[发明专利]一种区域、立体选择性生物催化合成普瑞巴林手性中间体的方法

说明书

本发明公开了一种区域、立体选择性生物催化合成普瑞巴林手性中间体的制备方法，包括：外消旋异丁基丁二腈(IBSN)在反应介质中，腈水解酶和酰胺酶催化下，20～50℃温度下，反应4～10h，得到(S)‑3‑氰基‑5‑甲基己酸。该方法反应条件温和、操作简单、易行，区域和立体选择性好，由外消旋底物IBSN一锅法合成普瑞巴林关键手性中间体(S)‑3‑氰基‑5‑甲基己酸的转化率可达49.5％，e.e.为99.5％，接近理论转化率50％，同时光学纯度超过99％，对简化普瑞巴林的生产工艺步骤，降低普瑞巴林生产成本具有显著应用价值。

技术领域

本发明涉及生物化工领域，具体地，本发明涉及一种腈水解酶、酰胺酶两步酶法区域、立体选择性生物催化外消旋3-氰基-5-甲基己腈(IBSN)合成普瑞巴林关键手性中间体(S)-3-氰基-5-甲基己酸的方法。

背景技术

普瑞巴林(Pregabalin)，化学名(S)-(+)-3-氨甲基-5-甲基己酸(I)，是一种新型的γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)受体激动剂，能有效阻断电压依赖性钙通道，减少神经递质释放，具有良好的抗焦虑和神经病理性疼痛治疗效果(Angew.Chem.Int.Ed.,2008,47:3500-3504)。

与传统药物相比，普瑞巴林具有服用剂量低、次数少、毒副作用小、持续时间长、耐受性强等优点，被认为是最有希望的抗癫痫治疗药物之一(Expert.Opin.Inv.Drug.,2003,12:663-672)。自上市以来，普瑞巴林的全球销售额快速增长，已跻身全球畅销处方药行列，市场前景十分广阔。

作为手性药物，普瑞巴林合成的关键是构建手性源。生物催化法具有反应条件温和、过程高效、环境友好以及高度化学、区域和立体选择性等优点成为最受瞩目的手性合成技术之一。其中，腈水解酶区域、立体选择性水解外消旋异丁基丁二腈合成普瑞巴林手性中间体(S)-3-氰基-5-甲基己酸路线具有原料廉价、原子经济性高等显著优势(J.Mol.Catal.B:Enzym.,2006,41:75-80)。

然而，腈水解酶生物催化过程中一个挑战性的问题是副产物多，产物纯化过程繁琐，收率和光学纯度难以兼得，如专利CN1942587B利用NIT-101、NIT-102、NIT-103和拟南芥腈水解酶催化异丁基丁二腈制备(S)-3-氰基-5-甲基己酸的产率和光学纯度分别对应为：产率34.2％、光学纯度96.3％e.e.；产率38.6％、光学纯度91.1％e.e.；产率35.5％、光学纯度95.5％e.e.和产率17.5％、光学纯度98.5％e.e.。(e.e.意指“对映异构体过量”)；为同时提高(S)-3-氰基-5-甲基己酸的产率和光学纯度，采用NIT-102C2在氮气氛下，50个间隙反应循环累积制备产物的产率最高才提至43.2％，光学纯度提至99.0％e.e.。

专利CN103114054B提供了一种利用节杆菌ZJB-09277立体选择性水解制备普瑞巴林关键手性中间体(S)-3-氰基-5-甲基己酸的方法：以外消旋3-氰基-5-甲基己酸酯为底物，以节杆菌ZJB-09277发酵培养获得的湿菌体或含湿菌体的菌悬液为催化剂，于pH 6.5～8.0的缓冲液构成的转化反应体系中，25～50℃下反应得到(S)-3-氰基-5-甲基己酸，产物的产率及光学纯度与底物酯的种类息息相关，当底物为3-氰基-5-甲基己酸丙酯时转化率高达49.9％，但光学纯度只有86.7％e.e.；当底物为3-氰基-5-甲基己酸乙酯时光学纯度达91.2％，但转化率只有31.8％。

因此，开发能够同步提高普瑞巴林关键手性中间体(S)-3-氰基-5-甲基己酸的收率和纯度，易于工业化的工艺路线，成为降低普瑞巴林生产成本的关键，对抗癫痫治疗医学发展具有重要意义。

发明内容