제올라이트와 효소를 이용한 4-methoxy-α-methylbenzyl alcohol과 1-indanol의 Biphasic Dynamic Kinetic Resolution

Abstract

본 연구에서는 광학적으로 순수한 카이랄 알콜을 얻기 위하여 dynamic kinetic resolution(DKR)방법을 도입하였다. 분할 반응을 위하여 효소를 촉매로 이용하였고 라세미화 반응을 수행하기 위해 고체산인 제올라이트 촉매를 사용하였다. 생성물의 가수분해를 억제하고 benzylic alcohol인 4-methoxy-α-methylbenzyl alcohol(MMA)과 1-indanol(IDN)을 효과적으로 분할하는 동시에 한번의 step으로 원하는 product를 100%로 얻을 수 있도록 물과 유기용매를 사용하는 biphasic system을 도입하였다. Biphasic DKR 반응의 특성과 공정개선을 위하여 공정변수를 변화시켜 가면서 생성물의 전환율과 광학순도에 미치는 영향을 확인하였다. 다양한 공정변수에 의한 수행 결과 높은 온도에서는 부산물의 양이 증가하여 수율이 감소하였으며 제올라이트의 양은 라세미화속도에 영향을 주었다. MMA와 IDN의 차이점은 밀도차가 있을 뿐 아니라 분할반응 결과 특히 IDN의 분자 크기가 작아 zeolite의 기공에서 부산물의 활발한 condensation으로 인하여 부산물 생성을 향상시키는 것을 볼 수 있었다. 유기용매의 비극성도는 상·하층의 물질의 이동에 영향을 주어 수율의 큰 차이를 보임을 관찰하였다. 유기용매층과 물층의 접촉면적 변화도 물질의 이동에 영향을 주어 product와 부산물의 생성량이 변화를 보였는데, 정량분석을 통해 물질의 이동경로 확인을 통해 물층에서의 racemization이 활발하게 이뤄지고 있음을 확인하였다.; Dynamic kinetic resolution(DKR) is an effective method for obtaining enantiomerically pure chiral compounds. The enzyme as the resolution catalyst, and the zeolite racemization catalyst were used in DKR reaction, respectively. To prevent the hydrolysis of enantiopure product, a biphasic water/nonpolar solvent system was introduced. Biphasic system is an effective method on the resolution of 4-mehthoxy-α-methylbenzyl alcohol and 1-indanol, and yield of up to 100% can be also achieved in one step. In order to find the effect of process variables, 4-mehthoxy-α-methylbenzyl alcohol and 1-indanol were tested in DKR. The product yield was decreased when the reaction temperature was increased. The relative amount of the zeolite and enzyme affects the racemization rate. Major different of the MMA and IDN were density, and in the case of 1-indanol, the by-product obtained from 1-indanol was increased due to the by-product condensation in the zeolite pores. The polarity of solvent affected the mass transfer, and product yield. By the interphase area of organic solvent and water layer it gives an effect to transfer of the material, which showed effect of the product and the side product. The result of the quantitative analysis to find the transfer route, the racemization proceed effectively in water layer.