化学酶法催化仲醇的动态动力学拆分

摘要

本文对仲醇的动态动力学拆分（DKR）进行了研究，重点研究了固体酸催化剂的消旋催化性能及其与脂肪酶耦合在1-苯乙醇及其衍生物的DKR反应体系的应用，取得了以下成果：
　　 通过对树脂的筛选，获得了两种催化消旋性能良好的酸性树脂CD550和CD8604，于40C下能将(S)-1-苯乙醇完全消旋。进一步研究发现，两种树脂均具有强酸性功能基团和丰富的孔道结构，强酸性功能基团保证了其催化消旋的能力，丰富的孔道结构大大的增加了催化剂比表面积，保证了其高效的催化效率。
　　 构建了一个高效的1-苯乙醇的DKR反应体系，采用一系列芳香酚（或醇）的乙酸酯取代简单的乙酸乙烯酯和乙酸异丙烯酯作为酰基供体，有效地抑制了树脂催化的转酯化副反应，大大提高了1-苯乙醇DKR反应的结果，获得了高产率和高ee值的产物。在这些酰基供体中，尤以邻苯二酚二乙酸酯、间苯二酚二乙酸酯以及3，5-二甲基苯酚乙酸酯这三种表现最为突出。CD550树脂（底物浓度100mmol/L）：以邻苯二酚二乙酸酯为酰基供体时，反应10h，转化率大于99％，eep为90.5%：以间苯二酚二乙酸酯为酰基供体时，反应24h，转化率大于99%，eep为91.9%：以3，5-二甲基苯酚乙酸酯为酰基供体时，反应24h，转化率95.3%，eep为87.3%。CD8604树脂（底物浓度100mmol/L）：以邻苯二酚二乙酸酯为酰基供体时，反应3h，转化率96.2%，eep达93.2%；以间苯二酚二乙酸酯为酰基供体时，反应24h，转化率为＞99%，eep为95.8%；以3，5-二甲基苯酚乙酸酯为酰基供体时，反应8h，转化率＞99%，eep达91.5%。
　　 进一步对反应底物的范围进行了拓展，均取得不错的结果，发现带有给电子基团的结构优于带有吸电子基团，邻位带有取代基的反应速度稍慢。以3，5-二甲基苯乙醇的DKR为例（底物浓度100mmol/L），该DKR的最适酰基供体为4-氯苯酚乙酸酯，以CD550为消旋催化剂时，反应24h，底物转化完全，产物ee值为97.4%；以CD8604为消旋催化剂时，反应3h，底物转化完全，产物ec值为96.5%。
　　 鉴于树脂优异的消旋化催化性能，进一步制备了具有类似功能基团的固体超强酸Fe2O3/SO42-催化剂，该催化剂具备良好的催化消旋能力，同时完全不溶于有机溶剂，可以耦合脂肪酶催化仲醇的DKR反应。
　　 成功构建了固体超强酸Fe2O3/SO42-耦合脂肪酶催化1-苯乙醇的DKR反应体系。当采用乙酸4-氯乙酸苯酯为酰基供体参与反应时（底物浓度100mmol/L），反应3h，底物转化率＞99%，产物ee值为95.4%；采用乙酸3，5-二甲基苯酯为酰基供体参与反应时，反应12h，转化率达到90.5%，产物ee值为95.1%。
　　 以固体超强酸Fe2O3/SO42-作为消旋催化剂的DKR反应体系具有一定的适用范围，应用于多种芳香仲醇均取得不错的结果。以3，5-二甲基苯乙醇的DKR为例（底物浓度100mmol/L），该DKR的最适酰基供体仍为4-氯苯酚乙酸酯，反应3h，底物转化率＞99%，产物ee值为93.7%。
　　 利用酶促选择性醇解反应拆分消旋(RS)-炔丙醇酮乙酸酯制备获得高光学纯度的(R)-炔丙醇酮和(S)-炔丙醇酮乙酸酯，奠定了(RS)-炔丙醇酮的动态动力学拆分的酶学基础，同时对产物(R)-炔丙醇酮的消旋进行了研究。