CN1219069C - 对映体纯手性含硅氰醇的不对称合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对映体纯手性含硅氰醇的不对称合成方法，包括：反应器中加入含有生物催化剂、pH为3-7的缓冲液和含有反应底物1和反应底物2的有机溶剂，在温度为15-55℃、振荡速度为100-220r/min条件下反应6-120小时；所述催化剂及反应物用量如下：催化剂在反应物中的浓度为8-90g/L，底物1在反应物中的浓度为5-180mmol/L，底物2与底物1的摩尔比为0.2/1-10/1，缓冲液/有机溶剂体积比为0.05/10-8/10；本发明利用苹果仁和苦杏仁醇腈酶在非水介质中催化酰基硅烷的高效不对称转氰或加成反应，合成对映体纯手性含硅氰醇，利用天然手性催化剂醇腈酶，得到对映体纯度高达99%的对映体纯手性含硅氰醇。
Description
技术领域
本发明涉及酶工程、有机合成、非水相生物催化技术。对映体纯手性氰醇及其衍生物羟基酸(酯)、羟基醛(酮)、氨基酸、胺基醇和邻二醇等为重要的手性合成子，可转化为多种具有重大应用价值的手性化合物，广泛应用于功能材料、医药、农药、精细化学品的合成。其含硅结构类似物对映体纯的含硅氰醇是合成这些手性化合物含硅结构类似物必不可少的中间体。因而，可望在具有新结构的新型手性功能材料、医药、农药、精细化学品的合成中发挥重要的作用。
背景技术
现有的对映体纯手性含硅氰醇的合成方法均为化学法，其存在的问题是反应条件苛刻，反应无对映体选择性，产物为外消旋体。
醇腈酶催化醛氰醇不对称合成的研究较为深入、广泛。由于空间位阻效应和电子效应的影响，酮的亲核加成较醛困难，酶催化酮氰醇不对称合成的研究报道较少。迄今，国际上已有外消旋含硅氰醇化学合成的报道，但尚未见对映体纯手性含硅氰醇不对称化学或生物合成的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种不对称合成方法，利用苹果仁和苦杏仁醇腈酶在非水介质中催化酰基硅烷的高效不对称转氰或加成反应，合成对映体纯手性含硅氰醇，利用天然手性催化剂醇腈酶，得到对映体纯度高达99％的对映体纯手性含硅氰醇。
本发明的对映体纯手性含硅氰醇的不对称合成方法包括：反应器中加入含有生物催化剂、pH为3-7的缓冲液和含有反应底物1和反应底物2的有机溶剂，在温度为15-55℃、振荡速度为100-220r/min条件下反应6-120小时；所述催化剂及反应物用量如下：催化剂在反应物中的浓度为8-90g/L，底物1在反应物中的浓度为5-180mmol/L，底物2与底物1的摩尔比为0.2/1-10/1，缓冲液/有机溶剂体积比为0.05/10-8/10。
所述催化剂是含有醇腈酶的苦杏仁粉或苹果仁粉；所述缓冲液为柠檬酸缓冲液、磷酸缓冲液、醋酸缓冲液或Tris缓冲液；所述反应底物1为酰基硅烷，分子式为R1(CH3)2SiC(O)R2，其中，R1为：CH3-，CH3CH2-或C6H5-；R2为：CH3-，CH3CH2-或C6H5-，反应底物2为丙酮氰醇或氢氰酸；所述有机溶剂为异丙醚、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、氯仿、甲苯、正己烷、环己烷中的一种。
所述含醇腈酶的苦杏仁粉或苹果仁粉可以通过本发明提供的下述方法得到：苦杏仁或苹果仁粉碎后用脱脂溶剂进行脱脂1-6次，每10g苦杏仁或苹果仁用5-25ml溶剂脱脂，每次脱脂2-10分钟；自然风干10-60分钟，过10-60目筛。所述脱脂溶剂为乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯中的一种。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.利用生物催化剂，催化效率高、选择性好、条件温和、污染小。
2.直接用脱脂杏仁粉或苹果仁粉作酶源，无须酶的分离、纯化和固定化，既节省成本，又可实现辅酶的再生。
3.在非水介质中进行反应，可抑制无对映体选择性的非酶反应和产物的外消旋化，提高产物的对映体纯度。
本发明创造可达到的效果如下：产率95％以上，产物的对映体纯度95％以上。
具体实施方式
实施例1
1.称取杏仁50g，于粉碎机中粉碎，然后用50mL乙酸乙酯脱脂3次，每次脱脂时间为3min，接着立即于通风处自然干燥20min，用标准筛选取40-60目大小的杏仁粉作为所用的催化剂。
2.在500mL反应器中依次装入15mL柠檬酸缓冲液(0.1M，pH5.0)、5g 40-60目脱脂杏仁粉、100mL异丙醚、40mmol·L-1丙酮氰醇及20mmol·L-1乙酰基苯基二甲基硅烷，在35℃、150r/min下反应18小时。
实施例2
1.称取苹果仁50g，于粉碎机中粉碎，然后用100mL乙酸乙酯脱脂2次，每次脱脂时间为3min，接着立即于通风处自然干燥20min，用标准筛选取40-60目大小的苹果仁粉作为所用的催化剂。
2.在500mL反应器中依次装入5mL醋酸缓冲液(0.1M，pH5.0)、2.5g 40-60目脱脂苹果仁酶粉、100mL异丙醚、90mmol·L-1丙酮氰醇及30mmol·L-1丙酰基三甲基硅烷，在50℃、180r/min下反应24小时。
实施例3
1.称取杏仁50g，于粉碎机中粉碎，用50mL乙酸乙酯脱脂3次，每次脱脂时间为3min，接着立即于通风处自然干燥20min，用标准筛选取40-60目大小的杏仁粉作为所用的催化剂。
2.在500mL反应器中依次装入60mL柠檬酸缓冲液(0.1M，pH5.0)、15g 40-60目脱脂杏仁粉、100mL氯仿、40mmol·L-1氢氰酸及20mmol·L-1乙酰基三甲基硅烷，在15℃、150r/min下反应36小时。
实施例4
1.称取苹果仁50g，于粉碎机中粉碎，然后用50mL乙酸乙酯脱脂3次，每次脱脂时间为3min，接着立即于通风处自然干燥20min，用标准筛选取40-60目大小的苹果仁粉作为所用的催化剂。
2.在500mL反应器中依次装入30mL醋酸缓冲液(0.1M，pH4.2)、4g 40-60目脱脂苹果仁粉、100mL异丙醚、40mmol·L-1氢氰酸及20mmol·L-1乙酰基三甲基硅烷，在30℃、200r/min下反应20小时。
实施例5
1.称取苹果仁50g，于粉碎机中粉碎，然后用50mL乙酸乙酯脱脂3次，每次脱脂时间为3min，接着立即于通风处自然干燥20min。用标准筛选取40-60目大小的苹果仁粉作为所用的催化剂。
2.在500mL反应器中依次装入30mL柠檬酸缓冲液(0.1M，pH5.0)、4g 40-60目脱脂苹果仁粉、100mL异丙醚、60mmol·L-1氢氰酸及20mmol·L-1乙酰基三甲基硅烷，在45℃、160r/min下反应16小时。
Claims (2)
1、一种对映体纯手性含硅氰醇的不对称合成方法，其特征在于包括：反应器中加入含有生物催化剂、pH为3-7的缓冲液和含有反应底物1和反应底物2的有机溶剂，在温度为15-55℃、振荡速度为100-220r/min条件下反应6-120小时；所述催化剂及反应物用量如下：催化剂在反应物中的浓度为8-90g/L，底物1在反应物中的浓度为5-180mmol/L，底物2与底物1的摩尔比为0.2/1-10/1，缓冲液/有机溶剂体积比为0.05/10-8/10；所述催化剂是含有醇腈酶的苦杏仁粉或苹果仁粉；所述缓冲液为柠檬酸缓冲液、磷酸缓冲液、醋酸缓冲液或Tris缓冲液；所述反应底物1为酰基硅烷，分子式为R1(CH3)2SiC(O)R2，其中，R1为：CH3-，CH3CH2-或C6H5-；R2为：CH3-，CH3CH2-或C6H5-，反应底物2为丙酮氰醇或氢氰酸；所述有机溶剂为异丙醚、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、氯仿、甲苯、正己烷、环己烷中的一种。
2、根据权利要求1所述的对映体纯手性含硅氰醇的不对称合成方法，其特征在于所述含醇腈酶的苦杏仁粉或苹果仁粉通过下述方法得到：苦杏仁或苹果仁粉碎后用脱脂溶剂进行脱脂1-6次，每10g苦杏仁或苹果仁用5-25ml溶剂脱脂，每次脱脂2-10分钟；自然风干10-60分钟，过10-60目筛；所述脱脂溶剂为乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯中的一种。
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