二苯羥乙酸糖酯酶促合成研究*

王宗君，胡文祥，張良軍

（1.廣西工業職業技術學院，廣西 南寧 530001；2.軍事醫學科學院，北京 100850）

二苯羥乙酸糖酯酶促合成研究*

王宗君1，胡文祥2，張良軍1

（1.廣西工業職業技術學院，廣西 南寧 530001；2.軍事醫學科學院，北京 100850）

二苯羥乙酸衍生物及糖類化合物分別具有重要的生理功能，二苯羥乙酸糖酯有可能同樣具有一定的生理價值。著重對這類化合物的酶促合成進行探討，選擇定位合成二苯羥乙酸糖酯，收率達26%。

二苯羥乙酸糖酯；酶促合成；選擇定位

二苯羥乙酸酯類化合物多數具有重要的生理功能，其在軍事和民用上的重要運用已得到廣泛認同。例如，美國研究的抗膽堿能藥物二苯羥乙酸-3-奎寧酯（QNB）具有很強的擬精神作用，曾用作新型化學戰劑—失能劑，二苯羥乙酸-2-（二乙胺基）-乙酯的鹽酸鹽（Bewactyzine）是治療胃絞痛良藥之一[1]。糖類與多羥基環已烷類衍生物1，4-順-二羥基（一個α鍵，一個ε鍵）兩氧相距0.455 nm，與煙堿中兩個氧相距0.45 nm接近，這是該類化合物具有抗N樣膽堿作用的結構基礎[2]，二苯羥乙酸與糖類化合物形成的糖酯有可能同樣具有一定的生理價值，為此，本文旨在探討二苯羥乙酸糖酯的合成。傳統的糖酯合成方法，一般都需要反復地保護羥基、糖苷化、脫保護等操作，合成步驟多，路線長，分離和提純十分繁瑣和困難，近10年，酶促合成（Enzyrnatic Synthesis）糖酯是無保護基糖酯合成最有前途方法之一[3-4]。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器：紅外光譜 [FT-IR-408，KBr涂片]，1H-NMR[JNM-GX400，（CD3）2CO 作溶劑]，質譜[MAT-711 型]。

試劑：葡萄糖、D-果糖、乳糖為分析純試劑，其余為化學純試劑，水為蒸餾水，脂肪酶（中國科學院上海生物化學研究所，酶比活力＞3 000 U/g），二苯羥乙酸三氯乙醇酯（軍事醫學科學院）。

1.2 二苯羥乙酸甲酯的合成

二苯羥乙酸甲酯合成反應式：

將11.412g（0.05 mol）二苯羥乙酸，89 mL無水甲醇，置于250 mL三口燒瓶中，攪拌加熱至45℃，開始滴加濃H2SO4，回流8 h，減壓蒸餾除去甲醇（＜70℃），所得物冰浴冷卻稀釋，20%Na2CO3堿化至pH=9，分出有機相和水相，水相經乙醚提取，合并有機相，水洗、無水硫酸鎂干燥、真空濃縮，得白色顆粒狀晶體，產率68.6%，mp67.7℃。元素分析（C15H14O3），計算值（%）：C 74.37，H 5.82；實測值（%）

1.3 二苯羥乙酸甲酯與葡萄糖酶促反應

在裝有溫度計，帶CaCl2干燥管的回流冷凝管100 mL三口圓底燒瓶中加入3.63 g（0.015 mol）二苯羥乙酸甲酯、6.48 g（0.036 mol）葡萄糖、3g活性酶A、50 mL無水吡啶作溶劑，用適量分子篩脫水、脫醇，油浴控溫50℃，攪拌80 h，抽濾、減蒸得紅褐色粘稠液體、經水洗，二甲苯洗滌（二甲苯可微熱）、柱層析得淡黃色粘稠糖漿體。元素分析（C20H22O8），計算值（%）：C 61.53，H 5.68；實測值（%）：C 61.46，H 5.63。IR，（σ/cm-1，漫反射法）：3 388.6（νS，寬，締合 OH），1 720.4（m，C=O，雜質），1 622.0（νs，C=O），1 500，1 470（苯環骨架振動）。Ms（FAB，m/z）：391（M+1），373（M-OH 10%），211（（C6H5）2C（OH）CO+，100%）。

1.4 二苯羥乙酸三氯乙醇酯與D-果糖酶促反應

二苯羥乙酸三氯乙醇酯與D-果糖酶促反應式：

將5.71 g（15.88 mmol）二苯羥乙酸三氯乙醇酯，5.79 g（32.2 mmol）D- 果糖，2 g活性酶 A，50 mL無水吡啶，適量分子篩置于100 mL三口圓底燒瓶中，控溫50℃，磁力攪拌80 h，抽濾、洗滌（水洗2次，后用二甲苯洗滌），柱層析純化得紅棕色粘稠體。元素分析（C20H22O8），計算值（%）：C 61.53，H 5.68；實測值（%）：C 61.39，H 5.56。IR，（σ/cm-1，漫反射法）：3 450.0（VS，寬，締合 OH），1 700.4（W，C=O，雜質）1 630.2（Vs,C=O），1 500，1 460（苯環骨架振動），Ms（FAB，m/z）：391（M+1），3 73（M-OH 58%），105

1.5 二苯羥乙酸甲酯與（+）—乳糖酶促反應

在100 mL三口圓底燒瓶中加入3.64 g（0.015 mol）二苯羥乙酸甲酯，10.27 g（0.03 mol）（+）—乳糖，50 mL無水吡啶，3 g活性酶B，適量分子篩脫水、脫醇，控溫50℃，攪拌回流80 h，抽濾，濃縮得紅棕色粘稠體。柱層析純化，薄層分析。

2 結果與討論

2.1 二苯羥乙酸甲酯合成

本實驗采用Fischer酯化法，根據相平衡濃度和反應動力學原理，采用甲醇過量，并控制適當的滴加速度和恒溫條件，充分考慮催化酶活性因素。因反應中有水生成，保持反應的無水體系也相當重要，通常加入一些脫水劑（分子篩）或通過蒸除去水的方法來保持體系無水。微波在有機合成方面文獻報導頗多，利用其已成功地完成了Diels-Alder反應、Claisen反應，重排、成環、碳烯反應等，也有資料表明，超聲波技術也成功地運用到了有機合成當中，并且實現了固相化學反應，對于中間體的合成，實驗當中比較了上述3種方法，結果如表1所示。

表1結果表明，3種合成方法均能得到較理想的收率，超聲波、微波在有機合成過程中可以提高反應速度，縮短反應時間，耗能少，污染輕，更適合自動化操作。

2.2 酶促反應（Enzymatic Synthesis）結果分析

糖酯合成，一般要首先保護部分羥基，再糖苷化，脫保護基，分離提純過程非常繁雜，酶是具有高度不對稱性和生物活性的蛋白質，在催化時表現出專一性、選擇性和高效性。實驗過程中，運用酶的催化活性，選擇定位合成二苯羥乙酸單糖酯和雙糖酯。實驗所得結果見表2。

表1 二苯羥乙酸甲酯合成方法及結果Table 1 Synthetic methods and results of benzilic acid methyl ester

表2結果表明，酶促條件下，活化酯與糖的酯交換反應是可以實現的，三氯乙醇酯的活性比甲酯高，單糖酯比雙糖酯的酯交換能力強。這是因為—OCH2CCl3比—OCH3結構更復雜，電負性高，更易離去，易被親核基團所取代；二糖是單糖的二聚體，相對而言，空間位阻大，醇羥基極化效應趨同，選擇定位性下降。

2.3 糖酯后處理

所得的粗產品為很粘稠的糖漿體，且伴著有色物。常規的萃取、蒸餾、重結晶等分離方法在純化糖酯方面有很大的困難，實驗發現，采用水相和有機相（乙醚）同時溶解混合物，將所得的有機相水洗除去未反應的糖，二甲苯微熱洗滌除去未反應的活化酯。然后，經濃縮和高效分離手段——柱層析，分離效率可達90%以上。

3結論

（1）在合成二苯羥乙酸甲酯過程中，采用了傳統的Fischer法和現代合成技術——微波催化和超聲波催化，均得到了可觀的產率，后兩者在時間和操作方面具有大的優勢。

表2 糖酯酶促合成方法及結果Table 2 Synthetic methods and results of sugar esters of benzilic acid

（2）在合成活化酯中間體的基礎上，探索了活化酯與糖類進行酯交換酶促反應條件，這種合成方法比傳統糖酯合成方法簡便，易操作，產率要高。

[1]Nishikawar，et al.Facil enzymatic preparation of monoacylated sugars inpyridine[J].Chen Pharm Bull，1992（24）：387.

[2]胡文祥，惲榴紅.抗膽堿能藥物抗N樣作用的分子藥理學研究[J].科學通報，1984，39（1）：79-81.

[3]曹淑桂.有機溶劑中酶催化研究的新進展[J].化學通報，1995（3）：5-13.

[4]Therisod M，Klibanov Am.Regioselectiveacylation of secondary hydroxyl groups in sugars catalyzed by lipase in organic solvents[J].J Am Chem Soc,1987(109)：3977-3981.

Study on Enzymatic Synthesis of Sugar Esters of Benzilic Acid

WANG Zong-jun1，HU Wen-xiang2，ZHANG Liang-jun1
（1.Guangxi Vocational＆ Technical Institute of Industry，Guangxi Nanning 530001，China；2.Academy of Military Medical Sciences，Beijing 100850，China）

The derivatives of benzilic acid and fructose are significan in life sciences.Carbohdrate molecules represent a particularly challenging target for regioselective modifications due to their multitive hydroxyl groups.The l-fructopyranosyl benzilate was synthesized by enzyme-catalyzed regioselective etherification of fructose and actived esters of diphenyl glycolic acid in anhydrous pyridine with porcine pancreatic lipase.The yield of the product was 26%.

Sugar Esters of Benzilic Acid；Enzymatic Synthesis；Regioselective

TQ464.1

A

1671-0460（2010）01-0017-03

2010-02-03

王宗君（1972-），男，湖南祁東人，講師，工程師，碩士，2007年畢業于廣西大學化工工藝專業，從事有機物合成方向的研究。E-mail：gxwzj@china.com.cn。