[发明专利]一种青霉素酰化酶拆分生产手性氨基酸的方法及其产品

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种利用青霉素酰化酶拆分生产手性氨基酸的方法及其产品。

背景技术

非天然氨基酸在医药开发中作用越来越大。目前新药开发对手性纯度的要求越来越高，很多要求手性含量要达到99.9％。非天然氨基酸的生产工艺有化学拆分和酶法拆分两种工艺，其中酶法拆分因为条件温和，特异性强，污染小，较化学拆分具有明显的优势。无论化学拆分和酶法拆分，手性含量都是衡量拆分工艺的优劣的主要考虑因素。

青霉素酰化酶拆分生产非天然氨基酸是近来的研究热点，可以用来拆分ALFA-氨基酸和BETA-氨基酸，是酶法拆分非天然氨基酸的最主要工艺，尤其是用于BETA-氨基酸的拆分。使用的青霉素酰化酶有固定化的青霉素酰化酶和游离的青霉素酰化酶两种形式。工艺过程主要是两步：第一步氨基酸在溶剂和碱性环境下与苯乙酰氯反应，氨基酸经过酰化成为N-DL-苯乙酰氨基酸，然后用酸调节体系到酸性降温后分离出-N-DL-苯乙酰化-氨基酸；第二步为拆分反应，将上述得到的N-DL-乙酰化-氨基酸制备成溶液，然后加入青霉素酰化酶，拆分反应后得到L-氨基酸或者D-氨基酸。

研究发现，一般青霉素酰化酶拆分制备手性氨基酸的工艺中，拆分后的氨基酸手性含量受两个因素控制，一个是拆分用的苯乙酰化-DL-氨基酸的含量，一般苯乙酰化-DL-氨基酸，都含有一定量的未反应原料DL-氨基酸；另外，在调酸结晶过程中，酸也会使部分的苯乙酰化-DL-氨基酸水解成为DL-氨基酸；这样含有DL-氨基酸的苯乙酰化-DL-氨基酸拆分后，不可避免的产物中同时存在一定量的D型或者L-型氨基酸；这样都影响拆分后氨基酸的手性含量。

另外一个因素是青霉素酰化酶的特异性以及拆分后因为加热和pH值变化引起的消旋作用。拆分后，要经过较长时间的高温脱色、高温浓缩和结晶过程，这些因素都会导致手性含量的降低，一般情况下，这个过程会导致手性含量降低0.1～3％个百分点。如果不经过精制，一般酶拆分后的氨基酸手性含量在90％～99.5％，难以达到99.9％。

同时，一般都希望经过酶法工艺，同时得到D-型和L-型的两个手性氨基酸，一般情况下，N-苯乙酰基-DL-氨基酸经过青霉素酰化酶拆分后，产物为L-氨基酸和N-苯乙酰基-D-氨基酸，如果反应不彻底，尽管L-氨基酸的手性含量可以较高，但是N-苯乙酰基-D-氨基酸的手性含量则不会很高，因此水解后得到的D-氨基酸的手性含量会较低。如黄冠华在《合成化学》(Vol 15，2007，P69-72)中的研究，用固定化青霉素酰化酶拆分出来的D-苯丙氨酸手性含量为91.4％。又如李天童在《精细化工》(Vol 15，11，2008，P1066-1069)中用固定化青霉素酰化酶拆分生产D-丙氨酸，D-丙氨酸的光学纯度为95.3％。其他文献记载的生产工艺，手性含量最高也仅仅达到99％，无法达到99.9％以上。因此如果要求一个工艺同时得到两个手性含量高的产品，则必须研究提高氨基酸手性含量的方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有的青霉素酰化酶拆分生产工艺，制备的手性氨基酸手性含量较为低下的缺陷，提供一种新的青霉素酰化酶拆分生产手性氨基酸的方法，该方法包括对中间产物N-DL-苯乙酰化-氨基酸进行离子交换树脂精制，以及最终产品氨基酸的高温重结晶步骤。通过该方法制备得到的最终产品手性含量很高，能够达到99.9％。本发明同时提供利用该方法所制备的产品。

本发明人为了提高利用青霉素酰化酶拆分制备工艺生产的非天然氨基酸的手性含量，分别对酰化工艺、拆分工艺和手性氨基酸的重结晶工艺进行了大量研究和改进。发明人惊喜地发现通过对常规青霉素酰化酶拆分制备氨基酸工艺乙酰化中间产物进行离子交换树脂精制，以及对最终产品氨基酸的醇溶剂进行高温重结晶，可以使最终产品氨基酸的手性含量显著提高，达到99.9％，从而完成了本发明。

因此，本发明解决上述技术问题的技术方案如下。

本发明采取的技术方案之一是：一种青霉素酰化酶拆分生产手性氨基酸的方法，其中包括以下步骤：

(1)在水中，在NaOH作用下，DL-氨基酸与苯乙酰氯进行乙酰化反应，将所得反应溶液的pH值调节到0.5～2.0，过滤回收N-DL-苯乙酰化-氨基酸固体，加水溶解；

(2)向步骤(1)所得溶液中加入阳离子交换树脂进行吸附反应，然后过滤收集滤液即N-DL-苯乙酰化-氨基酸溶液；