专利名称：S－(+)－萘普生的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种将萘普生甲酯的酶催化不对称水解反应与碱催化消旋反应原位耦合，以高收率制备高光学纯度的(S)-萘普生，而不引起酶失活的方法。
生物酶由于是手性分子，其催化一对外消旋化合物进行反应时，其中一个对映异构体的反应速度总是快于另一个对映异构体。利用生物酶的这种立体选择性进行的酶拆分反应是制备手性化合物的重要手段。但由于拆分反应的理论收率最大仅为50％，而且拆分过程中产物的光学纯度总是随着收率的增加而减小，无法同时增加收率和光学纯度。使得其实际的工业应用受到了限制。如果在酶拆分反应原位耦合进底物消旋反应，就可克服上述缺点，理论上可100％地得到高光学活性的产物。但此时会遇到如下两个问题一，催化拆分反应的生物酶难以承受消旋反应剧烈的反应条件而失活；二，使剩余底物消旋的反应条件也会导致产物消旋而使其光学纯度下降(H.Stecher and K.Faber.BiocatalyticDeracemization Techniques:Dynamic Resolutions and Stereoinversions.Synthesis.1997.1,1-16)。
本发明的目的在于解决上述问题而提供一种在碱催化连续原位消旋条件下，利用脂肪酶催化的萘普生甲酯不对称水解反应高收率制备高光学活性(S)-萘普生，而不引起酶失活的方法。
本发明的目的可由如下措施实现利用硅橡胶膜可选择性通透疏水有机小分子的特点，分别在硅橡胶管外和内进行脂肪酶催化的拆分反应和碱催化的消旋反应，从而克服了脂肪酶难以承受碱消旋苛刻反应条件而失活，以及消旋底物的同时也引起产物消旋的难题。转化率超过60％时产物(S)-萘普生的对映体过量值仍保持在96％以上。
本发明的反应用下式来表示R,S-萘普生甲酯+水脂肪酶R-萘普生甲酯+S-萘普生+甲醇(拆分反应) 对在硅橡胶管内和外进行的化学消旋反应和酶拆分反应，除疏水底物萘普生甲酯可自由透过硅橡胶膜发生消旋和不对称水解反应外。硅橡胶管外侧的大分子脂肪酶、水、产物S-萘普生和硅橡胶管内侧的氢氧化钠均无法透过硅橡胶膜相互接触，因此不会引起生物酶的失活和产物(S)-萘普生的消旋。通过硅橡胶膜的选择性渗透，实现了原位耦合的拆分与消旋过程的隔离。
一种S-(+)-萘普生的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤a在底部装有亲水半透膜的超滤反应器中放置一个环绕着硅橡胶管的圆柱状聚四氟乙烯网笼，硅橡胶管内充满萘普生甲酯的异辛烷溶液，其中悬浮着包含甲醇和三甲基氯硅烷的氢氧化钠来催化萘普生甲酯的消旋反应。
b萘普生甲酯的异辛烷溶液和含有脂肪酶的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液被加入到该膜反应器的硅橡胶管外构成水-有机溶剂两相系统，在32℃、300转/分钟条件下进行酶催化萘普生甲酯的拆分反应。
c三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液连续泵入该膜反应器中抽提产物S-萘普生和甲醇，然后被压力压过亲水的半透膜流出反应器。
d用盐酸沉淀出流出液中的产物S-萘普生，过滤后溶解在冷甲醇中获得S-萘普生结晶。
本发明中采用的拆分反应催化剂柱状假丝酵母脂肪酶和消旋反应催化剂氢氧化钠的质量比为1∶0.5～1∶0.1。
本发明中采用的溶解氢氧化钠以产生从游离氢氧根离子的溶剂为无水甲醇，含量为无水甲醇∶氢氧化钠=0.8～8毫克/克。
本发明中采用的三甲基氯硅烷量为25～100微升/100微升甲醇。
本发明中采用的萘普生甲酯的异辛烷溶液的浓度为5～10毫克/毫升。
本发明中采用的水相与有机相比例为1∶10。
本发明巧妙地利用了硅橡胶膜的选择通透性，将原位耦合的拆分反应与消旋反应进行过程隔离，从而克服了强碱性的消旋反应条件极易使酶失活和引起产物S-萘普生消旋的难题。与已有技术相比可高收率地得到高光学活性的S-萘普生而不引起酶的失活。
图1为本发明膜反应器的示意图。1-水相，2-硅橡胶管，3-亲水半透膜，4-有机相，5-脂肪酶。
现进一步通过最佳实施例来阐述发明的实现方式实施例1如附
图1所示的膜反应器下，将硅橡胶管内充满萘普生甲酯的异辛烷溶液，并含有0.1克氢氧化钠、25微升三甲基氯硅烷和不同量甲醇，硅橡胶管外含有100毫升萘普生甲酯的异辛烷溶液、10毫升三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液和200毫克脂肪酶，32℃保温48小时，测定(S)-萘普生的产量，结果见表1。
表1
实施例2如附
图1所示的膜反应器下，在硅橡胶管中不含有氢氧化钠和甲醇的条件下进行无原位消旋的拆分反应作为对照，在硅橡胶管中含有0.1克氢氧化钠、0.2毫升甲醇和25微升三甲基氯硅烷的条件下进行有原位消旋的拆分反应。100毫升萘普生甲酯的异辛烷溶液和10毫升含有200毫克脂肪酶的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液被添加到上述膜反应器中启动反应。在300转/分钟下32℃反应，产物对映体过量值随反应转化率变化的趋势见表2。
表2
同无原位消旋的对照反应相比，原位耦合进消旋反应后，产物的光学纯度(对映体过量值)不再随着产物产量的增加而减少，且转化率可突破50％。
实施例3反应物添加量同实施例1，以批式反应方式进行。在300转/分钟下32℃反应24小时后，倾析出有机层并添加相同量的新的底物溶液进行下一批反应。从其每批产物S-萘普生的产量的变化上判断脂肪酶活性的变化，结果见表3。发现经过20批反应，脂肪酶活性仅有轻微下降。这主要是由于硅橡胶膜将碱性较强的消旋反应与酶催化拆分反应隔离，减小了脂肪酶的失活所至。
表权利要求
1．一种S-(+)-萘普生的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤a在底部装有亲水半透膜的超滤反应器中放置一个环绕着硅橡胶管的圆柱状聚四氟乙烯网笼，硅橡胶管内充满萘普生甲酯的异辛烷溶液，其中悬浮着包含甲醇和三甲基氯硅烷的氢氧化钠来催化萘普生甲酯的消旋反应；b萘普生甲酯的异辛烷溶液和含有脂肪酶的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液被加入到该膜反应器的硅橡胶管外构成水-有机溶剂两相系统，在32℃、300转/分钟条件下进行酶催化萘普生甲酯的拆分反应；c三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液连续泵入该膜反应器中抽提产物S-萘普生和甲醇，然后被压力压过亲水的半透膜流出反应器；d用盐酸沉淀出流出液中的产物S-萘普生，过滤后溶解在冷甲醇中获得S-萘普生结晶。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于采用的拆分反应催化剂柱状假丝酵母脂肪酶和消旋反应催化剂氢氧化钠的质量比为1∶0.5～1∶0.1。
3．如权利要求1所述的方法，其特征在于采用的溶解氢氧化钠以产生从游离氢氧根离子的溶剂为无水甲醇，含量为无水甲醇∶氢氧化钠=0.8～8毫克/克。
4．如权利要求1所述的方法，其特征在于本发明中采用的三甲基氯硅烷量为25～100微升/100微升甲醇。
5．如权利要求1所述的方法，其特征在于采用的萘普生甲酯的异辛烷溶液的浓度为5～10毫克/毫升。
6．如权利要求1所述的方法，其特征在于采用的水相与有机相比例为1∶10。
全文摘要
本发明公开了一个从外消旋萘普生甲酯中制备S－萘普生的方法,它由一个在水－异辛烷两相体系中脂肪酶催化的立体选择性水解反应和碱催化的消旋反应原位耦合而成。采用疏水性的硅橡胶膜隔离两个反应过程,解决了消旋反应的强碱条件易造成生物催化剂失活和产物消旋的问题。在该体系中进行萘普生甲酯的拆分反应,产率可突破50%,未发现产物的光学纯度随转化率的增加而减小及酶活性的明显损失。
文档编号C12P7/40GK1305008SQ0013304
公开日2001年7月25日 申请日期2000年11月17日 优先权日2000年11月17日
发明者辛嘉英, 李树本, 崔俊儒, 徐毅, 夏春谷 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所