专利名称：一种直接使用氰盐为氰源的酶催化合成手性乙酸氰醇酯的方法
技术领域：
本发明涉及一种直接使用氰盐(MCN)为氰源的酶催化合成手性乙酸氰醇酯的方法。具体是直接使用低挥发性的氰盐(MCN)代替剧毒的挥发性氰化氢气体作为氰源；用廉价易得的醋酸作为质子供体，又可代替通常需要的缓冲体系，控制适当的水-有机相比例， 可以有效地抑制HCN与醛酮的自发进行的化学加成反应，使得氰醇裂解酶的酶促反应能高效进行，高收率获得了高光学纯度的产物。进一步，通过简单和连续的乙酰化反应，生成了较稳定的手性乙酸氰醇酯，避免了手性氰醇通常容易发生逆反应而导致外消旋化，使产物光学纯度下降乃至消失的现象；属生物医药和精细化工产品的制备技术领域。
背景技术：
手性氰醇及其酯是一类在现代不对称合成研究中有重要学术价值的手性源。此外，它很容易转化为手性α-羟基酸(酯)，α-氨基酸，氨基醇等具有重要商业价值的医药和农药中间体。因此，它的合成一直受到学术界和工业界的高度重视。手性氰醇的合成一直是不对称合成领域中具有挑战性的课题。手性氰醇的不对称合成一般需要手性催化剂化学手性催化剂或生物催化剂。后者由于来源丰富，催化效率高，其反应条件温和，产率和光学纯度高，底物适用范围广等特点而受到重视。其中利用从苦杏仁中提取的羟腈裂解酶(HydroxynitriIe lyase,简称HNL)作为生物催化剂来催化HCN和苯甲醛加成制备扁桃腈的反应，早在 1908 年，就被 Rosenthaler 报道(Rosenthaler, L. Biochem. Z. 1908， 14, 238.)。由于该反应的化学收率和光学收率都很低，并无实际的应用价值，因此对该反应的各种改进至今仍是研究热点之一。该反应制备手性氰醇一般由氰供体与醛或酮加成而得。主要的氰供体有1)直接使用剧毒的气体HCN。2)剧毒易挥发性的丙酮氰醇(沸点82°C )。直接使用气体HCN作为氰供体的反应是最经典的反应，原料价格低廉，所以报道最多。如Pfeil在水相缓冲液中进行了该反应，得到了各种芳香醛和脂肪醛的O )-氰醇， 但大多数产物光学纯度仍很低(Becker, W. ； Pfeil, E. J. Am. Chem. Soc. 1966，88, 4299. )。Effenberger等发展了缓冲溶液和有机溶剂混合的油水体系，使用HCN与醛类加成，取得了较高的收率和光学纯度(Effenberger，F.，Angew. Chem. Int. Ed Engl., 1994，33, 1555; Effenberger, F. Enantiomer, 1996，1, 359)。林国强等发展了微水条件下醛与HCN的氰醇裂解酶促反应，取得较好的化学收率和光学收率(林国强，韩世清，李祖义，氰醇裂解酶催化合成光学活性氰醇化合物，CN1203908A，林国强，韩世清，李祖义，手性氰醇化合物及其衍生物和制备方法，CN1243879A)。低沸点的丙酮氰醇也常用来替代HCN作为氰供体，利用其不稳定的性质，在反应中分解释放出HCN与醛(酮)反应制备光 ^ySfttlII (Ueatrongchit, T. ； Tamura, K. ； Ohmiya, T. ； H-Kittikun, A. ； Asano, Y. Hydroxynitrile lyase from passifIora edulis purification, characteristics and application in asymmetric synthesis of (R)-mandelonitrile, Enzyme and Microbial Technology, 46(6)， 456-465; 2010)。
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但利用羟腈裂解酶作为生物催化剂来催化HCN和苯甲醛加成制备扁桃腈的反应还有一些问题需要解决。到目前为止，该反应中直接使用的氰供体是剧毒的氰化氢气体或低沸点、易挥发和剧毒的丙酮氰醇等。因此操作的安全性问题很大。如耿晓红等指出“今后应开发使用低挥发性氰供体如KCN或NaCN的反应体系，在工业规模制备中，这一点尤其重要。，，(耿晓红、周辉、陈沛然、徐青，氰醇立体选择性合成新进展，有机化学，2008，28 (7)， 1157-1168 ；North, Μ. Usanovj D. Young, C. Lewis acid catalyzed asymmetric cyanohydrin synthesis, Chemcal Review, 2008，108，5146 - 5226)。然而，直接使用低挥发性氰盐的KCN或NaCN作为氰供体的手性氢氰化反应，由于容易发生其与醛的自发的非酶促化学加成反应，并与酶催化反应竞争，，导致外消旋产物的生成，产物的光学纯度下降，失去实际的应用价值。进一步，反应生成的产物手性氰醇由于易发生可逆反应，也会导致外消旋化，使产物光学纯度下降。因此生产实际需要进一步开发出既保持羟腈裂解酶作为生物催化剂催化HCN 和醛加成制备手性氰醇的反应的催化效率高，反应条件温和等特点。又可直接使用安全性更高的低挥发性氰盐KCN或NaCN作为氰供体，还可有效地抑制HCN与醛酮的自发进行的化学加成反应，使得羟腈裂解酶的酶促反应能高效进行，并高收率获得了高光学纯度手性氰醇的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可直接使用安全性更高的低挥发性氰盐(MCN)作为氰供体，还可有效地抑制HCN与醛的自发进行的化学加成反应，使得羟腈裂解酶的酶促反应能高效进行，高收率获得了高光学纯度手性氰醇及其酯的合成新方法。本发明的目的是这样实现的
一种直接使用氰盐为氰源的酶催化合成手性乙酸氰醇酯的方法，该方法包括以下反应过程
权利要求
1. 一种直接使用氰盐为氰源的酶催化合成手性乙酸氰醇酯的方法，其特征在于该方法包括以下步骤在反应容器中依次加入酶、氰盐、水、有机溶剂和醋酸并搅拌均勻，滴加醛类化合物，反应在室温条件下进行，反应时间为6 100小时；反应结束后，将经分液后得到的有机相滴加到盛有乙酸酐和吡啶的混合液中，室温反应3 M小时；经饱和碳酸氢钠和水洗、干燥、浓缩和柱层析纯化处理后，获得相应的手性乙酸氰醇酯；其具体过程如下
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述氰盐为KCN或NaCN。
3.根据权利要求1所述的方法，所述有机溶剂为异丙醚、乙酸乙酯和甲苯中的一种。
全文摘要
本发明公开了一种直接使用氰盐为氰源的酶催化合成手性乙酸氰醇酯的方法，该方法是在反应容器中依次加入酶、氰盐、水、有机溶剂和醋酸并搅拌均匀，滴加醛类化合物，反应在室温条件下进行，反应时间为6～100小时；反应结束后，将经分液后得到的有机相滴加到盛有乙酸酐和吡啶的混合液中,室温反应3～24小时；经饱和碳酸氢钠和水洗、干燥、浓缩和柱层析纯化处理后，获得相应的目标化合物。本发明直接使用氰盐作为氰源；用廉价易得的醋酸作为质子供体，控制水-有机相比例，有效地抑制HCN与醛酮的自发进行的化学加成反应，使得羟腈裂解酶的酶促反应能高效进行。本发明方法简单、安全,高收率获得了高光学纯度的手性乙酸氰醇酯，具有较高的工业应用价值。
文档编号C12P13/00GK102417917SQ201110319358
公开日2012年4月18日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者姚璐璐, 李中洲, 邹新琢, 郑祖彪 申请人:华东师范大学