D-α-氨基异戊酸的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以酶催化技术来制备Ｄ－α－氨基异戊酸的方法，能解决环保污染、及制品纯度难以保证的问题；所述的方法主要以Ｎ－乙酰－ＤＬ－α－氨基异戊酸为原料，选用氨基酰化酶作为催化剂，对Ｎ－乙酰－ＤＬ－α－氨基异戊酸选择性地水解Ｎ－乙酰－Ｌ－α－氨基异戊酸，然后用醇作为溶剂分离Ｌ－α－氨基异戊酸和Ｎ－乙酰－Ｄ－α－氨基异戊酸，再用盐酸水解Ｎ－乙酰－Ｄ－α－氨基异戊酸，得粗品Ｄ－α－氨基异戊酸，经精制后得到精品备Ｄ－α－氨基异戊酸。上述的Ｌ－α－氨基异戊酸经消旋处理后得到Ｎ－乙酰－ＤＬ－α－氨基异戊酸，可作为拆分原料继续使用。本方法具有高效、廉价、公害少、成本低的优点，其工业化生产光学纯度能达到９９．０％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到在医药、农药及精细化工品中手性中心和生物多肽合成中有用的D-α-氨基异戊酸的制备方法。
技术介绍
D-α-氨基异戊酸是一种重要的有机手性源，主要应用于手性药物、手性添加剂、手性助剂等领域，在制药行业作为手性合成的手性源。以D-α-氨基异戊酸作为手性中心能够进行医药和农药合成，并可在多肽合成中联结其它氨基酸，保证肽类化合物有足够的氨基酸链长度，D-α-氨基异戊酸作为手性中心和氨基酸保护剂的前途引人注目。D-α-氨基异戊酸的商品名是D-缬氨酸，化学名又为D-2-氨基-3-甲基丁酸，英文名为D-Valine，分子式为C5H11NO2；作为D-α-氨基异戊酸的制备方法，已知的有化学拆分方法，苯甲酰氯和D-酒石酸反应生成D-2，3-二苯甲酰酒石酸酐，在丙酮水溶液中水解得到拆分剂D-2，3-二苯甲酰酒石酸，在醛的催化下，L-α-氨基异戊酸消旋得到DL-α-氨基异戊酸，然后在无机酸存在下与D-2，3-二苯甲酰酒石酸反应生成非对应体盐，在温度降低至15℃，D-2，3-二苯甲酰酒石酸和D-α-氨基异戊酸形成的盐沉淀出来，用碱处理该盐后得到D-α-氨基异戊酸，收率70％～80％，光学纯度仅95％。将D-α-氨基异戊酸作为手性中心进行医药和农药合成时，要求其为高纯度，但是，现有的制备方法中，由于上述化学拆分过程化学拆分剂和溶剂使用，使得精制变得复杂，不能有效制备高纯度的D-α-氨基异戊酸。而且，该制备方法中使用拆分剂和溶剂后，带来环保治理问题，在实际操作过程劳动保护相当重要。
技术实现思路
为解决上述的环保污染、及制品纯度难以保证的问题，本专利技术将提供-种以酶催化技术来制备D-α-氨基异戊酸的方法。为实现上述目的，本专利技术采用的具体技术方案是所述的D-α-氨基异戊酸的制备方法，包括以下步骤(一)拆分以N-乙酰-DL-α-氨基异戊酸为原料，并且按N-乙酰-DL-α-氨基异戊酸∶水的重量比为1∶10～1∶14的比例配制成溶液，将反应温度控制在30℃～40℃，加入氨基酰化酶作为催化剂，进行酶促催化反应；(二)浓缩将上述经酶催化反应完全的拆分液减压真空浓缩，当有结晶析出时，冷却至30℃±5℃，用醇作为溶剂析出L-α-氨基异戊酸结晶，母液回收；(三)水解将上述醇析母液中的醇蒸发，再经冷冻后得到N-乙酰-D-α-氨基异戊酸，再用浓度为3.0～4.0mol/L的盐酸作为溶剂进行水解反应，并且控制物料中N-乙酰-D-α-氨基异戊酸的浓度为10％～15％；反应完全后，去除盐酸，放置冷却结晶得到D-α-氨基异戊酸粗品结晶；(四)精制使用重结晶方法，将上述的D-α-氨基异戊酸粗品配制成浓度为8％～12％的水溶液，经活性炭脱色后，真空浓缩液体达到过饱和状态，再冷却结晶，得到D-α-氨基异戊酸精制品。上述步骤(一)中氨基酰化酶的加入重量为所述的配制成的水溶液重量的1‰～3‰；酶促催化反应的时间控制在30～36小时。上述步骤(二)中所述的醇为甲醇或乙醇；真空度控制在-0.085Mpa～-0.1Mpa。在步骤(三)中，将蒸发出的醇回收；冷冻温度控制在0℃～-10℃；在去除盐酸时，用碱液调整PH值为5.5～7.0之间。另外，还可将步骤(二)中得到的L-α-氨基异戊酸结晶配制成浓度为3％～8％的水溶液，维持温度为35℃～45℃，不断用醋酐消旋，使溶液比旋度调至0±1度，冷冻结晶，得N-乙酰-DL-α-氨基异戊酸，可用作步骤(一)中的原料。本专利技术利用生物技术高效性和专一性，对N-乙酰-DL-α-氨基异戊酸选择性地水解N-乙酰-L-α-氨基异戊酸，反应需要维持一定温度，并需要经过较长时间才能完成，转化率几乎为100％。在本专利技术的制备方法中，对产生L-α-氨基异戊酸，根据其与N-乙酰-D-α-氨基异戊酸在醇中溶解度差异实现完全分离，醇可以是甲醇、乙醇等常用溶剂，从经济角度可选择甲醇，价格便宜，影响成本因素小，但从劳动保护角度，乙醇对人体伤害较小，制备过程中醇仅作溶剂使用，对醇的使用量没有特别限制，经回收后可反复使用。相对与混合物而言，只要醇能彻底分离该两种化合物就行，为了保证醇的分离作用，醇析前必须进行无水处理，原因是该两种化合物在水中都一定程度溶解。作为本专利技术中使用的起始原料乙酰-DL-α-氨基异戊酸，既可以从市场采购，也可利用副产物L-α-氨基异戊酸经醋酐消旋而成，因此副产物的处理较方便，而且原料的起始可推广到使用发酵生产的L-α-氨基异戊酸，该反应属于典型的酰化反应，从操作性、反应温度等反应条件的控制难易程度等观点考虑，反应比较容易控制。本专利技术的优点是本专利技术具有高效、廉价、公害少、成本低的优点，避免了化学拆分方法的拆分剂和溶剂问题，并且利用生物酶的专一选择性，解决了D-α-氨基异戊酸生产过程中的光学纯度难题，使其工业化生产光学纯度能达到99.0％以上。具体实施例方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步的描述，但本专利技术不应为这些实施例而有任何限制。实施例1配料在烧瓶中按重量比N-乙酰-DL-α-氨基异戊酸∶水＝1∶12的比例配制拆分底物溶液240ml。拆分将反应温度维持在30℃，然后加入氨基酰化酶作为催化剂，加入重量为上述拆分底物重量的2‰，酶促反应时间30小时，将反应液用纸层析的方式检测其中L-α-氨基异戊酸的含量，并计算水解转化率，结果几乎100％地将N-乙酰-L-α-氨基异戊酸水解生成为L-α-氨基异戊酸。浓缩将经酶催化反应完全的拆分液减压真空浓缩，真空度为-0.095MPa。当有结晶析出时，冷却至30℃左右，用甲醇析出L-α-氨基异戊酸结晶，母液回收。水解将醇析母液中的醇蒸发回收，再经冷冻后得到N-乙酰-D-α-氨基异戊酸湿品12g，冷冻温度控制在-6℃左右，再用3.0～3.5mol/L盐酸120ml水解，反应完全后，反复去除盐酸，用碱液调PH值为6.0，放置冷却结晶得到D-α-氨基异戊酸粗品结晶8.3g。精制按10％的浓度配制D-α-氨基异戊酸粗品溶液，经活性炭脱色后真空浓缩液体达到过饱和状态，再冷却结晶，得到D-α-氨基异戊酸精制品，烘干得到成品D-α-氨基异戊酸6.9g。L-α-氨基异戊酸的消旋处理配制5％的L-α-氨基异戊酸溶液，维持温度40℃，不断用醋酐消旋，使溶液比旋度调至0±1度，冷冻结晶，得N-乙酰-DL-α-氨基异戊酸，可作为拆分原料继续使用。实施例2-4除酶促反应的温度、时间如表所示变化外，其它与实施例1同样地操作，所得结果如表1所示。另外，表中的转化率，是指通过纸层析的方式计算，表示N-乙酰-L-α-氨基异戊酸转化为L-α-氨基异戊酸的比例。收率是D-α-氨基异戊酸成品相对于N-乙酰-DL-α-氨基异戊酸理论产物计算的，光学纯度是根据高效液相色谱仪(HPLC)用手性柱检测的纯度。表1 权利要求1.D-α-氨基异戊酸的制备方法，其特征在于包括以下步骤(一)拆分以N-乙酰-DL-α-氨基异戊酸为原料，并且按N-乙酰-DL-α-氨基异戊酸∶水的重量比为1∶10～1∶14的比例配制成溶液，将反应温度控制在30℃～40℃，加入氨基酰化酶作为催化剂，进行酶促催化反应；(二)浓缩将上述经酶催化反应完全的拆分液减压真空浓缩，当有结晶析出时，冷却至30℃±5℃，用醇作为溶剂析出L-α-氨基异戊酸结晶，母液回收；(三)水本文档来自技高网...

【技术保护点】
Ｄ－α－氨基异戊酸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（一）拆分：以Ｎ－乙酰－ＤＬ－α－氨基异戊酸为原料，并且按Ｎ－乙酰－ＤＬ－α－氨基异戊酸∶水的重量比为１∶１０～１∶１４的比例配制成溶液，将反应温度控制在３０℃～４０℃，加入氨 基酰化酶作为催化剂，进行酶促催化反应；（二）浓缩：将上述经酶催化反应完全的拆分液减压真空浓缩，当有结晶析出时，冷却至３０℃±５℃，用醇作为溶剂析出Ｌ－α－氨基异戊酸结晶，母液回收；（三）水解：将上述醇析母液中的醇蒸发，再经冷 冻后得到Ｎ－乙酰－Ｄ－α－氨基异戊酸，再用浓度为３．０～４．０ｍｏｌ／Ｌ的盐酸作为溶剂进行水解反应，并且控制物料中Ｎ－乙酰－Ｄ－α－氨基异戊酸的浓度为１０％～１５％；反应完全后，去除盐酸，放置冷却结晶得到Ｄ－α－氨基异戊酸粗品结晶； （四）精制：使用重结晶方法，将上述的Ｄ－α－氨基异戊酸粗品配制成浓度为８％～１２％的水溶液，经活性炭脱色后，真空浓缩液体达到过饱和状态，再冷却结晶，得到Ｄ－α－氨基异戊酸精制品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，刘增辉，顾玉强，万春雷，郁培华，
申请(专利权)人：张家港市华昌药业有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]