一种L-草铵膦的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用生物酶催化水解廉价易得的草铵膦腈胺中间体，一锅化得到单一构型的L‑草铵膦的方法。上述水解过程具体步骤如下:步骤一：消旋的草铵膦腈胺中间体在非选择性腈水合酶作用下，得到草铵膦酰胺的消旋体；步骤二：L‑酰胺水解酶选择性的水解L‑型草铵膦酰胺中间体，得到L‑型草铵膦膦酸酯，与此同时，未水解的D‑型草铵膦酰胺中间体在ACL消旋酶的作用下消旋化，不断转换为L‑型草铵膦酰胺中间体。经过此DKR过程最终得到单一的L‑型草铵膦膦酸酯；步骤三：L‑型草铵膦膦酸酯在稀盐酸的作用下水解得到L‑草铵膦。

A Method for the Preparation of L-Glufosinate

The present invention discloses a method for one-pot hydrolysis of a cheap and readily available intermediate of glutamic ammonium phosphazonium amine to obtain a single configuration of L glutamic phosphorus by enzymatic hydrolysis. The specific steps of the above hydrolysis process are as follows: Step 1: Racemic intermediate of glutamic phosphonilamide can obtain the racemate of glutamic phosphonilamide under the action of non-selective nitrile hydratase; Step 2: L-amide hydrolase can selectively hydrolyze L-type glutamic phosphonilamide intermediate to obtain L-type glutamic phosphonate, while the unhydrolyzed intermediate of D-type glutamic phosphonilamide is in ACL racemase. Under the action of racemization, the intermediate of L-type glutamic ammonium phosphonamide was continuously converted. Through this DKR process, a single L glutamic phosphonate was obtained. Step 3: L glutamic phosphonate was hydrolyzed to L glutamic phosphonate by dilute hydrochloric acid.

【技术实现步骤摘要】
一种L-草铵膦的制备方法
本专利技术属于生物制药和生物化工
，具体涉及一种L-草胺膦的制备方法。
技术介绍
草铵膦由赫斯特公司于80年代开发成功，属膦酸类除草剂，是谷氨酰胺合成抑制剂，灭生性触杀型除草剂，是一种广谱、低毒、非选择性的除草剂，也是全球第二大转基因作物耐受除草剂，应用前景十分广阔。目前，市场上销售的草铵膦一般都是外消旋混合物。如果草铵膦产品能以L-构型的纯光学异构体使用(结构式)，可使草铵膦的使用量降低50％，这对于提高原子经济性、降低使用成本、减轻环境压力都具有十分重要的意义。目前关于L-草铵膦的合成主要有以下几种方法。(一)消旋体的拆分1.化学拆分赫斯特公司(US5767309)，使用奎宁作为手性拆分剂对消旋的草铵膦进行了拆分。此过程需要使用价格昂贵的手性拆分剂奎宁，并且拆分的理论收率只有50％，这导致此路线的工业价值比较低；加之，拆分的步骤非常繁琐，需要经历成盐、诱导结晶、解盐等步骤，给工业生产带来很大的不便；2.生物法拆分中国专利(CN104558033A)报道了利用嗜烟碱节杆菌酯水解酶对消旋的的草铵膦-N-羧酸酐进行选择性水解，制备光学纯的L-草铵膦。此方法虽然能够得到光学纯的L-草铵膦，但是其总收率较低导致其工业化的价值比较低。其反应方程式如下：(二)不对称合成1.日本科学家在1991年报道了(J.Org.Chem,1991,56,1783-1788)，利用不对称氢化合成了L-草铵膦，其总的反应方程式如下：此方法存在以下几个缺点：部分中间体水溶性很强，分离提纯困难；双键的不对称还原需要用到昂贵的贵金属和配体，不经济；产物的对映选择性低(仅84％ee)，反应的总收率较低(仅26.7％)。因此此法工业化应用比较困难。2.中国专利(CN105603015A)报道了以生物转氨酶催化制备L-草铵膦，其总的反应方程式如下：此方法存在以下几个缺点：底物合成困难，反应需要用转氨酶、辅酶以及胺的供体等多个辅因子，在成本上没有优势。3.中国专利(CN104558033A)报道了以手性相转移催化剂(辛可宁丁手性季铵盐衍生物)，催化甲基乙稀基膦酸酯与苯亚甲基甘氨酸的加成。加成物再通过盐酸的水解得到L-草铵膦，其总的反应方程式如下：此方法需要使用大量的价格昂贵的手性相转移催化剂，并且反应的总收率偏低，总的成本较高，没有工业化的应用前景。(三)以手性的氨基酸出发，经过多步合成制备L-草铵膦。1996年(ChineseChemicalLetters,2006,17,177-179)报道了，从蛋氨酸出发通过多步的化学合成制备L-草铵膦，其总的反应方程式如下：此方法需要使用价格昂贵的蛋氨酸为起始原料，并且反应合成路线较长，总的收率比较低，成本较高，没有工业化的应用前景。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种简单易行的合成L-草铵膦的新方法，所述手性L-草铵膦结构式如下：本专利技术公开了一种用生物酶催化水解廉价易得的草铵膦腈胺中间体，一锅化得到单一构型的L-草铵膦的方法,反应式如下：具体地为：将中间体在水相中，酶催化反应得到可选择地再水解(当R不为H时)，一锅化得到L-草铵膦其中，R选自H或膦酸基保护基。上述水解过程涉及动态动力学的拆分(DKR)过程，反应式如下：具体地为:步骤一：消旋的草铵膦腈胺中间体在非选择性腈水合酶作用下，得到草铵膦酰胺的消旋体；步骤二：L-酰胺水解酶选择性的水解L-型草铵膦酰胺中间体，得到L-型草铵膦膦酸酯，与此同时，未水解的D-型草铵膦酰胺中间体在ACL消旋酶的作用下消旋化，不断转换为L-型草铵膦酰胺中间体。经过此DKR过程最终得到单一的L-型草铵膦膦酸酯；步骤三：L-型草铵膦膦酸酯在稀盐酸的作用下水解得到L-草铵膦。本专利技术的方法最终能以高达87％的总收率，98％的对映选择性(Ee)，得到L-草铵膦。其中，Ee＝L-草铵膦/[L-草铵膦+D-草铵膦]。上述反应中，所述膦酸基保护基选自C1-C6烷基、芳基，优选乙基、正丁基、苯基。优选地，反应过程中添加磷酸吡哆醛作为ACL消旋酶的辅酶；优选地，酶的添加顺序依次为腈水合酶、L-酰胺水解酶和ACL消旋酶，或磷酸吡哆醛、腈水合酶、L-酰胺水解酶和ACL消旋酶；优选地，所述腈水合酶购自苏州引航生物科技有限公司，商品编号为YH1603；优选地，所述ACL消旋酶购自苏州引航生物科技有限公司，商品编号为YH1507；优选地，所述L-酰胺水解酶购自苏州引航生物科技有限公司，商品编号为YH1411；本专利技术的制备方法操作简单，是一个连续的一锅化反应，无需分离任何中间体；该方法在水相中进行，不需要使用任何有机溶剂，非常绿色，环保。另外，此方法大幅度降低了生产的成本，易于实现产业化。具体实施方式以下结合实施例，对本专利技术作进一步具体描述，但不局限于此。需要说明的是，实施例1-3所述手性L-草铵膦结构式如下：反应路径为：实施例1:(R＝Et)取草铵膦腈胺中间体760mg(4mmol)溶于40mlPBS缓冲液(0.2M，pH＝8.0)溶液中。往反应液中依次加入磷酸吡哆醛20mg,溶解在1ml水中的腈水合酶50mg(购自苏州引航生物科技有限公司，商品编号为YH1603，此处仅给出其中一种型号的产品予以阐述本专利技术的效果)，溶解在1ml水中的L-酰胺水解酶38mg(购自苏州引航生物科技有限公司，商品编号为YH1411，此处仅给出其中一种型号的产品予以阐述本专利技术的效果)，溶解在1ml水中的ACL消旋酶76mg(购自苏州引航生物科技有限公司，商品编号为YH1507，此处仅给出其中一种型号的产品予以阐述本专利技术的效果)。加料完毕，体系升温至30℃，8小时后反应完成。往反应体系中加入20ml浓盐酸，加热回流1小时。反应结束，把盐酸水溶液浓缩干，通过离子交换树脂纯化得到L-草铵膦629mg，收率87％，Ee98％。实施例2:(R＝n-Bu)取草铵膦腈胺中间体872mg(4mmol)溶于40mlPBS缓冲液(0.2M，pH＝8.0)溶液中。往反应液中依次加入磷酸吡哆醛20mg,溶解在1ml水中的腈水合酶50mg(购自苏州引航生物科技有限公司，商品编号为YH1603，此处仅给出其中一种型号的产品予以阐述本专利技术的效果)，溶解在1ml水中的L-酰胺水解酶38mg(购自苏州引航生物科技有限公司，商品编号为YH1411，此处仅给出其中一种型号的产品予以阐述本专利技术的效果)，溶解在1ml水中的ACL消旋酶87mg(购自苏州引航生物科技有限公司，商品编号为YH1507，此处仅给出其中一种型号的产品予以阐述本专利技术的效果)。加料完毕，体系升温至30℃，8小时后反应完成。往反应体系中加入20ml浓盐酸，加热回流1小时。反应结束，把盐酸水溶液浓缩干，通过离子交换树脂纯化得到L-草铵膦593mg，收率82％，Ee97％。实施例3:(R＝H)取草铵膦腈胺中间体648mg(4mmol)溶于40mlPBS缓冲液(0.2M，pH＝8.0)溶液中。往反应液中依次加入磷酸吡哆醛20mg,溶解在1ml水中的腈水合酶50mg(购自苏州引航生物科技有限公司，商品编号为YH1603，此处仅给出其中一种型号的产品予以阐述本专利技术的效果)，溶解在1ml水中的L-酰胺水解酶38mg(购自苏州引航生物科技有限公司，商品编号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种L‑草铵膦的制备方法，其特征在于，将中间体

【技术特征摘要】
1.一种L-草铵膦的制备方法，其特征在于，将中间体在水相中，酶催化反应得到可选择地再水解，一锅化得到L-草铵膦其中，R选自H或膦酸基保护基。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述膦酸基保护基选自C1-C6烷基、芳基。3.如权利要求2所述的膦酸基保护基，其特征在于所述膦酸基保护基选自乙基、正丁基、苯基。4.如权利要求1-2任一项所述的制备方法，其特征在于，所述酶包括腈水合酶、L-酰胺水解酶和ACL消旋酶。5.如权利要求3所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢新开，黄晓飞，徐伟，
申请(专利权)人：四川利尔生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51