多羟基二酮以及羟基呋喃酮类化合物的生物合成方法技术

技术编号:28609840 阅读:43 留言:0更新日期:2021-05-28 16:03
本发明专利技术提供了一种进行羟醛缩合反应的方法,其包括使用果糖‑6‑磷酸醛缩酶或转醛醇酶酶催化剂或者含有所述酶的全细胞催化剂催化底物α‑羟基酮与丙酮醛进行羟醛缩合反应的步骤;其中所述底物α‑羟基酮可以为羟基乙醛、二羟丙酮、羟基丙酮或1‑羟基‑2‑丁酮。本发明专利技术还提供一种羟基呋喃酮类化合物的制备方法,使所述羟醛缩合反应的产物在碱性磷酸氢二钠环境中环化生成羟基呋喃酮类化合物。本发明专利技术的方法反应温和、环境友好,避免使用有机和金属催化剂;基于酶催化的羟醛缩合反应合成多羟基呋喃酮前体,转化率高;反应步骤少,避免多步分离纯化工艺。本发明专利技术还提供果糖‑6‑磷酸醛缩酶或转醛醇酶用于催化羟醛缩合反应的用途。

【技术实现步骤摘要】
多羟基二酮以及羟基呋喃酮类化合物的生物合成方法
本专利技术属于生物合成
,具体涉及用果糖-6-磷酸醛缩酶催化合成羟基呋喃酮类化合物的方法。
技术介绍
羟基呋喃酮类香料属于最有价值、用途最广泛、产量最大的高档香料,有香料之王的美誉。其中最有代表性的两个化合物分别是:(1)呋喃酮,2,5-二甲基-4-羟基-3-呋喃酮,自然界主要存在于菠萝的香味成份中,俗称菠萝酮;甜焦糖香,具有果味;和(2)酱油酮,2-甲基-5-乙基-4-羟基-3-呋喃酮,自然界主要存在于酱油中,具有高强度的甜焦糖香,能提高酱油的鲜味和焦糖型风味。上述两种羟基呋喃酮作为增香剂,广泛用于食品、烟草、饮料等领域。羟基呋喃酮类香料在自然界中含量较低,天然产品价格昂贵,目前主要为化学合成法所生产。国内呋喃酮生产商大连金菊香料有限公司开发了以3,4-己二酮为原料,经溴水取代、水解和环化合成呋喃酮的方法,总收率为46%(CN200910188283.6);国外呋喃酮生产商芬美意开发了以丙酮醛为原料,经缩合和环化制备呋喃酮的方法,该反应路线短,比较具有竞争力(US5009753);本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.果糖-6-磷酸醛缩酶或转醛醇酶酶催化剂或者含有果糖-6-磷酸醛缩酶或转醛醇酶的细胞的全细胞催化剂用于催化羟醛缩合反应的用途;/n优选地,所述果糖-6-磷酸醛缩酶或转醛醇酶酶催化剂或者含有果糖-6-磷酸醛缩酶或转醛醇酶的细胞的全细胞催化剂可催化底物α-羟基酮与丙酮醛的羟醛缩合反应;/n更优选地,所述底物α-羟基酮可以为羟基乙醛、二羟丙酮、羟基丙酮或1-羟基-2-丁酮;/n例如,所述底物为羟基乙醛与丙酮醛,所得产物为2,3-二羟基-4-酮基-戊醛;/n例如,所述底物为二羟丙酮与丙酮醛,所得产物为1,3,4-三羟基-2,5-己二酮;/n例如,所述底物为羟基丙酮与丙酮醛,所得产物为3,4-二羟基-...

【技术特征摘要】
1.果糖-6-磷酸醛缩酶或转醛醇酶酶催化剂或者含有果糖-6-磷酸醛缩酶或转醛醇酶的细胞的全细胞催化剂用于催化羟醛缩合反应的用途;
优选地,所述果糖-6-磷酸醛缩酶或转醛醇酶酶催化剂或者含有果糖-6-磷酸醛缩酶或转醛醇酶的细胞的全细胞催化剂可催化底物α-羟基酮与丙酮醛的羟醛缩合反应;
更优选地,所述底物α-羟基酮可以为羟基乙醛、二羟丙酮、羟基丙酮或1-羟基-2-丁酮;
例如,所述底物为羟基乙醛与丙酮醛,所得产物为2,3-二羟基-4-酮基-戊醛;
例如,所述底物为二羟丙酮与丙酮醛,所得产物为1,3,4-三羟基-2,5-己二酮;
例如,所述底物为羟基丙酮与丙酮醛,所得产物为3,4-二羟基-2,5-己二酮;
例如,所述底物为1-羟基-2-丁酮与丙酮醛,所述产物为3,4-二羟基-2,5-庚二酮。


2.一种进行羟醛缩合反应的方法,其包括使用果糖-6-磷酸醛缩酶或转醛醇酶酶催化剂催化底物α-羟基酮与丙酮醛进行羟醛缩合反应的步骤;
优选地,所述底物α-羟基酮为羟基乙醛、二羟丙酮、羟基丙酮或1-羟基-2-丁酮;
优选地,所述底物为羟基乙醛与丙酮醛,所得产物为2,3-二羟基-4-酮基-戊醛;或者,所述底物为二羟丙酮与丙酮醛,所得产物为1,3,4-三羟基-2,5-己二酮。


3.根据权利要求2所述的方法,其中所述底物为羟基丙酮与丙酮醛,所得产物为3,4-二羟基-2,5-己二酮;
优选地,酶催化反应体系中包含有羟基丙酮,含量为10-100mM,更优选的羟基丙酮含量为50mM;丙酮醛含量为10-100mM,更优选的丙酮醛含量为50mM;果糖-6-磷酸醛缩酶或转醛醇酶酶浓度为0.1-100U/mL,优选为1-50U/mL,更优选为1-20U/mL,例如为2-10U/mL;缓冲液pH为6-8,优选pH为7.5;催化反应温度为20℃-37℃,更优选的温度为30℃;反应时间为2-24小时,更优选反应时间为24小时;
或者,其中所述底物为1-羟基-2-丁酮与丙酮醛,所得产物为3,4-二羟基-2,5-庚二酮;
优选地,酶催化反应体系中包含有1-羟基-2-丁酮,含量为10-100mM,更优选的1-羟基-2-丁酮含量为50mM;丙酮醛含量为10-100mM,更优选的丙酮醛含量为50mM;果糖-6-磷酸醛缩酶或转醛醇酶酶浓度为0.1-100U/mL,优选为1-50U/mL,更优选为1-20U/mL,例如为2-10U/mL;缓冲液pH为6-8,优选pH为7.5;催化反应温度为20℃-37℃,更优选的温度为30℃;反应时间为2-24小时,更优选反应时间为24小时。


4.一种进行羟醛缩合反应的方法,其包括使用全细胞催化剂催化底物α-羟基酮与丙酮醛进行羟醛缩合反应的步骤,其中所述全细胞催化剂是表达果糖6-磷酸醛缩酶或转醛醇酶的宿主细胞,该宿主细胞具有催化α-羟基酮与丙酮醛进行羟醛缩合反应的功能;
优选地,所述宿主细胞是细菌细胞、真菌细胞或哺乳动物细胞;更优选地,所述宿主...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨建刚曾艳孙媛霞任晨曦
申请(专利权)人:中国科学院天津工业生物技术研究所
类型:发明
国别省市:天津;12

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