[发明专利]一种1,4,5,6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸的人工合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有生理活性的环状氨基酸的合成方法，具体地说是1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸的人工合成方法。

背景技术

1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸(L-ectoine，CAS号：96702-03-3)是1985年在极端嗜盐外硫红螺菌属的光合紫细菌Halochloris中发现的一种新型环状氨基酸，是耐盐微生物为维持渗透压平衡而在细胞内产生的一种相容性溶质。随着核磁共振和高效液相等分析技术的应用，越来越多的实验证明1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸不仅是中度嗜盐菌和耐盐菌主要的相容性溶质，在产生放线菌素的微小链霉菌等非嗜盐菌中也可以检测到。

国内外研究表明，1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸能够通过体内合成和体外转运两种途径在细胞内积累，达到调节细胞内外渗透压平衡的作用，在苜蓿中华根瘤菌等菌株中还可以诱导菌株产生一系列与渗透压有关基因的表达，使其合成自身的相容性溶质，如海藻糖、谷氨酸盐等。

在逆境下，1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸对酶、DNA、细胞膜等生物大分子具有很强的保护作用，对一些性质不稳定的酶，如乳酸脱氢酶等保护作用显著，与常见的相容性溶质脯氨酸、甜菜碱相比具有显著的优越性。1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸可以发挥与分子伴侣相似的作用，能够识别错误折叠的蛋白质，并且抑制蛋白质聚合体的形成。

1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸的渗透压调节作用及稳定蛋白质水合层，保护酶、DNA等生物大分子和细胞膜结构的作用，可以帮助细胞及动植物抵抗冷冻、干旱、高温、高盐、辐射等各种逆境。在农业、化妆品、食品、医药等领域具有广泛的应用前景。专利文献WO0219978公开了1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸在口腔护理中的应用，专利文献DE102004016129公开了其在皮肤护理及疾病预防中的应用。专利文献WO2006097263公开了其在治疗及预防胃肠道疾病中的应用。

1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸广泛的用途及商业价值受到了广泛关注，其合成方法也得到了不断的改进。其最初的批量生产技术被称为“细菌挤奶”技术，在盐浓度高的环境下诱导细菌合成并蓄积1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸，再在低渗透压环境下使其释放1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸，通过循环性的升高和降低盐浓度，获得目标产物，产率为3.3g/L/h。该方法工艺复杂，产品收获不具备连续性，较高的盐浓度则对反应容器具有腐蚀性，并且菌株合成的产物均在细胞内，其合成受到1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸浓度阈值的限制，浓度达到一定值，合成即受到抑制。

针对上述问题，Torsten等发明一种利用转基因非嗜盐菌连续合成分泌1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸的方法，产率达到40mg/L/h(Continuous Synthesis and Excretion of theCompatible Solute Ectoine by a Transgenic，Nonhalophilic Bacterium.Appl EnvironMicrobiol.2007；73(10)：3343-7)。专利文献CN101314785公开了一种利用盐单胞菌属菌株发酵合成1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸的方法。产物大部分分泌至培养基中，可以实现连续培养，并将盐浓度降低了1/2至2/3。

然而，迄今为止，1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸的合成方法仍是发酵法，尚无关于1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸的人工合成方法。这种利用微生物发酵合成1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸的方法具有的共同缺陷是：细胞生长缓慢、制备工艺复杂，产率较低，很难满足需求。急需一种可大规模进行生产的人工合成方法。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸的人工合成方法，其工艺简单且产率高，可大规模生产，满足社会的需求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种1，4，5，6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸的人工合成方法，包括以下步骤：

(1)N-乙酰化二氨基丁酸的合成反应：