[发明专利]固定化腈基水合酶和(S)-N-乙基吡咯烷-2-甲酰胺的制备方法

说明书

本发明公开了一种固定化腈基水合酶的制备方法及其催化制备(S)‑N‑乙基吡咯烷‑2‑甲酰胺的方法。首先采用碳纳米管经过羧基化、酰氯化后与多糖进行反应，制备多糖修饰的碳纳米管复合材料，再通过吸附作用固定化腈基水合酶，制备出高活力可回收利用的固定化腈基水合酶。本发明利用固定化腈基水合酶为催化剂，对底物2‑氰基‑N‑乙基吡咯烷进行酰胺化，获得高收率及高光学活性的产物(S)‑N‑乙基吡咯烷‑2‑甲酰胺。本发明工艺简洁，适用范围广泛，环境污染小，原子利用率高，是一条绿色化工艺。

技术领域

本发明涉及生物医药领域，具体涉及固定化腈基水合酶和(S)-N-乙基吡咯烷-2-甲酰胺的制备方法。

背景技术

舒必利(Sulpiride)是一种新型抗精神病药，1967年由法国Delagrange首先合成，与传统抗精神病药物不同，舒必利只选择性地阻断D2受体(多巴胺受体)。椎体系副反应轻微是其突出的优点，该药副作用小，治疗范围广，有“关系调节药物”、“情感赋活剂”和“抗孤独剂”等名称。左旋舒必利为舒必利的左旋体，与舒必利用途相同，但其剂量仅为一半或更少，毒副作用亦小。左旋舒必利可通过舒必利拆分获得，但因其收率低，分离纯化困难，目前工业上通常以(S)-N-乙基-2-氨甲基吡咯烷与2-甲氧基-5-氨磺酰苯甲酸甲酯为原料制备得到。此外，抗精神病新药舒托必利通常也使用(S)-N-乙基-2-氨甲基吡咯烷与2-甲氧基-5-乙磺酰基苯甲酸甲酯反应制备。

(S)-N-乙基-2-氨甲基吡咯烷作为左旋舒必利与舒托必利的关键中间体，可采用(S)-N-乙基吡咯烷-2-甲酰胺为原料，在还原剂NaBH₄或LiAlH₄催化下，氢化还原得到，如Scheme 1(即方案1)所示。

根据文献报道，(S)-N-乙基吡咯烷-2-甲酰胺一般采用L-脯氨酸为手性原料，先经过酰胺化，再进行N-乙基化(J.Med.Chem.,1990,33(9):2430-2437.)或者先经过N-乙基化，再经过酰胺化(化学试剂,2010,32(10):928-929.；化学与生物工程,2012,29(12):54-55.)合成，如Scheme 2(即方案2)所示。

传统的化学合成方法中，手性中心的引进的主要有三种方式：(1)以手性化合物为原料；(2)化学拆分法；(3)手性催化剂不对称合成；该三种方法均存在经济性差的缺点，手性原料和手性催化剂价格昂贵，化学拆分法原子利用率低。同时，化学合成或多或少运用到有毒有害物质，如氯化亚砜、吡啶等，路线长，综合收率低，三废量大。

发明内容

本发明的目的是提供一种固定化腈基水合酶的制备方法和固定化腈基水合酶催化制备(S)-N-乙基吡咯烷-2-甲酰胺的方法，该方法工艺简洁，适用范围广泛，环境污染小，原子利用率高。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种固定化腈基水合酶的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)多糖-碳纳米管复合材料的制备：

首先将碳纳米管与混酸超声处理0.5～2小时后，加热回流10～14小时反应，得到羧基化碳纳米管；再将羧基化碳纳米管分散于氯化亚砜中，在有机碱的催化下超声处理0.5～2小时后，加热回流20～28小时进行氯代反应，得到酰氯化碳纳米管；最后酰氯化碳纳米管与多糖在有机胺的存在下，于有机溶剂A中超声处理0.5～2小时后，再在80-100℃下进行酯化反应24-96小时，将多糖修饰于碳纳米管上，离心分离得到多糖-碳纳米管复合材料；

步骤(2)固定化腈基水合酶的制备：

采用多糖-碳纳米管复合材料与腈基水合酶在pH为6.0-7.0的磷酸氢钠-磷酸二氢钠缓冲溶液中，10℃～35℃超声处理0.5～2小时后，再搅拌36～60小时进行固定化，制备固定化腈基水合酶。