S－(+)－萘普生的製備方法
2023-08-01 21:24:51
專利名稱：S－(+)－萘普生的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種將萘普生甲酯的酶催化不對稱水解反應與鹼催化消旋反應原位耦合，以高收率製備高光學純度的(S)-萘普生，而不引起酶失活的方法。
生物酶由於是手性分子，其催化一對外消旋化合物進行反應時，其中一個對映異構體的反應速度總是快於另一個對映異構體。利用生物酶的這種立體選擇性進行的酶拆分反應是製備手性化合物的重要手段。但由於拆分反應的理論收率最大僅為50％，而且拆分過程中產物的光學純度總是隨著收率的增加而減小，無法同時增加收率和光學純度。使得其實際的工業應用受到了限制。如果在酶拆分反應原位耦合進底物消旋反應，就可克服上述缺點，理論上可100％地得到高光學活性的產物。但此時會遇到如下兩個問題一，催化拆分反應的生物酶難以承受消旋反應劇烈的反應條件而失活；二，使剩餘底物消旋的反應條件也會導致產物消旋而使其光學純度下降(H.Stecher and K.Faber.BiocatalyticDeracemization Techniques:Dynamic Resolutions and Stereoinversions.Synthesis.1997.1,1-16)。
本發明的目的在於解決上述問題而提供一種在鹼催化連續原位消旋條件下，利用脂肪酶催化的萘普生甲酯不對稱水解反應高收率製備高光學活性(S)-萘普生，而不引起酶失活的方法。
本發明的目的可由如下措施實現利用矽橡膠膜可選擇性通透疏水有機小分子的特點，分別在矽橡膠管外和內進行脂肪酶催化的拆分反應和鹼催化的消旋反應，從而克服了脂肪酶難以承受鹼消旋苛刻反應條件而失活，以及消旋底物的同時也引起產物消旋的難題。轉化率超過60％時產物(S)-萘普生的對映體過量值仍保持在96％以上。
本發明的反應用下式來表示R,S-萘普生甲酯+水脂肪酶R-萘普生甲酯+S-萘普生+甲醇(拆分反應) 對在矽橡膠管內和外進行的化學消旋反應和酶拆分反應，除疏水底物萘普生甲酯可自由透過矽橡膠膜發生消旋和不對稱水解反應外。矽橡膠管外側的大分子脂肪酶、水、產物S-萘普生和矽橡膠管內側的氫氧化鈉均無法透過矽橡膠膜相互接觸，因此不會引起生物酶的失活和產物(S)-萘普生的消旋。通過矽橡膠膜的選擇性滲透，實現了原位耦合的拆分與消旋過程的隔離。
一種S-(+)-萘普生的製備方法，其特徵在於依次包括如下步驟a在底部裝有親水半透膜的超濾反應器中放置一個環繞著矽橡膠管的圓柱狀聚四氟乙烯網籠，矽橡膠管內充滿萘普生甲酯的異辛烷溶液，其中懸浮著包含甲醇和三甲基氯矽烷的氫氧化鈉來催化萘普生甲酯的消旋反應。
b萘普生甲酯的異辛烷溶液和含有脂肪酶的三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩衝溶液被加入到該膜反應器的矽橡膠管外構成水-有機溶劑兩相系統，在32℃、300轉/分鐘條件下進行酶催化萘普生甲酯的拆分反應。
c三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩衝溶液連續泵入該膜反應器中抽提產物S-萘普生和甲醇，然後被壓力壓過親水的半透膜流出反應器。
d用鹽酸沉澱出流出液中的產物S-萘普生，過濾後溶解在冷甲醇中獲得S-萘普生結晶。
本發明中採用的拆分反應催化劑柱狀假絲酵母脂肪酶和消旋反應催化劑氫氧化鈉的質量比為1∶0.5～1∶0.1。
本發明中採用的溶解氫氧化鈉以產生從游離氫氧根離子的溶劑為無水甲醇，含量為無水甲醇∶氫氧化鈉=0.8～8毫克/克。
本發明中採用的三甲基氯矽烷量為25～100微升/100微升甲醇。
本發明中採用的萘普生甲酯的異辛烷溶液的濃度為5～10毫克/毫升。
本發明中採用的水相與有機相比例為1∶10。
本發明巧妙地利用了矽橡膠膜的選擇通透性，將原位耦合的拆分反應與消旋反應進行過程隔離，從而克服了強鹼性的消旋反應條件極易使酶失活和引起產物S-萘普生消旋的難題。與已有技術相比可高收率地得到高光學活性的S-萘普生而不引起酶的失活。
圖1為本發明膜反應器的示意圖。1-水相，2-矽橡膠管，3-親水半透膜，4-有機相，5-脂肪酶。
現進一步通過最佳實施例來闡述發明的實現方式實施例1如附
圖1所示的膜反應器下，將矽橡膠管內充滿萘普生甲酯的異辛烷溶液，並含有0.1克氫氧化鈉、25微升三甲基氯矽烷和不同量甲醇，矽橡膠管外含有100毫升萘普生甲酯的異辛烷溶液、10毫升三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩衝溶液和200毫克脂肪酶，32℃保溫48小時，測定(S)-萘普生的產量，結果見表1。
表1
實施例2如附
圖1所示的膜反應器下，在矽橡膠管中不含有氫氧化鈉和甲醇的條件下進行無原位消旋的拆分反應作為對照，在矽橡膠管中含有0.1克氫氧化鈉、0.2毫升甲醇和25微升三甲基氯矽烷的條件下進行有原位消旋的拆分反應。100毫升萘普生甲酯的異辛烷溶液和10毫升含有200毫克脂肪酶的三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩衝溶液被添加到上述膜反應器中啟動反應。在300轉/分鐘下32℃反應，產物對映體過量值隨反應轉化率變化的趨勢見表2。
表2
同無原位消旋的對照反應相比，原位耦合進消旋反應後，產物的光學純度(對映體過量值)不再隨著產物產量的增加而減少，且轉化率可突破50％。
實施例3反應物添加量同實施例1，以批式反應方式進行。在300轉/分鐘下32℃反應24小時後，傾析出有機層並添加相同量的新的底物溶液進行下一批反應。從其每批產物S-萘普生的產量的變化上判斷脂肪酶活性的變化，結果見表3。發現經過20批反應，脂肪酶活性僅有輕微下降。這主要是由於矽橡膠膜將鹼性較強的消旋反應與酶催化拆分反應隔離，減小了脂肪酶的失活所至。
表權利要求
1．一種S-(+)-萘普生的製備方法，其特徵在於依次包括如下步驟a在底部裝有親水半透膜的超濾反應器中放置一個環繞著矽橡膠管的圓柱狀聚四氟乙烯網籠，矽橡膠管內充滿萘普生甲酯的異辛烷溶液，其中懸浮著包含甲醇和三甲基氯矽烷的氫氧化鈉來催化萘普生甲酯的消旋反應；b萘普生甲酯的異辛烷溶液和含有脂肪酶的三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩衝溶液被加入到該膜反應器的矽橡膠管外構成水-有機溶劑兩相系統，在32℃、300轉/分鐘條件下進行酶催化萘普生甲酯的拆分反應；c三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩衝溶液連續泵入該膜反應器中抽提產物S-萘普生和甲醇，然後被壓力壓過親水的半透膜流出反應器；d用鹽酸沉澱出流出液中的產物S-萘普生，過濾後溶解在冷甲醇中獲得S-萘普生結晶。
2．如權利要求1所述的方法，其特徵在於採用的拆分反應催化劑柱狀假絲酵母脂肪酶和消旋反應催化劑氫氧化鈉的質量比為1∶0.5～1∶0.1。
3．如權利要求1所述的方法，其特徵在於採用的溶解氫氧化鈉以產生從游離氫氧根離子的溶劑為無水甲醇，含量為無水甲醇∶氫氧化鈉=0.8～8毫克/克。
4．如權利要求1所述的方法，其特徵在於本發明中採用的三甲基氯矽烷量為25～100微升/100微升甲醇。
5．如權利要求1所述的方法，其特徵在於採用的萘普生甲酯的異辛烷溶液的濃度為5～10毫克/毫升。
6．如權利要求1所述的方法，其特徵在於採用的水相與有機相比例為1∶10。
全文摘要
本發明公開了一個從外消旋萘普生甲酯中製備S－萘普生的方法,它由一個在水－異辛烷兩相體系中脂肪酶催化的立體選擇性水解反應和鹼催化的消旋反應原位耦合而成。採用疏水性的矽橡膠膜隔離兩個反應過程,解決了消旋反應的強鹼條件易造成生物催化劑失活和產物消旋的問題。在該體系中進行萘普生甲酯的拆分反應,產率可突破50%,未發現產物的光學純度隨轉化率的增加而減小及酶活性的明顯損失。
文檔編號C12P7/40GK1305008SQ0013304
公開日2001年7月25日 申請日期2000年11月17日 優先權日2000年11月17日
發明者辛嘉英, 李樹本, 崔俊儒, 徐毅, 夏春谷 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所