使用电渗析技术拆分光学异构体的方法技术

本发明专利技术提供了一种通过电渗析从外消旋体中拆分光学异构体的方法。具体地，本发明专利技术将电渗析技术应用于酶拆分工艺中，主要应用于酶拆分后产物的分离。以D‑泛解酸内酯制备工艺为例，关键点在于通过电渗析方法从酶拆分液中分离D‑泛解酸和L‑泛解酸内酯，取代了现有的有机溶剂提取方法，工艺方法简单易行，D‑泛解酸收率高，纯度好，大大减少了有机溶剂的使用量，降低了生产成本，环境友好，可以很大程度的改善工人的工作环境，提高运行安全指数。本发明专利技术所提供的方法在酶拆分分离工艺中有很大的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
使用电渗析技术拆分光学异构体的方法
本专利技术属于生物
，具体涉及使用生物催化技术和电渗析技术从外消旋体中拆分光学异构体。
技术介绍
手性是自然界的本质属性，许多生物大分子和生物活性物质都具有手性特征。手性物质的两个或多个不同构型虽化学成分完全一样，但生理活性往往存在差别，通常只有一个构型具有所需活性，其他构型作用很小，或者无作用，甚至可能有毒副作用。例如泛酸(pantothenicacid)，又名本多生酸，为B族维生素之一，是辅酶A的组成部分，参与蛋白质、脂肪、糖的代谢，在物质代谢中起着重要的作用。其活性成分为D-构型的右旋泛酸(维生素B5)，但因泛酸不稳定，其商品形式主要为D-泛酸钙。拆分是光学纯手性化合物的主要获得途径之一。与传统化学法拆分相比，酶法拆分不需使用价格昂贵的拆分试剂，反应条件温和，光学选择性好，环境友好，且还能进行一些化学法无法进行的反应。酶法拆分凭借其显著的优势越来越受到各国科研人员的推崇，已经有很多工业化的成功案例。例如，D-泛解酸内酯(D-Pantolactone)是生产D-泛酸钙、D-泛醇、D-泛硫乙胺等泛酸系列产品的重要手性中间体。目前工业化合成D-泛解酸内酯多采用的就是化学法与水解酶拆分法相结合的技术路线。即化学法生产消旋的DL-泛解酸内酯，然后用D-泛解酸内酯水解酶进行水解拆分，拆分反应的清液先用有机溶剂萃取出L-泛解酸内酯和未反应的D-泛解酸内酯，水相(含有D-泛解酸)加酸内酯化后再用有机溶剂萃取，然后脱盐、脱色，用重结晶方法精制。例如CN1313402A中，利用游离或固定化细胞拆分DL-泛解酸内酯，然后用二氯甲烷萃取，水相盐酸酸化后再用二氯甲烷萃取，回收溶剂后得到的D-泛解酸内酯粗品在丙酮/异丙醚中重结晶，得到合格的D-泛解酸内酯。这个工艺存在有待提高之处，例如，酶反应得到的D-泛解酸提取精制过程中要用到大量的有机溶剂进行提取，带来环境和成本问题，且D-泛解酸内酯粗品要重结晶精制，收率低，成本高。电渗析技术是利用离子交换膜和直流电场的作用，从水溶液分离出电解质组分的一种电化学分离过程。
技术实现思路
本专利技术提供了一种全新的拆分光学异构体的方法。该方法可以弥补现有手性拆分工艺的不足，利用手性拆分产物中光学异构体的可离子化程度不同，用电渗析技术取代传统的有机溶剂提取工艺，从而提高产物的收率和产品质量，降低生产成本。本专利技术提供了一种通过电渗析从外消旋体中拆分光学异构体的方法，包括：a)将外消旋体在催化剂的存在下反应形成包括第一光学异构体的可电离形式和第二光学异构体的非电离形式的混合物；b)将所述混合物进行电渗析处理，以允许所述第一光学异构体的可电离形式和所述第二光学异构体的非电离形式得以分离；和c)收集分离的所述第一光学异构体的可电离形式，和/或收集分离的所述第二光学异构体的非电离形式。在本申请中，“外消旋体”是指，具有两种或两种以上的具有不同旋光性质的光学异构体的混合物。例如，具有一个手性中心的化合物可以具有两种光学异构体，一种具有R构型的手性中心，另一种具有S构型的手性中心。对于该化合物而言，其外消旋体既包括R构型的光学异构体也包括S构型的光学异构体。在本申请所述的外消旋体中，不同的光学异构体可以以相等的摩尔量存在(即旋光性抵消)，也可以以不等的摩尔量存在。在某些实施方式中，所述外消旋体具有可水解的官能团。可水解的官能团例如，但不限于，酯键、酰胺键等。在某些实施方式中，所述官能团被水解后可以生成可电离的基团。可电离的基团是指在水溶液中会电离的基团，例如，羧基、氨基等。可电离基团在电离后会产生带电基团，例如带负电的羧酸根、带正电的氨离子等。在某些实施方式中，所述外消旋体中的手性中心可以位于可水解的官能团中，或者也可以位于可水解的官能团附近，例如在可水解的官能团相邻的原子上，或者在与其间隔1个、2个或3个原子的位置。在本专利技术的方法中，所述催化剂可以特异性地与所述外消旋体中的特定的光学异构体反应(例如水解其中的可水解的官能团)，使之成为可电离形式。“可电离形式”在本申请中是指在水溶液中会电离形成带电基团。在某些实施方式中，所述可电离形式可以包含可电离基团，例如羧基、氨基等。在某些实施方式中，所述催化剂可以不催化外消旋体中的第二光学异构体，使之保持其非电离形式。“非电离形式”在本申请中是指在水溶液中不会电离，也不具有带电基团。在某些实施方式中，所述非电离形式包含非电离基团，例如酯(例如外消旋体中的内酯)、酰胺、醚等。在某些实施方式中，所述外消旋体具有环结构，并且所述可水解的官能团可以在环结构中。示例性的环结构例如，内酯、内酰胺。这些环内官能团可以发生反应，从而开环。在某些实施方式中，在所述第二光学异构体的非电离形式中所述环结构是闭环的。在某些实施方式中，在所述第一光学异构体的可电离形式中所述环结构是开环的。例如，当环内官能团发生开环反应后，形成了可电离的基团。或者在某些实施方式中，在所述第二光学异构体的非电离形式中所述环结构是开环的，和/或在所述第一光学异构体的可电离形式中所述环结构是闭环的。在具有环结构的外消旋体中，其手性中心可以在环原子上，也可以不在环原子上。在某些实施方式中，所述外消旋体是酯。示例性的外消旋酯包括，3-环己烯-1-甲酸甲酯。在某些实施方式中，所述外消旋体是内酯。内酯是指在分子结构中具有由羧基和羟基脱水生成的分子内部酯键(-C(O)O)。通常分子内部的酯键在环结构中。内酯的示例例如DL消旋泛解酸内酯、β-丁内酯、γ-丁内酯、α-羟基-γ-丁内酯、β-羟基-γ-丁内酯、α-乙酰基-γ-丁内酯、正丁基苯酞等。在某些实施方式中，所述催化剂包含酶组合物。在某些实施方式中，所述酶组合物中含有能够特异性与某种光学异构体反应的酶。例如，特异性地与D-构型光学异构体反应，或者特异性地与L-构型光学异构体反应。在某些实施方式中，所述酶组合物含有酯水解酶。在某些实施方式中，所述酯水解酶特异性地催化D-构型的内酯。示例性的酯水解酶包括，例如，D-泛解酸内酯水解酶、Novozyme435脂肪酶、β-丁内酯水解酶、γ-丁内酯水解酶、α-羟基-γ-丁内酯水解酶、β-羟基-γ-丁内酯水解酶、α-乙酰基-γ-丁内酯水解酶、正丁基苯酞水解酶等。以D-泛解酸内酯水解酶为例，其能够特异性地水解外消旋体中的D-构型的泛解酸内酯，使其中的内酯结构水解形成分子内独立的羧基和羟基，其中的羧基在水溶液中能够电离，因此可以带电，为可电离形式。但是D-泛解酸内酯水解酶不能水解外消旋体中的L-构型泛解酸内酯，因此L-构型泛解酸内酯在催化反应后仍然保持内酯结构，为非电离形式。再例如，Novozyme435脂肪酶能够特异性地水解外消旋体中的R-构型的3-环己烯-1-甲酸甲酯，使其形成3-环己烯-1-甲酸，在水溶液中可电离。S-构型的3-环己烯-1-甲酸甲酯由于不能被水解，因此仍然保持非电离形式。在某些实施方式中，所述酶组合物含有内酰胺酶。在某些实施方式中，所述内酰胺酶特异性地催化D-构型的内酰胺。示例性的内酰胺酶例如，β-内酰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过电渗析从外消旋体中拆分光学异构体的方法，包括：/na)将外消旋体在催化剂的存在下反应形成包括第一光学异构体的可电离形式和第二光学异构体的非电离形式的混合物；/nb)将所述混合物进行电渗析处理，以允许所述第一光学异构体的可电离形式和所述第二光学异构体的非电离形式得以分离；和/nc)收集分离的所述第一光学异构体的可电离形式，和/或收集分离的所述第二光学异构体的非电离形式。/n

【技术特征摘要】
1.一种通过电渗析从外消旋体中拆分光学异构体的方法，包括：
a)将外消旋体在催化剂的存在下反应形成包括第一光学异构体的可电离形式和第二光学异构体的非电离形式的混合物；
b)将所述混合物进行电渗析处理，以允许所述第一光学异构体的可电离形式和所述第二光学异构体的非电离形式得以分离；和
c)收集分离的所述第一光学异构体的可电离形式，和/或收集分离的所述第二光学异构体的非电离形式。


2.如权利要求1所述的方法，其中所述外消旋体具有可水解的官能团。


3.如权利要求2所述的方法，其中所述官能团被水解后生成可电离的基团。


4.如权利要求2-3任一所述的方法，其中所述催化剂特异性水解所述第一光学异构体中的所述可水解的官能团，由此生成所述第一光学异构体的可电离形式。


5.如权利要求1-4任一所述的方法，其中所述外消旋体具有环结构，并且所述可水解的官能团在所述环结构中。


6.如权利要求5任一所述的方法，其中所述环结构包含内酯和内酰胺。


7.如权利要求5-6任一所述的方法，其中在所述第一光学异构体的可电离形式中所述环结构是开环的。


8.如权利要求1-7任一所述的方法，其中所述催化剂包含酶组合物。


9.如权利要求8所述的方法，其中所述酶组合物含有酯水解酶和/或内酰胺酶。


10.如权利要求8-9任一所述的方法，其中所述酶组合物含有纯化的酶、表达酶的细胞、或表达酶的细胞裂解物。


11.如权利要求8-10任一所述的方法，其中所述酶组合物是固定在基底上的。


12.如权利要求1-11任一所述的方法，其中在所述步骤a)以后和步骤b)之前进一步包括：去除所述混合物中所述催化剂的残留物。


13.如权利要求1-12任一所述的方法，进一步包括纯化和/或浓缩所述分离的第一光学异构体的可电离形式，和/或纯化和/或浓缩所述分离的第二光学异构体的非电离形式。


14.如权利要求1-13任一所述的方法，进一步包括将所述第二光学异构体的非电离形式转化成所述外消旋体。


15.如权利要求1-14任一所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱贵森，苏金环，曾聪明，蒋泰隆，陈彦，刘文杰，
申请(专利权)人：上海艾美晶生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31