的步骤。优选实例方案的详细描述(专利技术详述)通过下面的详细描述，对本专利技术的更完整的评价及本专利技术所带来的许多优点将是显而易见的，并且更易于理解。本专利技术公开了一种离子性液体包覆的酶(ILCE)的制备和在动力学离析外消旋醇中的应用。术语“离子性液体”在本专利技术中是指在室温下呈固相而通常在其约150℃的熔点温度或低于150℃的熔点温度下呈液相的有机盐。作为酶包覆物质的固态离子性液体(例如1-烷基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐)是从1-甲基咪唑通过两步骤而合成得到的。已经有许多关于将离子性液体用作催化反应的溶剂的研究(Wasserscheid P.；Wilhelm，K.Angew.Chem.Int.ED.2000，39，3772)，这些研究表明离子性液体作为传统有机溶剂的替代品具有广泛的潜在用途。因为它具有沸点高、并且能改善酶的活性和催化剂的选择性而对环境有利。对在离子性液体中进行生物催化反应的研究也表明相对于常规的有机溶剂而言，具有诸多优点如改善酶活性和对映体选择性(Kim，K.W.；Song，B.；Choi，M.Y.；Kim，M.J.Org.Lett.2001，3，1507.；Erbeldinger，M.；Mesiano，A.J.；Russell，A.J.Biotechnol.Prog.2000，16，1131；Lau，R.M.；Rantwijk，F.van；Seddon，K.R.；Sheldon R A.Org.Lett.2000，2，4189.)。用于包覆酶的离子性液体在室温下呈固相，而加热到熔点或更高温度时变成液相。因而，离子性液体在150℃或低于150℃，优选在120至150℃之间呈液相。离子性液体的有机阳离子可以包括杂环化合物阳离子，和与其阳离子形成离子键的有机或无机阴离子。杂环化合物由至少一个选自N、O、S或其组合的杂原子所组成，其中杂原子的数目优选为1到4个，更优选为1到2个。杂环化合物的阳离子是可选自咪唑鎓、吡啶鎓、哒嗪鎓(pyridazinium)、嘧啶鎓(pyrimidinium)、吡嗪鎓(pyrazinium)、吡唑鎓(pyrazolium)、噻唑鎓(thiazolium)、噁唑鎓(oxazolium)、三唑鎓(triazolium)和它们的取代化合物的阳离子。有机或无机阴离子可以是下列任何一种双(全氟乙磺酰)二酰亚胺(bis(perfluoroethyl sulfonyl)imide))(N(C2F5SO2)2-)、双(三氟代甲磺酰)二酰亚胺(bis(trifluoromethyl sulfonyl)imide)(N(CF3SO2)2-)、甲基三(三氟代甲磺酰)(tris(trifluoromethyl sulfonyl)methide))(C(CF3SO2)2-)、三氟甲烷砜二酰亚胺(trifluoromethane sulfonimide)、三氟代甲砜二酰亚胺(trifluoromethylsulfonimide)、三氟代甲磺酸盐(trifluoromethyl sulfonate)、AsF6-、ClO4-、PF6-和BF4-。本专利技术所述的离子性液体优选自由下列通式1所代表的化合物通式1 其中X选自苯基、取代苯基、异丁烯酰酯、OCOCH3、CO2CH3和CN；Y是BF4或PF6；并且n是2到5的整数。取代苯基基团是具有至少一个选自C1-3烷基、C1-3烷氧基、酯、酰胺、羟基、氰基、卤素或硝基的基团所取代的苯基基团。本专利技术所述的制备离子性液体包覆的酶(ILCE)的制备方法，包括将适合于包覆酶的离子性液体在其熔点或高于其熔点温度下进行熔解；将酶与溶解的离子性液体混合；将混合物在室温下冷却以将包覆在酶上的离子性液体固化。本专利技术所述包覆酶是通过与熔化的离子性液体进行混合，并冷却该混合物就可简单得到。酶的包覆是通过加热固体离子性液体到其熔点之上以得到其液相而开始，接着加入酶粉。得到的异源混合物继而被冷却以获得一种固态溶液。最后，固态溶液通过刮刀(spatula)研磨制成细小颗粒。该细小颗粒作为ILCE可用作外消旋醇分解的催化剂。该ILCE表现出比未被包覆的天然酶的对映体选择性要好，是后者的1.5-2倍。适合于包覆酶的离子性液体可以商业购买获得或通过任何本领域技术人员根据通常知晓的方法来合成得到。例如，由通式1所表示的1-(3-苯丙)-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐可以通过如下反应得到用C与1-氯-3-异丙苯(1-chloro-3-phenylpropane)反应以获得1-(3-苯丙)-3-甲基咪唑鎓氯化物，然后用HPF6交换阴离子。离子性液体的使用量依所使用酶的类型而变化，但优选的是每1克酶使用5-20克的离子性液体。当离子性液体的用量少于5克时，包覆效果是不够的。而当离子性液体的用量超过20克时，每单位重量的被包覆的酶活性减少，因而也不是优选的。可用离子性液体包覆的酶包括，但是不限于方便地用于制备旋光活性化合物的脂肪酶。脂肪酶的典型例子包括葱头假单胞菌(Pseudomonascepacia)脂肪酶(LPS)、大西洋假丝酵母(Candida Antarctica)脂肪酶(CAL)、皱摺假丝酵母(Cand本文档来自技高网...

【技术保护点】
被离子性液体包覆的酶，其中离子性液体是一种在约１５０℃或１５０℃以下温度的有机盐。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金万柱，李在官，
申请(专利权)人：POSCO公司，学校法人浦项工科大学校，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]