[發(fā)明專利]一種乳酸季鏻型生物相容離子液體及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810620761.5
• 申請(qǐng)日: 2018-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN108794528A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)怡新;袁俊杰;肖霞;姚善涇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C07F9/54
• 分類號(hào): C07F9/54;C07C51/41;C07C59/08;C12P33/16;C12R1/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發(fā)明公開了一種乳酸季鏻型生物相容離子液體的合成方法及其在植物甾醇全細(xì)胞生物轉(zhuǎn)化過程中的應(yīng)用。離子液體的特征在于由季鏻陽離子和乳酸根陰離子構(gòu)成，其合成過程通過簡單的酸堿中和反應(yīng)即可完成，操作簡便，收率高。所得的離子液體具有較弱的極性和極強(qiáng)的氫鍵堿性，因而對(duì)甾醇表現(xiàn)出優(yōu)異的溶解和萃取性能，且具有良好的生物相容性，對(duì)微生物細(xì)胞的葡萄糖代謝活性影響較小，可應(yīng)用于構(gòu)建合適的溶劑體系，強(qiáng)化分枝桿菌催化的植物甾醇側(cè)鏈降解過程，促進(jìn)底物溶解的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的原位萃取，提高過程轉(zhuǎn)化效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種乳酸季鏻型生物相容離子液體及其制備方法和應(yīng)用，尤其是在植物甾醇全細(xì)胞生物轉(zhuǎn)化過程中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

雄甾-4-烯-3,17-二酮(AD)是重要的甾體藥物中間體，可用于合成上百種甾體激素類藥物。以自然界中豐富的植物甾醇為底物，通過生物轉(zhuǎn)化法制備AD具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，分枝桿菌降解植物甾醇側(cè)鏈得到AD需經(jīng)過11種功能酶系協(xié)同催化的16步反應(yīng)歷程，迄今為止只能在全細(xì)胞中完成。存在著兩個(gè)主要問題：(1)甾醇底物的低水溶性；(2)疏水性產(chǎn)物AD在胞內(nèi)對(duì)細(xì)胞活性的抑制甚至毒性，以及析出后對(duì)底物顆粒和細(xì)胞的包結(jié)。通常，基于溶劑工程策略構(gòu)建非水/水兩相生物轉(zhuǎn)化體系或以非水溶劑作為共(助)溶劑，能夠促進(jìn)底物/產(chǎn)物溶解，提高過程轉(zhuǎn)化效率。

隨著人們對(duì)綠色過程開發(fā)的要求越來越迫切，一種新型的綠色溶劑——離子液體以其獨(dú)特的理化性質(zhì)逐漸進(jìn)入人們的視野。離子液體(ionic liquid,IL)是由陽離子和陰離子構(gòu)成的在臨界溫度(一般為100℃)下呈液態(tài)的有機(jī)鹽。目前常用的離子液體主要是由9類陽離子(烷基咪唑類、烷基吡啶類、季銨、季鏻、吡咯烷、哌啶、嗎啉、胍類等)和28類陰離子(鹵素類、六氟磷酸型、四氟硼酸型、硝酸型、磺酸型、羧酸型、亞胺型等)構(gòu)成，主要用于有機(jī)合成和催化、萃取分離、電化學(xué)、功能材料等領(lǐng)域，將生物相容性差的離子液體直接用作生物催化反應(yīng)介質(zhì)會(huì)帶來催化效率低、資源浪費(fèi)、生態(tài)毒性等問題。因此，針對(duì)生物催化反應(yīng)過程設(shè)計(jì)特定結(jié)構(gòu)的離子液體是提高過程效率、實(shí)現(xiàn)綠色催化的途徑之一。

在生物技術(shù)領(lǐng)域，已有學(xué)者致力于合成生物相容性較好的離子液體用于生物質(zhì)的預(yù)處理和萃取分離等。Yao等(Angewandte Chemie International Edition.2016,55:7934-7938)合成了PEG功能化離子液體[PEG₈₀₀(mim)₂][NTf₂]₂，并將其用于非均相液/液體系萃取蛋白質(zhì)，對(duì)研究的多種蛋白質(zhì)(細(xì)胞色素C、肌紅蛋白、血紅蛋白、溶菌酶和木瓜蛋白酶)，該功能化離子液體的單步萃取率都超過了95％(RSC Advances.2017,7:11297-11303)。Tzani等(Journal of Molecular Liquids.2016,224:366-376)合成了16種羥基銨羧酸鹽質(zhì)子型離子液體，評(píng)估了其生物可降解性和生物毒性，這些離子液體的5天生物降解量達(dá)到41～64％，并且對(duì)豐年蝦A.salina的無節(jié)幼蟲表現(xiàn)為無毒或低毒。Hou等(PLoSOne.2013,8:e59145)合成了一系列氨基酸膽堿型離子液體，并將其用于生物質(zhì)的預(yù)處理，證實(shí)了這些天然可再生的氨基酸型離子液體對(duì)測試菌株表現(xiàn)為低毒性。