一种立体选择性酶催化水解制备(S)-2-苯基丁酸的方法技术

本发明专利技术介绍了一种采用脂肪酶动力学拆分2‑苯基丁酸对映体的方法。利用脂肪酶高效选择性催化水解外消旋2‑苯基丁酸酯，制备(S)‑2‑苯基丁酸。在反应体系中加入环糊精，大大提高了底物转化率，其ee≥96%。与其他拆分技术相比，该方法反应条件温和，操作简单，对环境污染小，且能获得较高的光学纯度(S)‑2‑苯基丁酸是合成吲哚布芬的关键中间体，为吲哚布芬的制备提供了一种可行的方法。

A method for preparation of (S) -2- phenyl butyric acid catalyzed by stereoselective hydrolysis

The invention introduces a method of enantioseparation of 2 - phenyl butyric acid by lipase kinetics. The hydrolysis of racemic 2_phenylbutyrate by lipase was studied to prepare (S) 2_phenylbutyric acid. The addition of cyclodextrin in the reaction system greatly increased the substrate conversion rate, and its EE was more than 96%. Compared with other resolution methods, this method has the advantages of mild reaction conditions, simple operation, less environmental pollution, and high optical purity (S) 2_phenylbutyric acid is the key intermediate for the synthesis of indoprofen. It provides a feasible method for the preparation of indoprofen.

【技术实现步骤摘要】
一种立体选择性酶催化水解制备(S)-2-苯基丁酸的方法
本专利技术属于生物催化
，涉及一种通过脂肪酶立体选择性催化水解外消旋2-苯基丁酸酯，制备光学纯(S)-2-苯基丁酸的方法。
技术介绍
吲哚布芬是目前唯一可逆、选择性多靶点抗血栓独家新药，具有起效快，胃肠道反应小，使用简单方便，适合长期服用，是动脉硬化引起的缺血性心、脑、外围血管病变和静脉血栓形成疾病、糖尿病微循环病变等抗血栓治疗首选用药，亦是血管外科手术、血液透析时防止血栓形成的理想选择。研究表明，(S)-吲哚布芬的抗血栓活性较(R)-吲哚布芬更显著,使用单一对映体给药可减少药剂用量、减轻机体的代谢负担和降低毒副作用。(S)-2-苯基丁酸是制备吲哚布芬的关键中间体，故手性拆分2-苯基丁酸具有重要的现实意义。目前获得光学纯手性化合物的方法主要有：手性源合成法，不对称合成法和外消旋体拆分法等。外消旋体拆分法作为一种重要的手性制备方法，得到了广泛的应用，常见的方法包括结晶法、酶或微生物法、色谱法、膜法和手性液-液萃法等，部分已经应用于工业生产(如结晶拆分)。其中结晶拆分法工艺简单、经济方便，但通常只能间歇生产，收率较低。色谱法分离效率高，但费用高、制备规模小。膜法耗能低，可连续操作，但膜的制备条件苛刻且易污染，传质效率较低。手性液-液萃取拆分法设备简单、易实现工业生产，但选择性较低，有机溶剂易污染环境。相比上述拆分方法，微生物法利用酶的活性中心不对称结构识别消旋体，在一定条件下，酶只催化消旋体中的一个对映体发生反应，从而实现两个对映体拆分。其立体选择性强、反应条件温和、操作简便、副反应少、产率高，可大规模生产，且不会造成污染，大大降低了化工污染对人类生活的影响，符合绿色环保的可持续发展理论，有较好的发展前景。本专利技术利用脂肪酶较高的的催化活性和立体选择性，在缓冲溶液体系中催化水解外消旋底物2-苯基丁酸酯。由于底物酯在缓冲溶液中溶解度极小，在体系中加入了环糊精衍生物。环糊精衍生物具有特殊的外亲水内疏水的空腔结构，对疏水性芳香物质有很好的包结作用。环糊精包结2-苯基丁酸酯可增加其在反应体系中的溶解度，显著提高转化率。环糊精包结2-苯基丁酸酯反应式如式1：环糊精衍生物还具有廉价易得，无毒无害和生物相容性好等优势。本专利技术提供的方法反应条件温和，操作简单，对环境污染小，且能达到光学纯度96％以上，为获得高光学纯(S)-2苯基丁酸提供了一种可行的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术拆分2-苯基丁酸光学纯度低、操作复杂、成本高、污染环境等问题，提出一种脂肪酶催化水解拆分2-苯基丁酸酯，获得高光学纯度(S)-2苯基丁酸的方法。本专利技术采用的技术方案是：以缓冲溶液作为反应介质，以式(Ⅱ)所示的外消旋酯为反应底物，加入一定量的脂肪酶，一定浓度的β-环糊精衍生物，在一定温度下，于封闭体系中搅拌、加热反应一定时间，反应结束后，取一定量的样品通过高效液相色谱仪对产物进行定性和定量检测，并计算产物光学纯度和底物转化率。其反应方程式如式2：其中，R表示-CH3、-C2H5、-n-C4H9、-iso-C4H9、-n-C5H11、-iso-C5H11、-C6H13-C7H15、-C8H17。所述脂肪酶选自褶皱假丝酵母脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶A、南极假丝酵母脂肪酶B、荧光假单胞菌脂肪酶、洋葱假单胞菌脂肪酶、米曲霉、疏棉状嗜热胞菌脂肪酶、米黑根毛脂肪酶。优选南极假丝酵母脂肪酶A。所述缓冲液选自磷酸氢二钠、磷酸、乙酸铵、乙酸、三羟甲基氨基甲烷(Tris)、盐酸。优选三羟甲基氨基甲烷(Tris)和盐酸。所述β-环糊精衍生物选自羟乙基-β环糊精(HE-β-CD)、羟丙基-β环糊精(HP-β-CD)、羧甲基-β环糊精(CM-β-CD)、磺丁基-β环糊精(SBE-β-CD)、甲基化-β环糊精(Me-β-CD)。优选羟乙基-β环糊精。本专利技术相比现有技术有如下优势：本专利技术利用南极假丝酵母脂肪酶A较高的催化活性和立体选择性的特性，在缓冲溶液中水解拆分2-苯基丁酸酯，得到较高光学纯度的产物(S)-2苯基丁酸。采用绿色环保的环糊精作增溶剂，增大2-苯基丁酸酯在反应介质中的溶解度，从而提高转化率。该方法反应条件温和，操作简单，光学纯度可达96％以上，克服了以有机溶剂作为反应介质具有毒性、易挥发，对环境污染大等缺陷。【具体实施方案】本专利技术具体的方法步骤如下：一、测试与分析本专利技术所述实施例中产物的光学纯度和底物转化率采用美国Waters1525高效液相色谱仪分析，ODS-3色谱柱(250mm×4.6mm，5μm))。流动相组成为V甲醇：V水＝64:36，其中水相含0.5％(v:v)乙酸、25mmol/L的羟丙基-β-环糊精，pH＝4.0(用三乙胺调节)。流速为0.8mL/min，UV检测波长为225nm，柱温为30℃，进样量10μL。产物光学纯度用对映体过剩量值(eep)评价，按下式计算：反应转化率按下式计算：对映体选择性E按下式计算：其中，K表示反应平衡常数，下标0表示初始值。二、实施例实施例1在25mL反应管中，加入0.020mmol的外消旋2-苯基丁酸乙酯为底物，1mL的三羟甲基氨基甲烷/盐酸缓冲溶液(pH＝6)为反应介质，分别加入10mg不同商品化脂肪酶，开始反应，在600rpm、50℃条件下反应5h。反应结束后，产物用高效液相色谱进行分析。结果表明：南极假丝酵母脂肪酶A为催化剂时，优先识别(S)-2-苯基丁酸乙酯，其eep为64.46％，c为5.45％，E为4.8。实施例2在25mL反应管中，加入0.015mmol的外消旋2-苯基丁酸酯为底物，1mL的三羟甲基氨基甲烷/盐酸缓冲溶液(pH＝6)为反应介质，加入30mg南极假丝酵母脂肪酶A，开始反应，在600rpm、85℃条件下反应4h。反应结束后，产物用高效液相色谱进行分析。结果表明：2-苯基丁酸庚酯为底物时，其eep为96.74％，c为15.44％，E为71.75。实施例3在25mL反应管中，加入0.015mmol的外消旋2-苯基丁酸己酯为底物，1mL的三羟甲基氨基甲烷/盐酸缓冲溶液(pH＝6)为反应介质，加入30mg南极假丝酵母脂肪酶A，开始反应，在600rpm、85℃条件下反应4h。反应结束后，产物用高效液相色谱进行分析。结果表明：其eep为96.7％，c为12.30％，E为68.10。实施例4在25mL反应管中，加入0.015mmol的外消旋2-苯基丁酸己酯为底物，1mL的三羟甲基氨基甲烷/盐酸缓冲溶液(pH＝6.5)为反应介质，加入30mg南极假丝酵母脂肪酶A，开始反应，在600rpm、85℃条件下反应4h。反应结束后，产物用高效液相色谱进行分析。结果表明：其eep为97.0％，c为15.45％，E为78.12。实施例5在25mL反应管中，加入0.015mmol的外消旋2-苯基丁酸己酯为底物，1mL的三羟甲基氨基甲烷/盐酸缓冲溶液(pH＝6.5)为反应介质，加入30mg南极假丝酵母脂肪酶A，开始反应，在600rpm、85℃条件下反应14h。反应结束后，产物用高效液相色谱进行分析。结果表明：其eep为95.60％，c为14.59％，E为70.16。实施例6在25mL反应管中，加入0.015mmol的外消旋2-苯基丁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用脂肪酶较高的催化活性和立体选择性特性，制备光学纯(S)‑2‑苯基丁酸对映体的方法，其特征在于所述的方法是以外消旋2‑苯基丁酸酯为底物，在脂肪酶的立体选择性催化作用下水解生成(S)‑2‑苯基丁酸。

【技术特征摘要】
2017.10.31 CN 20171104726041.一种应用脂肪酶较高的催化活性和立体选择性特性，制备光学纯(S)-2-苯基丁酸对映体的方法，其特征在于所述的方法是以外消旋2-苯基丁酸酯为底物，在脂肪酶的立体选择性催化作用下水解生成(S)-2-苯基丁酸。2.根据权利要求1所述，一种应用脂肪酶立体选择性催化水解外消旋2-苯基丁酸酯，制备光学纯(S)-2-苯基丁酸，其特征在于包含下述操作步骤：用2-苯基丁酸和九种不同的醇合成九种外消旋2-苯基丁酸酯；配制一定浓度的缓冲溶液为反应介质，向反应介质中投加一定浓度的环糊精衍生物，一定量的反应底物和脂肪酶，在一定温度下搅拌反应一定时间；反应结束后，产物的产率和光学纯度用高效液相色谱进行分析。3.根据权利要求2所述的方法，合成酯的反应条件为：一定量的2-苯基丁酸和不同的醇在甲苯溶剂中反应，对甲基苯磺酸为催化剂，反应温度110℃，反应时间12小时。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，反应底物为2-苯基丁酸甲酯、2-苯基丁酸乙酯、2-苯基丁酸丁酯、2-苯基丁酸异丁酯、2-苯基丁酸戊酯、2-苯基丁酸异戊酯、2-苯基丁酸己酯、2-苯基丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐课文，张盼良，成晴，许卫凤，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43