一種(s)-1,1,1-三氟異丙醇的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物制藥和生物化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種（s)-l，1，1-三氟異丙 醇的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 含氟手性醇在醫(yī)藥、農(nóng)藥和液晶等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其中，（S)-l，l，l-三氟 異丙醇可以作為合成多種藥物活性成分和農(nóng)藥的手性砌塊，具有重要的應(yīng)用價值。合成該 手性醇的方法中，由于拆分方法難以大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用（J. Chem. Soc. 1967, 2332-2333)，由 化合物1，1，1-三氟丙酮制備得到（S)-1，1，1-三氟異丙醇的生物轉(zhuǎn)化方法由于其路線原子 經(jīng)濟性高的特性，是目前最優(yōu)的合成方法（圖1)。
[0003] 在已公開的信息中，化學(xué)法通常利用過渡態(tài)金屬催化劑催化該反應(yīng)（圖2)，存在 著環(huán)境不友好性和污染問題，且產(chǎn)物的ee值較低（低于或等于97%，例如EP 2399895 A2)。 相對的，生物法能夠達到98%以上的產(chǎn)物光學(xué)純度，因此是較優(yōu)的制備方法。生物法中整 細胞催化法和游離酶催化法均可以利用酮還原酶催化1，1，1-三氟丙酮制備（S)-l，1，1-三 氟異丙醇。整細胞催化法中（圖3)，中國專利CN101305098公開了利用重組大腸桿菌得到 的不同來源的重組酮還原酶，制備得到了（S)-l，1，1-三氟異丙醇，其特點是：1，底物濃度 低（約l〇g/L) ;2,催化劑用量高（是底物質(zhì)量的3倍）；3,產(chǎn)物對映選擇性未知。美國專利 US2007009999公布了一種利用釀酒酵母制備（S)-I, 1，1-三氟異丙醇的方法，其特點是：1， 催化劑用量為底物質(zhì)量的10倍；2,反應(yīng)需要6天才能完成；3,產(chǎn)物ee較高，為99%。
[0004] 游離酶法中（圖4)，中國專利CN101305098公開了利用重組大腸桿菌得到的來 源于紅平紅球菌的重組酮還原酶，其特點是：1，底物濃度低（約lg/L) ;2,催化劑用量高 (是底物質(zhì)量的100倍）；3,產(chǎn)物光學(xué)純度大于99 % ;4,需要額外添加等底物濃度的昂 貴的還原型輔酶（市場價格約為3-5萬元人民幣/公斤）。文獻Tetrahedron Letters 47(2006)4803 - 4806報道利用來自紅球菌屬（Rhodococcus sp.)的游離醇脫氫酶（ADH)催 化該反應(yīng)，但該反應(yīng)產(chǎn)物最高ee只有93%，缺乏實用價值。
[0005] 綜上所述，尚無生物催化劑能夠在適宜的工藝條件下，以明顯低于底物數(shù)量的 催化劑投量生產(chǎn)光學(xué)純度較高的（S)-l，l，l-三氟異丙醇的技術(shù)公開，且除美國專利 US2007009999公開了一種利用三次蒸餾法獲得產(chǎn)品的分離方法外，其他生物方法都無法將 與水形成共沸物的產(chǎn)物從水相反應(yīng)體系中分離出來。三次蒸餾法能耗高，且產(chǎn)物收率只有 85%，產(chǎn)物中仍含有5. 2%的水分，因此并非理想的產(chǎn)物分離方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種產(chǎn)物光學(xué)純度高的（S)-1，1，1-三氟異丙 醇的制備方法。
[0007] 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0008] -種（S)-I, 1，1-三氟異丙醇的制備方法，底物三氟丙酮在有機溶劑、酮還原酶、 葡萄糖脫氫酶、葡萄糖及輔酶的存在下，在pH為6. 5~7. 5的水相緩沖液中，在15°C~25°C 下反應(yīng)20~25h，反應(yīng)結(jié)束后利用含氟試劑進行萃取獲得產(chǎn)品（S)-1，1，1-三氟異丙醇；其 中，所述的含氟試劑為HFE-7600和/或F-626,所述的有機溶劑為選自乙醇、異丙醇、甲基叔 丁基醚、正己烷中的一種或多種，在起始反應(yīng)體系中，所述的底物的濃度為15~25g/L，所 述的酮還原酶的投料質(zhì)量占所述的底物質(zhì)量的5%~10%，所述的葡萄糖脫氫酶的投料質(zhì) 量占所述的底物質(zhì)量的2%~5%。
[0009] 優(yōu)選地，在起始反應(yīng)體系中，所述的底物的濃度為20~22g/L。
[0010] 優(yōu)選地，所述的有機溶劑的投料體積為反應(yīng)體系總體積的5%~20%。
[0011] 進一步優(yōu)選地，所述的有機溶劑的投料體積為反應(yīng)體系總體積的9%~11%。
[0012] 優(yōu)選地，所述的水相緩沖液為磷酸鹽緩沖溶液。
[0013] 進一步優(yōu)選地，所述的磷酸鹽緩沖溶液的摩爾濃度為0· 2mol/l~0· 5m〇l/l〇
[0014] 優(yōu)選地，所述的水相緩沖液的pH為6. 9~7. 1。
[0015] 優(yōu)選地，使所述的反應(yīng)在19°C~22°C下進行。
[0016] 優(yōu)選地，所述的酮還原酶為購自蘇州漢酶生物技術(shù)有限公司的牌號為EW065的酮 還原酶。
[0017] 優(yōu)選地，所述的葡萄糖脫氫酶為購自蘇州漢酶生物技術(shù)有限公司的牌號為EW002 的葡萄糖脫氫酶。
[0018] 優(yōu)選地，所述的輔酶為NADP。
[0019] 優(yōu)選地，所述的輔酶的投料質(zhì)量占所述的底物質(zhì)量的0. 5%~1%，所述的葡萄糖 的投料質(zhì)量占所述的底物質(zhì)量的190%~220%。
[0020] 優(yōu)選地，將質(zhì)量含量為40~50%的三氟丙酮水溶液、所述的有機溶劑和所述的水 相緩沖液加入反應(yīng)器中，攪拌后向反應(yīng)器中加入所述的葡萄糖脫氫酶、所述的酮還原酶、所 述的輔酶、所述的葡萄糖，在15°C~25°C下反應(yīng)20~25h，然后調(diào)節(jié)pH至2. 8~3. 2,過濾， 濾液用所述的含氟試劑萃取多次后，將萃取液減壓蒸餾，獲得所述的（S)-1，1，1-三氟異丙 醇。
[0021] 由于以上技術(shù)方案的實施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：
[0022] 本發(fā)明具有底物濃度高、產(chǎn)物光學(xué)純度高（達到98. 2%)、酶用量低、反應(yīng)時間短、 產(chǎn)物收率高的優(yōu)點，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0023] 附圖1為由化合物1，1，1-三氟丙酮制備得到（S)-I, 1，1-三氟異丙醇的反應(yīng)式；
[0024] 附圖2為通過化學(xué)法由化合物1，1，1-三氟丙酮制備得到（S)-1，1，1-三氟異丙醇 的反應(yīng)式；
[0025] 附圖3為通過整細胞催化法由化合物1，1，1-三氟丙酮制備得到（S)-1，1，1-三氟 異丙醇的反應(yīng)式；
[0026] 附圖4為通過游離酶法由化合物1，1，1-三氟丙酮制備得到（S)-1，1，1-三氟異丙 醇的反應(yīng)式。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明，但本發(fā)明并不限于以下實施 例。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體使用的不同要求做進一步調(diào)整，未注明的實施 條件為常規(guī)實驗中的條件。
[0028] 實施例1 (不同有機溶劑對產(chǎn)物選擇性的影響）：
[0029] 質(zhì)量含量為42%的三氟丙酮水溶液0. lmL，磷酸鹽緩沖液（0. 5M，pH7. 0) I. 7mL加 入5mL反應(yīng)器中，加入不同有機溶劑0. 2mL，攪拌均勻后加入5mg葡萄糖脫氫酶（EW002)， 45mg酮還原酶（EW065)，NADP 2mg，葡萄糖80mg，20攝氏度下保溫攪拌24小時，轉(zhuǎn)化率和產(chǎn) 物選擇性如表1所示：
[0030] 表 1
[0031]
[0033] 實施例2 (生物轉(zhuǎn)化過程）
[0034] 質(zhì)量含量為42 %的三氟丙酮水溶液10mL，甲基叔丁基醚20mL和磷酸鹽緩沖液 (0. 2M，pH7. 0) 170mL加入500mL反應(yīng)器中，攪拌均勻后加入0. 12g葡萄糖脫氫酶（EW002)， 0. 25g酮還原酶（EW065)，NADP 0.02g，葡萄糖8g，20攝氏度下保溫攪拌24小時，轉(zhuǎn)化率 >99 %，產(chǎn)物光學(xué)純度為98. 2 %。
[0035] 實施例3 (產(chǎn)品分離方法）
[0036] 將實施例2中獲得的反應(yīng)液加入等體積的含氟試劑進行一次萃取，所用的含氟試 劑如下表：
[0037]
[0039] 結(jié)果如下：
[0040]
[0041] 選取F-7600和F-626兩種含氟試劑對上述反應(yīng)液進行等體積三次萃取，結(jié)果如 下：
[0042]
[0043] 實施例4 (產(chǎn)品制備方法）
[0044] 質(zhì)量含量為42 %的三氟丙酮水溶液100mL，甲基叔丁基醚200mL和磷酸鹽緩沖液 (0.2M，pH7.0)1.7L加入5L反應(yīng)器中，攪拌均勻后加入1.2g葡萄糖脫氫酶（EW002)，2.5g 酮還原酶（EW065)，NADP 0. 2g，葡萄糖80g，20攝氏度下保溫攪拌24小時，調(diào)節(jié)pH至3. 0， 硅藻土過濾，濾液用等體積的F626試劑萃取三次后，將萃取液減壓蒸餾，獲得光學(xué)純度為 98. 2%，GC純度為99%的產(chǎn)品40g。
[0045] 以上對本發(fā)明做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人士能夠了解本 發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明的精神實質(zhì)所 作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種（S)-I, 1，卜二氟異丙醇的制備方法，其特征在于：底物二氟丙酮在有機溶 劑、酮還原酶、葡萄糖脫氫酶、葡萄糖及輔酶的存在下，在pH為6. 5~7. 5的水相緩沖液中， 在15°C~25°C下反應(yīng)20~25h，反應(yīng)結(jié)束后利用含氟試劑進行萃取獲得產(chǎn)品（S)-I, 1，1-三 氟異丙醇；其中，所述的含氟試劑為HFE-7600和/或F-626,所述的有機溶劑為選自乙醇、 異丙醇、甲基叔丁基醚、正己烷中的一種或多種，在起始反應(yīng)體系中，所述的底物的濃度為 15~25g/L，所述的酮還原酶的投料質(zhì)量占所述的底物質(zhì)量的5%~10%，所述的葡萄糖脫氫酶 的投料質(zhì)量占所述的底物質(zhì)量的2%~5%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的（S)-1，1，1-三氟異丙醇的制備方法，其特征在于：所述的有 機溶劑的投料體積為反應(yīng)體系總體積的5%~20%。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的（S)-1，1，1-三氟異丙醇的制備方法，其特征在于：所述的有 機溶劑的投料體積為反應(yīng)體系總體積的9%~11%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的（S)-1，1，1-三氟異丙醇的制備方法，其特征在于：所述的水 相緩沖液為磷酸鹽緩沖溶液。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的（S)-l，1，1-三氟異丙醇的制備方法，其特征在于：所述的磷 酸鹽緩沖溶液的摩爾濃度為〇? 2mol/1 ~0. 5mol/l〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1或4或5所述的（S)-1，1，1-三氟異丙醇的制備方法，其特征在于： 所述的水相緩沖液的pH為6. 9~7. 1。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的（S)-1，1，1-三氟異丙醇的制備方法，其特征在于：使所述的 反應(yīng)在19°C~22°C下進行。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的（S)-1，1，1-三氟異丙醇的制備方法，其特征在于：所述的酮 還原酶為購自蘇州漢酶生物技術(shù)有限公司的牌號為EW065的酮還原酶。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的（S)-1，1，1-三氟異丙醇的制備方法，其特征在于：所述的輔 酶為NADP。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的（S)-1，1，1-三氟異丙醇的制備方法，其特征在于：所述的 輔酶的投料質(zhì)量占所述的底物質(zhì)量的〇. 59^1%，所述的葡萄糖的投料質(zhì)量占所述的底物質(zhì) 量的 190%~220%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種(S)-1,1,1-三氟異丙醇的制備方法，底物三氟丙酮在有機溶劑、酮還原酶、葡萄糖脫氫酶、葡萄糖及輔酶的存在下，在pH為6.5~7.5的水相緩沖液中，在15℃~25℃下反應(yīng)20~25h，反應(yīng)結(jié)束后利用含氟試劑進行萃取獲得產(chǎn)品；其中，含氟試劑為HFE-7600和/或F-626，有機溶劑為選自乙醇、異丙醇、甲基叔丁基醚、正己烷中的一種或多種，在起始反應(yīng)體系中，底物的濃度為15~25g/L，酮還原酶的投料質(zhì)量占底物質(zhì)量的5%~10%，葡萄糖脫氫酶的投料質(zhì)量占底物質(zhì)量的2%~5%。本發(fā)明具有底物濃度高、產(chǎn)物光學(xué)純度高、酶用量低、反應(yīng)時間短、產(chǎn)物收率高的優(yōu)點，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C12P7/04
【公開號】CN104894169
【申請?zhí)枴緾N201510282075
【發(fā)明人】陶軍華, 張煒, 梁曉亮
【申請人】蘇州漢酶生物技術(shù)有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月28日