有效分離外消旋體製備純手性物的方法

2023-05-15 15:09:46

專利名稱：有效分離外消旋體製備純手性物的方法
技術領域：
本發明屬於手性化合物製備技術領域，具體涉及一種一步分離外消旋體，製備純手性化合物的方法。
背景技術：
純的光學對映體在手性化學，農業化學，藥物化學等領域有著很重要的應用。目前，有很多的方法可以得到純的手性物對映體，諸如手性色譜分離技術，非對稱合成方法， 動力學拆分方法等。其中胺的動態動力學拆分(DKR)是一個比較難的課題。這是由於胺本身可以作為配體與金屬的活性位相結合，而C-N鍵也有可能在過渡金屬的催化作用下斷裂，導致胺的加氫脫氫消旋化較難進行[Eur. J. Org. Chem. 2010, 999 - 1015]，且需要的條件相對苛刻。能夠在溫和的條件下，很有效的使用DKR方法得到純的對映體的報導目前還很少。現在所用的催化劑主要集中在貴金屬Pd催化劑，Reney催化劑以及1 催化劑。用這些催化劑催化外消旋化，之後one-pot酶催化與醯基的反應，達到動態拆分。但是這些催化劑的主要缺點是反應效率低，反應選擇性低，反應條件苛刻等。同時，金屬的存在也可能會導致與酶相互作用，影響金屬以及酶的催化活性，進而不能有效高選擇的得到純的手性物。貴金屬Pt催化劑具有很好的加氫脫氫催化活性，但是由於Pt會與酶中含硫含氮物質結合而使得酶與Pt同時失去活性，目前在苯乙胺消旋中很少應用，對它的報導也很少。如果可以應用封裝有貴金屬活性物種的沸石微囊反應器，保護Pt的活性位點，防止Pt 中毒以及流失，應用在胺的動態動力學拆分中，可以對以上反應方法進行改進，開發一種有效的分離製備純手性物的新方法。

發明內容
本發明的目的在於提供一種具有高選擇性、高反應效率的分離外消旋體，製備純的手性物的方法。本發明提供的分離外消旋體，製備純手性物的方法，具體步驟為
將脂肪酶CALB，微囊催化劑，消旋苯乙胺以及酯化試劑加入甲苯溶液中，氫氣氣氛中反應；其中酯化試劑為辛酸乙烯酯，微囊催化劑的量與反應物的量的摩爾比為1/50 1/800，較好的範圍為1/100 1/500。反應溫度為20 150。C，較好的範圍在50 90。C。 反應時間為10-70 h。微囊催化劑為封裝有催化活性位(貴金屬Pt)的空心silicalite-1 沸石微囊結構，大小為1-2微米，記為Pt@Sl。氫氣壓力範圍為0. 1 MI^a 2 MPa0反應結束後，取出樣品容器，冷卻至室溫，離心分離即得純的手性物(苯乙胺)。本發明中，所述微囊催化劑PtOSl的具體製備方法如下
(1)將0.5-2 g氨基修飾的介孔氧化矽小球(MSS)分散於5-20 ml 0.2-0.6 M的氯鉬酸水溶液中，在室溫下攪拌10-50分鐘，離心分離，去離子水洗滌；然後用5-20 ml 0. 01-1M的硼氫化鉀的水溶液還原；固體物經乾燥後於500-600 0C空氣氣氛下焙燒1-3小時，得到載有Pt的介孔氧化矽小球Pt-MSS ；
(2)以Pt-MSS小球為模板，將正電性聚電解質聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDA)以及負電性聚電解質聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)用層疊層方法交替吸附，形成Pt-MSS/PDDA/PSS/PDDA 正電荷吸附層；然後將吸附有聚電解質的氧化矽小球放入silicalite-1沸石膠體溶液中， 得到沸石晶種化的Pt-MSS ；然後將0. 05-0. 5 g晶種化MSS直接放入5_20 mL生長溶液中 (其組分為四丙基溴化胺(TPABr)水(壓0)氫氧化鈉(NaOH)摩爾比為18: 2000: 0. 2)，70-100 °C處理8-12小時，將固體產物離心分離，乾燥，在空氣氣氛下500-600 0C焙燒4-6小時，即得到封裝有Pt的沸石空心微囊(記為Pt@Sl)。本發明主要使用封裝有催化活性位(貴金屬Pt)的silicalite-1沸石微囊為催化齊U，通過與脂肪酶(&/7必山antartica lipase B，CALB)協同催化，得到純的手性物。該方法不僅可以有效的防止活性物種Pt及酶的相互影響以及中毒，還可以高效的實現動態動力學拆分的一步反應，提高反應效率，降低反應成本。同時，該方法中，沸石微囊的緊密保護作用可以有效的防止活性物種的流失損耗，催化劑在實際應用中可以循環多次使用，提高催化劑的使用壽命。另外由於使用的催化劑具有殼層厚度可調、催化活性位數目可調、分離方便、穩定等特點，使得該方法具有更好的實用性以及有效性。本發明方法可以實現多個活性位點的多功能一體化，一步法得到所需產物，縮短反應中間物從一個活性位點到另一個活性位點的擴散距離，降低反應成本，提高反應效率。本發明製備純的手性物的方法具有高效、高選擇性、多次循環使用性、易分離回收、便於操作等特點，可在許多領域有應用前景，如生物催化領域、製藥領域、精細有機領域寸。


下面的實例將對本發明提供的有效分離製備純手性物的方法作進一步說明。實例中的部分圖片列於說明書附圖中。圖1是有效分離製備純手性物方法的反應機理圖。圖2是微囊反應器對目標產物選擇性提高機理圖。圖3是沸石微囊PtOSl的SEM照片。圖4是沸石微囊PtOSl的TEM照片。
具體實施例方式下面通過實施例進一步描述本發明。實施例1 反應條件將0.15 mmol苯乙胺，50 mg固定化酶CALB，100 mg微囊催化劑，0.35 mmol酯化試劑加入到2mL甲苯中。在氫氣氣氛中，反應溫度70°C，反應 30小時。獲得純手性產物R-苯乙胺，產率為80%。實施例2採用和實例1中的相同條件，改變催化劑用量為50mg，反應60小時，獲得純手性產物，產率為78%。實施例3 採用和實例1中的相同條件，改變催化劑用量為150mg，反應20小時，
獲得純手性產物，產率為75%。
實施例4
產率下降為65%。實施例5 物，產率為75%。實施例6 產率為74%。實施例7 產率下降為35%。實施例8採用和實例1中的相同條件，採用經過機械處理碾壓破碎的沸石微囊， 純手性產物的產率下降為60%。實施例9 採用和實例1中的相同條件，採用普通負載型Pt/SiA催化劑，純手性產物的產率下降為10%。
採用和實例1中的相同條件，提高氫氣壓力為2MPa，獲得純手性產物， 採用和實例1中的相同條件，降低氫氣壓力為0. IMPa，獲得純手性產採用和實例1中的相同條件，提高反應溫度為90度，獲得純手性產物， 採用和實例1中的相同條件，降低反應溫度為40度，獲得純手性產物，
權利要求
1.一種有效分離外消旋體製備純手性物的方法，其特徵在於具體步驟為將脂肪酶CALB，微囊催化劑，消旋苯乙胺以及酯化試劑加入甲苯溶液中，氫氣氣氛中反應；其中酯化試劑為辛酸乙烯酯，微囊催化劑的量與反應物的量的摩爾比為1/50 1/800，反應溫度為20 150 °C，反應時間為10-70 h ；微囊催化劑為封裝有貴金屬Pt的空心silicalite-1沸石微囊結構，大小為1_2微米，記為PtOSl ；氫氣壓力範圍為0. 1 MPa 2 MPa；反應結束，取出樣品容器，冷卻至室溫，離心分離即得純的手性物。
2.根據權利要求1所述的的方法，其特徵在於所述微囊催化劑PtOSl的製備步驟為(1)將0.5-2 g氨基修飾的介孔氧化矽小球分散於5-20 ml 0. 2-0. 6 M的氯鉬酸水溶液中，在室溫下攪拌10-50分鐘，離心分離，去離子水洗滌；然後用5-20 ml 0. 01-1 M的硼氫化鉀的水溶液還原；固體物經乾燥後於500-600 0C空氣氣氛下焙燒1-3小時，得到載有 Pt的介孔氧化矽小球Pt-MSS ；MSS為介孔氧化矽小球；(2)以Pt-MSS小球為模板，將正電性聚電解質聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDA)以及負電性聚電解質聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)用層疊層方法交替吸附，形成Pt-MSS/PDDA/PSS/PDDA 正電荷吸附層；然後將吸附有聚電解質的氧化矽小球放入silicalite-1沸石膠體溶液中， 得到沸石晶種化的Pt-MSS ；然後將0. 05-0. 5 g晶種化MSS直接放入5_20 mL生長溶液中， 70-100 0C處理8-12小時，將固體產物離心分離，乾燥，在空氣氣氛下500-600 0C焙燒4_6 小時，即得到封裝有Pt的沸石空心微囊。
全文摘要
本發明屬於手性化合物製備技術領域，具體為一種分離外消旋體製備純手性化合物的方法。本發明主要使用封裝有催化活性位的silicalite-1沸石微囊(Pt@S1)為催化劑，通過與脂肪酶(CALB)協同催化，得到純的手性物。該方法不僅可以有效的防止活性物種Pt及酶的相互影響以及中毒，還可以高效的實現動態動力學拆分的一步反應，提高反應效率，降低反應成本。同時，該方法中，沸石微囊的緊密保護作用可以有效的防止活性物種的流失損耗，催化劑在實際應用中可以循環多次使用，提高催化劑的使用壽命。另外由於使用的催化劑具有殼層厚度可調、催化活性位數目可調、分離方便、穩定等特點，使得該方法具有更好的實用性以及有效性。
文檔編號C12P13/00GK102392066SQ20111036754
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者史靜, 唐頤, 張亞紅 申請人:復旦大學