一种多酶耦合制备(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种多酶耦合制备(S)‑1,2,3,4‑四氢异喹啉‑3‑甲酸的方法，包括：以1,2,3,4‑四氢异喹啉‑3‑甲酸的外消旋体或1,2,3,4‑四氢异喹啉‑3‑甲酸盐的外消旋体为底物，使该底物中(R)‑1,2,3,4‑四氢异喹啉‑3‑甲酸在氧化脱氢酶的催化作用下反应生成式(II)所示的亚胺酸；使所述式(II)所示的亚胺酸在哌啶酸还原酶与能够供给氢负离子的辅酶的存在下转化为所述(S)‑1,2,3,4‑四氢异喹啉‑3‑甲酸；本发明专利技术具有反应条件温和、立体选择性强、反应效率高、转化率高等特点。

A method of preparing (s) - 1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline-3-carboxylic acid by multi enzyme coupling

【技术实现步骤摘要】
一种多酶耦合制备(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸的方法
本专利技术属于生物催化
，具体涉及一种多酶耦合制备(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸的方法。
技术介绍
(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸(1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline-3-carboxylicacid)是一种重要的药物中间体，被广泛应用于多种有机小分子药物以及肽基药物的合成。例如，(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸是降压药喹那普利的重要组成部分(Diversity-orientedsynthesisofmedicinallyimportant1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline-3-carboxylicacid(Tic)derivativesandhigheranalogs[J].OrgBiomolChem,2014,12(45):9054-91.)。此外，(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸可用于合成含有四氢异喹啉母核的小分子拮抗剂，作用于趋化因子受体CXCR4，从而有望用于治疗HIV等疾病(Discoveryoftetrahydroisoquinoline-basedCXCR4antagonists[J].ACSMedChemLett,2013,4(11):1025-30.)。现有技术中，制备光学纯(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸的方法有化学手性合成和生物催化动力学拆分两种。研究人员最初利用Pictet-Spengler反应制备光学纯(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸，以L-苯丙氨酸为原料，在浓酸与高温条件下，与甲醛缩合生成目标产物，该法工艺相对简单，但生成的产物会发生部分消旋化。随后，Bischler-Nepieralski反应，[2+2+2]环加成方法等也被用于制备(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸及其衍生物，该类方法路线较复杂，成本高(Diversity-orientedsynthesisofmedicinallyimportant1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline-3-carboxylicacid(Tic)derivativesandhigheranalogs[J].OrgBiomolChem,2014,12(45):9054-91.)。近年来，Kurata等通过臭氧分解、氧化及去保护作用三步不对成合成(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸(SynthesisofOpticallyPure(R)-and(S)-Tetrahydroisoquinoline-1-and-3-CarboxylicAcids[J].Synthesis,2015,47(09):1238-44.)。该法产率低，步骤较多，不易于工业化应用。龚等利用化学酶法制备(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸即以外消旋苯丙氨酸为原料,经Pictet-Spengler反应合成外消旋1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸，然后经酯化作用、脂肪酶动力学拆分制备(S)-构型产物。23.8g外消旋酯盐酸盐(0.1mol)，脂肪酶和底物质量比为0.2，反应48h，产物ee>99％，收率为49.1％。该法所得产物立体选择性高，工艺相对简单，但仍存在最大理论产率只有50％的问题(化学酶法合成光学纯(S)-1,2,3,4-四氢喹啉-3-羧酸的研究[J].现代化工,2003,23(12):23-5.)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新的制备(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸的方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种多酶耦合制备(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸(I)的方法，所述方法包括如下步骤：以1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸外消旋体或1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸盐的外消旋体为底物，使该底物中(R)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸在氧化脱氢酶的催化作用下反应生成式(II)所示的亚胺酸；使所述式(II)所示的亚胺酸在哌啶酸还原酶与能够供给氢负离子的辅酶的存在下转化为所述(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸。进一步地，所述1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸盐可以为1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸的碱金属盐或铵盐等，具体例如1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸钠、1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸钾、1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸铵。根据本专利技术，所述氧化脱氢酶是能够选择性催化(R)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸的酶，且选择性大于等于80％，优选大于等于90％。根据本专利技术的一些优选方面，所述氧化脱氢酶为D-氨基酸氧化酶。根据本专利技术，所述D-氨基酸氧化酶为选自如下D-氨基酸氧化酶中的一种或多种的组合：来源于三角酵母(Trigonopsisvariabilis)CBS4095的D-氨基酸氧化酶或其突变体或与其氨基酸序列同源性大于80％的其它D-氨基酸氧化酶、来自禾谷镰刀菌(Fusariumgraminearum)CS3005的D-氨基酸氧化酶或其突变体或与其氨基酸序列同源性大于80％的其它D-氨基酸氧化酶、来自梨孢镰刀菌(Fusariumpoae)2516的D-氨基酸氧化酶或其突变体或与其氨基酸序列同源性大于80％的其它D-氨基酸氧化酶，来自茄病镰刀菌(Fusariumsolani)M-0718的D-氨基酸氧化酶或其突变体或与其氨基酸序列同源性大于80％的其它D-氨基酸氧化酶。优选地，所述D-氨基酸氧化酶具有如SEQIDNO.1、SEQIDNO.2、SEQIDNO.3或SEQIDNO.4所示的氨基酸序列。根据本专利技术的一些具体且优选的方面，所述D-氨基酸氧化酶的添加量以8000rpm离心10min后的细胞湿重计，所述细胞的添加量为反应体系重量的1～5％。根据本专利技术的一些具体且优选的方面，所述D-氨基酸氧化酶的使用形式为离体的D-氨基酸氧化酶，或者离体的D-氨基酸氧化酶的粗酶液或者纯酶或者固定化酶，或胞内表达D-氨基酸氧化酶的细胞。进一步地，所述细胞为表达D-氨基酸氧化酶且含有表达载体pET-28a(+)的工程菌，所述工程菌的宿主细胞为E.coliBL21(DE3)；其中，所述D-氨基酸氧化酶基因连接在所述表达载体pET-28a(+)上。根据本专利技术，所述哌啶酸还原酶为选自如下哌啶酸还原酶中的一中或多种的组合：来源于恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)KT2440的哌啶酸还原酶或其突变体或与其氨基酸序列同源性大于80％的哌啶酸还原酶、来源于绿脓杆菌(Pseudomonasaeruginosa)PAO1的哌啶酸还原酶或其突变体或与其氨基酸序列同源性大于80％的哌啶酸还原酶、来源于荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens)Pf0-1的哌啶酸还原酶或其突变体或与其氨基酸序列同源性大于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多酶耦合制备(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸(I)的方法，/n

【技术特征摘要】
1.一种多酶耦合制备(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸(I)的方法，



所述方法包括如下步骤：
以1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸外消旋体或1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸盐的外消旋体为底物，使该底物中(R)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸在氧化脱氢酶的催化作用下反应生成式(II)所示的亚胺酸；



使所述式(II)所示的亚胺酸在哌啶酸还原酶与能够供给氢负离子的辅酶的存在下转化为所述(S)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸盐为1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸的碱金属盐或铵盐。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化脱氢酶是能够选择性催化(R)-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-甲酸的酶，且选择性大于等于80％，优选大于等于90％。


4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述氧化脱氢酶为D-氨基酸氧化酶。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述D-氨基酸氧化酶为选自如下D-氨基酸氧化酶中的一种或多种的组合：来源于三角酵母(Trigonopsisvariabilis)CBS4095的D-氨基酸氧化酶或其突变体或与其氨基酸序列同源性大于80％的其它D-氨基酸氧化酶、来自禾谷镰刀菌(Fusariumgraminearum)CS3005的D-氨基酸氧化酶或其突变体或与其氨基酸序列同源性大于80％的其它D-氨基酸氧化酶、来自梨孢镰刀菌(Fusariumpoae)2516的D-氨基酸氧化酶或其突变体或与其氨基酸序列同源性大于80％的其它D-氨基酸氧化酶，来自茄病镰刀菌(Fusariumsolani)M-0718的D-氨基酸氧化酶或其突变体或与其氨基酸序列同源性大于80％的其它D-氨基酸氧化酶。


6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述D-氨基酸氧化酶的使用形式为离体的D-氨基酸氧化酶，或者离体的D-氨基酸氧化酶的粗酶液或者纯酶或者固定化酶，或胞内表达D-氨基酸氧化酶的细胞。


7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述细胞为表达D-氨基酸氧化酶且含有表达载体pET-28a(+)的工程菌，所述工程菌的宿主细胞为E.coliBL21(DE3)；其中，所述D-氨基酸氧化酶基因连接在所述表达载体pET-28a(+)上。


8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述哌啶酸还原酶为选自如下哌啶酸还原酶中的一中或多种的组合：来源于恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)KT2440的哌啶酸还原酶或其突变体或与其氨基酸序列同源性大于80％的哌啶酸还原酶、来源于绿脓杆菌(Pseudomonasaeruginosa)PAO1的哌啶酸还原酶或其突变体或与其氨基酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴坚平，居述云，杨立荣，施俊巍，钱明心，
申请(专利权)人：浙江大学，苏州同力生物医药有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33