一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法与流程

本发明属于生物催化领域，具体涉及一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法。

背景技术：

1、芳氧丙酸类除草剂是一类具有光学活性的新型除草剂，具有高效低毒安全、除草谱广、选择性高、易于生物降解、施药适期长等特点。精2,4-滴丙酸，中文别名为(r)-2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸，是一种手性苯氧丙酸类除草剂的重要中间体。

2、专利cn 101302150a报道了一种2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸的合成方法，该方法利用2,4-二氯苯酚、2-氯丙酸、氢氧化钾、表面活性剂通过缩合方法制备2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸。该工艺采用溶剂代替水作为反应介质，减少了含酚废水的排放，提高了产物的合成收率。但是，该工艺生产的2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸同时存在r型与s型的结构，其中s型的2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸后期合成的农药不具备除草功效，提高了后期的分离成本。

3、专利报道了一种稻瘟酰胺的合成方法，其中涉及了2,4-滴丙酸的合成方法，该方法利用2-氯丙酸、2,4-二氯苯酚为原料分别和液碱成盐后，在液碱的催在下继续发生醚化反应、再经盐酸酸化、重结晶过滤得到2,4-滴丙酸。该方法工艺简单、原料低廉，但是，该工艺制备的2,4-滴丙酸为r型与s型的混合型，使得后期制备的稻瘟酰胺也为混合型，不仅降低了稻瘟酰胺的使用性能，也增加了稻瘟酰胺的合成成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种制备成本低、产物光学纯度高、副产物少的精2,4-滴丙酸的合成方法。首先采用共沉淀的方式在水相体系中合成亚硫酸钙固定化脂肪酶，然后利用2,4-二氯苯酚与氢氧化钠在n,n-二甲基甲酰胺、甲苯与水的两相体系中合成2,4-二氯苯酚钠，然后与2-氯丙酸甲酯发生缩合反应生成2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸甲酯，最后利用亚硫酸钙固定化脂肪酶在两相体系中催化2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸甲酯水解生成(r)-2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸与(s)-2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸甲酯，通过分层，冷却结晶制备手性苯氧丙酸类除草剂中间体(r)-2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸，即精2,4-滴丙酸。

2、

3、为了解决现有技术存在的问题，本发明采用了以下技术方案：

4、一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其包括以下步骤：

5、(1)将氯化钙、脂肪酶与表面活性剂溶于水中配制成a液，将亚硫酸钠溶于水中配制成b液，将a液与b液以体积比1:1的滴加比例同时加入反应器中，并不断搅拌，滴加结束后，在一定温度下搅拌反应进行酶的固定化，反应结束后经过离心分离、用去离子水洗涤、干燥得到水分含量小于0.1％的固定化酶，即亚硫酸钙固定化脂肪酶；

6、(2)在反应器中依次加入2,4-二氯苯酚、氢氧化钠、n，n-二甲基甲酰胺、甲苯与水，在一定温度下搅拌反应制备2,4-二氯苯酚钠，搭建回流分水装置，进行升温回流脱水，直至反应液中的水分完全脱除；然后加入2-氯丙酸甲酯，升温并搅拌制备2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸甲酯；

7、(3)在上述步骤(2)反应结束后，将反应液降温至30℃，并加入与步骤(2)中甲苯等量的水进行分层，收集甲苯层，在甲苯层中加入步骤(1)制得的固定化酶、水，在一定温度下搅拌进行水解反应制备(r)-2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸；

8、(4)在上述步骤(3)反应结束后，离心分离、用去离子水洗涤、干燥回收水分含量小于0.1％的亚硫酸钙固定化脂肪酶，并在滤液中加入氢氧化钠调节ph至9，分出水层，在水层中加入盐酸调节ph至7，冷却，过滤得产品精2,4-滴丙酸。

9、上述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其步骤(1)中所述a液的氯化钙、脂肪酶、表面活性剂和水的质量比为(0.5-5)：(0.1-1)：(0.05-0.5)：100，步骤(1)中所述b液的亚硫酸钠和水的质量比为(0.5-5):100。

10、上述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其步骤(1)中所述脂肪酶选自南极假丝酵母脂肪酶b、猪胰脂肪酶、米曲霉脂肪酶、褶皱假丝酵母脂肪酶中的一种。

11、上述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其步骤(1)中所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温-80、司盘-80中的一种。

12、上述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其步骤(1)中所述的搅拌温度为20-40℃，搅拌时间为10-100min。

13、上述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其步骤(2)中所述2,4-二氯苯酚、氢氧化钠、n，n-二甲基甲酰胺、甲苯与水的质量比为(20-200)：(5-50)：(5-50)：(50-500)：100；步骤(2)中所述2-氯丙酸甲酯与2,4-二氯苯酚的质量比为(10-100)：100。

14、上述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其步骤(2)中所述的制备2,4-二氯苯酚钠的搅拌温度为20-40℃，搅拌时间为1-5h；步骤(2)中所述的制备2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸甲酯的搅拌温度为100-150℃，搅拌时间为6-24h。

15、上述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其步骤(3)中所述固定化酶、水、甲苯的质量比为(0.1-1)：(10-100)：100。

16、上述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其步骤(3)中所述制备(r)-2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸的反应温度为30-60℃，反应时间为1-12h。

17、上述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其步骤(1)与步骤(4)中所述离心分离转速为4000-12000rpm，离心时间为5-30min。

18、上述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其步骤(1)与步骤(4)中所述干燥方式选自自然风干、真空干燥、冷冻干燥中的一种。

19、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

20、(1)本发明制备的精2,4-滴丙酸具有纯度高、r型含量较高、杂质含量少等优点；

21、(2)本发明制备的亚硫酸钙固定化酶具有催化效率高、稳定好、重复利用率高等特性，可以有效拆分2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸；

22、(3)本发明制备的亚硫酸钙固定化酶具有一定的普适性，可以广泛应用于手性农药中间体的拆分；

23、(4)本发明合成精2,4-滴丙酸的工艺路线简单，生产效率高，不需要昂贵的手性催化剂，生产运行成本低，副产物较少。

技术特征：

1.一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其特征在于，步骤（1）中所述a液的氯化钙、脂肪酶、表面活性剂和水的质量比为（0.5-5）：（0.1-1）：（0.05-0.5）：100，步骤（1）中所述b液的亚硫酸钠和水的质量比为（0.5-5）:100。

3.根据权利要求1所述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其特征在于，步骤（1）中所述脂肪酶选自南极假丝酵母脂肪酶b、猪胰脂肪酶、米曲霉脂肪酶、褶皱假丝酵母脂肪酶中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其特征在于，步骤（1）中所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温-80、司盘-80中的一种。

5. 根据权利要求1所述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的搅拌温度为20-40℃，搅拌时间为10-100 min。

6.根据权利要求1所述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其特征在于，步骤（2）中所述2,4-二氯苯酚、氢氧化钠、n，n-二甲基甲酰胺、甲苯与水的质量比为（20-200）：（5-50）：（5-50）：（50-500）：100；步骤（2）中所述2-氯丙酸甲酯与2,4-二氯苯酚的质量比为（10-100）：100。

7. 根据权利要求1所述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的制备2,4-二氯苯酚钠的搅拌温度为20-40℃，搅拌时间为1-5 h；步骤（2）中所述的制备2-（2,4-二氯苯氧基）丙酸甲酯的搅拌温度为100-150℃，搅拌时间为1-12 h。

8.根据权利要求1所述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其特征在于，步骤（3）中所述固定化酶、水、甲苯的质量比为（0.1-1）：（10-100）：100。

9. 根据权利要求1所述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其特征在于，步骤（3）中所述制备（r）-2-（2,4-二氯苯氧基）丙酸的反应温度为30-60℃，反应时间为6-24h。

10. 根据权利要求1所述的一种固定化酶催化制备精2,4-滴丙酸的方法，其特征在于，步骤（1）与步骤（4）中所述离心分离转速为4000-12000 rpm，离心时间为5-30 min；步骤（1）与步骤（4）中所述干燥方式选自自然风干、真空干燥、冷冻干燥中的一种。

技术总结
本发明属于生物催化领域，具体涉及一种固定化酶催化制备精2,4‑滴丙酸的合成方法。其包括通过固定化脂肪酶、合成2‑（2,4‑二氯苯氧基）丙酸甲酯、固定化酶水解拆分2‑（2,4‑二氯苯氧基）丙酸甲酯，制备手性苯氧丙酸类除草剂中间体精2,4‑滴丙酸。本发明合成的精2,4‑滴丙酸的纯度较高，R型含量较高，本发明工艺路线简单，生产效率高，不需要昂贵的手性催化剂，生产运行成本低，副产物较少。

技术研发人员：李泽平,曹逊,顾利斌
受保护的技术使用者：南京科力硕生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/21