[发明专利]一种基于机械球磨-酶催化耦合技术制备α-苯基肉桂腈衍生物的方法

说明书

本发明涉及生物化工技术领域，为解决现有现有技术下制备步骤复杂，合成时间长，产物与催化剂难以分离的问题，公开了一种基于机械球磨‑酶催化耦合技术制备α‑苯基肉桂腈衍生物的方法，包括以下步骤：（a）向芳香醛及苯磺酰乙腈构成的反应体系中加入酶和助磨剂，进行机械球磨；（b）球磨结束后将反应物刮出，加入溶剂，过滤后经浓缩、柱层析即得α‑苯基肉桂腈衍生物。本发明实现了无溶剂反应快速制备α‑苯基肉桂腈衍生物，反应中原子利用率高，产物易于从反应体系中分离提纯，将酶催化与机械球磨技术耦合时，催化效率高，适用范围广，可用于合成含不同数量、不同种类基团及基团不同位置的α‑苯基肉桂腈衍生物。

技术领域

本发明涉及生物化工技术领域，尤其涉及一种基于机械球磨-酶催化耦合技术制备α- 苯基肉桂腈衍生物的方法。

背景技术

荧光分子探针可用于生命体内的识别，在环境监测、分子催化、生物成像等领域具有广泛的应用前景。α-苯基肉桂腈衍生物作为荧光分子探针具有结构简单、荧光量子产率较高等优点，是分子识别领域的研究热点。传统的α-苯基肉桂腈衍生物制备方法在反应体系中选用有机试剂作为溶剂，反应所需的大量有机溶剂对环境负担较大，同时反应物分子之间的碰撞会受溶剂分子影响，并且在该类化学合成法中使用的催化剂难以与产物分离。

例如，一种在中国专利文献上公开的“α-苯基肉桂腈衍生物及制备方法及应用”，其公告号为CN112479930A，α-苯基肉桂腈衍生物的制备方法包括以下步骤：将4-硝基苯乙腈与3,4-二羟基苯甲醛溶于1,4-二氧六环中并添加催化剂二乙胺，在20～30℃条件下搅拌10h～ 12h，搅拌结束后使用盐酸调节pH至6～7，过滤得到黄色粉末状固体后甲醇重结晶，即得化合物。该发明的制备方法需使用大量的有机试剂，制备时间较长，并且通过调节pH减小产物在溶剂中的溶解度来分离提纯产物，提纯过程对产物的损失较大。

发明内容

本发明为了克服现有技术下合成α-苯基肉桂腈衍生物步骤较为复杂，合成时间较长，产物与催化剂难以分离的问题，提供一种基于机械球磨-酶催化耦合技术制备α-苯基肉桂腈衍生物的方法，本发明首次将机械球磨引入α-苯基肉桂腈衍生物合成，以芳香醛和苯磺酰乙腈为原料，在酶、助磨剂的作用下，通过机械球磨进行Knoevenagel缩合反应制备α-苯基肉桂腈衍生物，高效且绿色环保，并且产物易于从反应体系中分离。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于机械球磨-酶催化耦合技术制备α-苯基肉桂腈衍生物的方法，所述合成方法包括以下步骤：

(a)向芳香醛及苯磺酰乙腈构成的反应体系中加入酶和助磨剂，进行机械球磨；

(b)球磨结束后将反应物刮出，加入溶剂，过滤后经浓缩、柱层析即得α-苯基肉桂腈衍生物。

在机械球磨合成过程中，与球体表面接触的原料分子吸收撞击产生的机械能从而引发局部的、非均相的反应，因此机械球磨技术可避免有机溶剂的使用，实现目标化合物的无溶剂快速合成，降低了制备的成本，并且无溶剂合成反应有利于后续产物的分离提纯。

作为优选，所述步骤a中芳香醛结构式为：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄及R₅分别为H、CH₃、OCH₃、F、Cl、CF₃、NO₂和CN中的一种。

本发明的制备路线为：

其中Ⅰ为芳香醛，R₁、R₂、R₃、R₄及R₅分别为H、CH₃、OCH₃、F、Cl、CF₃、NO₂和CN中的一种；Ⅱ为苯磺酰乙腈；Ⅲ为α-苯基肉桂腈衍生物。