酶法拆分制备光学活性烯丙基呋喃甲醇的方法

摘要

本发明公开了一种酶法拆分制备光学活性烯丙基呋喃甲醇的方法。它是将0.065－0.800mol/L消旋的烯丙基呋喃甲醇，0.2－1.0mmol的酰基供体试剂和3－10ml有机溶剂加入到反应容器中，然后加入0.03－0.55g酶，在20℃－50℃的反应温度下，搅拌反应8－80h，获得R－烯丙基呋喃甲醇酯和S－烯丙基呋喃甲醇。本发明反应条件温和，转化率高，反应选择性好，获得的产物S－烯丙基呋喃甲醇的光学纯度高，反应适用温度范围宽，并可在常温下进行，操作方便，设备简单。本发明在有机溶剂中实现，酶活力稳定，不易流失，可重复使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种酶法拆分制备光学活性烯丙基呋喃甲醇的方法。

背景技术

光学活性烯丙基呋喃甲醇是一种具有重要应用价值的手性中间体，它可以合成多种重要化合物，在医药、农药及香料等领域具有广泛的应用前景(Tashiro，Kazuo；Tanaka，Kunihiko.JP 63035569；Tashiro，Kazuo；Tanaka，Kunihiko.JP63030480；Tashiro，Kazuo；Tanaka，Kunihiko.EP 247589)。

根据反应过程，目前制备光学活性烯丙基呋喃甲醇的方法主要是利用手性化学催化剂催化不对称合成反应直接合成光学活性烯丙基呋喃甲醇。已报道的手性催化剂有(salen)Cr(III)(如Kwiatkowski，Piotr；Chaladaj，Wojciech；Jurczak，Janusz.Tetrahedron (2006)，62(21)，5116-5125以及Kwiatkowski，Piotr；Jurczak，Janusz.Synlett (2005)，(2)，227-230中报道)、In(OTf)3及手性PYBOX配体复合物(如Lu，Jun；Ji，Shun-Jun；Loh，Teck-Peng.Chemical Communications(2005)，(18)，以及Lu，Jun；Ji，Shun-Jun；Loh，Teck-Peng.Organic Letters (2005)，7(1)，159-161.2345-2347中报道)，然而利用上述化学手性催化剂制备单一对映体往往反应条件较为苛刻，并且手性催化剂价格昂贵，所以生产难度和成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种酶催化转酯化反应拆分制备光学活性烯丙基呋喃甲醇的方法。

方法是将0.065-0.800mol/L消旋的烯丙基呋喃甲醇，0.2-1.0mmol的酰基供体类试剂和3-10ml有机溶剂加入到反应容器中，然后加入0.03-0.55g酶，在20℃-50℃的反应温度下，搅拌反应8-80h，获得R-烯丙基呋喃甲醇酯和S-烯丙基呋喃甲醇。

本发明是通过将烯丙基呋喃甲醇和酰基供体类试剂溶解于有机溶剂中，然后加入酶，在酶的催化作用下，烯丙基呋喃甲醇和酰基供体类试剂发生不对称转酯化反应，获得具有高光学活性的S-烯丙基呋喃甲醇，该反应条件温和，转化率高，反应选择性好，反应适用温度范围宽，并可在常温下进行，操作方便，设备简单。本发明在有机溶剂中实现，酶活力稳定，不易流失，可重复使用。目前利用酶法催化拆分制备光学活性烯丙基呋喃甲醇的方法尚无报道。

具体实施方式

本发明中所用到的酰基供体试剂为脂肪酸酯、酸酐等。有机溶剂为正己烷、甲苯、苯、异丙醚、乙酸乙烯酯、二氯甲烷、氯仿、二氧六环、环己烷、正庚烷、四氢呋喃或甲基叔丁基醚中的一种或其中多种相互混合获得的混合有机溶剂。所用的脂肪酶可以是商品酶，比如来源于Alcaligenes sp.、Pseudomonas sp.和Novozym 435等具有高选择性催化能力的纯酶或者固定化酶；也可以是发酵培养的微生物或是经过微生物培养后，经过初步分离纯化的粗酶，比如实验室自制的来源于假丝酵母Candida的粗酶。本发明所述的有机溶剂中可以含有微量水，通常有机溶剂中含有0％-2％重量的水都可以进行反应，但是可能会影响产物的光学纯度和转化率。

反应实施过程如下：

为了防止反应物和溶剂的挥发，反应在密闭的容器中进行。反应时将消旋的烯丙基呋喃甲醇、酰基供体试剂、有机溶剂和酶先后加入到反应器中，如前所述，所用到的酰基供体试剂为脂肪酸酯、酸酐，其他结构的酰基供体试剂也可以用作反应底物，但反应速率较慢，在此不再一一列举。所用的有机溶剂可以是芳烃、取代芳烃、烷烃、卤代烷烃、醚或者酮等常用溶剂，包括上述溶剂相互混合所得的混合溶剂，只要所用的有机溶剂对反应是惰性的。所用的脂肪酶可以是商品化游离脂肪酶或者是商品化的固定化脂肪酶；也可以是发酵培养的微生物或是经过微生物培养后，经过初步分离纯化的粗酶。反应前先将烯丙基呋喃甲醇、酰基供体试剂和酶按照预先设定的烯丙基呋喃甲醇和酰基供体试剂的摩尔比以及烯丙基呋喃甲醇和酶的用量比加入，然后加入溶剂，将反应器密封，控制反应温度在0℃-70℃(推荐使用20℃-50℃)，搅拌反应8-80h后结束反应。反应温度较高时，反应速率较快，但部分种类的酶催化反应的选择性略有降低。产物的转化率和对映体纯度用气相色谱测定，正十二烷作内标。转化率的定义为反应结束后得到的产物摩尔数与反应开始时加入的底物的摩尔数的百分比；产物R-烯丙基呋喃甲醇酯的对映体纯度的计算公式为：e.e.％＝(R-S)/(R+S)×100％，其中S代表S-烯丙基呋喃甲醇酯的质量，R-代表R-烯丙基呋喃甲醇酯的质量。

实施例1：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在40℃下将0.065mol/L(39.52mg)烯丙基呋喃甲醇，4ml乙酸乙烯酯加入到5ml的反应器中，然后加入0.048g脂肪酶(来源于Alcaligenes sp.)，搅拌反应8h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为49.5％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为99.0％，S-烯丙基呋喃甲醇的e.e.％值为97.8％；搅拌反应10h，反应的转化率为51.2％，此时S-烯丙基呋喃甲醇的e.e.％值为99.9％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为95.1％。

在本反应中，乙酸乙烯酯既做酰基供体又兼做溶剂。

实施例2：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在50℃下将0.453mol/L(206.57mg)烯丙基呋喃甲醇，3ml乙酸乙烯酯加入到5ml的反应器中，然后加入0.050g脂肪酶(来源于Alcaligenes sp.)，搅拌反应48h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为49.0％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为97.0％。

在本反应中，乙酸乙烯酯既做酰基供体又兼做溶剂。

实施例3：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在45℃下将0.800mol/L(1216.00mg)烯丙基呋喃甲醇，10ml乙酸乙烯酯加入到25ml的反应器中，然后加入0.069g脂肪酶(来源于Alcaligenes sp.)，搅拌反应46h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为48.4％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为99.0％。

在本反应中，乙酸乙烯酯既做酰基供体又兼做溶剂。

实施例4：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在20℃下将0.316mol/L(144.10mg)烯丙基呋喃甲醇，3ml乙酸乙烯酯加入到5ml的反应器中，然后加入0.051g脂肪酶(来源于Alcaligenes sp.)，搅拌反应49h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为49％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为61.0％。

在本反应中，乙酸乙烯酯既做酰基供体又兼做溶剂。

实施例5：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在40℃下将0.108mol/L(49.25mg)烯丙基呋喃甲醇，0.200mmol乙酸乙烯酯(烯丙基呋喃甲醇与乙酸乙烯酯的摩尔比为1.6/1)、3ml二氯甲烷加入到5ml的反应器中，然后加入0.033g脂肪酶(来源于Alcaligenes sp.)，搅拌反应66h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为49.1％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为99.0％。

实施例6：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在45℃下将0.065mol/L(39.52mg)烯丙基呋喃甲醇，4ml乙酸乙烯酯加入到5ml的反应器中，然后加入0.032g脂肪酶(实验室自制的粗酶，来源于Candidarugosa)，搅拌反应26h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为49.8％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为99.0％。

在本反应中，乙酸乙烯酯既做酰基供体又兼做溶剂。

实施例7：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在40℃下将0.073mol/L(33.56mg)烯丙基呋喃甲醇，0.552mmol乙酸乙烯酯(烯丙基呋喃甲醇与乙酸乙烯酯的摩尔比为2/5)、3ml正己烷加入到5ml的反应器中，然后加入0.040g脂肪酶(实验室自制的粗酶，来源于Candidarugosa)，搅拌反应80h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为47.6％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为99.0％。

实施例8：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在35℃下将0.071mol/L(32.37mg)烯丙基呋喃甲醇，0.426mmol乙酸乙烯酯(烯丙基呋喃甲醇与乙酸乙烯酯的摩尔比为1/2)、3ml甲苯加入到5ml的反应器中，然后加入0.040g脂肪酶(实验室自制的粗酶，来源于Candida rugosa)，搅拌反应50h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为48.6％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为99.0％。

实施例9：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在40℃下将0.091mol/L(41.27mg)烯丙基呋喃甲醇，0.543mmol乙酸乙烯酯(烯丙基呋喃甲醇与乙酸乙烯酯的摩尔比为1/2)、3ml异丙醚加入到5ml的反应器中，然后加入0.059g脂肪酶(实验室自制的粗酶，来源于Candidarugosa)，搅拌反应47h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为46.6％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为99.0％。

实施例10：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在40℃下将0.647mol/L(984.50mg)烯丙基呋喃甲醇，10ml乙酸乙烯酯加入到25ml的反应器中，然后加入0.550g固定化脂肪酶(游离酶为实验室自制的粗酶，来源于Candida rugosa)，搅拌反应72h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为45.6％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为99.1％。

在本反应中，乙酸乙烯酯既做酰基供体又兼做溶剂。

实施例11：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在45℃下将0.065mol/L(39.52mg)烯丙基呋喃甲醇，1.250mmol乙酸乙烯酯和4ml环己烷加入到10ml的反应器中，然后加入0.045g脂肪酶(实验室自制的粗酶，来源于Candida rugosa)，搅拌反应68h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为46.0％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为94.9％。

实施例12：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在40℃下将0.073mol/L(33.56mg)烯丙基呋喃甲醇，0.552mmol乙酸乙烯酯(烯丙基呋喃甲醇与乙酸乙烯酯的摩尔比为2/5)、3ml苯加入到5ml的反应器中，然后加入0.040g脂肪酶(实验室自制的粗酶，来源于Candida rugosa)，搅拌反应80h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为47.6％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为99.0％。

实施例13：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在40℃下将0.083mol/L(31.40mg)烯丙基呋喃甲醇，0.817mmol乙酸丁酯(烯丙基呋喃甲醇与乙酸乙烯酯的摩尔比为1/4)、2.5ml甲基叔丁基醚加入到5ml的反应器中，然后加入0.0876g脂肪酶(实验室自制的粗酶，来源于Candidarugosa)，搅拌反应20h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为47.6％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为98.8％。

实施例14：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在35℃下将0.065mol/L(39.52mg)烯丙基呋喃甲醇，1.000mmol乙酸乙烯酯(烯丙基呋喃甲醇与乙酸乙烯酯的摩尔比为1/5)、3ml正庚烷加入到5ml的反应器中，然后加入0.05lg脂肪酶(来源于Pseudomonas sp.)，搅拌反应30h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为49％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为94.0％。

实施例15：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇在40℃下将0.072mol/L(27.50mg)烯丙基呋喃甲醇，0.775mmol乙酸酐和2ml四氢呋喃加入到5ml的反应器中，然后加入0.0457g脂肪酶(来源于Novozym 435)，搅拌反应26h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为47.3％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为95.3％。

实施例16：酶催化转酯化反应拆分制备S-烯丙基呋喃甲醇

在40℃下将0.072mol/L(27.50mg)烯丙基呋喃甲醇，0.904mmol乙酸乙烯酯(烯丙基呋喃甲醇与乙酸乙烯酯的摩尔比为1/5)和2.5ml氯仿加入到5ml的反应器中，然后加入0.0457g脂肪酶(来源于Novozym 435)，搅拌反应46h，反应液中的R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯和S-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的含量用气相色谱分析，反应的转化率为47.3％，R-烯丙基呋喃甲醇乙酸酯的e.e.％值为95.3％。