β-烟酰胺单核苷酸的应用

背景及概述^[1][2]

β-烟酰胺单核苷酸（NMN）是辅酶I的合成底物，在被烟酰胺核苷酸腺苷转移酶腺苷化后即变成辅酶I（NAD）。在生物体内β-烟酰胺单核苷酸的水平和烟酰胺核苷酸腺苷转移酶（NAMPT）的活性直接影响到NAD的浓度，同时β-烟酰胺单核苷酸直接参与体内腺苷转移，是体内重要的一种合成底物和功能调节物质。在治疗应用方面，β-烟酰胺单核苷酸可以用于抗衰老、治疗慢性病等，同时研究表明β-烟酰胺单核苷酸还对胰岛素的分泌起到调节作用，对mRNA表达水平也有影响。因此，β-烟酰胺单核苷酸在医药治疗方面有着广泛的应用前景，同时也作为一种反应底物在化工方面有着广泛的市场前景。

β-烟酰胺单核苷酸一般应用离子交换树脂进行纯化，由于其与多种类似物如NAD带电荷和极性极为相近，分离纯化有很大困难，无法将其中的类似物杂质完全去除，所以离子交换法获得的产品纯度只有60%左右，收率只有40%，生产效率低下，不适合规模化生产。

β-烟酰胺单核苷酸

应用^[3]

β-烟酰胺单核苷酸是人体固有的物质之一，在人体细胞能量生成中扮演重要角色，它参与细胞内NAD(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，细胞能量转化的重要辅酶)的合成，在细胞的能量代谢中起到关键的作用，同时被用于抗衰老研究，目前国外正对β-烟酰胺单核苷酸的抗衰老效果和安全性进行人体临床试验。同时研究表明，β-烟酰胺单核苷酸(NMN)对胰岛素的分泌也能起到调节作用，对mRNA的表达水平也有影响，因此β-烟酰胺单核苷酸(NMN)在医疗治疗领域有着广泛的应用前景。

制备^[2]

S1、缩合：以四乙酰核糖、烟酸胺或烟酸乙酯做为起始物料，在溶剂中经催化剂作用进行缩合反应得到含有烟酸乙酯三乙酰核苷或烟酰胺三乙酰核苷的溶液；其中

a)催化剂为TMSCl、TMSBr、TMsOTf中的任意一种；

b)物料摩尔比，四乙酰核糖：烟酸胺或烟酸乙酯：催化剂为1：1：0.1～1：1.1：0.1；

c)反应溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈中任意一种；

d)溶剂与四乙酰核糖的体积质量比为3～5ml/g；

e)缩合反应温度为0℃～25℃，催化剂加入温度为0℃～5℃；

f)缩合反应时间以TLC监控四乙酰核糖消失为止，为12h～14h。

反应结束后，控温0℃～5℃加入0.2～0.3当量的三乙胺淬灭反应(淬灭催化剂)，得到烟酸乙酯三乙酰核苷或烟酰胺三乙酰核苷的溶液无需再进行处理可直接用于下一步反应。

S2、氨解和脱保护：将步骤S1中含有烟酸乙酯三乙酰核苷的溶液先通入氨气进行氨解，再加入有机碱脱去乙酰基，含有烟酰胺三乙酰核苷的溶液直接加入有机碱脱去乙酰基，反应结束后经处理得到中间体烟酰胺核糖；其中

a)烟酸乙酯三乙酰核苷氨解温度为-5℃～5℃，氨解时间以TLC监控烟酸乙酯三乙酰核苷消失为止，为1h～1.5h；

b)脱保护的有机碱为乙醇钠或甲醇钠的中任意一种，溶剂为乙醇或甲醇，溶解后加入反应液中，溶剂与有机碱的体积质量比为10ml/g；

c)烟酸乙酯三乙酰核苷和烟酰胺三乙酰核苷与有机碱的摩尔比均为1：2～1：3；

d)烟酸乙酯三乙酰核苷和烟酰胺三乙酰核苷脱保护反应温度为-5℃～5℃；

e)烟酸乙酯三乙酰核苷脱保护反应时间以TLC监控烟酸乙酯三乙酰核苷消失为止，为1h～1.5h；烟酰胺三乙酰核苷脱保护反应时间以TLC监控烟酰胺三乙酰核苷消失为止，为1h～2h。

反应完，反应液中先加入1mol/L盐酸淬灭多余的有机碱，控制pH为5～6，再加入甲基叔丁基醚、异丙醇和叔丁醇中任意一种搅拌析晶，析晶温度为-5℃～5℃；析晶出的固体里含有少量无机盐氯化钠和氯化铵，无需要除去。

S3、化学拆分：中间体烟酰胺核糖为消旋体，在溶剂中经化学试剂拆分、重结晶、除盐后得到β-烟酰胺核糖；其中

a)化学试剂为(S)-(-)-alpha-甲苄基异氰酸酯；

b)烟酰胺核糖与拆分化学试剂(S)-(-)-alpha-甲苄基异氰酸酯摩尔比为1：1～1：1.5；

c)溶剂为甲醇与水的混合溶剂，甲醇与水体积比为2：1～1：1，溶剂与烟酰胺核糖的体积质量比为10ml/g；

d)拆分条件：加热回流后冷却析晶，重复此操作3～4次。

得到的β-烟酰胺核糖的(S)-(-)-alpha-甲苄基异氰酸酯盐用甲醇与水的混合溶剂再重结晶一次后，加入有机溶剂(乙酸乙酯、二氯甲烷)中，加入1mol/L的氢氧化钠水溶液，剧烈搅拌后，除去有机层，水层采用离子交换树脂除盐后再冻干得β-烟酰胺核糖。

S4、磷酸化：将步骤S3中经拆分得到的β-烟酰胺核糖在溶剂中经三氯氧磷磷酸化后，先经有机溶剂萃取除杂，除杂后的水层再过离子交换树脂除盐，最后水溶液冻干得到β-烟酰胺单核苷酸；其中

a)β-烟酰胺核糖与三氯氧磷的摩尔比为1：1.5～1：2；

b)溶剂为四氢呋喃和乙腈中的任意一种；

c)溶剂与β-烟酰胺核糖的体积质量比为5～6ml/g；

d)反应温度为0℃～25℃，三氯氧磷加入温度为0℃～5℃；

e)反应时间以HPLC监控β-烟酰胺核糖消失为止，为12h～16h。

反应后处理，控制温度为-5℃～5℃，将反应液缓慢倒入常温水中先淬灭三氯氧磷，再将反应析出的固体用水溶解，加入乙酸乙酯，搅拌，除去乙酸乙酯层，水层采用离子交换树脂除盐后冻干得到β-烟酰胺单核苷酸。

主要参考资料

[1] 张颖、蒋雨馨、朱逸浩、吴剑荣. (2020). β-烟酰胺单核苷酸合成技术研究进展. 食品科技, v.45;No.348(10), 246-250.

[2] 吴长泉. (2020). β-烟酰胺单核苷酸在预防脱发或促进毛发生长产品中的应用.

[3] 吕小群, 张偌瑜, 徐学文, 管云枫, & 缪朝玉. (2010). 烟酰胺单核苷酸腺苷转移酶的表达、纯化及活性测定. 第二军医大学学报(11), 1251-1254.