一种（R）-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的合成方法技术

本发明专利技术涉及一种(R)‑4‑氰基‑3‑羟基丁酸乙酯的合成方法，其特征在于，它包括以下步骤：(1)将化合物III、异丙醇和水混合，调节混合溶液的pH值至5～7，在酮还原酶和辅酶NADP的存在下，于20～55℃进行酶催化反应，得到含化合物II的物料；(2)将氰化钠与水混合，加入硫酸调节其pH值至6～7，得到氢氰酸反应液；将步骤(1)中得到的含化合物II的物料与所述氢氰酸反应液混合，在卤醇脱卤酶的存在下，于20～40℃进行酶催化反应，制备化合物I；具体合成路线如下。采用本发明专利技术的设备制备目标产物，可以及时移除失活酶及副产品，提高了反应效率，持液量小，填充量小，自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】
一种(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的合成方法
本专利技术属于医药化工
，涉及一种医药中间体(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的合成方法。
技术介绍
阿托伐他汀钙(Atorvastaincalium)，化学名为(3R,5R)-7-[2-(4-氟苯基)-5-异丙基-3-苯基-4-(苯氨基甲酰基)吡咯-1-基]-3,5二羟基庚酸钙，是一种3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶抑制剂。1997年由美国辉瑞公司推出，是第三代他汀类血脂调节药物，在临床实践中广泛用于预防和治疗高胆固醇血症。这种效应是通过降低血脂异常患者的总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和载脂蛋白B(ApoB)水平而发挥作用。此外，阿托伐他汀钙在动脉粥样硬化斑块中还具有抗炎作用。由于其具有高效、安全等特点，一直是治疗高胆固醇血症最畅销的药物之一。(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯(化合物Ⅰ)是阿托伐他汀钙合成中关键的中间体化合物。(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的制备方法有化学法和生物法。目前，国内主要通过化学法生产，化学法的反应条件苛刻，成本高，纯度低，污染尤其严重，对环境的影响非常大。相比较而言，生物法的反应条件温和，更加实用和环保。然而，生物法工业化生产(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯多以釜式反应为主，间歇性操作，自动化程度不高，并且失活酶无法得到处理，影响反应进程。此外，后处理几乎全部采用釜或塔进行萃取，目前釜的萃取级效率60～75％，塔的萃取级效率约80％，萃取效率较低，能耗较高，且常常发生乳化现象(油包水，水包油，分界线不明显)。
技术实现思路
本专利技术的目的是在现有技术的基础上，提供一种(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的合成方法，可以及时移除失活酶及副产品，促进反应进程，自动化程度高。本专利技术的技术方案如下：一种(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的合成方法，它包括以下步骤：(1)将化合物III、异丙醇和水加入系统一中，调节混合溶液的pH值至5～7，在酮还原酶和辅酶NADP的存在下，于20～55℃进行酶催化反应，得到含化合物II的物料；所述酮还原酶的核苷酸序列如SEQIDNo.1所示，氨基酸序列如SEQIDNo.2所示；(2)将氰化钠与水混合均匀后，在0-10℃的条件下，加入硫酸调节混合溶液的pH值至6～7，得到氢氰酸反应液；将步骤(1)中得到的含化合物II的物料转移至系统二中，与所述氢氰酸反应液进行混合，再加入硫酸调节混合后的反应液的pH值至6～7；在卤醇脱卤酶的存在下，于20～40℃进行酶催化反应，制备化合物I；所述卤醇脱卤酶的核苷酸序列如SEQIDNo.3所示，氨基酸序列如SEQIDNo.4所示；具体合成路线如下：其中，系统一包括反应釜一、膜反应器一和分离装置，系统二包括反应釜二和膜反应器二；反应釜一的上方设有填料塔，反应釜一下部设有的出料口一通过管路与膜反应器一的进液口一相连，膜反应器一的出酶口一通过三通阀一分别与反应釜一的活性酶入口一和分离装置的失活酶入口相连，出酶口一与三通阀一中间的管路上设有用于测定酶活性的测酶装置一，分离装置上设有失活酶出口。膜反应器一的出液口通过管路与反应釜二的加料口二相连，反应釜二下部设有的出料口二通过管路与膜反应器二的进液口二相连，膜反应器二的出酶口二通过三通阀二分别与反应釜二的活性酶入口二和分离装置的失活酶入口相连，出酶口二与三通阀二中间的管路上设有用于测定酶活性的测酶装置二。在一种优选方案中，在步骤(1)中，制备化合物II时，化合物III、酮还原酶和辅酶NADP的质量比为2.5～6.5:1:0.03～0.12，优选为3～6:1:0.05～0.1，可以但不局限于3:1:0.1、4.5:1:0.075或6:1:0.05。进一步地，化合物III与异丙醇的质量比为2.0～6.0:1，优选为2.6～5.2:1，可以但不局限于2.6:1、3.0:1、3.5:1、3.9:1、4.5:1或5.2:1。进一步地，化合物III与水的质量比为0.3～0.9:1，优选为0.4～0.8:1，可以但不局限于0.4:1、0.6:1或0.8:1。对于在步骤(1)而言，在酶催化反应制备化合物II的过程中，调节pH值至5.5-6。在反应的过程中，可以控制反应温度为22～50℃，优选为35～45℃；反应时间为10～24h，优选为15～20h。在一种优选方案中，在步骤(2)中，将氰化钠与水混合均匀时，其中，氰化钠的质量为氰化钠和水的总质量的25～35％，可以但不局限于25％、30％或35％。在制备化合物I的过程中，化合物III与氰化钠的质量比为1:0.9～1.5，优选为1:1～1.1，例如，化合物III与氰化钠的质量比为1:1、1:1.02、1:1.04、1:1.05、1:1.06、1:1.08或1:1.1。进一步地，在配制所述氢氰酸反应液的过程中，调节pH值至6.2-6.7。进一步地，化合物III与卤醇脱卤酶的质量比为5.5～6.5:1，优选为6:1。对于在步骤(2)而言，在酶催化反应制备化合物I的过程中，在加入卤醇脱卤酶后，缓慢向反应液中加入氰化钠溶液，维持整个反应液的pH值为6.2-6.7。优选地，氰化钠溶液中氰化钠的质量含量为25～35％，可以但不局限于25％、30％或35％。在反应的过程中，可以控制反应温度为22～35℃，优选为30～35℃；反应时间为10～24h，优选为15～20h。在一种更优选方案中，待骤(2)中酶催化反应成后，将得到的含化合物I的物料采用管道萃取器进行萃取，萃取级效率约92％～95％，传质效率非常高，且不会发生乳化现象，适合工业化大规模生产。本专利技术将化合物III经生物酶催化转化为化合物II的酮还原酶的核苷酸序列为SEQIDNO.1，氨基酸序列如SEQIDNo.2，具体如下所示：SEQIDNO.1：ATGACTGATCGTTTAAAAGGCAAAGTAGCAATTGTAACTGGCGGTACCTTGGGAATTGGCTTGGCAATCGCTGATAAGTTTGTTGAAGAAGGCGCAAAGGTTGTTATTACCGGCCGTCACGCTGATGTAGGTGAAAAAGCTGCCAAATCAATCGGCGGCACAGACGTTATCCGTTTTGTCCAACACGATGCTTCTGATGAAGCCGGCTGGACTAAGTTGTTTGATACGACTGAAGAAGCATTTGGCCCAGTTACCACGGTTGTCAACAATGCCGGAATTGCGGTCAGCAAGAGTGTTGAAGATACCACAACTGAAGAATGGCGCAAGCTGCTCTCAGTTAACTTGGATGGTGTCTTCTTCGGTACCCGTCTTGGAATCCAACGTATGAAGAATAAAGGACTCGGAGCATCAATCATCAATATGTCATCTATCGAAGGTTTTGTTGGTGATCCAACTCTGGGTG本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的合成方法，其特征在于，它包括以下步骤：/n(1)将化合物III、异丙醇和水加入系统一中，调节混合溶液的pH值至5～7，在酮还原酶和辅酶NADP的存在下，于20～55℃进行酶催化反应，得到含化合物II的物料；所述酮还原酶的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，氨基酸序列如SEQ ID No.2所示；/n(2)将氰化钠与水混合均匀后，在0-10℃的条件下，加入硫酸调节混合溶液的pH值至6～7，得到氢氰酸反应液；将步骤(1)中得到的含化合物II的物料转移至系统二中，与所述氢氰酸反应液进行混合，再加入硫酸调节混合后的反应液的pH值至6～7；在卤醇脱卤酶的存在下，于20～40℃进行酶催化反应，制备化合物I；所述卤醇脱卤酶的核苷酸序列如SEQ IDNo.3所示，氨基酸序列如SEQ ID No.4所示；/n具体合成路线如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的合成方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(1)将化合物III、异丙醇和水加入系统一中，调节混合溶液的pH值至5～7，在酮还原酶和辅酶NADP的存在下，于20～55℃进行酶催化反应，得到含化合物II的物料；所述酮还原酶的核苷酸序列如SEQIDNo.1所示，氨基酸序列如SEQIDNo.2所示；
(2)将氰化钠与水混合均匀后，在0-10℃的条件下，加入硫酸调节混合溶液的pH值至6～7，得到氢氰酸反应液；将步骤(1)中得到的含化合物II的物料转移至系统二中，与所述氢氰酸反应液进行混合，再加入硫酸调节混合后的反应液的pH值至6～7；在卤醇脱卤酶的存在下，于20～40℃进行酶催化反应，制备化合物I；所述卤醇脱卤酶的核苷酸序列如SEQIDNo.3所示，氨基酸序列如SEQIDNo.4所示；
具体合成路线如下：



所述系统一包括反应釜一(1)、膜反应器一(2)和分离装置(5)，所述系统二包括反应釜二(6)和膜反应器二(7)；
所述反应釜一(1)的上方设有填料塔(18)，所述反应釜一(1)下部设有的出料口一(15)通过管路与所述膜反应器一(2)的进液口一(21)相连，所述膜反应器一(2)的出酶口一(22)通过三通阀一(3)分别与所述反应釜一(1)的活性酶入口一(12)和所述分离装置(5)的失活酶入口(51)相连，所述出酶口一(22)与所述三通阀一(3)中间的管路上设有用于测定酶活性的测酶装置一(23)，所述分离装置(5)设有失活酶出口(52)；
所述膜反应器一(2)的出液口(24)通过管路与所述反应釜二(6)的加料口二(61)相连，所述反应釜二(6)下部设有的出料口二(65)通过管路与所述膜反应器二(7)的进液口二(71)相连，所述膜反应器二(7)的出酶口二(72)通过三通阀二(8)分别与所述反应釜二(6)的活性酶入口二(62)和所述分离装置(5)的失活酶入口(51)相连，所述出酶口二(72)与所述三通阀二(8)中间的管路上设有用于测定酶活性的测酶装置二(73)。


2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述化合物III、酮还原酶和辅酶NADP的质量比为2.5～6.5:1:0.03～0.12，优选为3～6:1:0.05～0.1；所述化合物III与异丙醇的质量比为2.0～6.0:1，优选为2.6～5.2:1；在酶催化反应制备化合物II的过程中，调节pH值至5.5-6；所述化合物III与水的质量比为0.3～0.9:1，优选为0.4～0.8:1。


3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：石利平，叶金星，陈本顺，徐春涛，郭炳华，何义，李大伟，朱萍，张维冰，孙伟振，程瑞华，施莉莉，
申请(专利权)人：江苏阿尔法药业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32