酶法制備S-西酞普蘭關(guān)鍵中間體及動力學(xué)研究.pdf

1、西酞普蘭對5-羥色胺再攝取的抑制活性主要依賴于S-對映體。S-西酞普蘭作為單一對映體藥物上市，由于具有低劑量、高療效等優(yōu)點，日漸取代消旋西酞普蘭，成為最暢銷的抗抑郁癥藥物之一。本文重點研究S-西酞普蘭的制備，以西酞普蘭關(guān)鍵中間體的拆分為主線，開展了以下四個方面的工作：1.脂肪酶催化轉(zhuǎn)酯化及醇解反應(yīng)拆分西酞普蘭關(guān)鍵中間體，研究拆分過程的動力學(xué)并建立模型；2.拆分后底物與產(chǎn)物的分離；3.無效對映體的利用；4.S-西酞普蘭的制備及工藝路線放大

2、。
　　 首先，研究有機(jī)相中脂肪酶催化轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)與醇解反應(yīng)兩條途徑遠(yuǎn)程拆分西酞普蘭二醇中間體，并分別建立動力學(xué)模型。結(jié)果表明轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)的拆分效果優(yōu)于醇解反應(yīng)。
　　 研究脂肪酶催化轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)遠(yuǎn)程拆分西酞普蘭二醇中間體及動力學(xué)。通過篩選，確定Novozym435為實驗用酶，乙酸乙烯酯為?；w，乙腈為溶劑?？疾炝烁鞣N因素的影響以及酶的重復(fù)利用，確定較優(yōu)的反應(yīng)條件為：二醇濃度60mmol/L，二醇與乙酸乙烯酯比例為1：5，酶

3、濃度為10 mg/mL，搖床轉(zhuǎn)速250 r/min，溫度30℃。反應(yīng)22 h后，e.e.s可以達(dá)到99.1％，S-二醇收率為40.4％，酶的半衰期可達(dá)364.8 h.研究無溶劑體系(乙酸乙烯酯為溶劑)中酶催化轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)動力學(xué)。通過計算Thiele模量及Biot數(shù)，確定該反應(yīng)體系中可忽略內(nèi)、外擴(kuò)散的影響。實驗表明，二醇的R-，S-對映體均對酶產(chǎn)生抑制，產(chǎn)物抑制及酶的失活可以忽略。因此，該反應(yīng)符合具有底物競爭性抑制的雙底物雙產(chǎn)物乒乓.雙雙反

4、應(yīng)機(jī)制。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理推導(dǎo)動力學(xué)方程，并考慮自酯化反應(yīng)的影響，分別得到R-，S-二醇乙酸酯的反應(yīng)速率方程。利用Matlab程序?qū)Σ煌孜餄舛鹊臅r間-濃度過程曲線進(jìn)行擬合得到模型參數(shù)。模型計算值與實驗數(shù)據(jù)能較好的吻合，誤差為12.8％。所得模型可較準(zhǔn)確預(yù)測底物濃度對反應(yīng)選擇性的影響。
　　 研究脂肪酶催化醇解反應(yīng)拆分西酞普蘭二醇乙酸酯中間體及其動力學(xué)。通過篩選酶、?；荏w及溶劑，確定反應(yīng)體系為：Novozym435為實驗用酶，異丁醇

5、為?；荏w，溶劑為乙腈與甲基叔丁基醚的混合溶劑(MEBT/MeCN=1：3)；考察各種因素對反應(yīng)的影響，并優(yōu)化反應(yīng)條件。研究表明，酶催化醇解反應(yīng)符合可逆的競爭性底物及產(chǎn)物抑制乒乓-雙雙反應(yīng)機(jī)理。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理推導(dǎo)動力學(xué)方程，分別得到R-，S-二醇的反應(yīng)速率方程.對不同底物濃度的時間-濃度過程曲線進(jìn)行擬合得到模型參數(shù)，模型的計算值與實驗數(shù)據(jù)吻合，誤差為11.3％。
　　 其次，通過衍生化.萃取法分離拆分所得到的手性二醇及二醇乙酸酯。

6、選用丁二酸酐作為衍生化試劑對二醇進(jìn)行衍生化，通過篩選確定了甲苯-水相體系為二醇衍生物和二醇乙酸酯的較佳萃取分離體系?？疾焖鄍H值及二醇乙酸酯濃度對分離的影響，得到較優(yōu)的萃取條件為：水相pH8.0，二醇乙酸酯初始濃度為10mmol/L，溫度25℃。在此萃取條件下，二醇乙酸酯的分配系數(shù)為157.7。以S-二醇(ee值為99.5％)與二醇乙酸酯的混合物為原料，經(jīng)過三次萃取，可分離得到ee值為98.4％的S-二醇，收率為86.0％。該衍生化-

7、萃取法成本低，易放大，可為其他手性芳香胺醇的分離提供思路。
　　 第三，結(jié)合二次拆分與構(gòu)型翻轉(zhuǎn)對無效的R-二醇進(jìn)行利用。將一次拆分后得到的光學(xué)純度較低的二醇乙酸酯水解為二醇后進(jìn)行二次轉(zhuǎn)酯化拆分。利用動力學(xué)模型預(yù)測二次拆分過程，并通過實驗驗證發(fā)現(xiàn)控制反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為20.8％，可得到ee值為91.2％的R-二醇乙酸酯。所得的R-二醇乙酸酯在酸性條件下閉環(huán)，構(gòu)型翻轉(zhuǎn)得到ee值為91.0％的S-西酞普蘭，收率為98.0％。以ee值為98.