一種脂肪酶催化在線合成己二酸乙烯基單1-(4-硝基咪唑基)乙酯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種脂肪酶催化在線合成己二酸乙烯基單1-(4-硝基咪唑基）乙酯的 方法。 (二）
【背景技術(shù)】
[0002] Markovnikov加成是形成C-C、C-N、C-0、C-X鍵的重要工具之一，是有機(jī)合成上非 常重要的一類加成反應(yīng)。氮雜環(huán)化合物作為加成底物不僅因?yàn)檫@類化合物是良好的親核加 成試劑，而且咪唑類衍生物一般具有較高的藥理活性，是重要的藥物中間體。
[0003] 化學(xué)法Markovnikov加成一般反應(yīng)較快，轉(zhuǎn)化率較高，但是其苛刻的反應(yīng)條件會(huì) 造成一定的環(huán)境污染和能源浪費(fèi)，同時(shí)伴生許多副反應(yīng)，嚴(yán)重影響加成的產(chǎn)率和選擇性。酶 促方法因選擇性高、條件溫和、反應(yīng)速度較快等優(yōu)點(diǎn)成為有機(jī)合成的有效工具之一，近十幾 年得到快速發(fā)展。酰化酶曾被用來催化Markovnikov加成反應(yīng)，但是?；覆粌H價(jià)格比較 昂貴，而且該方法往往需要較長的反應(yīng)時(shí)間（48-96h)，轉(zhuǎn)化率也有待提高。因此發(fā)展更加綠 色、有效、具有更高選擇性的新型催化劑成為拓展Markovnikov加成應(yīng)用研究的關(guān)鍵和挑 戰(zhàn)。
[0004] 微流控學(xué)（Microfluidics)是在微米級(jí)結(jié)構(gòu)中操控納升至皮升體積流體的技術(shù) 與科學(xué)，是近十年來迅速崛起的新交叉學(xué)科。當(dāng)前，微流控學(xué)的發(fā)展已大大超越了原來的主 要為分析化學(xué)服務(wù)的目的，而正在成為整個(gè)化學(xué)學(xué)科、生命科學(xué)、儀器科學(xué)乃至信息科學(xué)新 一輪創(chuàng)新研究的重要技術(shù)平臺(tái)。
[0005] 自1997年Harrison課題組發(fā)表了首篇在微流控芯片微反應(yīng)器中合成化合物的文 獻(xiàn)后，微流控芯片反應(yīng)器已成功地用于多種有機(jī)合成反應(yīng)，并展示了廣泛的應(yīng)用前景。隨著 微流控芯片中微混合、微反應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，在芯片中進(jìn)行合成反應(yīng)已經(jīng)成為微流控芯片領(lǐng) 域的研究熱點(diǎn)之一。
[0006] 同常規(guī)化學(xué)反應(yīng)器相比，微通道反應(yīng)器不僅具有使反應(yīng)物間的擴(kuò)散距離大大縮 短，而且傳質(zhì)速度快；反應(yīng)物配比、溫度、反應(yīng)時(shí)間和流速等反應(yīng)條件容易控制，副反應(yīng)較 少；需要反應(yīng)物用量甚微，不但能減少昂貴、有毒、有害反應(yīng)物的用量，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的環(huán) 境污染物也極少，是一種環(huán)境友好、合成研究新物質(zhì)的技術(shù)。
[0007] 目前，有較多的國內(nèi)外學(xué)者對有機(jī)介質(zhì)中Markovnikov加成反應(yīng)的酶催化合成進(jìn) 行了研究，但是該方法多選用?；高M(jìn)行催化，往往需要較長的反應(yīng)時(shí)間（24-96h)，且反應(yīng) 的轉(zhuǎn)化率與選擇性不高，因此我們研究了微通道反應(yīng)器中脂肪酶催化在線合成己二酸乙烯 基單1-(4-硝基咪唑基）乙酯的方法，旨在尋找一種高效環(huán)保的己二酸乙烯基單1-(4-硝 基咪唑基）乙酯的在線可控選擇性合成方法。 (三）

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種微流控通道反應(yīng)器中脂肪酶催化在線合成 己二酸乙烯基單I-(4-硝基咪唑基）乙酯的新工藝，具有反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0010] 一種脂肪酶催化在線合成式I所示的己二酸乙烯基單1-(4-硝基咪唑基）乙酯的 方法，所述方法采用微流控通道反應(yīng)器，所述的微流控通道反應(yīng)器包括注射泵、注射器、反 應(yīng)通道和產(chǎn)物收集器，所述注射器安裝于注射泵中，通過第一接口與反應(yīng)通道的入口連通， 所述產(chǎn)物收集器通過第二接口與反應(yīng)通道的出口連通，所述反應(yīng)通道內(nèi)徑為〇. 8?2. 4_， 反應(yīng)通道長為0. 5?I. Om ;所述方法包括：以物質(zhì)的量之比為1:1?8的4-硝基-咪唑與己 二酸二乙烯酯為原料，以0· 5?I. Og脂肪酶Lipozyme TLIM為催化劑，以二甲亞砜（DMSO) 為反應(yīng)溶劑，將脂肪酶Lipozyme TUM均勻填充在反應(yīng)通道中，將原料和反應(yīng)溶劑置于注射 器中，注射器在注射泵的推動(dòng)下將原料和反應(yīng)溶劑連續(xù)通入反應(yīng)通道中進(jìn)行馬氏加成反應(yīng) (Markovnikov加成反應(yīng)），控制反應(yīng)溫度為40?55°C，反應(yīng)時(shí)間為20?35min，通過產(chǎn)物 收集器在線收集反應(yīng)液，反應(yīng)液經(jīng)后處理制得式I所示的己二酸乙烯基單1-(4-硝基咪唑 基）乙醋。
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種脂肪酶催化在線合成式I所示的己二酸乙烯基單1-(4_硝基咪唑基）乙酯的 方法，其特征在于所述方法采用微流控通道反應(yīng)器，所述的微流控通道反應(yīng)器包括注射泵、 注射器、反應(yīng)通道和產(chǎn)物收集器，所述注射器安裝于注射泵中，通過第一接口與反應(yīng)通道 的入口連通，所述產(chǎn)物收集器通過第二接口與反應(yīng)通道的出口連通，所述反應(yīng)通道內(nèi)徑為 0. 8?2. 4mm,反應(yīng)通道長為0. 5?1.Om;所述方法包括：以物質(zhì)的量之比為1:1?8的4-硝 基-咪唑與己二酸二乙烯酯為原料，以0? 5?1. 0g脂肪酶LipozymeTUM為催化劑，以二 甲亞砜為反應(yīng)溶劑，將脂肪酶LipozymeTUM均勻填充在反應(yīng)通道中，將原料和反應(yīng)溶劑置 于注射器中，注射器在注射泵的推動(dòng)下將原料和反應(yīng)溶劑連續(xù)通入反應(yīng)通道中進(jìn)行馬氏加 成反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為40?55°C，反應(yīng)時(shí)間為20?35min，通過產(chǎn)物收集器在線收集反 應(yīng)液，反應(yīng)液經(jīng)后處理制得式I所示的己二酸乙烯基單1_(4_硝基咪唑基）乙酯；
〇
2.如權(quán)利要求1所述的脂肪酶催化在線合成己二酸乙烯基單1-(4-硝基咪唑基）乙酯 的方法，其特征在于所述的方法包括下列步驟：以物質(zhì)的量之比為1:1?8的4-硝基-咪 唑與己二酸二乙烯酯為原料，以0. 5?1. 0g脂肪酶Lipozyme TLIM為催化劑，以二甲亞砜 為反應(yīng)溶劑，將脂肪酶Lipozyme TUM均勻填充在反應(yīng)通道中，先用DMS0溶解4-硝基-咪 唑，得到溶有4-硝基-咪唑的DMS0溶液，裝于注射器中；用DMS0溶解己二酸二乙烯酯，得 到溶有己二酸二乙烯酯的DMS0溶液，裝于另一注射器中；兩支注射器通過Y型接口與反應(yīng) 通道的入口相連通，然后在注射泵的同步推動(dòng)下將溶有4-硝基-咪唑的DMS0溶液以及溶 有己二酸二乙烯酯的DMS0溶液通入反應(yīng)通道中進(jìn)行馬氏加成反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為40? 55°C，反應(yīng)時(shí)間為20?35min，通過產(chǎn)物收集器在線收集反應(yīng)液，反應(yīng)液經(jīng)后處理制得式I 所示的己二酸乙烯基單1_(4_硝基咪唑基）乙酯。
3. 如權(quán)利要求1所述的脂肪酶催化在線合成己二酸乙烯基單1-(4-硝基咪唑基）乙酯 的方法，其特征在于：所述微流控通道反應(yīng)器包括恒溫箱，所述反應(yīng)通道置于恒溫箱中。
4. 如權(quán)利要求2所述的脂肪酶催化在線合成己二酸乙烯基單1-(4-硝基咪唑基）乙酯 的方法，其特征在于：所述微流控通道反應(yīng)器包括恒溫箱，所述反應(yīng)通道置于恒溫箱中。
5. 如權(quán)利要求1?4之一所述的脂肪酶催化在線合成己二酸乙烯基單1-(4_硝基咪 唑基）乙酯的方法，其特征在于：所述4-硝基-咪唑與己二酸二乙烯酯的物質(zhì)的量之比為 1:6 ?8〇
6. 如權(quán)利要求1?4之一所述的脂肪酶催化在線合成己二酸乙烯基單1-(4_硝基咪唑 基）乙酯的方法，其特征在于所述反應(yīng)溫度為50?55°C。
7. 如權(quán)利要求1?4之一所述的脂肪酶催化在線合成己二酸乙烯基單1-(4_硝基咪唑 基）乙酯的方法，其特征在于所述反應(yīng)時(shí)間為25?35min。
8. 如權(quán)利要求1?4之一所述的脂肪酶催化在線合成己二酸乙烯基單1-(4_硝基咪 唑基）乙酯的方法，其特征在于：所述4-硝基-咪唑與己二酸二乙烯酯的物質(zhì)的量之比為 1:6。
9. 如權(quán)利要求1?4之一所述的脂肪酶催化在線合成己二酸乙烯基單1-(4_硝基咪唑 基）乙酯的方法，其特征在于所述反應(yīng)溫度為50°C，所述反應(yīng)時(shí)間為30min。
10. 如權(quán)利要求1?4之一所述的脂肪酶催化在線合成己二酸乙烯基單1-(4_硝基咪 唑基）乙酯的方法，其特征在于所述后處理方法為：所得反應(yīng)液減壓蒸餾除去溶劑，所得粗 產(chǎn)物經(jīng)硅膠柱層析分離，用200-300目硅膠濕法裝柱，洗脫試劑為乙酸乙酯、正己烷體積比 1:5的混合溶劑，粗產(chǎn)物用少量洗脫試劑溶解后濕法上柱，收集洗脫液，同時(shí)TLC跟蹤洗脫 進(jìn)程，將得到的含有單一產(chǎn)物的洗脫液合并蒸干，得到黃色油狀液體，即為己二酸乙烯基單 1-(4-硝基咪唑基）乙酯。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種脂肪酶催化在線合成己二酸乙烯基單1-(4-硝基咪唑基)乙酯的方法，所述方法為：以物質(zhì)的量之比為1:1～8的4-硝基-咪唑與己二酸二乙烯酯為原料，以0.5～1.0g脂肪酶Lipozyme TLIM為催化劑，以DMSO溶劑為反應(yīng)溶劑，將脂肪酶Lipozyme TLIM均勻填充在微流控通道反應(yīng)器的反應(yīng)通道中，所述微流控通道反應(yīng)器的反應(yīng)通道內(nèi)徑為0.8～2.4mm，反應(yīng)通道長為0.5～1.0m；使原料和反應(yīng)溶劑連續(xù)通入反應(yīng)通道中進(jìn)行馬氏加成反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為40～55℃，反應(yīng)時(shí)間為20～35min，在線收集反應(yīng)液，反應(yīng)液經(jīng)常規(guī)后處理得到己二酸乙烯基單1-(4-硝基咪唑基)乙酯。本發(fā)明具有反應(yīng)時(shí)間短、選擇性高及產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C12P17-10
【公開號(hào)】CN104611388
【申請?zhí)枴緾N201510018658
【發(fā)明人】杜理華, 成柄灼, 楊文俊, 徐亮亮, 羅錫平, 凌慧敏, 何鋒
【申請人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月14日