CN109929885A - 一种利用酶膜反应器耦合萃取制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用酶膜反应器耦合萃取制备r‑2‑羟基‑4‑苯基丁酸乙酯的方法，该方法包括以下步骤：（1）将固定液泵入酶膜反应器中，在20℃下循环30min‑2h。（2）将酮基还原酶以及葡萄糖脱氢酶溶于pH7.0的磷酸缓冲液中，使两者酶活都为10ku/L‑100ku/L，随后泵入酶膜反应器中，并在10‑20℃下循环1h‑3h。（3）将含有浓度为5%‑30%的2‑氧代‑4‑苯基丁酸乙酯、浓度为50‑300g/L的葡萄糖泵入酶膜反应器，并进行循环。温度控制为20‑40℃，pH控制在5.0‑8.0。酶反应时间为6‑24h，（4）待酶催化反应开始后，立即在膜的另一侧通入有机溶剂，并进行循环。温度控制为20‑40℃，膜间压差控制在0.02‑0.5Mpa。待酶膜反应器中不含有产物时，整个工艺过程结束。
Description
技术领域
本发明涉及酶工程技术领域，具体为一种利用酶膜反应器耦合萃取制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法。
背景技术
r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯是一种重要的药物中间体和手性醇，是合成ACEI类药物的重要手性中间体，例如苯那普利、依那普利、雷米普利等，ACEI类药物目前主要用于治疗高血压和充血性心力衰竭等心血管疾病，市场需求量极大。
制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯主要采用生物方法，目前普遍使用的方法是采用微生物法制备酮基还原酶和辅酶再生系统，然后利用这两个酶生物催化2-氧代-4-苯基丁酸乙酯合成r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯。一方面，发酵酶的成本较高，需要酶多次重复利用以降低生产成本；另一方面，由于r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯不溶于水，且易于和酶蛋白络合在一起，较难分离，因此在反应结束后，须使用有机溶剂将产物萃取出来。但是，由于酶或者细胞的存在，会使有机溶剂和水发生乳化成为均一相，对后续的萃取工艺产生了困难，降低了得率。
发明内容
本发明的目的在于提供制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯主要采用生物方法，目前普遍使用的方法是采用微生物法制备酮基还原酶和辅酶再生系统，然后利用这两个酶生物催化2-氧代-4-苯基丁酸乙酯合成r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯。一方面，发酵酶的成本较高，需要酶多次重复利用以降低生产成本；另一方面，由于r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯不溶于水，且易于和酶蛋白络合在一起，较难分离，因此在反应结束后，须使用有机溶剂将产物萃取出来。但是，由于酶或者细胞的存在，会使有机溶剂和水发生乳化成为均一相，对后续的萃取工艺产生了困难，降低了得率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用酶膜反应器耦合萃取制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，该方法包括以下步骤：
（1）将固定液泵入酶膜反应器中，在20℃下循环30min-2h。
（2）将酮基还原酶以及葡萄糖脱氢酶溶于pH7.0的磷酸缓冲液中，使两者酶活都为10ku/L-100ku/L，随后泵入酶膜反应器中，并在10-20℃下循环1h-3h。
（3）将含有浓度为5%-30%的2-氧代-4-苯基丁酸乙酯、浓度为50-300g/L的葡萄糖泵入酶膜反应器，并进行循环。温度控制为20-40℃，pH控制在5.0-8.0。酶反应时间为6-24h。
（4）待酶催化反应开始后，立即在膜的另一侧通入有机溶剂，并进行循环。温度控制为20-40℃，膜间压差控制在0.02-0.5Mpa。待酶膜反应器中不含有产物时，整个工艺过程结束。
作为优化，所用的膜，可以是陶瓷膜、混合纤维酯微孔滤膜、硝酸纤维素滤膜、聚偏氟乙烯滤膜、醋酸纤维素滤膜、再生纤维素滤膜、聚酰胺滤膜、聚四氟乙烯滤膜以及聚氯乙烯滤膜以及上述材料的改性复合膜。
作为优化，所用的膜的截留精度为1kD-100kD。
作为优化，所使用的酮基还原酶和葡萄糖脱氢酶可以是酶粉、酶液、基因工程菌中的一种或多种。
作为优化，所使用的固定液可以是戊二醛、环氧氯丙烷、己二胺、顺丁烯二酸、双偶氮苯。
作为优化，所用的有机溶剂可以是乙酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯、辛醇、氯仿、异丙醇、正己烷、环己烷、正丁醇、异丁醇、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或者两种。
本发明所使用的气相色谱仪为FULI9790气相色谱仪，化学纯度检测条件为：检测器：FID检测器，色谱柱：HP-INNOWAX毛细管色谱柱（30m*0.32mm*0.25um）。进样量2.0μL。汽化室温度250℃，检测器温度260℃。采取程序升温方式：100℃保持1min，每分钟升温15℃，升温到240℃时保持11min。光学纯度检测条件为：检测器：FID检测器，色谱柱：CP-Chirasil－DexCB（25m*0.25mm*0.25um）。进样量10μL。汽化室温度280℃，检测器温度280℃。采取程序升温方式：110℃保持2min，以2℃/min升温至126℃，保留2min，以2℃/min升温到160℃时保持2min。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
（1）利用酶膜反应器耦合萃取制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯，可以源源不断的收集产物，可以多次重复使用酶，降低了生产成本，更加有利于工业化生产。
（2）降低在萃取过程中的乳化现象，提高收率，减少有机溶剂的损耗，且无需萃取多次，操作简单方便，有利于规模化工业生产。
附图说明
图1为本发明酶膜反应器装置示意图。
图中：1、筒体；2、外筒壳；3、中心穿孔；4、侧边穿孔；5内凹槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种利用酶膜反应器耦合萃取制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，该方法包括以下步骤：
（1）将戊二醛泵入酶膜反应器中，在20℃下循环30min。
（2）将酮基还原酶以及葡萄糖脱氢酶溶于pH7.0的磷酸缓冲液中，使两者酶活都为20ku/L，随后泵入酶膜反应器中，并在20℃下循环1h。所使用的膜为陶瓷膜，截留精度为50kD。
（3）将含有浓度为10%的2-氧代-4-苯基丁酸乙酯、浓度为100g/L的葡萄糖混合溶液泵入酶膜反应器，并进行循环。温度控制为30℃，pH控制在6.5。酶反应时间为18h。
（4）待酶催化反应开始开始后，立即在膜的另一侧通入乙酸乙酯，并进行循环。温度控制为30℃，膜间压差控制在0.2Mpa。萃取时间为18h。萃取结束后，检测产物的纯度以及含量，并计算收率。最终产品的化学纯度是95.2%，光学纯度是97.5%，收率为97.9%。
实施例2：
一种利用酶膜反应器耦合萃取制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，该方法包括以下步骤：
（1）将戊二醛泵入酶膜反应器中，在20℃下循环30min。
（2）将酮基还原酶以及葡萄糖脱氢酶溶于pH7.0的磷酸缓冲液中，使两者酶活都为50ku/L，随后泵入酶膜反应器中，并在20℃下循环2h。所使用的膜为PVDF中空纤维膜，截留精度为3kD。
（3）将含有浓度为20%的2-氧代-4-苯基丁酸乙酯、浓度为230g/L的葡萄糖混合溶液泵入酶膜反应器，并进行循环。温度控制为30℃，pH控制在7.0。酶反应时间为24h。
（4）待酶催化反应开始后，立即在膜的另一侧通入乙酸乙酯，并进行循环。温度控制为30℃，膜间压差控制在0.5Mpa。萃取时间为24h。萃取结束后，检测产物的纯度以及含量，并计算收率。最终产品的化学纯度是98.6%，光学纯度是99.2%，收率为99.8%。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。
Claims (6)
1.一种利用酶膜反应器耦合萃取制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将固定液泵入酶膜反应器中，在20℃下循环30min-2h；
（2）将酮基还原酶以及葡萄糖脱氢酶溶于pH7.0的磷酸缓冲液中，使两者酶活都为10ku/L-100ku/L，随后泵入酶膜反应器中，并在10-20℃下循环1h-3h；
（3）将含有浓度为5%-30%的2-氧代-4-苯基丁酸乙酯、浓度为50-300g/L的葡萄糖泵入酶膜反应器，并进行循环；
温度控制为20-40℃，pH控制在5.0-8.0，
酶反应时间为6-24h；
（4）待酶催化反应开始后，立即在膜的另一侧通入有机溶剂，并进行循环，
温度控制为20-40℃，膜间压差控制在0.02-0.5Mpa，
待酶膜反应器中不含有产物时，整个工艺过程结束。
2.一种利用酶膜反应器耦合萃取制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于：所述的膜，可以是陶瓷膜、混合纤维酯微孔滤膜、硝酸纤维素滤膜、聚偏氟乙烯滤膜、醋酸纤维素滤膜、再生纤维素滤膜、聚酰胺滤膜、聚四氟乙烯滤膜以及聚氯乙烯滤膜以及上述材料的改性复合膜。
3.一种利用酶膜反应器耦合萃取制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于：所述权利1和权利2所述的膜的截留精度为1kD-100kD。
4.一种利用酶膜反应器耦合萃取制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于：所述步骤（2）所使用的酮基还原酶和葡萄糖脱氢酶可以是酶粉、酶液、基因工程菌中的一种或多种。
5.一种利用酶膜反应器耦合萃取制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于：所述步骤（1）所使用的固定液可以是戊二醛、环氧氯丙烷、己二胺、顺丁烯二酸、双偶氮苯。
6.一种利用酶膜反应器耦合萃取制备r-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于：所述步骤（3）所述的有机溶剂可以是乙酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯、辛醇、氯仿、异丙醇、正己烷、环己烷、正丁醇、异丁醇、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或者两种。
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