氰氟草酯的化學(xué)—酶促手性合成研究.pdf

1、氰氟草酯是芳香苯氧丙酯類除草劑中唯一對(duì)水稻具有高度安全性且對(duì)環(huán)境友好的新穎除草劑，其中只有(R)-對(duì)映體為其生物活性異構(gòu)體。如何高選擇性地合成具有生物活性的(R)-異構(gòu)體是氰氟草酯合成研究中的關(guān)鍵問(wèn)題。目前，氰氟草酯的合成采用的均是化學(xué)合成法，存在反應(yīng)路線較長(zhǎng)、收率較低、光學(xué)純度差、環(huán)境處理成本較高等諸多不足。近年來(lái)，隨著綠色化學(xué)的發(fā)展，化學(xué)。酶促組合的合成方法已在藥物化學(xué)，乃至有機(jī)合成中得到諸多應(yīng)用，以克服化學(xué)合成中的不足和缺陷。但迄

2、今為止，尚未見(jiàn)到利用化學(xué)-酶促相結(jié)合的方法合成氰氟草酯的報(bào)道。
　　本論文以(S)-乳酸甲酯為起始原料，首次利用化學(xué)-酶促相結(jié)合的合成方法，成功地合成出了目標(biāo)產(chǎn)物氰氟草酯，其中所采用的酶促酯交換利用的是來(lái)源于南極假絲酵母Candida antarctica的脂肪酶Novozym435；同時(shí)考察了不同溶劑體系(純有機(jī)溶劑、混合有機(jī)溶劑、含離子液體介質(zhì)和無(wú)溶劑體系)對(duì)酶促酯交換反應(yīng)的影響；探討了不同反應(yīng)體系中各因素對(duì)該酶促反應(yīng)的影響規(guī)

3、律，揭示了不同反應(yīng)體系中該酶促反應(yīng)的特性；在此基礎(chǔ)上，建立了一種高效、高對(duì)映選擇性化學(xué)-酶促組合氰氟草酯的合成路線。
　　最適宜于Novozym435催化氰氟乙酯酯交換合成氰氟草酯的體系為無(wú)溶劑體系(正丁醇溶劑)；在該反應(yīng)體系中，以(S)-乳酸甲酯為起始原料，經(jīng)三步反應(yīng)合成氰氟乙酯，再經(jīng)酶促酯交換得到氰氟草酯，產(chǎn)品總收率為61.2％，光學(xué)純度高于99％，比傳統(tǒng)的化學(xué)合成方法分別高16.1％和21％。
　　適合脂肪酶Novoz

4、ym435催化氰氟乙酯酯交換合成氰氟草酯的純有機(jī)溶劑、混合有機(jī)溶劑和含離子液體介質(zhì)分別是乙腈、乙腈-甲苯(50:50，v/v)、C4MIm·PF6-乙腈(10:90，v/v)。
　　在乙腈、乙腈-甲苯(50:50，v/v)或C4MIm·PF6-乙腈(10:90，v/v)中，?；w結(jié)構(gòu)對(duì)Novozym435促氰氟乙酯酯交換反應(yīng)的影響規(guī)律相似。隨著?；糠种舅崽兼滈L(zhǎng)度的增加(丙酸正丁酯除外)，Novozym435促氰氟乙酯酯交換反

5、應(yīng)的初速度和底物最大轉(zhuǎn)化率逐漸降低，但產(chǎn)物的光學(xué)純度均高于99％。在所研究的范圍內(nèi)，上述三種溶劑體系中最佳的酰基供體均為正丁醇。
　　在乙腈、乙腈-甲苯(50:50，v/v)、C4MIm·PF6-乙腈(10:90，v/v)或無(wú)溶劑體系(正丁醇溶劑)中，Novozym435促氰氟乙酯酯交換反應(yīng)的初始反應(yīng)速度和底物最大轉(zhuǎn)化率受各反應(yīng)因素的影響各異，但反應(yīng)產(chǎn)物的光學(xué)純度受各因素的影響較小，其純度始終高于99％。在所研究的范圍內(nèi)，上述四種

6、介質(zhì)中酶促反應(yīng)的最適初始水活度、氰氟乙酯濃度、反應(yīng)溫度和振蕩速度依次分別為：0.11、300 mmol/L、45℃和200 r/min；0.11、300 mmol/L、45℃和200 r/min；0.11、300 mmol/L、45℃和200 r/min：0.11、600 mmol/L、40℃和200 r/min。在上述條件下，初始反應(yīng)速度、底物最大轉(zhuǎn)化率和達(dá)到底物最大轉(zhuǎn)化率所需的反應(yīng)時(shí)間依次分別為459.5 mmol/L·h、81.7