製備左旋穀氨酸的方法

2023-05-02 02:58:26 1

專利名稱：製備左旋穀氨酸的方法
技術領域：
本發明屬於手性物質的製備技術，尤其是左旋穀氨酸(D-穀氨酸)的製備方法。
背景技術：
D-穀氨酸作為一種重要的手性源物質，在新藥開發，有機合成，多肽合成以及其酯類衍生物合成等領域所起到的重要作用越來越引起人們的關注。Alfonso de Dios等以D-穀氨酸為原料合成了具有抗菌活性的4-取代D-穀氨酸類，它們也是穀氨酸消旋抑制劑；2001年Joseph R.等人以D-穀氨酸為原料合成了一類有鎮痛作用的新型化合物；Sayah等以D-穀氨酸和四氫-2，5-二甲氧基呋喃為手性源首次合成了光學活性的化合物(R)-(+)-Myrmicarin 217；Ksander等以D-穀氨酸與其它胺基酸合成的二肽類化合物是血管緊張轉化酶阻抑劑，該二肽對治療高血壓有顯著作用。
隨著D-穀氨酸應用研究的日益深入，對D-穀氨酸的需求也越來越大，迫切需要對生產D-穀氨酸的方法進行深入研究。二十世紀六十年代美國專利(L.f.Harold，Resolution of DL-Glutamic acid.UP 2,929,842；S.Ingmar，Resolution of DL-Glutamic acid.UP 2,945,879；L.Joseph，Resolution ofDL-Glutamic acid UP 2,987,543.)報導了優先結晶法分離DL-穀氨酸得到D-穀氨酸，以後類似方法又陸續見諸報導。優先結晶法製取D-穀氨酸收率低，光學純度不高，在生產過程中為了使外消旋混合物飽和，必須採用間歇式結晶，延長了生產的周期，增加了生產成本。1987年日本專利(Soda K.，Manufacture of D-amino acid from ketocarboxylic acid by enzymes.JP62205790；Sato，H.，Microbal manufacture of D-glutamic acid.JP 6402595.)報導了在酶催化下由α-酮酸不對稱合成D-穀氨酸的方法，1997年GalkinAndrey(A.Galki et al，Conversion of α-keto acid to D-amino acids bycompling of four enzyme reactions.J.Ferment.Bioeng.1997，83(3)299-300.)等人對由α-酮酸不對稱合成D-穀氨酸的方法也進行了報導，但是由於手性源不易獲得並且反應步驟複雜使這一方法並未得到實際應用。隨著生物化學工業的發展，生物方法得到人們的重視並進行了深入研究，這在一系列日本專利(K.Y.Isobu，Enzymic manufacture of D-amino.JP11103887；Manufacture of D-Glutamic acid with Lactobacillus.JP 0253494；Microbalmanufacture of D-glutamic acid JP6402595.)中均有報導，該法的關鍵是生物催化劑，它可以是完整的微生物細胞或從微生物細胞中提取的酶。此法的優點是立體選擇性強、反應條件溫和、公害少、能完成一些化學合成法難以完成的反應。缺點是菌種篩選困難、酶製劑不易保存、反應時間長、反應底物濃度稀和產物後處理工作量大等。化學拆分法是研究最早的方法之一，1926年S.Sugasawa等(S.Sugasawa，J.Pharm.Soc.Japan，1926934.)以奎寧為拆分劑通過焦穀氨酸拆分得到D-穀氨酸，1954年H.Frederick(H.Frederic et al，Resolution of Glutamic Acid with l-Hydroxy-2-aminobutane.J.Am.Chem.Soc.，1954，76(10)2801-2803.)等人報導了用1-羥基-2-丁胺拆分DL-穀氨酸，得到了旋光純的D-穀氨酸，1994年FrancineAcher和RobertAzerad(A.Francine，A.Robert，Resolution and Regioselective Protection ofGlutamic Acid Analogues.I-Resolution of Diastereomeric α-BoroxazolidoneDerivatives.TetrahedronAsymmetry 5(4)731-744.)通過DL-穀氨酸的烷基衍生物分離水解得到了D-穀氨酸。前述所報導的方法中有的收率較低，有的拆分試劑昂貴，不適於工業化生產。因此，有必要研究新的拆分方法。

發明內容
技術問題；本發明的目的是針對以上所述製備D-穀氨酸所存在的問題，提供一種生產成本低、對環境汙染小、收率較高的製備D-穀氨酸的方法。
技術方案我們按照已知方法首先使L-穀氨酸在酸催化下與無水乙醇反應得到L-穀氨酸乙酯，使其在催化劑存在下消旋得到DL-穀氨酸乙酯。然後使DL-穀氨酸乙酯與L-2，3-二苯甲醯酒石酸(L-DBTA)作用形成非對映體鹽。D-穀氨酸乙酯·L-DBTA鹽溶解度較小，首先從體系中結晶析出。分離後該晶體經兩步水解得到旋光純度99％以上的D-穀氨酸。該路線成本較低，實驗條件易於控制，產品純度高，隨著市場對D-穀氨酸需求的增加，將是一條極具開發潛力的合成路線。據我們所知，這是首次以L-DBTA為拆分劑用化學拆分法製備D-穀氨酸。
工藝路線為 拆分條件為將DL-穀氨酸乙酯與拆分劑按1∶0.5～1.2的比例溶於水中，在60～100℃下攪拌0.5～5.0小時，再冷卻至室溫，濾出結晶鹽。結晶鹽在水、酒精等溶劑中胺化，即得到光學純度較高的D-穀氨酸乙酯。
其原理為光學活性的胺基酸及其衍生物在催化劑存在下，通過形成希夫鹼中間體，可以在一定溫度下消旋化，轉變成外消旋體，後者與手性有機酸作用生成非對映體鹽，可藉助非對映體鹽在溶液中溶解度的差異將它們分開，進而製備光學活性胺基酸。本發明中，當向DL-穀氨酸乙酯溶液中加入拆分劑後，D-穀氨酸乙酯與拆分劑所生成的鹽在溶液中溶解度較小，從溶液中析出，L-穀氨酸乙酯所生成的鹽溶解度較大則留在溶液中。平衡一段時間後，通過過濾即可將它們分開。
由非對映體鹽胺化制D-穀氨酸乙酯所依據的是酸鹼中和反應原理。在本發明中，較強的鹼三乙氨與較強的酸D-穀氨酸乙酯·L-DBTA作用生成較弱的酸酒石酸銨鹽及較弱的鹼D-穀氨酸乙酯。
D-穀氨酸乙酯在酸催化下水解可以得到D-穀氨酸。
有益效果本發明所用拆分劑容易合成且原料易得，拆分後拆分劑可以回收再利用；酯化、水解等工藝簡單；拆分所用溶劑是水，生產成本低，對環境汙染小。在最佳條件下，D-穀氨酸乙酯拆分收率達到76％，D-穀氨酸光學純度達到99％以上。
綜上所述，本發明解決了由L-穀氨酸通過酯化、消旋、拆分、水解等步驟製備D-穀氨酸工藝。此工藝可用於工業生產。
具體實施例方式
實例1於100mL三口瓶中加入20g(0.11mol)DL-穀氨酸-γ-乙酯，10～200mL水，緩慢攪拌升溫至固體部分溶解，加入0.055mol～0.132molDL-DBTA，繼續升溫至80℃此時反應體系中固體溶解，在此溫度下攪拌反應1小時，降溫至20℃以下，攪拌反應兩小時使結晶完全，然後過濾分離得到白色晶體，水洗滌多次，乾燥得23.2g D-穀氨酸乙酯·L-DBTA鹽，熔點158-162℃。拆分母液可用於回收L-穀氨酸-γ-乙酯。將D-穀氨酸乙酯·L-DBTA鹽置於250mL三口瓶中加入30～150mL乙醇和1～3倍量三乙胺常溫下氨化兩小時，過濾沉澱得到7.6gD-穀氨酸-γ-乙酯，收率76％，m.p.168-172℃，[α]D27＝-11.86(C＝1，H2O)。
實例27.6g D-穀氨酸-γ-乙酯置於100mL圓底燒瓶中，加入80mL稀鹽酸，煮沸2～4小時，將反應液蒸發濃縮至1/10左右，在20℃下用氨水調節pH值至3.3-3.5，繼續攪拌反應1小時後冰箱中靜置過夜，過濾，並用水衝洗，烘乾，得到5.6g D-穀氨酸，收率87.97％。m.p.201-204℃。[α]D23＝-31.02°(C＝2，5mol/L HCl)。
權利要求
1.一種製備左旋穀氨酸的方法，其特徵在於按照已知方法首先使L-穀氨酸在酸催化下與無水乙醇反應得到L-穀氨酸乙酯，使L-穀氨酸乙酯在催化劑存在下消旋得到DL-穀氨酸乙酯；然後使DL-穀氨酸乙酯與拆分劑L-2，3-二苯甲醯酒石酸作用形成非對映體鹽；分離所得的D-穀氨酸乙酯·L-DBTA鹽經胺化、水解得到旋光純度99％以上的D-穀氨酸。
2.根據權利要求1所述的製備左旋穀氨酸的方法，其特徵在於DL-穀氨酸乙酯與拆分劑作用，是將DL-穀氨酸乙酯與拆分劑按1∶0.5～1.2的比例溶於0.5～10倍於DL-穀氨酸乙酯的水中，在60～100℃下攪拌0.5～5.0小時，再冷卻至室溫，濾出結晶並用水洗滌。
3.根據權利要求1所述的製備左旋穀氨酸的方法，其特徵在於胺化所需要的鹼是二甲胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺、甲乙胺、丙胺、丁胺。
4.根據權利要求1所述的製備左旋穀氨酸的方法，其特徵在於胺化所用的溶劑為水和甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、丙酮。
全文摘要
製備左旋穀氨酸的方法屬於手性物質的製備技術，該方法按照已知方法首先使L－穀氨酸在酸催化下與無水乙醇反應得到L－穀氨酸乙酯，使L－穀氨酸乙酯在催化劑存在下消旋得到DL－穀氨酸乙酯；然後使DL－穀氨酸乙酯與拆分劑L－2，3－二苯甲醯酒石酸作用形成非對映體鹽；分離所得的D－穀氨酸乙酯·L－DBTA鹽經胺化、水解得到旋光純度99％以上的D－穀氨酸。DL－穀氨酸乙酯與拆分劑作用，是將DL－穀氨酸乙酯與拆分劑按1∶0.5～1.2的比例溶於0.5～10倍於DL－穀氨酸乙酯的水中，在60～100℃下攪拌0.5～5.0小時，再冷卻至室溫，濾出結晶並用水洗滌。本發明解決了由L－穀氨酸通過酯化、消旋、拆分、水解等步驟製備D－穀氨酸工藝。
文檔編號C07C229/24GK1709861SQ20051004073
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月24日 優先權日2005年6月24日
發明者蔣立建, 翟立海, 仕翔鳴, 祝陽, 王玉婷 申請人:東南大學