一种制备光学纯二氟苯基环氧乙烷的方法技术

本发明专利技术涉及一种生物催化和化学反应结合的“一锅两步法”制备光学纯二氟苯基环氧乙烷的方法。该方法首先利用羰基还原酶ChKRED20不对称还原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；再在该反应体系中加入强碱性物质，使(S)-2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙醇脱氯后环氧化，得到(2S)-2-(3,4-二氟苯基)环氧乙烷，ee值>99％。本工艺反应条件简单、温和、高效、专一性强，无副产物，获得的产物浓度高且易于提取分离，具有良好的工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物催化
，具体涉及一种生物催化和化学反应结合的“一锅两步法”制备手性化合物(2S)-2-(3,4-二氟苯基)环氧乙烷。该化合物是药物替格瑞洛合成的一种手性中间体。
技术介绍
替格瑞洛(ticagrelor)，商品名为Brilinta，是由阿斯利康制药公司(AstraZeneca)研制开发的一种新型治疗急性冠状动脉综合征(acutecoronarysyndrome，ACS)的药物。该药物与P2Y12ADP受体可逆性结合，能有效改善ACS患者的症状，降低死亡风险。目前有许多关于替格瑞洛的合成路线的报道，但绝大多数工艺均涉及一种关键手性中间体(1R,2S)-2-(3,4-二氟苯基)-1-环丙胺(化合物A)。专利CN103508899详细总结了该化合物合成的几种路线，其中以WO2008018822报道的路线较为常用，这一路线的关键步骤是合成(2S)-2-(3,4-二氟苯基)环氧乙烷(该化合物CAS号：1006376-63-1)。专利CN103664697，CN101495442也报道了化合物A及其类似物的合成方法，其路线的关键化合物也是(2S)-2-(3,4-二氟苯基)环氧乙烷。已报道的(2S)-2-(3,4-二氟苯基)环氧乙烷都是以化学合成或者拆分得到。主要有以下三种路线：WO2008018822报道的手性基团的引入是以手性催化剂(S)-二苯基脯氨醇(S-DPPM)将羰基变成手性羟基，再环氧化生成(2S)-2-(3,4-二氟苯基)环氧乙烷(文献路线1)。专利CN103073525报道了以3，4-二氟苯乙烯为起始物的合成路线(文献路线2)。专利CN103087011以2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮起始物，公开了一种水解动力学拆分路线(文献路线3)。文献路线1:文献路线2：文献路线3：相对于以上的化学方法，生物催化过程具有高度的化学、区域和立体选择性，反应条件温和，后处理容易，能耗较低，对环境友好，是当今化工生产和相关领域发展的一大潮流。近年来研究者们积极探索各类化合物的生物催化技术，特别是手性中间体。利用生物催化技术与化学方法结合，开发新的工艺合成(2S)-2-(3,4-二氟苯基)环氧乙烷，实现简化工艺、降低成本、减少污染的目标，从而可有效推动替格瑞洛合成工艺的进一步改进。同时作为手性砌块，也为其他医药中间体合成提供备用资源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种生物催化和化学方法相结合的“一锅两步法”生产(2S)-2-(3,4-二氟苯基)环氧乙烷，具体来说，包括以下步骤：第一步，利用羰基还原酶不对称还原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，在该反应体系中加入强碱性物质，使(S)-2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙醇脱氯后环氧化，得到(2S)-2-(3,4-二氟苯基)环氧乙烷。本专利技术的技术方案可用说明书附图说明，现详述如下：(1)第一步：生物催化反应，是以羰基还原酶ChKRED20作为生物催化剂，2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮为底物，经不对称羰基还原生成(S)-2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙醇。所述羰基还原酶ChKRED20，其序列在NCBI数据库中的登录号为KC342020。所述羰基还原酶ChKRED20的制备方法为该领域常规方法，具体方案见实施例1。本领域技术人员熟知，所述的催化条件可按本领域此类反应的常规条件进行选择。反应体系为：磷酸钾缓冲液、羰基还原酶ChKRED20、底物2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮、还原型辅酶NADH(还原型辅酶I)或者NADPH(还原型辅酶Ⅱ)。或者，反应体系为：磷酸钾缓冲液、羰基还原酶ChKRED20、底物2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮、氧化型辅酶NAD+(氧化型辅酶I)、异丙醇。所述磷酸钾缓冲液，较佳的pH范围为pH6.0～8.0；所述磷酸钾缓冲液浓度为0.05～0.5M。反应体系中羰基还原酶ChKRED20的较佳浓度为0.1～20g/l。反应体系中较佳的底物浓度为0.1～300g/l。为达到本专利技术的最佳效果，还原型辅酶NADH或者NADPH的摩尔浓度大于等于反应体系中底物2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮的摩尔浓度。较佳的氧化型辅酶NAD+的浓度为0.1～0.5g/l。较佳的异丙醇浓度为5％～75％(异丙醇体积占总反应体系体积的百分比)。较佳的反应温度为25～45℃。转速为50～200rpm。根据本领域的公共知识，本专利技术中还可以用羰基还原酶ChKRED20重组菌休止细胞或者粗酶液或者冻干粗酶粉或者固定化酶等形式作为生物催化剂，同样能达到本专利技术的效果。以重组菌休止细胞作催化剂时，可用葡萄糖和/或异丙醇代替还原型辅酶(NADH或者NADPH)用于辅酶循环。根据现有的公共知识，任何基因通过DNA突变技术可以改变其序列，获得突变体，这些突变体所表达的蛋白质往往具有相同的功能。因此，羰基还原酶ChKRED20经等位基因突变或者经添加、插入、缺失或/和取代一个或多个氨基酸且编码具有同等活性蛋白的氨基酸序列，同样能作为生物催化剂转化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：环氧化，在第一步反应结束后，在反应体系中直接加入强碱，使生物催化获得的产物(S)-2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙醇进一步脱氯环氧化，生成(2S)-2-(3,4-二氟苯基)环氧乙烷。所述的强碱为NaOH或者KOH。先将NaOH或者KOH配制成浓度为5％～20％(w/v)的水溶液，缓慢地加入到反应体系中，并均匀搅拌，之后放置于摇床反应。反应温度为30～50℃，50～200rpm，时间1～2h。为达到本专利技术的最佳效果，加入的NaOH或者KOH的总摩尔数为反应体系中底物2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮摩尔数的1～4倍。产物的萃取和检测：反应结束后，在反应体系中加入2～5倍体积的甲基叔丁基醚萃取，将上层有机相取出，以无水硫酸钠干燥，减压旋蒸，得到淡黄色液体，即为产物粗品。经硅胶柱进一步纯化，得到(2S)-2-(3,4-二氟苯基)环氧乙烷产品。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术设计的“一锅两步法”路线，反应条件简单、温和、高效、专一性强，无副产物，获得的产物浓度高且易于提取分离。本专利技术投料浓度为150g/l，酶浓度为5g/l时，反应24h，底物的转化率大于99％，获得的中间产物(S)-2-氯-1-(3,4-二氟苯基)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备光学纯二氟苯基环氧乙烷的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)生物催化反应，以羰基还原酶作为生物催化剂，2‑氯‑1‑(3，4‑二氟苯基)乙酮为底物，经不对称羰基还原生成(S)‑2‑氯‑1‑(3，4‑二氟苯基)乙醇。(2)环氧化，在上述反应体系中加入强碱，使生物催化获得的产物(S)‑2‑氯‑1‑(3，4‑二氟苯基)乙醇再进一步环氧化，生成(2S)‑2‑(3，4‑二氟苯基)环氧乙烷。

【技术特征摘要】
1.一种制备光学纯二氟苯基环氧乙烷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)生物催化反应，以羰基还原酶作为生物催化剂，2-氯-1-(3，4-二氟苯基)乙酮为底
物，经不对称羰基还原生成(S)-2-氯-1-(3，4-二氟苯基)乙醇。
(2)环氧化，在上述反应体系中加入强碱，使生物催化获得的产物(S)-2-氯-1-(3，4-二
氟苯基)乙醇再进一步环氧化，生成(2S)-2-(3，4-二氟苯基)环氧乙烷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述羰基还原酶为ChKRED20，其在NCBI数
据库中的登录号为KC342020。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生物催化的反应体系为：磷酸钾缓冲液、羰
基还原酶ChKRED20、底物2-氯-1-(3,4-二氟苯基)乙酮、还原型辅酶NADH或者NAD...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴中柳，刘艳，
申请(专利权)人：中国科学院成都生物研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51