一种脂肪酶催化在线合成1-(4-硝基-咪唑基)-乙酸乙酯的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种脂肪酶催化在线合成1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙酯的方法。 (二）
【背景技术】
[0002] Markovnikov加成是形成C-C、C-N、C-O、C-X键的重要工具之一，是有机合成上非 常重要的一类加成反应。氮杂环化合物作为加成底物不仅因为这类化合物是良好的亲核加 成试剂，而且咪唑类衍生物一般具有较高的药理活性，是重要的药物中间体。
[0003] 化学法Markovnikov加成一般反应较快，转化率较高，但是其苛刻的反应条件会 造成一定的环境污染和能源浪费，同时伴生许多副反应，严重影响加成的产率和选择性。酶 促方法因选择性高、条件温和、反应速度较快等优点成为有机合成的有效工具之一，近十几 年得到快速发展。酰化酶曾被用来催化Markovnikov加成反应，但是酰化酶不仅价格比较 昂贵，而且该方法往往需要较长的反应时间（48-96h)，转化率也有待提高。因此发展更加绿 色、有效、具有更高选择性的新型催化剂成为拓展Markovnikov加成应用研宄的关键和挑 战。
[0004] 微流控学（Microfluidics)是在微米级结构中操控纳升至皮升体积流体的技术 与科学，是近十年来迅速崛起的新交叉学科。当前，微流控学的发展已大大超越了原来的主 要为分析化学服务的目的，而正在成为整个化学学科、生命科学、仪器科学乃至信息科学新 一轮创新研宄的重要技术平台。
[0005] 自1997年Harrison课题组发表了首篇在微流控芯片微反应器中合成化合物的文 献后，微流控芯片反应器已成功地用于多种有机合成反应，并展示了广泛的应用前景。随着 微流控芯片中微混合、微反应技术的发展，在芯片中进行合成反应已经成为微流控芯片领 域的研宄热点之一。
[0006] 同常规化学反应器相比，微通道反应器不仅具有使反应物间的扩散距离大大缩 短，而且传质速度快；反应物配比、温度、反应时间和流速等反应条件容易控制，副反应较 少；需要反应物用量甚微，不但能减少昂贵、有毒、有害反应物的用量，反应过程中产生的环 境污染物也极少，是一种环境友好、合成研宄新物质的技术。
[0007] 目前，有较多的国内外学者对有机介质中Markovnikov加成反应的酶催化合成进 行了研宄，但是该方法多选用酰化酶进行催化，往往需要较长的反应时间（24-96h)，且反 应的转化率与选择性不高，因此我们研宄了微通道反应器中脂肪酶催化在线合成1-(4-硝 基-咪唑基）-乙酸乙酯的方法，旨在寻找一种高效环保的卜(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙 酯的在线可控选择性合成方法。 (三）
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题是提供一种微流控通道反应器中脂肪酶催化在线合成 1-(4-硝基-咪唑基）_乙酸乙酯的新工艺，具有反应时间短、产率高的优点。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0010] 一种脂肪酶催化在线合成式I所示的1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙酯的方法，所 述方法采用微流控通道反应器，所述的微流控通道反应器包括注射泵、注射器、反应通道和 产物收集器，所述注射器安装于注射泵中，通过第一接口与反应通道的入口连通，所述产物 收集器通过第二接口与反应通道的出口连通，所述反应通道内径为0. 8?2. 4mm，反应通道 长为0. 5?I. Om ;所述方法包括：以物质的量之比为1:1?8的4-硝基-咪唑与乙酸乙烯酯 为原料，以〇. 5?I. Og脂肪酶Lipozyme TLM为催化剂，以二甲亚砜（DMSO)为反应溶剂，将 脂肪酶Lipozyme TLIM均匀填充在反应通道中，将原料和反应溶剂置于注射器中，注射器在 注射泵的推动下将原料和反应溶剂连续通入反应通道中进行马氏加成反应（Markovnikov 加成反应），控制反应温度为40?55°C，反应时间为20?35min，通过产物收集器在线收集 反应液，反应液经后处理制得式I所示的1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙酯。
[0011]
【主权项】
1. 一种脂肪酶催化在线合成式I所示的1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙酯的方法，其特 征在于所述方法采用微流控通道反应器，所述的微流控通道反应器包括注射泵、注射器、反 应通道和产物收集器，所述注射器安装于注射泵中，通过第一接口与反应通道的入口连通， 所述产物收集器通过第二接口与反应通道的出口连通，所述反应通道内径为〇. 8?2. 4mm， 反应通道长为0. 5?1. 0m;所述方法包括：以物质的量之比为1:1?8的4-硝基-咪唑与 乙酸乙稀醋为原料，以0. 5?1. 0g脂肪酶LipozymeTLIM为催化剂，以二甲亚砜为反应溶 剂，将脂肪酶LipozymeTLIM均匀填充在反应通道中，将原料和反应溶剂置于注射器中，注 射器在注射泵的推动下将原料和反应溶剂连续通入反应通道中进行马氏加成反应，控制反 应温度为40?55°C，反应时间为20?35min，通过产物收集器在线收集反应液，反应液经 后处理制得式I所示的1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙酯；
〇
2. 如权利要求1所述的脂肪酶催化在线合成1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙酯的方法， 其特征在于所述的方法包括下列步骤： 以物质的量之比为1:1?8的4-硝基-咪唑与乙酸乙烯酯为原料，以0. 5?1. 0g脂 肪酶LipozymeTLIM为催化剂，以二甲亚砜为反应溶剂，将脂肪酶LipozymeTLIM均勾填 充在反应通道中，先用DMS0溶解4-硝基-咪唑，得到溶有4-硝基-咪唑的DMS0溶液，装 于注射器中；用DMS0溶解乙酸乙烯酯，得到溶有乙酸乙烯酯的DMS0溶液，装于另一注射器 中；两支注射器通过Y型接口与反应通道的入口相连通，然后在注射泵的同步推动下将溶 有4-硝基-咪唑的DMS0溶液以及溶有乙酸乙烯酯的DMS0溶液通入反应通道中进行马氏 加成反应，控制反应温度为40?55°C，反应时间为20?35min，通过产物收集器在线收集 反应液，反应液经后处理制得1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙酯。
3. 如权利要求1所述的脂肪酶催化在线合成1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙酯的方法， 其特征在于：所述微流控通道反应器包括恒温箱，所述反应通道置于恒温箱中。
4. 如权利要求2所述的脂肪酶催化在线合成1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙酯的方法， 其特征在于：所述微流控通道反应器包括恒温箱，所述反应通道置于恒温箱中。
5. 如权利要求1?4之一所述的脂肪酶催化在线合成1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙 酯的方法，其特征在于：所述4-硝基-咪唑与乙酸乙烯酯的物质的量之比为1:6?8。
6. 如权利要求1?4之一所述的脂肪酶催化在线合成1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙 酯的方法，其特征在于所述反应温度为50?55 °C。
7. 如权利要求1?4之一所述的脂肪酶催化在线合成1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙 酯的方法，其特征在于所述反应时间为25?35min。
8. 如权利要求1?4之一所述的脂肪酶催化在线合成1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙 酯的方法，其特征在于：所述4-硝基-咪唑与乙酸乙烯酯的物质的量之比为1:6。
9. 如权利要求1?4之一所述的脂肪酶催化在线合成1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙 酯的方法，其特征在于所述反应温度为50°C，所述反应时间为30min。
10.如权利要求1?4之一所述的脂肪酶催化在线合成1-(4-硝基-咪唑基）-乙酸乙 酯的方法，其特征在于所述后处理方法为：所得反应液减压蒸馏除去溶剂，所得粗产物经硅 胶柱层析分离，用200-300目硅胶湿法装柱，洗脱试剂为乙酸乙酯、正己烷体积比1:5的混 合溶剂，粗产物用少量洗脱试剂溶解后湿法上柱，收集洗脱液，同时TLC跟踪洗脱进程，将 得到的含有单一产物的洗脱液合并蒸干，得到白色的晶体，即为1_(4_硝基-咪唑基）-乙 酸乙酯。
【专利摘要】本发明公开了一种脂肪酶催化在线合成1-(4-硝基-咪唑基)-乙酸乙酯的方法，所述方法为：以摩尔比为1:1～8的4-硝基-咪唑与乙酸乙烯酯为原料，以0.5～1.0g脂肪酶Lipozyme？TLIM为催化剂，以DMSO溶剂为反应溶剂，将脂肪酶Lipozyme？TLIM均匀填充在微流控通道反应器的反应通道中，所述微流控通道反应器的反应通道内径为0.8～2.4mm，反应通道长为0.5～1.0m；使原料和反应溶剂连续通入反应通道中进行马氏加成反应，控制反应温度为40～55℃，反应时间为20～35min，在线收集反应液，反应液经常规后处理得到1-(4-硝基-咪唑基)-乙酸乙酯。本发明具有反应时间短、选择性高及产率高的优点。
【IPC分类】C12P17-10
【公开号】CN104561175
【申请号】CN201510018114
【发明人】杜理华, 杨文俊, 凌慧敏, 何锋, 罗锡平
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月14日