CN110818550A - 一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法 - Google Patents

一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，该方法包含：以异丁苯丙酸乙酯为原料、南极假丝酵母脂肪酶为生物催化剂、曲拉通和二氯甲烷为有机添加剂，pH 4～10的缓冲溶液为反应介质，20～30℃恒温振荡反应；反应结束后，经柱色谱分离得右旋异丁苯丙酸乙酯，再经稀硫酸催化水解得到右旋异丁苯丙酸。本发明的方法能够通过选择性酶促水解反应获得纯度较高的右旋异丁苯丙酸，且产物收率较高。

Description

一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法
技术领域
本发明涉及一种制备右旋异丁苯丙酸的方法，具体涉及一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法。
背景技术
异丁苯丙酸是一种重要的非甾体抗炎药，从化学结构来看属于丙酸衍生物，其具有镇痛、退热等作用，可以缓解风湿性关节炎和骨关节炎引起的疼痛等。在结构上，异丁苯丙酸分子中存在一个手性中心，故具有一对对映体：右旋异丁苯丙酸和左旋异丁苯丙酸。
药理实验表明，异丁苯丙酸的药理活性主要由右旋异丁苯丙酸体现，而左旋异丁苯丙酸则可引起红疹、胃灼热、恶心呕吐等副作用。在临床上，使用右旋异丁苯丙酸不仅可降低诱发潜在毒性的可能性，而且可减少缓释剂、控释剂等制剂的使用。同时，右旋异丁苯丙酸进入体内后不需要转化过程，容易迅速获得足够高的血药浓度，具有起效快、作用强等特点。另外，右旋异丁苯丙酸还具有不干扰体内脂肪组织生物合成，排除诱发高敏性反应的可能等优点。所以对异丁苯丙酸进行手性拆分，在减少用药量和毒副作用等方面具有重要的意义。
目前，酶促拆分法因其对映体选择性好、反应条件温和、对环境友好等优点而备受关注，但是通过选择性水解反应进行异丁苯丙酸拆分的报道还很有限，并且拆分效果较差，右旋异丁苯丙酸的得率也较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，该方法解决了现有方法中右旋异丁苯丙酸拆分效果差的问题，能够通过选择性酶促水解反应获得纯度较高的右旋异丁苯丙酸，且产物得率较高。
为了达到上述目的，本发明提供了一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，该方法包含：以异丁苯丙酸乙酯为原料、南极假丝酵母脂肪酶为生物催化剂、曲拉通和二氯甲烷为有机添加剂，pH 4～10的缓冲溶液为反应介质，20～30℃恒温振荡反应；反应结束后，经柱色谱分离得右旋异丁苯丙酸乙酯，再经稀硫酸催化水解得到右旋异丁苯丙酸。其中，所述缓冲溶液为硼砂-硼酸缓冲溶液。
其中，所述二氯甲烷与异丁苯丙酸乙酯的用量比为500μL:1mmol。
优选地，所述异丁苯丙酸乙酯、南极假丝酵母脂肪酶、曲拉通的用量比为1mmol:50～200mg:800～1000mg。
优选地，所述振荡反应转速为150～250r/min。
优选地，所述反应时间不低于48h。
优选地，所述柱色谱采用高效液相色谱，以正己烷-异丙醇为流动相，色谱柱采用AD-H柱。
优选地，所述正己烷和异丙醇的体积比为99:1。
优选地，所述流动相的流速为1mL/min。
优选地，所述柱色谱的检测波长为225nm。
优选地，所述硼砂-硼酸缓冲溶液中，硼砂的浓度为0.05mol/L，硼酸的浓度为0.2mol/L。
本发明的选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，解决了现有方法右旋异丁苯丙酸拆分效果差的问题，具有以下优点：
(1)本发明的方法，以异丁苯丙酸乙酯为原料，与南极假丝酵母脂肪酶和曲拉通在不同pH的缓冲溶液中振荡反应，并向其中加入少量二氯甲烷作为添加剂，此方法大大提高了通过酯的选择性水解反应进行异丁苯丙酸拆分的效果；
(2)本发明的方法，采用固定化南极假丝酵母脂肪酶作为催化剂，选择性和稳定性都较好，并且方便分离和重复利用，是拆分异丁苯丙酸的一条简单环保的路线；
(3)本发明的方法，以异丁苯丙酸乙酯为原料，异丁苯丙酸乙酯的粘度较大，在水相中溶解度低，本发明通过加入对酶温和、对人体无害且绿色环保的曲拉通作为表面活性剂，提高了异丁苯丙酸乙酯的分散情况，提高酶的立体选择性；而且，本发明加入了少量二氯甲烷作为有机添加剂，有效提高了异丁苯丙酸乙酯的拆分效果；
(4)本发明的方法，采用硼砂-硼酸缓冲溶液，其拆分得到的右旋异丁苯丙酸乙酯的产品得率和光学纯度均较好。
具体实施方式
下面将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。
一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，该方法包含：以异丁苯丙酸乙酯为原料、南极假丝酵母脂肪酶为生物催化剂、曲拉通和二氯甲烷为有机添加剂，pH 4～10的缓冲溶液为反应介质，20～60℃恒温振荡反应，采用高效液相色谱分析拆分效果；反应结束后，经柱色谱分离得右旋异丁苯丙酸乙酯，再经稀硫酸催化水解得到右旋异丁苯丙酸。其中，所述缓冲溶液为硼砂-硼酸缓冲溶液。
其中，二氯甲烷与异丁苯丙酸乙酯的用量比为500μL:1mmol。
进一步地，异丁苯丙酸乙酯、南极假丝酵母脂肪酶、曲拉通的用量比为1mmol:50～200mg:800～1000mg。
进一步地，振荡反应转速为150～250r/min。
进一步地，反应时间不低于48h。
进一步地，高效液相色谱分离，以正己烷-异丙醇为流动相，色谱柱采用AD-H。
进一步地，正己烷和异丙醇的体积比为99:1。
进一步地，流动相的流速为1mL/min。
进一步地，高效液相色谱的检测波长为225nm。
进一步地，所述硼砂-硼酸缓冲溶液中，硼砂的浓度为0.05mol/L，硼酸的浓度为0.2mol/L。
为了对本发明提供的一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法进行更具体的说明，通过以下实施例进行详细阐述。
实施例1
一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，其反应路线如下：
Figure BDA0002286333510000041
具体包括以下步骤：
(1)取10mL反应瓶，加入0.1mmol异丁苯丙酸乙酯、15mg南极假丝酵母脂肪酶、50μL二氯甲烷、80mg曲拉通和950μL pH为9.0的硼砂-硼酸缓冲溶液中，硼砂的浓度为0.05mol/L，硼酸的浓度为0.2mol/L；
(2)将步骤(1)中的反应瓶放入恒温培养振荡器中，在30℃下，转速180r/min，反应48h；
(3)将步骤(2)中得到的反应液用乙酸乙酯进行萃取，取适量乙酸乙酯层液体稀释到1mL进行分析，分析方法如下：
色谱柱为ChiralpakAD-H柱，以正己烷-异丙醇(体积比为99:1)为流动相，流速为1mL/min，在高效液相色谱仪(Waters-2707型，紫外检测器波长为225nm)上对上述样品进行分析，结果为：右旋异丁苯丙酸乙酯的产品得率为65％，右旋异丁苯丙酸乙酯的光学纯度为94％；
(4)将步骤(2)中所得试样经过柱层析分离，色谱条件如步骤(3)，得到右旋异丁苯丙酸乙酯，然后经稀硫酸催化水解得到右旋异丁苯丙酸。
实施例2
一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，将实施例1进行放大实验，具体如下：
(1)取50mL反应瓶，加入1.0mmol异丁苯丙酸乙酯、150mg南极假丝酵母脂肪酶、500μL二氯甲烷、800mg曲拉通和9.5mLpH为9.0的缓冲溶液；
(2)将步骤(1)中的反应瓶放入恒温培养振荡器中，在30℃下，转速180r/min，反应5d；
(3)同实施例1的步骤(3)，结果为：右旋异丁苯丙酸乙酯的产品得率为63％，右旋异丁苯丙酸乙酯的光学纯度为92％；
(4)同实施例1的步骤(4)。
实施例3
一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，与实施例1基本相同，区别在于：
在步骤(1)中，采用的硼砂-硼酸缓冲溶液的pH为4。
结果为：当pH为4时，右旋异丁苯丙酸乙酯的产品得率为68％，右旋异丁苯丙酸乙酯的光学纯度为70％。
实施例4
一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，与实施例1基本相同，区别在于：
在步骤(1)中，采用的硼砂-硼酸缓冲溶液的pH为10。
结果为：当pH为10时，右旋异丁苯丙酸乙酯的产品得率为87％，右旋异丁苯丙酸乙酯的光学纯度为72％。
实施例5
一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，与实施例1基本相同，区别在于：
在步骤(2)中，放入20℃恒温培养振荡器中。
结果为：当温度为20℃时，右旋异丁苯丙酸乙酯的产品得率为65％，右旋异丁苯丙酸乙酯的光学纯度为64％。
对比例1
一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，改变实施例1步骤(3)中的流速，具体包括以下步骤：
(1)取10mL反应瓶，加入0.1mmol异丁苯丙酸乙酯、15mg南极假丝酵母脂肪酶、50μL二氯甲烷、80mg曲拉通和950μLpH为9.0的缓冲溶液；
(2)将步骤(1)中的反应瓶放入恒温培养振荡器中，在30℃下，转速180r/min，反应48h；
(3)改变流速为0.5mL/min、0.8mL/min、1.1mL/min、1.4mL/min、1.7mL/min、2.0mL/min，其它同实施例1的步骤(3)。
结果为：在各流速下，异丁苯丙酸和异丁苯丙酸乙酯的两组峰均未分离，说明流速仅能采用1mL/min。
对比例2
一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，改变表面活性剂的种类，具体包括以下步骤：
(1)分别取10mL反应瓶，加入0.1mmol异丁苯丙酸乙酯、15mg南极假丝酵母脂肪酶、50μL二氯甲烷、950μLpH为9.0的缓冲溶液，分别加入80mg的聚乙二醇800、聚乙二醇10000、聚乙二醇辛基苯基醚和吐温60；
(2)将步骤(1)中的反应瓶放入恒温培养振荡器中，在30℃下，转速180r/min，反应48h；
(3)同实施例1的步骤(3)。
结果为：采用其它表面活性剂后，右旋异丁苯丙酸乙酯的产品得率和右旋异丁苯丙酸乙酯的光学纯度均较低。
对比例3
一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，改变缓冲溶液的种类，具体包括以下步骤：
(1)分别取10mL反应瓶，加入0.1mmol异丁苯丙酸乙酯、15mg南极假丝酵母脂肪酶、50μL二氯甲烷、80mg曲拉通，在分别加入950μL不同pH的磷酸盐缓冲溶液(0.2mol/LNaH2PO4-0.2mol/LNa2HPO4)；
(2)将步骤(1)中的反应瓶放入恒温培养振荡器中，在30℃下，转速180r/min，反应48h；
(3)同实施例1的步骤(3)。
结果为：磷酸盐缓冲溶液缓冲溶液后，右旋异丁苯丙酸乙酯的产品得率和右旋异丁苯丙酸乙酯的光学纯度均较低。通过对其它缓冲溶液作对比，发现右旋异丁苯丙酸乙酯的产品得率和右旋异丁苯丙酸乙酯的光学纯度也均较低。
对比例4
一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，与实施例1基本相同，区别在于：
在步骤(1)中，采用正己烷替换二氯甲烷，使用的体积相同。
结果为：右旋异丁苯丙酸乙酯的产品得率为31％，右旋异丁苯丙酸乙酯的光学纯度为71％。
对比例5
一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，与实施例1基本相同，区别在于：
在步骤(2)中，放入60℃恒温培养振荡器中。
结果为：当温度为60℃时，右旋异丁苯丙酸乙酯的产品得率为13％，右旋异丁苯丙酸乙酯的光学纯度为68％。
对比例6
一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，与实施例1基本相同，区别在于：
在步骤(1)中，二氯甲烷用量为100μL。
结果为：右旋异丁苯丙酸乙酯的产品得率为87％，右旋异丁苯丙酸乙酯的光学纯度为16％。
对比例7
一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，与实施例1基本相同，区别在于：
在步骤(1)中，二氯甲烷用量为20μL。
结果为：右旋异丁苯丙酸乙酯的产品得率为18％，右旋异丁苯丙酸乙酯的光学纯度为71％。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，其特征在于，该方法包含：
将异丁苯丙酸乙酯、南极假丝酵母脂肪酶、曲拉通和二氯甲烷溶于pH为4～10的缓冲溶液中，20～30℃恒温振荡反应；
待反应结束，采用柱色谱分离，得到右旋异丁苯丙酸乙酯；
将所述右旋异丁苯丙酸乙酯在稀硫酸催化下水解得到右旋异丁苯丙酸；
其中，所述二氯甲烷与异丁苯丙酸乙酯的用量比为500μL:1mmol；
其中，所述缓冲溶液为硼砂-硼酸缓冲溶液。
2.根据权利要求1所述的选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，其特征在于，所述异丁苯丙酸乙酯、南极假丝酵母脂肪酶、曲拉通的用量比为1mmol：50～200mg：800～1000mg。
3.根据权利要求1所述的选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，其特征在于，所述振荡反应转速为150～250r/min。
4.根据权利要求1所述的选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，其特征在于，所述反应时间不低于48h。
5.根据权利要求1所述的选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，其特征在于，所述柱色谱采用高效液相色谱，以正己烷-异丙醇为流动相，色谱柱采用AD-H柱。
6.根据权利要求5所述的选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，其特征在于，所述正己烷和异丙醇的体积比为99:1。
7.根据权利要求5所述的选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，其特征在于，所述流动相的流速为1mL/min。
8.根据权利要求1所述的选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，其特征在于，所述柱色谱的检测波长为225nm。
9.根据权利要求1所述的选择性酶促水解反应制备右旋异丁苯丙酸的方法，其特征在于，所述硼砂-硼酸缓冲溶液中，硼砂的浓度为0.05mol/L，硼酸的浓度为0.2mol/L。
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