脂肪酶催化动态动力学拆分实验研究

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随着生活节奏的加快,抑郁症已成为现代人常见的疾病。托莫西汀因疗效显著,不良反应少而成为最畅销的抗抑郁药。(R)-3-氯-1-苯丙醇是合成R-托莫西汀的重要中间体。生物催化的动力学拆分和潜手性酮的还原已用于制备手性3-氯-1-苯丙醇,但主要存在原料利用率低、污染环境、反应时间长、转化率不高等问题,从而大大增加了生产成本,限制其应用。因此,寻找经济、高效的绿色合成方法对于托莫西汀的工艺生产具有极大的现实意义。本文建立了固定化脂肪酶与固定化硫酸氧钒金属催化剂偶联的高效动态动力学拆分(DKR)体系,解决了酶与金属催化剂相容性不佳催化效率低这一问题。采用酯交换法,可以避免水解反应,减少逆反应的发生。一锅法可以有效减少分离、纯化步骤,减少废物产生和能源消耗,还可以通过推动平衡反应进行来提高反应性和选择性。这种工艺产率高,操作容易,原料易得,环境友好。该技术还可用于其他手性苯丙醇的合成,有很好的工业应前景。以3-氯-1-苯丙醇为底物、乙酸异丙烯酯为酰基供体,在脂肪酶催化选择性酰化反应时,通过外消旋催化剂(硫酸氧钒)催化劣势异构体进行原位消旋反应。首先开展了脂肪酶催化外消旋3-氯-1-苯丙醇的动力学拆分(KR)实验。研究了溶剂、酰基供体的种类以及添加量、温度、底物浓度、酶添加量、外扩散作用和水活度八个因素对KR的影响,确定出了最佳的反应条件。并以此条件为基础对DKR反应进行了深入研究,对反应温度、反应时间以及底物浓度等影响DKR的关键参数进行了响应面优化。对硫酸氧钒添加量进行了重点研究以实现KR与原位消旋反应的高效协同。结合动力学实验与动态动力学拆分反应,对各因素的研究确定了最佳反应条件:50℃下正己烷作溶剂、0.125mmol/m L3-氯-1-苯丙醇、0.0625mmol/m L乙酸异丙烯酯、饱和K2CO3溶液平衡24h的固定化脂肪酶0.1g、固定化硫酸氧钒6mg反应48h。在此条件下,得到最大转化率和产物对映体过量值,分别为91.6%和95.5%。并用响应面法对实验结果进行优化得出最优条件,此条件下平均转化率与ee值分别为93.7%和95.1%。
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