[发明专利]一种一锅法制备γ-谷氨酰胺类化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用一锅法制备γ-谷氨酰胺类化合物的方法。

背景技术

γ-谷氨酰胺类化合物(1)是由谷氨酸的γ-羧基与胺类化合物的氨基通过γ-酰胺键连接形成的酰胺类化合物。γ-谷氨酰胺类化合物在自然界中并不少见，例如：谷氨酰胺是生物有机体中最为丰富的游离氨基酸；茶氨酸(γ-谷氨酰乙胺)是茶叶特有的一种氨基酸，占茶叶游离氨基酸总量的50％以上，在干茶叶中的含量大约为1％～2％，具有重要的生理和药理作用，包括放松、降血压、抗肿瘤、提高学习能力、神经保护、抗疲劳和免疫作用等(帅玉英，张涛，江波等.茶氨酸的研究进展.食品与发酵工业，2008，34(11)：117～123.)；γ-谷氨酰甲胺与茶氨酸具有类似的味觉，在一些细菌和植物体内的甲胺代谢中以中间体形式存在(Tachiki T，Yamada T，Mizuno K，et al.γ-Glutamyl transfer reactions by glutaminase from Pseudomonas nitroreducens IFO 12694 and their application for the syntheses of theanine and γ-glutamylmethylamide.Bioscience，biotechnology，and biochemistry，1998，62(7)：1279～1283.)；其它γ-谷氨酰胺类化合物也具有类似的功效。正因为如此，食品和医药工业对于γ-谷氨酰胺类化合物的需求日益增长。

目前，γ-谷氨酰胺类化合物的合成方法主要有提取法、发酵法、化学合成法和酶法。提取法是经典的生产方法，主要以含γ-谷氨酰胺类化合物的动、植物组织和酵母为原料，通过添加适当的溶剂或结合淀粉酶、蛋白酶处理，再分离精制而成，但由于原料中γ-谷氨酰胺类化合物的含量都很低，需要消耗大量的原料与溶剂等缺点，因此已很少使用。发酵法生产就是通过选育(构建)γ-谷氨酰胺类化合物合成能力强和胞内产物含量高的微生物、筛选和优化培养配方、建立和优化发酵控制策略、改进和提高下游过程技术等，最终提高产物的收率和质量，发酵法的主要问题是转化效率低，发酵周期长，过低的产物含量需要复杂的分离工艺，设备投入大，生产成本高，而且产品纯度和收率相对较低，因而限制了该法的进一步推广。化学合成法通常都需要对谷氨酸的α-氨基和α-羧基分别分步进行保护，仅游离出γ-羧基进行酰胺化反应，反应结束后还需要再分别分步将α-氨基和α-羧基的保护基脱除，这样在反复的保护和脱保护过程中，容易造成酰胺键断裂、消旋化等现象，从而使得收率降低、光学纯度降低。Suzuki等利用γ-谷氨酰转肽酶，对于γ-谷氨酰化合物的酶法合成进行了较为细致的研究，制备了L-茶氨酸和D-茶氨酸等γ-谷氨酰胺类化合物(Suzuki H，Yamada C，Kato K.γ-Glutamyl Compounds and Their Enzymatic Production Using Bacterial γ-Glutamyltranspeptidase.Amino Acids，2007，32：333～340.)，但由于γ-谷氨酰转肽酶兼有转肽和水解活性，在反应过程中往往伴随着自转肽和产物水解等副反应，使得反应过程难以控制，严重影响了反应效率。我们在之前的研究(曹飞，韦萍，周佳栋，王月霞，武红丽，黄荣醒，张芙蓉.一种酶法制备光学活性茶氨酸的方法.CN：ZL200910183579.9，2009-09-23.)中，将海因酶法应用于茶氨酸的合成，但也存在以下两方面问题：一方面，在进行酰胺化反应时，采用的是有机相缩合试剂在有机溶剂中进行，而有机溶剂对环境不友好、对人体有危害，同时有机溶剂一般沸点较高，在产物分离时需要更高的代价；另一方面，酰胺化反应的产物需要首先从有机溶剂中分离提取出来，然后再加入到水相中进行酶催化水解开环反应，提取过程会造成部分产物损失，导致总收率下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简便的、不产生消旋化和α-位羧基参与反应的、中间产物无需提取分离的、水相“一锅法”制备γ-谷氨酰胺类化合物的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：