Page 101 - 《精细化工》2020年第3期

第 3 期 王婷婷，等: 吐温/缓冲液体系中酶法合成(R)-对氯环氧苯乙烷 ·519·

全细胞可有效拆分 800 mmol/L rac-pCSO。与缓冲液 2.5 E.coli/pveh1 Z4X4-59 全细胞动力学拆分高浓度
体系（有效拆分 250 mmol/L rac-pCSO）相比，E. rac-pCSO 制备(R)-pCSO
coli/pveh1 Z4X4-59 催化 rac-pCSO 的初始浓度提高 3.2 倍。 按 1.8 节方法放大反应体系至 100 mL，监测反
应进程，结果见图 5。

图 4 吐温-20/缓冲液体系中底物浓度的优化
Fig. 4 Optimization of substrate concentration in Tween-20/ Z4X4-59
buffer system 图 5 E. coli/pveh1 催化 rac-pCSO 的进程曲线
Fig. 5 Hydrolysis progress curve of rac-pCSO catalyzed
Z4X4-59
by E. coli/pveh1
2.4.3 E. coli/pveh1 Z4X4-59 全细胞添加量对酶促反应
的影响
(S)-pCSO优先水解生成(R)-pCPED，保留(R)-pCSO。
在全细胞催化过程中，细胞添加量是影响反应
当反应 12 h 时，(R)-pCPED 的 ee p 达 89.5%，产率为
体系内的传质阻力、产率和生产效率的重要因素。 50.5%。(R)-pCSO 的 ee s 达 98.1%，产率为 45%（见
按 1.7.3 节方法考察 E. coli/pveh1 Z4X4-59 全细胞添加
图 6），为理论产率（50%）的 90%。反应液经萃取、
量对酶促反应的影响，结果见表 2。当全细胞添加
柱色谱分离得到的(R)-pCSO 为 4.5 g，此步骤收率为
量高于 200 g/L，ee s 可达到 99%；低于 200 mg/mL，
81%，总收率为 36.3%，得到的(R)-pCSO 为淡黄色
ee s 均未达到 99%。此外，aTOF 随着全细胞添加量
1
液体。 HNMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS), δ: 7.33 (d,
的减少而增加，说明全细胞被充分利用，考虑到生
J=8.8 Hz, 2H), 7.22 (d, J=8.4 Hz, 2H), 3.84 (q, J 1 = 2.4
物催化剂成本，可选择高 aTOF 的催化体系。但添 Hz, J 2 =4.0 Hz, 1 H), 3.16 (dd, J 1 =4.0 Hz, J 2 =5.6 Hz, 1
加较低量的全细胞难以有效拆分高浓度的 rac-pCSO， H), 2.76 (dd, J 1 =2.4 Hz, J 2 =5.6 Hz, 1H)。[α] D =23
20
在该反应体系中，全细胞 E. coli/pveh1 Z4X4-59 的最适 (c=1.2 kg/L, CHCl 3 ) ，与 文献报道相 似 [10] 。将
添加量为 200 g/L。 PvEH1 Z4X4-59 与不同来源 EHs 进行对比，结果见表 3。

表 2 吐温-20/缓冲液体系中 E. coli/pveh1 Z4X4-59 添加量的 本研究利用 EH 水解动力学拆分 rac-pCSO 的底物浓
优化 度和时空产率高于文献[7-10]，因此，在手性纯
Table 2 Optimization of E. coli/pveh1 Z4X4-59 additive amount (R)-pCSO 的制备中，PvEH1 Z4X4-59 是一种颇具潜力
in Tween-20/buffer system
的生物催化剂。
全细胞/(mg/L) 时间/h c/% ee s/% aTOF/〔g/(h·g)〕
250 10 58.8 >99 0.020
200 12 54.0 99 0.023
150 24 52.4 90.9 0.016
100 24 47.7 72.7 0.025
50 24 37.1 44.9 0.050

按最优反应条件进行验证实验：吐温-20 的添加
量为 4%（体积分数），底物初始浓度为 800 mmol/L
（123.7 g/L），E. coli/pveh1 Z4X4-59 全细胞添加量为

200 g/L，反应 12 h，所获(R)-pCSO 的 ee s 和产率分 图 6 E. coli/pveh1 Z4X4-59 拆分 rac-pCSO 的液相图
别为 99.0%和 45.7%（理论产率为 50%，以物质的 Fig. 6 HPLC spectra for hydrolytic kinetic resolution of
量计算，下同），时空产率为 4.71 g/(L·h)。 rac-pCSO by E. coli/pveh1 Z4X4-59