氰氟草酯的化學—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水稻具有高度安全性且對環(huán)境友好的新穎除草劑，其中只有(R)-對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)鍵問題。目前，氰氟草酯的合成采用的均是化學合成法，存在反應路線較長、收率較低、光學純度差、環(huán)境處理成本較高等諸多不足。近年來，隨著綠色化學的發(fā)展，化學。酶促組合的合成方法已在藥物化學，乃至有機合成中得到諸多應用，以克服化學合成中的不足和缺陷。但迄

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

3、律，揭示了不同反應體系中該酶促反應的特性；在此基礎(chǔ)上，建立了一種高效、高對映選擇性化學-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溶劑體系(正丁醇溶劑)；在該反應體系中，以(S)-乳酸甲酯為起始原料，經(jīng)三步反應合成氰氟乙酯，再經(jīng)酶促酯交換得到氰氟草酯，產(chǎn)品總收率為61.2％，光學純度高于99％，比傳統(tǒng)的化學合成方法分別高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溶劑、混合有機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Novozym435促氰氟乙酯酯交換反應的影響規(guī)律相似。隨著?；糠种舅崽兼滈L度的增加(丙酸正丁酯除外)，Novozym435促氰氟乙酯酯交換反

5、應的初速度和底物最大轉(zhuǎn)化率逐漸降低，但產(chǎn)物的光學純度均高于99％。在所研究的范圍內(nèi)，上述三種溶劑體系中最佳的?；w均為正丁醇。
　　在乙腈、乙腈-甲苯(50:50，v/v)、C4MIm·PF6-乙腈(10:90，v/v)或無溶劑體系(正丁醇溶劑)中，Novozym435促氰氟乙酯酯交換反應的初始反應速度和底物最大轉(zhuǎn)化率受各反應因素的影響各異，但反應產(chǎn)物的光學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)中酶促反應的最適初始水活度、氰氟乙酯濃度、反應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，初始反應速度、底物最大轉(zhuǎn)化率和達到底物最大轉(zhuǎn)化率所需的反應時間依次分別為459.5 mmol/L·h、81.7