[发明专利]用酶制备光活性氰醇的方法

说明书

本发明涉及制备氰醇的方法。更具体地，主涉及制备光活性（S）-氰醇的一个改进方法，包括有S-醇腈（醛化）酶存在下醛与氢氰酸反应。光活性（S）-氰醇是大家熟悉的拟除虫菊酯杀虫剂制备中的有用中间产物。

在有醇腈（醛化）酶和溶剂二异丙醚存在下使醛与氢氰酸反应以形成光活性氰醇的方法是大家都知道的。这个方法公开在例如Effenberger等人的美国专利4，859，784中，在此将它引入作为参考。该参考文献报告了用固定化酶在浆状条件下进行上述反应的方法。酶可以结合在玻动珠、离子交换树脂或纤维素颗粒的表面，而固定化酶可以在产物回收前用过滤方法离出来。该方法虽然可以达到目的，但其特点在于反应物仅一次通过固定化酶，而通过时间长达5-6天。类似地，Kula等人的澳大利亚专利38104/89讲述了一个相似的方法，其中S-醇腈（醛化）酶从一特殊途径获得（Sorghum bicolor）。该方法在一个实施例中用丙烯酸珠来固定酶，其商品名为EupergitC（Rohm，Darmstadt），是一种有益于在反应介质或柱中悬浮的市场有售的丙烯酸珠。在以上任何一种情形下必须采用水性系统以防止不同有机溶剂对丙烯酸珠的任何破坏。而且在使用结合酶的后一个方法中，只要用4-羟基苄醛连续3天过柱后，便得到85%（重量）的产率。也可参阅Neidermeyer的美国专利5，008，192;欧洲专利326，063;美国专利3，862，030;以及德国专利3823864 A-1，它们与上述美国和澳大利亚专利相重或相关。

上述每一个专利都涉及到“酶-隔膜-反应器”。然而，正如相关技术文献所揭示的（参见，例如，“Engineering    Aspects    of    Enzyme    Engineering”，及其脚注16和17，即Kragl等，Ann.NY.Aca.Sci.，613，PP.167-175，（1990），以及Vasic-Racki等，Appl.Microbiol.Biote    Chnol，31，PP.215-222（1989）），这些反应器只代表一系列被对酶不通透的滤膜分隔开的容器。因而，在这种类型的反应器中，反应实际上在一个分散着酶的溶液中进行，而反应物最终仍必须通过扩散与酶接触。

使用聚合物膜反应器来结合酶公开在Bruce    S.Goldberg的美国专利4，102，746和4，169，014。也可参见“一种新颖的固定化酶反应器体系”，该文献是Bruce    S.Goldberg在关于非传统反应器体系的第27届春季专题讨论年会递交的，AICHE，East    Brunswick，N.J.，5月10日，1984年，其中进一步描述了这二个美国专利中的膜反应器。这后二个专利和AICHE会议论文集五月十日，1984在此均引入作为参考。

根据本发明，当醛和酸溶液通过下述特制的多孔膜，该多孔膜已经下面定义的方法化学活化并与S-醇腈酶以化学方式结合，那么，在S-醇腈酶及溶剂存在下由醛和氢氰酸制备光活性氰醇的其他已知方法中涉及的反应时间和反应物处理的容易程度可以明显地改善。

若缺少一种立体选择性的催化剂，形成（S）-和（R）一氰醇对映异构体形式的量相等，即比例为50∶50，本发明的一个目的是通过恰当选择经改进的催化剂和反应条件来增加（S）-异构体对（R）-异构体的比率（“S/R”）。本发明的另一个目的是不仅提高S-对R-异构体的选择性，而且在一段尽可能短的时间内提供一个高的产物转化率。还有另一个目的是得到这些产物而不必从终产物中以物理方法分离酶。

本发明制备所需的光活性氰醇的方法可如下述很容易地进行，将醛和氢氰酸溶液分批或持续地通过已化学结合酶的特定的多孔膜，经一段预选好的时间，回收所需的光活性氰醇。这样完成后，出乎意料地发现反应时间缩短为一天，相比之下用现有方法需6或7天，或有时虽需保持相同的时间，与前述方法相比产物的总得率和对所需S-异构体的选择性都提高了。相反，可以理解当现有技术使用几天的时间，例如多达6到7天，用于此方法是更优选的，总产率能成比例增加。

较理想地，反应应在一个有机系统中进行，其中含有基本水不溶的醛，而产生的氰醇是可溶的。以系统的总重量为基准，可以使用少量水性缓冲液，其含水量多达约1%，优选使用尽可能少的水，约≤0.03%。因而，本发明实质上包括一个系统，它包含有机溶剂（任意含有水性缓冲液），醛和酸反应剂，和化学结合至一种特定多孔膜的酶，下面详细说明。