專(zhuān)利名稱：D－α－氨基異戊酸的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到在醫(yī)藥、農(nóng)藥及精細(xì)化工品中手性中心和生物多肽合成中有用的D-α-氨基異戊酸的制備方法。
背景技術(shù)：
D-α-氨基異戊酸是一種重要的有機(jī)手性源，主要應(yīng)用于手性藥物、手性添加劑、手性助劑等領(lǐng)域，在制藥行業(yè)作為手性合成的手性源。以D-α-氨基異戊酸作為手性中心能夠進(jìn)行醫(yī)藥和農(nóng)藥合成，并可在多肽合成中聯(lián)結(jié)其它氨基酸，保證肽類(lèi)化合物有足夠的氨基酸鏈長(zhǎng)度，D-α-氨基異戊酸作為手性中心和氨基酸保護(hù)劑的前途引人注目。
D-α-氨基異戊酸的商品名是D-纈氨酸，化學(xué)名又為D-2-氨基-3-甲基丁酸，英文名為D-Valine，分子式為C5H11NO2；作為D-α-氨基異戊酸的制備方法，已知的有化學(xué)拆分方法，苯甲酰氯和D-酒石酸反應(yīng)生成D-2，3-二苯甲酰酒石酸酐，在丙酮水溶液中水解得到拆分劑D-2，3-二苯甲酰酒石酸，在醛的催化下，L-α-氨基異戊酸消旋得到DL-α-氨基異戊酸，然后在無(wú)機(jī)酸存在下與D-2，3-二苯甲酰酒石酸反應(yīng)生成非對(duì)應(yīng)體鹽，在溫度降低至15℃，D-2，3-二苯甲酰酒石酸和D-α-氨基異戊酸形成的鹽沉淀出來(lái)，用堿處理該鹽后得到D-α-氨基異戊酸，收率70％～80％，光學(xué)純度僅95％。
將D-α-氨基異戊酸作為手性中心進(jìn)行醫(yī)藥和農(nóng)藥合成時(shí)，要求其為高純度，但是，現(xiàn)有的制備方法中，由于上述化學(xué)拆分過(guò)程化學(xué)拆分劑和溶劑使用，使得精制變得復(fù)雜，不能有效制備高純度的D-α-氨基異戊酸。而且，該制備方法中使用拆分劑和溶劑后，帶來(lái)環(huán)保治理問(wèn)題，在實(shí)際操作過(guò)程勞動(dòng)保護(hù)相當(dāng)重要。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述的環(huán)保污染、及制品純度難以保證的問(wèn)題，本發(fā)明將提供-種以酶催化技術(shù)來(lái)制備D-α-氨基異戊酸的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案是所述的D-α-氨基異戊酸的制備方法，包括以下步驟(一)拆分以N-乙酰-DL-α-氨基異戊酸為原料，并且按N-乙酰-DL-α-氨基異戊酸∶水的重量比為1∶10～1∶14的比例配制成溶液，將反應(yīng)溫度控制在30℃～40℃，加入氨基?；缸鳛榇呋瘎?，進(jìn)行酶促催化反應(yīng)；(二)濃縮將上述經(jīng)酶催化反應(yīng)完全的拆分液減壓真空濃縮，當(dāng)有結(jié)晶析出時(shí)，冷卻至30℃±5℃，用醇作為溶劑析出L-α-氨基異戊酸結(jié)晶，母液回收；(三)水解將上述醇析母液中的醇蒸發(fā)，再經(jīng)冷凍后得到N-乙酰-D-α-氨基異戊酸，再用濃度為3.0～4.0mol/L的鹽酸作為溶劑進(jìn)行水解反應(yīng)，并且控制物料中N-乙酰-D-α-氨基異戊酸的濃度為10％～15％；反應(yīng)完全后，去除鹽酸，放置冷卻結(jié)晶得到D-α-氨基異戊酸粗品結(jié)晶；(四)精制使用重結(jié)晶方法，將上述的D-α-氨基異戊酸粗品配制成濃度為8％～12％的水溶液，經(jīng)活性炭脫色后，真空濃縮液體達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，再冷卻結(jié)晶，得到D-α-氨基異戊酸精制品。
上述步驟(一)中氨基酰化酶的加入重量為所述的配制成的水溶液重量的1‰～3‰；酶促催化反應(yīng)的時(shí)間控制在30～36小時(shí)。
上述步驟(二)中所述的醇為甲醇或乙醇；真空度控制在-0.085Mpa～-0.1Mpa。
在步驟(三)中，將蒸發(fā)出的醇回收；冷凍溫度控制在0℃～-10℃；在去除鹽酸時(shí)，用堿液調(diào)整PH值為5.5～7.0之間。
另外，還可將步驟(二)中得到的L-α-氨基異戊酸結(jié)晶配制成濃度為3％～8％的水溶液，維持溫度為35℃～45℃，不斷用醋酐消旋，使溶液比旋度調(diào)至0±1度，冷凍結(jié)晶，得N-乙酰-DL-α-氨基異戊酸，可用作步驟(一)中的原料。
本發(fā)明利用生物技術(shù)高效性和專(zhuān)一性，對(duì)N-乙酰-DL-α-氨基異戊酸選擇性地水解N-乙酰-L-α-氨基異戊酸，反應(yīng)需要維持一定溫度，并需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能完成，轉(zhuǎn)化率幾乎為100％。在本發(fā)明的制備方法中，對(duì)產(chǎn)生L-α-氨基異戊酸，根據(jù)其與N-乙酰-D-α-氨基異戊酸在醇中溶解度差異實(shí)現(xiàn)完全分離，醇可以是甲醇、乙醇等常用溶劑，從經(jīng)濟(jì)角度可選擇甲醇，價(jià)格便宜，影響成本因素小，但從勞動(dòng)保護(hù)角度，乙醇對(duì)人體傷害較小，制備過(guò)程中醇僅作溶劑使用，對(duì)醇的使用量沒(méi)有特別限制，經(jīng)回收后可反復(fù)使用。相對(duì)與混合物而言，只要醇能徹底分離該兩種化合物就行，為了保證醇的分離作用，醇析前必須進(jìn)行無(wú)水處理，原因是該兩種化合物在水中都一定程度溶解。
作為本發(fā)明中使用的起始原料乙酰-DL-α-氨基異戊酸，既可以從市場(chǎng)采購(gòu)，也可利用副產(chǎn)物L(fēng)-α-氨基異戊酸經(jīng)醋酐消旋而成，因此副產(chǎn)物的處理較方便，而且原料的起始可推廣到使用發(fā)酵生產(chǎn)的L-α-氨基異戊酸，該反應(yīng)屬于典型的?；磻?yīng)，從操作性、反應(yīng)溫度等反應(yīng)條件的控制難易程度等觀點(diǎn)考慮，反應(yīng)比較容易控制。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明具有高效、廉價(jià)、公害少、成本低的優(yōu)點(diǎn)，避免了化學(xué)拆分方法的拆分劑和溶劑問(wèn)題，并且利用生物酶的專(zhuān)一選擇性，解決了D-α-氨基異戊酸生產(chǎn)過(guò)程中的光學(xué)純度難題，使其工業(yè)化生產(chǎn)光學(xué)純度能達(dá)到99.0％以上。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明不應(yīng)為這些實(shí)施例而有任何限制。
實(shí)施例1配料在燒瓶中按重量比N-乙酰-DL-α-氨基異戊酸∶水＝1∶12的比例配制拆分底物溶液240ml。
拆分將反應(yīng)溫度維持在30℃，然后加入氨基酰化酶作為催化劑，加入重量為上述拆分底物重量的2‰，酶促反應(yīng)時(shí)間30小時(shí)，將反應(yīng)液用紙層析的方式檢測(cè)其中L-α-氨基異戊酸的含量，并計(jì)算水解轉(zhuǎn)化率，結(jié)果幾乎100％地將N-乙酰-L-α-氨基異戊酸水解生成為L(zhǎng)-α-氨基異戊酸。
濃縮將經(jīng)酶催化反應(yīng)完全的拆分液減壓真空濃縮，真空度為-0.095MPa。當(dāng)有結(jié)晶析出時(shí)，冷卻至30℃左右，用甲醇析出L-α-氨基異戊酸結(jié)晶，母液回收。
水解將醇析母液中的醇蒸發(fā)回收，再經(jīng)冷凍后得到N-乙酰-D-α-氨基異戊酸濕品12g，冷凍溫度控制在-6℃左右，再用3.0～3.5mol/L鹽酸120ml水解，反應(yīng)完全后，反復(fù)去除鹽酸，用堿液調(diào)PH值為6.0，放置冷卻結(jié)晶得到D-α-氨基異戊酸粗品結(jié)晶8.3g。
精制按10％的濃度配制D-α-氨基異戊酸粗品溶液，經(jīng)活性炭脫色后真空濃縮液體達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，再冷卻結(jié)晶，得到D-α-氨基異戊酸精制品，烘干得到成品D-α-氨基異戊酸6.9g。
L-α-氨基異戊酸的消旋處理配制5％的L-α-氨基異戊酸溶液，維持溫度40℃，不斷用醋酐消旋，使溶液比旋度調(diào)至0±1度，冷凍結(jié)晶，得N-乙酰-DL-α-氨基異戊酸，可作為拆分原料繼續(xù)使用。
實(shí)施例2-4除酶促反應(yīng)的溫度、時(shí)間如表所示變化外，其它與實(shí)施例1同樣地操作，所得結(jié)果如表1所示。另外，表中的轉(zhuǎn)化率，是指通過(guò)紙層析的方式計(jì)算，表示N-乙酰-L-α-氨基異戊酸轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)-α-氨基異戊酸的比例。收率是D-α-氨基異戊酸成品相對(duì)于N-乙酰-DL-α-氨基異戊酸理論產(chǎn)物計(jì)算的，光學(xué)純度是根據(jù)高效液相色譜儀(HPLC)用手性柱檢測(cè)的純度。
表1

權(quán)利要求
1.D-α-氨基異戊酸的制備方法，其特征在于包括以下步驟(一)拆分以N-乙酰-DL-α-氨基異戊酸為原料，并且按N-乙酰-DL-α-氨基異戊酸∶水的重量比為1∶10～1∶14的比例配制成溶液，將反應(yīng)溫度控制在30℃～40℃，加入氨基?；缸鳛榇呋瘎?，進(jìn)行酶促催化反應(yīng)；(二)濃縮將上述經(jīng)酶催化反應(yīng)完全的拆分液減壓真空濃縮，當(dāng)有結(jié)晶析出時(shí)，冷卻至30℃±5℃，用醇作為溶劑析出L-α-氨基異戊酸結(jié)晶，母液回收；(三)水解將上述醇析母液中的醇蒸發(fā)，再經(jīng)冷凍后得到N-乙酰-D-α-氨基異戊酸，再用濃度為3.0～4.0mol/L的鹽酸作為溶劑進(jìn)行水解反應(yīng)，并且控制物料中N-乙酰-D-α-氨基異戊酸的濃度為10％～15％；反應(yīng)完全后，去除鹽酸，放置冷卻結(jié)晶得到D-α-氨基異戊酸粗品結(jié)晶；(四)精制使用重結(jié)晶方法，將上述的D-α-氨基異戊酸粗品配制成濃度為8％～12％的水溶液，經(jīng)活性炭脫色后，真空濃縮液體達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，再冷卻結(jié)晶，得到D-α-氨基異戊酸精制品。
2.如權(quán)利要求1所述的D-α-氨基異戊酸的制備方法，其特征在于步驟(一)中氨基酰化酶的加入重量為所述的配制成的水溶液重量的1‰～3‰；酶促催化反應(yīng)的時(shí)間控制在30～36小時(shí)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的D-α-氨基異戊酸的制備方法，其特征在于步驟(二)中所述的醇為甲醇或乙醇；真空度控制在-0.085Mpa～-0.1Mpa。
4.如權(quán)利要求1或2所述的D-α-氨基異戊酸的制備方法，其特征在于在步驟(三)中，將蒸發(fā)出的醇回收；冷凍溫度控制在0℃～-10℃；在去除鹽酸時(shí)，用堿液調(diào)整PH值為5.5～7.0之間。
5.如權(quán)利要求1或2所述的D-α-氨基異戊酸的制備方法，其特征在于將步驟(二)中得到的L-α-氨基異戊酸結(jié)晶配制成濃度為3％～8％的水溶液，維持溫度為35℃～45℃，不斷用醋酐消旋，使溶液比旋度調(diào)至0±1度，冷凍結(jié)晶，得N-乙酰-DL-α-氨基異戊酸，可用作步驟(一)中的原料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種以酶催化技術(shù)來(lái)制備D－α－氨基異戊酸的方法，能解決環(huán)保污染、及制品純度難以保證的問(wèn)題；所述的方法主要以N－乙酰－DL－α－氨基異戊酸為原料，選用氨基?；缸鳛榇呋瘎瑢?duì)N－乙酰－DL－α－氨基異戊酸選擇性地水解N－乙酰－L－α－氨基異戊酸，然后用醇作為溶劑分離L－α－氨基異戊酸和N－乙酰－D－α－氨基異戊酸，再用鹽酸水解N－乙酰－D－α－氨基異戊酸，得粗品D－α－氨基異戊酸，經(jīng)精制后得到精品備D－α－氨基異戊酸。上述的L－α－氨基異戊酸經(jīng)消旋處理后得到N－乙酰－DL－α－氨基異戊酸，可作為拆分原料繼續(xù)使用。本方法具有高效、廉價(jià)、公害少、成本低的優(yōu)點(diǎn)，其工業(yè)化生產(chǎn)光學(xué)純度能達(dá)到99.0％以上。
文檔編號(hào)C07C227/00GK1900053SQ20061004105
公開(kāi)日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者王平, 劉增輝, 顧玉強(qiáng), 萬(wàn)春雷, 郁培華 申請(qǐng)人:張家港市華昌藥業(yè)有限公司