香豆素是一類具有抗氧化、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體內(nèi)和體外均顯示出潛在的藥理作用，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)更具活性的化合物提供有價(jià)值的線索。Ensaculin和 AP 2238 是含有香豆素支架的化合物，在臨床研究中顯示出預(yù)期的乙酰膽堿酯酶 (AChE) 抑制活性，并被提議用于治療阿爾茨海默病 (AD )。

圖 1. 具有潛在藥物活性的香豆素衍生物的結(jié)構(gòu)。

香豆素甲酰胺類化合物作為重要的香豆素衍生物，因其優(yōu)異的生物藥學(xué)性質(zhì)而在有機(jī)合成和藥物研究中備受關(guān)注。研究表明，在香豆素的第三位引入酰胺基團(tuán)可以為其提供多種生物活性。Robert等人報(bào)道了3-carboxamide-coumarin衍生物的合成并研究了它們的藥學(xué)活性，發(fā)現(xiàn)它們可以選擇性地抑制血漿活化因子 VII (FVIIa)，可用于抗凝藥物。Chidamide和Entinostat都是組蛋白去乙酰化酶抑制劑 (HDACIs)。Chidamide已獲 FDA 批準(zhǔn)用于治療淋巴瘤或骨髓瘤，Syndax Pharmaceuticals 目前擁有 Entinostat 的權(quán)利，Entinostat 仍處于癌癥治療試驗(yàn)階段。Tooba等人設(shè)計(jì)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芐酯部分或西達(dá)本胺的丙烯酰胺部分，具有相同的藥理作用，可用于治療淋巴瘤或骨髓瘤。

已報(bào)道的香豆素甲酰胺衍生物的合成方法存在以下問題：（1）它們通常由取代水楊醛與丙二酸縮合制備，然后經(jīng)過水解、鹵化等步驟，最后與胺類進(jìn)行?；?，過程繁瑣； (2)它們通常被NaOH、哌啶或DMAP等化學(xué)催化劑催化，對環(huán)境造成污染； (3)這些反應(yīng)總是需要復(fù)雜的后處理、較長的反應(yīng)時(shí)間和較高的溫度。因此，尋找一種更綠色、環(huán)保、高效的香豆素甲酰胺衍生物合成方法，并快速構(gòu)建香豆素甲酰胺衍生物化合物庫用于后期的藥物活性篩選引起了我們的關(guān)注。作為高效的天然催化劑，酶已被引入化學(xué)反應(yīng)過程，一系列化學(xué)反應(yīng)步驟已被生物轉(zhuǎn)化所取代，為藥物和化學(xué)品的設(shè)計(jì)和合成創(chuàng)造了一條“更綠色”的路線。已經(jīng)報(bào)道了幾項(xiàng)關(guān)于香豆素衍生物的酶促合成的研究。Hossein等人報(bào)道了由豬胰腺中的脂肪酶 PPL 催化合成雙香豆素化合物。Dawei等人首先從桑樹中發(fā)現(xiàn)并鑒定出香豆素C-glucosyltransferase（CGT）MaCGT，然后通過大腸桿菌的全細(xì)胞生物轉(zhuǎn)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問題：反應(yīng)需要在特定環(huán)境下進(jìn)行，替代酶難以獲得，反應(yīng)時(shí)間較長。因此，尋找更高效、綠色、更易獲得的香豆素甲酰胺衍生物合成酶源引起了我們的關(guān)注。

連續(xù)流動微反應(yīng)器和酶的結(jié)合產(chǎn)生了一種有影響力的新工藝。連續(xù)流動微反應(yīng)器在生物催化中的應(yīng)用提高了整體反應(yīng)效率，促進(jìn)了生物催化劑的回收（無需機(jī)械攪拌）并簡化了反應(yīng)過程（反應(yīng)步驟和后續(xù)處理）。在醫(yī)藥、日化、食品等領(lǐng)域，有很多關(guān)于連續(xù)流酶促反應(yīng)技術(shù)的研究報(bào)告。我們實(shí)驗(yàn)室還研究了酶催化連續(xù)流動合成含糖香豆素衍生物，取得了良好的效果。連續(xù)流酶促反應(yīng)技術(shù)能否用于香豆素甲酰胺衍生物的合成引起了我們的關(guān)注。本論文的目的是利用 Novozymes 公司生產(chǎn)的固定在多孔聚合物珠上的嗜熱霉菌脂肪酶 Lipozyme? TL IM，實(shí)現(xiàn)多種香豆素羧酰胺衍生物的連續(xù)流動合成，并研究不同反應(yīng)條件的影響。關(guān)于反應(yīng)收率。

方案 1 概述了香豆素甲酰胺衍生物 5a-5p 的合成。第一步是通過水楊醛 1 衍生物與 2 丙二酸二甲酯在連續(xù)流動微反應(yīng)器中反應(yīng)獲得中間體香豆素 3 羧酸甲酯衍生物。在反應(yīng)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，在連續(xù)流微反應(yīng)器中直接與各種胺 4 反應(yīng)，得到香豆素甲酰胺衍生物 5a-5p。

方案 1. 在連續(xù)流動微反應(yīng)器中合成香豆素甲酰胺衍生物。

作者首次展示了兩步酶法合成香豆素甲酰胺衍生物，從水楊醛衍生物與丙二酸二甲酯，得到中間體香豆素甲酰胺衍生物，然后直接與各種胺（異丁胺、芐胺、4-氯芐胺，4-甲氧基芐胺）在連續(xù)流動微反應(yīng)器下由來自嗜熱霉菌的脂酶 TL IM 催化。作者研究了各種反應(yīng)參數(shù)（反應(yīng)介質(zhì)、催化劑、溫度、底物比、停留時(shí)間和反應(yīng)物結(jié)構(gòu)）對連續(xù)流動微反應(yīng)器下香豆素甲酰胺衍生物合成性能的影響。與傳統(tǒng)方法相比，該方法反應(yīng)時(shí)間短（40 min），反應(yīng)條件溫和（叔戊醇），產(chǎn)率高（STY = 31.2941 g L-1 h-1）。更重要的是，使用酶作為催化劑可以減少環(huán)境污染，避免繁瑣的反應(yīng)過程和復(fù)雜的后續(xù)處理。這項(xiàng)工作提供的信息有助于設(shè)計(jì)和合成新的香豆素衍生物，用于隨后的藥物篩選。

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

https://doi.org/10.3390/catal12030339