[发明专利]制备高手性纯(R)-3-哌啶醇及其衍生物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备高手性纯(R)-3-哌啶醇及其衍生物的方法，属于医药中间体的合成技术领域，也属于绿色化学及基因工程领域。

背景技术

手性3-哌啶醇为哌啶类衍生物，是多种医药、农药的关键中间体，一直是药物合成领域的热点之一，也是一种极为重要的药物骨架分子。手性3-哌啶醇衍生物已被发现具有抗抑郁、抗心律失常、抗血栓形成、解痉挛、镇静和降低血胆固醇活性等功效，此外在抗癌活性药物中也常见此类结构。例如，在抗肿瘤领域，CDK（一类依赖Cylin的丝/苏氨酸蛋白激酶）在细胞周期的调控中起重要作用，CDK的功能失调和肿瘤发生之间存在着密切的关系。夫拉平度（Flavopiridol）是第一个进入临床试验的CDK抑制剂，化学结构为黄酮类，最初来源于一种印度植物Rohitukin，目前已可人工合成。夫拉平度结构中含有关键的(S)-3-哌啶醇结构。此外，还有其他多种药物含有(S)-3-哌啶醇或(R)-3-哌啶醇结构。

通常在使用手性3-哌啶醇时，会采用N-保护的形式，如Boc-、Cbz-等N-保护形式。目前所熟知的(S)或(R)-3-哌啶醇及其衍生物的合成方式有多种，大致分为以下几个途径：

（1）以L-苹果酸、L-Glu或L-Asp等天然手性酸出发，经缩合、还原等进行，往往步骤复杂，均需多步反应，且涉及的手性原料及还原试剂价格昂贵，难以工业放大。

（2）以消旋的3-哌啶醇经手性酸如(+)-二苯甲酰酒石酸拆分，并经多次重结晶获得手性醇。此方法简便，但其涉及的手性酸价格昂贵，收率低，仅为24%，且手性相对难以得到保证。

（3）以脂肪酶进行选择性拆分，(S)-和(R)-型产物均可获得。但脂肪酶拆分获得(S)与(R)-3-哌啶醇的理论最高收率仅50%，产物的分离及纯化困难，往往需要硅胶柱层析等，难以工业放大。酶拆分的另一大缺陷是难以消旋化起始原料来获得较高的收率，目前原料消旋化仍没有可行的简便方法，因而脂肪酶的拆分成本居高不下。

（4）以微生物或酶促羟基化方式，直接选择性羟基化哌啶酮及其N-保护的衍生物为相应的(S)-或(R)-3-哌啶醇。这种方式可以最大限度地提高底物利用度，且可以获得近乎100%的手性醇。但目前，此途径仅停留于理论研究和实验室阶段，底物浓度小于5g/L，没有实际生产意义。

羰酰还原酶（Canbonyl reductase，EC1.1.1.184）与醇脱氢酶（Alcohol dehydrogenase,EC1.1.1.1），均可不对称还原前手性酮分子的酮羰基为手性的醇羟基，是药物分子中引入手性的一种重要方式。这种酶催化的不对称还原往往需要还原型辅酶Ⅰ（NADH）或辅酶Ⅱ（NADPH），还原型辅酶Ⅰ、Ⅱ在还原反应中作为供氢体存在，供氢后变为氧化型辅酶Ⅰ（NAD⁺）或辅酶Ⅱ（NADP⁺），氧化型辅酶又可被其他氧化酶或脱氢酶作用得氢，再次变成还原型辅酶，完成辅酶循环。

羰酰还原酶与醇脱氢酶主要来源于酵母、细菌等微生物，已有多种此类酶基因被报道，如Candida magnoliae（Genbank Acc.No.JC7338;GI:11360538）和Candida parapsilosis（Genbank Acc.No.BAA24528.1;GI:2815409）等。

目前已有多种重要的手性药物中间体可用羰酰还原酶与醇脱氢酶合成，包括纯酶和微生物全细胞或固定化酶/细胞等多种合成方式。通常在合成体系中还需加入辅酶再生酶，如葡萄糖脱氢酶（Glucose dehydrogenase,GDH）和甲酸脱氢酶（Formate dehydrogenase,FDH）等。例如，4-氯-乙酰乙酸乙酯的不对称还原（如：Zhou,J.Am.Chem.Soc.1983105:5925-5926；Santaniello,J.Chem.Res.(S)1982:132-133；U.S.Pat.No.5,891,685等），其还原产物(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯是他汀类药物的关键中间体之一；苯乙酮及其衍生物的不对称还原（如：U.S.Pat.No.6,800,477）；噻吩酮的不对称还原（WO2005/054491）。在医药工业界，仍有多种重要的前手性酮化合物需要开发酶还原工艺。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种制备高手性纯(R)-3-哌啶醇及其衍生物的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：