專利名稱：：反應系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及具有兩種反應促進劑的反應系統(tǒng)，其中至少一種反應促進劑被密封在微膠囊中。
背景技術：
：長期以來一直研究在單反應系統(tǒng)中結合多成分、相互干擾催化劑的能力，尤其是在動態(tài)動力學拆分(DynamicKineticResolution)領域中。以前解決該問題的方法包括膜反應器、兩相體系和催化劑的順序添加，但是這些方法的復雜本質是一個顯著的缺點。鑒于目前對更有效催化劑的研究和伴隨對天然催化體系精確性(elegance)的了解，一點也不驚奇已經(jīng)開始從事模擬天然催化的廣泛研究。反應在細胞內的定位已經(jīng)刺激產(chǎn)生了大量的人造納米反應器。通常通過使用超分子組裝，尤其是自組裝已經(jīng)制備了這些納米反應器。由于能夠應用于許多不同的催化反應，近來這種超分子形式的催化受到了相當關注。這些系統(tǒng)通常由納米或微米尺寸的膠囊組成，所述膠囊用作催化劑或者包含催化材料，且反應在其中進行?？赏ㄟ^膠囊的組裝(assembly)和拆卸(disassembly)來進行納米反應器催化，從而使得產(chǎn)物釋放出來和進一步的基質(substrate)轉化。也可以制備通過基質滲透穿過膠囊壁與密封的催化劑反應而起作用的納米反應器。通過密封基質的幾何收縮可以調節(jié)這些膠囊，從而在產(chǎn)物形成過程中提供區(qū)域或立體選擇性。已經(jīng)制備了多種不對稱的膠囊，然而這些膠囊通常提供較差的對映選擇性，并且證明其難于合成。而且，通過僅使某一基質接近催化劑或特定的產(chǎn)物從膠囊中逸出，膠囊膜的選擇滲透性能夠在選擇性催化系統(tǒng)中起到關鍵作用。因此，這些系統(tǒng)為更具選擇性的和可回收的催化劑制備提供了潛在的強有力的新方法。本發(fā)明目標本發(fā)明的目標是基本上克服或至少改進上述的一個或多個缺點。發(fā)明概述本發(fā)明一方面提供一種反應系統(tǒng)，所述反應系統(tǒng)包含-第一反應促進劑，其能夠將第一基質(firstsubstrate)轉化成第一物質(firstsubstance);禾口-多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含被密封在密封劑中的第二反應促進劑，所述第二反應促進劑能夠將第二基質轉化成第二物質，其中第二基質能夠穿過密封劑與第二反應促進劑接觸，且第二物質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；因此，或者(a)第一物質是第二基質，或能夠被轉化成第二基質和，在運作中，由第二反應促進劑引起的第二基質的轉化比由第二反應促進劑引起的第一基質的轉化發(fā)生的程度高，且由第一反應促進劑引起的第二物質的轉化率較低，任選可忽略，任選為0，或(b)第二物質是第一基質，或能夠被轉化成第一基質和，在運作中，第一反應促進劑引起的第一基質的轉化比由第一反應促進劑引起的第二基質的轉化發(fā)生的程度高，且在微膠囊中第一物質的轉化率較低，任選可忽略，任選為0。因此，在(a)情況中，由第一反應促進劑和微膠囊引起的(promotedby)總反應可以為SI—(PI)—S2—(NIC)—C251—(PI)—CI—S2—(NIC)—C2和在(b)情況中，由第一反應促進劑和微膠囊引起的總反應可以為S2—(MC)—SI—(PI)—CI或52—(MC)—C2—SI—(PI)—CI其中SI和S2分別是第一基質和第二基質，CI和C2分別是第一物質和第二物質，PI是第一反應促進劑和MC是微膠囊，所述微膠囊包含被密封在密封劑中的第二反應促進劑。在這些方程式中，符號4(X)—表示種類(species)X引起的反應。關于方程式SI—(PI)—S2—(MC)—C2，利用第一反應促進劑PI將第一基質S1轉化成第二基質S2。第二基質滲透進入微膠囊MC，且利用密封在微膠囊中的第二反應促進劑將其轉化成第二物質C2。然后第二物質從微膠囊中遷移出來。第二物質可以是該反應順序的總產(chǎn)物。關于方程式SI—(PI)—CI~>S2—(MC)—C2，利用第一反應促進劑將第一基質SI轉化成第一物質Cl，然后所述第一物質CI轉化成第二基質S2。然后第二基質滲透進入微膠囊MC并利用密封在微膠囊中的第二反應促進劑將其轉化成第二物質C2。然后第二物質從微膠囊中遷移出來。關于方程式S2—(MC)—SI~>(P1)—Cl，第二基質S2滲透進入微膠囊MC且利用密封在微膠囊中的第二反應促進劑將其轉化成第一基質Sl。然后第一基質從微膠囊中遷移出來且利用第一反應促進劑PI將其轉化成第一物質C1，所述第一物質C1可以是該反應的總產(chǎn)物。關于方程式S2—(MC)—C2—SI—(PI)—Cl，第二基質S2滲透進入微膠囊MC且利用密封在微膠囊中的第二反應促進劑將其轉化成第二物質C2。第二物質或者從微膠囊中遷移出來且然后轉化成第一基質Sl，或在微膠囊中轉化成第一基質且該第一基質從微膠囊中遷移出來。然后利用第一反應促進劑PI將第一基質轉化成第一物質Cl，所述第一物質Cl可以是該反應的總產(chǎn)物。在(a)情況中，由第一反應促進劑引起的第二物質的轉化速率可以足夠低，從而或者使得第二物質以可接受的產(chǎn)率和/或純度分離，或使得第二物質進一步反應得到具有可接受的產(chǎn)率和/或純度的產(chǎn)物。在該情況中，如果發(fā)生的話，第二物質可能轉化成一種或多種不需要的副產(chǎn)物。還在(a)情況中，第一反應促進劑能夠使第一基質和第二基質相互轉化，即其可以使第一基質轉化成第二基質和使第二基質轉化成第一基質。在該情況中，微膠囊能夠將第二基質選擇性轉化成第二物質，這或者是因為第二反應促進劑能夠將第二基質選擇性轉化成第二物質或者是因為密封劑能夠選擇性傳送第二基質。類似地，在(b)情況中，由第二反應促進劑引起的第一物質的轉化速率可以足夠低，從而或者使得第一物質以可接受的產(chǎn)率和/或純度分離或使得進一步反應得到具有可接受的產(chǎn)率和/或純度的產(chǎn)物。在該情況中，如果發(fā)生的話，第一物質可能轉化成一種或多種不需要的副產(chǎn)物。還在(b)情況中，第二反應促進劑能夠使第一基質和第二基質相互轉化，即其可以使第一基質轉化成第二基質和使第二基質轉化成第一基質。在該情況中第一反應促進劑能夠將第一基質選擇性轉化成第一物質。第一反應促進劑和第二反應促進劑可以，獨立地，包含催化劑或試劑或與催化劑組合的試劑，或者可包含一種以上的催化劑和/或試劑。在說明書中，"轉化"材料可指材料的催化反應或與材料的反應或催化和反應的組合。第一物質(在上述的b情況中)或第二物質(在上述的a情況中)可以是最終產(chǎn)物?；蛘撸磻到y(tǒng)可以任選地包含進一步的反應促進劑(每種獨立地是催化劑或試劑或與催化劑組合的試劑)，其可以被獨立地密封或不被密封。所述一種或多種進一步的反應促進劑能夠轉化第二物質(在上述的a情況中)或轉化第一物質(在上述的b情況中)。在該情況中，由第一反應促進劑和進一步反應促進劑引起的微膠囊中最終產(chǎn)物的轉化速率可以較低，任選可忽略，任選為o。這些轉化速率可以足夠低，從而使最終產(chǎn)物以可接受的產(chǎn)率和純度分離。第一反應促進劑可以被密封或不被密封。每種所述的進一步反應促進劑(如果存在)可以，任選地和獨立地，包含試劑或催化劑或與催化劑組合的試劑。每種所述的進一步反應促進劑(如果存在)可以，獨立地，被密封或不被密封。密封的反應促進劑可以如第二反應促進劑，或如任何其他密封的反應促進劑一樣被密封在相同的微膠囊中，或被密封在不同的微膠囊中。用于任何密封的反應促進劑的密封劑可以與用于任何其它密封的反應促進劑的密封劑相同或不同。對于任何密封的反應促進劑，反應促進劑被密封其中的密封劑可以對所需基質和密封的反應促進劑引起的所述所需基質反應的所需產(chǎn)物至少部分可滲透。密封劑可以對密封的反應促進劑基本上不可滲透，和可以對能夠去活化反應促進劑的物質基本上不可滲透。由第二反應促進劑引起的第一物質(上述b情況)或第二物質(上述a情況)的轉化率可以較低，這或者是因為由第二反應促進劑引起的所述物質的轉化速率較低，或者是因為所述物質較慢地穿過密封劑或不能穿過。所述轉化速率可以為0，基本上為0或可忽略。這可能是因為由第二反應促進劑引起的所述物質的轉化速率為0，基本上為0或可忽略，或這可能是因為所述物質穿過密封劑，而以0，基本上為0或可忽略的速率與第二反應促進劑接觸。該反應系統(tǒng)還可以包含從第一反應促進劑和微膠囊分離產(chǎn)物的分離器。該反應系統(tǒng)還可以包含用于純化分離的產(chǎn)物的純化器。產(chǎn)物可以包含第一物質(尤其在b情況中)或第二物質(尤其在a情況中)，或可以包含源于或者第一或者第二物質的產(chǎn)物，所述第一或第二物質由進一步反應促進劑引起的一種或多種反應得到(如果存在)?；|向相應物質的轉化可以是選擇性轉化。第一基質向第一物質的轉化可以是選擇性轉化，即第一反應促進劑可以是選擇性反應促進劑，和不能引起第二基質的轉化，或可以以比第一基質較慢的速率引起第二基質的轉化。第二基質向第二物質的轉化可以是選擇性轉化，即第二反應促進劑不能引起第一基質的轉化，或可以以比第二基質較慢的速率引起第一基質的轉化，或者因為第二反應促進劑是選擇性反應促進劑或因為第一基質不能穿過密封劑與第二反應促進劑接觸，或以較慢的速率穿過，或以比第二基質較慢的速率穿過。密封劑可以包含聚合物。密封劑可選擇性滲透。密封劑可以包含聚電解質。密封劑可以包含一層以上。所述層，或每一層的厚度，可以為約2nm至約50nm。密封劑可以包含帶電荷的聚合物層。密封劑可以包含至少一個帶正電荷的聚合物層和至少一個帶負電荷的聚合物層。如果存在一層以上的或者帶正電荷的或者帶負電荷的聚合物層，或兩者，則帶正電荷的和帶負電荷的層可以交替。最內層和，獨立地，最外層，可以是帶負電荷的聚合物層或帶正電荷的聚合物層，或可以是一些其它類型的層，例如不帶電荷的層或帶電荷的非-聚合物層。第一和第二反應促進劑可以相互作用(例如反應)以致由此使其一或兩者去活化，但是在本發(fā)明的反應系統(tǒng)，由于第二反應促進劑被密封，可以至少部分被阻止這樣做。在本文中，去活化是指將反應促進劑轉化成不能引起反應的形式，所述反應能夠以未去活化的形式引起。密封劑可以對第一反應促進劑和第二反應促進劑不可滲透。第一反應促進劑可以在反應介質(例如溶劑)中分散、懸浮、溶解或分布。微膠囊可以在反應介質中分散、懸浮或分布。微膠囊可以是納米膠囊或納米反應器。微膠囊可以具有約0.2至約10微米的平均直徑。微膠囊可以包含用于吸收能量(例如輻射)的能量吸收器，任選地用于將能量轉化成一種能夠被轉移到第二基質和/或第二反應促進劑的形式，以促使由第二反應促進劑引起的反應。在一些具體實施方案中，能量吸收器是輻射吸收器。其可以例如能夠吸收輻射從而使膠囊內的局部溫度升高或散布輻射，從而加速，或影響第二基質的轉化。在一個具體實施方案中，提供一種反應系統(tǒng)，其包含-第一催化劑，其能夠將第一基質轉化成產(chǎn)物；和-多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二催化劑，所述第二催化劑能夠將第二基質轉化成第一基質，其中第二基質能夠穿過密封劑與第二催化劑接觸，和第一基質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；因此，在運作中，由第一催化劑引起的第一基質的轉化率比由第一催化劑引起的第二基質的轉化率高，和在微膠囊中產(chǎn)物向副產(chǎn)物的轉化率較低，任選可忽略，任選為o。在另一具體實施方案中，提供一種在第二基質存在下用于第一基質的選擇性反應的反應系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含-第一催化劑，其能夠以比將第二基質轉化成副產(chǎn)物高的速率將第一基質轉化成產(chǎn)物；和-多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二催化劑，所述第二催化劑能夠第二基質轉化成第一基質，其中第二基質能夠穿過密封劑與第二催化劑接觸和第一基質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；因此，在運作中，在微膠囊中產(chǎn)物任選地向副產(chǎn)物的轉化率較低，任選可忽略，任選為0。在另一個具體實施方案中，提供一種用于外消旋醇的動態(tài)動力學拆分的反應系統(tǒng)，其包含-第一催化劑，其能夠以比酯化醇的第二光學異構體高的速率酯化醇的第一光學異構體而形成醇的酯的第一光學異構體；和-多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二催化劑，所述第二催化劑能夠使醇的第二光學異構體外消旋，其中醇的第二光學異構體能夠穿過密封劑與第二催化劑接觸，和醇的第一光學異構體能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；因此在微膠囊中醇的酯的第一光學異構體的外消旋速率較低，任選可忽略，任選為0。第一催化劑可以是手性催化劑，例如酶。第二催化劑可以是酸性催化劑，例如沸石。酶和沸石能夠相互作用從而去活化酶，但是在本發(fā)明的反應系統(tǒng)，由于沸石被密封，可以至少部分被阻止這樣做。在本發(fā)明的第二方面中，提供一種反應系統(tǒng)，其包含-第一反應促進劑，其能夠將第一基質轉化成第一物質；和-多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二反應促進劑，所述第二反應促進劑能夠將第二基質轉化成第二物質，其中第二基質能夠穿過密封劑與第二反應促進劑接觸，和第二物質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；因此第一和第二反應促進劑能夠相互作用從而由此去活化其一或兩者，但是在反應系統(tǒng)中，由于第二反應促進劑被密封，至少部分被阻止這樣做。密封劑對第一應促進劑和第二反應促進劑可以是不可滲透的。在一個具體實施方案中，或者(a)第一物質是第二基質，或(b)第二物質是第一基質。在本發(fā)明的第三方面中，提供一種進行反應的方法，所述方法包含-根據(jù)本發(fā)明的第一方面或第二方面提供一種反應系統(tǒng)；和-在反應系統(tǒng)中加入或第一基質或第二基質或第一基質和第二基質兩者；因此或者(a)第一基質直接地或間接地被轉化成第二基質和第二基質被轉化成第二物質，或(b)第二基質直接地或間接地被轉化成第一基質和第一基質被轉化成第一物質。因此提供一種進行反應的方法，所述方法包含-提供一種反應系統(tǒng)，其包含(i)第一反應促進劑，其能夠將第一基質轉化成第一物質；和(ii)多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二反應促進劑，所述第二反應促進劑能夠將第二基質轉化成第二物質，其中第二基質能夠穿過密封劑與第二反應促進劑接觸和第二物質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；和-在反應系統(tǒng)中加入或第一基質或第二基質或第一基質和第二基質兩者；因此或者(a)第一物質是第二基質，或能夠被轉化成第二基質，使得第一基質直接地或間接地被轉化成第二基質和第二基質被轉化成第二物質，或(b)第二物質是第一基質，或能夠被轉化成第一基質，使得第二基質或者直接地或間接地被轉化成第一基質和第一基質被轉化成第一物質。還提供一種進行反應的方法，所述方法包-提供一種反應系統(tǒng)，其包含(i)第一反應促進劑，其能夠將第一基質轉化成第一物質；和(ii)多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二反應促進劑，所述第二反應促進劑能夠將第二基質轉化成第二物質，其中第二基質能夠穿過密封劑與第二反應促進劑接觸和第二物質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；和-在反應系統(tǒng)中加入或第一基質或第二基質或第一基質和第二基質兩者；因此，第一和第二反應促進劑能夠相互作用從而由此去活化其一或兩者，但是在反應系統(tǒng)中，由于第二反應促進劑被密封，至少部分被阻止這樣做。在一個具體實施方案中，或者(a)第一物質是第二基質，或(b)第二物質是第一基質。在(a)選擇中，第一反應促進劑可以使第一基質和第二基質相互轉化。在(b)選擇中，第二反應促進劑可以使第一基質和第二基質相互轉化。第一反應促進劑和第二反應促進劑可以，獨立地，是催化劑或試劑或催化劑和試劑的組合?？梢詫⒌谝换|和第二基質一起加入到反應系統(tǒng)中。在該情況中，在分離步驟中，第一物質接下來可以轉化成第一基質(在上述的b選擇中)，或第二物質可以轉化成第二基質(在上述的a選擇中)，因此，這方面提供一種用于將一種基質選擇性地轉化成其它基質的方法。該方法可以包括從反應系統(tǒng)中分離產(chǎn)物。所述分離可以包括過濾、離心、膜分離、沉淀、潷析、色譜分離(例如hplc，gc，gpc，sec，親合色譜法，tlc)或這些兩種或多種方法的一些組合，和還可以或可選擇地包含一些其它的分離技術。該方法可以包括加熱反應系統(tǒng)和/或使用能夠被反應系統(tǒng)的組分、第一或第二基質或一種以上的這些組分吸收的波長的輻射來輻照反應系統(tǒng)。該方法還可以包括使總反應的產(chǎn)物發(fā)生反應。如上所述，該反應可以將產(chǎn)物轉化成第一或第二基質。在這種情況中，該方法可以代表一種將一種基質選擇性轉化成其它基質的方法。在一個具體實施方案中，提供一種進行反應的方法，所述方法包括-提供一種反應系統(tǒng)，其包含(i')第一催化劑，其能夠將第一基質轉化成產(chǎn)物；和(ii')多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二催化劑，所述第二催化劑能夠將第二基質轉化成第一基質，其中第二基質能夠穿過密封劑與第二催化劑接觸和第一基質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；因此，由微膠囊引起的產(chǎn)物向副產(chǎn)物的轉化率較低，任選可忽略，任選為0;和-在反應系統(tǒng)中加入或第一基質或第二基質或第一基質和第二基質兩者；因此，第二基質轉化成第一基質，任選與第一基質相互轉化，所述第一基質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出，并被轉化成產(chǎn)物?？梢詫⒌谝换|和第二基質一起加入到反應系統(tǒng)中。在該情況中，產(chǎn)物接下來可以轉化成第一基質，因此，該具體實施方案提供一種從第二基質分離第一基質的方法。在另一具體實施方案中，提供一種在第二基質存在下第一基質選擇性反應的方法，所述方法包括-提供一種反應系統(tǒng)，其包括(i")第一催化劑，其能夠以比將第二基質轉化成副產(chǎn)物高的速率將第一基質轉化成產(chǎn)物；和(ii')多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二催化劑，所述第二催化劑能夠將第二基質轉化成第一基質，其中第二基質能夠穿過密封劑與第二催化劑接觸和第一基質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；因此，在微膠囊中的產(chǎn)物任選向副產(chǎn)物的轉化速率較低，任選可忽略，任選為O;禾口-在反應系統(tǒng)中加入第一基質和第二基質；因此，第二基質轉化成第一基質，任選與第一基質相互轉化，所述第一基質選擇性轉化成產(chǎn)物。在一個具體實施方案中，提供一種用于外消旋醇的動態(tài)動力學拆分的方法，其包含-提供一種反應系統(tǒng)，其包含(i"')第一催化劑，其能夠以比酯化醇的第二光學異構體高的速率酯化醇的第一光學異構體而形成醇的酯的第一光學異構體；和(ii"')多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二催化劑，所述第二催化劑能夠使醇的第二光學異構體外消旋，其中醇的第二光學異構體能夠穿過密封劑與第二催化劑接觸和醇的第一光學異構體能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；因此在微膠囊中醇的酯的第一光學異構體的外消旋速率較低，任選可忽略，任選為0;和-在反應系統(tǒng)中加入外消旋醇；因此，醇的第一光學異構體轉化成酯的第一光學異構體，第二光學異構體外消旋形成醇的第一和第二光學異構體的混合物。醇的第一和第二光學異構體都可以穿過密封劑。微膠囊不能外消旋手性酯，或手性醇的外消旋速率可以較低或可忽略，因為第二催化劑不能外消旋手性酯或以較低或可忽略的速率外消旋手性酯，或因為手性酯不能穿過密封劑與第二催化劑接觸或以較低或可忽略的速率穿過。第一催化劑可以是手性催化劑，例如酶。第二催化劑可以是酸性催化劑，例如沸石。該方法還可包括一個或多個下述步驟-從反應系統(tǒng)中分離手性酯；-純化手性酯；-水解手性酯從而生成醇的第一光學異構體；和-純化醇的第一異構體。在本發(fā)明的第四方面中，提供一種反應器，其包含-反應器容器；和-根據(jù)本發(fā)明第一方面或第二方面的反應系統(tǒng)，所述反應系統(tǒng)配置在反應器容器中。反應系統(tǒng)還可包含用于從第一反應促進劑和微膠囊分離產(chǎn)物的分離器。該反應系統(tǒng)還可以包含用于純化分離的產(chǎn)物的純化器。該反應系統(tǒng)還可以包含用于向反應器中添加基質、試劑和/或反應介質的加料口。該反應系統(tǒng)還可以包含用于從反應器中取出產(chǎn)物的產(chǎn)物口。在本發(fā)明的第五方面中，提供一種通過根據(jù)本發(fā)明的第一方面或第二方面的反應系統(tǒng)制備的產(chǎn)物，或根據(jù)本發(fā)明的第三方面的方法制備的產(chǎn)物。產(chǎn)物可以是手性產(chǎn)物。產(chǎn)物可以是非對映異構產(chǎn)物。產(chǎn)物可以包含至少約80%的單光學異構體，或單非對映異構體，或其至少約85、90或95%?，F(xiàn)在對照附圖，僅舉例描述本發(fā)明的優(yōu)選的具體實施方案，其中圖1說明了本發(fā)明幾個具體實施方案的運作；圖2說明了經(jīng)典動力學拆分和動態(tài)動力學拆分(DKR)的方案；圖3說明了部分的糖酵解路線方案；圖4顯示了(3沸石的結構；圖5顯示了一些常用聚電解質的化學結構；圖6顯示了Pd催化的Sonogashira交叉偶聯(lián)的納米反應器的方案；圖7顯示了直接涂層的沸石粒子的顯微照片；圖8是沸石納米反應器的落射熒光(epifluorescence)顯微照片；圖9顯示用于各種沸石催化劑的(R)-l-苯基乙醇的外消旋的圖像；圖IO是說明l-苯基乙醇的動態(tài)動力學拆分的方案；圖11顯示了碳酸鈣模板的顯微照片；圖12顯示了空的聚電解質膠囊的顯微照片；圖13是卩沸石的XRD(X-射線衍射)圖形；圖14顯示了p沸石的SEM(掃描電子鏡顯微照片)；圖15顯示包含沸石的模板的顯微照片；圖16是說明(R)-l-苯基乙醇的酸催化的外消旋的機理的方案；圖17是說明(R)-l-苯基乙醇的外消旋和脫水作用的方案；圖18是顯示在不同溶劑中1-苯基乙醇相對于時間的選擇性酯化的圖形；圖19顯示了CALB-活性基質和(-)-薄荷醇的化學結構；禾口圖20是在不同溶劑中1-茚滿醇(indanol)相對于時間的選擇性酯化的圖形。優(yōu)選的具體實施方案的詳細描述本發(fā)明涉及包含第一反應促進劑和多種微膠囊的反應系統(tǒng)，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二反應促進劑。在本發(fā)明說明書的上下文中，所述術語如"第一"反應促進劑、"第二"反應促進劑等用于識別不同的種類，不應用于解釋作為表明它們在任何特定的反應順序中所起作用的順序。在反應系統(tǒng)中，第一反應促進劑能夠將第一基質轉化成第一物質，和第二反應促進劑能夠將第二基質轉化成第二物質。第二基質能夠穿過密封劑與第二催化劑接觸，和第二物質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出。第一基質和第二產(chǎn)物可任選地也能穿過密封劑。在反應系統(tǒng)的一些具體實施方案中，或(a)第一物質是第二基質，或(b)第二物質是第一基質。在一些具體實施方案中，在(a)選擇中，由第一反應促進劑引起的第二物質的轉化(例如轉化速率)較低，和在(b)選擇中，在微膠囊中的第一物質的轉化(例如轉化速率)較低。在一些具體實施方案中，第一和第二反應促進劑能夠相互轉化,從而由此去活化其一或兩者，但是在反應系統(tǒng)中，由于第二反應促進劑被密封，可以至少部分被阻止這樣做。在本文中，"至少部分被阻止"是指密封阻止或抑制第二反應促進劑的去活化。因此，本發(fā)明提供一種好處，即在需要相互不相容的反應促進劑(例如催化劑)用于反應時(例如包括一個以上的步驟)，可阻止這些反應促進劑彼此之間相互作用，同時保持反應在單反應容器中進行的便利。相對于在類似系統(tǒng)(其中第二反應促進劑不被密封且能夠與第一反應促進劑相互作用)中的由第一反應促進劑引起的第二反應促進劑的去活化，或由第二反應促進劑引起的第一反應促進劑的去活化，在本發(fā)明的系統(tǒng)中，由第一反應促進劑引起的第二反應促進劑的去活化，或由第二反應促進劑引起的第一反應促進劑的去活化可以，例如，小于約50%，或小于約40，30,20，10，5，2，1，0.5或0.1%，和可以例如為約0.01，0.05，0.1，0.2，0.3，0.4,0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，15，20，25，30，35，40，45或50%，盡管在一些情況中，其可以大于約50%，例如為約50%至約90%?？梢酝耆柚贡景l(fā)明的反應系統(tǒng)中的去活化。圖1中說明了本發(fā)明具體實施方案的實施例，如下文詳細所述。在(a)情況中，由第一反應促進劑引起的第二物質的轉化速率可以足夠低，從而或者使得第二物質以可接受的產(chǎn)率和/或純度分離或使得第二物質進一步反應得到具有可接受的產(chǎn)率和/或純度的產(chǎn)物。因此，第一反應促進劑轉化比率，其定義為由第一反應促進劑引起的第一基質的轉化速率與由第一反應促進劑引起的第二基質的轉化速率的比率，可以大于約2，或大于約3，4，5，6，7，8，9，10，15，20，50或100。其可以為約2至1000，或5至1000，5至1000，10至1000，50至1000，100至1000，500至1000，2至100，2至50，2至20，2至10，2至5，5至100，10至100，50至100或10至50，例如約2，3，4，5，6，7，8，9，10，15，20，25，30，35，40，45，50，60，70，80，90，100，200，300，400，500，600，700，800，900或1000，或可以大于1000?？山邮艿漠a(chǎn)率，和獨立地可接受的純度，可以大于約50%，或大于約60，70，80，卯，95或99%，例如約50，55，60，65，70，75，80，85，卯，95，96，97，98，99，99.5或99.9%，以重量或摩爾計。還在(a)情況中，第一反應促進劑能夠使第一基質和第二基質相互轉化，即其可以使第一基質轉化成第二基質和使第二基質轉化成第一基質。因此例如，第一基質可以是手性化合物的第一光學異構體，和第二基質可以是手性化合物的第二光學異構體，和第一反應促進劑可以是能夠外消旋手性化合物的催化劑，例如酸催化劑。如果第二反應促進劑是酯化催化劑，其選擇性地酯化第二光學異構體從而形成光活性酯，那么第一反應促進劑不應任意大程度地外消旋該光活性酯，從而分離出相對較純的產(chǎn)物(這里的相對較純定義為上述的可接受的純度)。類似地，在(b)情況中，在微膠囊中的第一物質的轉化速率可以足夠低，從而或者使得第一物質以可接受的產(chǎn)率和/或純度分離或使得第一物質進一步反應得到具有可接受的產(chǎn)率和/或純度的產(chǎn)物，這里可接受的產(chǎn)率和純度如前所述。在該情況中，在微膠囊中的第一物質可以轉化成一種或多種不需要的副產(chǎn)物(如果發(fā)生)。還在(b)情況中，第二反應促進劑能夠使第一基質和第二基質在微膠囊中相互轉化，即其可以使第一基質轉化成第二基質和使第二基質轉化成第一基質。因此例如，第一基質可以是手性化合物的第一光學異構體，和第二基質可以是手性化合物的第二光學異構體，和第二反應促進劑可以是能夠外消旋手性化合物的催化劑，例如酸催化劑，該催化劑被密封在密封劑中。如果第一反應促進劑是酯化催化劑，其選擇性酯化第一光學異構體從而形成光活性酯，那么第二反應促進劑不能任意大程度地外消旋該光活性酯，從而分離出相對較純的產(chǎn)物(這里的相對較純定義為上述的可接受的純度)。反應系統(tǒng)可以包含一種或多種進一步反應促進劑(例如，試劑或催化劑)，其能夠將第一個雙偶合(twocoupledreaction)反應(即，由第一反應促進劑和微膠囊引起的反應)的產(chǎn)物轉化成最終產(chǎn)物(接下來可以將其從反應系統(tǒng)中分離出來)。在該情況中，在微膠囊中的由第一和進一步反應促進劑引起的最終產(chǎn)物的轉化可以較低，任選可忽略，任選為0。這些轉化速率可以足夠低，從而使得最終產(chǎn)物以可接受的產(chǎn)率和純度(如前述定義)分離出來?；蛘哂捎诘诙磻龠M劑不能轉化最終產(chǎn)物，或者由于至少部分阻止最終產(chǎn)物與第二反應促進劑接觸的物理阻擋，或者由于兩者，這些速率可以較低，可忽略或為0。第一反應促進劑可以被密封或不被密封。第一和第二反應促進劑可以，獨立地，包含一種或多種促進種類(facilitatingspecies)。如果反應促進劑包含一種以上的促進種類(例如2，3，4或5種促進種類)，這些種類可以一起運作，從而促進由那種反應促進劑引起的反應。每種所述的促進種類可以，獨立地，為催化劑或試劑。如果反應促進劑包含一種以上的促進種類，所述促進種類可以順序運作或協(xié)同運作，或一些可以順序進行，一些協(xié)同運作。協(xié)同運作的例子可以是，如果例如，第一反應促進劑包含催化劑和試劑，則試劑能夠在催化劑的催化作用下與第一基質反應從而形成第一物質。順序運作的例子可以是，如果例如，第一反應促進劑包含兩種催化劑，則第一基質的一種催化劑催化的反應形成中間體，和該中間體的另一種催化劑催化的反應形成第一物質。因此，在順序運作中，包含一種以上促進種類的反應促進劑將促進包括一串(acascadeof)分開的反應步驟的反應。本領域技術人員也可以容易地想到其它排列(例如，兩種催化劑和試劑，因此試劑在一種催化劑的催化作用下與第一基質反應從而形成中間體，和該中間體的另一種催化劑催化的反應形成第一物質)。每種進一步反應促進劑(如果存在)可以，獨立地，被密封或不被密封。密封的反應促進劑可以如第二反應促進劑(任選與第二反應促進劑分離，例如在微膠囊的不同層中，或在微膠囊中的分離的位點)，或如任何其他密封的反應促進劑一樣被密封在相同的微膠囊中，或被密封在不同的微膠囊中。用于任何密封的反應促進劑的密封劑可以與用于任何其它密封的反應促進劑的密封劑相同或不同。密封劑應該對其中用于反應促進劑的基質和對由所述反應促進劑制備的物質可滲透。密封劑可能對反應系統(tǒng)中任何一種或多種其它組分(反應促進劑，試劑，溶劑，其它基質，物質和產(chǎn)物)不可滲透，或具有較低的滲透性。特別地，如果第一和第二反應促進劑彼此不相容(即能夠相互作用從而由此使其一或兩者去活化)，則密封劑應該對第一和第二反應促進劑不可滲透，或具有較低的滲透性。密封劑可以摻入能夠通過密封劑選擇性滲透的化學個體(chemicalentities)。例如，公知某些蛋白質或通道結構(channelstructure)能夠通過膜選擇性傳送特定的種類，和可以將這些蛋白質或通道結構摻入到密封劑中用于選擇性滲透。每種密封劑，獨立地，可以包含聚合物或聚合物的混合物，或一些其它密封劑。這種或每種聚合物可以是聚電解質。密封劑可以包括一個以上的層，例如2，3，4，5，6，7，8，9或10層。該層或每層可以為約2至約50納米厚，或為約2至40，2至30，2至20，5至50，10至50，20至50，5至30或10至30納米厚，例如約2，3，4,5，6，7，8，9，10，15，20，25，30，35，40，45或50納米厚，或可以大于50納米厚。每層可以，獨立地包含聚合物或聚合物的混合物或一些其它材料。密封劑可以包含一層或多層帶電荷的聚合物層。密封劑可以包含一層或多層帶正電荷的聚合物層和一層或多層帶負電荷的聚合物層。密封劑可以包含交替的帶正電荷的聚合物層和帶負電荷的聚合物層。在一些具體實施方案中，密封劑，或其一層或多層，包含促進特定物質由此滲透的官能團。在一些具體實施方案中，密封劑，或其一層或多層，包含減緩或阻止特定物質由此滲透的官能團。第一和第二反應促進劑，和如果存在，進一步反應促進劑，每種可以獨立地以固體、液體、溶解的物質、乳化的物質、氣體或任何其它合適的形式存在于反應系統(tǒng)中。在一些具體實施方案中，第一和第二反應促進劑之一為固體，其它在溶液中。特別地，第一反應促進劑可以在溶液中，和第二反應促進劑可以為固體。本文中描述的多種基質、物質和產(chǎn)物，其每一種可以獨立地存在于溶液中。本發(fā)明還提供一種包含密封在密封劑中的反應促進劑的微膠囊。特別地，當在本發(fā)明的反應系統(tǒng)中使用時，或在本發(fā)明的方法中使用時，本發(fā)明提供一種包含密封在密封劑中的反應促進劑的微膠囊。更特別地，提供一種一起包含反應促進劑、基質和產(chǎn)物的微膠囊，所述反應促進劑、基質和產(chǎn)物被密封在密封劑中，其中反應促進劑能夠促使基質反應形成產(chǎn)物。在一個實施例中，提供一種包含沸石和芐基醇(benzylicalcohols)的對映體對(enantiomericpair)的微膠囊，所述沸石和醇的對被密封在聚合物密封劑中，其中醇能夠穿過密封劑。由第二反應促進劑引起的第一物質(上述b情況)或第二物質(上述a情況)的轉化可以較低，這或者是因為由第二反應促進劑引起的所述物質的轉化速率較低，或者是因為所述物質較慢地穿過密封劑與第二反應促進劑接觸。穿過密封劑的較慢速率可能是因為物質的分子大小，或因為極性、電荷、疏水性/親水性、特殊的親合力或一些其它性質。在一種或其它反應促進劑(或兩者)為固體的情況中，這些可能被物理阻止，不能穿過密封劑。反應系統(tǒng)還可以包含用于從第一反應促進劑和微膠囊分離產(chǎn)物的分離器。分離器可以包括過濾器、微過濾器、超過濾器、親合吸附劑、選擇性滲透膜或一些其它合適的分離器，或可以包含這些的兩種或兩種以上的組合。根據(jù)產(chǎn)物、第一反應促進劑和微膠囊，任選以及系統(tǒng)其它性質的本質，合適分離器的本質對本領域技術人員來說是顯而易見的。反應系統(tǒng)也可以包含用于純化分離的產(chǎn)物的純化器。純化器可以從試劑和/或從副產(chǎn)物和/或從一些其它不需要的物質分離出產(chǎn)物。再次，本領域技術人員將會容易地理解合適的純化器。這些純化器可以，例如包括蒸餾裝置、膜分離裝置、色譜分離器(gc，hplc，gpc，sec，tlc等)和其它。基質向相應物質的轉化可以是選擇性轉化。第一基質向第一物質的轉化可以是選擇性轉化，即第一反應促進劑可以是選擇性反應促進劑，和不能引起第二基質的轉化，或可以以比第一基質較慢的速率引起第二基質的轉化。第一反應促進劑的選擇性(即，由第一反應促進劑引起的第一基質的轉化速率除以由第一反應促進劑引起的第二基質的轉化速率)可以大于約1，或大于約1.5，2，3，4，5，6，7，8，9，10，15，20，50或100。其可以為約1至約100，或約2至1000，或5至1000，5至1000，10至1000，50至1000，100至1000，500至1000，2至100，2至50，2至20，2至10，2至5，5至100，10至100，50至100或10至50，例如約l.l，1.2，1.3，1.4，1.5，2，3，4，5，6，7，8，9，10，15，20，25，30，35，40，45，50，60，70，80，90，100，200，300，400，500，600，700，800，900或1000或可以大于1000。第二基質向第二物質的轉化可以是選擇性轉化，即微膠囊不能引起第一基質的轉化，或可以以比第二基質較慢的速率引起第一基質的轉化，或者因為第二反應促進劑是選擇性反應促進劑或因為第一基質不能穿過密封劑與第二反應促進劑接觸，或以較慢的速率穿過。微膠囊的選擇性(即，在微膠囊中第二基質的轉化速率除以在微膠囊中第一基質的轉化速率)可以大于約1，或大于約1.5，2，3，4，5，6，7，8，9，10，15，20，50或100。其可以為約1至約1000，或約2至1000，或5至1000，5至1000，10至1000，50至1000，100至1000，500至1000，2至100，2至50，2至20，2至10，2至5，5至100，10至100，50至100或10至50，例如約l.l，1.2，1.3，1.4，1.5，2，3，4，5，6，7，8，9，10，15，20,25，30，35，40，45，50，60，70，80，90，100，200，300，400，500，600，700，800，900或1000或可以大于1000。第一和第二反應促進劑可以相互作用(例如反應)以致由此使其一或兩者去活化，但是在本發(fā)明的反應系統(tǒng)，由于第二反應促進劑被密封，可以至少部分被阻止這樣做。例如，如果一種反應促進劑是酶，而另一種反應促進劑是酸催化劑，酸催化劑能夠使酶去活化(例如，變性)，使得酶無法起到其正常的作用。然而，酸催化劑被密封(或者可選擇地酶被密封)將至少部分阻止兩者之間的相互作用，從而使得兩者在單反應系統(tǒng)中保持活性。第一反應促進劑可以在反應介質(例如溶劑)中分散、懸浮、溶解或分布。反應介質可以包含一種以上的溶劑，或溶劑和助溶劑。反應介質可以包含表面活性劑，例如乳化劑。合適的溶劑將取決于第一反應促進劑、基質、由第一反應促進劑和微膠囊制備的物質、微膠囊(尤其是密封劑)等的一種或多種性質。反應介質可以是或者極性或者非極性的有機反應介質。反應介質可以是水性的，且可以包含水溶液。反應介質可以包含有機組分和水性組分的組合。反應介質可以包含無機的非水性組分。根據(jù)需要，反應介質可以包含一種或多種鹽。反應介質能夠溶解、分散、懸浮或乳化第一反應促進劑，且能夠分散或懸浮微膠囊。反應介質可以具有合適的極性，從而能夠與微膠囊相容。微膠囊的平均(重均或數(shù)均)直徑可以為約0.2至約10微米，或約0.2至5，0.2至2，0.2至l，0.5至5，0.5至2，0.5至l，1至10，2至10，5至10，l至5或2至5微米，例如約0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，5.5，6，6.5，7，7.5，8，8.5，9，9.5或10微米，或者可以大于約10微米或小于約0.2微米。如果系統(tǒng)包含一種以上的微膠囊(例如，如果一種以上的反應促進劑被密封在不同的微膠囊中)，則每種微膠囊可以，獨立地，具有上述的平均直徑。微膠囊可以是球形，或接近球形，或可以是卵形、多面體、扁球形、片形、圓形、不規(guī)則形狀或一些其它合適的形狀。在微膠囊不是球形的情況時，上述的直徑可以是最大直徑、最小直徑、平均直徑或一些其它合適的尺寸。微膠囊可以包含用于吸收能量(例如輻射)的能量吸收器，任選地用于將能量轉化成一種能夠被轉移到第二基質和/或第二反應促進劑的形式，以促使由第二反應促進劑引起的反應。在一些具體實施方案中，能量吸收器是輻射吸收器。其可以例如能夠吸收輻射從而使膠囊內的局部溫度升高，從而加速第二反應促進劑引起的基質的轉化。例如，第二反應促進劑可以包含能夠將微波輻射能量轉化成熱的金屬。在該情況中，微膠囊中的局部溫度可以為約40至250°C，或約40至200，40至150，40至100，40至60，50至250，100至250，150至250，50至150，50至IOO或100至150°C，例如約40，50，60，70，80，90，100，120，140，160，180，200，220，240或250°C，或一些其它溫度。在一些具體實施方案中，微膠囊外的溫度保持在較低的溫度，例如低于約0，5，10，15，20或25。C，和如上所述，微膠囊內的局部溫度保持在較高的溫度。在該情況中，微膠囊內的溫度可以為約0至40。C，或0至20，O至IO，10至40，20至40，10至30或15至25。C，例如約0，5，10，15，20，25，30，35或4(TC。可選擇地，微膠囊可以包含用于吸收輻射(例如，紫外輻射)的光敏劑或光引發(fā)劑(例如安息香醚)以催化輻射引起的基質的反應。在該情況中，密封劑應該對光敏劑或光引發(fā)劑吸收的輻射波長基本上可透過(例如，至少透過約50，60，70，80，90或95%)。一種形式，本發(fā)明的反應系統(tǒng)包含能夠將第一基質轉化成第一物質的第一反應促進劑，和多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含被密封在密封劑中的第二反應促進劑。所述第二反應促進劑能夠將第二基質轉化成第二物質，其中第二基質能夠穿過密封劑與第二反應促進劑接觸，且第二物質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出。在該特殊的形式中，第一和第二反應促進劑可以相互作用以致由此使其一或兩者去活化，但是在本發(fā)明的反應系統(tǒng)，由于第二反應促進劑被密封，可以至少部分被阻止這樣做。優(yōu)選地在本發(fā)明的該形式中，密封劑基本上對第一反應促進劑和第二反應促進劑不可滲透。本發(fā)明的該形式能夠提供一種系統(tǒng)，其中相互不相容的反應促進劑能夠共存，且一種反應促進劑能夠與其它反應促進劑基本上不相互作用(例如去活化)地發(fā)揮它們各自的功能。在一些具體實施方案中，或者(a)第一物質是第二基質，或(b)第二物質是第一基質。在該情況中，系統(tǒng)能夠促使由兩種反應促進劑引起的順序反應。在第三，和任選地進一步反應促進劑的作用下，這些順序反應的產(chǎn)物可以進一步反應。因此例如，第三反應促進劑可以存在于反應系統(tǒng)中，其被密封從而至少部分阻止與第一反應促進劑的相互作用。該反應促進劑能夠促進第二物質(上述a選擇)或第一物質(上述b選擇)的產(chǎn)物的反應?？蛇x擇地(或另外)，反應系統(tǒng)可以包含通過能夠至少部分阻止反應促進劑和微膠囊穿過的選擇性滲透膜與第一反應促進劑和微膠囊分開的第三反應促進劑。例如，本文所述的DKR系統(tǒng)可以通過膜與水解的催化劑隔開，所述膜至少部分阻止催化劑和微膠囊的穿過，和還至少部分阻止醇光學異構體的穿過，但是允許其酯穿過。在該情況中，向膜的DKR—面添加外消旋醇將產(chǎn)生本文其它地方所述的醇的單光學異構體的酯。然后該酯穿過膜，在其中被水解催化劑水解，從而僅再生出醇的單光學異構體。如果在該實施例中，水解催化劑被微密封，則這將便于醇的單光學異構體的隔離，所述醇的單光學異構體是所需產(chǎn)物。如下文中詳述，這在圖lb中進行闡述。在本發(fā)明的該形式的另一個具體實施方案中，由一種反應促進劑制備的物質能夠穿過選擇性膜到達第三反應促進劑，且由此制備的物質能夠穿回膜以用作用于其它反應促進劑的基質。如下文中詳述，這在圖lc中進行闡述。如上所述，本發(fā)明也提供一種使用反應系統(tǒng)進行反應的方法。當在反應系統(tǒng)中加入或第一基質或第二基質或第一基質和第二基質兩者時，或者(a)第一基質被轉化成第二基質和第二基質被轉化成第二物質，或(b)第二基質被轉化成第一基質和第一基質被轉化成第一物質?？梢詳嚢?、振蕩、混合、超聲或攪動反應系統(tǒng)以利于系統(tǒng)的相關組分與基質有效接觸。攪動不應足夠強烈從而避免導致微膠囊破裂。因此，本發(fā)明的反應器可以包含攪拌機(agitator)，例如攪拌器(stiirer)、振動器、混合器、超聲儀或其它攪拌機。可以在基本上不引起反應系統(tǒng)的組分破壞的任何合適溫度和壓力下進行該方法。通常使用大氣壓，但是本領域技術人員也會容易理解反應需要不同的壓力(例如，高壓)的情況。如果需要高壓，則本發(fā)明的反應器可以包含用于包含反應系統(tǒng)的壓力容器。反應溫度應足以在可接受的時間內獲得所需的轉化，而不會引起反應促進劑、密封劑、基質、由反應促進劑制備的物質和最終產(chǎn)物(如果從反應促進劑制備的物質中分離出來)的去活化和/或降解(例如，變性(denaturation)，轉換成不需要的副產(chǎn)物等)。在本文中，去活化是指一種物種轉化成不能起到其正常功能，或更少能起到其正常功能的形式。性能的減少可以是，例如，至少約50，60，70，80,90或95%，且可以是約50，55，60，65，70，75，80，85，90，91，92，93，94，95，96，97，98，99，99.5或99.9%，雖然在一些情況中，其可以小于約50%，例如約10至約50%。因此，反應促進劑的去活化可以指其被抑制。在本文中，去活化可以指完全去活化，例如性能的減少為100%的情況。溫度通常為約0至IO(TC，或約0至50，0至20，O至IO，10至100，20至100，50至100，10至90，10至50，20至50或20至40。C，例如約0，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，60，70，80，90或100。C，雖然偶爾溫度可以在100。c以上或o。c以下。溫度可以為室溫或環(huán)境溫度。因此，反應器配置用于控制反應系統(tǒng)的溫度的溫度控制器。溫度控制器可以包含加熱器和/或冷卻器和可以包含控制單元。該方法可以包括使用能夠被反應系統(tǒng)的組分、第一或第二基質或這些一種以上的組分吸收的波長輻射來輻照反應系統(tǒng)。輻射可以是紅外線(IR)、紫外線(UV)、可見光、微波、超聲波或其它合適的輻射。圖la闡述了本發(fā)明的一個具體實施方案。圖la中，系統(tǒng)10包含能夠以比將第二基質S2轉化成副產(chǎn)物P2高的速率，將第一基質Sl轉化成產(chǎn)物P1的第一催化劑C1。系統(tǒng)10還包含多種微膠囊20，為了簡化的目的，圖la中僅顯示了其中的一種。每種微膠囊20包含密封在密封劑30中的第二催化劑C2。催化劑C2能夠使基質Sl和S2相互轉化?；|Sl和S2能夠穿過密封劑30。通過催化劑C2不能將產(chǎn)物P1轉化成副產(chǎn)物P2，任選地因為P2不能穿過密封劑30。催化劑Cl懸浮或溶解在載體液體40中，和微膠囊20懸浮在載體液體40中?？赏ㄟ^攪拌幫助懸浮(未在圖la中表示)。基質Sl和S2以及產(chǎn)物Pl也可以在液體40中溶解。反應系統(tǒng)10可以包含在容器50中。在運作中，將Sl和S2的混合物(通常為等摩爾混合物)添加到反應系統(tǒng)10中。Sl轉化成產(chǎn)物P1，而S2向副產(chǎn)物P2的轉化率相當?shù)?。Pl不能被催化劑Cl或C2轉化，因此在系統(tǒng)10中累積。由于Sl轉化成Pl的消耗，這導致在系統(tǒng)10中S2相對于Sl過量。Sl和S2能夠穿過密封劑30與催化劑C2接觸，所述催化劑使Sl和S2相互轉化，從而再生成Sl和S2的等摩爾混合物。然后該混合物從微膠囊20中穿出。該方法使得Sl從S2得到連續(xù)的供給，其將被轉化成產(chǎn)物Pl。在不存在相互轉化催化劑C2時，由Sl和S2的等摩爾混合物獲得的產(chǎn)物Pl的最大產(chǎn)率將為50%，然而，由于C2從S2提供了額外的Sl，因此大于50%的產(chǎn)率是可能的。圖lb描述了另一個具體實施方案。在圖lb中，系統(tǒng)100包含DKR面(side)110和水解面120，它們由選擇性膜130分開并且包含在容器140中。面110包含酯化催化劑Cl，所述Cl能夠選擇性催化醇異構體Al與試劑R的反應以形成光活性酯El。面110還包含密封在密封劑150中的補償(equilibration)催化劑C2。催化劑Cl和C2能夠相互作用從而至少部分去活化C1，然而由于C2被密封，至少部分被阻止這樣做。密封劑阻止催化劑Cl和C2的穿過，且優(yōu)選阻止酯El的穿過，但是允許醇Al和A2穿過。面120包含水解催化劑C3，所述C3能夠水解酯E1從而再生得到醇光學異構體Al。選擇性膜130將面110和面120分開，且能夠至少部分阻止催化劑Cl和醇光學異構體Al和A2以及包含催化劑C2的微膠囊的穿過。膜130能夠允許酯El穿過。在系統(tǒng)100的運作中，當將光學異構體A1和A2，或任選地僅異構體A2，添加到容器140的面110中時，Al(如果存在)和A2穿過密封劑150進入微膠囊，并被催化劑C2所補償。Al和A2從微膠囊中穿出，在微膠囊中催化劑C1催化A1的酯化從而形成E1。在C2作用下，通過滲透密封劑和利用Al補償，A2被A1再次補償。El穿過膜130達到面120，并被催化劑C3水解從而再生成A1。Al不能夠穿過膜130，因此被包在系統(tǒng)100的面120中。因此，系統(tǒng)提供了或者由A2或者由Al和A2的混合物選擇性生成Al的方法。隨著通過轉化成El，A1被連續(xù)從DKR面110除去，A2通過催化劑C2被連續(xù)轉化成Al。圖lc闡述了一個進一歩的具體實施方案。在圖lc中，反應系統(tǒng)200包含能夠將第一基質Sl轉化成第一物質Pl的第一催化劑Cl。系統(tǒng)200還包含多種微膠囊210(為了簡化的原因，僅顯示了其中一種)。每種微膠囊210包含密封在密封劑220中的第二催化劑C2，所述第二反應促進劑能夠將第二基質S2轉化成第二物質P2。第二基質S2能夠穿過密封劑220與第二催化劑C2接觸和第二物質P2能夠穿過密封劑220從微膠囊210中穿出。在該實施例中，第一和第二催化劑Cl和C2能夠相互作用，從而由此去活化其一或兩者，但是在反應系統(tǒng)200中，由于第二反應促進劑C2被密封劑220密封，至少部分被阻止這樣做。密封劑220對第一反應促進劑Cl和第二反應促進劑C2不可滲透。催化劑Cl和C2位于容器240內的載體液體230中。容器240也包含膜250和催化劑C3(也任選位于載體液體230或一些其它載體液體中)。膜250將催化劑Cl和微膠囊210與催化劑C3分開，因為其對于它們不可滲透。這種分開目的在于阻止催化劑Cl和C2與催化劑C3之間相互作用，或可能易于產(chǎn)物P2的分離，或可能為了一些其它目的，例如阻止Pl向S2轉化的副產(chǎn)物與Cl或C2接觸。膜250能夠允許物質Pl和基質S2穿過。其可任選地對Sl、P2和Pl向S2轉化的副產(chǎn)物中的一種或多種不可滲透。催化劑C3能夠催化物質P1向基質S2的轉化。在運作中，當將基質S1添加到容器240中時，其可以通過C1被轉化成P1。然后P1穿過膜250并通過C3轉化成S2。然后S2穿過膜250并進入微膠囊210(穿過密封劑220)，在微膠囊中其通過C2被轉化成P2。在該實施例中，P2是反應的最終產(chǎn)物。在一些情況中，P2可能對催化劑C3敏感，并且其通過膜250至少部分被阻止接觸C3，其中所述P2不能穿過膜250。圖ld闡述了本發(fā)明的再一個具體實施方案。在圖ld中，系統(tǒng)300包含能分別促進基質S1向產(chǎn)物P1，S2向產(chǎn)物P2，S3向產(chǎn)物P4和S4向產(chǎn)物P4的反應的反應促進劑C1、C2、C3禾nC4。微膠囊M2和M4分別包含反應促進劑C2和C4，所述C2和C4分別密封在密封劑E2和E4中。為了簡化的目的，僅顯示了每種微膠囊M2和M4的其一，然而在實踐中，每種存在多個微膠囊。系統(tǒng)300位于容器310中，所述容器310包含被選擇性滲透膜325分開的兩個室315和320。催化劑Cl和微膠囊M2位于室315中，催化劑C3和微膠囊M4位于室320中。室315和320也包含載體液體，任選為溶劑，和催化劑C1和C3，且微膠囊M2和M4分散在載體液體中。通常在系統(tǒng)300中，Cl和C2不相容(即可能相互作用，由此使其一或其它的去活化)和C3和C4不相容。可選擇地，C2和C4的微密封可以用于簡化產(chǎn)物的分離。在系統(tǒng)300中，S2和S4能夠分別穿過密封劑E2和E4以分別進入微膠囊M2和M4，且P2和P4能夠分別穿過密封劑E2和E4以分別從微膠囊M2和M4中出來。膜325通常對催化劑Cl和C3以及微膠囊M2和M4不可滲透，雖然在某些模式中不是這種情況。將會容易理解存在運作系統(tǒng)300的多種模式。例如在一種模式中，產(chǎn)物Pl用作基質S2，產(chǎn)物P2用作基質S3和產(chǎn)物P3用作基質S4。在這種模式中，在室315中添加基質Sl導致通過Cl將Sl轉化成S2。然后S2穿過密封劑E2進入微膠囊M2，并通過反應促進劑C2轉化成S3，然后所述S3穿過E2從M2出來，并穿過膜325。然后其通過C3轉化形成S4。S4穿過密封劑E4進入微膠囊M4導致通過C4轉化成P4，然后所述P4穿過E4作為一串反應的最終產(chǎn)物從M4出來。例如如果C3和C4不相容且Cl和C2不相容，和如果P4與Cl不相容且不能滲透膜325，則這種模式可能是有用的?？蛇x擇地，在簡化從Sl和S2，和/或從Cl分離最終產(chǎn)物P4中，這種模式是有用的。在另一種可能的模式中，C2是S1和S2的補償催化劑，和C4是S3和S4的補償催化劑。在這種模式中，P2用作S1，P1用作S4，和P4用作S3。因此，在運作中，當將Sl和S2—起添加到室315中時，Sl通過Cl轉化成P1，和S2進入微膠囊M2，在微膠囊M2中所述S2被S1補償從而為催化劑C1提供額外的進料以生成P1。然后P1穿過膜325進入室320。然后其進入微膠囊M4，在微膠囊M4中其用作S4，所述S4被S3(即P4)補償。S3從微膠囊M4中出來并通過催化劑C3轉化成最終產(chǎn)物P3。如上所述，可以容易地設計出許多其它的系統(tǒng)300的運作模式。另外，可以添加通過選擇性滲透膜與前述室分開的其它室，其可以包含密封和/或未密封的反應促進劑，從而進行更復雜的一連串反應。在本發(fā)明的一個具體實施方案中，密封的催化劑引起手性分子中光學中心的外消旋，和另一種催化劑提供一種光學異構體的選擇性反應。將會理解許多化合物包含可能或者通過相同的機理或者通過不同的機理異構化的兩個或兩個以上的中心。例如，分子可以包含兩個不對稱的中心，這提供非對映異構體對的可能，或者其可以包含一個不對稱的中心和一個雙鍵，這提供所述雙鍵的順式和反式異構體的光學異構體的可能。在后一種情況中，例如，該具體實施方案可以被擴展，使得存在兩種補償催化劑，一種用于補償每個異構化的位點(即雙鍵或不對稱的中心)，和兩種選擇性轉化催化劑，每一種用于選擇性轉化異構化位點的特定構型，在這種方式中，該具體實施方案可以提供由非對映異構體的混合物或由具有兩個異構化位點的其它化合物選擇性獲得一種或多種產(chǎn)物的方法。很明顯地，也可以設計其它相關的運作模式。在一些具體實施方案中，本發(fā)明涉及使得其它不相容催化劑共存的新系統(tǒng)，即相對于另一種催化劑，使用聚合物納米膠囊包圍和保護一種催化劑。聚合物納米膠囊及其制備構成了在藥物/DNA釋放、生物傳感器、聚合物化學、納米粒子合成和催化應用中一個令人興奮的研究領域。特別地，已經(jīng)廣泛地研究了使用層層(LbL)自組裝將聚電解質(PE)納米膠囊組裝到合適的模板。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)得到的聚電解質多層膠囊膜在多種溶劑中是結實、穩(wěn)定的，且對于小分子可選擇性滲透(但是對于大分子不可)。這些性質使得空的聚電解質納米膠囊成為用于催化納米反應器的優(yōu)異的候選者，因為它們能夠密封大分子催化劑(例如酶或納米粒子)，而允許小分子基質和產(chǎn)物容易地穿過膜。一種獲得純對映異構體的一種方法是手性池(chiralpool)的動力學拆分。這需要(entail)—種選擇性催化劑，其比轉化其它對映異構體更快地將外消旋混合物中的一種對映異構體轉化成其產(chǎn)物(圖2(a))。圖2顯示(a)經(jīng)典動力學拆分，其中將基質Sw轉化成產(chǎn)物P/^比將基質Ss轉化成產(chǎn)物Ps快(例如，通過酶)，這樣生成對映異構體過量的產(chǎn)物Pw，和(b)動態(tài)動力學拆分，其中拆分步驟如(a)中進行，這樣生成了對映異構體過量的基質Ss和產(chǎn)物P^。然而，外消旋催化劑同時將過量S^對映異構體原位轉化成Sw。如果拆分步驟非常具有選擇性(kw》ks)和比外消旋反應慢得多(krac》kw，ks)，則能夠獲得接近定量的p^產(chǎn)率。然而，經(jīng)典動力學拆分局限于50%的最大理論產(chǎn)率。通過引入原料的原位外消旋從而理論上得到一種對映異構體的定量產(chǎn)率，動態(tài)動力學拆分(DKR)對該方法進行了改進(圖2(b))。涉及異構化催化劑和選擇性拆分催化劑的組合的天然形成的方法是公知的(圖3)。圖3顯示了部分的糖酵解路線，其中果糖-1,6-二磷酸鹽(fructose-1,6-bisphosphate)(FBP)l皮酉每醛縮酉每(enzymealdolase)分開從而形成異構產(chǎn)物GAP和DHAP。這些產(chǎn)物被酶TIM異構化，且僅異構體GAP同時被酶GADPH轉化成1，3-二磷酸甘油酸酯(1,3-bisphosphoglycerate)(1，3-BPG)。尤其已經(jīng)廣泛研究了仲醇的DKR。通常使用脂肪酶作為選擇性酯化催化劑和外消旋催化劑組合來進行拆分步驟而進行這些反應。外消旋催化劑包括銠、鈀和釕種類。實際上，在應用于各種仲醇基質以及二醇和手性伯胺時，CALB酶和釕外消旋催化劑的組合證明是一種非常有效的DKR的通用方法。也已經(jīng)報道了使用CALB利用固體酸性H-(3沸石作為外消旋催化劑的節(jié)基仲醇的DKR，但是涉及通過兩相系統(tǒng)由pH-敏感的酶來多價螯合(sequester)沸石。這闡述了在DKR反應中催化劑之間相互容忍的極其重要性，甚至已經(jīng)全面研究了非常成功的釕外消旋催化劑類，從而設計與酶更相容的催化劑。南極假絲酵母脂肪酶B(CandidaantarcticaLipaseB)(CALB)是在很多種化學合成中非常通用的酶催化劑。其可以由南極假絲酵母(yeastCandidaantarctica)分離出來，且能夠進行甘油三酯的高度選擇性水解。CALB由317氨基酸殘基組成和具有33kDa的分子量。其為尺寸大約為30Ax40Ax50A的球狀蛋白質，且包含對活性位點非常嚴格的入口，認為所述入口負責酶的高度基質選擇性和立體選擇性。CALB還催化許多基質的選擇性酯化(和水解)，且在許多不同的有機介質中顯示了活性，使得其可在有機合成中用作非常具有吸引力的選擇性催化劑。P沸石是具有三維的、由保持電荷平衡所必需的大量陽離子補償?shù)膸в胸撾姾傻目蚣艿亩嗫坠桎X酸鹽材料(參見圖4)。其孔構成直徑為6.6或5.6A的通道，這些通道在整個結構中彼此相互垂直生長。1967年第一次被合成，該材料被廣泛用于烴的多種催化反應，例如裂解、烷基化、異構化和歧化反應。卩沸石易于制備，且可以變化合成步驟從而得到小到200納米的納米晶體(nanocrystal)。當使用質子作為反離子獲得電荷平衡時，該材料變得高度酸化。這種酸的形式，H-P沸石，顯示了強的局部酸性，其不會漏進水溶劑中。圖4顯示了p沸石的結構，顯示了(a)顯示孔通道的框架結構在頂點上的Si/Al原子，在線中點上的氧原子；和(b)顯示在二氧化硅網(wǎng)絡中的Al摻雜結構，所述二氧化硅網(wǎng)絡使得在框架上產(chǎn)生負電荷，和因此反離子(A+)的示意圖。H-p沸石的局部酸性(localizedacidity)使得其成為一種用于密封的理想的酸催化劑，其保證任何的酸催化反應將僅在膠囊內發(fā)生。而且，作為多相催化劑，沸石能夠容易地呆在對于小分子基質和產(chǎn)物仍舊是多孔的膠囊中。在作為雙功能催化劑的能力中，沸石也是用于密封的有利催化劑，其結合了酸性和氫化-脫氫性質。酸性沸石經(jīng)常負載在精細分散的金屬上，例如鉑或鈀金屬，從而得到具有這兩種催化活性的材料。這些雙功能催化劑已經(jīng)被廣泛用于烴的多種催化反應。在密封中，支持雙催化功能的單沸石的能力結合使用選擇性膜能夠提升用于選擇性催化的新系統(tǒng)。例如，酮能夠被還原成仲醇，且該產(chǎn)物由密封的雙功能催化劑的雙氫化-脫氫活性和酸性原位外消旋。另外，催化劑能夠被僅允許一種產(chǎn)物對映異構體逸出的選擇性膜密封。該系統(tǒng)能夠提供選擇性還原，例如理論產(chǎn)率高達100%，而不需要昂貴的和合成艱難的傳統(tǒng)的選擇性催化劑。層層(Layer-by-Layer)(LbL)組裝使得帶正電荷的種類和帶負電荷的種類在表面上交替吸收從而形成結實的多層膜。聚電解質，具有含有電解質基團的單體單元的聚合物非常適合該任務。在涂層過程中，它們顯示了對大多數(shù)表面的良好粘合和由溶液中同種電荷種類之間的靜電排斥引起的膜厚度的自調節(jié)。在文獻中通常使用的一些聚電解質的例子包括聚(丙烯酸)(PAA)，聚(烯丙胺鹽酸鹽)(PAH)，聚(二烯丙基二甲基氯化銨)(PDA)和聚(4-苯乙烯磺酸鈉)(PSS)(圖5)。圖5顯示了聚電解質(a)聚(4-苯乙烯磺酸鈉)(PSS)和(b)聚(二烯丙基二甲基氯化銨)(PDA)的結構。原來LbL組裝用于在平面上制造聚電解質薄膜，近來己經(jīng)被采用在膠體粒子上形成多層膜。通過使用有機或鹽膠體模板，有可能生產(chǎn)出能夠通過模板的溶解形成中空的納米膠囊。得到的納米膠囊在溶液中穩(wěn)定，且趨于保持它們模板的形狀。雖然拉伸和干燥能夠使膠囊變形，但是這些影響通常通過添加水而被逆轉。多層PE膠囊膜也顯示了非常有用的半透性性質，其排斥高分子量分子但是允許低分子量種類的擴散。這種性質在允許大分子種類例如酶和多相催化劑的密封中是重要的。聚電解質納米膠囊主要應用于藥物/DNA傳送，生物傳感器，聚合物化學，納米粒子合成和催化。LbL組裝使得催化劑被密封，從而形成具有多種有用性質的細胞樣(cell-like)的納米反應器。由于PE膠囊的半透性，膜組分的仔細選擇能夠產(chǎn)生一種阻止催化劑從外部環(huán)境進入膠囊同時允許所需基質擴散進入膠囊和進入催化劑的催化系統(tǒng)。迄今為止，通常在隔離(如模板或室)中使用膠囊用于納米粒子或聚合物結構的組裝。已經(jīng)成功地使用具有嵌在膜中的催化劑材料的膠囊作為納米反應器，如圖6所示。圖6顯示了在它們的膜中由包含Pd團簇(cluster)(2摩爾％)的納米膠囊催化的苯乙炔(1)和4-碘甲苯(2)之間的Sonogashira交叉偶合反應。形成具有大于99%選擇性的產(chǎn)物，對-甲基二苯基乙炔(3)。而且，對于在生物合成中使用的酶密封存有相當?shù)呐d趣，且已經(jīng)成功地制備出包含催化活性酶的納米反應器。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些納米反應器阻止密封的酶免受高分子量抑制劑的干擾，所述抑制劑不能透過半透性的膠囊膜。而且，在產(chǎn)生立體中心的反應中，使用手性的選擇性可滲透膜包圍催化劑能夠產(chǎn)生對映異構體過量(enantiomericexcess)。在以前，薄的光活性聚電解質膜顯示一些對映選擇性，因此能夠成為所述膜的優(yōu)異候選者。最終，在膜中使用手性組分能夠在反應中通過試劑和/或產(chǎn)物對映異構體的選擇性滲透增加對映選擇，從而提供新的不對稱合成路線。聚電解質膜對大分子種類的不可滲透性增加了在經(jīng)由密封的催化劑區(qū)室化(compartmentalization)中的應用。長期以來一直研究在單反應系統(tǒng)中結合多成分、相互干擾催化劑的能力，尤其是在動態(tài)動力學拆分領域中。以前解決該問題的方法包括膜反應器、兩相體系和催化劑的順序添加。然而，本發(fā)明公開通過將膜反應器的完全組裝減小到真實的納米范圍的尺寸，能夠發(fā)現(xiàn)一種通常單罐(one-pot)的單相溶液(其具有相關的好處)。本文中描述了使用聚電解質膠囊保護pH-敏感的酶，南極假絲酵母脂肪酶B(CALB)免受固體酸H-(3沸石的干擾(通過密封后者)，因此能夠在仲醇的單罐動態(tài)動力學拆分(DKR)中使用兩種催化劑。使用這種方法，得到了毫無疑義地超過經(jīng)典動力學拆分的50%的最大理論產(chǎn)率的產(chǎn)率(因此證明了動態(tài)動力學拆分的運作)。而且，顯示了膠囊的保護能力。使用文獻中描述的LbL方法將聚電解質聚(二烯丙基二甲基氯化銨)(PDA)和聚(4-苯乙烯磺酸鈉)(PSS)交替沉積在H-P沸石粒子的表面上。使用熒光顯微鏡證明了沸石粒子的密封，因為當在UV范圍內激發(fā)時，膠囊膜顯示了弱的藍色熒光(圖7)。圖7顯示直接涂層的沸石粒子(xl00放大倍數(shù))。作為膠囊納米反應器的交替路線，將碳酸鈣沉淀在沸石納米粒子上，從而產(chǎn)生平均尺寸為8-10微米的球形模板。經(jīng)過這些模板的PE涂層和碳酸鈣基體的溶解，得到包含"松散"的沸石粒子的中空膠囊。通過在密封之前離子交換的熒光團[RU(bipy)3f+的靜電固定得到的沸石粒子的熒光標記，使得能夠使用熒光顯微鏡檢測得到的納米反應器(圖8)。圖8顯示了沸石納米反應器的落射熒光(epifluorescence)顯微照片(xl00放大倍數(shù))，其顯示了由聚電解質膠囊包圍的熒光標記的沸石。這些納米反應器作為用于仲醇的外消旋的催化劑進行試驗，一種酸性沸石(尤其是H-p沸石)對于催化井(catalyzewell)公知的反應。由于酸性沸石被堿性模板所猝滅，經(jīng)由碳酸鈣模板制備的納米反應器不顯示任何活性。圖9顯示了對于各種沸石催化劑，("-l-苯基乙醇的外消旋的時間進度。如圖9所示，直接涂層的沸石保持其催化活性，僅有由于基質擴散穿過PE膠囊膜引起的很少的消減。反應條件是(i)-l-苯基乙醇(100微升，0.827毫摩爾)，沸石催化劑(10毫克)，正十二烷(內標，100微升,0.439毫摩爾)，甲苯(50毫升)大氣壓力，60°C。已獲得用于外消旋化的催化活性的沸石納米反應器，其保持與酶CALB結合從而進行仲醇的DKR(參見圖10)。圖10說明了1-苯基乙醇的動態(tài)動力學拆分的方案，其使用H-卩沸石納米反應器和CALB，以及用作酰基給體的乙酸乙烯酯。以前己經(jīng)使用這種沸石/酶結合的催化劑用于這種反應，但是需要兩相體系和酶固定化來獲得催化劑彼此之間的宏觀分離。正如對于大多數(shù)酶，CALB的活性和選擇性對pH非常敏感，因此酶預期與酸性沸石不相容。希望通過使用具有對大分子酶不可滲透的膜的沸石納米反應器，能夠使兩種催化劑摻入單反應系統(tǒng)中從而進行DKR。使用多種溶劑、基質和基質/催化劑濃度比來嘗試DKR反應。對于每套反應條件，使用兩種對比試驗一種使用未密封的沸石，而不使用沸石納米反應器，和另一種不使用沸石。使用這些對比試驗來評估納米膠囊對催化劑相容性的影響。結果給出幾種趨勢。第一種，當游離的未密封的沸石加入到酶中，酶選擇的酯的產(chǎn)率和ee—般較差，表明酸性沸石實際上與pH-敏感的酶相互干擾。第二種，當使用膠囊時，膠囊顯著減弱了這種相互干擾，對于使用納米反應器的反應，其得到比未密封的沸石的反應顯著較高的產(chǎn)率和w。顯示這是由于大分子酶被排斥在納米反應器的內部之外，和因此其被保護遠離酸性沸石。分離試驗表明隨著時間沒有顯著的酯產(chǎn)物的外消旋(正如預期)，沸石催化本身也沒有顯示顯著的非手性酯化，因此證明在^(對映異構體過量)中還原的歸屬(attribution)和對酶產(chǎn)生的減損。PE膠囊自身也沒有顯示任何催化活性。第三種，通過調節(jié)沸石納米反應器和CALB的相對濃度，獲得了所需產(chǎn)物對映異構體的產(chǎn)率，其毫無疑義地超過了經(jīng)典拆分的50%的障礙，因此證明了DKR的出現(xiàn)。對于試驗的兩種基質，得到的最好結果是對于1-苯基乙醇以81%m得到63。/。產(chǎn)率的(X)-酯(70%的酯總產(chǎn)率)和對于1-茚滿醇以92%m得到57%產(chǎn)率的選擇性酯對映異構體(59%的酯的總產(chǎn)率)。雖然獲得了粗定量的轉化率，但是大量原料由于脫水副反應而損失，限制了總的酯產(chǎn)率。進一歩優(yōu)選的反應(尤其是抑制完全的脫水反應，例如通過使用富含水的溶劑)能夠導致得到甚至更好的產(chǎn)率和對映選擇性。總之，發(fā)明人已經(jīng)制備了催化活性的納米反應器，并使用它們得到用于仲醇的DKR的新催化系統(tǒng)。更一般地，本發(fā)明提供了一種催化劑保護的新方法，其能夠使得在將來更廣泛和靈活地使用多催化劑系統(tǒng)。使用聚電解質的LbL沉積來密封H-(3沸石粒子，發(fā)現(xiàn)得到的納米反應器具有催化活性。也使用包圍沸石的碳酸鈣模板(其在涂層之后被溶解)制備具有較大內部容積的納米反應器。而且，納米反應器與酶CALB結合從而提供仲醇的動態(tài)動力學拆分的新路線。對于1-苯基乙醇和1-茚滿醇成功地進行該反應。已經(jīng)獲得高達70%的產(chǎn)物產(chǎn)率。己經(jīng)獲得高達92%的對映異構體過量。而且，催化劑的密封顯著地改進了產(chǎn)物產(chǎn)率和ee，表明膠囊膜積極地保護pH-敏感的酶免受酸性沸石的干擾。這表明了聚電解質納米反應器不僅在DKR中，而且用于催化劑保護和更一般地反應區(qū)室化的用途。在單反應系統(tǒng)中摻入多成分-相互干擾催化劑和使反應區(qū)室化的能力具有廣泛的應用，尤其是對成串(cascade)反應和DKR。實施例實施例闡述了本發(fā)明對動態(tài)動力學拆分的應用。描述了膠囊的合成。提供了H-(3沸石和南極假絲酵母脂肪酶B(CALB)作為兩種多成分-相互干擾催化劑(由于前者的酸性和后者的pH-敏感性)，如果在單系統(tǒng)中結合，其能夠進行仲醇的動態(tài)動力學拆分。密封的目標是H-p沸石，其作為甚至在水性系統(tǒng)中顯示非常局部的酸性的固體酸催化劑，和討論了形成相應聚電解質納米反應器的各種方法。表征了這些納米反應器，并最終與用于幾種仲醇的成功的動態(tài)動力學拆分的脂肪酶結合，因此闡明了一種在多催化劑系統(tǒng)中催化劑保護和分離的新方法。一種最常用的制備納米膠囊的合成方案是具有帶正電荷聚電解質和帶負電荷聚電解質的交替層的模板的涂層，然后溶解掉模板。碳酸鈣是一種特別方便的模板，因為小(1-10微米)的球形粒子易于制備且能夠最終通過在EDTA溶液中簡單地溶解除去。這種模板被溫和地除去與某些膠體模板需要苛刻的酸性條件形成對比。根據(jù)文獻的方法，通過在快速攪拌下，結合氯化鈣和碳酸鈉的水溶液之后沉淀獲得碳酸鈣核模板。圖11顯示了不同形態(tài)的碳酸鈣模板的透射光學顯微照片(x40放大倍數(shù))(a)球和塊的混合物(粒度5-20微米)。(b)主要為球的樣品(平均直徑5微米)。因此，經(jīng)過光學顯微鏡的檢測，發(fā)現(xiàn)模板的粒度和形態(tài)隨攪拌的速度和時間變化的非常顯著，得到非晶球，結晶塊或最普通的兩種的某些混合物(參見圖11(a))。粒度在5-30微米之間變化。通過在500rpm下攪拌經(jīng)過3分鐘向碳酸鈉溶液緩慢添加氯化鈣溶液，獲得具有更均勻的球形和平均直徑為5微米(通過光學顯微鏡測得，如圖11(b)所示)的模板。通過利用聚(二烯丙基二甲基氯化銨)(PDA)和聚(4-苯乙烯磺酸鈉)(PSS)溶液的幾次交替處理的碳酸鈣核模板的LbL涂層，和然后利用EDTA溶液溶解掉核來制備中空的聚電解質納米膠囊。圖12顯示中空聚電解質膠囊的顯微照片(a)透射光學顯微照片；(b)相同區(qū)域的落射熒光顯微照片；和(c)膠囊的SEM，為了照相的需要，在真空條件下是塌陷和聚集的。使用透射光學顯微鏡(transmittedlightmicroscopy)檢測膠囊，發(fā)現(xiàn)其保持模板的球形和具有約2-3微米的直徑，如圖12(a)所示。還使用落射熒光顯微鏡檢測膠囊，當在UV范圍內進行激發(fā)時，其顯示了弱的藍色熒光，這歸結于發(fā)熒光的PSS聚電解質(圖12(b))。得到膠囊的SEM圖像，其顯示經(jīng)過干燥，膠囊的形態(tài)有一些變形(圖12(c))。雖然這些膠囊由3個PDA/PSS雙層組成，但是制備方法包括一次沉積一層，因此使得能夠對PE層數(shù)和由此對膠囊厚度的精確控制。該方法還對納米膠囊的內部、外部和凈電荷進行控制，其能夠潛在用于調節(jié)滲透性。由于其非常局部的(localized)酸性活性，H-P沸石被認為是用作密封的候選催化劑。具體而言，由于其質子被緊緊固定在帶負電荷的框架中，因此利用密封的沸石的任何反應應該完全在膠囊內發(fā)生。能夠想到，因此在相同的系統(tǒng)中能夠使用膠囊來保護酶不與沸石反應，而允許基質和產(chǎn)物滲透，并正常進行反應。使用Aerosil200作為二氧化硅源和四乙基氫氧化氨作為模板來制備P沸石。X-射線衍射圖形在207.8和22.58。具有峰，其用于識別(3沸石(參見圖13)。經(jīng)過SEM檢測，發(fā)現(xiàn)沸石粒子大約為球形且直徑約為200納米(圖14)。圖14顯示了p沸石的SEM，顯示了平均直徑約為200納米的晶體聚集體(aggregate)。通過沸石與硝酸銨水溶液的離子交換，然后在55(TC下在空氣中過夜煅燒，得到酸的形式，H-(3沸石。雖然使用SEM技術能夠容易地獲得沸石本身的圖像，但是更難以檢測沸石的密封。SEM不能夠對膠囊的內部進行成像，和傳統(tǒng)的透射光學顯微鏡在分解(resolving)亞微米的沸石粒子時將顯得非常困難。然而，由于已經(jīng)合成的聚電解質膠囊的熒光性質，落射熒光顯微鏡似乎是一種檢測沸石密封的好的檢測方法。以這種方式，能夠使用發(fā)強光的熒光團標記通常不可分解的沸石粒子，因此在它們膠囊的內部成像。而且，因為(3沸石具有需要陽離子以獲得電荷平衡的帶負電荷的框架，能夠通過反離子與合適的熒光陽離子的離子交換容易地獲得熒光標記。選擇金屬配合物[Ru(bipy)3]s+，因為它是公知的熒光團且其發(fā)光性質已被廣泛地研究。干燥后，H-p沸石與[Ru(bipy)3]Cl2水溶液的離子交換產(chǎn)生桃色的熒光沸石粒子，其使用熒光顯微鏡能夠容易地分辨。由水溶液得到的聚電解質的表面沉淀(LbL組裝)提供了一種密封沸石粒子的理想方法。這通過將沸石粒子嵌在碳酸鈣核模板中，然后進行聚電解質涂層并溶解掉模板，從而在中空的膠囊中留下"游離"的沸石粒子來首先嘗試。通過在快速攪拌下，在沸石的水懸浮液中緩慢加入碳酸鈉和氯化鈣的水溶液來制備含沸石的碳酸鈣模板。這種方法產(chǎn)生無定形的直徑為8-10微米(通過光學顯微鏡測得)的球形碳酸鈣粒子。當使用熒光標記的沸石時，落射熒光顯微鏡顯示單獨的沸石粒子并沒有游離保留在懸浮液中，而是實際上被嵌在碳酸鈣模板中，如圖15所示。圖15顯示包含碳酸鈣模板的熒光標記的P沸石的顯微照片(x40放大倍數(shù))(a)落射熒光顯微圖像aex450-490納米)；和(b)相同區(qū)域的光學顯微圖像，其顯示觀察到熒光的區(qū)域被碳酸鈣模板所占據(jù)。這表明了沸石粒子被嵌在模板中。這些模板接下來的密封和使用EDTA水溶液的碳酸鈣的溶解得到密封的沸石納米反應器。如落射熒光顯微照片所示(圖8)，在膠囊的藍色熒光中僅觀察到標記的沸石的橙色熒光，因此表明沸石的成功密封。通過直接PE涂層其表面而不使用碳酸鈣也能密封沸石。這種方法具有避免與碳酸鈣沉淀和隨后溶解相關的多余歩驟的優(yōu)點。通過透射光學顯微鏡圖像(顯示了沸石粒子(圖7(a)))與落射熒光顯微鏡圖像(顯示了熒光涂層(圖7(b)))的比較，證實了通過這種方法沸石粒子被密封。這種涂層方法消除了熒光標記的需要，因為通過在落射熒光圖像中的熒光涂層伴隨有透射光學顯微鏡圖像中沸石粒子能夠檢測密封。使用兩種不同的聚電解質溶液具有0.5M的氯化鈉添加劑的那些聚電解質溶液和不具有0.5M的氯化鈉添加劑的那些聚電解質溶液。兩種方法都提供有效的密封。通過觀察它們外消旋(i)-l-苯基乙醇的速率來測試所有形式的涂層的沸石納米反應器的催化活性。從圖9可以看出，游離的沸石外消旋基質最快，而使用不含氯化鈉添加劑的聚電解質溶液密封的沸石稍微較慢。反應速率的這種較小降低可能是由于限制基質擴散穿過膠囊膜。對于其它應用，已經(jīng)報道由于基質擴散穿過PE膠囊膜的催化活性的類似減少。包含0.5M氯化鈉的聚電解質溶液涂層的沸石的活性小得多，盡管其最終能夠外消旋基質(因此在18小時后，74%m和3天后9%^)。這種催化活性的減少歸結于在涂層過程中酸性位點與聚電解質溶液中Na+離子的離子交換。然而，甚至在1天后，由碳酸鈣模板制備的沸石納米反應器不顯示任何的外消旋。這種活性的缺失歸結于在沉淀過程中由堿性碳酸鈣模板引起的沸石酸性的猝滅。本發(fā)明人假設兩種納米反應器的活性損失能夠通過與稀酸溶液的離子交換而逆轉，從而提供在這些方法中用于活性損失的機理試驗和催化劑去活化的方法。最后，應注意空納米膠囊本身不顯示基質的外消旋。由于在密封的樣品中，不用氯化鈉添加劑涂層的沸石粒子顯示最好的催化活性，因此在后面所有反應中只使用以這種方式涂層的沸石。存在許多手性仲醇的外消旋的潛在方法。圖16顯示了("-l-苯基乙醇的酸催化外消旋的機理。在酸性條件下，通過羥基的質子化，水的損失，和前手性的平面^/碳正離子(carbeniumion)的形成，可以外消旋手性醇。由于添加水是非選擇性的，因此產(chǎn)生外消旋混合物(圖16)。由酸性沸石，例如H-p沸石引起的外消旋機理被證明是由布朗斯臺德(Br6nsted)酸催化，而不是路易斯酸催化，如圖16所示。的確，通過在基質存在下沸石的顏色變化進一步證明了碳正離子中間體的產(chǎn)生，在1-苯基乙醇的情況中為橙色和在1-茚滿醇的情況中為粉色。類似顏色變化已經(jīng)被歸結于在沸石上相關碳正離子的形成。而且，沸石的帶負電荷的框架和分子大小的孔(約6A)是碳正離子的良好宿主(host)。這種性質使得沸石成為用于形成和穩(wěn)定碳正離子的良好介質。這些特性可能對H-(3沸石作為外消旋催化劑的功效做出貢獻。在沸石的孔中的碳正離子的形成和穩(wěn)定也引起了問題。在長的反應時間內，沸石趨于消耗所有的基質，其將基質或者轉化成碳正離子或，還進一步轉化成脫水產(chǎn)物(圖17)。圖17闡述了(W)-l-苯基乙醇的外消旋機理，其顯示脫水副反應得到副產(chǎn)物苯乙烯。的確，對于1-苯基乙醇的外消旋，隨著時間形成增加量的苯乙烯。通過在富含水的環(huán)境中進行反應能夠抑制該消除。不幸地，在使用脂肪酶催化的酯化作為拆分步驟的DKR反應中，過量的水也能夠促進產(chǎn)物的脂肪酶催化的水解，從而損害了酯化反應。由于這種原因，在過去的DKR反應中，試驗兩相體系作為解決酶和沸石不相容的傳統(tǒng)方法。提供南極假絲酵母脂肪酶B(CALB)作為水性制品(固定化脂肪酶(Lipozyme)CALBL)。由于其與大多數(shù)有機溶劑不相混溶(因此在這些介質中反應較慢)和使沸石催化劑去活化的趨勢(可能由于在水性制劑中防腐劑鹽的離子交換)，這種制品不適用。因此，對去離子水廣泛透析酶并冷凍干燥，得到淺黃橙色片狀的純酶。由于在水性制品中存在防凍劑(甘油和山梨醇)，單獨冷凍干燥沒有效果。為了確保冷凍干燥的酶的完整性，在前述已經(jīng)成功與CALB—起使用的各種有機溶劑中通過監(jiān)測1-苯基乙醇與乙酸乙烯酯在這些溶劑中的酯化速度來測試其活性。在所有情況中，選擇性形成具有大于99%的對映異構體過量的(i)-乙?；?。而且，l-苯基乙醇的("-對映異構體的選擇與文獻中記載的脂肪酶通常的對映選擇性優(yōu)選一致，這大半能從基質的取代基的立體體積和酶活性位點的立體化學來預測，一般地，取代基的立體尺寸決定酶的優(yōu)選和，通常，對于給定的基質得到脂肪酶和蛋白酶對立的對映-優(yōu)選(enantio-preference)。圖18顯示了l-苯基乙醇與乙酸乙烯酯在不同溶劑中的CALB催化的選擇性酯化相對于時間的進展的圖形。反應條件外消旋1-苯基乙醇(20微升，0.165毫摩爾)，乙酸乙烯酯(10當量(叫)，2當量/小時(eq/h))，干CALB(10毫克)，正十二垸(內標，20微升，88微摩爾)，溶劑(IO毫升)，大氣壓力，60°C。從圖18可以看出，辛烷和甲苯被證明是試驗的最有效的有機溶劑，而更極性的四氫呋喃(THF)和乙腈更少有效。一般地對于CALB和酶，這種隨疏水性增加活性的趨勢是公知的。假設水在酶周圍形成單層，其提供對催化關鍵的一定的潤滑性和柔韌性。因此，疏水溶劑提供更高的活性，因為酶能夠更容易地從它們中提取水。檢測了密封在沸石納米反應器和CALB中的各個催化劑的性質，其保留測試它們在單反應系統(tǒng)中共存的能力。動態(tài)動力學拆分是一種用于該目的的優(yōu)異的試驗反應，因為其要求原料的選擇性轉化和原位外消旋。在該情況中，使用密封的沸石作為外消旋催化劑和CALB作為對映選擇性酯化催化劑嘗試仲醇的動態(tài)動力學拆分(參見圖10)。在多種不同的條件下進行這些反應，改變溶劑和相關催化劑和基質濃度(參見表l)。選擇基質l-苯基乙醇，因為以前測試其易于外消旋和CALB催化的選擇性酯化，還因為公知其對映異構體能夠使用手性GC很好地拆分。還使用游離的(未密封)沸石或不用沸石來代替涂層的沸石納米反應器進行對比反應。這樣做是為了估計沸石-酶相互干擾的效果和沸石密封對于減小這些效果的能力。<table>tableseeoriginaldocumentpage43</column></row><table>指所用的沸石形式。<table>tableseeoriginaldocumentpage44</column></row><table>如表1所示，當沸石催化劑被密封時，這些反應的主要特征明顯改進，在產(chǎn)率和對映選擇性上，相對于不使甩沸石，當使用游離的沸石時，獲得顯著較差的對映選擇性。這些數(shù)據(jù)表明沸石與酶的活性和選擇性顯著地相互干擾(通過與游離的沸石和不使用沸石的結果比較:尤其參見表1中的條目d)和還表明當使用膠囊時膠囊基本上減弱了這種相互干擾。該結果并不令人驚奇，因為酶公知為pH-敏感的催化劑，且在暴露于酸性或堿性環(huán)境時能夠顯示非常不同的活性和選擇性，在該情況中為局部酸性的沸石表面。半透性膠囊預期排除大分子酶，因此減少由沸石引起的相互干擾。而且，隨著時間試驗沒有顯示顯著的酯產(chǎn)物的外消旋，沸石催化劑本身也沒有顯示顯著的非手性酯化，因此證實ee的減少(reduction)是由于酶被損害。而且，雖然通過使用較低的沸石/酶比例來進一步減少酶的損害能夠獲得較高的對映異構體過量(比較表l中的條目c和d)，但是太低的沸石濃度能夠減少外消旋的速率至使得DKR有效進行所必須的速率以下(即大于50%的產(chǎn)率參見表l中的條目a)。通過調節(jié)沸石納米反應器和CALB的相對濃度，獲得了選擇的產(chǎn)物對映異構體的產(chǎn)率，其毫無疑義地超過了經(jīng)典動力學拆分的50%的障礙，因此證明了動態(tài)動力學拆分的出現(xiàn)。目前，得到的最好結果是在22小時后以81%ee得到63%的(/>酯產(chǎn)率(表1中的條目e)。然而，由副反應導致的所需產(chǎn)物的顯著損失仍然明顯。雖然轉化經(jīng)常是定量的(在表l中條目c-e)，但形成大量的苯乙烯(當使用密封的沸石時高達26%，當使用游離的沸石時高達38%)。而且，酯的總產(chǎn)率最佳限制到65-70%，其進一步說明脫水副反應的重要性。甚至考慮到脫水副反應，大量的試劑仍然未予說明(例如，表1中，使用游離的沸石，對于條目c為34%)，懷疑其中許多被多價螯合在沸石的孔中作為穩(wěn)定的碳正離子。對于這些副反應的損失一種潛在的解決方法是在系統(tǒng)中添加非常少量的水(低于溶劑的飽和水平)。這不僅可能導致消除反應速率的降低，也可能導致酶催化的酯化速率的顯著增加。通過添加足夠少量的水，能夠想象到酶活性的改進能夠超過酯水解速率的伴隨增加。由于觀察到1-苯基乙醇進行了成功的動態(tài)動力學拆分，使用幾種其它的基質來測試該方案的通用性。事實上，對于大量的基質，使用酶CALB的其它動態(tài)動力學拆分反應也證明是成功的。一些成功的基質如圖19中所示。測試基質2-5(圖19)作為本發(fā)明DKR方案的候選者。發(fā)現(xiàn)所有四個基質都單獨與酶反應，但是具有某些限制?；|4，a-乙烯基芐基醇，進行酯化非常慢，在48小時后僅得到73%的選擇的對映異構體的轉化(即，37%的外消旋混合物)?；|5，l-苯基乙胺，僅在l小時后就以兩種對映異構體形式消耗，但是與預期的對映選擇性相反，得到多種產(chǎn)物，包括外消旋的1-苯基乙基乙酰胺。而且，2-辛醇(3)，雖然選擇性酯化得相當塊(在24小時后88%的選擇的對映異構體的轉化，具有>99%^的產(chǎn)物)，但是在與H-卩沸石反應1天后，沒有顯示外消旋。也測試了(-)-薄荷醇(7)的外消旋活性，但是在與H-(3沸石反應1天后其也沒有顯示外消旋。相反，1-茚滿醇(2)被證明是一種非常有希望的基質。在辛烷和甲苯中CALB催化的酯化速率的測試表明在兩種溶劑中1-茚滿醇被非?？斓睾瓦x擇性地酯化(>99%ee)，甚至比1-苯基乙醇在辛烷中還快，如圖20中所示。圖20顯示了1-茚滿醇與乙酸乙烯酯在不同溶劑中的CALB催化的選擇性酯化相對于時間的進展(以及與1-苯基乙醇在該情況下的比較)的圖形。反應條件外消旋基質(0.165毫摩爾)，乙酸乙烯酯(153微升，1.65毫摩爾，2當量/小時)，干CALB(10毫克)，正十二垸(內標，20微升，88微摩爾)，溶劑(IO毫升)，大氣壓力，60。C。在對映富集的(enantio-enriched)1-茚滿醇中添加沸石得到非常快的外消旋和基質的消耗，且由于產(chǎn)生碳正離子，沸石的顏色變成亮粉紅色。在氣相色譜中也觀察到脫水產(chǎn)物茚的形成。給出各種催化劑對1-茚滿醇的活性，使用密封的沸石納米反應器和干CALB在辛烷中嘗試DKR反應。使用3毫克涂層的沸石和10毫克CALB和其它標準反應條件，僅在2小時后，以92e/。ee獲得57Q/。的1-茚滿基乙酸酯(l-indanylacetate)的選擇的對映異構體產(chǎn)率。如對于1-苯基乙醇所觀察到的，使用未涂層沸石的對比反應進行得非常差，在2小時后僅以83%ee得到42%的1-茚滿基乙酸酯的選擇的對映異構體產(chǎn)率，這也證明了納米膠囊的保護能力。因此，看起來雖然沸石對于芐基醇例如1-茚滿醇和1-苯基乙醇的外消旋是非常活性的催化劑，但是它們對于脂肪醇例如2-辛醇和薄荷醇沒有活性。這種現(xiàn)象可能是由于在外消旋過程中形成的碳正離子中間體的相對穩(wěn)定性(參見圖16)，其對于芐基醇是共振穩(wěn)定的，而對于脂肪醇不是如此。這樣H-e沸石外消旋(和因此本發(fā)明的DKR方案)對于具有共振穩(wěn)定的a-取代基的基質最適合。然而，顯示該方案以中等至良好的ee成功地得到大于50%的一些基質的選擇的對映異構體產(chǎn)率。這是迄今在動態(tài)動力學拆分中使用納米反應器的第一個催化劑保護的例子，其也代表了一種用于多催化系統(tǒng)的催化劑保護的新方法。試驗細節(jié)未經(jīng)處理地(asreceived)使用下述試劑含水四乙基氫氧化銨(35重量％)，次磷酸(50重量％)，聚(二烯丙基二甲基氯化銨)(MW100-200kDa，在水中20重量％)，聚(4-苯乙烯磺酸鈉)(MW70kDa)，a-甲基芐基乙酸酯，a-乙烯基芐基醇，L-薄荷醇(Sigma-Aldrich);氯化鈉，硝酸銨，乙二胺四乙酸二鈉鹽，甲苯，吡啶(Ajax);氯化鉀，1-苯基乙醇，乙酰氯，2,2，-二吡啶，丙酮(Merck);無定形二氧化硅(Aerosil200)(Degussa);氫氧化鈉(APS);鋁酸鈉(50-56重量％A1203，40-45重量％Na20)(Riedel隱deHagn);水合氯化釕(III)，氯化鈀(II)(Strem);二水合氯化鈣，碳酸鈉(AnalaR);正十二烷(BDH);己烷，乙酸乙酯(Redox);l-茚滿醇，(/)-(+)-l-苯基乙醇，1-苯基乙胺(Alfa-Aesar);2-辛醇，茚(Fluka)。固定化脂肪酶(Lipozyme)南極假絲酵母脂肪酶B(在水性制劑中1-10重量％)由Novozymes友情提供，并使用PROGEN蛇皮褶皺的透析管(SnakeSkinPleatedDialysisTubing)(10,000MWCO,22毫米)對(against)去離子水廣泛透析，且在使用前使用凍干機進行冷凍干燥。使用用于閃蒸塔的Ajax硅膠(230-400目)進行色譜法，在Merck板上進行制備薄層色譜法(preparativethin-layerchromatography)(TLC)。卩余一一另有i兌明，j吏用配有隔膜泵和動力學壓力調節(jié)器的旋轉蒸發(fā)儀除去溶劑。對甲苯和二乙醚進行脫氧，并使用由文獻中描述改進的裝置在活化的氧化鋁上進行干燥。使用300K的BmkerDPX300譜儀記錄NMR(300.13MHz)和"C('H)NMR(75.48MHz)譜，并相對于殘留溶劑進行內標。使用在70eV電離能下操作的FinniganLCQ離子阱譜儀(ESI)或者FinniganPolarisQ離子阱質譜儀，和具有15米ZB-5柱、5%苯基95%二甲基聚硅氧烷的痕量(Trace)GC(GC/MS)獲得質譜。使用在3.0kV下操作的JSM-6000F掃描電子顯微鏡獲得場發(fā)射掃描電子顯微圖。使用配有液氮冷卻的鍺固態(tài)檢測器的SiemensD5000X-射線衍射儀，使用40kV的CuKa輻射記錄X-射線衍射圖案。使用配有NomarskiDIC光學和NikonPlanFluorxlO(NA0.30，干)，x20(NA0.50,干)，x40(NA0.75,干)和xl00(NA1.30,油)物鏡的NikonEclipseE800熒光顯微鏡進行透射光學顯微鏡法(LM)和落射熒光顯微鏡法(FM)。使用DAPI濾波裝置(BP330-380,DIC400,LP420)來觀察PE-膠囊和[Ru(bipy)3產(chǎn)熒光。使用PCOSensicam12-位(bit)冷卻成像相機(cooledimagingcamera)捕獲圖像。在或甘油或水中在載物片上安置Sensicam樣品且由玻璃蓋玻片覆蓋。使用配有VarianCP-Chirasil-DexCB柱(25米x0.32毫米I.D.;0.25微米膜厚)，分流/不分流進樣口和FID檢測器的Hewlett-Packard58卯A氣相色譜儀進行氣相色譜法。使用GCChemStation軟件收集和分析數(shù)據(jù)。使用VarianGaryIE紫外-可見光分光光度計記錄紫外-可見光光譜。使用批料組成1.97Na20:1.00K20:12.5(TEA)20:A1203:50Si02:750H20:2.9HC1來制備H-卩沸石。聚丙烯容器裝有蒸餾水(4.66毫升，259毫摩爾)，含水的四乙基氫氧化銨(35重量％,10.40克，71毫摩爾)，氯化鈉(52毫克，0.91毫摩爾)和氯化鉀(144毫克，1.96毫摩爾)。攪拌該混合物直至形成澄清溶液。添加無定形二氧化硅(2.93克,48.9毫摩爾)并攪拌該混合物1小時從而得到澄清溶液。添加在蒸餾水(2.00毫升，111毫摩爾)中的氫氧化鈉(33毫克，0.83毫摩爾)和鋁酸鈉(179毫克，0.93毫摩爾Al203,1.2毫摩爾Na20)的溶液，并劇烈攪拌該混合物1小時從而得到均勻的凝膠。在135'C下在特氟隆(Teflon)-襯里的不銹鋼高壓釜中加熱凝膠20小時。冷卻后，離心反應混合物(4000rpm，20分鐘)并使用蒸餾水洗滌(3x10毫升)。在120。c下過夜干燥沸石晶體從而形成白色的固體微晶層。在rc/分鐘的升溫速度(mmprate)之后，在55(TC下在空氣中煅燒沸石6小時，然后在1M的硝酸銨水溶液(3x90毫升)中懸浮20分鐘，使用蒸餾水(3x30毫升)洗滌，并在80°C下干燥從而得到NH4-(3沸石。再在55(TC下煅燒過夜該產(chǎn)物，得到細的白色結晶粉末的酸性H-P沸石(1.11克，45%產(chǎn)率，以Al計)XRD20(Irel)7.82(100)，22.58°(87)(對比文獻(c.f.lit.)7.69,22.4。)。使用文獻方法(J.A.Broomhead,C.G.Young，/"org.1982，21:127-128)制備發(fā)熒光的[Ru(bipy)3]Cl26H20。因此，在12(TC下預干燥RuCl3xH20(0.5克)3小時，研磨，并在12(TC下進一步加熱1小時。然后將干燥的RuCl3(431毫克，2.08毫摩爾)和2,2，-二吡啶(0.97克，6.2毫摩爾)加入到去離子水中(40毫升)。加入新制備的次膦酸鈉溶液(2毫升，40重量％)并在回流下加熱該混合物40分鐘，在此期間，溶液的顏色由綠色變成棕色，然后變成橙色。過濾反應混合物以除去未溶解的材料。加入氯化鉀(13.6克，0.184摩爾)，其使粗產(chǎn)物作為橙紅色固體沉淀出來。然后在回流下加熱該混合物1小時從而得到深紅色的溶液，經(jīng)過冷卻到室溫，其產(chǎn)生紅色晶體。通過過濾和使用冰冷的含水丙酮(2x4毫升，8%體積/體積)和丙酮(30毫升)洗滌，然后在空氣中干燥，從而除去晶體，得到雪亮的紅色片狀晶體(844毫克，54%):'H畫R(CD30D，ppm)57.19(d，6H)，6.61(td，6H)，6.31(d，6H)，5.97(td，6H);MSm/z(%)285.2(100)[M產(chǎn)(計算值285.1)，157.1(8)[二吡啶+1]+(計算值157.1);紫外-可見光(EtOH，納米)義腿449(e=9000ivrW1)。H-P沸石(99毫克)與[Ru(bipy)3]Cl2(3x1毫升，14毫摩爾)的水溶液進行離子交換。將沸石離心(13400rpm，5分鐘)，使用蒸餾水(3x1毫升)洗滌，然后在12(TC下干燥4小時，得到細的桃色粉末(91毫克)。使用PdCl2(140微升，0.14M)水溶液浸漬H-p沸石(lOO毫克)，并保持20分鐘。在ll(TC下干燥沸石3小時，然后在300。C下煅燒4小時，得到負載Pd的沸石(2重量％)灰色粉末(104毫克)。如下制備核模板。使用去離子水(160毫升)稀釋CaCl2水溶液(20毫升，1M)。將Na2C03水溶液(20毫升，1M)快速加入到劇烈攪拌的溶液中，導致形成白色的懸浮液。離心分離該懸浮液(2000rpm，10分鐘)，并使用蒸餾水(3x70毫升)和丙酮(50毫升)洗滌固體。然后將CaC03固體再懸浮在丙酮(50毫升)中，并在6(TC下干燥，得到細的白色粉末模板(1.34克)，其粒度為5-10微米(由光學顯微鏡測得)。如下制備聚電解質膠囊。使用層層(LbL)方法，利用聚電解質涂層前述制備的碳酸鈣核模板。沉積聚(二烯丙基二甲基氯化銨)(PDA,MW100-200kDa)從而由水溶液(4gL"PDA，0.5MNaCl)形成正電荷層(positivelayer)。沉積聚(4-苯乙烯磺酸鈉)(PSS,MW70kDa)從而由水溶液(5gI/1PSS，0.5MNaCl)形成負電荷層(negativelayer)。由PDA開始，以300微升的份將這些溶液交替加入到CaCO3模板(99毫克)從而形成多層，每次保持混合物20分鐘，并在添加間隙離心(13,400rpm，90秒)并使用水洗滌(3xl毫升)。在添加3個PE雙層后，通過使用EDTA溶液洗滌(3x1毫升，0.2M，pH7)除去CaC03核，并在該溶液中培養(yǎng)(incubate)該膠囊10小時。然后將膠囊離心(13,400rpm，5分鐘)，使用水(l毫升)和乙醇(3xl毫升)洗滌膠囊，并保存在乙醇中。研磨H-卩沸石(215毫克)并懸浮在去離子水(5毫升)中。超聲該混合物從而弄碎晶體聚集體，得到渾濁的白色懸浮液。使用去離子水(1.8升)稀釋沸石懸浮液，并將Na2C03水溶液(0.40M，100毫升)和CaCl2'2H20(0.40M，100毫升)水溶液經(jīng)由加料漏斗非常緩慢地(1滴/5秒)添加到劇烈攪拌的懸浮液中。形成白色的懸浮液并輕輕倒出上清液。洗滌CaC03模板(3xH20和1x丙酮)，再次懸浮在丙酮中，在5(TC下真空干燥，得到含沸石的模板，其為細的白色粉末(3.14克)。光學顯微鏡顯示主要為直徑為1-5微米的球形粒子。密封該模板并使用2.4.2節(jié)描述的方案溶解模板，從而得到密封的沸石。如前所述，使用PDA和PSS溶液直接涂層H-卩沸石(25毫克)。還使用PDA和PSS溶液(未添加氯化鈉)進行涂層方法。在任一種情況中，都使用水(l毫升)和乙醇(3xl毫升)洗滌涂層的沸石，并再次懸浮在乙醇中用于存儲。用于1-苯基乙醇外消旋的典型反應條件如下將甲苯(50毫升)加入到游離或密封的H-卩沸石催化劑(IO毫克，如前述制備)，或者大約等數(shù)量的空納米膠囊(如前述制備)中，并且攪拌。加入基質(R)-l-苯基乙醇(IOO微升，0.827毫摩爾)和正十二烷(內標，100微升，0.439毫摩爾)，并在60'C下加熱反應混合物。使用GC監(jiān)測反應，和通過比較氣相色譜中峰信號的積分面積測得對映異構體過量。除非另有說明，酶催化的選擇性酯化的典型反應條件如下將干脂肪酶(IO毫克)加入到溶劑(IO毫升)中，并簡單超聲該混合物使酶溶解。將基質(0.165毫摩爾)和正十二烷(內標，20微升，88微摩爾)加入到該磁力攪拌的溶液中。在6(TC下加熱反應混合物，并以2當量/小時的速度引入乙酸乙烯酯(153微升，1.65毫摩爾)。使用GC監(jiān)測反應，和通過比較氣相色譜中峰信號的積分面積測得對映異構體過量。在使用基質和產(chǎn)物校準后，使用GC測量產(chǎn)率。按如下制備用于校準的1-茚滿基乙酸酯。將干燥的二乙醚(30毫升)，1-茚滿醇(202毫克，1.51毫摩爾)和吡啶(241微升，2.98毫摩爾)組合起來。將乙酰氯(1.06毫升，14.9毫摩爾)加入到溶液中，形成白色沉淀。在室溫下攪拌該混合物過夜，過濾，并在真空下從濾液中除去溶劑、過量的吡啶和乙酰氯。通過柱色譜法提純殘留物(1:8乙酸乙酯/己垸)，得到具有非常淺黃色的油狀產(chǎn)物(72毫克，27%):]HNMR(CD3OD，ppm)S7.35(d，1H)，7.26(m，2H)，7.20(m，1H)，6.14(dd，1H)，2.96(m，1H)，2.75(m，1H),2.45(m，1H)，2.06(m，1H)，2.02(s，3H);Bq'H}NMR(CD3CN，ppm)5171.7，145.5，142.3，129.8，127.5，126.3，125.8，79.0，33.0，30.7，21.4。除非另有說明，用于DKR反應的典型反應條件如下將干CALB酶(IO毫克)加入到溶劑(IO毫升)中，并簡單超聲該混合物來溶解酶。加入基質(0.165毫摩爾)，正十二垸(內標，20微升，88微摩爾)和PE涂層的H-p沸石納米反應器(lO毫克)。在6(TC下加熱反應混合物，并以2當量/小時的速度引入乙酸乙烯酯(153微升，10當量)。使用GC監(jiān)測反應，和通過比較氣相色譜中峰信號的積分面積測得對映異構體過量。在使用基質和產(chǎn)物校準后，使用GC測量產(chǎn)率。用于沸石催化劑催化的(i)-l-苯基乙醇外消旋的典型反應條件如下將(i)-l-苯基乙醇(100微升，0.827毫摩爾)，沸石催化劑(IO毫克)，正十二垸(內標，100微升，0.439毫摩爾)和甲苯(50毫升)組合起來，并在6(TC下空氣中加熱。用于仲醇的DKR的典型反應條件如下將干CALB酶(IO毫克)加入到溶劑(甲苯或辛垸，IO毫升)中，并簡單超聲該混合物來溶解酶。加入基質(0.165毫摩爾)，正十二烷(內標，20微升，88微摩爾)和PE涂層的H-(3沸石納米反應器(10毫克)。在60'C下在空氣中加熱反應混合物，并以2當量/小時的速度引入乙酸乙烯酯(153微升，10當量)。使用GC(VarianCP-Chirasil-DexCB柱)監(jiān)測兩個反應，和通過比較氣相色譜中峰信號的積分面積測得對映異構體過量。在使用基質和產(chǎn)物校準后，使用GC測量產(chǎn)率。權利要求1、一種反應系統(tǒng)，所述反應系統(tǒng)包含-第一反應促進劑，其能夠將第一基質轉化成第一物質；和-多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含被密封在密封劑中的第二反應促進劑，所述第二反應促進劑能夠將第二基質轉化成第二物質，其中第二基質能夠穿過密封劑與第二反應促進劑接觸，且第二物質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；因此，或者(a)第一物質是第二基質，或第一物質能夠被轉化成第二基質和，在運作中，由第二反應促進劑引起的第二基質的轉化比由第二反應促進劑引起的第一基質的轉化發(fā)生的程度高，且由第一反應促進劑引起的第二物質的轉化率較低，或(b)第二物質是第一基質，或第二物質能夠被轉化成第一基質和，在運作中，第一反應促進劑引起的第一基質的轉化比由第一反應促進劑引起的第二基質的轉化發(fā)生的程度高，且在微膠囊中第一物質的轉化率較低。2、根據(jù)權利要求1所述的反應系統(tǒng)，其中在(a)情況中，第一反應促進劑能夠使第一基質和第二基質相互轉化，和在(b)情況中，第二反應促進劑能夠使第一基質和第二基質相互轉化。3、根據(jù)權利要求1或2所述的反應系統(tǒng)，其中所述第一和第二反應促進劑是催化劑。4、根據(jù)權利要求1-3任一項所述的反應系統(tǒng)，所述反應系統(tǒng)包含一種或多種進一步的反應促進劑，其能夠轉化第二物質(在a情況中)或轉化第一物質(在b情況中)。5、根據(jù)權利要求l-4任一項所述的反應系統(tǒng)，其中第一物質(b情況)或第二物質(a情況)較慢地穿過密封劑或不能穿過。6、根據(jù)權利要求1-5任一項所述的反應系統(tǒng)，所述反應系統(tǒng)還可以包含用于從第一反應促進劑和從微膠囊分離產(chǎn)物的分離器。7、根據(jù)權利要求6所述的反應系統(tǒng)，所述反應系統(tǒng)也包含用于純化分離的產(chǎn)物的純化器。8、根據(jù)權利要求l-7任一項所述的反應系統(tǒng)，其中第一反應促進劑是選擇性反應促進劑。9、根據(jù)權利要求l-8任一項所述的反應系統(tǒng)，其中微膠囊能夠將第二基質選擇性地轉化成第二物質。10、根據(jù)權利要求l-9任一項所述的反應系統(tǒng)，其中密封劑包含聚合物。11、根據(jù)權利要求1-10任一項所述的反應系統(tǒng)，其中密封劑包含至少一個帶正電荷的聚合物層和至少一個帶負電荷的聚合物層。12、根據(jù)權利要求l-ll任一項所述的反應系統(tǒng)，其中第一和第二反應促進劑能夠相互作用，以致由此使其一或兩者去活化，但是在本發(fā)明的反應系統(tǒng)中，由于第二反應促進劑被密封，至少部分被阻止這樣做。13、根據(jù)權利要求1-12任一項所述的反應系統(tǒng)，其中第一反應促進劑和微膠囊分布在反應介質中。14、根據(jù)權利要求1-13任一項所述的反應系統(tǒng)，其中微膠囊的平均直徑為約0.2至約IO微米。15、根據(jù)權利要求l-14任一項所述的反應系統(tǒng)，其中微膠囊包含用于吸收能量的能量吸收器，以促進由第二反應促進劑引起的反應。16、一種進行反應的方法，所述方法包括-提供反應系統(tǒng)，其包含(i)第一反應促進劑，所述第一反應促進劑能夠將第一基質轉化成第一物質；和(ii)多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二反應促進劑，所述第二反應促進劑能夠將第二基質轉化成第二物質，其中第二基質能夠穿過密封劑與第二反應促進劑接觸和第二物質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；和-在反應系統(tǒng)中加入或第一基質或第二基質或第一基質和第二基質兩者；因此或者(a)第一物質是第二基質，或第一物質能夠被轉化成第二基質，使得第一基質或者直接地或間接地被轉化成第二基質，和第二基質被轉化成第二物質，或(b)第二物質是第一基質，或第二物質能夠被轉化成第一基質，使得第二基質或者直接地或間接地被轉化成第一基質，和第一基質被轉化成第一物質。17、根據(jù)權利要求16所述的方法，其中在(a)情況中，第一反應促進劑能夠使第一基質和第二基質相互轉化，和在(b)情況中，第二反應促進劑能夠使第一基質和第二基質相互轉化。18、根據(jù)權利要求16或17所述的方法，其中將第一基質和第二基質一起加入到反應系統(tǒng)中。19、根據(jù)權利要求16-18任一項所述的方法，所述方法包括從反應系統(tǒng)中分離產(chǎn)物。20、根據(jù)權利要求16-19任一項所述的方法，所述方法包括加熱反應系統(tǒng)和/或使用能夠被反應系統(tǒng)的組分，第一或第二基質或一種以上的這些組分吸收的波長的輻射來輻照反應系統(tǒng)。21、一種用于外消旋醇的動態(tài)動力學拆分的反應系統(tǒng)，所述反應系統(tǒng)包含-第一催化劑，其能夠以比酯化醇的第二光學異構體高的速率酯化醇的第一光學異構體而形成醇的酯的第一光學異構體；禾口-多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二催化劑，所述第二催化劑能夠使醇的第二光學異構體外消旋，其中醇的第二光學異構體能夠穿過密封劑與第二催化劑接觸和醇的第一光學異構體能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；因此在微膠囊中醇的酯的第一光學異構體的外消旋速率較低。22、一種用于外消旋醇的動態(tài)動力學拆分的方法，所述方法包含-提供反應系統(tǒng)，其包含(i'")第一催化劑，所述第一催化劑能夠以比酯化醇的第二光學異構體高的速率酯化醇的第一光學異構體而形成醇的酯的第一光學異構體；和(ii'")多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二催化劑，所述第二催化劑能夠使醇的第二光學異構體外消旋，其中醇的第二光學異構體能夠穿過密封劑與第二催化劑接觸和醇的第一光學異構體能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；因此在微膠囊中醇的酯的第一光學異構體的外消旋速率較低；和-在反應系統(tǒng)中加入外消旋醇；因此，醇的第一光學異構體被轉化成酯的第一光學異構體和第二光學異構體被外消旋以形成醇的第一和第二光學異構體的混合物。23、一種產(chǎn)物，所述產(chǎn)物根據(jù)權利要求16-22任一項所述的方法制備。24、一種反應系統(tǒng)，所述反應系統(tǒng)包含-第一反應促進劑，其能夠將第一基質轉化成第一物質；和-多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含被密封在密封劑中的第二反應促進劑，所述第二反應促進劑能夠將第二基質轉化成第二物質，其中第二基質能夠穿過密封劑與第二反應促進劑接觸，且第二物質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出；因此第一和第二反應促進劑能夠相互作用，以致由此使其一或兩者去活化，但是在本發(fā)明的反應系統(tǒng)中，由于第二反應促進劑被密封，可以至少部分被阻止這樣做。25、根據(jù)權利要求24所述的反應系統(tǒng)，其中或者(a)第一物質是第二基質，或者(b)第二物質是第一基質。26、一種進行反應的方法，所述方法包含-提供反應系統(tǒng)，其包含(i)第一反應促進劑，所述第一反應促進劑能夠將第一基質轉化成第一物質；和(ii)多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含密封在密封劑中的第二反應促進劑，所述第二反應促進劑能夠將第二基質轉化成第二物質，其中第二基質能夠穿過密封劑與第二反應促進劑接觸和第二物質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出，和-在反應系統(tǒng)中加入或第一基質或第二基質或第一基質和第二基質兩者；因此，或者(a)第一物質是第二基質，或者(b)第二物質是第一基質，和因此第一和第二反應促進劑能夠相互作用從而由此去活化其一或兩者，但是在反應系統(tǒng)中，由于第二反應促進劑被密封，至少部分被阻止這樣做。27、一種產(chǎn)物，所述產(chǎn)物根據(jù)權利要求26所述的方法制備。全文摘要本發(fā)明提供一種反應系統(tǒng)，所述反應系統(tǒng)包含第一反應促進劑，其能夠將第一基質轉化成第一物質；和多種微膠囊，每種所述的微膠囊包含被密封在密封劑中的第二反應促進劑，所述第二反應促進劑能夠將第二基質轉化成第二物質。第二基質能夠穿過密封劑與第二反應促進劑接觸，且第二物質能夠穿過密封劑從微膠囊中穿出。在反應系統(tǒng)中，或者(a)第一物質是第二基質，或第一物質能夠被轉化成第二基質和，在運作中，由第二反應促進劑引起的第二基質的轉化比由第二反應促進劑引起的第一基質的轉化發(fā)生的程度高，且由第一反應促進劑引起的第二物質的轉化率較低，或(b)第二物質是第一基質，或第二物質能夠被轉化成第一基質和，在運作中，由第一反應促進劑引起的第一基質的轉化比由第一反應促進劑引起的第二基質的轉化發(fā)生的程度高，且在微膠囊中第一物質的轉化率較低。文檔編號C12P7/00GK101563160SQ200780031587公開日2009年10月21日申請日期2007年8月23日優(yōu)先權日2006年8月25日發(fā)明者A·F·馬斯特斯,A·福伊斯,T·馬史梅爾申請人:悉尼大學