CN108796001B - γ-氨基酸中间体的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种γ‑氨基酸中间体的合成方法。该方法包括以下步骤：原料
在脂肪酶的作用下在反应体系中反应生成
其中，R为‑CnH2n+1、‑CnH2nX、
‑CnH2n+1和‑CnH2nX中n＝0～8，X＝F，Cl，Br，I)；
中n＝0～1，X1＝N，S，C；
中X2＝F，Cl，Br，NO2，SO3，OH；以及
中n＝0～1，X3＝N，S，C，O；R’为CH3或CH2CH3。应用本发明的技术方案，通过脂肪酶进行水解反应合成γ‑氨基酸中间体，反应条件温和，极大降低了三废产生量，节约能源；同时避免了使用传统化学方法水解产生内酰胺导致目标产物消旋，还提高了产率。
Description
技术领域
本发明涉及手性化合物合成技术领域，具体而言，涉及一种γ-氨基酸中间体的合成方法。
背景技术
具有光学活性的γ-氨基酸是一些新的生物活性肽的手性合成单元，具有及其重要的学术研究价值，γ-氨基酸及其衍生物还是许多药物、添加剂和精细化学品的合成的重要中间体，因此γ-氨基酸的合成和应用成为蛋白质化学和肽化学及有机化学中一个非常活跃的研究领域。
例如，
化合物A和B是合成γ-氨基酸的重要医药中间体，它们由
和
水解而成，现有水解方法一般采用酸或碱进行水解。
通过传统方法以酸或碱进行水解反应，需要高温或低温条件；反应结束后，会产生大量酸性或碱性废水相；反应过程中存在生成内酰胺的风险，内酰胺进一步水解导致目标产物消旋，降低产物的手性纯度，使产物不合格，而提纯目标产物手性纯度过程操作复杂，需要耗费人力物力，并且会使产物收率降低。
发明内容
本发明旨在提供一种γ-氨基酸中间体的合成方法，以解决现有技术中γ-氨基酸的合成操作复杂且产物收率降低的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种γ-氨基酸中间体的合成方法。该方法包括以下步骤：
原料
或
在脂肪酶的作用下在反应体系中反应生成
或
其中，R为-CnH2n+1、-CnH2nX、
-CnH2n+1和-CnH2nX中n＝0～8，X＝F，Cl，Br，I)；
R’为CH3或CH2CH3。
进一步地，脂肪酶为商业化脂肪酶或重组表达得到的具有高度立体选择性将
转化成
的脂肪酶；优选的，脂肪酶选自Lipozyme TL(AH-45)，Novozym 435，Lipase PS"Amano"IM和Asym-117231中的一种或多种。
进一步地，
在脂肪酶的作用下分别生成
进一步地，反应体系为恒温体系，温度为30～40℃。
进一步地，反应体系中包括缓冲液，缓冲液为50mmol/L，pH＝7.5的PBS缓冲液；50mmol/L，pH＝8.0的PB缓冲液；或100mmol/L，pH＝8.0的Tris-HCl缓冲液。
进一步地，反应体系的pH为7.0～8.0。
进一步地，反应体系中原料的摩尔浓度为0.5mol/L～1mol/L。
进一步地，反应体系中脂肪酶的加入量与原料的质量比为0.1～0.2w/w。
进一步地，合成方法还包括后处理步骤：对反应完成后的反应体系进行倒酸碱纯化、萃取浓缩得到生成
进一步地，反应体系还包括助溶剂，助溶剂为甲基叔丁基醚。
应用本发明的技术方案，通过脂肪酶进行水解反应合成γ-氨基酸，反应条件温和，极大降低了三废产生量，节约能源；同时避免了使用传统化学方法水解产生内酰胺导致目标产物消旋，还提高了产率。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
γ-氨基酸中间体通过传统方法以酸或碱进行水解反应制备，需要高温或低温条件；反应结束后，会产生大量酸性或碱性废水相；反应过程中存在生成内酰胺的风险，内酰胺进一步水解导致目标产物消旋，降低产物的手性纯度，使产物不合格，而提纯目标产物手性纯度过程操作复杂，需要耗费人力物力，并且会使产物收率降低。针对上述技术问题，本发明提出了以下技术方案。
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种γ-氨基酸重要中间体的合成方法。该合成方法包括以下步骤：原料
在脂肪酶的作用下在反应体系中反应生成
其中R为-CnH2n+1、-CnH2nX(n＝0～8，X＝F，Cl，Br，I)，
(n＝0～1，X1＝N，S，C)，
(X2＝F，Cl，Br，NO2，SO3，OH)，
(n＝0～1，X3＝N，S，C，O)；R’为CH3或CH2CH3。
应用本发明的技术方案，通过脂肪酶进行水解反应合成γ-氨基酸中间体，反应条件温和，极大降低了三废产生量，节约能源；同时避免了使用传统化学方法水解产生内酰胺导致目标产物消旋，还提高了产率。
优选的，脂肪酶可以来自于商业化酶或重组表达得到的具有高度立体选择性将
转化成
的脂肪酶。更优选的，脂肪酶可以选自于：Lipozyme TL(AH-45)，Novozym 435，Lipase PS"Amano"IM，Asym-117231。
上述脂肪酶具有很高的催化效率，转化率均可达到99％以上，能够保留原料原有手性纯度。根据本发明一种典型的实施方式，
在脂肪酶的作用下分别生成
优选的，反应体系为恒温体系，温度为30～40℃，在此温度范围内能够保证较高的酶活。
优选的，反应体系中包括缓冲液，缓冲液为(50mmol/L，pH＝7.5)PBS缓冲液、(50mmol/L，pH＝8.0)PB缓冲液或(100mmol/L，pH＝8.0)Tris-HCl缓冲液。
优选的，反应体系的pH为7.0～8.0。
优选的，反应体系中原料的摩尔浓度为0.5mol/L～1mol/L，在此浓度范围内能够保证原料较充分的转化为产物，一方面不浪费原料，另一方面也减少后续纯化的难度。
优选的，反应体系中脂肪酶的加入量为0.1～0.2w/w，在保证合成反应的速度与进行的情况下，不造成酶的浪费。
根据本发明一种典型的实施方式，反应后处理体系经过简单的倒酸碱纯化，用氢氧化钠溶液调pH＝7.5～8.5，萃取杂质，再用3N盐酸调pH＝2～3萃取，产品溶液。有机相浓缩后就可得到纯度较高的产品。
优选的，反应体系还包括助溶剂，如甲基叔丁基醚等。在底物溶解性和分散性不好的情况下可将底物溶于助溶剂中再加入反应体系。
下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
实施例1
向0.5L四口圆底瓶中，加入50g主原料
再加入75ml甲基叔丁基醚使原料完全溶解，随后加入250ml PBS缓冲液(50mmol/L，pH＝7.5)，原料均匀分散于PBS缓冲液中；用饱和碳酸钾溶液调节pH＝7.0，再将5g Novozym 435脂肪酶加入上述反应体系，并调节pH＝7.0。
反应：将其升温至30℃进行反应，反应过程体系pH不断降低，使用饱和碳酸钾溶液调节pH，使体系pH＝7.0。
后处理：反应16h后跟踪体系，检测原料反应完毕，降至室温，向四口烧瓶中缓慢滴加200mL 3N盐酸终止反应，体系过硅藻土，母液用5N NaOH调pH 7.5～8.5，再200ml甲基叔丁基醚萃取1次，水相用3N盐酸调pH＝2～3，用200ml甲基叔丁基醚萃取3次。有机相用300ml饱和食盐水洗两次，分液后水相弃之，有机相加入30g无水硫酸镁干燥2h，干燥后抽滤，滤饼用甲基叔丁基醚冲洗。滤液再次缩干，得到44g固体。纯度＞99％，内标95％，手性纯度>98％。
实施例2
向250mL四口圆底瓶中，加入20g主原料
120ml PB缓冲液(50mmol/L，pH＝8.0)，原料均匀分散于PB缓冲液中；用5N NaOH调节pH至7.0-8.0，0，再将2.2g Asym-117231脂肪酶加入上述反应体系，并调节pH至7.0-8.0。
反应：将其升温至30～35℃进行反应，反应过程体系pH不断降低，使用5N NaOH调节pH，使体系pH保持在7.0～8.0。
后处理：反应10h后跟踪体系，检测原料反应完毕，降至室温，向四口烧瓶中缓慢滴加60mL 3N盐酸终止反应，体系过硅藻土，母液用5N NaOH调pH 7.5～8.5，再70ml甲基叔丁基醚萃取1次，水相用3N盐酸调pH＝2～3，用70ml甲基叔丁基醚萃取3次。有机相用80ml饱和食盐水洗一次，分液后水相弃之，有机相加入10g无水硫酸镁干燥2h，干燥后抽滤，滤饼用甲基叔丁基醚冲洗。滤液再次缩干，得到16.7g油状液体。纯度大于99％，内标96％，手性纯度>99％。
实施例3
向500mL四口圆底瓶中，加入40g主原料
240ml PB缓冲液(50mmol/L，pH＝8.0)，原料均匀分散于PB缓冲液中；用5N NaOH调节pH至7.5-8.0，再将8.0g LipozymeTL(AH-45)脂肪酶加入上述反应体系，并调节pH至7.5-8.0。
反应：将其升温至35～40℃进行反应，反应过程体系pH不断降低，使用5N NaOH调节pH，使体系pH保持在7.5～8.0。
后处理：反应15h后跟踪体系，检测原料反应完毕，降至室温，向四口烧瓶中缓慢滴加120mL 3N盐酸终止反应，体系过硅藻土，母液用5N NaOH调pH 7.5～8.5，再150ml甲基叔丁基醚萃取1次，水相用3N盐酸调pH＝2～3，用150ml甲基叔丁基醚萃取3次。有机相用160ml饱和食盐水洗一次，分液后水相弃之，有机相加入30g无水硫酸镁干燥2h，干燥后抽滤，滤饼用甲基叔丁基醚冲洗。滤液再次缩干，得到35g油状液体。纯度＞98％，内标96％，手性纯度>99％。
实施例4
向100mL四口圆底瓶中，加入10g主原料
50ml Tris-HCl缓冲液(100mmol/L，pH＝8.0)，原料均匀分散于Tris-HCl缓冲液中；用5N NaOH调节pH至8.0，再将1.2g Lipase PS"Amano"IM脂肪酶加入上述反应体系，并调节pH＝8.0。
反应：将其升温至40℃进行反应，反应过程体系pH不断降低，使用5N NaOH调节pH，使体系pH＝8.0。
后处理：反应7h后跟踪体系，检测原料反应完毕，降至室温，向四口烧瓶中缓慢滴加30mL 3N盐酸终止反应，体系过硅藻土，母液用5N NaOH调pH 7.5～8.5，再40ml甲基叔丁基醚萃取1次，水相用3N盐酸调pH＝2～3，用40ml甲基叔丁基醚萃取3次。有机相用50ml饱和食盐水洗一次，分液后水相弃之，有机相加入10g无水硫酸镁干燥2h，干燥后抽滤，滤饼用甲基叔丁基醚冲洗。滤液再次缩干，得到9.4g固体。纯度＞99％，内标96％，手性纯度>99％。
实施例5
向500mL四口圆底瓶中，加入40g主原料
随后加入100ml甲基叔丁基醚，使底物完全溶解。再加入200ml PB缓冲液(50mmol/L，pH＝8.0)，原料均匀分散于PB缓冲液中；用5N NaOH调节pH至7.5-8.0，再将8.0g Asym-117231脂肪酶加入上述反应体系，并调节pH至7.5-8.0。
反应：将其升温至30～35℃进行反应，反应过程体系pH不断降低，使用5N NaOH调节pH，使体系pH保持在7.5～8.0。
后处理：反应8h后跟踪体系，检测原料反应完毕，降至室温，向四口烧瓶中缓慢滴加120mL 3N盐酸终止反应，体系过硅藻土，母液用5N NaOH调pH 7.5～8.5，再160ml乙酸乙酯萃取1次，水相用3N盐酸调pH＝2～3，用150ml乙酸乙酯萃取3次。有机相用200ml饱和食盐水洗一次，分液后水相弃之，有机相加入20g无水硫酸镁干燥过夜，干燥后抽滤，滤饼用甲基叔丁基醚冲洗。滤液再次缩干，得到33.6g固体。纯度＞98％，内标97％，手性纯度>99％。
实施例6
向250mL四口圆底瓶中，加入15g主原料
再加入30ml甲基叔丁基醚使底物全部溶解。继续加入80ml Tris-HCl缓冲液(100mmol/L，pH＝8.0)，原料均匀分散于Tris-HCl缓冲液中；用5N NaOH调节pH至8.0，再将1.5g Lipase PS"Amano"IM脂肪酶加入上述反应体系，并调节pH＝8.0。
反应：将其升温至35～40℃进行反应，反应过程体系pH不断降低，使用5N NaOH调节pH，使体系pH＝8.0。
后处理：反应16h后跟踪体系，检测原料反应完毕，降至室温，向四口烧瓶中缓慢滴加20mL 3N盐酸终止反应，体系过硅藻土，母液用5N NaOH调pH 7.5～8.5，再60ml甲基叔丁基醚萃取1次，水相用3N盐酸调pH＝2～3，用60ml甲基叔丁基醚萃取3次。有机相用45ml饱和食盐水洗一次，分液后水相弃之，有机相加入10g无水硫酸镁干燥5h，干燥后抽滤，滤饼用甲基叔丁基醚冲洗。滤液再次缩干，得到13.4g固体。纯度＞99％，内标97％，手性纯度>99％。
实施例7
向0.5L四口圆底瓶中，加入40g主原料
再加入250ml PBS缓冲液(50mmol/L，pH＝7.5)，原料均匀分散于PBS缓冲液中；用饱和碳酸钾溶液调节pH＝7.5，再将5g Asym-117231脂肪酶加入上述反应体系，并调节pH＝7.5。
反应：将其升温至30℃进行反应，反应过程体系pH不断降低，使用饱和碳酸钾溶液调节pH，使体系pH＝7.0。
后处理：反应24h后跟踪体系，检测原料反应完毕，降至室温，向四口烧瓶中缓慢滴加200mL 3N盐酸终止反应，体系过硅藻土，母液用5N NaOH调pH 7.5～8.5，再200ml乙酸乙酯萃取1次，水相用3N盐酸调pH＝2～3，用200ml乙酸乙酯萃取3次。有机相用300ml饱和食盐水洗两次，分液后水相弃之，有机相加入40g无水硫酸镁干燥过夜，干燥后抽滤，滤饼用甲基叔丁基醚冲洗。滤液再次缩干，得到44g固体。纯度＞98％，内标95％，手性纯度>98％。
实施例8
向250mL四口圆底瓶中，加入15g主原料
100ml Tris-HCl缓冲液(100mmol/L，pH＝8.0)，原料均匀分散于Tris-HCl缓冲液中；用5N NaOH调节pH至7.5～8.0，再将3.0g Novozym 435脂肪酶加入上述反应体系，并调节pH＝8.0。
反应：将其升温至35～40℃进行反应，反应过程体系pH不断降低，使用5N NaOH调节pH，使体系pH＝7.5～8.0。
后处理：反应18h后跟踪体系，检测原料反应完毕，降至室温，向四口烧瓶中缓慢滴加30mL 3N盐酸终止反应，体系过硅藻土，母液用5N NaOH调pH 7.5～8.5，再60ml乙酸乙酯萃取1次，水相用3N盐酸调pH＝2～3，用60ml乙酸乙酯萃取3次。有机相用80ml饱和食盐水洗一次，分液后水相弃之，有机相加入15g无水硫酸镁干燥2h，干燥后抽滤，滤饼用甲基叔丁基醚冲洗。滤液再次缩干，得到13.7g固体。纯度＞98％，内标97％，手性纯度>99％。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种γ-氨基酸中间体的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
原料
在脂肪酶的作用下在反应体系中反应生成
其中，R为-CnH2n+1、-CnH2nX、
-CnH2n+1和-CnH2nX中n＝0～8，X＝F，Cl，Br，I，其中，n不为0；
R’为CH3或CH2CH3；
所述脂肪酶选自Lipozyme TLAH-45，Novozym 435和Lipase PS"Amano"IM中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，
在脂肪酶的作用下分别生成
3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述反应体系为恒温体系，温度为30～40℃。
4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述反应体系中包括缓冲液，所述缓冲液为50mmol/L，pH＝7.5的PBS缓冲液；50mmol/L，pH＝8.0的PB缓冲液；或100mmol/L，pH＝8.0的Tris-HCl缓冲液。
5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述反应体系的pH为7.0～8.0。
6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述反应体系中原料的摩尔浓度为0.5mol/L～1mol/L。
7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述反应体系中脂肪酶的加入量与原料的质量比为0.1～0.2w/w。
8.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述合成方法还包括后处理步骤：对反应完成后的所述反应体系进行倒酸碱纯化、萃取浓缩得到所述生成
9.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述反应体系还包括助溶剂，所述助溶剂为甲基叔丁基醚。
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2018
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