用酶制备光活性氰醇的方法技术

在Ｓ－醇腈（醛化）酶和一种溶剂存在下通过醛与氢氰酸反应形成光活性（Ｓ）－氰醇这一已知方法中的反应时间和处理反应物的容易程度可以被显著地改进，方法是将醛与酸的溶液通过一种含有聚合物树脂结合剂和分散在其中的细颗粒填料的多孔膜，其结合剂已以化学方式结合Ｓ－醇腈（醛化）酶。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备氰醇的方法。更具体地，主涉及制备光活性(S)-氰醇的一个改进方法，包括有S-醇腈(醛化)酶存在下醛与氢氰酸反应。光活性(S)-氰醇是大家熟悉的拟除虫菊酯杀虫剂制备中的有用中间产物。在有醇腈(醛化)酶和溶剂二异丙醚存在下使醛与氢氰酸反应以形成光活性氰醇的方法是大家都知道的。这个方法公开在例如Effenberger等人的美国专利4，859，784中，在此将它引入作为参考。该参考文献报告了用固定化酶在浆状条件下进行上述反应的方法。酶可以结合在玻动珠、离子交换树脂或纤维素颗粒的表面，而固定化酶可以在产物回收前用过滤方法离出来。该方法虽然可以达到目的，但其特点在于反应物仅一次通过固定化酶，而通过时间长达5-6天。类似地，Kula等人的澳大利亚专利38104/89讲述了一个相似的方法，其中S-醇腈(醛化)酶从一特殊途径获得(Sorghum bicolor)。该方法在一个实施例中用丙烯酸珠来固定酶，其商品名为Eupergit C(Rohm，Darmstadt)，是一种有益于在反应介质或柱中悬浮的市场有售的丙烯酸珠。在以上任何一种情形下必须采用水性系统以防止不同有机溶剂对丙烯酸珠的任何破坏。而且在使用结合酶的后一个方法中，只要用4-羟基苄醛连续3天过柱后，便得到85%(重量)的产率。也可参阅Neidermeyer的美国专利5，008，192;欧洲专利326，063;美国专利3，862，030;以及德国专利3823864 A-1，它们与上述美国和澳大利亚专利相重或相关。上述每一个专利都涉及到“酶-隔膜-反应器”。然而，正如相关技术文献所揭示的(参见，例如，“EngineeringAspectsofEnzymeEngineering”，及其脚注16和17，即Kragl等，Ann.NY.Aca.Sci.，613，PP.167-175，(1990)，以及Vasic-Racki等，Appl.Microbiol.BioteChnol，31，PP.215-222(1989))，这些反应器只代表一系列被对酶不通透的滤膜分隔开的容器。因而，在这种类型的反应器中，反应实际上在一个分散着酶的溶液中进行，而反应物最终仍必须通过扩散与酶接触。使用聚合物膜反应器来结合酶公开在BruceS.Goldberg的美国专利4，102，746和4，169，014。也可参见“一种新颖的固定化酶反应器体系”，该文献是BruceS.Goldberg在关于非传统反应器体系的第27届春季专题讨论年会递交的，AICHE，EastBrunswick，N.J.，5月10日，1984年，其中进一步描述了这二个美国专利中的膜反应器。这后二个专利和AICHE会议论文集五月十日，1984在此均引入作为参考。根据本专利技术，当醛和酸溶液通过下述特制的多孔膜，该多孔膜已经下面定义的方法化学活化并与S-醇腈酶以化学方式结合，那么，在S-醇腈酶及溶剂存在下由醛和氢氰酸制备光活性氰醇的其他已知方法中涉及的反应时间和反应物处理的容易程度可以明显地改善。若缺少一种立体选择性的催化剂，形成(S)-和(R)一氰醇对映异构体形式的量相等，即比例为50∶50，本专利技术的一个目的是通过恰当选择经改进的催化剂和反应条件来增加(S)-异构体对(R)-异构体的比率(“S/R”)。本专利技术的另一个目的是不仅提高S-对R-异构体的选择性，而且在一段尽可能短的时间内提供一个高的产物转化率。还有另一个目的是得到这些产物而不必从终产物中以物理方法分离酶。本专利技术制备所需的光活性氰醇的方法可如下述很容易地进行，将醛和氢氰酸溶液分批或持续地通过已化学结合酶的特定的多孔膜，经一段预选好的时间，回收所需的光活性氰醇。这样完成后，出乎意料地发现反应时间缩短为一天，相比之下用现有方法需6或7天，或有时虽需保持相同的时间，与前述方法相比产物的总得率和对所需S-异构体的选择性都提高了。相反，可以理解当现有技术使用几天的时间，例如多达6到7天，用于此方法是更优选的，总产率能成比例增加。较理想地，反应应在一个有机系统中进行，其中含有基本水不溶的醛，而产生的氰醇是可溶的。以系统的总重量为基准，可以使用少量水性缓冲液，其含水量多达约1%，优选使用尽可能少的水，约≤0.03%。因而，本专利技术实质上包括一个系统，它包含有机溶剂(任意含有水性缓冲液)，醛和酸反应剂，和化学结合至一种特定多孔膜的酶，下面详细说明。反应可以任一个较宽的温度范围和并不苛刻的pH条件下进行。因而，例如，温度从约-6℃至+30℃，优选约+6℃至+25℃是可接受的。pH条件并不苛刻，可以由缓冲系统例如乙酸钠，柠檬酸钠，或磷酸钠控制，pH范围可以从约3.5至7.5。使用的醛是那些传统沿袭的，例如，在美国专利4，859，784(上已述及)，所有的均在此引入作为参考。其中的醛包括本专利技术中所述的有下列通式 其中R可以是饱和或非饱和的，脂族的或芳香族的，并且可以取代有卤素，含硫的，含氮的或含氧的取代基。本方法选用的理想的醛应是基本上不溶于水的，即本专利技术优选溶于有机溶剂的醛。因此，水溶性小于约2.0-0.01mg/ml的醛是优选的，最优选那些具有水溶性小于0.1mg/ml，低至约0.01mg/ml的醛。这些水不溶醛可由下列通式表示 其中A是H或F;B是H，F，Cl或Br。其中3-苯氧基苯甲醛是优选的。醛与氢氰酸的理想摩尔比为从约1∶1至1∶100，较优选从约1∶1至1∶2。使用的有机溶剂可以选自那些不对所用的膜或反应性质起副作用的。因而，例如使用二-正丁基醚是优选的，而在美国专利4，859，784(上已述及)方法中使用的二-异丙基醚却被出乎意料地发现它使本方法无法进行。催化剂S-醇腈(醛化)酶(Ec4.12.11)是可以从Sigma化学公司买到或可以用已知方法(参见Bove等，J.Biol.Chem.，226(1)，207，(1961))从高梁根部分离得到的。与醛相关的酶的理想的用量为每克醛约50-2500单位的酶，更优选每克醛约500-750单位酶。酶可以用下述方法处理膜后方便地结合至多孔膜上，例如，5%(重量)聚乙烯亚胺水溶液，接着例如，5%(重量)戊二醛水溶液，以及最后，在适量缓冲中S-醇腈(醛化)酶。有利的是，酶一次保留固定在膜上可达几天，因而与现有方法相比，这不仅使酶更稳定和更耐用，而且避免了在美国专利4，859，784和5，008，192中的酶分离和回收的额外步骤。在此所使用的多孔膜已在美国专利4，012，746(上已述及)中详细说明，其中限定了这些结合酶的材料，其性质和制备方法，以及在这些不同材料上固定和回收酶。基本上，这些选好厚度的膜，和/或层，包含不溶性的三维聚合物树脂结合剂，它将填充颗粒均匀分散在其中，和基本相互连接的孔网，其中孔的大小可以在很宽范围内变动，最理想的是从约0.01至约100微米，材料的总孔隙率是约50至75%，并且上述所用的被分散填充颗粒的量至少为约25%，以组合物的总重量为基准。一种这类膜是MPS 膜(FMC公司，费城，宾夕法尼亚州，美国)，它是微孔聚(氯乙烯)-二氧化硅薄层，其孔隙率范围在70-80%间。其孔的大小，按压汞法测定，一般在0.2μm至2.0μm范围内。这个支撑物是极亲水的，具有负电但能转为正电，表面积为80m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过醛与氢氰酸反应来制备光活性的（Ｓ）－氰醇的方法，通过含有酸和醛的有机溶剂与Ｓ－醇腈（醛化）酶的接触来完成，其特征在于：其中，酶化学结合到一种含有可通过反应物的多孔膜的不溶性组合物上的，所述的多孔膜包含一种聚合物树脂结合剂，结合剂具有分散在其中的填料细颗粒，还包含形成在多孔膜中的基本相互连接的孔的网络，多孔膜对于含有上述反应物的流体是可通过的。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：SW安德鲁斯基，B戈尔德贝格，
申请(专利权)人：FMC有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]