用于制备L-甲硫氨酸的方法技术

本发明专利技术涉及通过在L‑甲硫氨酸的前体，二甲基二硫醚(DMDS)和有机还原化合物之间的酶促反应制备L‑甲硫氨酸的方法。

A method for the preparation of L- methionine

The present invention relates to a method for preparing L methionine by enzymatic reaction between the precursors of methionine L, two methyl two thionethers (DMDS) and organic reductive compounds.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备L-甲硫氨酸的方法本专利技术涉及通过在L-甲硫氨酸的前体，二甲基二硫醚(DMDS)和有机还原化合物之间的酶促反应制备L-甲硫氨酸的方法。它还涉及通过在L-甲硫氨酸的前体和甲硫醇之间的酶促反应制备L-甲硫氨酸的两步法，其中甲硫醇通过DMDS的酶促氢解获得。甲硫氨酸是人体必需氨基酸之一，并广泛用作动物饲料的添加剂。它也被用作药品的原料。甲硫氨酸充当如胆碱(卵磷脂)和肌酸等化合物的前体。它也是用于合成半胱氨酸和牛磺酸的原料。S-腺苷-L-甲硫氨酸(SAM)是L-甲硫氨酸的衍生物并且参与在脑中各种神经递质的合成。L-甲硫氨酸和/或SAM抑制在生物体内脂质的积聚并改善脑，心脏和肾脏的血液循环。L-甲硫氨酸也可用于帮助消化，解毒和排泄有毒物质或重金属如铅。它对骨骼和关节疾病具有抗炎作用，并且也是头发的必需营养素，从而防止其过早不期望的损失。甲硫氨酸已知在工业上通过来自石油化学的原材料的化学路线进行制备，如在例如文献FR2903690，WO2008006977，US2009318715，US5990349，JP19660043158和WO9408957中描述的那样。除了这些制备方法不属于可持续发展方法之外，这些化学途径还具有产生相对份数的两种L和D对映异构体的混合物的缺点。文献中已经提出了通过细菌发酵的完全生物合成，其具有仅产生甲硫氨酸的L对映异构体的优点，如在例如国际申请WO07077041，WO09043372，WO10020290和WO10020681中所述。尽管如此，迄今为止没有大规模的工业实施，使得猜想由这些方法产生的性能和/或成本仍然是不足够的。最近，CJCheil-Jedang公司和申请人共同成功地将混合化学/生物方法进行工业化，其中L-甲硫氨酸的前体通过细菌发酵产生，然后与甲硫醇进行酶促反应以专门产生L-甲硫氨酸(参见WO2008013432和/或WO2013029690)。尽管这些方法具有高水平的性能，但是它们需要现场合成甲硫醇，其本身需要通过甲烷的蒸汽重整合成氢，通过氢的硫化合成硫化氢，和其由甲醇和硫化氢的合成，也就是说，非常大型的设备在年产量方面与在年产量方面比已经存在的规模更适度的工业外推法不相容。因此仍然需要通过混合方法制备L-甲硫氨酸，其中用于合成甲硫醇所需的设备小于用于从氢，硫化氢和甲醇开始的合成的设备。正在这个观点中描述本专利技术。实际上，本专利技术提出在下列总结的方法(WO2008013432和/或WO2013029690)中用二甲基二硫醚(DMDS)代替甲硫醇：在这里，甲硫醇(MeSH)直接用于第二步中。本专利技术提出用在先前步骤中的二甲基二硫醚的酶促氢解产物代替甲硫醇，或者在“一锅”反应中将所有物质组合，其中葡萄糖和DMDS产生L-甲硫氨酸。关于从二甲基二硫醚合成甲硫醇，在现有技术中可以找到以下要素。专利申请EP0649837提出了二甲基二硫醚与氢的使用过渡金属硫化物通过催化氢解合成甲硫醇的方法。虽然这种方法是高效的，但它需要约200℃的相对高温度以获得在工业上有利的生产率。本领域技术人员也知道可以通过酸化甲基硫醇钠(CH3SNa)的水溶液来制备甲硫醇。根据使用盐酸或硫酸，该方法具有产生大量盐例如氯化钠或硫酸钠的主要缺点。这些盐水溶液通常非常难以处理，并且并存在微量的恶臭产物使得该方法在工业规模上是难以设想的。现在已经发现，可以通过在合成L-甲硫氨酸之前的步骤期间通过二甲基二硫醚(DMDS)的酶促还原来制备甲硫醇，并且还惊奇地发现，可以在合成L-甲硫氨酸期间进行DMDS的这种酶促还原。因此，本专利技术的主题本身是用于制备与在国际申请WO2008013432和/或WO2013029690中提出的那些类似的L-甲硫氨酸的方法，并且其允许，通过在DMDS的酶促催化反应中生成所述甲硫醇(正好在所述甲硫醇在甲硫氨酸的合成中使用之前)或通过在DMDS的酶催化的反应中在L-甲硫氨酸的合成反应器中原位生成所述甲硫醇，来免除或至少减少甲硫醇的运输。更特别地，本专利技术的第一主题是用于制备L-甲硫氨酸的方法，其至少包括以下步骤：a)制备包含以下物质的混合物：1)二甲基二硫醚(DMDS)，2)催化量的带有巯基的氨基酸或含巯基的肽，3)催化量的用于催化所述携带巯基的氨基酸或所述含巯基的肽的二硫键的还原反应的酶，4)相对于二硫化物，特别是DMDS的化学计量的有机还原化合物，5)催化量的用于催化所涉及的有机还原性化合物的脱氢反应的酶，6)催化量的该催化体系的两种酶(脱氢酶和还原酶)的共同辅因子，b)进行酶促反应以形成甲硫醇(CH3-SH)，c)加入L-甲硫氨酸的前体，并使所述前体与在步骤b)中形成的甲硫醇进行转化，以及d)回收并任选纯化形成的L-甲硫氨酸。上述步骤a)的组分可以以不同的顺序进行添加(在步骤a)中的添加顺序不受限制的)。在本专利技术的一个实施方案中，带有巯基的氨基酸和/或带有巯基的肽可以分别为所述氨基酸和/或所述肽的二硫化物形式，例如为谷胱甘肽二硫化物形式的谷胱甘肽。一般而言，用催化在两当量所述具有巯基的氨基酸或所述含巯基的肽之间产生的二硫键的还原反应的酶是还原酶。在本说明书的其余部分中使用术语“还原酶”来解释本专利技术。类似地，用于催化在步骤b)中涉及的有机还原化合物的脱氢反应的酶通常称为脱氢酶，在说明书的其余部分中选择术语“脱氢酶”用于解释本专利技术。在用于催化还原反应和脱氢反应的两种酶(还原酶和脱氢酶)的共同辅因子中，作为非限制性实例，可以提及黄素辅因子和烟碱辅因子。优选使用烟碱辅因子，和更特别地使用烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)，或更好地烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)。上面列出的辅因子有利地以它们的还原形式(例如NADPH，H+)和/或它们的氧化形式(例如NADP+)进行使用，也就是说，它们可以以还原和/或氧化形式加入反应介质中。在步骤a)中组分1)至6)的添加的组织和顺序可以以不同的方式进行。通过加入步骤a)的混合物的催化体系的组分之一触发步骤b)的酶促反应：酶或按化学计量加入的化合物之一(二硫化物或有机还原化合物)或者以催化量加入的化合物之一(带有巯基的氨基酸或含巯基的肽或对应于所述硫醇，或者所述肽的二硫化物或辅因子)。因此，根据本专利技术的一个实施方案，制备L-甲硫氨酸的方法至少包括以下步骤：a')制备混合物，所述混合物包含：•二甲基二硫醚(DMDS)，·催化量的带有巯基的氨基酸或含巯基的肽，·催化量的对应于所述带有巯基的氨基酸或所述含巯基的肽的还原酶，•催化量的NADPH，b')加入相对于二甲基二硫醚为化学计量的量的有机还原化合物与催化量的相应的脱氢酶，c')进行酶促反应以形成甲硫醇(CH3-SH)，d')使L-甲硫氨酸的前体与在步骤c')中形成的甲硫醇进行转化，和e')回收并任选纯化形成的L-甲硫氨酸。根据本专利技术的方法，如下所述，然后使通常以气态形成的甲硫醇直接与甲硫氨酸前体接触。根据本专利技术的用于合成L-甲硫氨酸的方法首先基于二甲基二硫醚使用作为氢供体的并将在后面定义的有机还原化合物的酶促还原反应，其根据以下反应，通过使用葡萄糖作为有机还原化合物(氢供体)：现在已经发现，这种反应易于通过采用含巯基的氨基酸或含巯基的肽(例如谷胱甘肽)的酶体系进行催化，该酶体系为复合物(氨基酸或肽)/本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备L‑甲硫氨酸的方法，其至少包括以下步骤：a)制备包含以下物质的混合物：1)二甲基二硫醚(DMDS)，2)催化量的带有巯基的氨基酸或含巯基的肽，3)催化量的用于催化还原反应的酶，所述还原反应是所述携带巯基的氨基酸或所述含巯基的肽的二硫键的还原反应，4)相对于二硫化物，特别是DMDS的化学计量的有机还原化合物，5)催化量的用于催化所涉及的有机还原性化合物的脱氢反应的酶，6)催化量的该催化体系的两种酶(脱氢酶和还原酶)的共同辅因子，b)进行酶促反应以形成甲硫醇(CH3‑SH)，c)加入L‑甲硫氨酸的前体，并使用在步骤b)中形成的甲硫醇转化所述前体，以及d)回收并任选纯化形成的L‑甲硫氨酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.30 FR 15592731.用于制备L-甲硫氨酸的方法，其至少包括以下步骤：a)制备包含以下物质的混合物：1)二甲基二硫醚(DMDS)，2)催化量的带有巯基的氨基酸或含巯基的肽，3)催化量的用于催化还原反应的酶，所述还原反应是所述携带巯基的氨基酸或所述含巯基的肽的二硫键的还原反应，4)相对于二硫化物，特别是DMDS的化学计量的有机还原化合物，5)催化量的用于催化所涉及的有机还原性化合物的脱氢反应的酶，6)催化量的该催化体系的两种酶(脱氢酶和还原酶)的共同辅因子，b)进行酶促反应以形成甲硫醇(CH3-SH)，c)加入L-甲硫氨酸的前体，并使用在步骤b)中形成的甲硫醇转化所述前体，以及d)回收并任选纯化形成的L-甲硫氨酸。2.根据权利要求1所述的方法，其包括至少以下步骤：a')制备混合物，所述混合物包含：•二甲基二硫醚(DMDS)，·催化量的带有巯基的氨基酸或含巯基的肽，·催化量的对应于所述带有巯基的氨基酸或所述含巯基的肽的还原酶，•催化量的NADPH，b')加入相对于二甲基二硫醚为化学计量的量的有机还原化合物与催化量的相应的脱氢酶，c')进行酶促反应以形成甲硫醇(CH3-SH)，d')使用在步骤c')中形成的甲硫醇转化L-甲硫氨酸前体，和e')回收并任选纯化形成的L-甲硫氨酸。3.根据权利要求1或2的方法，其中使甲硫醇直接与甲硫氨酸前体接触。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述有机还原化合物是具有羟基官能团的供氢有机还原化合物，其选自醇，多元醇，糖。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述有机还原化合物选自葡萄糖，葡萄糖-6-磷酸酯和异丙醇。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中带有巯基的氨基酸或带有巯基的肽选自半胱氨酸，高半胱氨酸，谷胱甘肽和硫氧还蛋白。7.根据前述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：G弗雷迈，A马斯兰，
申请(专利权)人：阿肯马法国公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR