[发明专利]通过金属催化的辅因子再生用氢气进行酶促还原

说明书

                   相关申请的交叉引用

本申请要求对1999年3月11日归档的美国临时专利申请序列号60/123,833具有优先权，该申请在此全文引入作为参考。

                          发明领域

本发明一般涉及在含有一种金属盐或复合物，一种烟酰胺辅因子；和一种依赖烟酰胺辅因子的酶的催化剂的存在下使用H₂作为不饱和有机化合物的还原剂以形成还原的有机产物的方法。

发明背景

本发明涉及在含有酶的催化剂存在的条件下用H₂作为还原剂还原有机化合物的催化方法。已知还原和/或氢化反应有很多人工催化剂，但已知的催化剂在存在另一官能团的情况下选择性地还原或氢化一个不饱和官能团的能力是很有限的。进而，大部分现有技术的催化剂和方法不能选择性地产生旋光产物，而旋光产物在用于人类或动物消费的组合物，如食品或药物，的生产中是非常合乎需要的。

与之相反，许多酶能够高度选择性地还原它们的天然底物。在一些情况下酶催化独特的转化，通过传统的合成方法这些转化需要很多步骤。并且，许多非天然底物，包括许多不饱和有机化合物，能够在温和的反应条件下进行高度化学选择性，区域选择性和/或对映体选择性的酶促还原。因此用酶促方法还原具有商业价值(commercialinterest)的不饱和化合物，特别是用于制备手性分子，是高度合乎需要的，如Simon等所述(Ang.Chem.Int.Ed.Engl.1985，24，539-53)。不幸的是，大多数能够催化这样的还原反应的酶都需要辅因子的存在，辅因子的功能是生物性还原剂。一个能够选择性地还原和/或氢化不饱和有机化合物的种类繁多的酶家族是烟酰胺依赖性的氧化还原酶，如Walsh所讨论(Enzymatic Reaction MechanismsFreeman & Co.，N.Y.，1979；311-521页)。

烟酰胺依赖性的氧化还原酶需要烟酰胺辅因子的存在。天然存在的烟酰胺辅因子(NAD⁺，NADP⁺，NADH和NADPH)的结构如下文所示，

还原型的烟酰胺辅因子(NADH或NADPH)与依赖烟酰胺辅因子的酶结合，并转移一个“氢阴离子(hydride)”(两个电子和一个氢原子核)以还原同样与上述酶结合的底物。在底物被还原后，该酶释放氧化形式的烟酰胺辅因子(NAD⁺或NADP⁺)。生物系统通常利用外部还原剂结合其它酶以回收被氧化的烟酰胺辅因子以再生还原型的烟酰胺辅因子。在这些烟酰胺辅因子中烟酰胺环(示意图如下)是活性基团。为了再生还原型的辅因子，外部的还原剂必须区域选择性地转移等当量的“氢阴离子”到氧化型的(吡啶鎓)辅因子以形成还原型的(1，4-二氢吡啶)辅因子。

尽管依赖烟酰胺辅因子的酶和烟酰胺辅因子以低浓度存在于所有的活的生物体中，它们在非生物条件下倾向于化学不稳定，并且纯化形式极其昂贵。由于它们的成本很高，因此寻求联合使用酶和烟酰胺辅因子的大多数工业方法必须提供再生烟酰胺辅因子的方法。