Raney Ni-固定化脂肪酶动力学模型构建及其在手性酰胺动态动力学拆分中的应用

　　本文报道了一种结合Raney Ni与固定化脂肪酶IM-100的化学酶法动态动力学拆分（DKR）新策略，实现了酰胺产物100%收率与100%对映体过量（ee）。研究建立了与实验数据高度吻合的DKR动力学模型，揭示了脂肪酶催化酰胺化遵循有序序列机制（存在底物/产物抑制），而Raney Ni催化原位消旋化符合幂律方程。首次发现固定化脂肪酶对Raney Ni存在非接触抑制现象，并确定了Ni/IM-100最佳负载比为30，为手性胺类药物中间体的绿色合成提供了理论依据与实验支撑。

　　

亮点

固定化酶对消旋化的抑制作用

如图1所示，添加0.02 g IM-100时原位消旋化反应的转化率低于未添加组，表明Raney Ni催化的消旋化反应受到固定化脂肪酶IM-100的抑制。已有报道显示消旋催化剂会受到固定化酶抑制或与固定化酶发生相互作用，包括固定化纳米钯、Raney Ni、固体VOSO₄等。值得注意的是，上述金属均为固体且不与固定化酶直接接触。

结论

采用Raney Ni与固定化脂肪酶IM-100组成的化学酶法DKR方案，获得的酰胺产率与ee值均达100%。该脂肪酶对供体甲氧基乙酸乙酯的(R)-苯乙胺具有绝对对映选择性。在较低反应温度（60 ℃）和氢气表压（0.01 MPa）条件下有效规避了副反应。所建立的DKR动力学模型与实验数据拟合良好，平均偏差为8.3%。脂肪酶催化的酰胺化反应遵循具有底物和产物抑制的有序序列机制，而Raney Ni催化的原位消旋化反应遵循涉及底物胺和氢气的幂律方程。重复DKR实验证明该方案具有高稳定性。DKR的最佳Ni/IM-100负载比为30，可确保酰胺化与原位消旋化反应的最佳协同，从而以更少的催化剂用量获得最大产率。固定化脂肪酶对Raney Ni催化的原位消旋化产生抑制，导致转化率降低，这一现象被称为非接触抑制。该抑制可能源于酶形成酶-底物复合物后，结合在复合物上的底物无法进行消旋化，从而降低了消旋化速率。