酶法水解在消旋体拆分中的应用 3
谢 娜1 罗 智2 项光亚2 林菊生1
1 华中科技大学同济医学院附属同济医院肝病研究所 , 武汉 430030
2 华中科技大学同济医学院药学院药物化学系 , 武汉 430030
摘要 目的 用特定的酶的不对称水解作用制备洛尔类β2受体阻滞剂合成的重要中间体原料 —S2 ( - ) 22 , 32二
溴丙醇醋酸酯。方法 采用生物有机合成方法 , 应用手性试剂胰酶 , 对消旋体 ( ±) 22 , 32二溴丙醇醋酸酯进行拆分。
结果 水解得到了 S2 ( - ) 22 , 32二溴丙醇醋酸酯。结论 酶法水解用于消旋体的拆分为制备洛尔类β2受体阻滞剂的
重要中间体提供了一条新途径。
关键词 酶 ; 手性 ; 消旋体 ; 拆分
中图法分类号 TQ46011
Resolution of Racemate by the Hydrolysis with Enzyme
Xie Na1 , Luo Zhi2 , Xiang Guangyia2 et al
1 Institute of Liver Disease , Tongji Hospital , Tongji Medical College , Huazhong University
of Science and Technology , Wuhan 430030
2 School of Pharmacy , Tongji Medical College , Huazhong University of Science and
Technology , Wuhan 430030
Abstract Objective A specifical enzyme was used for the enantioselective hydrolysis of ( ±) 212acetoxy22 , 32
dibromopropane. Methods According to the biological organic chemistry , pancreatin was used to hydrolyze ( ±) 212
Acetoxy22 , 32 dibromopropane asymmetrically. Results (s) 21 was prepared successfully. From (s) 21 , we can pre2
pare the optically pure (s) 2isomer of the typicalβ2adrenergic blocking agents. Conclusion Resolution of racemate by
the hydrolysis with enzyme provides a brand2new method for the preparation ofβ2adrenergic blocking agents.
Key words enzymes ; chirality ; racemate ; resolution
3 国家自然科学基金资助项目 (No139970858)
谢 娜 , 女 , 1979 年生 , 医学硕士
酶是人类迄今为止所知道的最高效和最具选择
性的生物催化剂 , 利用微生物及其酶系作为催化剂
实现药物有机合成中的生物转化 , 即酶法在药物合
成中的应用 , 是有机化学和生物技术及其药物研发
的新结合点[1 ] 。
酶多由 L2氨基酸组成 , 其活性中心构成一个
不对称环境 , 利于对消旋体的识别 , 催化反应产物
的对映体过量百分率 (e1e) 可达 100 %。因此 , 在
手性药物合成过程中 , 用酶法拆分消旋体是理想的
选择[2 ] 。某些酶在外消旋体的稀溶液中 , 破坏其中
一种对映体的速度比另一种快 , 最后可得到另一种
对映体 , 此过程称为“不对称分解作用”。
本实验借鉴文献 [3 ] 报道的 2 , 32二氯丙醇醋
酸酯的酶法水解方法 , 在实验室中成功地合成了
S2 ( - ) 22 , 32二溴丙醇醋酸酯。从而为制备洛尔 类β2受体阻滞剂的重要中间体提供了一条新途径。1 材料和方法111 仪器与试剂旋光仪为 WXG24 型 , 折光仪为 2WAJ2阿贝折光仪 ; 烯丙醇 , 上海化学试剂公司生产 ; 液溴 , 天津大学试剂厂生产 ; 胰酶 ( Pancreatin) , 苏州东吴医用生物制品厂生产。112 S2 ( - ) 22 , 32二溴丙醇醋酸酯的制备11211 合成路线 : 见图 1。11212 CH2Br ·CHBr ·CH2OH 的制备[4 ] : 取烯丙醇 103138 g (约 125 ml) 于三颈瓶中 , 滴液漏斗中盛 118113 g (约 40 ml) 液溴 , 在通风橱中冰浴并机械搅拌 , 缓慢滴加液溴 , 温度控制于 0~10 ℃。滴完后继续于冰浴中加 Na2 CO3粉末中和 , 反复测
其 pH值至中性 ; 放至室温后加无水 Na2SO4使溶液
饱和 ; 于分液漏斗中分出油层 , 水洗 , 干燥得混
合产物。于克氏分馏装置中减压分馏 , 反复 3 次 ,
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2003 年 6 月
华中科技大学学报 (医学版)
J Huazhong Univ Sci Tech [ Health Sci ]
Vol. 32 No. 3 P. 289
June 2003
分出 122 ~ 126 ℃/ 15 mmHg 的馏分 65 g (产率
42 %) , 折光率 [ n ]D25 = 115570 (文献值 115577) 。
11213 ( ±) CH2Br ·CHBr ·CH2OAc 的制备 : 取
上述产物于三颈瓶中 , 冰浴中磁力搅拌 , 滴液漏斗
滴加醋酐 34 g , 控温于 0~5 ℃。滴完后 , 室温继
续搅拌 015 h , 再加热到 100 ℃, 继续搅拌 1 h , 放
至温室 , 蒸馏出 144~146 ℃/ 45 mmHg 的馏分 57 g
(产率 73 % , 文献值 89 %) , 折光率 [ n ]D25 =
115038 , 测其旋光度α= 0。
CH
CH2
CH2OH
Br2
CHBr
CH2Br
CH2OH
(Ac) 2O
CHBr
CH2Br
CH2OAc
胰酶
C
CH2Br
CH2OH
H Br + C
CH2Br
CH2OAc
Br H
1 2 3 (R) 2 ( + ) 24 (S) 2 ( - ) 21
图 1 S2 ( - ) 22 , 32二溴丙醇醋酸酯合成路线
11214 ( ±) CH2Br ·CHBr ·CH2 OAc 的酶法水
解 : 取上步消旋体产物于滴液漏斗中 , 称取 1147 g
胰酶 , 加入 733 ml 缓冲液中 (Na2 HPO4 , pH = 8) ,
磁力搅拌并控温于 25 ℃, 慢慢滴加消旋体产物 ,
搅拌反应 17 h 后的混合产物用 400 ml 己烷萃取 ,
萃取液再用 200 ml 水洗 2 次除去产物 ( R) 2
( + ) 24 , 剩下液体干燥、浓缩即得 S2 ( - ) 21 ,
目标产物约 5 g。
113 S2 ( - ) 21 旋光度的测定
取上述产物 116 g 溶于 40 ml 甲醇中 , 放置 015
h。暗室内打开旋光仪 , 待光源稳定后 , 先用纯溶
剂甲醇充满旋光管并放入长槽内 , 调目镜使视场明
亮清晰 , 旋转刻度盘调零[5 \ 〗。再用配好的待测液
润洗旋光管 2 次 , 加液时避免有气泡 , 放入槽内调
目镜使视场明晰 , 旋转刻度盘至明暗亮度均匀一致
时即得旋光度。
2 结果
合成反应的各步中所得馏分的馏出温度、折光
率均与文献值一致 , 且产效也较接近 ; 终产物 S2
(
-
) 21 所测得旋光度α= - 1160°, 算出比旋光度
[α]D30 = - 40° (文献值 - 47°) , 故目标产物的合成
是成功的。
3 讨论
从烯丙醇合成 2 , 32二溴丙醇的反应是在文献
[4 ] 的基础上略加改进设计的 , 反应需控制在无水
条件中进行 , 以避免水解产物的生成 ; 且应严格控
制液溴的滴加速度将温度控制于 0~10 ℃, 否则加
成反应不彻底或有副产物生成。
2 , 32二溴丙醇的酯化反应中 , 因所用原料为
醋酐 , 属强放热反应 , 故应在冰浴中进行 , 且要控
制滴加速度 ; 混合产物分馏时 , 需用克氏蒸馏装置
减压蒸馏 , 方得较纯的馏分。
酯的酶法水解反应中 , 因酶的高度特异性和选
择性 , 对反应条件要求甚严 , 故酶的用量、反应湿
度、搅拌速度、时间均应非常严密 , 需多次反复实
验以确保反应的成功[6 ] 。
β2受体阻滞剂中 , 多数洛尔类药物的 S2
(
-
) 2对映体作用远大于 R2型 , 如 S2型普萘洛尔
的β受体阻断作用比 R2型强约 100 倍。此类药物合
成中的关键是芳环上侧链的引入 , 用得较多的是卤
代环氧丙烷 (含一个手性碳原子) 。目前的有机合
成中 , 多用其外消旋体 , 使得原料的有效利用率降
低 , 且用药的选择性也未达到期望值。若用一般的
物理拆分方法来制备纯的对映体则费时、费力。我
们所做的实验恰是利用了特定酶的不对称水解作用
来制备β受体阻滞剂的重要中间体 , 从而可得纯的
对映体药物。
参 考 文 献
1 李祖义 , 朱 伟. 交联酶晶体的性能及其在有机合成中
的应用. 有机化学 , 1999 , 19 (3) : 242
2 Asano Y. Overview of screening for new microbial catalysts and
their uses in organic synthesis ———selection and optimization of
biocatalysts. J Biotechnol , 2002 , 14 : 65
3 Iriuchijima S , Keiyu A , Kojima N et al . Hydrolysis of 12Ace2
toxy22 , 32dicloropropane with pancreatin. Agric Biol Chem ,
1982 , 9 : 588
4 Johnread H. Glyceryl chloro and bromo2hydrins. J Org Chem ,
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5 Lin C N. Introduction to organic laboratory techniques , 2nd
ed. San Francisco : University of California , 1998. 31~38
6 于 平 , 岑沛霖 , 励建荣. 手性化合物制备的方法. 生
物工程进展 , 2001 , 21 (6) : 89
(2002211220 收稿)
·092· 华中科技大学学报 (医学版) 2003 年 6 月第 32 卷第 3 期