一種制備光學純二氟苯基環氧乙烷的方法技術

本發明專利技術涉及一種生物催化和化學反應結合的“一鍋兩步法”制備光學純二氟苯基環氧乙烷的方法。該方法首先利用羰基還原酶ChKRED20不對稱還原2-氯-1-(3，4-二氟苯基)乙酮得到(S)-2-氯-1-(3，4-二氟苯基)乙醇；再在該反應體系中加入強堿性物質，使(S)-2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙醇脫氯后環氧化，得到(2S)-2-(3,4-二氟苯基)環氧乙烷，ee值>99％。本工藝反應條件簡單、溫和、高效、專一性強，無副產物，獲得的產物濃度高且易于提取分離，具有良好的工業應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于生物催化
，具體涉及一種生物催化和化學反應結合的“一鍋兩步法”制備手性化合物(2S)-2-(3,4-二氟苯基)環氧乙烷。該化合物是藥物替格瑞洛合成的一種手性中間體。
技術介紹
替格瑞洛(ticagrelor)，商品名為Brilinta，是由阿斯利康制藥公司(AstraZeneca)研制開發的一種新型治療急性冠狀動脈綜合征(acutecoronarysyndrome，ACS)的藥物。該藥物與P2Y12ADP受體可逆性結合，能有效改善ACS患者的癥狀，降低死亡風險。目前有許多關于替格瑞洛的合成路線的報道，但絕大多數工藝均涉及一種關鍵手性中間體(1R,2S)-2-(3,4-二氟苯基)-1-環丙胺(化合物A)。專利CN103508899詳細總結了該化合物合成的幾種路線，其中以WO2008018822報道的路線較為常用，這一路線的關鍵步驟是合成(2S)-2-(3,4-二氟苯基)環氧乙烷(該化合物CAS號：1006376-63-1)。專利CN103664697，CN101495442也報道了化合物A及其類似物的合成方法，其路線的關鍵化合物也是(2S)-2-(3,4-二氟苯基)環氧乙烷。已報道的(2S)-2-(3,4-二氟苯基)環氧乙烷都是以化學合成或者拆分得到。主要有以下三種路線：WO2008018822報道的手性基團的引入是以手性催化劑(S)-二苯基脯氨醇(S-DPPM)將羰基變成手性羥基，再環氧化生成(2S)-2-(3,4-二氟苯基)環氧乙烷(文獻路線1)。專利CN103073525報道了以3，4-二氟苯乙烯為起始物的合成路線(文獻路線2)。專利CN103087011以2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮起始物，公開了一種水解動力學拆分路線(文獻路線3)。文獻路線1:文獻路線2：文獻路線3：相對于以上的化學方法，生物催化過程具有高度的化學、區域和立體選擇性，反應條件溫和，后處理容易，能耗較低，對環境友好，是當今化工生產和相關領域發展的一大潮流。近年來研究者們積極探索各類化合物的生物催化技術，特別是手性中間體。利用生物催化技術與化學方法結合，開發新的工藝合成(2S)-2-(3,4-二氟苯基)環氧乙烷，實現簡化工藝、降低成本、減少污染的目標，從而可有效推動替格瑞洛合成工藝的進一步改進。同時作為手性砌塊，也為其他醫藥中間體合成提供備用資源。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種生物催化和化學方法相結合的“一鍋兩步法”生產(2S)-2-(3,4-二氟苯基)環氧乙烷，具體來說，包括以下步驟：第一步，利用羰基還原酶不對稱還原2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮得到(S)-2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙醇；第二步，在該反應體系中加入強堿性物質，使(S)-2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙醇脫氯后環氧化，得到(2S)-2-(3,4-二氟苯基)環氧乙烷。本專利技術的技術方案可用說明書附圖說明，現詳述如下：(1)第一步：生物催化反應，是以羰基還原酶ChKRED20作為生物催化劑，2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮為底物，經不對稱羰基還原生成(S)-2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙醇。所述羰基還原酶ChKRED20，其序列在NCBI數據庫中的登錄號為KC342020。所述羰基還原酶ChKRED20的制備方法為該領域常規方法，具體方案見實施例1。本領域技術人員熟知，所述的催化條件可按本領域此類反應的常規條件進行選擇。反應體系為：磷酸鉀緩沖液、羰基還原酶ChKRED20、底物2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮、還原型輔酶NADH(還原型輔酶I)或者NADPH(還原型輔酶Ⅱ)。或者，反應體系為：磷酸鉀緩沖液、羰基還原酶ChKRED20、底物2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮、氧化型輔酶NAD+(氧化型輔酶I)、異丙醇。所述磷酸鉀緩沖液，較佳的pH范圍為pH6.0～8.0；所述磷酸鉀緩沖液濃度為0.05～0.5M。反應體系中羰基還原酶ChKRED20的較佳濃度為0.1～20g/l。反應體系中較佳的底物濃度為0.1～300g/l。為達到本專利技術的最佳效果，還原型輔酶NADH或者NADPH的摩爾濃度大于等于反應體系中底物2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮的摩爾濃度。較佳的氧化型輔酶NAD+的濃度為0.1～0.5g/l。較佳的異丙醇濃度為5％～75％(異丙醇體積占總反應體系體積的百分比)。較佳的反應溫度為25～45℃。轉速為50～200rpm。根據本領域的公共知識，本專利技術中還可以用羰基還原酶ChKRED20重組菌休止細胞或者粗酶液或者凍干粗酶粉或者固定化酶等形式作為生物催化劑，同樣能達到本專利技術的效果。以重組菌休止細胞作催化劑時，可用葡萄糖和/或異丙醇代替還原型輔酶(NADH或者NADPH)用于輔酶循環。根據現有的公共知識，任何基因通過DNA突變技術可以改變其序列，獲得突變體，這些突變體所表達的蛋白質往往具有相同的功能。因此，羰基還原酶ChKRED20經等位基因突變或者經添加、插入、缺失或/和取代一個或多個氨基酸且編碼具有同等活性蛋白的氨基酸序列，同樣能作為生物催化劑轉化2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮，生成(S)-2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙醇。(2)第二步：環氧化，在第一步反應結束后，在反應體系中直接加入強堿，使生物催化獲得的產物(S)-2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙醇進一步脫氯環氧化，生成(2S)-2-(3,4-二氟苯基)環氧乙烷。所述的強堿為NaOH或者KOH。先將NaOH或者KOH配制成濃度為5％～20％(w/v)的水溶液，緩慢地加入到反應體系中，并均勻攪拌，之后放置于搖床反應。反應溫度為30～50℃，50～200rpm，時間1～2h。為達到本專利技術的最佳效果，加入的NaOH或者KOH的總摩爾數為反應體系中底物2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮摩爾數的1～4倍。產物的萃取和檢測：反應結束后，在反應體系中加入2～5倍體積的甲基叔丁基醚萃取，將上層有機相取出，以無水硫酸鈉干燥，減壓旋蒸，得到淡黃色液體，即為產物粗品。經硅膠柱進一步純化，得到(2S)-2-(3,4-二氟苯基)環氧乙烷產品。本專利技術的有益效果：(1)本專利技術設計的“一鍋兩步法”路線，反應條件簡單、溫和、高效、專一性強，無副產物，獲得的產物濃度高且易于提取分離。本專利技術投料濃度為150g/l，酶濃度為5g/l時，反應24h，底物的轉化率大于99％，獲得的中間產物(S)-2-氯-1-(3,4-二氟苯基)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制備光學純二氟苯基環氧乙烷的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)生物催化反應，以羰基還原酶作為生物催化劑，2?氯?1?(3，4?二氟苯基)乙酮為底物，經不對稱羰基還原生成(S)?2?氯?1?(3，4?二氟苯基)乙醇。(2)環氧化，在上述反應體系中加入強堿，使生物催化獲得的產物(S)?2?氯?1?(3，4?二氟苯基)乙醇再進一步環氧化，生成(2S)?2?(3，4?二氟苯基)環氧乙烷。

【技術特征摘要】
1.一種制備光學純二氟苯基環氧乙烷的方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)生物催化反應，以羰基還原酶作為生物催化劑，2-氯-1-(3，4-二氟苯基)乙酮為底
物，經不對稱羰基還原生成(S)-2-氯-1-(3，4-二氟苯基)乙醇。
(2)環氧化，在上述反應體系中加入強堿，使生物催化獲得的產物(S)-2-氯-1-(3，4-二
氟苯基)乙醇再進一步環氧化，生成(2S)-2-(3，4-二氟苯基)環氧乙烷。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述羰基還原酶為ChKRED20，其在NCBI數
據庫中的登錄號為KC342020。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，生物催化的反應體系為：磷酸鉀緩沖液、羰
基還原酶ChKRED20、底物2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮、還原型輔酶NADH或者NAD...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳中柳，劉艷，
申請(專利權)人：中國科學院成都生物研究所，
類型：發明
國別省市：四川;51