5-氟尿苷(5-fluorouridine,FUR)是一类具有较高抗肿瘤活性的非天然核苷,属于尿嘧啶核苷类似物,是临床上用于治疗急性骨髓性白血病最有效的化疗药物之一。但由于存在脂溶性低、半衰期短等多方面的缺点,其临床应用受到很大的限制。解决这个问题的方法之一就是制备5-氟尿苷酯类衍生物。5-氟尿苷酯类衍生物能够降低药效毒性并提高其抗肿瘤活性。此外,5-氟尿苷苯甲酰化反应也是核苷化学中重要的基团保护反应之一,因此该反应具有广阔的应用前景。然而,目前核苷类物质的酰化主要采用化学法,存在区域选择性差,反应步骤复杂,环境污染等诸多问题。而酶促反应由于具有选择性高,反应条件温等优点而越来越多的在核苷类药物的选择性修饰中采用。基于以上情况,本论文首次探讨了脂肪酶催化5-氟尿苷与苯甲酸乙烯酯酰化反应的可行性,并系统研究了各相关因素对酶促5-氟尿苷区域选择性苯甲酰化反应的影响规律。在此基础上,建立可用于高效、高区域选择性地合成5-氟尿苷5-苯甲酸酯的生物催化反应体系。 来源于南极假丝酵母Candida antarctica的固定化脂肪酶Novozym 435和来源于Thermomyces lanuginosus的固定化脂肪酶Lipozyme TL IM均能催化5-氟尿苷与苯甲酸乙烯酯的酰化反应,经HPLC-MS和13C-NMR分析表明,上述两种酶均特异性地催化5-氟尿苷5-羟基的酰化,其产物为5-氟尿苷5-苯甲酸酯。 在非水介质中脂肪酶Novozym 435促5-氟尿苷苯甲酰化反应研究表明,该酶促反应的反应初速度和底物最大转化率受到各种因素的显著影响,但各因素对反应区域选择性的影响甚微,在所研究的范围内,反应的区域选择性始终高达99％。脂肪酶Novozym435促5-氟尿苷区域选择性苯甲酰化的最适反应介质、初始水活度、酰基供体与5-氟尿苷的摩尔比、反应温度、酶量分别为50％(v/v)正己烷-四氢呋哺、0.07、25:1、70℃、350 U/mL;在上述条件下,反应初速度和底物最大转化率分别为31.7 mmol/L·h和98.9％。此外,脂肪酶Novozym 435在正己烷-四氢呋喃混合溶剂体系中表现出了良好的操作稳定性,在70℃下反应6批次后仍然保持了94.2％的反应活力。 与脂肪酶Novozym 435促5-氟尿苷区域选择性苯甲酰化反应相似,价格较低的脂肪酶Lipozyme TL IM催化5-氟尿苷区域选择性苯甲酰化反应的最适反应介质为50％(v/v)正己烷-四氢呋喃混合溶剂。在正己烷-四氢呋喃混合溶剂中该介质中,酶促反应的最适初始水活度、酰基供体与5-氟尿苷的摩尔比、反应温度、酶量分别为正己烷-四氢呋喃、0.07、20:1、60℃、4000U/mL;在上述条件下,反应初速度、底物最大转化率和区域选择性分别为8.43 mmol/L·h、98.9％和99％。与Novozym 435相比,Lipozyme TL IM操作稳定性较差,在50％(v/v)正己烷.四氢呋喃混合溶剂体系中,当反应6批次后,相对酶活仅为22.4％。试验研究表明苯甲酸对酶有很强的失活作用。本研究不仅丰富了酶学基础理论知识,还开辟了一条可用于5-氟尿苷高效、高区域选择性苯甲酰化的新途径。