專利名稱：(1s,2s)-1-(2-呋喃基)-1,2-丙二醇或其結構類似物及其制備和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生物催化下的手性有機化合物的不對稱合成，具體地講是屬于(1S， 2S)-l-(2-呋喃基)M,2-丙 二醇或其結構類似物在生物催化下的不對稱合成。
背景技術：
從加世紀70年代開始，隨著全球石油危機的不斷加劇，和溫室氣體的排放給地球造成的災難性影響 的逐漸淸晰，用可再生資源，作為能源和基礎化工原料，替代石油、煤炭等不可再生的化石資源，維系地 球的碳平衡的呼聲不斷高漲。尤其是近年來，石油價格飛漲，溫室氣體的樣放己經到了足以導致全球的災 害性天氣頻發(fā)，不得不花大力氣加以遏制的程度，全球可再生資源的開發(fā)利用進入了一個新的階段。
在非食用可再生資源來源的基礎化.丁.原料中，首屈一指的要數(shù)糖薛。非食用可再生資源主耍由纖維素、 半纖維素和木質素三大類物質構成。其中的半纖維素，主耍由木糖、阿拉伯糖。戊糖構成，在酸的催化下 水解即得到糖醛.由于分子結構較為特殊，在結構中存在著羰基、雙烯、環(huán)醚等官能團，糠醛兼具醛、醚、 雙烯和芳香烴等化合物的性質，可以發(fā)生氫化、氧化、氯化、硝化和縮化鄰化學單元反應，可以制備大;ft 衍生產品，因而在工業(yè)生產中應W相當廣泛，其下游產品覆蓋農藥、醫(yī)藥、染料、涂料、樹脂等行業(yè)。其 中，在藥物合成領域，以糠瞎為原料可合成200多種醫(yī)藥和農藥產品。廣泛用作滅菌劑、殺蟲劑、殺螨劑 及其它具有生理活性的醫(yī)藥和農藥。目前應用量較大的有富馬酸亞鐵(治療缺鐵性貧血)、富馬酸二甲翻(防 每、防腐劑)、富馬酸二節(jié)酣(除臭劑)、2-呋喃閃烯瞎沐蟲劑)、5-(對硝基苯)"2-糠瞎(硝基吱海閃的中間體)、 速螨酮(殺螨劑)、呋喃唑酮(動物用藥，殺菌劑)、呋喃嘧酮(抗血絲蟲病藥)、呋喃雙胺(抗血吸蟲藥)、糠胺("速 尿"中間體)、磺胺嘧啶(中間體治療細菌感染)等.但迄今為止所開發(fā)的以糠醛為原料的農藥、醫(yī)藥、染料、 樹脂等產品均是非手性產品，以糠醛為原料合成手性化合物，并以其為中間體合成其他新型農藥、醫(yī)藥、 染料、樹脂等產品的有關技術國內外尚未見任何報道。
為此，本發(fā)明的目的是設計合成一種以糠醛或其結構類似物，5糸甲基糠醛或5-硝基糠醛，為原料的 手性化合物(1S, 2S》1^2-呋喃基)-l,2-丙二醇或其結構類似物(L-Furanyl Propylene Glycol, L-FPG)或其結構 類似物。

發(fā)明內容
本發(fā)明是首次提供一類(1S, 2SH-(2-呋喃基)-1，2-丙二醇及其結構類似物，其化學式表示如下
HO
式中 R-H,CH20H或N02。
本發(fā)明(1S, 2S)-l"(2-咲喃基)"l，2-丙二醇或其結構類似物的制備方法如'卜'面反應式所示
式中 R = H,CH2OH，或N02。 該方法由下列步驟組成
(1) 以丙酮酸脫縮酶為催化劑，在水相中使糠醛(或5-羥甲基棟醛，或5-硝基糖醛)和丙酮酸發(fā)生反應， 生成中間產物(1及)-1<2-呋喃)-1-羥基-2-丙酮或其結構類似物，該中間產物再在醇脫氫酶的催化下，在輔酶 NADH/NAD+的參與下，還原得到(1S, 2S)-l-(2-呋喃基)-l，2-丙二醉成其結構類似物。
(2) 用有機溶劑對反應后的水相混合物體系進行萃取，得到一個由反應物糠酸(成5-羥甲基糖醛，或5-硝基糠醛)，中間產物(l/^l-(2-呋喃)-l糸基-2-丙酮或其結構類似物和反應產物(lS，2S)-l-(2-呋喃基)-l，2-丙 二酵或其結構類似物以及各種相關的副產物構成的混合物。
(3)對該混合物進行分離提取，得到(lS,2SH《2-呋喃基H，2-丙二酵成其結構類似物。 制備過程中所用的丙酮酸脫縮稱和醇脫氫酶可以是自酵母或其他微生物中分離提取得到的閃兩酸脫 縮酶和醉脫氫嗨醉制劑，可以是同時含有丙酮酸脫縮嗨和醇脫氫^的酵母或其他微生物全細胞。所用的丙 酮酸可以是商品丙酮酸，也可以是酵母糖酵解過程中產生的丙酮酸。合成反應應當在0 80。C，最好是4~ 40°C, 0加01-0,5MPa,最好是0.005 ~0.1 MPa的條件下進行。萃取所用的有機溶劑可以是己烷、氯仿、 乙酸乙酯、乙醚、異丙醚、乙酸丁酯、乙酸異戊酯以及其他任何與水不混溶的有機溶劑。對萃取后所得到 的混合物進行分離提取的步驟為萃取、結晶、柱層析、溶劑冋收以及其他任何必要的從反應混合物中得到 純物質的操作過程。
具體實施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面以實施例說明之，但并不限.l卜.本發(fā)明的內容。 實例1，面包酵母催化下的糠醛生物轉化合成(lS，2SH-(2-呋喃基)-l，2-丙二酵
在一個250ml具塞三角瓶中加入5g面包酵母，26.67g蔗糖，(U7gNa2HP04和100ml自來水，于35^ 水浴中培養(yǎng)15分鐘，然后加入2ml糖醉，反應20hre,然后終l卜.反應。反應液抽濾除去酵母，然后用^體 積乙酸乙酯萃取三次.乙酸乙酯相S旋轉蒸發(fā)儀上蒸法回收溶劑，得到一黃色液體混合物。該混合物經 GC-MS分析檢測，發(fā)現(xiàn)有產物生成。相應的分子離于峰及主耍碎片為
MS(m/z): 142
主要碎片97
實例2，面包酵母來源的丙酮酸脫羧酶和面包酵母催化下的5-羥甲基糠醛生物轉化合成(lS, 2SH-(2"(5-羥甲基)呋喃基>1,2-丙二醉
在一個250ml具塞三角瓶中加入1.26g5-羥甲基糖醛和100ml 1%的丙酮酸水溶液，然后放入恒溫水浴 中加熱，使物料達到25°C,然后加入丙酮酸脫羧酶lg,讓體系反應4~5 hre,得到含有中間產物(1/ )-1-(2>(5-羥甲基)呋喃)-l-羥基-2-丙酮的反應混合物。向該反應混合物中加入20g剛剛活化過，處于對數(shù)生長期的新 鮮酵母，繼續(xù)反應15~18hrs,然后終止反應。反應液用等體積異丙醚萃取三次，異丙醚相置旋轉蒸發(fā)儀上 蒸法回收溶劑，得到一黃色液體混合物。該混合物經GC-MS分析檢測，發(fā)現(xiàn)有產物生成。相應的分子離 子峰及主要碎片為
MS(m/z): 172
主要碎片127
實例3，酵單胞菌(^wo/Bowos moWfo)催化下的5-硝基糠醛生物轉化合成(lS, 2S)-l-(2-(5-硝基)呋喃 基)-l,2-丙二醉
在一個250ml具塞三角瓶中加入5g酵單胞菌，26.67g蔗糖，0.17gNa2HP04和100ml Q來水，于35匸 水浴中培養(yǎng)15分鐘，然后加入2ml5-硝基糠醛，反應20hrs,然后終止反應。反應液抽濾除去酵母，然后 用等體積乙酸乙翻萃取三次，乙酸乙翻相置旋轉蒸發(fā)儀上蒸法冋收溶劑，得到一黃色液體混合物。該混合 物經GC-MS分析檢測，發(fā)現(xiàn)有產物生成。相應的分子離子峰及主要碎片為
MS(m/z): 185
主要碎片142
實例4， (lS，2S)-l-(2-呋喃基)"，2-丙二醉的純化與結構鑒定
將實驗1中得到的黃色液體1.2ml h柱，用柱層析擁膠(200~300目)分離。在一根(H0x500mm具塞砂 芯過濾層析柱中上樣，然后用環(huán)己烷3個柱體積、異丙醚2個柱體積，異丙醚-甲酸(50:1)2個柱體積，甲 醇l個柱體積作為流動相，依次洗脫，用TLC跟蹤監(jiān)測流山液的組成，獲得僅含有單一的反應產物組分的 流出液。得到產物0.288，純度>卯％。經結構確認，該產物為(1S， 2S)-卜(2-呋喃基)-l，2-丙二醇。其特征的 理化及結構分析參數(shù)為D = -2.681。 (c =2.35g/ml， CH3COOC2H5)
MS(m/z):142,主要碎片97。
權利要求
1.(1S，2S)-1-(2-呋喃基)-1，2-丙二醇或其結構類似物，其特征是化學式為式中R＝H，CH2OH，或NO2。
2.醛，或5-硝基糖醛)為底物，在丙酮酸脫縮酶和醇脫氫酶的催化下，在輔酶NADH/NAD+ 的參與下，跟另一底物丙酮酸按照下面的反應方程式發(fā)生反應制得式中 R = H，CH2OH，或N02. 該方法由下列步驟組成(1) 以丙酮酸脫縮酶為催化劑，在水相中使糠敏或5-羥甲基糠醛，或5-硝基糠醛)和丙酮酸發(fā)生反應， 生成中間產物(l巧-^2-呋喃)-l條基-2-丙兩或其結構類似物，該中間產物再在醇脫氫酶的催化下，在輔酶 NADH/NAD+的參與下，還原得到(1S， 2S)-l-(2-呋喃基)-l，2-丙二醇或其結構類似物。(2) 用有機溶劑對反應后的水相混合物體系進行萃取，得到一個由反應物糠醛(或5-羥甲基糠醛，或5-硝基糠醛)，中間產物(l/2)-l-(2-呋喃)-l-羥基-2-丙酮或其結構類似物和反應產物(IS，2S)-l"(2-呋喃基)-l,2-丙 二醇或其結構類似物以及各種相關的副產物構成的混合物。(3) 對該混合物進行分離提取，得到(lS，2S)-l-(2-呋喃基)-l，2-丙二醇成其結構類似物。
3. 如權利要求2所述的(1S， 2SH-(2-呋喃基H,2-閃二醇成其結構類似物的制備方法，其特祉是丙酮酸脫 縮酶和酵脫氫酶系指Q酵母或其他微生物中分離提取得到的丙酮酸脫縮酶和醇脫氫酶酶制劑，或同時 含有丙翻酸脫縮酶和醇脫氫酶的酵母或其他微生物全細胞。
4. 如權利要求2所述的(lS，2S)-1^2-呋喃基)"l，2-丙二醉或其結構類似物的制備方法，其特征是丙酮酸可 以是商品丙鵬酸，也可以是酵母糖酵解過程中產生的丙酮酸。
5. 如權利要求2所述的(1S, 2S》lK2-咲喃基)"l,2-丙二醇或其結構類似物的制備方法,其特征是反應在0~ 抑。C,最好是4 40。C, 0.0001 ~0.5 MPa,最好是0.005 ~0.1 MPa的條件下進行。
6. 如權利要求2所述的(1S， 2SH-(2-呋喃基)-l，2-丙二醇或其結構類似物的制備方法，其特征是有機溶劑 可以是己烷、氣仿、乙酸乙酯、乙醚、異丙醚、乙酸丁酯、乙酸異戊酯以及其他任何與水不混溶的有 機溶劑。
7. 如權利要求2所述的(lS，2S)-l-(2-呋喃基)-l，2-丙二醇或其結構類似物的制備方法，其特征是分離提取 為萃取、結晶、柱層析、溶劑冋收以及其他任何必耍的從反應泡合物中得到純物質的操作過程。
8. 如權利要求l所述的(lS，2S)-l-(2-呋喃基)-l，2-丙二醇成其結構類似物作為合成藥物、冉藥、農藥、新 型高聚物、犬然產物及其他精細化工產品的山發(fā)物、中間體在化學與化工領域中的應用。
全文摘要
本發(fā)明設計并合成(1S，2S)-1-(2-呋喃基)-1，2-丙二醇或其結構類似物。(1S，2S)-1-(2-呋喃基)-1，2-丙二醇或其結構類似物是一類具有旋光活性的化學新單體，可作為出發(fā)物和中間體合成一系列新型手性藥物、獸藥、農藥、高聚物以及大然產物利精細化工產品。
文檔編號C12P17/02GK101293884SQ200810123948
公開日2008年10月29日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權日2008年6月13日
發(fā)明者劉信寧, 湯魯宏, 頎 王, 王睿銳, 超 鄧, 偉 陳 申請人:江南大學