[發明專利]一種脂肪酶拆分手性1-苯乙胺的催化精餾工藝及裝置

在審

• 申請號: 201810304025.9
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108285419A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 王紅星;王曉達;王偉粲;邱挺;葉長燊;黃智賢;楊臣;楊金杯;陳錦溢;王清蓮;李玲
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: C07C209/88
• 分類號: C07C209/88;C07C211/27;B01D3/00;B01J8/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種化工反應分離裝置和方法，具體內容為使用脂肪酶催化1?苯乙胺動力學手性拆分的催化精餾塔及其工藝。該精餾塔包括冷凝器和再沸器，其特征在于：精餾塔反應段帶有催化劑包，其內裝填固載于樹脂上的脂肪酶；由于脂肪酶的選擇性催化作用，羧酸酯作為酰基供體與R型1?苯乙胺反應生成R型酰胺，S型1?苯乙胺不參與反應。本發明提供的裝置和方法可實現1?苯乙胺的反應轉化率達到99％以上；得到對映體過剩率ee(Enantiomeric excess)大于99％的R型酰胺產品及對映體過剩率ee大于98％的S型1?苯乙胺產品；極大地精簡生產流程，降低能耗和操作費用。

技術領域

本發明涉及一種以脂肪酶為催化劑拆分手性1-苯乙胺的催化精餾工藝和裝置，其特點是采用脂肪酶作為催化劑與普通精餾塔有機結合形成催化精餾耦合過程，通過動力學拆分外消旋1-苯乙胺，生產對映體過剩率ee 98％以上的單一對映體手性1-苯乙胺。

背景技術

手性化合物的分子量、分子結構相同，但左右排列相反，如實物與其鏡中的映體；其熔點、溶解度、能夠發生的化學反應的類型等都十分類似。雖然理化性質接近，但生物體內發生的生化反應(如抗原與抗體的免疫識別、酶對于底物的專一催化等)都會根據嚴格的手性匹配識別各分子。因此，雖然一對手性化合物的化學式和分子結構完全相同，但由于空間構象的不同，它們會在生物體內體現出不同的特性。

在具有手性結構的醫藥、農藥、香料產品的生產過程中，往往只有其中一種手性對映體具有反應所需的生化性質，另一種手性對映體則沒有生化活性甚至存在負面作用。因此，分離并提純單一對映體在手性化學品制造過程中具有重要意義。外消旋體拆分法是一種被廣泛使用的手性化合物制備方法，其原理為在手性助劑的作用下，將外消旋體拆分為兩種純對映體。脂肪酶對對映體具有專一識別能力，可以利用脂肪酶作為催化劑進行外消旋體拆分。

1-苯乙胺具有手性，其單一手性對映體可以作為藥物中間體或用于香料制造。利用脂肪酶的對映體選擇性能夠選擇性催化R-1-苯乙胺與酰基供體反應生成R型酰胺，S-1-苯乙胺不參與反應。傳統外消旋1-苯乙胺的動力學拆分工藝使用釜式反應器法，該方法具有操作簡單、設備投資較低的優點，但由于反應體系中存在平衡限制，難以獲得較高的產品轉化率。

為此，本發明采用催化精餾塔對外消旋1-苯乙胺進行動力學拆分。催化精餾將反應-分離過程有機耦合，對體系中的反應產物進行及時分離，破壞可逆反應中原有的反應平衡，提高反應物濃度，使反應朝正向進行，提高反應速率和平衡轉化率。

發明內容

本發明的目的在于針對現有工藝的不足，提供一種以脂肪酶為催化劑的催化精餾動力學拆分生產手性1-苯乙胺的新工藝。本工藝中反應過程與產品分離在同一個塔內進行，通過兩者的有機結合實現反應速率和產品轉化率的提升。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于1-苯乙胺拆分的催化精餾塔，包括冷凝器和再沸器，精餾塔反應段帶有催化劑包，其內裝填固載于大孔樹脂上的脂肪酶，該段理論塔板數為5～10塊。精餾段頂部回收得到副產品脂肪醇，該段理論塔板數為5～15塊。提餾段底部采出反應產物R型酰胺及不參與反應的S-1-苯乙胺，同時為以上部各區域提供氣相回流，該段的理論塔板數為5～15塊。除反應段外，其他區域均裝有塔板、填料或二者的組合。

一種如上所述的催化精餾塔的使用方法：將1-苯乙胺預熱至60℃后從催化精餾塔反應段上部進料，將羧酸酯預熱至40～70℃后從反應段下部進料，1-苯乙胺和羧酸酯在反應段中逆流接觸，在催化劑作用下反應生成相應的R型酰胺和脂肪醇，脂肪醇于塔頂經冷凝器冷凝后采出。

進料1-苯乙胺和羧酸酯的摩爾比為1∶1～1∶10。

上述的催化精餾塔塔頂回流比為1.0～10.0，操作壓力為200～1000mBar。