脂肪酶催化拆分四氢苯并咪唑-5-羧酸酯及其应用研究

脂肪酶催化拆分四氢苯并咪唑-5-羧酸酯及其应用研究

论文摘要

随着现代医学水平的不断发展,人们对安全用药越来越关心。手性药物在临床医学上得到了广泛的应用,其药理作用是通过与体内大分子之间的严格手性匹配与分子识别来实现的,也就是说是在人体内药物通过与具有特定物理形态的受体的相互作用。手性药物的两种立体异构体中,只有一种更适合与受体或活性部位相结合。通常情况下,一种同分异构体有选择性地结合,对疾病起作用;而另一种异构体不结合或无活性,疗效甚微或不起作用,有的甚至有不良反应。因此,手性药物的开发及应用越来越受到人们的关注。对映异构选择性是脂肪酶在有机合成中表现出的一种极其重要的催化特性,非水酶学的建立和发展使脂肪酶的这种性质在有机合成中的地位更加突出。脂肪酶在非水体系中的应用使许多旋光纯的手性化合物被拆分和合成出来并不断地走向市场,如手性药物、农药、液晶和香料等。本论文选择脂肪酶作为催化剂,通过立体选择性酯水解反应成功的拆分了四氢苯并咪唑-5-羧酸酯,研究了脂肪酶催化活性和立体选择性的影响,确定了最佳拆分条件,从分子水平上解释了酶催化立体选择性水解机制,并对四氢苯并咪唑-5-羧酸进行了应用基础方面的研究。一、四氢苯并咪唑-5-羧酸甲酯的合成。以4,5,6,7-四氢苯并咪唑-5-羧酸甲酯为模型主要考察了成环反应、酯化反应和还原反应的实验条件。成环反应中最佳反应条件为反应时间6小时,3,4-二氨基苯甲酸与甲酸的比例为1:40,后处理过程的pH = 4为最佳97.3%酯化反应我们采用了两锅法。酰氯的制备反应时间为4小时,与甲醇反应成酯的反应时间为3小时;反应物的摩尔比应以苯并咪唑-5-羧酸:二氯亚砜:甲醇= 1:7:40为宜。同时我们加入了助溶剂使产率有所提高,达到了95.3%。本文在化合物4,5,6,7-苯并咪唑-5-羧酸甲酯硫酸盐的基础上,经过加氢还原得到产物。对影响反应的条件,从投料比、压力、反应温度、反应时间四个方面进行了选择优化,确定催化剂的用量为20 mol %,反应温度为230℃,反应压力为6 Mpa,反应时间为21小时,产率为97%。二、四氢苯并咪唑-5-羧酸酯分析方法的研究。采用高效液相色谱法,使用正相手性柱CHIRALPAK(?) AS-H、CHIRALPAK(?) AD-H、CHIRALPAK(?) OD-H ,研究了正己烷为流动相,异丙醇和乙醇作为改性剂,确定了最佳的分析条件为CHIRALPAK(?) OD-H,正己烷:乙醇= 97:3,流速为1.0 ml/min,波长为220 nm。三、脂肪酶催化拆分四氢苯并咪唑-5-羧酸甲酯的研究。以4,5,6,7-四氢苯并咪唑-5-羧酸甲酯作为模型化合物,研究了在温和条件下,通过脂肪酶的立体选择性酯水解反应来制备光学活性(R)- 4,5,6,7-四氢苯并咪唑-5-羧酸的新方法。建立适宜的催化体系,需要选择适当的脂肪酶,有高选择性,高效率的催化反应。我们从不同来源的脂肪酶中筛选出具有反应优势的脂肪酶PSL。与此同时我们又进一步探讨了PSL的不同条件下对其催化拆分能力的影响。研究结果表明,不同条件对PSL的催化活性和立体选择性有很大影响,从实验数据表明:催化温度对脂肪酶的催化拆分有较大影响,反应温度较低时,脂肪酶的活性和立体选择性较高,温度高时,则有所下降。原因可能是酶在高温下情况下容易发生变性有关。确定了PSL催化拆分时的最佳pH = 8.0。PSL催化活性和立体选择性与烷基酯的链长和类型密切相关;从酶催化拆分的动力学曲线可以看出,PSL没有表现出界面激活和底物抑制现象,完全受动力学控制。我们以4,5,6,7-四氢苯并咪唑-5-羧酸甲酯作为模型化合物的脂肪酶立体选择性水解应用到其它烷基酯上,也得到了较好的反应转化率和对映体过量值。这说明我们建立的PSl催化拆分四氢苯并咪唑-5-羧酸酯的方法具有通用性,为手性拆分四氢苯并咪唑-5-羧酸烷基酯探索出一种新方法。四、四氢苯并咪唑-5-羧酸的应用研究。采用脂肪酶催化拆分的(R)-4,5,6,7-四氢苯并咪唑-5-羧酸,经过两步合成反应,成功制备了手性药物(R)-盐酸雷莫司琼,产率24.6%。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 前言
  • 1.1 手性的发展
  • 1.1.1 手性
  • 1.1.2 手性的重要性
  • 1.1.3 手性研究的意义
  • 1.2 手性物质的生物转化与发展
  • 1.2.1 手性技术
  • 1.2.2 手性化合物制备方法的比较
  • 1.2.3 手性生物合成与拆分
  • 1.2.4 手性化合物的合成与转化的发展
  • 1.3 酶催化制备手性药物的研究与发展现状
  • 1.3.1 酶催化特点及发展
  • 1.3.2 酶催化工业化现状的研究
  • 1.3.3 酶催化的展望
  • 1.4 脂肪酶催化选择性拆分
  • 1.4.1 肪酶的特性
  • 1.4.2 脂肪酶催化不对称水解反应
  • 1.4.3 脂肪酶催化不对称酯化
  • 1.4.4 脂肪酶催化酯交换反应
  • 1.5 化疗止吐药的发展现状
  • 1.5.1 止吐药的分类
  • 1.5.2 止吐药的发展方向
  • 1.6 5-羟色胺类止吐药的发展
  • 1.6.1 5-羟色胺类止吐药的种类
  • 1.6.2 5-羟色胺类止吐药的作用机制
  • 1.6.3 5-羟色胺类止吐药的疗效评价
  • 1.6.4 5-羟色胺类止吐药的市场展望
  • 1.7 盐酸雷莫司琼的概述
  • 1.7.1 盐酸雷莫司琼的简介
  • 1.7.2 盐酸雷莫司琼的合成方法
  • 1.7.3 盐酸雷莫司琼的研发前景
  • 1.8 论文的设计思想
  • 1.9 参考文献
  • 第二章 四氢苯并咪唑-5-羧酸甲酯的合成
  • 2.1 引言
  • 2.2 仪器与试剂
  • 2.3 四氢苯并咪唑-5-羧酸甲酯的制备
  • 2.4 四氢苯并咪唑-5-羧酸甲酯反应条件优化
  • 2.4.1 成环反应
  • 2.4.2 苯并咪唑-5-羧酸的酯化
  • 2.4.3 影响还原反应的条件
  • 2.5 本章小结
  • 2.6 参考文献
  • 附图1 化合物的质谱图
  • 附图2 化合物的核磁谱图
  • 第三章 四氢苯并咪唑-5-羧酸酯分析方法的研究
  • 3.1 引言
  • 3.1.1 液相色谱拆分方法
  • 3.1.2 模拟移动床色谱
  • 3.1.3 逆流色谱
  • 3.1.4 超临界流体色谱
  • 3.1.5 气相色谱
  • 3.2 仪器与试剂
  • 3.3 四氢苯并咪唑-5-羧酸酯色谱分析方法的建立
  • 3.3.1 盐酸雷莫司琼
  • 3.3.2 色谱条件
  • 3.4 结果与讨论
  • ? AS-H 柱'>3.4.1 CHIRALPAK? AS-H 柱
  • ? AD-H 柱'>3.4.2 CHIRALPAK? AD-H 柱
  • ? OD-H 柱'>3.4.3 CHIRALPAK? OD-H 柱
  • 3.5 4,5,6,7-四氢苯并咪唑-5-羧酸甲酯定量线性及检测限
  • 3.6 本章小结
  • 3.7 参考文献
  • 第四章 脂肪酶催化拆分四氢苯并咪唑-5-羧酸甲酯的研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 仪器与试剂
  • 4.3 外消旋4,5,6,7-四氢苯并咪唑-5-羧酸甲酯的合成
  • 4.4 脂肪酶活力测定
  • 4.4.1 以橄榄油为底物
  • 4.4.2 以三丁酸甘油酯为底物
  • 4.4.3 蛋白含量的测定
  • 4.4.4 4,5,6,7-四氢苯并咪唑-5-羧酸绝对构型的鉴定
  • 4.5 4,5,6,7-四氢苯并咪唑-5-羧酸甲酯转化率(c)的检测
  • s)检测立体选择性比率(E)的计算'>4.6 对映体过量值(e.e.s)检测立体选择性比率(E)的计算
  • 4.7 脂肪酶的筛选
  • 4.8 PSL 催化拆分4,5,6,7-四氢苯并咪唑-5-羧酸甲酯
  • 4.8.1 溶剂对立体选择性的影响
  • 4.8.2 温度对PSL 催化活性和立体选择性的影响
  • 4.8.3 pH 对PSL 催化活性和立体选择性的影响
  • 4.8.4 不同加酶量对 PSL 立体选择性的影响
  • 4.8.5 PSL 催化拆分的动力学影响
  • 4.8.6 不同外消旋烷基酯对PSL 催化拆分的影响
  • 4.9 本章小结
  • 4.10 参考文献
  • 第五章 四氢苯并咪唑-5-羧酸的应用研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 仪器与试剂
  • 5.3 (R)-盐酸雷莫司琼的合成
  • 5.3.1 (R)-4,5,6,7-四氢苯并咪唑-5-羧酸盐酸盐的制备
  • 5.3.2 (R)-N-[(4,5,6,7-四氢苯并咪唑-5-基)]吡咯盐酸盐的合成
  • 5.3.3 (R)-5-[(1-甲基吲哚-3-基)羰基]-4,5,6,7-四氢苯并咪唑盐酸盐的合成
  • 5.4 本章小结
  • 5.5 参考文献
  • 附图1 化合物的质谱图
  • 附图2 化合物的核磁谱图
  • 致谢
  • 作者简介
  • 攻读博士学位期间发表的论文
  • 相关论文文献

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