含有表面活性剂的酶促反应介质制造技术

技术编号:22174201 阅读:37 留言:0更新日期:2019-09-21 14:52
本发明专利技术涉及用于酶促合成反应的水性反应混合物,所述水性反应混合物包含表面活性剂。所述反应混合物中的表面活性剂增加了所述酶促反应的稳定性和产率。此外,本发明专利技术提供了用于使用所述水性反应混合物进行酶促反应的方法。

Enzymatic Reaction Medium Containing Surfactant

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含有表面活性剂的酶促反应介质
本专利技术涉及用于酶促合成反应的改善的反应介质。反应介质包含特定的表面活性剂,与常规表面活性剂相比,所述特定的表面活性剂增强了化学反应的反应物和产物的溶剂化并提高了酶的活性。特定的表面活性剂的使用导致产率提高和酶促反应更稳健。因此,本专利技术提供了包含酶和表面活性剂的反应混合物以及使用所述反应混合物进行酶促反应的方法。
技术介绍
制药和化学工业迫切需要新的有机化学催化合成方法,以满足日益严格的环境限制。此外,新的催化程序对于生产正在成为分子和生物医学研究目标的新兴有机化合物类别是必要的。酶催化的化学转化现在被广泛认为是传统(非生物)有机合成的实际替代方案,并且对某些棘手的合成问题而言是方便的解决方案。酶促反应通常在水性介质中进行。然而,合成化学工业中许多感兴趣的底物和产物是疏水的并且是仅部分水溶性的。为了提高溶解度,通常将有机溶剂添加到反应混合物中。另一方面,这些有机溶剂对许多酶的稳定性和性能是有害的。此外,若干种有机溶剂对环境有害。因此,本领域需要提供用于酶促合成反应的反应介质,所述反应介质能够将疏水底物和产物溶剂化,且不会干扰酶促反应的稳定性和产率。
技术实现思路
本专利技术基于以下发现:通过向反应混合物中添加特定的表面活性剂,可以提高使用酶作为催化剂的化学合成反应的性能。表面活性剂可用于酶促合成反应,以增加反应的反应物和产物的溶剂化。然而,这些表面活性剂负面地影响酶的活性和稳定性。诸位专利技术人现在发现,与常规表面活性剂或共溶剂相比,使用维生素E衍生的表面活性剂(如TPGS-750-M)大大提高了酶促反应的性能。在更低温度下反应的产率也增加,并且即使在不利条件(如低pH值)下反应仍然进行。在第一方面,本专利技术提供了水性反应混合物,所述水性反应混合物包含酶,所述酶的底物和表面活性剂,其中所述表面活性剂选自由以下组成的组:(i)具有下式I的表面活性剂:(ii)具有下式II的表面活性剂:和(iii)具有下式III的表面活性剂:其中R1包含聚(C1-4-亚烷基二醇)基团;R2、R3、R4和R5独立地是氢或C1-4-烷基;并且R6是C5-80-烷基或C5-80-烯基。在第二方面,本专利技术提供了进行酶促反应的方法,所述方法包括以下步骤:(a)提供根据本专利技术的第一方面所述的反应混合物,和(b)允许所述酶促反应继续进行。在第三方面,本专利技术提供了表面活性剂用于提高酶促反应的产率和/或稳定性的用途,所述用途包括将所述表面活性剂添加到包含酶和所述酶的底物的水性混合物中,其中所述表面活性剂选自由以下组成的组:(i)具有下式I的表面活性剂:(ii)具有下式II的表面活性剂:和(iii)具有下式III的表面活性剂:其中R1包含聚(C1-4-亚烷基二醇)基团;R2、R3、R4和R5独立地是氢或C1-4-烷基;并且R6是C5-80-烷基或C5-80-烯基。可以将以上方面组合。从以下描述和所附权利要求书,本专利技术的其他目的、特征、优点和方面对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。然而,应理解,以下描述、所附权利要求书和指示本申请的优选实施例的具体实例仅以说明的方式给出。从阅读以下内容,在所披露专利技术的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。具体实施方式在第一方面,本专利技术提供了反应混合物,所述反应混合物包含酶、所述酶的底物和表面活性剂,其中所述表面活性剂选自由以下组成的组:(i)具有下式I的表面活性剂:(ii)具有下式II的表面活性剂:和(iii)具有下式III的表面活性剂:其中R1包含聚(C1-4-亚烷基二醇)基团;R2、R3、R4和R5独立地是氢或C1-4-烷基;并且R6是C5-80-烷基或C5-80-烯基。本专利技术的技术适合于使用酶来催化反应的所有化学反应。它特别可用于使用酶促反应来合成有机化合物。适合于在本专利技术反应混合物中使用的酶包括,例如,氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶(合酶)、异构酶和连接酶(合成酶)。氧化还原酶可以催化C=O和C=C键的还原,C=O基团的还原胺化,以及C-H、C=C、C-N和C-O键的氧化。转移酶能够将官能团(如氨基、酰基、磷酰基、甲基、糖基、硝基和含硫基团)从一种化合物转移至另一种化合物。水解酶可以催化酯、酰胺、内酯、内酰胺、环氧化物、腈和其他基团的水解,以及对应的逆反应,以形成此类官能度。裂合酶(也称为合酶)可以催化小分子加成双键(如C=C、C=N和C=O)。异构酶可以催化异构体的转化(异构化),包括外消旋化、差向异构化和重排反应。连接酶(也称为合成酶)可以使用ATP作为能源形成复合化合物(类似于裂合酶)。在具体的实施例中,酶选自由以下组成的组:酮还原酶、烯还原酶、转氨酶、脱氢酶如醇脱氢酶和氨基酸脱氢酶、脂肪酶、酯酶和苯丙氨酸氨裂合酶。酶的具体实例包括酮还原酶、烯还原酶和丙氨酸转氨酶。酶以适合于进行反应的浓度(例如以相对于底物的量为约0.01%至约100%)存在于反应混合物中。特别地,酶能以相对于底物的量为约0.1%至约75%、约0.5%至约50%、约1%至约40%、约2%至约30%、约4%至约25%、或约5%至约20%的量存在。在这方面,“量”是指化合物的重量或化合物的摩尔量。在具体的实施例中,水性反应混合物进一步包含辅因子和/或辅酶。辅因子/辅酶的存在和类型取决于要进行的酶促反应。示例性辅因子包括烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP)、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)和吡哆醛单磷酸酯。这些辅因子可用于为酶促反应提供质子、电子和/或胺基团。NAD、NADP和FAD可以作为离子(例如NAD+、NADP+)或质子化(例如NADH、NADPH)存在于水性反应混合物中。辅因子能以化学计量的量存在于水性反应混合物中。特别地,辅因子的摩尔量可以至少与底物的摩尔量一样高。在其他实施例中,辅因子的量低于底物的量,特别是相对于底物的量在从约0.01%至约20%、约0.05%至约15%、约0.1%至约10%、约0.25%至约7.5%,或约0.5%至约5%的范围内。在这方面,“量”是指化合物的重量或化合物的摩尔量。在这些实施例中,如果需要,优选在反应期间再生辅因子。例如,反应混合物可以包含另外的酶,所述酶任选地与其对应的底物再生辅因子。例如,如果使用NAD、NADP或FAD作为辅因子,则水性反应混合物可以进一步包含脱氢酶如醇脱氢酶或葡萄糖脱氢酶,以及相应的底物如醇或葡萄糖。在其他实施例中,辅因子可以通过酶再生,所述酶还催化感兴趣的反应。在这些实施例中,这种酶的第二底物可以存在于水性反应混合物中,特别是以比感兴趣的底物显著更高的量存在,如以相对于感兴趣的底物至少2倍,优选至少4倍、至少10倍或至少50倍摩尔过量。例如,对于转氨酶反应,水性反应混合物可以包含胺化合物(如异丙胺),用于再生辅助因子(如吡哆醛单磷酸酯)。在具体实施例中,酶是酮还原酶,底物是酮,并且辅因子是NADP。在另一个实施例中,酶是烯还原酶,底物是包含碳-碳双键的化合物,并且辅因子是NAD。在另一个实施例中,酶是转氨酶,底物是酮,并且辅因子是吡哆醛单磷酸酯。水性反应混合物中的表面活性剂选自由以下组成的组:(i)具有下式I的表面活性剂:(ii)具有下式II的表面活性剂:和(iii)具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性反应混合物,所述水性反应混合物包含酶、所述酶的底物和表面活性剂,其中所述表面活性剂选自由以下组成的组:(i)具有下式I的表面活性剂:

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.19 CN PCT/CN2017/0716681.一种水性反应混合物,所述水性反应混合物包含酶、所述酶的底物和表面活性剂,其中所述表面活性剂选自由以下组成的组:(i)具有下式I的表面活性剂:(ii)具有下式II的表面活性剂:和(iii)具有下式III的表面活性剂:其中R1包含聚(C1-4-亚烷基二醇)基团;R2、R3、R4和R5独立地是氢或C1-4-烷基;并且R6是C5-80-烷基或C5-80-烯基。2.根据权利要求1所述的反应混合物,其中R1是聚(C1-4-亚烷基二醇)基团,所述基团经由共价键或连接基团附接至核心结构的氧原子上,并且任选地包含末端C1-4-烷基基团。3.根据权利要求2所述的反应混合物,其中所述连接基团是二羧酸,所述二羧酸形成核心结构和聚(C1-4-亚烷基二醇)基团的酯键。4.根据权利要求3所述的反应混合物,其中所述连接基团是具有2至20个碳原子的二羧酸,如琥珀酸或癸二酸。5.根据权利要求2至4中任一项所述的反应混合物,其中所述末端C1-4-烷基基团是甲基。6.根据权利要求1至5中任一项所述的反应混合物,其中所述聚(C1-4-亚烷基二醇)基团是聚(乙二醇)基团。7.根据权利要求1至6中任一项所述的反应混合物,其中所述聚(C1-4-亚烷基二醇)基团具有约250至2500g/mol,特别是约500至1500g/mol,如约550、约750或约1000g/mol的平均分子量。8.根据权利要求1至7中任一项所述的反应混合物,其中R5是甲基。9.根据权利要求1至8中任一项所述的反应混合物,其中R4是甲基。10.根据权利要求1至9中任一项所述的反应混合物,其中R2和R3独立地是氢或甲基。11.根据权利要求1至9中任一项所述的反应混合物,其中(i)所述表面活性剂具有式(I),并且R2、R3、R4和R5均是甲基;或(ii)所述表面活性剂具有式(II),并且R4和R5是甲基;或(iii)所述表面活性剂具有式(III),并且R2是氢,且R3、R4和R5是甲基。12.根据权利要求1至11中任一项所述的反应混合物,其中R6是支链或直链的,特别是支链的。13.根据权利要求1至12中任一项所述的反应混合物,其中(i)所述表面活性剂具有式(I),并且R6是C8-25-烷基或C8-25-烯基,特别是C14-18-烷基或C14-18-烯基;或(ii)所述表面活性剂具有式(II),并且R6是C5-20-烷基或C5-20-烯基,特别是C8-12-烷基或C8-12-烯基;或(iii)所述表面活性剂具有式(III),并且R6是C30-80-烷基或C30-80-烯基,特别是C45-55-烷基或C45-55-烯基。14.根据权利要求13所述的反应混合物,其中(i)所述表面活性剂具有式(I),并且R6是C16-烷基或C16-烯基,特别是4,8,12-三甲基十三烷基或4,8,12-三甲基-3,7,11-十三碳三烯基(ii)所述表面活性剂具有式(II),并且R6是C10-烷基,特别是5-乙基-6-甲基庚-2-基;或(iii)所述表面活性剂具有式(III),并且R6是C50-烯基,特别是3,7,11,15,19,23,27,31,35,39-十甲基四十碳-2,6,10,14,18,22,26,30,34,38-十烯基。15.根据权利要求1至14中任一项所述的反应混合物,其中所述表面活性剂具有式(I),并且特别是维生素E衍生的化合物。16.根据权利要求15所述的反应混合物,其中所述表面活性剂是D-α-生育酚聚(乙二醇)琥珀酸酯,特别是TPGS-750-M、TPGS-1000、PTS(基于PEG-600/α-生育酚的癸二酸二酯)。17.根据权利要求1至14中任一项所述的反应混合物,其中所述表面活性剂具有式(II),并且特别是泛醇衍生的化合物。18.根据权利要求17所述的反应混合物,其中所述表面活性剂是聚乙二醇泛醇琥珀酸酯(PQS),特别是包含mPEG如mPEG2000的PQS。19.根据权利要求1至14中任一项所述的反应混合物,其中所述表面活性剂具有式(II),并且特别是β-谷甾醇衍生的化合物。20.根据权利要求19所述的反应混合物,其中所述表面活性剂是β-谷甾醇甲氧基乙二醇琥珀酸酯(Nok),特别是包含m...

【专利技术属性】
技术研发人员:周建光郭鹏飞盖宇M·帕尔芒捷F·加卢孔维勇高峰
申请(专利权)人:诺华股份有限公司
类型:发明
国别省市:瑞士,CH

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