DE10201778A1 - Process for carrying out enzymatic reactions in ionic solvents - Google Patents
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Abstract
Bei der Durchführung von enzymkatalysierten Reaktionen in ionischen Lösungsmitteln werden mit Hilfe von komprimierten Gasen, insbesondere CO¶2¶, die Produkte in umweltfreundlicher und enzymschonender Weise von den ionischen Lösungsmitteln und von den Enzymen abgetrennt. Lösungsmittel, Extrationsgase und Enzyme sind wiederverwendbar.When carrying out enzyme-catalyzed reactions in ionic solvents, the products are separated from the ionic solvents and from the enzymes in an environmentally friendly and enzyme-friendly manner with the aid of compressed gases, in particular CO¶2¶. Solvents, extraction gases and enzymes are reusable.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer enzymatischen Reaktion in einem ionischen Lösungsmittel, in dem die Produkte und/oder Edukte mittels einer Extraktion mit einem komprimierten Gas vom ionischen Lösungsmittel und vom Enzym abgetrennt werden. Das ionische Lösungsmittel und das Enzym können wieder eingesetzt werden. Als komprimiertes Gas eignet sich insbesondere Kohlendioxid (CO2). The invention relates to a method for carrying out an enzymatic reaction in an ionic solvent, in which the products and / or starting materials are separated from the ionic solvent and from the enzyme by means of extraction with a compressed gas. The ionic solvent and the enzyme can be used again. Carbon dioxide (CO 2 ) is particularly suitable as the compressed gas.
Enzyme werden in zunehmendem Maße als Katalysatoren für organische Stoffumwandlungen in der Industrie eingesetzt [A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey, Industrial Biotransformations, Wiley-VCH, Weinheim, 2000]. Während zu Anfang dieser Entwicklung wässrige Lösungen von Enzymen verwendet wurden, zeigten spätere Untersuchungen, dass sich auch Suspensionen von Enzymen in organischen Solventien eignen. Damit sind einige Vorteile verbunden, so z. B.. die Tatsache, dass Stoffumwandlungen wie Ver- oder Umesterungen aus thermodynamischen Gründen nur in wasserfreien bzw. organischen Lösungsmitteln möglich sind [K. Drauz, H. Waldmann, Enzyme Catalysis in Organic Synthesis: A Comprehensive Handbook, Vol. 1 und 2, Wiley-VCH, Weinheim, 1995]. Beispielsweise verläuft die Lipase-katalysierte Veresterung von Alkoholen mit Acylierungsmitteln wie Vinylacetat nur in organischen Solventien, in Wasser würde das Vinylacetat lediglich eine Hydrolyse eingehen. Enzymes are increasingly used as catalysts for organic Substance conversions used in industry [A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey, Industrial Biotransformations, Wiley-VCH, Weinheim, 2000]. While At the beginning of this development aqueous solutions of enzymes were used later investigations showed that suspensions of Enzymes in organic solvents are suitable. So there are some advantages connected, so z. B .. the fact that material conversions like Ver or Transesterification for thermodynamic reasons only in water-free or organic solvents are possible [K. Drauz, H. Waldmann, Enzymes Catalysis in Organic Synthesis: A Comprehensive Handbook, Vol. 1 and 2, Wiley-VCH, Weinheim, 1995]. For example, the lipase-catalyzed Esterification of alcohols with acylating agents such as vinyl acetate only in organic solvents, in water the vinyl acetate would only be one Go into hydrolysis.
Andere Vorteile eines nicht-wässrigen Mediums sind z. B. die gute Löslichkeit von Substraten sowie die Möglichkeit, die Enantioselektivität durch Variation des organischen Lösungsmittels zu optimieren. Die Verwendung von organischen Solventien in enzymkatalysierten Stoffumwandlungen hat jedoch auch Nachteile [a) A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey, Industrial Biotransformations, Wiley- VCH, Weinheim, 2000; b) K. Drauz, H. Waldmann, Enzyme Catalysis in Organic Synthesis: A Comprehensive Handbook, Vol. 1 und 2, Wiley-VCH, Weinheim, 1995]. In einem solchen Medium sind die Enzym-Aktivitäten oft recht gering, ferner sind die meisten organischen Lösungsmittel nicht nur toxisch sondern auch flüchtig und daher aus ökologischen Gründen bedenklich. Um Probleme dieser Art zu lösen, wurden bei enzymkatalysierten Reaktionen ionische Lösungsmittel eingesetzt [a) K.-W. Kim, B. Song, M.-Y. Choi, M.-J. Kim, Org. Lett. 2001, 3, 1507-1509; b) P. Lozano, T. De Diego, D. Carrié, M. Vaultier, J. L. Iborra, Biotechnol. Lett. 2001, 23, 1529-1533; c) S. H. Schöfer, N. Kaftzik, P. Wasserscheid, U. Kragl, Chem. Commun. (Cambridge) 2001, 425-426; d) T. Itoh, E. Akasaki, K. Kudo, S. Shirakami, Chem. Lett. 2001, 262-263; e) R. M. Lau, F. von Rantwijk, K. R. Seddon, R. A. Sheldon, Org. Lett. 2000, 2, 4189-4191; f) S. Park, R. J. Kazlauskas, J. Org. Chem. 2001, 66, 8395-8401; g) J. Howarth, P. James, J. Dai, Tetrahedron Lett. 2001, 42, 7517-7519]. Flüssigkeiten dieser Art bestehen ausschließlich aus Ionen, haben praktisch keinen Dampfdruck (sind also nicht flüchtig) und zeigen gute Löslichkeitseigenschaften für viele organische Substrate [a) R. Hagiwara, Y. Ito, J. Fluorine Chem. 2000, 105, 221-227; b) P. Wasserscheid, W. Keim, Angew. Chem. 2000, 112, 3926-3945; Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3772-3789; c) R. Sheldon, Chem. Commun. (Cambridge) 2001, 2399-2407; d) T. Welton, Chem. Rev. 1999, 99, 2071-2083]. Deshalb wurden diese Lösungsmittel bei den unterschiedlichsten Reaktionen verwendet. Im Falle von enzymkatalysierten Prozessen gelten die gleichen ökologischen und ökonomischen Vorteile. Es wurden jedoch noch weitere Vorteile festgestellt, z. B. je nach System erhöhte Stabilität, Aktivität und Stereoselektivität der Enzyme [a) K.-W. Kim, B. Song, M.-Y. Choi, M.-J. Kim, Org. Lett. 2001, 3, 1507-1509; b) P. Lozano, T. De Diego, D. Carrie, M. Vaultier, J. L. Iborra, Biotechnol. Lett. 2001, 23, 1529-1533; c) S. H. Schöfer, N. Kaftzik, P. Wasserscheid, U. Kragl, Chem. Commun. (Cambridge) 2001, 425-426; d) T. Itoh, E. Akasaki, K. Kudo, S. Shirakami, Chem. Lett. 2001, 262-263; e) R. M. Lau, F. von Rantwijk, K. R. Seddon, R. A. Sheldon, Org. Lett. 2000, 2, 4189-4191; f) 5. Park, R. J. Kazlauskas, J. Org. Chem. 2001, 66, 8395-8401; g) J. Howarth, P. James, J. Dai, Tetrahedron Lett. 2001, 42, 7517-7519]. Other advantages of a non-aqueous medium are e.g. B. the good solubility of substrates as well as the possibility of increasing the enantioselectivity by varying the optimize organic solvent. The use of organic However, solvents in enzyme-catalyzed transformations also have disadvantages [a) A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey, Industrial Biotransformations, Wiley- VCH, Weinheim, 2000; b) K. Drauz, H. Waldmann, Enzyme Catalysis in Organic Synthesis: A Comprehensive Handbook, Vol. 1 and 2, Wiley-VCH, Weinheim, 1995]. In such a medium, the enzyme activities are often quite low, most organic solvents are not only toxic but also volatile and therefore questionable for ecological reasons. To problems this In enzyme-catalyzed reactions, ionic solvents were used to solve the problem used [a) K.-W. Kim, B. Song, M.-Y. Choi, M.-J. Kim, Org. Lett. 2001, 3, 1507-1509; b) P. Lozano, T. De Diego, D. Carrié, M. Vaultier, J.L. Iborra, Biotechnol. Lett. 2001, 23, 1529-1533; c) S. H. Schöfer, N. Kaftzik, P. Wasserscheid, U. Kragl, Chem. Commun. (Cambridge) 2001, 425-426; d) T. Itoh, E. Akasaki, K. Kudo, S. Shirakami, Chem. Lett. 2001, 262-263; e) R. M. Lau, F. by Rantwijk, K.R. Seddon, R.A. Sheldon, Org. Lett. 2000, 2, 4189-4191; f) S. Park, R. J. Kazlauskas, J. Org. Chem. 2001, 66, 8395-8401; g) J. Howarth, P. James, J. Dai, Tetrahedron Lett. 2001, 42, 7517-7519]. Liquids of this type consist exclusively of ions, have practically no vapor pressure (are therefore non-volatile) and show good solubility properties for many organic Substrates [a) R. Hagiwara, Y. Ito, J. Fluorine Chem. 2000, 105, 221-227; b) P. Wasserscheid, W. Keim, Angew. Chem. 2000, 112, 3926-3945; Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3772-3789; c) R. Sheldon, Chem. Commun. (Cambridge) 2001, 2399-2407; d) T. Welton, Chem. Rev. 1999, 99, 2071-2083]. That’s why these solvents are used in a wide variety of reactions. In the event of The same ecological and apply to enzyme-catalyzed processes economic benefits. However, other advantages have been found, e.g. B. depending on the system increased stability, activity and stereoselectivity of the enzymes [a) K.-W. Kim, B. Song, M.-Y. Choi, M.-J. Kim, Org. Lett. 2001, 3, 1507-1509; b) P. Lozano, T. De Diego, D. Carrie, M. Vaultier, J.L. Iborra, Biotechnol. Lett. 2001 23, 1529-1533; c) S. H. Schöfer, N. Kaftzik, P. Wasserscheid, U. Kragl, Chem. Commun. (Cambridge) 2001, 425-426; d) T. Itoh, E. Akasaki, K. Kudo, S. Shirakami, Chem. Lett. 2001, 262-263; e) R. M. Lau, F. von Rantwijk, K. R. Seddon, R.A. Sheldon, Org. Lett. 2000, 2, 4189-4191; f) 5. Park, R. J. Kazlauskas, J. Org. Chem. 2001, 66, 8395-8401; g) J. Howarth, P. James, J. Dai, Tetrahedron Lett. 2001, 42, 7517-7519].
Allerdings wurde bei enzymkatalysierten Reaktionen in ionischen Solventien ein grundlegendes Problem noch nicht allgemein gelöst, nämlich die einfache und umweltfreundliche Trennung des Produkts (und ggfs des Edukts) vom Enzym bzw. vom ionischen Lösungsmittel in einer Weise, die es erlaubt, das Enzym und das Solvens erneut einzusetzen. Laut Literatur wird bei der Aufarbeitung gewöhnlich ein konventionelles organisches Lösungsmittel zur Extraktion des Produkts verwendet, was kaum sinnvoll ist, denn die Verwendung eines ionischen Lösungsmittels hat das primäre Ziel, solche umweltfeindlichen Solventien zu meiden [a) K.-W. Kim, B. Song, M.-Y. Choi, M.-J. Kim, Org. Lett. 2001, 3, 1507-1509; b) P. Lozano, T. De Diego, D. Carrie, M. Vaultier, J. L. Iborra, Biotechnol. Lett. 2001, 23, 1529-1533; c) S. H. Schöfer, N. Kaftzik, P. Wasserscheid, U. Kragl, Chem. Commun. (Cambridge) 2001, 425-426; d) T. Itoh, E. Akasaki, K. Kudo, 5. Shirakami, Chem. Lett. 2001, 262-263; e) R. M. Lau, F. von Rantwijk, K. R. Seddon, R. A. Sheldon, Org. Lett, 2000, 2, 4189-4191; f) S. Park, R. J. Kazlauskas, J. Org. Chem. 2001, 66, 8395-8401; g) J. Howarth, P. James, J. Dai, Tetrahedron Lett. 2001, 42, 7517-7519]. However, an enzyme-catalyzed reaction in ionic solvents was used basic problem not yet solved in general, namely the simple and environmentally friendly separation of the product (and possibly the educt) from the enzyme or of the ionic solvent in a way that allows the enzyme and to use the solvent again. According to the literature, it is being processed usually a conventional organic solvent for extracting the Product is used, which makes little sense, because the use of an ionic Solvent has the primary goal of using such environmentally hostile solvents avoid [a) K.-W. Kim, B. Song, M.-Y. Choi, M.-J. Kim, Org. Lett. 2001, 3, 1507-1509; b) P. Lozano, T. De Diego, D. Carrie, M. Vaultier, J.L. Iborra, Biotechnol. Lett. 2001, 23, 1529-1533; c) S. H. Schöfer, N. Kaftzik, P. Wasserscheid, U. Kragl, Chem. Commun. (Cambridge) 2001, 425-426; d) T. Itoh, E. Akasaki, K. Kudo, 5th Shirakami, Chem. Lett. 2001, 262-263; e) R. M. Lau, F. by Rantwijk, K.R. Seddon, R.A. Sheldon, Org. Lett, 2000, 2, 4189-4191; f) S. Park, R. J. Kazlauskas, J. Org. Chem. 2001, 66, 8395-8401; g) J. Howarth, P. James, J. Dai, Tetrahedron Lett. 2001, 42, 7517-7519].
Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine überraschend einfache, billige und umweltfreundliche Lösung des oben angesprochenen Problems. Zentraler Bestandteil der Erfindung ist die Idee, eine einfache und enzymschonende Abtrennung der Produkte/Edukte vom ionischen Solvens bzw. vom Enzym mit Hilfe der Extraktion durch ein komprimiertes Gas so zu bewirken, dass das Enyzm kontinuierlich und/oder mehrfach verwendet werden kann ohne nennenswerten Verlust an Aktivität oder Selektivität. Je nach Reaktionsbedingung kann, muss aber nicht, das komprimierte Gas im überkritischen Zustand sein; bevorzugt wird das Gas CO2 im überkritischen Zustand eingesetzt. The present invention includes a surprisingly simple, inexpensive and environmentally friendly solution to the problem mentioned above. A central component of the invention is the idea of effecting a simple and enzyme-friendly separation of the products / starting materials from the ionic solvent or from the enzyme with the aid of extraction by a compressed gas in such a way that the enzyme can be used continuously and / or repeatedly without any appreciable loss in activity or selectivity. Depending on the reaction conditions, the compressed gas may, but need not, be in the supercritical state; the gas CO 2 is preferably used in the supercritical state.
Die Verwendung von CO2 als Lösungsmittel für Reaktionen mit isolierten Enzymen im festen Zustand ist im Prinzip bekannt. Diese Systeme reagieren jedoch äußerst empfindlich auf die Wahl der Reaktionsbedingungen und kleine Mengen Wasser sind oftmals für die optimale Wirkungsweise notwendig [O. Aaltonen in: P. G. Jessop, W. Leitner, Chemical Synthesis Using Supercritical Fluids, Wiley-VCH, Weinheim, 1999, Kapitel 4.9, pp 414]. Überraschender Weise sind Umsetzungen im System ionische Flüssigkeit/CO2 hingegen problemlos durchführbar und verlaufen mit hoher Langzeitstabilität. Die positiven Effekte der ionischen Flüssigkeit werden durch die Anwesenheit von CO2 also nicht aufgehoben oder verringert, in günstigen Fällen können sie sogar verstärkt werden, z. B. indem durch Herabsetzung der Viskosität der ionischen Flüssigkeit der Stofftransport verbessert wird. Gleichzeitig erleichtert die Verwendung einer flüssigen Phase das Handling des Enzymkatalysators z. B. beim Beschicken oder Entleeren des Reaktors. The use of CO 2 as a solvent for reactions with isolated enzymes in the solid state is known in principle. However, these systems are extremely sensitive to the choice of reaction conditions and small amounts of water are often necessary for optimal functioning [O. Aaltonen in: PG Jessop, W. Leitner, Chemical Synthesis Using Supercritical Fluids, Wiley-VCH, Weinheim, 1999, Chapter 4.9, pp 414]. Surprisingly, conversions in the ionic liquid / CO 2 system, on the other hand, can be carried out without problems and run with high long-term stability. The positive effects of the ionic liquid are therefore not canceled or reduced by the presence of CO 2 , in favorable cases they can even be intensified, e.g. B. by improving the mass transfer by reducing the viscosity of the ionic liquid. At the same time, the use of a liquid phase facilitates the handling of the enzyme catalyst e.g. B. when loading or emptying the reactor.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird nach Ablauf der enzymatischen Reaktion in einem ionischen Lösungsmittel das Gemisch einer Extraktion mit einem komprimierten Gas unterworfen. Das Gas, z. B. CO2, kann entweder erst nach erfolgter Umsetzung eingebracht werden, oder zweckmäßigerweise auch bereits während der Reaktion vorhanden sein. Wie Fig. 1/2 verdeutlicht, handelt es sich um ein diskontinuierliches Verfahren: Nach Ausführung der Reaktion im Reaktor R wird das Extraktionsgas G eingeleitet. Das extrahierte Produkt und Edukt sammelt sich in der Kühlfalle K. In one embodiment of the invention, after the enzymatic reaction has ended in an ionic solvent, the mixture is subjected to extraction with a compressed gas. The gas, e.g. B. CO 2 , can either be introduced only after the reaction has taken place, or expediently also be present during the reaction. As illustrated in Fig. 1/2, it is a batch process: After the reaction in the reactor R has been carried out, the extraction gas G is introduced. The extracted product and educt collects in cold trap K.
In einer zweiten Ausführungsform (Fig. 2/2) wird ein kontinuierliches Verfahren realisiert, in dem die Edukte E und komprimiertes Gas G in den Reaktor R, der ionische Flüssigkeit und Enzym enthält, eingebracht und die Produkte und ggfs die nicht reagierten Edukte werden durch das komprimierte Gas aus dem Reaktor extrahiert. Produkt und Edukt können mit Hilfe des komprimierten Gases mehrfach im Kreis durch das Lösungsmittel geleitet werden, wodurch eine Erhöhung des Umsatzes erreicht wird. In a second embodiment ( Fig. 2/2), a continuous process is implemented in which the starting materials E and compressed gas G are introduced into the reactor R, which contains ionic liquid and enzyme, and the products and, if appropriate, the unreacted starting materials are passed through the compressed gas is extracted from the reactor. The product and starting material can be passed several times in a circle through the solvent with the aid of the compressed gas, thereby increasing the conversion.
Als Extraktionsmittel dienen komprimierte Gase, wie z. B. CO2, NH3, SF6, Ethan, Fluoroform, Propan, Butan, iso-Butan, iso-Buten, Butadien, Ethin, Ethen, Propen, Buten, Edelgase, Sauerstoff oder ein gasförmiger, nicht, teilweise oder vollständig halogensubstituierter Kohlenwasserstoff, um nur einige zu nennen. Vorzugsweise wird CO2 verwendet. Im Falle von CO2 wird das Extrakt in lösungsmittelfreier Form ohne nachweisbare Kontamination mit ionischer Flüssigkeit erhalten, da diese Lösungsmittel keine nachweisbare Löslichkeit in komprimiertem CO2 besitzen [L. A. Blanchard, D. Hancu, E. J. Beckman, J. F. Brennecke, Nature 1999, 399, 28-29]. Außerdem wird durch eine gezielte Wahl der ionischen Flüssigkeit und der Extraktionsbedingungen eine selektive Extraktion der Produkte bzw. des Edukts aus der Reaktionsmischung möglich. Mögliche Vorgehensweisen beinhalten unter anderem ein einfaches Entspannen des Gases bis zur Abscheidung des Produkts oder eine geeignete Veränderung der Temperatur. Das Auswaschen der Produkte aus dem Gasstrom durch geeignete Lösungsmittel erlaubt ebenfalls eine zweckmäßige Form der Aufarbeitung. Compressed gases such as z. B. CO 2 , NH 3 , SF 6 , ethane, fluoroform, propane, butane, isobutane, isobutene, butadiene, ethyne, ethene, propene, butene, noble gases, oxygen or a gaseous, not, partially or completely halogen-substituted Hydrocarbon to name a few. CO 2 is preferably used. In the case of CO 2 , the extract is obtained in a solvent-free form without detectable contamination with ionic liquid, since these solvents have no detectable solubility in compressed CO 2 [LA Blanchard, D. Hancu, EJ Beckman, JF Brennecke, Nature 1999, 399, 28 -29]. In addition, a selective selection of the ionic liquid and the extraction conditions enables selective extraction of the products or the starting material from the reaction mixture. Possible procedures include, among other things, a simple expansion of the gas until the product is separated or a suitable change in temperature. Washing out the products from the gas stream with suitable solvents also allows a suitable form of workup.
Als ionisches Lösungsmittel dienen alle bekannten ionischen Flüssigkeiten und
deren Mischungen. Diese Solventien besitzen die allgemeine Formel [A]n+[Y]n-,
wobei n = 1 oder 2 ist und das Anion [Y]n- ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus Tetrafluoroborat ([BF4]-), Tetrachloroborat ([BCl4]-),
Hexafluorophosphat ([PF6]-), Hexafluoroantimonat ([SbF6]-), Hexafluoroarsenat ([AsF6]-),
Tetrachloroaluminat ([AlCl4]-), Trichlorozinkat [(ZnCl3]-), Dichlorocuprat
([CuCl2]-), Sulfat ([SO4]2-), Carbonat ([CO3]2-), Fluorosulfonat, [R'-COO]-, [R'-
SO3]-, [R'-SO4], [Tetrakis-(3,5-bis-(trifluormethyl)-phenyl)borat] ([BARF]) und
[(R'-SO2)2N]-, und R' ein linearer oder verzweigter 1 bis 12 Kohlenstoffatome
enthaltender aliphatischer oder alicyclischer Alkyl- oder ein C5-C18-Aryl-, C5-C18-
Aryl-C1-C6-alkyl- oder C1-C6-Alkyl-C5-C18-aryl-Rest ist, der durch Halogenatome
substituiert sein kann,
und das Kation [A]+ ausgewählt ist aus der Reihe bestehend aus
- - quarternären Ammonium-Kationen der allgemeinen Formel
[NR1R2R3R]+,
- - Phosphonium-Kationen der allgemeinen Formel
[PR1R2R3R]+,
- - Imidazolium-Kationen der allgemeinen Formel
wobei der Imidazol-Kern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus der Reihe bestehend aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C1-C6- Aminoalkyl-, C5-C12-Aryl- und C5-C12-Aryl-C1-C6-Alkylgruppen, - - Pyridinium-Kationen der allgemeinen Formel
wobei der Pyridin-Kern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus der Reihe bestehend aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C1-C6- Aminoalkyl-, C5-C12-Aryl- und C5-C12-Aryl-C1-C6-Alkylgruppen, - - Pyrazolium-Kationen der allgemeinen Formel
wobei der Pyrazol-Kern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus der Reihe bestehend aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C1-C6- Aminoalkyl-, C5-C12-Aryl- und C5-C12-Aryl-C1-C6-Alkylgruppen, - - und Triazolium-Kationen der allgemeinen Formel
wobei der Triazol-Kern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus der Reihe bestehend aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C1-C6- Aminoalkyl-, C5-C12-Aryl- und C5-C12-Aryl-C1-C6-Alkylgruppen,
- - Wasserstoff;
- - linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen und alicyclischen Alkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen;
- - Heteroaryl-, Heteroaryl-C1-C6-Alkylgruppen mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen im Heteroaryl-Rest und wenigstens einem Heteroatom ausgewählt aus N, O und S, der mit wenigstens einer Gruppe ausgewählt aus C1-C6-Alkylgruppen und Halogenatomen substituiert sein kann;
- - Aryl-, Aryl-C1-C6-Alkylgruppen mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen im Arylrest, die gegebenenfalls mit wenigstens einer C1-C6-Alkylgruppen oder einem Halogenatomen substituiert sein können;
- - linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen oder alicyclischen Alkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen;
- - Heteroaryl-C1-C6-Alkylgruppen mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen im Arylrest und
wenigstens einem Heteroatom ausgewählt aus N, O und S, die mit wenigstens
einer C1-C6-Alkylgruppe oder Halogenatom substituiert sein können;
Aryl-C1-C6-Alkylgruppen mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen im Arylrest, die gegebenenfalls mit wenigstens einer C1-C6-Alkylgruppe oder einem Halogenenatomen substituiert sein können. Diese Liste ist ebenfalls nicht vollständig, so dass auch hier keine prinzipiellen Einschränkungen vorliegen [a) R. Hagiwara, Y. Ito, J. Fluorine Chem. 2000, 105, 221-227; b) P. Wasserscheid, W. Keim, Angew. Chem. 2000, 112, 3926-3945; Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3772-3789; c) R. Sheldon, Chem. Comm. (Cambridge) 2001, 2399-2407; d) T. Welton, Chem. Rev. 1999, 99, 2071-2083].
and the cation [A] + is selected from the series consisting of
- - Quaternary ammonium cations of the general formula
[NR 1 R 2 R 3 R] + ,
- - Phosphonium cations of the general formula
[PR 1 R 2 R 3 R] + ,
- - Imidazolium cations of the general formula
wherein the imidazole core can be substituted with at least one group selected from the group consisting of C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, C 1 -C 6 aminoalkyl, C 5 -C 12 aryl and C 5 -C 12 aryl-C 1 -C 6 alkyl groups, - - Pyridinium cations of the general formula
wherein the pyridine nucleus can be substituted with at least one group selected from the series consisting of C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, C 1 -C 6 aminoalkyl, C 5 -C 12 aryl and C 5 -C 12 aryl-C 1 -C 6 alkyl groups, - - Pyrazolium cations of the general formula
wherein the pyrazole core can be substituted with at least one group which is selected from the series consisting of C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, C 1 -C 6 aminoalkyl, C 5 -C 12 aryl and C 5 -C 12 aryl-C 1 -C 6 alkyl groups, - - And triazolium cations of the general formula
wherein the triazole core can be substituted with at least one group which is selected from the series consisting of C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, C 1 -C 6 aminoalkyl, C 5 -C 12 aryl and C 5 -C 12 aryl-C 1 -C 6 alkyl groups,
- - hydrogen;
- - Linear or branched, saturated or unsaturated, aliphatic and alicyclic alkyl groups with 1 to 20 carbon atoms;
- - Heteroaryl, heteroaryl-C 1 -C 6 alkyl groups with 3 to 8 carbon atoms in the heteroaryl radical and at least one heteroatom selected from N, O and S, the one with at least one group selected from C 1 -C 6 alkyl groups and halogen atoms can be substituted;
- - Aryl, aryl-C 1 -C 6 alkyl groups with 5 to 12 carbon atoms in the aryl radical, which can optionally be substituted with at least one C 1 -C 6 alkyl group or a halogen atom;
- - Linear or branched, saturated or unsaturated, aliphatic or alicyclic alkyl groups with 1 to 20 carbon atoms;
- - Heteroaryl-C 1 -C 6 alkyl groups with 3 to 8 carbon atoms in the aryl radical and at least one hetero atom selected from N, O and S, which can be substituted with at least one C 1 -C 6 alkyl group or halogen atom;
Aryl-C 1 -C 6 -alkyl groups with 5 to 12 carbon atoms in the aryl radical, which can optionally be substituted with at least one C 1 -C 6 -alkyl group or a halogen atom. This list is also not complete, so that there are no fundamental restrictions here either [a) R. Hagiwara, Y. Ito, J. Fluorine Chem. 2000, 105, 221-227; b) P. Wasserscheid, W. Keim, Angew. Chem. 2000, 112, 3926-3945; Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3772-3789; c) R. Sheldon, Chem. Comm. (Cambridge) 2001, 2399-2407; d) T. Welton, Chem. Rev. 1999, 99, 2071-2083].
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, dem ionischen Lösungsmittel Wasser zuzugeben, z. B. wenn das Wasser als Reagenz bei einer hydrolytischen Reaktion dient. In the context of the invention it is also possible to use the ionic solvent Add water, e.g. B. if the water as a reagent in a hydrolytic Reaction serves.
Was die Wahl der Enzyme angeht, so kommen Oxidoreductasen, Transferasen, Hydrolasen, Lyasen, Isomerasen und Ligasen in Frage. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäßen Verfahren Oxidations- und Reduktionsreaktionen, Transfer von funktionellen Gruppen, Hydrolysereaktionen, Eliminierungs- und Additionsreaktionen sowie Triphosphatspaltungs-bedingte Bindungsbildungsprozesse mit einschließen. As far as the choice of enzymes is concerned, oxidoreductases, transferases, Hydrolases, lyases, isomerases and ligases in question. This means that the Processes according to the invention oxidation and reduction reactions, transfer of functional groups, hydrolysis reactions, elimination and Addition reactions as well as triphosphate cleavage-related bond formation processes lock in.
Einzelne Enzym-Familien sind z. B. Lipasen, Esterasen, Proteasen, Amidasen, Nitrilasen, Nitrilhydratasen, Epoxidhydrolasen, Dehydrogenasen, Monooxygenasen, Dioxygenasen, Peroxidasen, Aldolasen, Transketolasen, Pyruvatdecarboxylasen, Oxinitrilasen, Glycosidasen, Glycosyltransferasen, Kohlenstoff- Sauerstoff-Lyasen, Kohlenstoff-Stickstoff-Lyasen, Aminotransferasen, Kinasen und Epimerasen. Diese Liste ist keineswegs vollständig und schränkt den Anwendungsbereich der Erfindung nicht ein. Individual enzyme families are e.g. B. lipases, esterases, proteases, amidases, Nitrilases, nitrile hydratases, epoxy hydrolases, dehydrogenases, Monooxygenases, dioxygenases, peroxidases, aldolases, transketolases, Pyruvate decarboxylases, oxinitrilases, glycosidases, glycosyltransferases, carbon Oxygen lyases, carbon nitrogen lyases, aminotransferases, kinases and epimerases. This list is by no means exhaustive and limits the Scope of the invention is not a.
Die Enzyme können in isolierter Form, als Rohextrakt oder in immobilisierter Form eingesetzt werden. Es können aber auch ganze Zellen, die bestimmte katalytisch aktive Enzyme enthalten, eingesetzt werden. The enzymes can be in isolated form, as crude extract or in immobilized Form are used. Whole cells can also be specified contain catalytically active enzymes.
In der Literatur gelten katalytische Antikörper und Ribozyme als spezielle Form
von Enzymen [a) P. G. Schultz, R. A. Lerner, Science 1995, 269, 1835-1842; b)
C. Wilson, J. W. Szostak, Nature 1995, 374, 777-782]. Die vorliegende Erfindung
schließt sie ein, d. h. die Produkte und Edukte einer Antikörper-katalysierten
Stoffumwandlung in einem ionischen Lösungsmittel können mit Hilfe der CO2-
vermittelten Extraktion vom ionischen Solvens und vom katalytischen Antikörper
bequem abgetrennt werden, wobei der katalytische Antikörper erneut eingesetzt
werden kann.
Beispiel 1
Lipase-katalysierte Acylierung von 1-Octanol mit Vinylacetat als
Acylierungsmittel in ionischer Flüssigkeit (IL) gekoppelt mit Produktextraktion
durch überkritisches Kohlenstoffdioxid (scCO2)
In the literature, catalytic antibodies and ribozymes are considered a special form of enzymes [a) PG Schultz, RA Lerner, Science 1995, 269, 1835-1842; b) C. Wilson, JW Szostak, Nature 1995, 374, 777-782]. The present invention includes them, ie the products and starting materials of an antibody-catalyzed conversion in an ionic solvent can be conveniently separated from the ionic solvent and from the catalytic antibody with the aid of CO 2 -mediated extraction, the catalytic antibody being able to be used again. Example 1 Lipase-Catalyzed Acylation of 1-Octanol Using Vinyl Acetate as Acylating Agent in Ionic Liquid (IL) Coupled with Product Extraction by Supercritical Carbon Dioxide (scCO 2 )
In einem Autoklav (Reaktorvolumen 10 ml) mit Rührfisch wurden zu einer Suspension aus 10 mg Candida antarctica Lipase B (CaL B) in 2 ml der ionischen Flüssigkeit 1-Butyl-3-methyl-imidazolium-bis-trifluormethansulfonimid (bmimNTf2), 1.5 ml Vinylacetat (VA) (17 mmol) und 1.3 ml 1-Octanol (8.3 mmol) gegeben. Anschließend wurde für 0.5 Stunden bei Raumtemperatur (RT) gerührt. Danach wurde der Autoklav an einen CO2-Kompressor angeschlossen, das Reaktionsprodukt bei 40°C mit überkritischem CO2 bei 9.2 MPascal extrahiert und in einer Kühlfalle (T = -30°C) aufgefangen (siehe Fig. 1/2). Zur Extraktion wurden 33 l Kohlendioxid verwendet. In an autoclave (reactor volume 10 ml) with a stirring fish, 1-butyl-3-methyl-imidazolium-bis-trifluoromethanesulfonimide (bmimNTf 2 ), 1.5., Was added to a suspension of 10 mg Candida antarctica lipase B (CaL B) in 2 ml of the ionic liquid ml of vinyl acetate (VA) (17 mmol) and 1.3 ml of 1-octanol (8.3 mmol) were added. The mixture was then stirred at room temperature (RT) for 0.5 hours. The autoclave was then connected to a CO 2 compressor, the reaction product was extracted at 40 ° C with supercritical CO 2 at 9.2 MPascal and collected in a cold trap (T = -30 ° C) (see Fig. 1/2). 33 l of carbon dioxide were used for the extraction.
Nach einer fünfminütigen Entgasung des Substrat-Eduktgemisches im Ultraschallbad betrug die aufgefangene Menge an Flüssigkeit nach Rückwiegung der verwendeten Kühlfalle 1.58 g. Durch NMR-Untersuchungen ergab sich ein molares Verhältnis zwischen 1-Octylacetat und Vinylacetat von 2.0 : 1. Nicht umgesetztes 1-Octanol wurde nicht nachgewiesen. Aus dem NMR-Verhältnis und dem Ergebnis der Rückwiegung der Kühlfalle errechnete sich eine isolierte Menge von 1.32 g 1-Octylacetat, was einer Ausbeute von 92.4% entspricht. After a five-minute degassing of the substrate-educt mixture in the Ultrasonic bath was the amount of liquid collected after reweighing of the cold trap used 1.58 g. NMR studies revealed a molar ratio between 1-octyl acetate and vinyl acetate of 2.0: 1. Not unreacted 1-octanol was not detected. From the NMR ratio and the result of weighing the cold trap back into an isolated one Amount of 1.32 g of 1-octyl acetate, which corresponds to a yield of 92.4%.
Die Versuchsdurchführung wurde mit derselben CaL B-bmimNTf2-Suspension
noch weitere dreimal durchgeführt, wobei die Extraktionsbedingungen
(Temperatur, Druck, CO2-Menge) variiert wurden. Die Ergebnisse werden
zusammengefasst in Tabelle 1 dargestellt:
Tabelle 1
The experiment was carried out three more times with the same CaL B-bmimNTf 2 suspension, the extraction conditions (temperature, pressure, amount of CO 2 ) being varied. The results are summarized in Table 1: Table 1
In einem Autoklav (Reaktorvolumen 10 ml) mit Rührfisch wurden zu einer Suspension aus 10 mg Candida antarctica Lipase B (CaL B) in 2 ml der ionischen Flüssigkeit 1-Butyl-3-methyl-imidazolium-bis-trifluormethansulfonimid (bmimNTf2), 1.5 ml Vinylacetat (VA) (17 mmol) und 1.3 ml 1-Octanol (8.3 mmol) gegeben. Anschließend wurde mittels eines Kompressors CO2 (6.5 g) aufgepresst und das Reaktionsgemisch für 0.5 Stunden bei Raumtemperatur (RT) gerührt. Danach wurde das Reaktionsprodukt bei 40°C mit überkritischem CO2 bei 9.2 MPascal extrahiert und in einer Kühlfalle (T = -30°C) aufgefangen (siehe Fig. 1/2). Zur Extraktion wurden 38 l Kohlendioxid verwendet. In an autoclave (reactor volume 10 ml) with a stirring fish, 1-butyl-3-methyl-imidazolium-bis-trifluoromethanesulfonimide (bmimNTf 2 ), 1.5., Was added to a suspension of 10 mg Candida antarctica lipase B (CaL B) in 2 ml of the ionic liquid ml of vinyl acetate (VA) (17 mmol) and 1.3 ml of 1-octanol (8.3 mmol) were added. Subsequently, CO 2 (6.5 g) was injected by means of a compressor and the reaction mixture was stirred for 0.5 hours at room temperature (RT). Then the reaction product was extracted at 40 ° C with supercritical CO 2 at 9.2 MPascal and collected in a cold trap (T = -30 ° C) (see Fig. 1/2). 38 l of carbon dioxide were used for the extraction.
Nach einer fünfminütigen Entgasung des Substrat-Eduktgemisches im Ultraschallbad betrug die aufgefangene Menge an Flüssigkeit nach Rückwiegung der verwendeten Kühlfalle 1.57 g. Durch NMR-Untersuchungen ergab sich ein molares Verhältnis zwischen 1-Octylacetat und Vinylacetat von 2.0 : 1. Nicht umgesetztes 1-Octanol wurde nicht nachgewiesen. Aus dem NMR-Verhältnis und dem Ergebnis der Rückwiegung der Kühlfalle errechnete sich eine isolierte Menge von 1.32 g 1-Octylacetat, was einer Ausbeute von 92.4% entspricht. After a five-minute degassing of the substrate-educt mixture in the Ultrasonic bath was the amount of liquid collected after reweighing of the cold trap used 1.57 g. NMR studies revealed a molar ratio between 1-octyl acetate and vinyl acetate of 2.0: 1. Not unreacted 1-octanol was not detected. From the NMR ratio and the result of weighing the cold trap back into an isolated one Amount of 1.32 g of 1-octyl acetate, which corresponds to a yield of 92.4%.
In einem Autoklav (Reaktorvolumen 10 ml) mit Rührfisch wurden zu einer Suspension aus 10 mg Candida antarctica Lipase B (CaL B) in 2 ml der ionischen Flüssigkeit 1-Butyl-3-methyl-imidazolium-bis-trifluormethansulfonimid (bmimNTf2), 1.09 g Vinylacetat (VA) (12.7 mmol) und 1.58 g 1-Octanol (12.1 mmol) gegeben. Anschließend wurde für 1 Stunde bei Raumtemperatur (RT) gerührt. Danach wurde der Autoklav an einen CO2-Kompressor angeschlossen, das Reaktionsprodukt bei 40°C mit überkritischem CO2 bei 12 MPascal extrahiert und in einer Kühlfalle (T = -30°C) aufgefangen (siehe Fig. 1/2). Nach Extraktion mit 56 l Kohlendioxid wurden 1.86 g Flüssigkeit aufgefangen (Auswaage nach fünfminütiger Entgasung im Ultraschallbad). NMR- Untersuchungen ergaben einen Gehalt von über 99% Prozent an Octylacetat, was mit der Auswaage einer isolierten Ausbeute von 89.6% entspricht. In an autoclave (reactor volume 10 ml) with a stirring fish, 1-butyl-3-methylimidazolium-bis-trifluoromethanesulfonimide (bmimNTf 2 ), 1.09, was added to a suspension of 10 mg Candida antarctica lipase B (CaL B) in 2 ml of the ionic liquid g of vinyl acetate (VA) (12.7 mmol) and 1.58 g of 1-octanol (12.1 mmol) were added. The mixture was then stirred at room temperature (RT) for 1 hour. The autoclave was then connected to a CO 2 compressor, the reaction product was extracted at 40 ° C with supercritical CO 2 at 12 MPascal and collected in a cold trap (T = -30 ° C) (see Fig. 1/2). After extraction with 56 l of carbon dioxide, 1.86 g of liquid were collected (weighed out after degassing in an ultrasonic bath for five minutes). NMR investigations showed a content of over 99% percent of octyl acetate, which corresponds to an isolated yield of 89.6%.
In einen Autoklav (Reaktorvolumen 10 ml) mit Rührfisch wurde eine Suspension aus 40 mg Candida antarctica Lipase B (CaL B) in 4 ml der ionischen Flüssigkeit 1-Butyl-3-methyl-imidazolium-bis-trifluormethansulfonimid (bmimNTf2) eingefüllt und dieser an einen CO2-Kompressor angeschlossen. Der Autoklav wurde auf 45°C erwärmt, mit überkritischem Kohlendioxid (p = 10.5 MPascal) durchspült und eine Substratlösung (Vinylacetat : 1-Octanol = 2 : 1) mittels einer HPLC-Pumpe (Flussrate 2.25 ml/h) mit dem überkritischen CO2-Strom in den Reaktor gebracht (siehe Fig. 2/2). A suspension of 40 mg of Candida antarctica lipase B (CaL B) in 4 ml of the ionic liquid 1-butyl-3-methyl-imidazolium-bis-trifluoromethanesulfonimide (bmimNTf 2 ) was placed in an autoclave (reactor volume 10 ml) with a stirring fish, and the latter connected to a CO 2 compressor. The autoclave was heated to 45 ° C, flushed with supercritical carbon dioxide (p = 10.5 MPascal) and a substrate solution (vinyl acetate: 1-octanol = 2: 1) using the HPLC pump (flow rate 2.25 ml / h) with the supercritical CO 2 Stream brought into the reactor (see Fig. 2/2).
Das extrahierte Reaktionsprodukt wurde in Kühlfallen aufgefangen, die in
regelmäßigen Abständen gewechselt wurden (siehe Tabelle 2). Die aufgefangenen
Produktfraktionen wurden NMR-spektroskopisch untersucht. Aus den NMR-
Signalen wurde der Umsatz (Verhältnis Octylacetat zu 1-Octanol) und der Gehalt
an Octylacetat in den jeweiligen Kühlfallen berechnet.
Tabelle 2
The extracted reaction product was collected in cold traps, which were changed at regular intervals (see Table 2). The product fractions collected were examined by NMR spectroscopy. The conversion (ratio of octyl acetate to 1-octanol) and the content of octyl acetate in the respective cold traps were calculated from the NMR signals. Table 2
Die relative Ausbeute errechnete sich aus der isolierten Menge Octylacetat, aus der Zeit und der Flussrate der HPLC-Pumpe. Die angegebene Aktivität bezieht sich auf die eingesetzte Menge Lipase und umgesetzte Menge 1-Octanol. The relative yield was calculated from the amount of octylacetate isolated the time and flow rate of the HPLC pump. The specified activity relates on the amount of lipase and amount of 1-octanol used.
In einem Autoklav (Reaktorvolumen 10 ml) mit Rührfisch wurde eine Suspension
aus 40 mg Candida antarctica Lipase B (CaL B) in 4 ml der ionischen Flüssigkeit
1-Butyl-3-methyl-imidazolium-bis-trifluormethansulfonimid (bmimNTf2) analog
zu Beispiel 1.4 für 24 h im kontinuierlichen Prozess betrieben. Anschließend
wurde der Autoklav verschlossen und der Inhalt für 60 h unter 10.5 MPascal CO2-
Druck gerührt. Nach 60 h wurde der kontinuierliche Betrieb analog zu Beispiel
1.4 wieder aufgenommen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 dargestellt:
Tabelle 3
A suspension of 40 mg of Candida antarctica lipase B (CaL B) in 4 ml of the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium-bis-trifluoromethanesulfonimide (bmimNTf 2 ) was prepared in an autoclave (reactor volume 10 ml) with a stirring fish in a manner analogous to Example 1.4 operated in a continuous process for 24 h. The autoclave was then closed and the contents were stirred under 10.5 MPascal CO 2 pressure for 60 h. After 60 h, continuous operation was resumed analogously to example 1.4. The results are shown in Table 3: Table 3
In einem Autoklav (Reaktorvolumen 10 ml) mit Rührfisch wurden zu einer Suspension aus 100 mg Candida antarctica Lipase B (CaL B) in 2 ml der ionischen Flüssigkeit 1-Butyl-3-methyl-imidazolium-bis-trifluormethansulfonimid (bmimNTf2), 0.5 ml Vinylacetat (VA) (5 mmol) und 1.2 ml (±)-1-Phenylethanol (10 mmol) gegeben. Anschließend wurde für 1 Stunden bei Raumtemperatur (RT) gerührt. Danach wurde der Autoklav an einen CO2-Kompressor angeschlossen, das Reaktionsprodukt bei 45°C mit überkritischem CO2 bei 11.0 MPascal extrahiert und in einer Kühlfalle (T = -30°C) aufgefangen (siehe Fig. 1/2). Zur Extraktion wurden 1001 Kohlendioxid verwendet. In an autoclave (reactor volume 10 ml) with a stirring fish, 1-butyl-3-methylimidazolium-bis-trifluoromethanesulfonimide (bmimNTf 2 ), 0.5., Was added to a suspension of 100 mg Candida antarctica lipase B (CaL B) in 2 ml of the ionic liquid ml of vinyl acetate (VA) (5 mmol) and 1.2 ml (±) -1-phenylethanol (10 mmol) were added. The mixture was then stirred at room temperature (RT) for 1 hour. The autoclave was then connected to a CO 2 compressor, the reaction product was extracted at 45 ° C with supercritical CO 2 at 11.0 MPascal and collected in a cold trap (T = -30 ° C) (see Fig. 1/2). 1001 carbon dioxide were used for the extraction.
Nach einer fünfminütigen Entgasung des Substrat-Eduktgemisches im Ultraschallbad betrug die aufgefangene Menge an Flüssigkeit nach Rückwiegung der verwendeten Kühlfalle 1.66 g. Durch NMR-Untersuchungen ergab sich ein molares Verhältnis zwischen 1-Phenylethylacetat, Vinylacetat und 1-Phenylethanol von 1 : 1.23 : 0.9, was mit dem Ergebnis der Rückwiegung der Kühlfalle einer isolierten Ausbeute von 0.77 g 1-Phenylethylacetat entspricht. Die Enantioselektivität wurde per GC bestimmt. Der bestimmte Enantiomereüberschuss betrug für den Alkohol 97.5% (S) und für den Ester 99.5% (R). After a five-minute degassing of the substrate-educt mixture in the Ultrasonic bath was the amount of liquid collected after reweighing of the cold trap used 1.66 g. NMR studies revealed a molar ratio between 1-phenylethyl acetate, vinyl acetate and 1-phenylethanol of 1: 1.23: 0.9, which results in the weighing of the cold trap corresponds to an isolated yield of 0.77 g of 1-phenylethyl acetate. The Enantioselectivity was determined by GC. The certain enantiomeric excess was 97.5% (S) for the alcohol and 99.5% (R) for the ester.
Die Versuchsdurchführung wurde mit derselben CaL B-bmimNTf2-Suspension
noch weitere dreimal wiederholt, wobei die Reaktionszeit und die
Extraktionsbedingung (Temperatur, Druck, CO2-Verbrauch) variiert wurden. Die
Ergebnisse werden zusammengefasst in Tabelle 4 dargestellt:
Tabelle 4
The experiment was repeated three more times with the same CaL B-bmimNTf 2 suspension, the reaction time and the extraction conditions (temperature, pressure, CO 2 consumption) being varied. The results are summarized in Table 4: Table 4
In einen Autoklav (Reaktorvolumen 10 ml) mit Rührfisch wurde eine Suspension aus 40 mg Candida antarctica Lipase B (CaL B) in 4 ml der ionischen Flüssigkeit 1-Butyl-3-methyl-imidazolium-bis-trifluormethansulfonimid (bmimNTf2) eingefüllt und dieser an einen CO2-Kompressor angeschlossen. Der Autoklav wurde auf 45°C erwärmt, mit überkritischem Kohlendioxid (p = 10.5 MPascal) durchspült und eine Substratlösung (Vinylacetat : (±)-1-Phenylethanol = 2 : 1) mittels einer HPLC-Pumpe (Flussrate 0.6 ml/h) mit dem überkritischen CO2- Strom in den Reaktor gebracht (siehe Fig. 2/2). Der Reaktor wurde 3.5 h betrieben, das extrahierte Reaktionsprodukt in einer Kühlfallen aufgefangen und diese nach einer fünfminütigen Entgasung im Ultraschallbad zurückgewogen (Ausbeute: 0.711 g Flüssigkeit). Durch NMR-Untersuchungen, des aufgefangenen Produktes, ergab sich ein molares Verhältnis zwischen 1-Phenylethylacetat und 1-Phenylethanol von 1 : 0.68. Die Enantioselektivität wurde per GC bestimmt. Der bestimmte Enantiomereüberschuss betrug für den Alkohol 88.2% (S) und für den Ester 99.5% (R). A suspension of 40 mg of Candida antarctica lipase B (CaL B) in 4 ml of the ionic liquid 1-butyl-3-methyl-imidazolium-bis-trifluoromethanesulfonimide (bmimNTf 2 ) was placed in an autoclave (reactor volume 10 ml) with a stirring fish, and the latter connected to a CO 2 compressor. The autoclave was heated to 45 ° C, flushed with supercritical carbon dioxide (p = 10.5 MPascal) and a substrate solution (vinyl acetate: (±) -1-phenylethanol = 2: 1) was also used with an HPLC pump (flow rate 0.6 ml / h) brought the supercritical CO 2 stream into the reactor (see Fig. 2/2). The reactor was operated for 3.5 hours, the extracted reaction product was collected in a cold trap and weighed after a five-minute degassing in an ultrasonic bath (yield: 0.711 g of liquid). NMR analysis of the collected product revealed a molar ratio of 1: 0.68 between 1-phenylethyl acetate and 1-phenylethanol. The enantioselectivity was determined by GC. The determined enantiomeric excess was 88.2% (S) for the alcohol and 99.5% (R) for the ester.
In einem Autoklav (Reaktorvolumen 10 ml) mit Rührfisch wurden zu einer
In an autoclave (reactor volume 10 ml) with a stirring fish became one
Suspension aus 10 mg Candida antarctica Lipase B (CaL B) in 2 ml der ionischen
Flüssigkeit 1-Butyl-3-methyl-imidazolium-bis-trifluormethansulfonimid
(bmimNTf2), 1.11 g Laurinsäurevinylester (4.9 mmol) und 1.27 g
(±)-1-Phenylethanol (10.4 mmol) gegeben. Anschließend wurde für 2 Stunden bei
Raumtemperatur (RT) gerührt. Danach wurde der Autoklav an einen CO2-
Kompressor angeschlossen, das Reaktionsprodukt mit überkritischem CO2 bei
verschiedenen Temperaturen und Drücken extrahiert und in verschiedenen
Kühlfallen (T = 0°C), die in regelmäßigen Abständen gewechselt wurden,
aufgefangen (siehe Tabelle 5).
Tabelle 5
Suspension of 10 mg Candida antarctica Lipase B (CaL B) in 2 ml of the ionic liquid 1-butyl-3-methyl-imidazolium-bis-trifluoromethanesulfonimide (bmimNTf 2 ), 1.11 g vinyl laurate (4.9 mmol) and 1.27 g (±) - Given 1-phenylethanol (10.4 mmol). The mixture was then stirred at room temperature (RT) for 2 hours. The autoclave was then connected to a CO 2 compressor, the reaction product extracted with supercritical CO 2 at different temperatures and pressures and collected in various cold traps (T = 0 ° C) that were changed at regular intervals (see Table 5). Table 5
Claims (27)
[A]n+[Y]n- verwendet wird,
wobei n = 1 oder 2 ist und
das Anion [Y]n- ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Tetrafluoroborat ([BF4]-), Tetrachloroborat ([BCl4]-), Hexafluorophosphat ([PF6]-), Hexafluoroantimonat ([SbF6]-), Hexafluoroarsenat ([AsF6]-), Tetrachloroaluminat ([AlCl4]-), Trichlorozinkat [(ZnCl3]-), Dichlorocuprat ([CuCl2]-), Sulfat ([SO4]2-), Carbonat ([CO3]2-), Fluorosulfonat, [R'-COO]-, [R'-SO3]-, [R'-SO4], [Tetrakis-(3,5-bis-(trifluormethyl)-phenyl)borat] ([BARF]) und [(R'-SO2)2N]-, und R' ein linearer oder verzweigter 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthaltender aliphatischer oder alicyclischer Alkyl- oder ein C5-C18-Aryl-, C5-C18-Aryl-C1-C6-alkyl- oder C1-C6-Alkyl-C5-C18-aryl- Rest ist, der durch Halogenatome substituiert sein kann,
und das Kation [A]+ ausgewählt ist aus der Reihe bestehend aus
[NR1R2R3R]+,
[PR1R2R3R]+,
wobei der Imidazol-Kern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus der Reihe bestehend aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C1-C6-Aminoalkyl-, C5-C12-Aryl- und C5-C12-Aryl- C1-C6-Alkylgruppen,
wobei der Pyridin-Kern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus der Reihe bestehend aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C1-C6-Aminoalkyl-, C5-C12-Aryl- und C5-C12-Aryl- C1-C6-Alkylgruppen,
wobei der Pyrazol-Kern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus der Reihe bestehend aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C1-C6-Aminoalkyl-, C5-C12-Aryl- und C5-C12-Aryl- C1-C6-Alkylgruppen,
wobei der Triazol-Kern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus der Reihe bestehend aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C1-C6-Aminoalkyl-, C5-C12-Aryl- und C5-C12-Aryl- C1-C6-Alkylgruppen,
[A] n + [Y] n- is used
where n = 1 or 2 and
the anion [Y] n- is selected from the group consisting of tetrafluoroborate ([BF 4 ] - ), tetrachloroborate ([BCl 4 ] - ), hexafluorophosphate ([PF 6 ] - ), hexafluoroantimonate ([SbF 6 ] - ), Hexafluoroarsenate ([AsF 6 ] - ), tetrachloroaluminate ([AlCl 4 ] - ), trichlorozincate [(ZnCl 3 ] - ), dichlorocuprate ([CuCl 2 ] - ), sulfate ([SO 4 ] 2- ), carbonate ([CO 3 ] 2- ), fluorosulfonate, [R'-COO] - , [R'-SO 3 ] - , [R'-SO 4 ], [tetrakis (3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl) borate ] ([BARF]) and [(R'-SO 2 ) 2 N] - , and R 'is a linear or branched aliphatic or alicyclic alkyl or a C 5 -C 18 aryl, C 5 containing 1 to 12 carbon atoms -C 18 aryl-C 1 -C 6 alkyl or C 1 -C 6 alkyl-C 5 -C 18 aryl radical which may be substituted by halogen atoms,
and the cation [A] + is selected from the series consisting of
[NR 1 R 2 R 3 R] + ,
[PR 1 R 2 R 3 R] + ,
wherein the imidazole core can be substituted with at least one group which is selected from the series consisting of C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, C 1 -C 6 aminoalkyl, C 5 -C 12 aryl and C 5 -C 12 aryl C 1 -C 6 alkyl groups,
wherein the pyridine nucleus can be substituted with at least one group which is selected from the series consisting of C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, C 1 -C 6 aminoalkyl, C 5 -C 12 aryl and C 5 -C 12 aryl C 1 -C 6 alkyl groups,
wherein the pyrazole nucleus can be substituted by at least one group selected from the group consisting of C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, C 1 -C 6 aminoalkyl, C 5 -C 12 aryl and C 5 -C 12 aryl C 1 -C 6 alkyl groups,
wherein the triazole core can be substituted with at least one group which is selected from the series consisting of C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, C 1 -C 6 aminoalkyl, C 5 -C 12 aryl and C 5 -C 12 aryl C 1 -C 6 alkyl groups,
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