一種轉(zhuǎn)氨酶生物催化制備(S)?或（R）?2?氨基丁酰胺的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種轉(zhuǎn)氨酶生物催化制備?(S)?或（R）?2?氨基丁酰胺的方法，在氨基供體存在的情況下，以轉(zhuǎn)氨酶為生物催化劑，將2?羰基丁酰胺上的羰基催化為氨基，形成?(S)?或（R）?2?氨基丁酰胺。所用轉(zhuǎn)氨酶為Cv?ω?TA?WT、Cv?ω?TA?W60C、Vf??ω?TA、ATA?117和ATA?S9?中的任一種。本發(fā)明專利技術(shù)以2?羰基丁酰胺為原料，以生物催化的方法制備(S)?或者(R)?2?氨基丁酰胺。本發(fā)明專利技術(shù)首次將轉(zhuǎn)氨酶用于羰基酰胺類物質(zhì)的催化，并成功篩選出高效、高選擇性的轉(zhuǎn)氨酶，反應(yīng)選擇性高，產(chǎn)物收率達到85%以上，產(chǎn)物ee值達到>99.5%以上，徹底解決了現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)物產(chǎn)率較低、ee值不高的難題。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種轉(zhuǎn)氨酶生物催化制備(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺的方法
本專利技術(shù)涉及一種(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺的合成方法，具體涉及一種用轉(zhuǎn)氨酶生物催化制備(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺的綠色合成方法。
技術(shù)介紹
左乙拉西坦是一種高效、毒副作用小的新型抗癲癇藥物，其與多數(shù)抗癲癇藥物相比表現(xiàn)出較強的抗致癲癇性能，并可有效的控制癲癇的發(fā)作，極具開發(fā)價值。S-2-氨基丁酰胺((S)-2-aminobutanamide)是合成左乙拉西坦的關(guān)鍵手性中間體，目前關(guān)于S-2-氨基丁酰胺的合成制備已有較多的報道。例如，鄭仁朝等發(fā)表了名為“酰胺酶拆分制備左乙拉西坦手性中間體(S)-2-氨基丁酰胺的初步研究”的文章（發(fā)酵科技通訊,FAJIAOKEJITONGXUN2015,44(3)），該文章涉及酰胺酶拆分制備左乙拉西坦手性中間體(S)-2-氨基丁酰胺的研究報道，篩選獲得了能夠立體選擇性拆分2-氨基丁酰胺合成(S)-2-氨基丁酰胺的重組酰胺酶Dt-Ami6，該重組酶可以將2-氨基丁酰胺拆分成(S)-2-氨基丁酰胺，轉(zhuǎn)化率為60.5%，底物e.e.值為93.6%。專利CN201210515170.4公開了一種S-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的合成方法，包括如下步驟：1）氨化：2-溴丁酸甲酯分別在甲醇氨溶液、無水異丙醇中氨化生成混旋2-氨基丁酰胺；2）拆分：混旋2-氨基丁酰胺通過與L-酒石酸結(jié)合成鹽析出，進行拆分純化；3）釋放成鹽：經(jīng)拆分純化后的粗品直接通氯化氫進行釋放并成鹽，得具光學(xué)活性的S-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽，產(chǎn)品收率在45%左右。專利CN201010187180.0公開了一種用酶法制備(S)-2-氨基丁酰胺的方法，以2-氨基丁腈為起始原料，通過腈水合酶催化在緩沖溶液體系中一步制備(S)-2-氨基丁酰胺，該方法的轉(zhuǎn)化率在50%以下，ee值在85%以下。專利CN200610030420.X公開了一種手性藥物左乙拉西坦中間體(S)-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的合成、拆分與消旋方法，以2-溴丁酸為起始原料，經(jīng)胺化、酯化、氨解、拆分、環(huán)合等反應(yīng)制得目標化合物。該方法首先制備混旋的游離堿(±)-2-氨基丁酰胺，再采用半量拆分的方法，與化學(xué)拆分劑結(jié)合成鹽析出，達到分離純化的目的，經(jīng)堿化去除拆分劑，進而得到光學(xué)活性的(S)-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽。該方法混旋的游離堿(±)-2-氨基丁酰胺收率較高，但拆分后所得的(S)-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽收率較低，在40%以下。從上述現(xiàn)有技術(shù)可以看出，目前S-2-氨基丁酰胺的合成方法大部分都是先合成混旋的2-氨基丁酰胺，然后再采用化學(xué)或者生物的方法進行拆分，該合成思路步驟復(fù)雜、環(huán)境污染大、成本相對較高、拆分產(chǎn)率低，且所得S-2-氨基丁酰胺ee值低，在95%以下，很難達到藥物ee值制備要求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)中(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺合成方法存在的不足，本專利技術(shù)提供了一種轉(zhuǎn)氨酶生物催化制備(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺的方法，該方法以轉(zhuǎn)氨酶為催化酶，一步直接合成(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺，無須拆分步驟，工藝簡單，綠色環(huán)保，所得產(chǎn)品產(chǎn)率高，ee值符合藥物制備要求。本專利技術(shù)(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺的生物催化合成方法，以2-羰基丁酰胺和氨基供體為原料，在轉(zhuǎn)氨酶單酶體系中高效催化2-羰基丁酰胺即可得到高光學(xué)純度的(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺。只要選擇合適的氨基供體，無需昂貴的輔酶和其他酶的參與，催化過程理論轉(zhuǎn)化率為100%，大大降低了生產(chǎn)成本，也達到了綠色化工制備要求。本專利技術(shù)具體技術(shù)方案如下：一種轉(zhuǎn)氨酶生物催化制備(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺的方法，該方法是：在氨基供體存在的情況下，以轉(zhuǎn)氨酶為生物催化劑，將2-羰基丁酰胺上的羰基催化為氨基，形成(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺。下為本專利技術(shù)制備(S)-2-氨基丁酰胺的反應(yīng)方程式：本專利技術(shù)采用生物酶催化高效制備(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺，簡單快速，轉(zhuǎn)化率高。所用轉(zhuǎn)氨酶為Cv-ω-TAWT、Cv-ω-TAW60C、Vf-ω-TA、ATA-117和ATAS9中的任一種。本專利技術(shù)所用轉(zhuǎn)氨酶均為現(xiàn)有酶，從NCBI（NationalCenterforBiotechnologyInformation）上可以得到酶的詳細信息，也可以購買得到相應(yīng)的酶。進一步的，當(dāng)轉(zhuǎn)氨酶為Cv-ω-TAWT、Cv-ω-TAW60C、Vf-ω-TA和ATAS9中的任一種時，所得產(chǎn)物為(S)-2-氨基丁酰胺；當(dāng)轉(zhuǎn)氨酶為ATA-117時，所得產(chǎn)物為(R)-2-氨基丁酰胺。優(yōu)選的，當(dāng)轉(zhuǎn)氨酶為Cv-ω-TAWT、ATAS9和Vf-ω-TA中的任一種時，催化效果更好。進一步的，所述氨基供體為異丙胺、苯甲胺、b-苯乙胺、S-丙氨酸或a-苯乙胺。進一步的，本專利技術(shù)具體方法包括以下步驟：將氨基供體和2-羰基丁酰胺加入到緩沖溶液中，然后加入轉(zhuǎn)氨酶，在25-40℃下反應(yīng)12-14h，得(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺。上述方法中，轉(zhuǎn)氨酶用量為1-10U。上述方法中，氨基供體和2-羰基丁酰胺的摩爾比為1：1~1：20。上述方法中，所述溶劑為濃度為50mM、pH=7.0-8.2的HEPES緩沖溶液，其制備方法可以按現(xiàn)有方法制得。上述方法中，2-羰基丁酰胺在HEPES緩沖溶液中的濃度為10-50mM。本專利技術(shù)以2-羰基丁酰胺為原料，克服了現(xiàn)有技術(shù)中以2-溴丁酸甲酯、2-氨基丁腈、2-溴丁酸等為原料存在的不足，該2-羰基丁酰胺采用專利技術(shù)人自行研發(fā)的方法進行制備，方法如下：一種2-羰基丁酰胺的制備方法，該方法以水為溶劑、二甲基亞砜為助溶劑，以碘或碘鹽為催化劑，在堿存在的情況使丁酮、氯化銨和氧化劑反應(yīng)直接生成2-羰基丁酰胺。上述2-羰基丁酰胺制備方法中，丁酮和氯化銨的物質(zhì)的量之比為1：1.2-1：4.0。其中，氯化銨優(yōu)選過量加入，以增加收率。上述2-羰基丁酰胺制備方法中，所述催化劑為I2、CuI、四丁基碘化銨、碘化鉀中的一種或多種，優(yōu)選為四丁基碘化銨。催化劑的用量一般為丁酮的物質(zhì)的量的2-4%。上述2-羰基丁酰胺制備方法中，所述堿為Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、CaCO3、SeCO3、NaOH、三乙胺或DBU。堿的作用是為反應(yīng)提供堿性環(huán)境，各種堿性能類似，優(yōu)選采用成本較低的Na2CO3、NaHCO3。堿的用量一般為氯化銨的物質(zhì)的量的1.0-1.5倍。上述2-羰基丁酰胺制備方法中，所述氧化劑為空氣、O2、H2O2和TBHP（過氧化叔丁醇）中的一種或幾種，優(yōu)選為H2O2。上述2-羰基丁酰胺制備方法中，水為主溶劑，二甲基亞砜為助溶劑，加入稍許助溶劑可以促進丁酮的溶解，使反應(yīng)在均相體系下進行。水和二甲基亞砜的體積比為7-10:1，水的用量滿足各物料能夠充分的反應(yīng)，助溶劑的用量滿足丁酮能夠充分的溶解，水和丁酮的用量可以根據(jù)實際需要進行選擇。上述2-羰基丁酰胺制備方法中，通過對原料和催化劑、堿、溶劑的選擇，可以在較低溫度下進行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為25-70℃即可，例如25℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃下均可進行反應(yīng)。反應(yīng)過程中控制反應(yīng)溫度波動幅度為±5℃。溫度過高或過低均會影響產(chǎn)品收率。上述2-羰基丁酰胺制備方法中，具體包括以下步驟：（1）將丁酮加入水和二甲基亞砜的混合液中，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種轉(zhuǎn)氨酶生物催化制備(S)?或（R）?2?氨基丁酰胺的方法，其特征是：在氨基供體存在的情況下，以轉(zhuǎn)氨酶為生物催化劑，將2?羰基丁酰胺上的羰基催化為氨基，形成?(S)?或（R）?2?氨基丁酰胺。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種轉(zhuǎn)氨酶生物催化制備(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺的方法，其特征是：在氨基供體存在的情況下，以轉(zhuǎn)氨酶為生物催化劑，將2-羰基丁酰胺上的羰基催化為氨基，形成(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是：所述氨基供體為異丙胺、苯甲胺、b-苯乙胺、S-丙氨酸或a-苯乙胺；所述轉(zhuǎn)氨酶為Cv-ω-TAWT、Cv-ω-TAW60C、Vf-ω-TA、ATA-117或ATAS9。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是：當(dāng)轉(zhuǎn)氨酶為Cv-ω-TAWT、Cv-ω-TAW60C、Vf-ω-TA或ATAS9時，所得產(chǎn)物為(S)-2-氨基丁酰胺；當(dāng)轉(zhuǎn)氨酶為ATA-117時，所得產(chǎn)物為(R)-2-氨基丁酰胺。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征是：轉(zhuǎn)氨酶用量為1-10U；氨基供體和2-羰基丁酰胺的摩爾比為1：1~1：20。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，包括以下步驟：將氨基供體和2-羰基丁酰胺加入到緩沖溶液中，然后加入轉(zhuǎn)氨酶，在25-40℃下反應(yīng)12-14h，得(S)-或（R）-2-氨基丁酰胺。6.根據(jù)權(quán)利...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王博，王丹，張寬，陳祎平，張德拉，
申請(專利權(quán))人：海南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：海南,46