[發明專利]一種乳液微反應器連續化反應制備手性胺的方法

在審

• 申請號: 202310048184.8
• 申請日: 2023-01-31
• 公開（公告）號: CN116121312A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 楊恒權;樊敏;衛偉
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C12P13/00
• 分類號: C12P13/00;C12N9/10;C12N11/14;B01J13/14
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 王芳

本發明公開了一種乳液微反應器連續化反應制備手性胺的方法，屬于酶催化技術領域。針對Pickering乳液穩定性相對較低、有機溶劑選擇有限、高底物濃度轉化較差、耐壓問題、酶活性損失問題、輔因子無法高效循環再生問題以及制備過程難以連續化和工業化等缺點，本發明通過對油包水型的Pickering乳液進行交聯，進而實現限域空間內轉氨酶和輔因子的協同催化以及長時間連續化轉化。其主要制備過程是指以分散在PBS緩沖液中的轉氨酶和輔因子為水相，以分散在有機溶劑中的反應物為油相，以具有界面活性的二氧化硅納米顆粒為乳化劑穩定油水界面，形成包封酶與輔因子的油包水型Pickering乳液，之后以Pickering乳液為模板加入交聯劑制備具有一定強度以及有機溶劑耐受性的微膠囊。

技術領域

本發明屬于酶催化技術領域，具體涉及一種乳液微反應器連續化反應制備手性胺的方法。

背景技術

手性胺類化合物是許多藥物合成的關鍵中間體，在醫藥行業以及農用化學品行業中占據重要地位，具有較高的經濟價值。轉氨酶生物催化為手性胺的制備提供了一種有效策略，能夠催化氨基供體上的氨基轉移至前手性酮的羰基上，得到手性胺類化合物。轉氨酶生物催化制備手性胺具有催化效率高、專一性強、反應條件溫和、環境友好等優點，顯示出巨大的應用前景。

Pickering乳液是由固體納米顆粒穩定油水兩相的乳液，因其穩定性好、不混相界面大等優點，得到了廣泛的應用。Pickering乳液的穩定液滴可作為固定化酶的優良載體，一方面將生物酶封裝在分散相，從而實現酶的固定化，另一方面反應物在流動相被催化為產物，大的界面有利于反應物和產物在油相和水相之間的傳質和能量交換。對于依賴輔因子的酶催化反應，Pickering乳液的應用具備其獨特的優勢。將酶和輔因子共封裝限域在Pickering乳液的分散相，相比于物理吸附固定酶與輔因子其大大減少了酶和輔因子在連續化反應過程中的流失；相比于共價共固定酶與輔因子，其減少了酶活性的損失，同時增加了輔因子的自由度；此外，Pickering乳液的分散相可以為生物酶提供利于保留酶活性的微環境，從而提高酶的穩定性。雖然Pickering乳液具有一定的穩定性，但是對于較高底物濃度以及較高溫度和壓力的化學反應，Pickering乳液在反應中往往會出現變形和聚并。所以在保留Pickering乳液的基礎優勢上，近一步加固Pickering乳液界面制備微膠囊勢在必行。相比于其他交聯法，化學交聯法通過改變交聯劑的種類、用量以及交聯時間的長短可以實現對外層厚度、滲透性的調控，從而達到“擇形”作用，交聯法只需要選擇適當的固體顆粒以及交聯劑就可以在室溫下發生共價交聯穩定Pickering乳液制備微膠囊，操作簡單，可操控性強。

發明內容

針對Pickering乳液穩定性相對較低、有機溶劑選擇有限、高底物濃度轉化較差、耐壓問題、酶活性損失問題、輔因子無法高效循環再生問題以及制備過程難以連續化和工業化等缺點，提供一種基于交聯Pickering乳液包封轉氨酶和輔因子用于固定床連續化的新方法，實現了Pickering乳液穩定性提升、有機溶劑選擇范圍擴大、耐壓性能提升、高底物濃度可實現較好地轉化以及對轉氨酶和輔因子包封以及輔因子的高效再生利用，長時間連續穩定高效運行為工業化奠定了基礎。

本發明提供了一種乳液微反應器連續化反應制備手性胺的方法。

為了達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：

一種乳液微反應器連續化反應制備手性胺的方法，包括以下步驟：

步驟1，具有界面活性的SiO₂的制備：將商業化SiO₂納米顆粒超聲分散于有機溶劑中，然后加入疏水硅烷和有機胺；在60～120℃氮氣保護下，經過3～6h的攪拌回流，得到混合體系，冷卻后將混合體系離心分離，用甲苯洗滌分析出的固體3～5次，干燥后獲得具有界面活性的SiO₂納米顆粒；