專利名稱：S－(+)－萘普生的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將萘普生甲酯的酶催化不對稱水解反應(yīng)與堿催化消旋反應(yīng)原位耦合，以高收率制備高光學(xué)純度的(S)-萘普生，而不引起酶失活的方法。
生物酶由于是手性分子，其催化一對外消旋化合物進行反應(yīng)時，其中一個對映異構(gòu)體的反應(yīng)速度總是快于另一個對映異構(gòu)體。利用生物酶的這種立體選擇性進行的酶拆分反應(yīng)是制備手性化合物的重要手段。但由于拆分反應(yīng)的理論收率最大僅為50％，而且拆分過程中產(chǎn)物的光學(xué)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(xué)純度。使得其實際的工業(yè)應(yīng)用受到了限制。如果在酶拆分反應(yīng)原位耦合進底物消旋反應(yīng)，就可克服上述缺點，理論上可100％地得到高光學(xué)活性的產(chǎn)物。但此時會遇到如下兩個問題一，催化拆分反應(yīng)的生物酶難以承受消旋反應(yīng)劇烈的反應(yīng)條件而失活；二，使剩余底物消旋的反應(yīng)條件也會導(dǎo)致產(chǎn)物消旋而使其光學(xué)純度下降(H.Stecher and K.Faber.BiocatalyticDeracemization Techniques:Dynamic Resolutions and Stereoinversions.Synthesis.1997.1,1-16)。
本發(fā)明的目的在于解決上述問題而提供一種在堿催化連續(xù)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(yīng)高收率制備高光學(xué)活性(S)-萘普生，而不引起酶失活的方法。
本發(fā)明的目的可由如下措施實現(xiàn)利用硅橡膠膜可選擇性通透疏水有機小分子的特點，分別在硅橡膠管外和內(nèi)進行脂肪酶催化的拆分反應(yīng)和堿催化的消旋反應(yīng)，從而克服了脂肪酶難以承受堿消旋苛刻反應(yīng)條件而失活，以及消旋底物的同時也引起產(chǎn)物消旋的難題。轉(zhuǎn)化率超過60％時產(chǎn)物(S)-萘普生的對映體過量值仍保持在96％以上。
本發(fā)明的反應(yīng)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(yīng)) 對在硅橡膠管內(nèi)和外進行的化學(xué)消旋反應(yīng)和酶拆分反應(yīng)，除疏水底物萘普生甲酯可自由透過硅橡膠膜發(fā)生消旋和不對稱水解反應(yīng)外。硅橡膠管外側(cè)的大分子脂肪酶、水、產(chǎn)物S-萘普生和硅橡膠管內(nèi)側(cè)的氫氧化鈉均無法透過硅橡膠膜相互接觸，因此不會引起生物酶的失活和產(chǎn)物(S)-萘普生的消旋。通過硅橡膠膜的選擇性滲透，實現(xiàn)了原位耦合的拆分與消旋過程的隔離。
一種S-(+)-萘普生的制備方法，其特征在于依次包括如下步驟a在底部裝有親水半透膜的超濾反應(yīng)器中放置一個環(huán)繞著硅橡膠管的圓柱狀聚四氟乙烯網(wǎng)籠，硅橡膠管內(nèi)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硅烷的氫氧化鈉來催化萘普生甲酯的消旋反應(yīng)。
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-鹽酸緩沖溶液被加入到該膜反應(yīng)器的硅橡膠管外構(gòu)成水-有機溶劑兩相系統(tǒng)，在32℃、300轉(zhuǎn)/分鐘條件下進行酶催化萘普生甲酯的拆分反應(yīng)。
c三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖溶液連續(xù)泵入該膜反應(yīng)器中抽提產(chǎn)物S-萘普生和甲醇，然后被壓力壓過親水的半透膜流出反應(yīng)器。
d用鹽酸沉淀出流出液中的產(chǎn)物S-萘普生，過濾后溶解在冷甲醇中獲得S-萘普生結(jié)晶。
本發(fā)明中采用的拆分反應(yīng)催化劑柱狀假絲酵母脂肪酶和消旋反應(yīng)催化劑氫氧化鈉的質(zhì)量比為1∶0.5～1∶0.1。
本發(fā)明中采用的溶解氫氧化鈉以產(chǎn)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(fā)明中采用的三甲基氯硅烷量為25～100微升/100微升甲醇。
本發(fā)明中采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(fā)明中采用的水相與有機相比例為1∶10。
本發(fā)明巧妙地利用了硅橡膠膜的選擇通透性，將原位耦合的拆分反應(yīng)與消旋反應(yīng)進行過程隔離，從而克服了強堿性的消旋反應(yīng)條件極易使酶失活和引起產(chǎn)物S-萘普生消旋的難題。與已有技術(shù)相比可高收率地得到高光學(xué)活性的S-萘普生而不引起酶的失活。


圖1為本發(fā)明膜反應(yīng)器的示意圖。1-水相，2-硅橡膠管，3-親水半透膜，4-有機相，5-脂肪酶。
現(xiàn)進一步通過最佳實施例來闡述發(fā)明的實現(xiàn)方式實施例1如附
圖1所示的膜反應(yīng)器下，將硅橡膠管內(nèi)充滿萘普生甲酯的異辛烷溶液，并含有0.1克氫氧化鈉、25微升三甲基氯硅烷和不同量甲醇，硅橡膠管外含有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-鹽酸緩沖溶液和200毫克脂肪酶，32℃保溫48小時，測定(S)-萘普生的產(chǎn)量，結(jié)果見表1。
表1
實施例2如附
圖1所示的膜反應(yīng)器下，在硅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(yīng)作為對照，在硅橡膠管中含有0.1克氫氧化鈉、0.2毫升甲醇和25微升三甲基氯硅烷的條件下進行有原位消旋的拆分反應(yīng)。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-鹽酸緩沖溶液被添加到上述膜反應(yīng)器中啟動反應(yīng)。在300轉(zhuǎn)/分鐘下32℃反應(yīng)，產(chǎn)物對映體過量值隨反應(yīng)轉(zhuǎn)化率變化的趨勢見表2。
表2
同無原位消旋的對照反應(yīng)相比，原位耦合進消旋反應(yīng)后，產(chǎn)物的光學(xué)純度(對映體過量值)不再隨著產(chǎn)物產(chǎn)量的增加而減少，且轉(zhuǎn)化率可突破50％。
實施例3反應(yīng)物添加量同實施例1，以批式反應(yīng)方式進行。在300轉(zhuǎn)/分鐘下32℃反應(yīng)24小時后，傾析出有機層并添加相同量的新的底物溶液進行下一批反應(yīng)。從其每批產(chǎn)物S-萘普生的產(chǎn)量的變化上判斷脂肪酶活性的變化，結(jié)果見表3。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過20批反應(yīng)，脂肪酶活性僅有輕微下降。這主要是由于硅橡膠膜將堿性較強的消旋反應(yīng)與酶催化拆分反應(yīng)隔離，減小了脂肪酶的失活所至。
表權(quán)利要求
1．一種S-(+)-萘普生的制備方法，其特征在于依次包括如下步驟a在底部裝有親水半透膜的超濾反應(yīng)器中放置一個環(huán)繞著硅橡膠管的圓柱狀聚四氟乙烯網(wǎng)籠，硅橡膠管內(nèi)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硅烷的氫氧化鈉來催化萘普生甲酯的消旋反應(yīng)；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-鹽酸緩沖溶液被加入到該膜反應(yīng)器的硅橡膠管外構(gòu)成水-有機溶劑兩相系統(tǒng)，在32℃、300轉(zhuǎn)/分鐘條件下進行酶催化萘普生甲酯的拆分反應(yīng)；c三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖溶液連續(xù)泵入該膜反應(yīng)器中抽提產(chǎn)物S-萘普生和甲醇，然后被壓力壓過親水的半透膜流出反應(yīng)器；d用鹽酸沉淀出流出液中的產(chǎn)物S-萘普生，過濾后溶解在冷甲醇中獲得S-萘普生結(jié)晶。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用的拆分反應(yīng)催化劑柱狀假絲酵母脂肪酶和消旋反應(yīng)催化劑氫氧化鈉的質(zhì)量比為1∶0.5～1∶0.1。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用的溶解氫氧化鈉以產(chǎn)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(quán)利要求1所述的方法，其特征在于本發(fā)明中采用的三甲基氯硅烷量為25～100微升/100微升甲醇。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采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(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用的水相與有機相比例為1∶10。
全文摘要
本發(fā)明公開了一個從外消旋萘普生甲酯中制備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(yīng)和堿催化的消旋反應(yīng)原位耦合而成。采用疏水性的硅橡膠膜隔離兩個反應(yīng)過程,解決了消旋反應(yīng)的強堿條件易造成生物催化劑失活和產(chǎn)物消旋的問題。在該體系中進行萘普生甲酯的拆分反應(yīng),產(chǎn)率可突破50%,未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物的光學(xué)純度隨轉(zhuǎn)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(yōu)先權(quán)日2000年11月17日
發(fā)明者辛嘉英, 李樹本, 崔俊儒, 徐毅, 夏春谷 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所