CN102559833A - 离子液体共溶剂生物拆分制备(s)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸的方法 - Google Patents

离子液体共溶剂生物拆分制备(s)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102559833A
CN102559833A CN2011104264804A CN201110426480A CN102559833A CN 102559833 A CN102559833 A CN 102559833A CN 2011104264804 A CN2011104264804 A CN 2011104264804A CN 201110426480 A CN201110426480 A CN 201110426480A CN 102559833 A CN102559833 A CN 102559833A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ionic liquid
butyl
water
methylimidazole
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011104264804A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102559833B (zh
Inventor
王普
黄金
何军邀
任峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CN201110426480.4A priority Critical patent/CN102559833B/zh
Publication of CN102559833A publication Critical patent/CN102559833A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102559833B publication Critical patent/CN102559833B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供了一种在水-离子液体共溶剂体系中生物拆分制备(S)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸的方法，所述方法包括：以外消旋2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯为底物，以脂肪酶Novozym 435为生物催化剂，在pH 6.0～7.8的磷酸盐缓冲液与亲水性离子液体混合组成的水-离子液体共溶剂体系中，于30、200r/min下进行生物催化不对称水解反应24h～56h，反应完全后，反应液经分离纯化得到(S)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸。本发明利用含亲水性离子液体共溶剂的反应体系，可有效提高脂肪酶Novozym 435催化2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯的生物拆分效果，通过底物的增溶，使得反应的底物浓度由水相转化的65mmol/L提高到100mmol/L，产率最高可达47.1％，反应时间可由水相转化的64h缩短至52h。

Description

离子液体共溶剂生物拆分制备(S)-(+)-2,2-二甲基环丙烷甲酸的方法
(一)技术领域
本发明涉及一种在水-离子液体共溶剂体系中生物拆分制备(S)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸的方法。 
(二)背景技术
S-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸是合成西司他丁的重要手性中间体。西司他丁(cilsatatin)，化学名为(+)-(Z)-7-[(2R)-(2-氨基-2-羧基乙基)硫]-2-[(1S)-(2，2-二甲基环丙烷甲酰胺基)]-2-庚烯酸，是第一个应用于临床的肾脱氢二肽酶抑制剂，它与亚胺培南复配的抗菌药物——泰能 
Figure DEST_PATH_GDA0000144213380000011
是美国默克公司在1979年研制开发的广谱β-内酰胺抗生素，于1985年在德国首次上市。西司他丁作为肾脱氢二肽酶抑制剂，能够有效避免体内肾脱氢肽酶降解亚胺培南，增强亚胺培南的抗菌活性。采用生物法制备光学纯的2，2-二甲基环丙烷甲酸具有反应条件温和、专一性强和产率高等特点。 
离子液体作为绿色溶剂可用于酶催化、有机合成、化学分离等反应过程中。与传统的有机溶剂相比，离子液体具有不易挥发，物理化学稳定性好等优点。近年来离子液体作为一种新型的绿色反应介质用于生物催化过程逐渐受到人们的重视。离子液体作为新型反应介质可提高酶的活性、立体选择性和稳定性。反应体系中引入合适的亲水性离子液体作为共溶剂可增加酶的活性，提高酶催化效率。 
生物拆分2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯的反应过程如下式： 
Figure DEST_PATH_GDA0000144213380000021
底物：2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯(DMCPE) 
产物：S-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸(S-(+)-DMCPA) 
本申请人的在先申请中国专利200910100305.9(公开号CN101597626A)提供了一种以脂肪酶Novozym 435为催化剂，对外消旋2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯进行生物拆分获得S-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸的方法，该方法在水相体系中进行，产率较低(40％以下)，若要达到较高产率(45％以上)需较长反应时间(64h以上)。反应过程中添加表面活性剂AOT时，由于AOT常温下呈白色蜡状固体，在水中的溶解度不高(1.5g/100g水，25℃)，而且有较高的粘稠性，导致脂肪酶Novozym435在转化反应结束后易于结块，不利于酶的回收再利用，此外，由于酶与AOT分子的强烈静电和疏水相互作用，在酶回收洗涤时会使吸附在大孔吸附树脂上的酶分子脱落失活，从而降低酶的稳定性。添加亲水性离子液体时，由于离子液体对拆分底物的增溶作用，转化反应在保持较高的产率和较短的反应时间的前提下，提高了用于拆分反应的底物浓度，同时，添加离子液体这种“绿色溶剂”更符合当前绿色化学的要求。 
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种在含离子液体共溶剂的反应体系中有效提高脂肪酶Novozym 435催化外消旋2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯生物拆分效果的新方法。 
本发明采用的技术方案是： 
一种在水-离子液体共溶剂体系中生物拆分制备(S)-(+)-2，2-二甲基环 丙烷甲酸的方法，所述方法包括：以外消旋2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯为底物，以脂肪酶Novozym 435为生物催化剂，在pH 6.0～7.8的磷酸盐缓冲液与亲水性离子液体混合组成的水-离子液体共溶剂体系中，于30℃、200r/min下进行生物催化不对称水解反应24h～56h，反应完全后，反应液经分离纯化得到(S)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸；所述的脂肪酶Novozym435购自丹麦诺和诺德公司(Novo Nordisk，Bagsvard，Denmark)。 
所述水-离子液体共溶剂体系中亲水性离子液体体积浓度为1～10％，所述亲水性离子液体为下列之一：溴化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Br)、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([Bmim]OTF)、1-丁基-3-甲基咪唑(L)乳酸盐([Emim](L)Lac)、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐([Bmim]NO3)、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐(CH3COO[Bmim])、氯化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)。 
所述共溶剂体系中，外消旋2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯底物的初始浓度为35mmol～140mmol/L(优选为100mmol/L)。 
优选的所述亲水性离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐，在水-离子液体共溶剂体系中的体积浓度为1％～10％。 
所用磷酸盐缓冲液pH优选为7.2。 
本发明中所述的产物产率和产物ee值测定采用气相色谱法。反应结束后反应液用两倍体积乙酸乙酯萃取，定容后采用气相色谱分析。 
气相色谱法的具体操作条件为：日本岛津GC-2014气相色谱仪，N2000色谱工作站，美国Chirasil-Dex CB毛细管柱。载气为氮气；流速为2mL/min；进样量：1μL；分流比为15∶1；检测器为氢火焰离子检测器；进样口温度和检测器温度为250℃；柱温为程序升温：80℃保留3min， 然后以8℃/min升温至180℃，保留3min。 
产率计算方法为： 
内标法：以十二烷为内标物，测得产物浓度标准曲线。测定时在样品中加入一定量的十二烷为内标物，根据内标物浓度计算得出产物浓度。 
产率： Y ( % ) = C SP C 0 × 100 %
Csp为S-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸浓度，C0为底物初始浓度。 
萃取后产物的分离纯化可按常规方法进行，具体可如下：用浓度为2mol/L的NaOH溶液调节反应液pH值至9.0，加入等体积的乙酸乙酯萃取，取萃余液，用2mol/L的浓HCl调节萃余液pH至2.0，加入与萃余液等体积的乙酸乙酯，取乙酸乙酯层，挥发除去乙酸乙酯后即得产物(S)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸。 
本发明的有益效果在于：本发明采用脂肪酶Novozym 435催化生物拆分2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯时，在反应体系中加入亲水性离子液体，通过底物的增溶，可有效提高底物的溶解度，使得反应的底物浓度由水相转化的65mmol/L提高到100mmol/L，产率最高可达47.1％，反应时间可由水相转化的64h缩短至52h。与水相添加表面活性剂的方案相比，添加亲水性离子液体时，脂肪酶Novozym 435在转化反应结束后在反应液中仍能保持较好的分散性，同时酶分子的稳定性较好，从而可多次用于催化不对称水解反应，同时也符合绿色化学的要求。 
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此： 
实施例1：添加亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([Bmim]OTF)以增加底物溶解性，提高反应的底物浓度和酶催化拆分2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯的反应效率。 
将0.1ml[Bmim]OTF溶于9.9ml pH 7.2、1mol/L的磷酸缓冲液中，加入65mmol的底物2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯，脂肪酶Novozym 435加量为160mg，在50ml锥形瓶中进行酶促催化反应。反应温度为30℃，摇床转速200r/min，反应24h。反应结束后，用两倍体积乙酸乙酯萃取，定容至20ml，进行气相色谱分析，所得产物浓度为2.8g/L，产物ee值为97.8％，产率为38.1％。 
实施例2～7： 
参照实施例1的方法，以水相体系于相同条件下反应作为对照(即反应介质为10ml pH 7.2、1mol/L的磷酸缓冲液)，考察不同种类的亲水性离子液体对2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯生物拆分的影响，结果见表1： 
表1 
Figure DEST_PATH_GDA0000144213380000051
结论：上述亲水性离子液体均可有效提高脂肪酶Novozym 435催化2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯的生物拆分效果。优选的亲水性离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([Bmim]OTF)。 
实施例8～15： 
参照实施例1的方法，在反应体系中改变[Bmim]OTF的体积分数，考察[Bmim]OTF的体积分数对2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯生物拆分的影响，结果见表2： 
表2 
Figure DEST_PATH_GDA0000144213380000062
结论：[Bmim]OTF的体积分数在1～10％范围为佳，其中最优的体积 分数为6％。 
实施例16～22： 
参照实施例1的方法，在反应体系中加入相同量的[Bmim]OTF，考察缓冲液pH对2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯生物拆分的影响，结果见表3： 
表3 
Figure DEST_PATH_GDA0000144213380000071
结论：缓冲液pH在6.0～7.8范围内为佳，其中最优的缓冲液pH为7.2。 
实施例23～29： 
参照实施例1的方法，在反应体系中加入相同量的[Bmim]OTF，考察缓冲液离子强度对2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯生物拆分的影响，结果见表4： 
表4 
Figure DEST_PATH_GDA0000144213380000081
结论：缓冲液离子强度在0.4～1.2mol/L范围内为佳，其中最优的缓冲液离子强度为1.0mol/L。 
实施例30～36： 
参照实施例1的方法，在反应体系中加入相同量的[Bmim]OTF，考察底物浓度对2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯生物拆分的影响，结果见表5： 
表5 
Figure DEST_PATH_GDA0000144213380000082
结论：综合考虑产物浓度和产率，优选的底物浓度为100mmol/L。 
实施例37～43： 
参照实施例1的方法，改变转化时间，考察转化时间对2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯生物拆分的影响，结果见表6： 
表6 
Figure DEST_PATH_GDA0000144213380000091
结论：转化时间在32h～56h范围内为佳，其中最优的转化时间为52h。 

Claims (4)

1.一种在水-离子液体共溶剂体系中生物拆分制备(S)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸的方法，所述方法包括：以外消旋2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯为底物，以脂肪酶Novozym 435为生物催化剂，在pH 6.0～7.8的磷酸盐缓冲液与亲水性离子液体混合组成的水-离子液体共溶剂体系中，于30、200r/min下进行生物催化不对称水解反应24h～56h，反应完全后，反应液经分离纯化得到(S)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸；
所述水-离子液体共溶剂体系中亲水性离子液体体积浓度为1～10％，所述亲水性离子液体为下列之一：溴化1-丁基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑(L)乳酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐、氯化1-丁基-3-甲基咪唑。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述共溶剂体系中，底物外消旋2，2-二甲基环丙烷甲酸乙酯初始浓度为35mmol～140mmol/L，脂肪酶Novozym 435添加量为10～30g/L。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述亲水性离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐，在水-离子液体共溶剂体系中的体积浓度为1％～10％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所用磷酸盐缓冲液pH为7.2。
CN201110426480.4A 2011-12-19 2011-12-19 离子液体共溶剂生物拆分制备(s)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸的方法 Active CN102559833B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110426480.4A CN102559833B (zh) 2011-12-19 2011-12-19 离子液体共溶剂生物拆分制备(s)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110426480.4A CN102559833B (zh) 2011-12-19 2011-12-19 离子液体共溶剂生物拆分制备(s)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102559833A true CN102559833A (zh) 2012-07-11
CN102559833B CN102559833B (zh) 2014-05-14

Family

ID=46406438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110426480.4A Active CN102559833B (zh) 2011-12-19 2011-12-19 离子液体共溶剂生物拆分制备(s)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102559833B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109852660A (zh) * 2019-01-07 2019-06-07 宁夏大学 头孢羟氨苄制备方法
CN111041015A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 浙江工业大学 一种高温下制备(r)-(+)-n-乙酰基-1-甲基-3-苯丙胺的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101597626A (zh) * 2009-07-02 2009-12-09 浙江工业大学 生物催化制备(s)-(+)-2,2-二甲基环丙烷甲酸的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101597626A (zh) * 2009-07-02 2009-12-09 浙江工业大学 生物催化制备(s)-(+)-2,2-二甲基环丙烷甲酸的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王垚等: "离子液体中扁桃酸乙酯的酶促不对称水解", 《分子催化》, no. 04, 15 August 2008 (2008-08-15), pages 341 - 345 *
辛嘉英等: "水饱和离子液体中脂肪酶催化萘普生甲酯对映选择性水解", 《催化学报》, no. 02, 13 September 1923 (1923-09-13), pages 118 - 122 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109852660A (zh) * 2019-01-07 2019-06-07 宁夏大学 头孢羟氨苄制备方法
CN109852660B (zh) * 2019-01-07 2022-05-24 宁夏大学 头孢羟氨苄制备方法
CN111041015A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 浙江工业大学 一种高温下制备(r)-(+)-n-乙酰基-1-甲基-3-苯丙胺的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102559833B (zh) 2014-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Toral et al. Cross-linked Candida antarctica lipase B is active in denaturing ionic liquids
CN1942587B (zh) 脂族二腈到氰基羧酸的立体选择性生物转化方法
CN108642119B (zh) 一种立体选择性酶催化酯化拆分2-(4-甲基苯基)丙酸对映体的方法
CN109609582B (zh) 一种微生物催化去消旋化制备l-草铵膦的方法
CN111662898A (zh) 一种脂肪酶固定化新技术及其应用于对映体拆分的方法
Shimomura et al. Lipase-mediated dynamic kinetic resolution (DKR) of secondary alcohols in the presence of zeolite using an ionic liquid solvent system
Xu et al. Asymmetric trans-dihydroxylation of cyclic olefins by enzymatic or chemo-enzymatic sequential epoxidation and hydrolysis in one-pot
CN103555683B (zh) 一种沙格列汀手性中间体的合成方法
CN102559833B (zh) 离子液体共溶剂生物拆分制备(s)-(+)-2，2-二甲基环丙烷甲酸的方法
Liu et al. Efficient preparation of enantiopure l-tert-leucine through immobilized penicillin G acylase catalyzed kinetic resolution in aqueous medium
CN105734089A (zh) 一种不对称合成(r)-3-氨基哌啶衍生物的方法
US5346816A (en) Enzymatic process for the enantioselective preparation of optically active cyanohydrins
Cimporescu et al. Efficient kinetic resolution of 1, 5-dihydroxy-1, 2, 3, 4-tetrahydronaphthalene catalyzed by immobilized Burkholderia cepacia lipase in batch and continuous-flow system
CN102686558A (zh) 光学活性3-取代戊二酸单酰胺的制造方法
CN102533923A (zh) 有机溶剂共溶剂生物拆分制备(s)-(+)-2,2-二甲基环丙烷甲酸的方法
Deregnaucourt et al. Enzymatic Transformations 63. High‐Concentration Two Liquid‐Liquid Phase Aspergillus niger Epoxide Hydrolase‐Catalysed Resolution: Application to Trifluoromethyl‐Substituted Aromatic Epoxides
CN109295152B (zh) 一种Novozym 435脂肪酶催化酯化拆分2-苯基丙酸对映体的方法
Dai et al. Lipase-facilitated separation of organic acids in a hollow fiber contained liquid membrane module
CN107586793A (zh) 制备具有多个手性中心的醇化合物的方法
US20210114972A1 (en) Method for preparing pregabalin
CN103194520A (zh) 酶催化转酯化反应制备光学活性4-羟基四氢吡喃衍生物的方法
JP5266875B2 (ja) 有機カルボン酸エステルからの光学活性有機カルボン酸の製造方法
CN110818550A (zh) 一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法
CN105349609A (zh) 一种提高有机相中脂肪酶对氨基酸酯手性拆分性能的方法
Melgarejo-Torres et al. Multiphase bioreactors in the pharmaceutical industry

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20120711

Assignee: Zhejiang Hisoar Pharmaceutical Co., Ltd.

Assignor: Zhejiang University of Technology

Contract record no.: 2015330000129

Denomination of invention: Fixed zymological method for production of prostaglandin E*

Granted publication date: 20140514

License type: Exclusive License

Record date: 20150602

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model