一种超稳人造辅酶因子CNMN及其合成方法与应用

本发明涉及人造辅酶，具体涉及一种超稳人造辅酶因子cnmn及其合成方法与应用。

背景技术：

1、自然界中，所有生命体均依赖于数千种氧化还原酶催化的氧化还原反应，而这些氧化还原酶仅利用少数几种辅酶完成整个催化反应。其中，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nad+/nadh)及其磷酸化形式(nadp+/nadph)作为关键辅酶，被三分之二的氧化还原酶用于氢负离子的传递与储存，这些氢负离子最终参与合成多种高附加值生物分子。

2、但是这些辅酶存在一些显著的局限性，例如其储存条件较为苛刻，需要保存在-20℃环境中；热稳定性较低，无法应用于长时间高温催化的反应中；应用成本高昂等。

3、目前，人造辅酶因子因其具有结构可设计性的特点，作为天然辅酶因子的替代类似物逐渐受到人们的广泛关注。因此，开发出具有较高稳定性的，低成本的，结构简易的，可替代天然辅酶的人造辅酶因子尤为重要。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于，突破辅酶因子热稳定性较低，无法应用于高温催化的反应中的限制；提供解决上述问题的一种超稳人造辅酶因子cnmn及其合成方法与应用。

2、一种超稳人造辅酶因子cnmn，具有下式1所示的结构：

3、式1：

4、一种超稳人造辅酶因子cnmn的制备方法，包括：

5、获取式2所示结构的化合物2，式2：

6、将pocl3滴加到化合物2的溶液中，在保护气氛中0℃以下搅拌反应，反应完成后加入缚酸剂终止反应，或者，采用化合物2利用烟酰胺核糖磷酸激酶进行磷酸化反应；反应后采用氨基功能柱进行分离纯化得到目标产物。

7、所述化合物2的获取过程包括：

8、将3-氨甲酰基-1-(2,4-二硝基苯基)吡啶氯化物作为化合物1与(1r,2s,3r,5r)-3-氨基-5-(羟甲基)环戊烷-1,2-二醇盐酸盐混合后，加入溶剂后再加入缚酸剂进行搅拌反应，然后加入氨水进行反应，反应后经过分离纯化得到化合物2。

9、所述溶剂为甲醇；

10、和/或，所述缚酸剂为醋酸钠。

11、所述化合物2的分离纯化过程为：

12、反应产物经过旋蒸除去溶剂，加入水溶解并且过滤，过滤得到的滤液经过旋蒸除去溶剂，然后采用硅胶层析柱进行纯化分离获得化合物2。

13、所述化合物1的获取过程为：

14、将烟酰胺与2,4-二硝基氯苯进行加热搅拌反应得到化合物粗产物，化合物粗产物进行分离纯化得到化合物1。

15、所述保护气氛为氮气气氛。

16、所述采用氨基功能柱进行分离纯化得到目标产物的过程包括：先用含乙酸的甲醇溶液平衡柱内环境，然后将反应液溶于甲醇中，上样，并用含有乙酸的甲醇溶液冲洗柱子，最后用含有乙酸的水溶液洗脱产物，并进行冻干得到目标产物。

17、上述超稳人造辅酶因子cnmn在以下(1)-(3)任意一种中的应用；

18、(1)用于氧化还原酶的室温、升温以及高温的催化反应；

19、(2)作为氧化还原酶的辅酶在催化反应中的应用；

20、(3)作为氧化剂或还原剂。

21、所述氧化还原酶的室温、升温以及高温的催化反应中，参与反应的氧化还原酶包括但不限于：嗜热氢化酶、嗜热葡萄糖脱氢酶、不耐热葡萄糖脱氢酶、肌红蛋白和细胞色素p450酶中的一种。

22、本发明技术方案，具有如下优点：

23、1、本发明提供的一种超稳人造辅酶因子cnmn，其具有超高的热稳定性，远超于现有的天然辅酶因子nad/nadp，以及常用的人造辅酶因子nmn和nr等，可有效应用于室温、升温以及高温催化的反应中。

24、2、本发明的一种超稳人造辅酶因子cnmn的制备方法，其合成路线简单，成本低，产物易分离、纯化。

25、3、本发明的一种超稳人造辅酶因子cnmn的制备方法，应用烟酰胺核糖激酶代替化学法进行合成，提高了产率并且简化了反应步骤。

26、4、本发明还为超稳人造辅酶因子cnmn提供了新途径，基水溶性高于天然辅酶因子nad，可以应用于氧化还原酶催化的氧化还原反应中，可作为氧化还原酶的辅酶，将质子传递给氧化还原酶，提高氧化还原酶的转化能力，使相应底物更好的转化为目标产物；具体的，cnmn初始时为cnmn+状态氧化剂，经氧化还原酶还原转化为cnmnh状态的还原剂，cnmnh再经过下一个氧化还原酶将质子和电子传递给反应底物转化为目标产物，cnmnh状态的还原剂反应后再次转化为cnmn+状态氧化剂，周而复始，通过状态的改变分别作为氧化剂或还原剂，达到作为氧化还原酶辅酶的目的。

1.一种超稳人造辅酶因子cnmn，其特征在于，具有下式1所示的结构：

2.一种超稳人造辅酶因子cnmn的制备方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述化合物2的获取过程包括：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为甲醇；和/或，所述缚酸剂为醋酸钠。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述化合物2的分离纯化过程为：

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述化合物1的获取过程为：

7.根据权利要求2-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述保护气氛为氮气气氛。

8.根据权利要求2-7任一项所述的制备方法，其特征在于，

9.权利要求1或权利要求2-8任一项所述的制备方法制备得到的超稳人造辅酶因子cnmn在以下(1)-(3)任意一种中的应用；

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述氧化还原酶的室温、升温以及高温的催化反应中，其参与反应的氧化还原酶包括但不限于：嗜热氢化酶、嗜热葡萄糖脱氢酶、不耐热葡萄糖脱氢酶、肌红蛋白和细胞色素p450酶中的一种。