CN100513573C - 一种立体异构制备(s)苯基乙二醇提高单批次转化底物浓度的方法 - Google Patents

一种立体异构制备(s)苯基乙二醇提高单批次转化底物浓度的方法 Download PDF

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Abstract

一种立体异构制备(S)苯基乙二醇提高单批次转化底物浓度的方法，属于生物法拆分外消旋化合物技术领域。本发明是在立体异构制备(S)苯基乙二醇反应体系中，体系pH为6.5，以近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)CCTCCM203011为转化菌株，添加中极性大孔树脂NKA II，提高单批次转化底物的浓度达2倍。

Description

一种立体异构制备(S)苯基乙二醇提高单批次转化底物浓度的方法
技术领域
一种立体异构制备(S)苯基乙二醇提高单批次转化底物浓度的方法，属于生物法拆分外消旋化合物技术领域。
背景技术
光学纯苯基乙二醇，即(S)-苯基乙二醇，又可记作(S)-PED，不仅是液晶材料中不可缺少的重要手性添加剂，而且已成为制备具有光学活性的医药、农药和功能材料的重要中间体，开展苯基乙二醇拆分方法的研究极有意义。
手性化合物在人们生活中具有重要作用，由于两个对映体在药理、毒理及功能作用等各方面均有所不同，因此，制备光学纯的手性模块化合物在医药、农业、材料以及环保等领域都具有广泛的价值。
苯基乙二醇的化学结构为：
Figure C200710022150D00031
由于苯基乙二醇结构中含有两个羟基，利用化学法制备光学纯苯基乙二醇需对羟基选择性保护，易生成其他衍生物，拆分难度较大，反应中所添加的手性催化剂和保护剂具有毒性，会对环境造成危害，因此利用生物法转化光学纯苯基乙二醇就成为研究的热点。
目前本实验室已经筛选出能够立体选择性转化制备光学纯苯基乙二醇的菌种近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)CCTCC M203011，但其转化的底物浓度过低，10％的菌体浓度时，单批次转化底物浓度最高为1.5％。
发明内容
(1)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种立体异构制备(S)苯基乙二醇提高单批次转化底物浓度的方法，能提高单批次转化底物浓度，提高产物(s)苯基乙二醇的产率。
(2)技术方案：一种立体异构制备(S)苯基乙二醇提高单批次转化底物浓度的方法，是在立体异构制备(S)苯基乙二醇反应体系中，体系pH为6.5，以近平滑假丝酵母CCTCC M203011为转化菌株，添加中极性大孔树脂NKA II，树脂添加量为底物外消旋苯基乙二醇质量的2倍，树脂和底物一起加入，控制温度30℃，摇床反应48-96小时，转化底物浓度提高为2％-3％。
本发明从筛选树脂出发，筛选出能以一定速率吸附和释放底物、产物，提高菌种单批次转化效率的树脂。在此基础上，对该树脂的添加量、添加时间、转化反应温度、时间等条件进行优化。
主要试剂：
外消旋苯基乙二醇                    购于北京化学试剂公司。
(R)-PED，(S)-PED，(R，S)-PED        购于美国Sigma-Aldrich公司。
Hpd750hpd400   沧州宝恩化工有限公司。
Da201 da201b   江苏苏青污水处理有限公司。
NKA II d4006   天津海光化工有限公司。
(R)-PED和(S)-PED分析方法的确定：
(R)-PED、(S)-PED、(R，S)-PED标样在Chiralcel OB-H柱上通过手性固定相高效液相色谱(CSPHPLC)进行分析，(R)-PED的保留时间为13.9min，(S)-PED的保留时间为16.9min。所用高效液相色谱仪为HP1100，紫外检测器，手性柱Chiralcel OB-H(250×4.6mm)购于日本Daicel Chemical Ind.，Ltd。
确定具体色谱条件为：手性柱Chiralcel OB-H(250×4.6mm)；流动相正己烷/异丙醇＝9/1(v/v)；流速0.5mL/min；柱温30℃；柱压常压；紫外检测波长215nm；进样量5μl。
产物的光学纯度通过对映过量值(％e.e.)来评价。
(S)-PED ％e.e.＝[(SS-SR)/(SS+SR)]×100％
残余苯基乙二醇Residual(％)＝[(SS+SR)/S0]×100％
产率yield(％)＝Residual×[1-(100-％e.e.)/200].
SS：反应后(S)-对映体的峰面积；SR：反应后(R)-对映体的峰面积；S0：反应前(S)-和(R)-对映体的峰面积之和。
一、树脂的确定：经过从各公司购买的一些大孔吸附树脂进行筛选，从考虑提高单批次转化底物浓度角度和保证转化效果两个方面考虑，选定一种中极性NKA II树脂，转化底物浓度大于2％，光学纯度为93～97％ee，产率为80～90％。
二、树脂条件和底物浓度的优化：分别考察了树脂添加量、添加时间、反应温度、时间及底物浓度的影响。最终确定转化条件：底物浓度2％-3％，树脂添加量为2倍底物质量，开始和底物一起加入，控制温度30℃，转化时间48-96小时。优化后，Candida parapsilosis CCTCC M203011转化产物(S)-PED的光学纯度为98～99ee％。
(3)有益效果：
本发明通过筛选找到了一种能提高底物单批次转化浓度的NKA II树脂。
在转化过程中加入一定量的该树脂，能明显减少转化过程中上清中的底物浓度，提高单批次转化的底物浓度。
通过条件优化，将转化的底物浓度从1.5％提高到3％，提高了2倍。
这些工作有助于进一步了解减少底物产物抑制的方法，对于今后转化过程减小底物产物抑制尤其是提高在外消旋化合物拆分过程中底物转化浓度具有较为重要的意义。
生物材料说明
近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)CCTCC M203011，保藏在中国典型培养物保藏中心CCTCC，保藏编号：NO M203011，CN 1212403C已授权公告，授权公告日2005年7月27日。
具体实施方式
实施例1
在5ml、0.1mol/L的磷酸钾缓冲溶液中(pH6.5)，加入0.5g CCTCC M203011菌体细胞和0.2g NKA II树脂及0.10g外消旋苯基乙二醇(底物浓度2％)，于30℃的恒温摇床上振荡反应48小时，反应后，混合物离心，取上清0.5ml用3ml乙酸乙酯萃取，产物(S)-PED光学纯度94.31％e.e.，产率83.63％。
实施例2
在5ml、0.1mol/L的磷酸钾缓冲溶液中(pH6.5)，加入0.5g CCTCC M203011菌体细胞和0.25g NKA II树脂及0.125g外消旋苯基乙二醇(底物浓度2.5％)，于30℃的恒温摇床上振荡反应72小时，反应后，混合物离心，取上清0.5ml用3ml乙酸乙酯萃取，产物(S)-PED光学纯度96.64％e.e.，产率89.67％。
实施例3
在5ml、0.1mol/L的磷酸钾缓冲溶液中(pH6.5)，加入0.5g CCTCC M203011菌体细胞和0.30g NKA II树脂及0.15g外消旋苯基乙二醇(底物浓度3.0％)，于30℃的恒温摇床上振荡反应96小时，反应后，混合物离心，取上清0.5ml用3ml乙酸乙酯萃取，产物(S)-PED光学纯度98.33％e.e.，产率83.57％。
对照实施例
不添加NKA II树脂，其他操作条件同实施例1，底物浓度最高为1.5％。若底物浓度为3.0％，反应96小时，产物(S)-PED光学纯度43.13％e.e.，产率为53.03％。

Claims (1)

1、一种立体异构制备(S)苯基乙二醇提高单批次转化底物浓度的方法，其特征是在立体异构制备(S)苯基乙二醇反应体系中，体系pH为6.5，以近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)CCTCC M203011为转化菌株，添加中极性大孔树脂NKA II，树脂添加量为底物外消旋苯基乙二醇质量的2倍，树脂和底物一起加入，控制温度30℃，摇床反应48-96小时，转化底物浓度提高为2％-3％。
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Highly Enantioselective ConversionofRacemic1-Phenyl-1,2-ethanediol byStereoinversionInvoloving aNovel Cofactor-DependentOxidoreductionSystem ofCandida parapsilosis CCTCCM203011. Yao Nie et. al.Organic Process Research and Development,Vol.8 No.2. 2004
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活性酵母细胞不对称催化苯乙酮还原及树脂吸附对反应的促进作用. 杨忠华等.催化学报，第26卷第10期. 2005
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