一种连续循环合成（r）?4?氰基?3?羟基丁酸乙酯的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种连续循环合成(R)?4?氰基?3?羟基丁酸乙酯的制备方法，以(S)?4?氯?3?羟基丁酸乙酯(ATS?4)为底物，采用酶法合成(R)?4?氰基?3?羟基丁酸乙酯(ATS?5)，针对酶法反应过程中固定化酶易被搅拌桨打碎，导致固定化酶使用周期缩短的缺陷，利用一级循环泵将反应液从装有可以调控pH的固定卤醇脱卤酶微球的装置底部输入，上部输出，实现循环催化反应，利用气相色谱实时检测反应过程。本发明固定化酶微球不会被打碎，大大延长了固定化酶使用周期，酶利用率高，催化效果好；本发明反应条件温和，反应速度快，成本低，操作简单，稳定性好，适合工业化连续生产。
【专利说明】
一种连续循环合成(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于医药化工领域，涉及一种阿伐他汀中间体的制备方法，尤其涉及一种 连续循环合成(R) -4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的制备方法。
【背景技术】
[0002] 科学家研究发现他汀类药物不仅具有强大的降脂作用，还具有多种功效，它能该 改善血管内心肌细胞重塑和抑制心脏电生理重塑，防止心肌细胞凋亡和调节心脏植物神经 功能等等。他汀类药物的出现是心血管疾病治疗史上的一个重要的里程碑，并成为目前临 床上用于治疗各类高脂血症、防治动脉硬化及冠心病的助理血脂调剂药物，也是全球医药 市场著名的"重镑炸弹"级药物。阿托伐他汀(atorvastatin，商品名立普妥，Lipitor)是世 界上第一个年销售额超过百亿美元的药品。它通过抑制羟甲基戊二酰CoA还原酶，阻碍肝脏 中胆固醇合成的限速步骤来降低血液中胆固醇的含量。最近又有大量的临床研究结果表 明：他汀类药物除了是最有效的降低胆固醇的药物，而且对骨质疏松症、老年痴呆症、心脏 病和糖尿病等各种疾病都有显著疗效，如果进一步开发新适应症，他汀类药物无疑将会有 更大的的临床应用范围。作为他汀类药物的关键手性中间体的（R)-4_氰基-3-羟基丁酸乙 酯(ATS-5)，市场的需求量会越来越大。
[0003] (R)-4_氰基-3-羟基丁酸乙酯可以通过化学法或生物法加以制备。目前国内主要 通过化学法生产，化学法的反应条件苛刻，成本高，纯度低，污染尤其严重，对环境的影响非 常大。相比较而言，生物法的反应条件温和，更加实用和环保。目前报道的生物催化酶主要 有卤醇脱卤酶。卤醇脱卤酶是一类通过分子内亲核取代机制催化邻卤醇转化为环氧化物的 脱卤酶，可以高效高选择地催化环氧化物和邻卤醇之间的转化，因而可以用来合成具有光 学纯的环氧化物，具有传统化学合成法所无法比拟的优越性。卤醇脱卤酶不需要任何辅助 酶就能催化底物(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯(ATS-4)将脱去卤元素成环氧化合物，环氧化合 物受氰基进攻后转化为(R)-4_氰基-3-羟基丁酸乙酯，如下式所述。
[0004]
[0005] 但是，现有的卤醇脱卤酶催化法仍然存在以下不足：（1)卤醇脱卤酶不能重复使 用，从而导致生产成本高，（2)酶在反应体系中停留时间较长，影响酶的催化活性，导致酶的 利用率不高。中国专利CN 101760468公开了利用突变到的卤醇脱卤酶催化生产（R)-4-氰 基-3-羟基丁酸乙酯的方法，但酶活较低，催化效率低，成本高，不利于大规模工业化生产。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是:提供一种连续循环合成(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙 酯的制备方法，反应条件温和，反应速度快，固定化酶微球不会被打碎，大大延长了固定化 酶使用周期，酶利用率高，成本得到有效的减小，适合工业化连续生产。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008] 一种连续循环合成(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的制备方法，包括如下步骤：
[0009] 1)将氰化钠加入到装有蒸馏水的不锈钢反应釜中，常温下搅拌溶解，制得质量分 数为0.5-1.5 %的氰化钠水溶液，并调节pH至7.5-8.5;
[0010] 2)向步骤1)的体系中加入底物（S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯，升高温度至40-50°C， 搅拌混合均匀，得反应液；
[0011] 3)将反应液通过一级循环栗从装有固定卤醇脱卤酶微球的装置底部输入，从装有 固定卤醇脱卤酶微球的装置顶部输出，通过调控卤醇脱卤酶装置内的PH，进行酶催化循环 反应；
[0012] 4)利用气相色谱检测反应进程，待反应转化率大于90 %时，输出制备获得的粗产 物，并补加步骤2)的反应液，继续循环催化反应；
[0013] 5)将步骤4)获得的粗产物用有机溶剂萃取、精馏，得(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙 酯。
[0014] 具体地，步骤2)所述的底物（S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯与氰化钠的摩尔比为1:1-1:3〇
[0015]具体地，步骤3)所述的固定卤醇脱卤酶微球与（S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯质量比 为1:2-1:4。
[0016]具体地，步骤3)所述的固定卤醇脱卤酶微球为树脂固定化卤醇脱卤酶微球、海藻 酸钠固定化卤醇脱卤酶微球中的一种。
[0017]进一步，所述的固定卤醇脱卤酶微球的粒径为500-1000μηι。
[0018] 具体地，步骤3)所述的pH为6 · 9-7 · 2，催化温度为45-52 °C。
[0019]具体地，步骤5)所述的有机溶剂为乙酸乙酯或二氯甲烷。
[0020]本发明具有如下的有益效果：
[0021] (1)本发明固定化酶微球不会被打碎，大大延长了固定化酶使用周期，酶利用率 高，催化效果好。
[0022] (2)本发明在酶催化阶段，利用平行调控催化体系pH，在酶催化反应过程中pH相对 稳定。
[0023] (3)本发明反应条件温和，反应速度快，成本低，操作简单，稳定性好，适合工业化 连续生产。
【附图说明】
[0024]图1为本发明连续循环合成(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯制备方法的反应流程图。
【具体实施方式】
[0025]现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0026] 实施例1
[0027] 1)将100g氰化钠加入到装有10L蒸馏水的不锈钢反应釜中，常温下搅拌溶解，制得 质量分数为1 %的氰化钠水溶液，并调节pH至7.5;
[0028] 2)向步骤1)的体系中加入340g底物(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯，升高温度至40°C， 搅拌混合均匀，得反应液；
[0029] 3)将反应液通过一级循环栗从装有85g，粒径为800μπι的树脂固定化卤醇脱卤酶微 球的装置底部输入，从装有固定卤醇脱卤酶微球的装置顶部输出，通过调控卤醇脱卤酶装 置内的pH为7，催化温度为45 °C，进行酶催化循环反应；
[0030] 4)利用气相色谱检测反应进程，待反应转化率大于90%时，输出制备获得的粗产 物，并补加步骤2)的反应液，继续循环催化反应(如图1所示）；
[0031] 5)将步骤4)获得的粗产物用有机溶剂乙酸乙酯萃取、精馏，得(R)-4-氰基-3-羟基 丁酸乙酯。
[0032] 实施例2-6与实施例1基本相同，不同之处如表1。
[0033] 表 1
[0034]
[0036] ATS-5生成率的测定：
[0037] 仪器：国产福立9790气相色谱仪(浙江温岭福立分析仪器有限公司）
[0038] 载气:氮气
[0039]检测器:氢火焰离子化检测器
[0040] 色谱柱:毛细管色谱柱
[0041 ] 打开气瓶和减压阀，调节压力为0.5MPa左右-打开气体净化器开关-调节总压， 载气压力为〇.3MPa，调节载气流速为30ml/min，先通载气，再通执导桥流-打开电源、加热 开关-设定气相色谱仪起始温度为120°C，保持2min，采用程序升温，以20°C/min升温至250 °C，保持15min-打开N2000在线工作站，点击采样通道1，输入实验信息-单机数据采集，再 点击查看基线按钮，待基线平直后，用微量注射器取〇. 2yL试样注入注样器，按下采集数据 按钮。试样注入瞬间汽化后，由载气携带，经过色谱柱得到完全分离，被分离的组分依次进 入检测器系统，由检测器转换为电信号送至记录仪汇出色谱图，待色谱峰出完后，停止采 集。
[0042] 根据保留值定性法，每个组分都有恒定的保留值，而ATS-4大概在5min中左右出 峰，间隔一分钟ATS-5出峰，根据峰面积即可得出ATS-4反应剩余量和ATS-5的生成量。
[0043] (1)峰高乘半峰宽法:据对称色谱峰，计算峰面积
[0044] A=1.065*h*ffi/2
[0045] h峰高
[0046] A峰面积
[0047] ff1/2---半峰宽
[0048] (2)归一化法:各组分校正因子近似相等
[0049] ffi = Ai/(Ai+A2+. . . .+An)
[0050] ffi---各组分的质量分数 [0051 ] Ai---各组分的峰面积
[0052] 取反应液0.5ml，注入0.5ml乙酸乙酯，摇匀，由气象色谱仪检测试样，根据色谱图 的峰面积得到ATS-4反应剩余量和ATS-5的生成量。
[0053] ATS-5生成率由下式计算：
[0054] 生成率=ATS_5生成量（％ )/(ATS_4反应剩余量（％ )+ATS_5生成量（％ ))。
[0055] 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完 全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术 性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1. 一种连续循环合成(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的制备方法，包括如下步骤： 1) 将氰化钠加入到装有蒸馏水的不锈钢反应釜中，常温下搅拌溶解，制得质量分数为 0.5-1.5 %的氰化钠水溶液，并调节pH至7.5-8.5; 2) 向步骤1)的体系中加入底物（S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯，升高温度至40-50°C，搅拌 混合均匀，得反应液； 3) 将反应液通过一级循环栗从装有固定卤醇脱卤酶微球的装置底部输入，从装有固定 卤醇脱卤酶微球的装置顶部输出，通过调控卤醇脱卤酶装置内的PH，进行酶催化循环反应； 4) 利用气相色谱检测反应进程，待反应转化率大于90 %时，输出制备获得的粗产物，并 补加步骤2)的反应液，继续循环催化反应； 5) 将步骤4)获得的粗产物用有机溶剂萃取、精馏，得(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯。2. 由权利要求1所述的一种连续循环合成(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的制备方法，其 特征在于:步骤2)所述的底物(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯与氰化钠的摩尔比为1:1-1:3。3. 由权利要求1所述的一种连续循环合成(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的制备方法，其 特征在于:步骤3)所述的固定卤醇脱卤酶微球与（S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯质量比为1:2-1:4〇4. 由权利要求1所述的一种连续循环合成(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的制备方法，其 特征在于:步骤3)所述的固定卤醇脱卤酶微球为树脂固定化卤醇脱卤酶微球、海藻酸钠固 定化卤醇脱卤酶微球中的一种。5. 由权利要求1、4所述的一种连续循环合成(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的制备方法， 其特征在于:所述的固定卤醇脱卤酶微球的粒径为500-1 ΟΟΟμπι。6. 由权利要求1所述的一种连续循环合成(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的制备方法，其 特征在于:步骤3)所述的pH为6.9-7.2，催化温度为45-52 °C。7. 由权利要求1所述的一种连续循环合成(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的制备方法，其 特征在于:步骤5)所述的有机溶剂为乙酸乙酯或二氯甲烷。
【文档编号】C12P7/62GK106065409SQ201610706015
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年8月22日
【发明人】梁国斌, 汪斌, 刘维平, 周全法
【申请人】江苏理工学院