[發明專利]有機溶劑共溶劑生物拆分制備(S)-(+)-2,2-二甲基環丙烷甲酸的方法

無效

• 申請號: 201110426424.0
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102533923A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王普;黃金;何軍邀;任峰
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C12P41/00
• 分類號: C12P41/00;C12P7/62;C12P7/40
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;冷紅梅

(一)技術領域

本發明涉及一種在水-有機溶劑共溶體系中生物拆分制備(S)-(+)-2，2-二甲基環丙烷甲酸的方法。

(二)背景技術

S-(+)-2，2-二甲基環丙烷甲酸是合成西司他丁的重要手性中間體。西司他丁與亞胺培南復配的抗菌藥物——泰能具有極強的廣譜抗菌活性，同時也具有β-內酰胺酶抑制作用，在臨床上應用廣泛，市場需求量逐年遞增。光學純的2，2-二甲基環丙烷甲酸的制備方法主要有化學法和生物法兩種，后者相比于前者具有反應條件溫和、專一性強和產率高等特點。

在生物拆分外消旋底物制備手性化合物的反應過程中，由于一些拆分底物的水溶性較差，造成了反應的傳質和擴散等問題，導致反應產物的時空產率較低。在體系中引入適量的親水性有機溶劑，與水相介質構成單相共溶體系，可在一定程度上解決底物水溶性差的問題，從而增加底物的溶解度，有利于反應的平衡向產物合成方向移動，提高拆分效率。此外，溶劑的加入還可以使酶的某些功能基團有一定的展開，增加酶的活性，提高酶的催化效率。李春元等(Enantioselective?enzymatic?hydrolysis?of?racemic?glycidyl?butyrate?by?lipase?from?Bacillus?subtilis?with?improved?properties.Journal?of?Molecular?Catalysis?B：Enzymatic?2008，55：152-156)對脂肪酶生物拆分消旋丁酸縮水甘油酯進行了研究，結果表明在反應體系中加入一定量的1，4-二氧六烷和乙二醇可以提高酶活性。

生物拆分外消旋2，2-二甲基環丙烷甲酸乙酯的反應過程如下圖：

底物：2，2-二甲基環丙烷甲酸乙酯(DMCPE)

產物：S-(+)-2，2-二甲基環丙烷甲酸(S-(+)-DMCPA)

本申請人的在先申請中國專利200910100305.9(公開號CN101597626A)提供了一種以脂肪酶Novozym?435為催化劑對外消旋2，2-二甲基環丙烷甲酸乙酯進行生物拆分獲得S-(+)-2，2-二甲基環丙烷甲酸的方法，該方法在水相體系中進行，產率較低(40％以下)，若要達到較高產率(45％以上)需較長反應時間(64h以上)。反應過程中添加表面活性劑AOT時，由于AOT常溫下呈白色蠟狀固體，在水中的溶解度不高(1.5g/100g水，25℃)，而且有較高的粘稠性，導致脂肪酶Novozym435易于結塊，不利于酶回收后再利用。此外，由于酶與AOT分子的強烈靜電和疏水相互作用，在酶回收洗滌時會使吸附在大孔吸附樹脂上的酶分子脫落，從而降低酶的穩定性。添加親水性有機溶劑時，轉化反應在保持較高的產率和較短的反應時間的前提下，脂肪酶Novozym?435在轉化反應結束后在反應液中仍能保持較好的分散性，更易于回收后再利用。

(三)發明內容

本發明的目的是提供一種在含有機溶劑共溶劑的反應體系中有效提高脂肪酶Novozym?435催化外消旋2，2-二甲基環丙烷甲酸乙酯生物拆分效果的新方法。

本發明采用的技術方案是：

一種在水-有機溶劑共溶劑體系中生物拆分制備(S)-(+)-2，2-二甲基環丙烷甲酸的方法，所述方法包括：以外消旋2，2-二甲基環丙烷甲酸乙酯為底物，以脂肪酶Novozym?435為生物催化劑，在pH?6.0～7.8的磷酸鹽緩沖液與親水性有機溶劑混合組成的水-有機溶劑共溶劑體系中，于25～60℃、200r/min條件下進行生物催化外消旋2，2-二甲基環丙烷甲酸乙酯不對稱水解反應18～56h，反應完全后，反應液經分離純化得到(S)-(+)-2，2-二甲基環丙烷甲酸；所述的脂肪酶Novozym?435購自丹麥諾和諾德公司(Novo?Nordisk，Bagsvard，Denmark)。

所述水-有機溶劑共溶劑體系中親水性有機溶劑體積濃度為1～30％，所述親水性有機溶劑為下列之一：N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈、丙酮、異丙醇、丙二醇、甲醛、四氫呋喃。

所述共溶劑體系中，外消旋2，2-二甲基環丙烷甲酸乙酯底物的初始濃度為35mmol～140mmol/L，脂肪酶Novozym?435添加量為10～30g/L。

優選的，所述親水性有機溶劑為N，N-二甲基甲酰胺，在水-有機溶劑共溶劑體系中的體積濃度為5％～25％。

所用磷酸鹽緩沖液pH優選為7.0～7.8。