采用脂肪酶自β-内酯产生L-肉碱的方法技术

本发明专利技术的主题是产生L-肉碱的方法，其中使β-内酯转变为L-肉碱，其中方法包括使β-内酯酶促转变为(R)-4-卤代-3-羟基丁酸或(R)-4-卤代-3-羟基丁酸酯，所述β-内酯是4-(卤代甲基)氧杂环丁烷-2-酮。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用脂肪酶自β_内酯产生L-肉碱的方法【
】本专利技术涉及产生L-肉碱的方法。【
技术介绍
】肉碱(维生素Bt ；3-羟基-4-三甲基铵基-丁酸盐)是自氨基酸赖氨酸及甲硫氨酸生物合成的季铵化合物。在活细胞中，需要其在脂质破裂期间将脂肪酸自胞质溶胶运输至线粒体，用于产生代谢能量。其被用作营养物补充物。肉碱以2种立体异构体存在。有生物学活性的形式是L-肉碱，而其对映异构体，D-肉碱，无生物学活性。当以工业方法产生L-肉碱时，期望以高纯度产生有生物学活性的L-型。对于L-肉碱的工业生产描述了各种方法。已知微生物方法，其中直接由细菌产生L-肉碱。在其他方法中，由有机合成产生外消旋体，并随后分离为对映异构体。而且，已尝试直接自手性前体合成L-肉碱。一组潜在前体是手性环状内酯。由于在原理上知道获得手性内酯的方法，L-肉碱在内酯环的水解后是可利用的。 US5, 473, 104公开了自(S)_3_羟基丁内酯制备L-肉碱的方法。该方法是2_步骤方法，其中在第I步骤中将(S)-3-羟基丁内酯转变为对应羟基-活化的内酯，而维持环结构。在第2步骤中，打开活化的内酯环，并用三甲基胺导入三甲基铵基团。总之，反应相对复杂，因为需要用苛刻的化学品活化中间体。CH680 588A5公开了自β -内酯前体产生L-肉碱的方法，其中在2_步骤过程中将手性2-氧杂环丁烷酮转变为L-肉碱。在第I步骤中，使4-(氯甲基)-2-氧杂环丁烷酮经历水解步骤，其中打开环，并获得4-氯-3-羟基丁酸。在随后步骤中，用三甲基胺将酸转变为L-肉碱。但是，手性β_内酯的产生需要相对复杂的重金属催化剂，且产率常常不足。Nelson&Spencer (J.0rg.Chem.2000, 65，1227-1230)公开了由酶法拆分用脂肪酶自β_内酯外消旋体获得对映体富集的β_内酯的方法。使用的底物是各种烷基-及芳基-β-内酯外消旋体。如总结于表1，产率仅对有限数量的反应是足够的。对映立体选择性强烈依赖于β -内酯的取代基，且小取代基甲基的对映体产率是非常低的(表1)。反应需要有机溶剂，诸如苄基醇，其由于环境原因，对于工业应用是不期望的。反应时间相对长(通常是72小时)。US2006/0046286公开由酶促酯化自β -内酯获得手性β _ 丁内酯及3_羟基羧酸酯的方法。至于Nelson&Spencer,推荐使用脂肪酶。反应需要有机溶剂,诸如甲苯,及约16小时的相对长的反应时间。底物是β_ 丁内酯。在多数实验中，底物不是外消旋体，而是有光学活性的(R)-P-丁内酯。特定反应通常以增强的对映体纯度产生(R)-P-丁内酯，然而(S)-3-羟基丁酸酯，如果有，仅以相对低量获得(实施例1，6，7)。由于对映体纯L-肉碱是重要工业产物，期望提供进一步有效的产生方法。特别是，期望提供以相对简单方式、以高总产率及对映体产率产生L-肉碱的方法。【专利技术要解决的技术问题】本专利技术要解决的技术问题是提供产生L-肉碱的方法，其克服上述的缺点。特别是，技术问题是提供有效及简单产生L-肉碱的方法。总产率以及手性产率应高。方法步骤数应相对低，且方法应不需要复杂的设备。总之，方法应具有高的原子经济性，且应是成本及人力有效的。使用的化学品应是容易可利用的，且应不是太昂贵的。本专利技术要解决的另一问题是提供温和的方法，其避免苛刻的条件及苛刻的化学品。应避免影响环境的化学品，诸如有机溶剂或重金属，或可影响工人健康的那些，诸如芳族溶剂。应避免虽然可作为痕量杂质存在于产物中，但必需去除的重金属催化剂。特别是，应使用不包含贵金属，诸如钼的昂贵的催化剂。总体能量输入应低。特别是，反应应在相对低温及经相对低反应时间实施。【
技术实现思路
】意外地，由权利要求的方法解决了本专利技术要解决的技术问题。贯穿说明书公开了进一步的本专利技术的实施方式。本专利技术的主题是产生L-肉碱的方法，其中使(6-内酯转变为L-肉碱，其中方法包括使P -内酯酶促转变为(R) -4-卤代-3-羟基丁酸或(R) -4-卤代-3-羟基丁酸酯，所述3 -内酯是4-(卤代甲基)氧杂环丁烷-2-酮。所述肉碱是L-肉碱((R)-肉碱，左卡尼汀XL-肉碱是肉碱的有生理学活性的立体异构体。酶促转变的反应产物是(R)-4-卤代-3-羟基丁酸或其酯，依赖于是在水性介质或在醇中实施酶促转变。此中间产物可在随后反应步骤中转变为L-肉碱。如对于对应L-肉碱，酸或酯的手性碳构型是(R)。由此，可通过由三甲基铵基利用亲核取代来取代中间体的卤素原子，而手性保持未受影响来简单实施随后转变为L-肉碱。在本专利技术的【具体实施方式】中，(6-内酯是4_(氯甲基)氧杂环丁烷-2-酮，4-(溴甲基)氧杂环丁烷-2-酮或4-(碘甲基)氧杂环丁烷-2-酮。优选使用4-(氯甲基)氧杂环丁烷-2-酮。优选地，酶对于P -内酯的(R)-异构体是立体选择性的。换言之，优选酶唯独地，或至少主要地，将(R)-内酯转变为对应(R)-酸或酸酯。由此，当底物是P -内酯外消旋体，或至少包含(S)-P-内酯及(R)-内酯时，酶选择性地将(R)-P-内酯转变为对应(R)-酸或酸酯，然而(S)-P-内酯保持未受影响或基本上未受影响。由此，在反应混合物中保持及蓄积对应(S)-P-内酯。由此，在产物中富集(R)-酸或酸酯。而且，会在产物中富集(S)-P-内酯。二种化合物可由于它们在水及有机溶剂中的不同溶解度而彼此分离。当自^ -内酯外消旋体起始时，理想酶促反应会产生50%Mol_%(R)-酸或酸酯(100%ee的光学纯度)及50Mol-%的残留的(S)-P-内酯的混合物，随后会将其从混合物除去。在本专利技术的优选的实施方式中，(6-内酯是外消旋体。优选地，获得对映体过量的(R)-4-卤代-3-羟基丁酸或(R)-4-卤代-3-羟基丁酸酯。对映体过量(关于(S)-4-卤代-3-羟基丁酸或酯)优选是高于80%，更优选高于90%、95%或99%对映体过量(ee)。酶促转变在溶剂的存在下实施。优选地，溶剂包含水。水可以1-相系统或2-相系统存在。在水存在下，获得(R)-4-卤代-3-羟基丁酸。酶促转变则是酶促水解。酶促水解的结果，获得(R)-4-氯-3-羟基丁酸，(R)-4-溴-3-羟基丁酸或(R)-4-碘-3-羟基丁酸。优选地，溶剂仅是水。当使用水作为溶剂时，初始反应混合物是溶液或悬浮液。在此实施方式中，反应混合物优选是1-相系统，其中未观察到水相及液体有机相之间的清楚的相分离。在本专利技术的另一优选的实施方式中，在2相系统中实施酶促转变，其中在水相中富集(R)-4-卤代-3-羟基丁酸。在2-相系统中，在有机相中富集相对非-极性的β-内酯底物，而在水相中富集离子酸产物。由此在结束反应之后，相可被分离，且水相已包含相对纯产物。有机相可包含任何溶剂，其中内酯是高度可溶性的，而酸的可溶性差。与此相t匕，水性介质中的1-相系统总体需要更少有机溶剂，由此由于经济及环境原因是有利的。溶剂的实例包括烃，诸如脂肪族烃诸如戊烷，己烷，庚烷，辛烷，癸烷及环己烷，芳族烃诸如甲苯及二甲苯；卤化的烃诸如二氯甲烷，1，2- 二氯乙烷，氯仿，四氯化碳及邻-二氯苯；醚诸如二乙基醚，二异丙基醚，叔-丁基甲基醚，二甲氧基乙烷，乙二醇二乙基醚，四氢呋喃，1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
产生L‑肉碱的方法，其中使β‑内酯转变为L‑肉碱，所述方法包括使β‑内酯酶促转变为(R)‑4‑卤代‑3‑羟基丁酸或(R)‑4‑卤代‑3‑羟基丁酸酯，所述β‑内酯是4‑(卤代甲基)氧杂环丁烷‑2‑酮。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.27 EP 11006163.7;2011.07.27 US 61/512,0321.产生L-肉碱的方法，其中使P-内酯转变为L-肉碱，所述方法包括使P -内酯酶促转变为(R)-4-卤代-3-羟基丁酸或(R)-4-卤代-3-羟基丁酸酯，所述(6-内酯是4-(卤代甲基)氧杂环丁烷-2-酮。2.前述权利要求之至少一项的方法，其中(6-内酯是外消旋体。3.权利要求2的方法，其中获得对映体过量的(R)-4-卤代-3-羟基丁酸或(R)-4-卤代-3-羟基丁酸酯。4.前述权利要求之至少一项的方法，其中在水性介质中实施酶促转变，并获得(R) -4-卤代-3-羟基丁酸。5.前述权利要求之至少一项的方法，其中在两相溶液中实施酶促转变，其中在水相中富集(R)-4-卤代-3-羟基丁酸。6.前述权利要求之至少一项的方法，其中，在酶促转变之后，从溶液除去残留的(6-内酯。7.权利要求6的方法，其中通过用溶剂萃取来除去残留的(6-内酯。8.前述权利要求之至少一项的方法，其中所述酶是脂肪酶。9.前述权利要求之至少一项的方法，其中所述脂肪酶来自假丝酵母属(Candida)、假单胞菌属(Pseudom onas)、曲霉属(Aspergillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)或嗜热丝孢菌属(Thermomyces),或具有至少75%、优选至少90%的序列同一丨I生的该脂肪酶的衍生物。10.前述权利要求之至...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·阿维，E·克莱格拉夫，
申请(专利权)人：龙沙有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH