化学酶法催化仲醇的动态动力学拆分

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本文对仲醇的动态动力学拆分(DKR)进行了研究,重点研究了固体酸催化剂的消旋催化性能及其与脂肪酶耦合在1-苯乙醇及其衍生物的DKR反应体系的应用,取得了以下成果:通过对树脂的筛选,获得了两种催化消旋性能良好的酸性树脂CD550和CD8604,于40℃下能将(S)-1-苯乙醇完全消旋。进一步研究发现,两种树脂均具有强酸性功能基团和丰富的孔道结构,强酸性功能基团保证了其催化消旋的能力,丰富的孔道结构大大的增加了催化剂比表面积,保证了其高效的催化效率。构建了一个高效的1-苯乙醇的DKR反应体系,采用一系列芳香酚(或醇)的乙酸酯取代简单的乙酸乙烯酯和乙酸异丙烯酯作为酰基供体,有效地抑制了树脂催化的转酯化副反应,大大提高了1-苯乙醇DKR反应的结果,获得了高产率和高ee值的产物。在这些酰基供体中,尤以邻苯二酚二乙酸酯、间苯二酚二乙酸酯以及3,5-二甲基苯酚乙酸酯这三种表现最为突出。CD550树脂(底物浓度100mmol/L):以邻苯二酚二乙酸酯为酰基供体时,反应10h,转化率大于99%,eep为90.5%;以间苯二酚二乙酸酯为酰基供体时,反应24h,转化率大于99%,eep为91.9%;以3,5-二甲基苯酚乙酸酯为酰基供体时,反应24h,转化率95.3%,eeP为87.3%。CD8604树脂(底物浓度100mmol/L):以邻苯二酚二乙酸酯为酰基供体时,反应3h,转化率96.2%,eeP,达93.2%;以间苯二酚二乙酸酯为酰基供体时,反应24h,转化率为>99%,eeP,为95.8%;以3,5-二甲基苯酚乙酸酯为酰基供体时,反应8h,转化率>99%,eeP达91.5%。进一步对反应底物的范围进行了拓展,均取得不错的结果,发现带有给电子基团的结构优于带有吸电子基团,邻位带有取代基的反应速度稍慢。以3,5-二甲基苯乙醇的DKR为例(底物浓度100mmol/L),该DKR的最适酰基供体为4-氯苯酚乙酸酯,以CD550为消旋催化剂时,反应24h,底物转化完全,产物ee值为97.4%;以CD8604为消旋催化剂时,反应3h,底物转化完全,产物ee值为96.5%。鉴于树脂优异的消旋化催化性能,进一步制备了具有类似功能基团的固体超强酸Fe2O3/SO42-催化剂,该催化剂具备良好的催化消旋能力,同时完全不溶于有机溶剂,可以耦合脂肪酶催化仲醇的DKR反应。成功构建了固体超强酸Fe2O3/SO42-耦合脂肪酶催化1-苯乙醇的DKR反应体系。当采用乙酸4-氯乙酸苯酯为酰基供体参与反应时(底物浓度100mmol/L),反应3h,底物转化率>99%,产物ee值为95.4%;采用乙酸3,5-二甲基苯酯为酰基供体参与反应时,反应12h,转化率达到90.5%,产物ee值为95.1%。以固体超强酸Fe2O3/SO42-作为消旋催化剂的DKR反应体系具有一定的适用范围,应用于多种芳香仲醇均取得不错的结果。以3,5-二甲基苯乙醇的DKR为例(底物浓度100mmol/L),该DKR的最适酰基供体仍为4-氯苯酚乙酸酯,反应3h,底物转化率>99%,产物ee值为93.7%。利用酶促选择性醇解反应拆分消旋(RS)-炔丙醇酮乙酸酯制备获得高光学纯度的(R)-炔丙醇酮和(S)-炔丙醇酮乙酸酯,奠定了(RS)-炔丙醇酮的动态动力学拆分的酶学基础,同时对产物(R)-炔丙醇酮的消旋进行了研究。
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