專利名稱：一種直接使用氰鹽為氰源的酶催化合成手性乙酸氰醇酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直接使用氰鹽(MCN)為氰源的酶催化合成手性乙酸氰醇酯的方法。具體是直接使用低揮發(fā)性的氰鹽(MCN)代替劇毒的揮發(fā)性氰化氫氣體作為氰源；用廉價(jià)易得的醋酸作為質(zhì)子供體，又可代替通常需要的緩沖體系，控制適當(dāng)?shù)乃?有機(jī)相比例， 可以有效地抑制HCN與醛酮的自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)加成反應(yīng)，使得氰醇裂解酶的酶促反應(yīng)能高效進(jìn)行，高收率獲得了高光學(xué)純度的產(chǎn)物。進(jìn)一步，通過簡(jiǎn)單和連續(xù)的乙酰化反應(yīng)，生成了較穩(wěn)定的手性乙酸氰醇酯，避免了手性氰醇通常容易發(fā)生逆反應(yīng)而導(dǎo)致外消旋化，使產(chǎn)物光學(xué)純度下降乃至消失的現(xiàn)象；屬生物醫(yī)藥和精細(xì)化工產(chǎn)品的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
手性氰醇及其酯是一類在現(xiàn)代不對(duì)稱合成研究中有重要學(xué)術(shù)價(jià)值的手性源。此外，它很容易轉(zhuǎn)化為手性α-羥基酸(酯)，α-氨基酸，氨基醇等具有重要商業(yè)價(jià)值的醫(yī)藥和農(nóng)藥中間體。因此，它的合成一直受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。手性氰醇的合成一直是不對(duì)稱合成領(lǐng)域中具有挑戰(zhàn)性的課題。手性氰醇的不對(duì)稱合成一般需要手性催化劑化學(xué)手性催化劑或生物催化劑。后者由于來源豐富，催化效率高，其反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率和光學(xué)純度高，底物適用范圍廣等特點(diǎn)而受到重視。其中利用從苦杏仁中提取的羥腈裂解酶(HydroxynitriIe lyase,簡(jiǎn)稱HNL)作為生物催化劑來催化HCN和苯甲醛加成制備扁桃腈的反應(yīng)，早在 1908 年，就被 Rosenthaler 報(bào)道(Rosenthaler, L. Biochem. Z. 1908， 14, 238.)。由于該反應(yīng)的化學(xué)收率和光學(xué)收率都很低，并無實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值，因此對(duì)該反應(yīng)的各種改進(jìn)至今仍是研究熱點(diǎn)之一。該反應(yīng)制備手性氰醇一般由氰供體與醛或酮加成而得。主要的氰供體有1)直接使用劇毒的氣體HCN。2)劇毒易揮發(fā)性的丙酮氰醇(沸點(diǎn)82°C )。直接使用氣體HCN作為氰供體的反應(yīng)是最經(jīng)典的反應(yīng)，原料價(jià)格低廉，所以報(bào)道最多。如Pfeil在水相緩沖液中進(jìn)行了該反應(yīng)，得到了各種芳香醛和脂肪醛的O )-氰醇， 但大多數(shù)產(chǎn)物光學(xué)純度仍很低(Becker, W. ； Pfeil, E. J. Am. Chem. Soc. 1966，88, 4299. )。Effenberger等發(fā)展了緩沖溶液和有機(jī)溶劑混合的油水體系，使用HCN與醛類加成，取得了較高的收率和光學(xué)純度(Effenberger，F(xiàn).，Angew. Chem. Int. Ed Engl., 1994，33, 1555; Effenberger, F. Enantiomer, 1996，1, 359)。林國強(qiáng)等發(fā)展了微水條件下醛與HCN的氰醇裂解酶促反應(yīng)，取得較好的化學(xué)收率和光學(xué)收率(林國強(qiáng)，韓世清，李祖義，氰醇裂解酶催化合成光學(xué)活性氰醇化合物，CN1203908A，林國強(qiáng)，韓世清，李祖義，手性氰醇化合物及其衍生物和制備方法，CN1243879A)。低沸點(diǎn)的丙酮氰醇也常用來替代HCN作為氰供體，利用其不穩(wěn)定的性質(zhì)，在反應(yīng)中分解釋放出HCN與醛(酮)反應(yīng)制備光 ^ySfttlII (Ueatrongchit, T. ； Tamura, K. ； Ohmiya, T. ； H-Kittikun, A. ； Asano, Y. Hydroxynitrile lyase from passifIora edulis purification, characteristics and application in asymmetric synthesis of (R)-mandelonitrile, Enzyme and Microbial Technology, 46(6)， 456-465; 2010)。
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但利用羥腈裂解酶作為生物催化劑來催化HCN和苯甲醛加成制備扁桃腈的反應(yīng)還有一些問題需要解決。到目前為止，該反應(yīng)中直接使用的氰供體是劇毒的氰化氫氣體或低沸點(diǎn)、易揮發(fā)和劇毒的丙酮氰醇等。因此操作的安全性問題很大。如耿曉紅等指出“今后應(yīng)開發(fā)使用低揮發(fā)性氰供體如KCN或NaCN的反應(yīng)體系，在工業(yè)規(guī)模制備中，這一點(diǎn)尤其重要。，，(耿曉紅、周輝、陳沛然、徐青，氰醇立體選擇性合成新進(jìn)展，有機(jī)化學(xué)，2008，28 (7)， 1157-1168 ；North, Μ. Usanovj D. Young, C. Lewis acid catalyzed asymmetric cyanohydrin synthesis, Chemcal Review, 2008，108，5146 - 5226)。然而，直接使用低揮發(fā)性氰鹽的KCN或NaCN作為氰供體的手性氫氰化反應(yīng)，由于容易發(fā)生其與醛的自發(fā)的非酶促化學(xué)加成反應(yīng)，并與酶催化反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)，，導(dǎo)致外消旋產(chǎn)物的生成，產(chǎn)物的光學(xué)純度下降，失去實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。進(jìn)一步，反應(yīng)生成的產(chǎn)物手性氰醇由于易發(fā)生可逆反應(yīng)，也會(huì)導(dǎo)致外消旋化，使產(chǎn)物光學(xué)純度下降。因此生產(chǎn)實(shí)際需要進(jìn)一步開發(fā)出既保持羥腈裂解酶作為生物催化劑催化HCN 和醛加成制備手性氰醇的反應(yīng)的催化效率高，反應(yīng)條件溫和等特點(diǎn)。又可直接使用安全性更高的低揮發(fā)性氰鹽KCN或NaCN作為氰供體，還可有效地抑制HCN與醛酮的自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)加成反應(yīng)，使得羥腈裂解酶的酶促反應(yīng)能高效進(jìn)行，并高收率獲得了高光學(xué)純度手性氰醇的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可直接使用安全性更高的低揮發(fā)性氰鹽(MCN)作為氰供體，還可有效地抑制HCN與醛的自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)加成反應(yīng)，使得羥腈裂解酶的酶促反應(yīng)能高效進(jìn)行，高收率獲得了高光學(xué)純度手性氰醇及其酯的合成新方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種直接使用氰鹽為氰源的酶催化合成手性乙酸氰醇酯的方法，該方法包括以下反應(yīng)過程
權(quán)利要求
1. 一種直接使用氰鹽為氰源的酶催化合成手性乙酸氰醇酯的方法，其特征在于該方法包括以下步驟在反應(yīng)容器中依次加入酶、氰鹽、水、有機(jī)溶劑和醋酸并攪拌均勻，滴加醛類化合物，反應(yīng)在室溫條件下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間為6 100小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，將經(jīng)分液后得到的有機(jī)相滴加到盛有乙酸酐和吡啶的混合液中，室溫反應(yīng)3 M小時(shí)；經(jīng)飽和碳酸氫鈉和水洗、干燥、濃縮和柱層析純化處理后，獲得相應(yīng)的手性乙酸氰醇酯；其具體過程如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述氰鹽為KCN或NaCN。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述有機(jī)溶劑為異丙醚、乙酸乙酯和甲苯中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直接使用氰鹽為氰源的酶催化合成手性乙酸氰醇酯的方法，該方法是在反應(yīng)容器中依次加入酶、氰鹽、水、有機(jī)溶劑和醋酸并攪拌均勻，滴加醛類化合物，反應(yīng)在室溫條件下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間為6～100小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，將經(jīng)分液后得到的有機(jī)相滴加到盛有乙酸酐和吡啶的混合液中,室溫反應(yīng)3～24小時(shí)；經(jīng)飽和碳酸氫鈉和水洗、干燥、濃縮和柱層析純化處理后，獲得相應(yīng)的目標(biāo)化合物。本發(fā)明直接使用氰鹽作為氰源；用廉價(jià)易得的醋酸作為質(zhì)子供體，控制水-有機(jī)相比例，有效地抑制HCN與醛酮的自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)加成反應(yīng)，使得羥腈裂解酶的酶促反應(yīng)能高效進(jìn)行。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、安全,高收率獲得了高光學(xué)純度的手性乙酸氰醇酯，具有較高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C12P13/00GK102417917SQ201110319358
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者姚璐璐, 李中洲, 鄒新琢, 鄭祖彪 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)