连续流动生物催化：通过嗜热霉菌的脂肪酶 TL IM 合成香豆素羧酰胺衍生物

香豆素是一类具有抗氧化、抗炎、抗血栓和抗菌活性的天然和合成化合物。天然香豆素衍生物在体内和体外均显示出潜在的药理作用，为进一步设计更具活性的化合物提供有价值的线索。Ensaculin和 AP 2238 是含有香豆素支架的化合物，在临床研究中显示出预期的乙酰胆碱酯酶 (AChE) 抑制活性，并被提议用于治疗阿尔茨海默病 (AD )。

图 1. 具有潜在药物活性的香豆素衍生物的结构。

香豆素甲酰胺类化合物作为重要的香豆素衍生物，因其优异的生物药学性质而在有机合成和药物研究中备受关注。研究表明，在香豆素的第三位引入酰胺基团可以为其提供多种生物活性。Robert等人报道了3-carboxamide-coumarin衍生物的合成并研究了它们的药学活性，发现它们可以选择性地抑制血浆活化因子 VII (FVIIa)，可用于抗凝药物。Chidamide和Entinostat都是组蛋白去乙酰化酶抑制剂 (HDACIs)。Chidamide已获 FDA 批准用于治疗淋巴瘤或骨髓瘤，Syndax Pharmaceuticals 目前拥有 Entinostat 的权利，Entinostat 仍处于癌症治疗试验阶段。Tooba等人设计合成了一些基于香豆素的新型苯甲酰胺，用香豆素甲酰胺代替恩替司他的氨基甲酸苄酯部分或西达本胺的丙烯酰胺部分，具有相同的药理作用，可用于治疗淋巴瘤或骨髓瘤。

已报道的香豆素甲酰胺衍生物的合成方法存在以下问题：（1）它们通常由取代水杨醛与丙二酸缩合制备，然后经过水解、卤化等步骤，最后与胺类进行酰化，过程繁琐； (2)它们通常被NaOH、哌啶或DMAP等化学催化剂催化，对环境造成污染； (3)这些反应总是需要复杂的后处理、较长的反应时间和较高的温度。因此，寻找一种更绿色、环保、高效的香豆素甲酰胺衍生物合成方法，并快速构建香豆素甲酰胺衍生物化合物库用于后期的药物活性筛选引起了我们的关注。作为高效的天然催化剂，酶已被引入化学反应过程，一系列化学反应步骤已被生物转化所取代，为药物和化学品的设计和合成创造了一条“更绿色”的路线。已经报道了几项关于香豆素衍生物的酶促合成的研究。Hossein等人报道了由猪胰腺中的脂肪酶 PPL 催化合成双香豆素化合物。Dawei等人首先从桑树中发现并鉴定出香豆素C-glucosyltransferase（CGT）MaCGT，然后通过大肠杆菌的全细胞生物转化合成香豆素 C-glycosides。然而，香豆素衍生物的酶法合成存在以下问题：反应需要在特定环境下进行，替代酶难以获得，反应时间较长。因此，寻找更高效、绿色、更易获得的香豆素甲酰胺衍生物合成酶源引起了我们的关注。

连续流动微反应器和酶的结合产生了一种有影响力的新工艺。连续流动微反应器在生物催化中的应用提高了整体反应效率，促进了生物催化剂的回收（无需机械搅拌）并简化了反应过程（反应步骤和后续处理）。在医药、日化、食品等领域，有很多关于连续流酶促反应技术的研究报告。我们实验室还研究了酶催化连续流动合成含糖香豆素衍生物，取得了良好的效果。连续流酶促反应技术能否用于香豆素甲酰胺衍生物的合成引起了我们的关注。本论文的目的是利用 Novozymes 公司生产的固定在多孔聚合物珠上的嗜热霉菌脂肪酶 Lipozyme® TL IM，实现多种香豆素羧酰胺衍生物的连续流动合成，并研究不同反应条件的影响。关于反应收率。

方案 1 概述了香豆素甲酰胺衍生物 5a-5p 的合成。第一步是通过水杨醛 1 衍生物与 2 丙二酸二甲酯在连续流动微反应器中反应获得中间体香豆素 3 羧酸甲酯衍生物。在反应的第二步中，香豆素 3 羧酸甲酯衍生物在脂肪酶 TL IM 催化下，在连续流微反应器中直接与各种胺 4 反应，得到香豆素甲酰胺衍生物 5a-5p。

方案 1. 在连续流动微反应器中合成香豆素甲酰胺衍生物。

作者首次展示了两步酶法合成香豆素甲酰胺衍生物，从水杨醛衍生物与丙二酸二甲酯，得到中间体香豆素甲酰胺衍生物，然后直接与各种胺（异丁胺、苄胺、4-氯苄胺，4-甲氧基苄胺）在连续流动微反应器下由来自嗜热霉菌的脂酶 TL IM 催化。作者研究了各种反应参数（反应介质、催化剂、温度、底物比、停留时间和反应物结构）对连续流动微反应器下香豆素甲酰胺衍生物合成性能的影响。与传统方法相比，该方法反应时间短（40 min），反应条件温和（叔戊醇），产率高（STY = 31.2941 g L-1 h-1）。更重要的是，使用酶作为催化剂可以减少环境污染，避免繁琐的反应过程和复杂的后续处理。这项工作提供的信息有助于设计和合成新的香豆素衍生物，用于随后的药物筛选。

Continuous Flow Biocatalysis: Synthesis of Coumarin Carboxamide Derivatives by Lipase TL IM from Thermomyces lanuginosus

https://doi.org/10.3390/catal12030339