專利名稱：D－型非天然氨基酸的制備新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非天然氨基酸的一種新的制備方法，特別是D-型非天然氨基酸的制備方法。
天然的L-氨基酸由于可以從天然提取或發(fā)酵直接得到，目前國內(nèi)外均有大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品生產(chǎn)能力大于需求量。非天然氨基酸，D-氨基酸及其衍生物廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥等領(lǐng)域，它是合成新藥如抗菌和抗病毒藥物、食品添加劑如人工甜味劑、農(nóng)藥如殺蟲劑以及擬除蟲菊酯的重要中間物，特別是作為半合成抗生素的側(cè)鏈原料，D-型氨基酸更受到學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。D-氨基酸很難通過天然提取的方法制備，目前研究或產(chǎn)業(yè)化一般通過拆分的方法制備，拆分的方法有化學(xué)拆分、物理拆分及酶拆分。酶拆分的方法較為成熟、穩(wěn)定但酶的價格太高，生產(chǎn)周期長效率低，難以大規(guī)?；a(chǎn)?；瘜W(xué)拆分和物理拆分目前方法還不成熟。近年來國內(nèi)外對D-氨基酸的需求逐步增加，研究新的方法進(jìn)行D-氨基酸的規(guī)?；a(chǎn)并降低成本具有巨大的市場前景和良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明的目的是提供一種非天然氨基酸特別是D-氨基酸的制備新方法。該方法是應(yīng)用化學(xué)合成技術(shù)，把廉價的天然的L-氨基酸通過重氮化反應(yīng)再經(jīng)過氨解的方法直接轉(zhuǎn)變成非天然的D-氨基酸，該方法成本低、生產(chǎn)周期短，容易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
我們的目的是這樣實現(xiàn)的把L-氨基酸在一定溫度、酸性環(huán)境、有鹵素離子存在的情況下與亞硝酸鈉進(jìn)行重氮化反應(yīng)得到α-D-鹵代酸，α-D-鹵代酸再用氨水或液氨進(jìn)行氨解得到D-氨基酸，用常規(guī)化學(xué)手段純化可以得到純品。
本發(fā)明所述的L-氨基酸是指L-丙氨酸(alanine)、L-纈氨酸(valine)、L-亮氨酸(leucine)、L-異亮氨酸(isoleucine)、L-苯丙氨酸(phenylalanine)、L-半胱氨酸(cysteine)、L-蘇氨酸(threonine)、L-蛋氨酸(methionine)、L-絲氨酸(serine)、L-脯氨酸(proline)、L-酪氨酸(tyrosine)、L-色氨酸(tryptophan)、L-天冬氨酸(aspartic acid)、L-谷氨酸(glutamic acid)、L-賴氨酸(lysine)、L-精氨酸(arginine)、L-組氨酸(histidine)、L-谷氨酰胺(glutamine)、L-天冬酰胺(asparagine)中的任意一種。本發(fā)明進(jìn)行重氮化反應(yīng)的溫度是-30℃--50℃，其中最佳反應(yīng)溫是-5℃--15℃；本發(fā)明把α-D-鹵代酸用氨水或液氨進(jìn)行氨解的溫度是-5℃--100℃，其中最佳反應(yīng)溫是0℃--75℃。本發(fā)明所述的酸性環(huán)境是指重氮化反應(yīng)進(jìn)行時要用到酸，酸可以是無機(jī)酸或有機(jī)酸，常用的是無機(jī)酸，主要是硫酸、硝酸或氫鹵酸，其用量為L-氨基酸摩爾量的1-10倍，最佳為2-5倍。本發(fā)明所述亞硝酸鈉的用量為L-氨基酸摩爾量的1-5倍，最佳為1-3倍。本發(fā)明所用的鹵素離子為氟、氯、溴、碘離子中的一種單獨或幾種共同使用，通常使用其無機(jī)鹽如鈉鹽、鉀鹽、鋰鹽或直接使用氫鹵酸如鹽酸、氫溴酸，其用量為L-氨基酸摩爾量的1-10倍，最佳為2-5倍。重氮化反應(yīng)進(jìn)行時可適當(dāng)加入催化劑如氯化亞銅等。重氮化反應(yīng)形成的α-D-鹵代酸可以用有機(jī)溶劑萃取出來，有機(jī)溶劑可以用乙酸乙酯、乙謎等所有疏水性溶劑。本發(fā)明氨解用氨水或液氨，其用量為α-D-鹵代酸重量的2-20倍，最佳為3-10倍。
本發(fā)明實施例如下實施例一在5000ml園底玻璃燒瓶中加入2molL-丙氨酸，加入1000ml水及10mol氫溴酸，冷卻到0℃，攪拌下慢慢滴加3mol亞硝酸鈉的水溶液，滴加過程維持反應(yīng)溫度0--8℃，加完后在室溫攪拌1小時，用乙酸乙酯萃取出形成的D-溴丙酸，蒸干乙酸乙酯后加入5倍量的氨水在60℃密封氨解10小時得到初品D-丙氨酸，用氨基酸的常規(guī)方法純化后得到純品，收率48％，HPLC檢測含量99％，旋光14--16℃(C＝2，5N HCl)。
實施例二在5000ml園底玻璃燒瓶中加入2molL-谷氨酸，加入500ml水及12mol氫溴酸，冷卻到0℃，攪拌下慢慢滴加2.4mol亞硝酸鈉的水溶液，滴加過程維持反應(yīng)溫度0--10℃，加完后在室溫攪拌1小時，用乙醚萃取出形成的D-α-溴代戊二酸，蒸干乙醚后加入3倍量的氨水在60℃密封氨解10小時得到初品D-谷氨酸，用氨基酸的常規(guī)方法純化后得到純品，收率54％，HPLC檢測含量99％，旋光-31--33℃(C＝2，5N HCl)。
實施例三在5000ml園底玻璃燒瓶中加入2mol L-天冬酸，加入1500ml水及20mol氫溴酸，冷卻到0℃，攪拌下慢慢滴加2.2mol亞硝酸鈉的水溶液，滴加過程維持反應(yīng)溫度0--10℃，加完后在室溫攪拌1小時，用乙酸乙酯萃取出形成的D α-溴丁二酸，蒸干乙醚后加入10倍量的氨水在25℃密封氨解72小時得到初品D-天冬酸，用氨基酸的常規(guī)方法純化后得到純品，收率70％，HPLC檢測含量99％，旋光-24.4--26.4℃(C＝2，5N HCl)。
實施例四在5000ml園底玻璃燒瓶中加入2mol L-絲氨酸，加入2000ml水及6mol鹽酸，加入2mol氯化亞酮，冷卻到0℃，攪拌下慢慢滴加6mol亞硝酸鈉的水溶液，滴加過程維持反應(yīng)溫度0--10℃，加完后在室溫攪拌1小時，用乙醚萃取出形成的D-α-氯代-4-羥基丁酸，蒸干乙醚后加入15倍量的氨水在60℃密封氨解10小時得到初品D-絲氨酸，用氨基酸的常規(guī)方法純化后得到純品，收率39％，HPLC檢測含量99％，旋光-14--16℃(C＝2，5N HCl)。
實施例五在5000ml園底玻璃燒瓶中加入2mol L-亮氨酸，加入3000ml水及6mol硫酸，加入11mol溴化鈉，冷卻到0℃，攪拌下慢慢滴加3mol亞硝酸鈉的水溶液，滴加過程維持反應(yīng)溫度0--10℃，加完后在室溫攪拌1小時，用乙醚萃取出形成的D-α-溴代酸中間體，蒸干乙醚后加入10倍量的氨水在60℃密封氨解10小時得到初品D-亮氨酸，用氨基酸的常規(guī)方法純化后得到純品，收率61％，HPLC檢測含量99％，旋光-15--17℃(C＝2，5N HCl)。
實施例六在5000ml園底玻璃燒瓶中加入2mol L-苯丙氨酸，加入3000ml水及5mol硫酸，加入10mol溴化鈉，冷卻到0℃，攪拌下慢慢滴加3mol亞硝酸鈉的水溶液，滴加過程維持反應(yīng)溫度0--10℃，加完后在室溫攪拌1小時，用乙醚萃取出形成的D-α-溴代酸中間體，蒸干乙醚后加入10倍量的氨水在60℃密封氨解5小時得到初品D-苯丙氨酸，用氨基酸的常規(guī)方法純化后得到純品，收率76％，HPLC檢測含量99％，旋光+3.5--5.5℃(C＝2，5N HCl)。
實施例七在5000ml園底玻璃燒瓶中加入2mol L-組氨酸，加入3000ml水及5mol硫酸，加入14mol溴化鈉，冷卻到0℃，攪拌下慢慢滴加2.4mol亞硝酸鈉的水溶液，滴加過程維持反應(yīng)溫度0--10℃，加完后在室溫攪拌1小時，用乙醚萃取出形成的D-α-溴代酸中間體，蒸干乙醚后加入10倍量的氨水在60℃密封氨解5小時得到初品D-苯丙氨酸，用氨基酸的常規(guī)方法純化后得到純品，收率50％，HPLC檢測含量99％，旋光-11--13℃(C＝2，5N HCl)。
實施例八在5000ml園底玻璃燒瓶中加入2mol L-色氨酸，加入3000ml水及5mol硫酸，加入14mol溴化鈉，冷卻到0℃，攪拌下慢慢滴加2.4mol亞硝酸鈉的水溶液，滴加過程維持反應(yīng)溫度0--10℃，加完后在室溫攪拌1小時，用乙醚萃取出形成的D-α-溴代酸中間體，蒸干乙醚后加入10倍量的氨水在60℃密封氨解5小時得到初品D-色氨酸，用氨基酸的常規(guī)方法純化后得到純品，收率65％，HPLC檢測含量99％，旋光-2.1--3.5℃(C＝2，5N HCl)。
權(quán)利要求
1.一種非天然氨基酸特別是D-氨基酸的制備新方法，應(yīng)用化學(xué)合成技術(shù)，把L-氨基酸在一定溫度、酸性環(huán)境、有鹵素離子存在的情況下與亞硝酸鈉進(jìn)行重氮化反應(yīng)得到α-D-鹵代酸，α-D-鹵代酸再用氨水或液氨進(jìn)行氨解得到D氨基酸，用常規(guī)化學(xué)手段純化可以得到純品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的D-氨基酸的制備新方法，其特征在于，L-氨基酸是指L-丙氨酸(alanine)、L-纈氨酸(valine)、L-亮氨酸(leucine)、L-異亮氨酸(isoleucine)、L-苯丙氨酸(phenylalanine)、L-半胱氨酸(cysteine)、L-蘇氨酸(threonine)、L-蛋氨酸(methionine)、L-絲氨酸(serine)、L-脯氨酸(proline)、L-酪氨酸(tyrosine)、L-色氨酸(tryptophan)、L-天冬氨酸(aspartic acid)、L-谷氨酸(glutamic acid)、L-賴氨酸(lysine)、L-精氨酸(arginine)、L-組氨酸(histidine)、L-谷氨酰胺(glutamine)、L-天冬酰胺(asparagine)中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的D-氨基酸的制備新方法，其特征在于，進(jìn)行重氮化反應(yīng)的溫度是-30℃--50℃，其中最佳反應(yīng)溫是-5℃--15℃；本發(fā)明把α-D-鹵代酸用氨水或液氨進(jìn)行氨解的溫度是-5℃--100℃，其中最佳反應(yīng)溫是0℃--75℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的D-氨基酸的制備新方法，其特征在于，酸性環(huán)境是指重氮化反應(yīng)進(jìn)行時要用到酸，酸可以是無機(jī)酸或有機(jī)酸，常用的是無機(jī)酸，主要是硫酸、硝酸或氫鹵酸，其用量為L-氨基酸摩爾量的1-10倍，最佳為2-5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的D-氨基酸的制備新方法，其特征在于，亞硝酸鈉的用量為L-氨基酸摩爾量的1-5倍，最佳為1-3倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的D-氨基酸的制備新方法，其特征在于，所用的鹵素離子為氟、氯、溴、碘離子中的一種單獨或幾種共同使用，通常使用其無機(jī)鹽如鈉鹽、鉀鹽、鋰鹽或直接使用氫鹵酸如鹽酸、氫溴酸，其用量為L-氨基酸摩爾量的1-10倍，最佳為2-5倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的D-氨基酸的制備新方法，其特征在于，氨解用氨水或液氨，其用量為α-D-鹵代酸重量的2-20倍，最佳為3-10倍。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非天然氨基酸特別是D－氨基酸的制備新方法。該方法是應(yīng)用化學(xué)合成技術(shù)，把廉價的天然的L－氨基酸通過重氮化反應(yīng)再經(jīng)過氨解的方法直接轉(zhuǎn)變成非天然的D－氨基酸，該方法成本低、生產(chǎn)周期短，容易實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
文檔編號C07C227/30GK1827589SQ20051002043
公開日2006年9月6日 申請日期2005年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月3日
發(fā)明者袁明龍, 袁明偉, 杜碧林, 朱延新, 鄭玲 申請人:四川琢新生物材料研究有限公司