CN109295154A - 一种立体选择性酶催化酯化拆分布洛芬对映体的方法 - Google Patents

Abstract

本专利介绍了获得(R)‑布洛芬对映体的一种新的手性拆分方法，即脂肪酶催化立体选择性酯化布洛芬对映体拆分布洛芬单一对映体的方法。利用来自米黑根毛霉的Novozym®40086脂肪酶，高选择性、高催化效率酯化外消旋布洛芬从而获得高光学纯度的(R)‑布洛芬。获得的(R)‑布洛芬的对映体过量值达到了93.78%，收率为62.20%，此时外消旋布洛芬的总转化率为67.90%。与其它方法相比，该方法具有反应浓度高、反应速率快、产品光学纯度高、操作及后处理简单、成本低、生产过程绿色环保等优点，实现了布洛芬的高效手性拆分。

Description

一种立体选择性酶催化酯化拆分布洛芬对映体的方法

技术领域

本发明属于生物法拆分手性化合物，涉及一种应用固定化脂肪酶Novozym®40086立体选择性催化酯化布洛芬对映体获得单一构型的布洛芬对映体的方法。采用Novozym®40086脂肪酶选择性催化外消旋布洛芬酯化合成以S构型为主的布洛芬正己酯，以获得较高光学纯度的(R)-布洛芬。

背景技术

布洛芬(2-(4-iso-butylphenyl)propionic acid)，又名 2-(-4-异丁基苯基)丙酸，主要用于治疗风湿性关节炎、类风湿性关节炎、骨关节炎、强直性脊椎炎和神经炎等疾病。由于布洛芬的药效好，产品附加值高，在美国、加拿大和欧洲等多个国家已获得广泛应用，但目前布洛芬依然主要以外消旋体形式给药，开发高效的获得布洛芬单一对映体方法具有重要意义。

单一手性药物对映体的获得方法主要有化学合成法和外消旋体拆分法。化学合成法易产生大量无效甚至对环境有害的对映体造成环境污染且耗时、成本高。到目前为止，工业应用中占主导地位的手性制备工艺仍然是外消旋体拆分法。它的工艺简单、易于工业化生产、成本较低、开发时间较短。常见的外消旋拆分技术包括膜法、微生物法、结晶法、色谱法、萃取法或酶法等。酶法拆分能够利用酶的高度立体、位点、区域选择性，催化化学合成的外消旋体或衍生物中的某一对映体进行酯化或水解以获得高产率、高选择性的单一对映体，具有选择性高、反应条件温和、反应较稳定及易于工业化的特点。同时，酶法拆分可以解决化学合成易造成环境污染，产生大量无效甚至对环境有害的对映体问题，对于保护人类的自然环境和健康具有极为重要的意义。

本发明中公开了一种在有机溶剂中，利用Novozym®40086脂肪酶立体选择性催化酯化合成(S)-布洛芬正己酯，并从剩余底物中获得单一构型的(R)-布洛芬的方法；由于该酯化反应是可逆反应，因此向反应体系中加入除水剂无水硫酸镁使反应向正方向移动，从而达到提高转化率和(R)-布洛芬光学纯度的目的；该技术解决了非酶拆分技术中存在的产物光学纯度低、设备及操作复杂等问题，也解决了水溶剂酶法中存在的反应浓度难以提高等问题，同时该方法反应条件温和、绿色环保、操作简便。

发明内容

本发明的目的是，针对于一般外消旋体拆分法分离手性对映体的反应浓度低、产物光学纯度不高等难题，提出了一种获得单一构型布洛芬的方法。

本发明的技术方案：利用Novozym®40086脂肪酶对(S)-布洛芬对映体的高选择性、高催化效率，酯化合成(S)-布洛芬正己酯，并从剩余底物中获得(R)-布洛芬单一对映体的方法。首先将疏水性的有机溶剂作为反应体系，有机溶剂选自正己烷、甲基叔丁基醚的其中一种。将一定浓度的布洛芬对映体、一定浓度的正己醇和一定量Novozym®40086脂肪酶及无水硫酸镁加入到上述反应体系；布洛芬对映体的浓度为100-1200 mmol/L，Novozym®40086脂肪酶的用量为50-150 mg/mL，正己醇浓度为500-2000 mmol/L，无水硫酸镁的用量为0-125 mg/mL；于25 mL的反应管中在一定转速下加热反应一定时间并对反应进行监测。并通过高效液相色谱仪对产物进行定性和定量检测；测得剩余布洛芬底物的对映体过量值93.78%，底物整体转化率可达67.90%，目标对映体收率62.20%。

本发明相比现有技术有如下优势：

本发明使用的固定化Novozym®40086脂肪酶对布洛芬对映体具有高立体选择性、对(S)-布洛芬和正己醇的酯化具有高催化效率。该方法反应浓度高，反应使用外消旋布洛芬浓度可达600 mmol/L；反应条件温和；绿色环保，使用第三类有机溶剂甲基叔丁基醚，且反应体系简单，生产过程无任何有毒物质使用或生成；固定化的生物酶便于重复利用。本发明采用Novozym®40086脂肪酶对布洛芬对映体进行拆分，通过筛选有机溶剂种类，控制反应温度、底物浓度、酶用量、醇浓度、除水剂用量和反应时间等条件，可提高单一构型的布洛芬对映体的光学纯度。本方法实施过程简单，操作及后处理过程简便。

【具体实施方式】

下面结合本发明的实施例对本发明做进一步说明：

一、测试与分析

本发明所述实施例中分离产物的对映体过剩量和底物转化率，根据检测的布洛芬各对映体浓度进行计算。各对映体浓度的检测采用Waters e2695高效液相色谱仪分析以及RJ-OH色谱柱（150 mm × 4.6 mm）和Diamonsil C18色谱柱(250 mm × 4.6 mm, 5 μm)。

二、实施例

实施例1

将100 mmol/L的布洛芬对映体和100 mmol/L正己醇，300 mg的Novozym®40086脂肪酶加入到2 mL 甲基叔丁基醚中；于25 mL的反应管中在400 rpm、70 ℃下加热反应6 h。此时，底物转化率为53.97%，剩余布洛芬的对映体过量值为71.28%，目标对映体收率78.84%。

实施例2

将100 mmol/L的布洛芬对映体和100 mmol/L正己醇，300 mg的Novozym®40086脂肪酶，无水硫酸镁用量250 mg，加入到2 mL 甲基叔丁基醚中；于25 mL的反应管中在400 rpm、反应温度为70 ℃，加热反应15 h。此时，底物转化率为64.85%，剩余布洛芬的对映体过量值为84.64%，目标对映体收率64.90%。

实施例3

将600 mmol/L的布洛芬对映体和800 mmol/L正己醇，300 mg的Novozym®40086脂肪酶，无水硫酸镁用量250 mg，加入到2mL 甲基叔丁基醚有机溶剂中；于25 mL的反应管中在400 rpm、反应温度为70℃，加热反应24 h。此时，底物转化率为62.52%，剩余布洛芬的对映体过量值为87.59%，目标对映体收率70.31%。

实施例4

将600 mmol/L的布洛芬对映体和800 mmol/L正己醇，300 mg的Novozym®40086脂肪酶，无水硫酸镁用量250 mg，加入到2 mL 甲基叔丁基醚有机溶剂中；于25 mL的反应管中在400 rpm、反应温度为70℃，加热反应36 h。此时，底物转化率为67.90%，剩余布洛芬的对映体过量值为93.78%，目标对映体收率62.20%。

实施例5

将100 mmol/L的布洛芬对映体和100 mmol/L正己醇，200 mg的Novozym®40086脂肪酶，加入到2 mL 甲基叔丁基醚有机溶剂中；于25 mL的反应管中在400 rpm、反应温度为50℃，加热反应1 h。此时，底物转化率为14.52%，剩余布洛芬的对映体过量值为14.5%，目标对映体收率97.87%。

实施例6

将100 mmol/L的布洛芬对映体和100 mmol/L正己醇，200 mg的Novozym®40086脂肪酶，加入到2 mL 正己烷有机溶剂中；于25 mL的反应管中在400 rpm、反应温度为50℃，加热反应3 h。此时，底物转化率为56.50%，剩余布洛芬的对映体过量值为71.03%，目标对映体收率74.40%。

以上所述实例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种应用Novozym®40086固定化酶对布洛芬对映体的立体选择性作用，通过催化其外消旋体酯化合成(S)-布洛芬正己酯，并从剩余底物中获得(R)-布洛芬对映体的方法。通过Novozym®40086脂肪酶的选择性催化酯化，(S)-布洛芬和正己醇酯化合成(S)-布洛芬正己酯，剩余未反应的(R)-布洛芬为目标产品。

2.根据权利要求1所述一种应用Novozym®40086脂肪酶立体选择性催化酯化布洛芬对映体获得剩余底物中的(R)-布洛芬，其特征在于，包含下述操作步骤：

(1)选用Novozym®40086脂肪酶作为生物催化剂；

(2)取2 mL有机溶剂，称取一定量的布洛芬对映体，正己醇，无水硫酸镁和Novozym®40086脂肪酶于25 mL反应管中在一定温度下搅拌反应。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自正己烷、甲基叔丁基醚中的其中一种。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：反应温度为40-80 ℃。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：Novozym®40086脂肪酶的用量为50-150mg/mL。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：无水硫酸镁的用量为0-125 mg/mL。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：布洛芬对映体的浓度为100-1200 mmol/L。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：正己醇浓度为500-2000 mmol/L。