專利名稱：通過酶拆分來制備對映體富集的胺和酰胺的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在水解酶存在下，通過與作為?；w的酯反應(yīng)來拆分胺，以及隨后將未反應(yīng)的對映體富集的胺與對映體富集的酰胺分離的方法。
背景技術(shù)：
通過與酯進行酶-催化反應(yīng)來拆分胺已經(jīng)在文獻中公開了各種各樣的實施方式。在早期的研究中，使用三氟丁酸乙酯作為?；w和枯草桿菌蛋白酶作為酶成分來拆分胺的方法已經(jīng)描述在1989年公開的文獻(H.Kitaguchi，P.A.Fitzpatrick，J.E.Huber，A.M.Klibanov，J.Am.Chem.Soc.1989，111，3094)中，然而其中選擇性變化在較寬的范圍獲得。其反應(yīng)時間也是在無法滿足工業(yè)應(yīng)用的范圍內(nèi)。
大量研究是通過使用烷基乙酸酯為基礎(chǔ)的，例如使用乙酸乙酯和乙酸丁酯。在第一種常規(guī)合成法中，為了得到所形成的酰胺的90-98％ee的高對映體過量值的目的，使用乙酸乙酯作為?；w和來自南極假絲酵母(Candida antarctica)的脂肪酶(M.T.Reetz，C.Dreisbach，Chimia 1994，48，570)。然而，雖然使用大量的酶作為催化劑，但是轉(zhuǎn)化率是20-44％的寬范圍。反應(yīng)時間也是7-60小時的寬范圍。
對該方法詳細研究證實反應(yīng)時間長，當(dāng)使用乙酸乙酯作為酰基供體和來自南極假絲酵母的脂肪酶時，反應(yīng)時間為5-21天之間(B.A.Davis，D.A.Durden，Synth.Commun.2001，31，569)。同樣地使用具有延長鏈長的?；w，但當(dāng)使用癸酸乙酯作為?；w和來自南極假絲酵母的脂肪酶時導(dǎo)致低轉(zhuǎn)化率(A.Goswami，Z.Guo，W.L.Parker，R.N.Patel，TetrahedronAsymmetry 2005，16，1715)。
在酶拆分胺中使用從Burkholderia plantarii得到的脂肪酶，甲氧基乙酸乙酯用作酰基供體可導(dǎo)致高反應(yīng)速率，需要強調(diào)的是使用MTBE作為優(yōu)選的溶劑(F.Balkenhohl，K.Ditrich，B.Hauer，W.Ladner，J.Prakt.Chem.1997，339，381；ReviewM.Breuer，K.Ditrich，T.Habicher，B.Hauer，M.Keβeler，R.Stürmer，T.Zelinski，Angew.Chem.2004，116，806)。然而，每摩爾底物(substrate)也要使用＞10 000 000單元的大量的酶。當(dāng)使用來自南極假絲酵母的脂肪酶作為生物催化劑時，使用甲氧基乙酸乙酯的拆分同樣能成功進行(U.Steltzer，C.Dreisbach，DE Pat.19637336，1996)。
另外的酶拆分方法以使用二烷基、二烯丙基和二乙烯基碳酸酯為基礎(chǔ)(C.-H.Wong，B.Orsat，W.J.Moree，S.Takayama，US Pat.Appl.5981267，1999；B.Orsat，P.B.Alper，W.Moree，C.-P.Mak，C.-H.Wong，J.Am.Chem.Soc.1996，118，712)。此外，也發(fā)現(xiàn)了使用苯基烯丙基碳酸酯、“非對稱取代”的碳酸酯是合適用于脂肪酶-催化拆分胺的?；w(G.F.Breen，TetrahedronAsymmetry 2004，15，1427)。然而，經(jīng)常得到的令人不滿意的對映體選擇性是不利的。
此外，在酶拆分脂族胺中也使用丙烯酸乙酯作為酯，得到對于剩余胺為高達95％ee的高對映體過量值(S.Puertas，R.Brieva，F(xiàn).Rebolledo，V.Gotor，Tetrahedron 1993，49，4007)。然而，其反應(yīng)時間為7到11天，對于工業(yè)使用沒有吸引力。
另外使用的?；w是氰甲基4-烯酸酯(pent-4-enoate)，使用該酰基供體的成本效益是個問題(S.Takayama，W.J.Moree，C.-H.Wong，Tetrahedron Lett.1996，37，6287)。
在EP 865500中提到了酰胺的酶拆分，在來自南極假絲酵母的脂肪酶存在下，通式1的化合物反應(yīng)。
其中X可以是氧或硫。代表性的，實施例中給出了X＝O的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是確定制備對映體富集的胺(enantiomericallyenriched amine)的方法，其中所述方法導(dǎo)致(1)高對映體選擇性，和(2)高反應(yīng)性，(3)所述方法用簡單的方式以容易得到的?；w為基礎(chǔ)，(4)所述方法適合于大量不同的底物和/或(5)適合于在高濃度底物的情況下進行。以經(jīng)濟和生態(tài)的流程管理為背景，這種類型的方法是特別合適的。
該目的可以根據(jù)權(quán)利要求1的方法實現(xiàn)。優(yōu)選的實施方式是根據(jù)權(quán)利要求1的從屬權(quán)利要求的主題。
通過以下方法制備對映體富集的胺，即通過在水解酶存在下a)手性胺和?；w反應(yīng)產(chǎn)物的外消旋混合物的分裂，或b)手性胺與酰基供體的反應(yīng)，和隨后將對映體富集的酰胺與對映體富集的胺分離來制備對映體富集的胺，其中使用的酰基供體是一種式2的磺酰乙酸酯 其中，R1和R2分別獨立地為(C1-C8)-烷基、HO-(C1-C8)-烷基、(C2-C8)-烷氧基烷基、(C6-C18)-芳基、(C7-C19)-芳烷基、(C3-C18)-雜芳基、(C4-C19)-雜芳烷基、(C1-C8)-烷基-(C6-C18)-芳基、(C1-C8)-烷基-(C3-C18)-雜芳基、(C3-C8)-環(huán)烷基、(C1-C8)-烷基-(C3-C8)-環(huán)烷基、(C3-C8)-環(huán)烷基-(C1-C8)-烷基，本發(fā)明的目標(biāo)非常令人驚訝地實現(xiàn)了，但并沒有減少其優(yōu)點。通常，產(chǎn)品在非常好的時/空收率下獲得，并具有高對映體過量值。式2的化合物能夠容易地制得，并且也可選地像酶一樣在回收后多次使用，可以使物質(zhì)的使用成本進一步降低。
根據(jù)本發(fā)明上下文的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠自由選擇式2的化合物。在其選擇中本領(lǐng)域技術(shù)人員可以自己調(diào)整合適的反應(yīng)性、可行的觀點和盡可能低的2的生產(chǎn)成本。所述化合物優(yōu)選R1和R2為烷基或芳基。R1特別優(yōu)選烷基，特別是甲基或芳基，特別是p-甲苯基，R2為烷基、苯甲基或芳基。非常尤其優(yōu)選，在此處，使用乙基對甲苯基-或甲基磺酰基乙酸酯作為酯。
本反應(yīng)中使用的水解酶可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)其經(jīng)驗來選擇。優(yōu)選可以從文獻中得到的水解酶(作為綜述，可以參見例如U.Bomscheuer，R.J.Kazlauskas，Hydrolases in Organic Synthesis，2ndEdition，Wiley-VCH-Verlag，Weinheim，2005)。優(yōu)選的，使用來自南極假絲酵母、植物伯克霍爾德氏菌(Burkholderia plantarii)和Mucormiehei的脂肪酶。特別優(yōu)選來自南極假絲酵母的脂肪酶作為酶成分，優(yōu)選以固定化的形式(例如Novozym 435)。固定化脂肪酶和水解酶是本領(lǐng)域技術(shù)技術(shù)人員熟悉的，正如固定化的類型和方式一樣。酶的固定化的概要可以參見J.Lalonde inEnzyme Catalysis in OrganicSynthesis(ed.K.Drauz，H.Waldmann)，Volume 1，2nd Edition，Wiley-VCH-Verlag，Weinheim，pp.163-184。
在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)中，溫度的設(shè)定可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員選擇。優(yōu)選其自己調(diào)整選擇使得反應(yīng)速率盡可能的高，同時酶活性和對映體選擇性盡可能的高。通常，溫度的設(shè)定取決于使用的酶。反應(yīng)溫度可以是10-100℃，優(yōu)選為10-60℃，更優(yōu)選為20-45℃。
根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)可以是在物質(zhì)中或在溶劑中進行。作為溶劑，所有本領(lǐng)域技術(shù)人員認為適合于本發(fā)明的溶劑都可以使用。反應(yīng)可以在純水中進行。然而，由于底物通常不溶于水，優(yōu)選使用含水或不含水的有機溶劑。優(yōu)選有機溶劑選自酯、醚、芳香族烴、脂肪族烴和鹵代烴，以及酮，例如MEK或MIBK。特別優(yōu)選使用醚特別是甲基叔丁基醚作為溶劑。
根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)的決定性的優(yōu)點是底物可以以最初的和穩(wěn)定的高濃度來使用。本發(fā)明已經(jīng)顯示了底物濃度＞50，優(yōu)選＞200，更優(yōu)選＞300g/l能夠?qū)崿F(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的方法，生產(chǎn)過程優(yōu)選底物和酶可選地一開始就引入溶劑中。得到的胺和酰胺可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員可獲得的方式來分離，在剩余酰胺分裂后，對各個胺的旋光對映體的最終分析在高對映體富集下獲得。反應(yīng)也可以連續(xù)地、任選地在酶-膜反應(yīng)器中(J.W1tinger，A.Karau，W.Leuchtenberger，K.Drauz，Advances inBiochemical Engineering/Biotechnology 2005，92 (Technology Transferin Biotechnology)，289-316)進行。就所有情況而言，使用的酶可以在回收后在反應(yīng)中再次使用。在酰胺分裂后，得到的羧酸也可以再次酯化并在反應(yīng)中使用。
根據(jù)本發(fā)明的手性胺是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的所有具有至少一個手性中心、平面或軸的胺。優(yōu)選胺是在遠離氮原子的1-或2-位置具有手性中心的胺。包含手性平面的優(yōu)選胺是在從氮原子數(shù)第1-或2-位置連接有二茂鐵基的那些胺。進一步優(yōu)選，本發(fā)明的胺是具有下式的胺R3-NH-R4其中R3和R4分別獨立地為(C1-C8)-烷基、HO-(C1-C8)-烷基、(C2-C8)-烷氧基烷基、(C6-C18)-芳基、(C7-C19)-芳烷基、(C3-C18)-雜芳基、(C4-C19)-雜芳烷基、(C1-C8)-烷基-(C6-C18)-芳基、(C1-C8)-烷基-(C3-C18)-雜芳基、(C3-C8)-環(huán)烷基、(C1-C8)-烷基-(C3-C8)-環(huán)烷基或(C3-C8)-環(huán)烷基-(C1-C8)-烷基，其中R3和R4形成環(huán)結(jié)構(gòu)。此外，R4也可以是H。
(C1-C8)-烷基是甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基或辛基，以及它們的同分異構(gòu)體。
(C1-C8)-烷氧基對應(yīng)于(C1-C8)-烷基，條件為經(jīng)由氧原子與分子鏈接。
(C2-C8)-烷氧基烷基，表示其烷基鏈至少被氧官能團中斷，其中兩個氧原子不能相互鏈接。碳原子數(shù)表示在基團中含有的碳原子總數(shù)。
(C2-C8)-亞烷基橋是具有3-5個C原子的碳鏈，其中該鏈由兩個不同的C原子與分子鏈接。在前面的段落中描述的該基團是可以被鹵素和/或含有N、O、P、S、Si原子的基團單取代或多取代的。優(yōu)選的上述類型的烷基，在其鏈中包含一個或多個這些雜原子或者經(jīng)由這些雜原子中的一個鏈接到該基團。
(C3-C8)-環(huán)烷基表示環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基或環(huán)庚基等。它們可以被一個或多個鹵素和/或含有N、O、P、S、Si原子的基團取代，和/或在環(huán)中含有N、O、P、S原子，例如1-、2-、3-、4-哌啶基、1-、2-、3-吡咯烷基、2-、3-四氫呋喃基、2-、3-、4-嗎啉基。
(C3-C8)-環(huán)烷基-(C1-C8)-烷基表示如上所示的環(huán)烷基，其如上所述經(jīng)由烷基鏈接到分子上。
在本發(fā)明的上下文中，(C1-C8)-酰氧基是經(jīng)由COO-官能團鏈接到分子上的如上所述的具有至多8個C原子的烷基。
在本發(fā)明的上下文中，(C1-C8)-?；墙?jīng)由CO-官能團鏈接到分子上的如上所述的具有至多8個C原子的烷基。
(C6-C18)-芳基表示具有6-18個C原子的芳基。優(yōu)選的，它們包括化合物例如苯基、萘基、蒽基、菲基、聯(lián)苯基或前述的稠合到相關(guān)分子上的類型體系，例如茚基體系，其可以任選地被鹵素、(C1-C8)-烷基、(C1-C8)-烷氧基、NH2、NH(C1-C8)-烷基、N((C1-C8)-烷基)2、OH、CF3、NH(C1-C8)-?；?、N((C1-C8)-?；?2、(C1-C8)-?；?、(C1-C8)-酰氧基取代。
(C7-C19)-芳烷基是經(jīng)由(C1-C8)-烷基鏈接到分子上的(C6-C18)-芳基。
在本發(fā)明的上下文中，(C3-C18)-雜芳基表示有3-18個C原子的五元、六元或七元芳環(huán)體系，其在環(huán)中含有雜原子，例如氮、氧或硫。這樣的雜芳族化合物優(yōu)選例如1-、2-、3-呋喃基、例如1-、2-、3-吡咯基、1-、2-、3-噻吩基、2-、3-、4-吡啶基、2-、3-、4-、5-、6-、7-吲哚、3-、4-、5-吡唑基、2-、4-、5-咪唑基、吖啶基、喹啉基(quinolinyl)、菲啶基、2-、4-、5-、6-嘧啶基。該基團可以被與上述芳基相同的基團取代。
(C4-C19)-雜芳烷基表示對應(yīng)于(C7-C19)-芳烷基的雜芳香族體系。
可以用的鹵素(Hal)是氟、氯、溴和碘。
PEG是聚乙二醇。
名詞對映體富集或?qū)τ丑w過量值在本發(fā)明的上下文中應(yīng)理解為是指作為混合物的對映體部分與其光學(xué)對映體的比例在＞50％和＜100％的范圍內(nèi)。
ee的值由下式來計算([對映體1]-[對映體2])/([對映體1]+[對映體2])＝ee值具體實施方式
實驗的實施例實施例1rac-l-苯乙胺的酶拆分在8.4ml的甲基叔丁基醚中制備1.446g(1.2mmol)的rac-l-苯乙胺、4.018g(2.4mmol)的乙基甲基磺酰-乙酸酯和72.6mg的脂肪酶(來自南極假絲酵母的固定化脂肪酶B，CALB，Novo 435)的混合物。其后，反應(yīng)混合物在40℃的反應(yīng)溫度下攪拌42小時，之后從固體(固定化脂肪酶)中濾出。隨后濾出液在真空下除去溶劑。得到的粗制品用1H-NMR分光分析顯示轉(zhuǎn)化率為52％。對映體過量值的測量顯示對于剩余的(S)-1-苯乙胺的ee值為99.1％，相應(yīng)于作為對映體選擇性量度的E值為＞100。
實施例2rac-l-(4-氯-苯基)乙胺的酶拆分在5.84ml的甲基叔丁基醚中制備1.60g(1.03mmol)的rac-l-(4-氯苯基)乙胺、3.39g(2.04mmol)的乙基甲基磺酰-乙酸酯和62mg的脂肪酶(來自南極假絲酵母的固定化脂肪酶B，CALB，Novo 435)的混合物。其后，反應(yīng)混合物在40-41℃的反應(yīng)溫度下攪拌118小時，之后從固體(固定化脂肪酶)中濾出。隨后濾出液在真空下除去溶劑。得到的粗制品用1H-NMR分光分析顯示轉(zhuǎn)化率為48％。對映體過量值的測量顯示對于剩余的(S)-l-(4-氯-苯基)乙胺的ee值為87.7％，相應(yīng)十作為對映體選擇性量度的E值為＞100。

權(quán)利要求
1.制備對映體富集的胺的方法，所述對映體富集的胺通過以下方法制備在水解酶存在下，通過a)手性胺和酰基供體的反應(yīng)產(chǎn)物的外消旋混合物的分裂，或b)胺與酰基供體的反應(yīng)，和隨后將對映體富集的酰胺與所述對映體富集的胺分離來制備所述對映體富集的胺，特征在于使用的所述?；w是一種式2的磺酰乙酸酯 其中，R1和R2分別獨立地為(C1-C8)-烷基、HO-(C1-C8)-烷基、(C2-C8)-烷氧基烷基、(C6-C18)-芳基、(C7-C19)-芳烷基、(C3-C18)-雜芳基、(C4-C19)-雜芳烷基、(C1-C8)-烷基-(C6-C18)-芳基、(C1-C8)-烷基-(C3-C18)-雜芳基、(C3-C8)-環(huán)烷基、(C1-C8)-烷基-(C3-C8)-環(huán)烷基、(C3-C8)-環(huán)烷基-(C1-C8)-烷基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征在于使用的所述酯為乙基甲基磺酰乙酸酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和/或2的方法，特征在于使用的所述酶成分為來自南極假絲酵母的脂肪酶，優(yōu)選其為固定化形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中一項或多項的方法，特征在于反應(yīng)溫度為10-100℃，優(yōu)選為15-60℃，更優(yōu)選為20-45℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中一項或多項的方法，特征在于所述反應(yīng)在溶劑中進行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，特征在于使用的所述溶劑為甲基叔丁基醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中一項或多項的方法，特征在于底物的濃度＞100g/l。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備對映體富集的胺的方法，所述對映體富集的胺通過以下方法制備在水解酶存在下，通過手性胺和酰基供體的反應(yīng)產(chǎn)物的外消旋混合物的分裂，或胺與?；w的反應(yīng)，和隨后將對映體富集的酰胺與對映體富集的胺分離來制備所述對映體富集的胺。
文檔編號C12P13/00GK101092641SQ200710112189
公開日2007年12月26日 申請日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月21日
發(fā)明者H·格勒格爾, O·邁, K·羅森, K·德拉茲 申請人:德古薩有限責(zé)任公司