CN101003822A - 一种用固定化青霉素酰化酶生产d-氨基酸的方法 - Google Patents
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Abstract
D-氨基酸的制备方法,以DL-氨基酸为原料,衍生得到N-苯乙酰-DL-氨基酸,在水溶液中用酶催化不对称水解,分离得到的N-苯乙酰-D-氨基酸通过化学水解,结晶,得到D-氨基酸。本发明涉及的酶为固定化青霉素酰化酶,其重复使用批次达100次以上。使用该方法拆分DL-氨基酸所得产品收率高,光学纯度高,适合于绝大多数DL-氨基酸对映体的拆分。
Description
技术领域
本发明涉及一种D-氨基酸的生产工艺。具体的说,本发明涉及利用固定化青霉素酰化酶酶解反应,生成D-氨基酸的生产工艺。
背景技术
氨基酸是含有氨基的有机酸,是构成蛋白质的基本单位。组成人体内生命物质的20种基本氨基酸除甘氨酸外,都有两种互成镜像的对映体D-氨基酸和L-氨基酸。历来认为生命物质中只存在L-氨基酸,随着分析方法的发展,人们相继在海洋动物、陆生动物、脊椎和无脊椎动物、种子植物和人体中发现了各种D-氨基酸,D-氨基酸才引起了人们的重视,并认识到D-氨基酸在生命活动和药物制备中具有L-氨基酸不能替代的地位,特别是作为β-内酰酰类抗生素和生理活性肽的中间体。
D-氨基酸的功能和生理作用正被逐渐阐明,人类的某些疾病如白内障、早年痴呆、肾脏病等与体内D-氨基酸的含量密切相关,因此D-氨基酸对研究疾病和衰老机制的研究十分重要。动物实验证明,超量的D-氨基酸会阻断一些重要生物物质的合成,从而抑制细胞、生物体的生长。D-氨基酸构成的多肽通常不能或只能缓慢地被肽酶水解,所以D-氨基酸已经越来越多地被用于合成β-内酰酰类抗生素和生理活性肽。
D-氨基酸是非蛋白源氨基酸,不能象L-氨基酸一样采用发酵法生产。关于D-氨基酸的制备,文献报道的方法主要有诱导结晶法、化学拆分法、不对称转换法、生物法等。
据Susenm Tatsumi等报道,在饱和或超饱和的外消旋缬氨酸(DL-Val)盐酸盐溶液中加入晶种,可以优先结晶出D-缬氨酸盐酸盐,中和D-缬氨酸盐酸盐得到D-缬氨酸,光学纯度为93%,收率低于10%。诱导结晶法制取D-氨基酸周期长、收率低、光学纯度也不高,不适合工业生产。
化学拆分法主要是利用手性的拆分试剂与DL-氨基酸形成非对映体盐,通过分级结晶将其分开,非对映体盐通过用酸或碱中和反应脱掉拆分试剂,得到光学活性的D-氨基酸。化学拆分法得到的产物收率和光学纯度不够高,并且手性拆分试剂价格昂贵,限制了大规模工业化生产。
不对称转化法作为光学活性化合物的一种新的拆分方法,通过不对称转换由外消旋体或L-氨基酸直接制备D-氨基酸。但化学不对称合成采用价格昂贵的手性源、手性助剂或手性催化剂,拆分工艺路线复杂、生产成本高,只有少数的D-氨基酸用此方法生产。
生物法生产D-氨基酸涉及的方法有酶催化拆分法和酶催化转化法。酶催化拆分法主要包括酰化酶法和羧肽酶法。日本1969年利用固定化L-氨基酰化酶,由N-乙酰-DL-氨基酸连续生产L-氨基酸获得成功。该工艺也已用于D-氨基酸的商业规模生产,基本工艺为以固定化的L-氨基酰化酶拆分N-乙酰-DL-氨基酸,L-氨基酸通过沉淀析出,然后乙酰化,消旋成N-乙酰-DL-氨基酸,再循环拆分,生成的N-乙酰-D-氨基酸经水解制备D-氨基酸。存在的主要缺点是终产物产率低、过程复杂、生产成本高。国内一些生产商采用猪或牛肾L-氨基酰化酶制备D-氨基酸,但酶源有限,生产成本高。荷兰DSM公司开发的L-羧肽酶法制备D-氨基酸技术已成功用于半合成抗生素侧链D-苯甘氨酸和D-对羟苯甘氨酸的规模化生产,该工艺普适性差,不适合其他D-氨基酸的生产。酶催化转化法主要包括微生物降解法、D-氨基酸转氨酶法和海因酶法等。微生物降解法采用微生物酶或整细胞为生物催化剂降解DL-氨基酸中的L-对映体,D-氨基酸保留。该法的缺点是D-氨基酸的理论产率仅为50%,光学纯度很难达到要求。D-氨基酸转氨酶法以难于制备的酮酸为原料,价格昂贵的D-氨基酸为氨供体,制备成本非常高。日本率先开发的海因酶法以化学合成的海因为原料,通过一菌双酶法、双菌双酶法或一酶一酸法制备D-氨基酸,该法已成功用于D-苯甘氨酸和D-对羟苯甘氨酸的千吨级规模化生产。国内国家生化工程技术研究中心采用该法制备D-苯丙氨酸、D-酪氨酸、D-丙氨酸、D-缬氨酸等,但海因的制备成本高,限制了该法在D-氨基酸生产中的大规模应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术上的不足,提出了一种利用固定化酶生产D-氨基酸的技术,使用该方法拆分DL-氨基酸所得产品收率高,光学纯度高,适合于绝大多数DL-氨基酸对映体的拆分。
本发明是通过下述方案得以实现的:一种DL-氨基酸的拆分方法,包括下述步骤:
(一)N-苯乙酰-DL-氨基酸的制备:在搅拌下DL-氨基酸与苯乙酰氯反应合成N-苯乙酰-DL-氨基酸,
DL-氨基酸和苯乙酰氯的反应摩尔比为1∶(1-1.5),反应温度为0-40℃,反应介质为NaOH溶液,反应时间为1-12小时,加入浓盐酸调pH值0-3,抽滤,得白色固体I,滤液浓缩,冷却,过滤,得到白色固体II。
(二)酶解N-苯乙酰-DL-氨基酸:在搅拌下将白色固体I和II投入到0.05mol/L的硼酸缓冲液中,
底物浓度0.1-1mol/L,加入100克的固定化青霉素酰化酶,搅拌反应2-12小时,反应温度20-40℃,反应pH=6-10,搅拌速率为100-300转/分。离心分离出固定化酶,用浓盐酸调pH=0-4,过滤,得白色固体III,滤液浓缩,冷却,过滤,得白色固体IV,水洗固体III和IV至不含L-氨基酸,得白色固体V,合并滤液和洗液,得溶液IV。固定化青霉素酰化酶用于下次重复拆分。
(三)水解N-苯乙酰-D-氨基酸:将白色固体V加入到6mol/L HCl溶液中,在加热条件下搅拌反应,
反应温度为100-140℃,反应时间为1-6小时,浓缩,冷却到4℃,抽滤,得白色晶体VII和滤液VII。
(四)将滤液VII用NH3水调pH=3-10,在4℃冷藏过夜,结晶,过滤,水洗,得白色晶体IX,滤液
浓缩,4℃下冷藏过夜,结晶,过滤,得白色晶体X和滤液XI,合并晶体IX和晶体X,溶于乙醇和水的混合溶剂,乙醇/水=10/1-5/1,重结晶,,过滤并洗涤,得到D-氨基酸。滤液XI直接用于下次重结晶。
相对于现有技术而言,本拆分方法具有拆分路线短、工艺稳定、操作简单、分离效果好、产品纯度高,生产成本低。另外本发明方法生产过程中只使用有机溶剂乙醇、整个过程绿色化。
本发明使用的酶为国内生产的固定化青霉素酰化酶,酶源易得,完全可以大规模工业化生产,另外本固定化的酶重复拆分次数可达100次以上,大大降低了生产成本。
本发明涉及的D-氨基酸生产的化学反应方程式如下:
附图说明
图1表示D-氨基酸生产工艺流程图。
具体实施方式
实施例一:D-蛋氨酸的生产工艺
1.合成N-苯乙酰-DL-蛋氨酸:
在10升的反应釜中加入298克DL-蛋氨酸,240克NaOH,4000毫升水,在10℃下充分搅拌,搅拌下滴加387.5克苯乙酰氯,反应过程中控制pH=8-10,温度10℃以内,滴加完成后保温反应2小时,然后在室温下继续搅拌反应5小时,停止反应,加入浓盐酸将pH调至1-2,析出大量白色固体,真空抽滤,得到白色固体。滤液减压浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(240毫升),冷却,过滤析出的白色固体,合并两次得到的白色固体,投入下步反应。
2.酶解N-苯乙酰-DL-蛋氨酸
将上一步的白色固体加入到10升的反应釜中,加入4000毫升0.05mol/L硼酸缓冲液,用NaOH调pH=8.0,加入100克的固定化青霉素酰化酶,在30℃下搅拌反应5h,停止反应,离心分离出酶,溶液用浓盐酸调pH=1-2,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(200毫升),过滤,固体用水洗至不含L-蛋氨酸(茚三酮显色法),直接投入第3步。将滤液、洗液投入第5.1步。
注:固定化青霉素酰化酶可重复利用多次,当酶活为开始的1/2时停止使用。
3.水解N-苯乙酰-D-蛋氨酸
将第2步得到的白色固体加入到1升的反应釜中,加入400毫升6mol/LHCl溶液,在110℃下搅拌反应5h,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/5(80毫升),冷却到4℃,真空抽滤,片状晶体苯乙酸直接投入第5.2步。滤液80毫升投入到第4步。
4.结晶与重结晶D-蛋氨酸:
将滤液用NH3水调pH=5.74,在4℃冷藏过夜,过滤析出的晶体,滤液浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)至20毫升,4℃下冷藏过夜,真空抽滤,合并两次所得晶体,95%的乙醇重结晶,得到D-蛋氨酸120克(产率40%,αD 20=-22.5(C=2,1NHCl)。滤液直接用于下次重结晶。
实施例二:D一丙氨酸的生产工艺
1.合成N-苯乙酰-DL-丙氨酸:
在5升的反应釜中加入365克DL-丙氨酸,340克NaOH,2000毫升水,在10℃下充分搅拌,搅拌下
滴加697.5克苯乙酰氯,反应过程中控制pH=8-10,温度10℃以内,滴加完成后保温反应2小时,然后在室温下继续搅拌反应5小时,停止反应,加入浓盐酸将pH调至1-2,析出大量白色固体,真空抽滤,得到白色固体。滤液减压浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(100毫升),冷却,过滤析出的白色固体,合并两次得到的白色固体,投入下步反应。
2.酶解N-苯乙酰-DL-丙氨酸
将上一步的白色固体加入到10升的反应釜中,加入6800毫升0.05mol/L硼酸缓冲液,用NaOH调pH=8.0,加入140克的固定化青霉素酰化酶,在30℃下搅拌反应5h,停止反应,离心分离出酶,溶液用浓盐酸调pH=1-2,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(340毫升),过滤,固体用水洗至不含L-丙氨酸(茚三酮显色法),直接投入第3步。将滤液、洗液投入第5.1步。
注:固定化青霉素酰化酶可重复利用多次,当酶活为开始的1/2时停止使用。
3.水解N-苯乙酰-D-丙氨酸
将第2步得到的白色固体加入到1升的反应釜中,加入400毫升6mol/L HCl溶液,在110℃下搅拌反应5h,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/5(80毫升),冷却到4℃,真空抽滤,片状晶体苯乙酸直接投入第5.2步。滤液80毫升投入到第4步。
4.结晶与重结晶D-丙氨酸:
将滤液用NH3水调pH=6.11,在4℃冷藏过夜,滤析出的晶体,滤液浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)至20毫升,4℃下冷藏过夜,真空抽滤,合并两次所得晶体,95%的乙醇重结晶,得到D-丙氨酸140克(产率40%,αD 20=-14.6°(C=2,5N HCl)。滤液直接用于下次重结晶。
实施例三:D-谷氨酸的生产工艺
1.合成N-苯乙酰-DL-谷氨酸:
在5升的反应釜中加入500克DL-谷氨酸,460克NaOH,3000毫升水,在10℃下充分搅拌,搅拌下滴加573.5克苯乙酰氯,反应过程中控制pH=8-10,温度10℃以内,滴加完成后保温反应2小时,然后在室温下继续搅拌反应5小时,停止反应,加入浓盐酸将pH调至1-2,析出大量白色固体,真空抽滤,得到白色固体。滤液减压浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(150毫升),冷却,过滤析出的白色固体,合并两次得到的白色固体,投入下步反应。
2.酶解N-苯乙酰-DL-谷氨酸
将上一步的白色固体加入到10升的反应釜中,加入4200毫升0.05mol/L硼酸缓冲液,用NaOH调pH=8.0,加入200克的固定化青霉素酰化酶,在30℃下搅拌反应5h,停止反应,离心分离出酶,溶液用浓盐酸调pH=1-2,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(210毫升),过滤,固体用水洗至不含L-谷氨酸(茚三酮显色法),直接投入第3步。将滤液、洗液投入第5.1步。
注:固定化青霉素酰化酶可重复利用多次,当酶活为开始的1/2时停止使用。
3.水解N-苯乙酰-D-谷氨酸
将第2步得到的白色固体加入到1升的反应釜中,加入400毫升6mol/L HCl溶液,在110℃下搅拌反应5h,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/5(80毫升),冷却到4℃,真空抽滤,片状晶体苯乙酸直接投入第5.2步。滤液80毫升投入到第4步。
4.结晶与重结晶D-谷氨酸:
将滤液用NH3水调pH=3.15,在4℃冷藏过夜,过滤析出的晶体,滤液浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)至20毫升,4℃下冷藏过夜,真空抽滤,合并两次所得晶体,95%的乙醇重结晶,得到D-谷氨酸140克(产率40%,αD 20=-31.4°(C=2,2N HCl)。滤液直接用于下次重结晶。
实施例四:D-天冬氨酸的生产工艺
1.合成N-苯乙酰-DL-天冬氨酸:
在5升的反应釜中加入400克DL-天冬氨酸,600克NaOH,1500毫升水,在10℃下充分搅拌,搅拌下滴加620克苯乙酰氯,反应过程中控制pH=8-10,温度10℃以内,滴加完成后保温反应2小时,然后在室温下继续搅拌反应5小时,停止反应,加入浓盐酸调pH=1-2,析出大量白色固体,真空抽滤,得到白色固体。滤液减压浓缩(真空度0.1p.m,,温度60℃)使之为原体积的1/10(150毫升),冷却,过滤析出的白色固体,合并两次得到的白色固体,投入下步反应。
2.酶解N-苯乙酰-DL-天冬氨酸
将上一步的白色固体加入到10升的反应釜中,加入4200毫升0.05mol/L硼酸缓冲液,用NaOH调pH=8.0,加入200克的固定化青霉素酰化酶,在30℃下搅拌反应4.5h,停止反应,离心分离出酶,溶液用浓盐酸调pH=1-2,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(210毫升),过滤,固体用水洗至不含L-天冬氨酸(茚三酮显色法),直接投入第3步。将滤液、洗液投入第5.1步。
注:固定化青霉素酰化酶可重复利用多次,当酶活为开始的1/2时停止使用。
3.水解N-苯乙酰-D-天冬氨酸
将第2步得到的白色固体加入到1升的反应釜中,加入600毫升6mol/L HCl溶液,在120℃下搅拌反应5h,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/5(120毫升),冷却到4℃,真空抽滤,片状晶体苯乙酸直接投入第5.2步。滤液120毫升投入到第4步。
4.结晶与重结晶D-天冬氨酸:
将滤液用NH3水调pH=2.85,在4℃冷藏过夜,过滤析出的晶体,滤液浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)至20毫升,4℃下冷藏过夜,真空抽滤,合并两次所得晶体,95%的乙醇重结晶,得到D-天冬氨酸160克(产率40%,αD 20=-24.7°(C=2,6NHCl)。滤液直接用于下次重结晶。
实施例五:D-苯丙氨酸的生产工艺
1.合成N-苯乙酰-DL-苯丙氨酸:
在5升的反应釜中加入330克DL-苯丙氨酸,180克NaOH,2500毫升水,在10℃下充分搅拌,搅拌下滴加287.5克苯乙酰氯,反应过程中控制pH=8-10,温度10℃以内,滴加完成后保温反应2小时,然后在室温下继续搅拌反应6小时,停止反应,加入浓盐酸将pH调至1-2,析出大量白色固体,真空抽滤,得到白色固体。滤液减压浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(125毫升),冷却,真空抽滤析出的白色固体,合并两次得到的白色固体,投入下步反应。
2.酶解N-苯乙酰-DL-苯丙氨酸
将上一步的白色固体加入到10升的反应釜中,加入7000毫升0.05mol/L硼酸缓冲液,用NaOH调pH=8.0,加入130克的固定化青霉素酰化酶,在30℃下搅拌反应4h,停止反应,离心分离出酶,溶液用浓盐酸调pH=1~2,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(350毫升),过滤,固体用水洗至不含L-苯丙氨酸(茚三酮显色法),直接投入第3步。将滤液、洗液投入第5.1步。
注:固定化青霉素酰化酶可重复利用多次,当酶活为开始的1/2时停止使用。
3.水解N-苯乙酰-D-苯丙氨酸
将第2步得到的白色固体加入到1升的反应釜中,加入400毫升6mol/L HCl溶液,在120℃下搅拌反应5h,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/5(80毫升),冷却到4℃,真空抽滤,片状晶体苯乙酸直接投入第5.2步。滤液80毫升投入到第4步。
4.结晶与重结晶D-苯丙氨酸:
将滤液用NH3水调pH=5.49,在4℃冷藏过夜,过滤析出的晶体,滤液浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)至20毫升,4℃下冷藏过夜,真空抽滤,合并两次所得晶体,95%的乙醇重结晶,得到D-苯丙氨酸150克(产率40%,αD 20=34.5°(C=2,H2O)。滤液直接用于下次重结晶。
实施例六:D-苯甘氨酸的生产工艺
1.合成N-苯乙酰-DL-苯甘氨酸:
在5升的反应釜中加入302克DL-苯甘氨酸,180克NaOH,2500毫升水,在10℃下充分搅拌,搅拌下滴加287.5克苯乙酰氯,反应过程中控制pH=8-10,温度10℃以内,滴加完成后保温反应2小时,然后在室温下继续搅拌反应6小时,停止反应,加入浓盐酸将pH调至1-2,析出大量白色固体,真空抽滤,得到白色固体。滤液减压浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(125毫升),冷却,真空抽滤析出的白色固体,合并两次得到的白色固体,投入下步反应。
2.酶解N-苯乙酰-DL-苯甘氨酸
将上-步的白色固体加入到10升的反应釜中,加入7000毫升0.05摩尔硼酸缓冲液,用NaOH调pH=8.0,加入130克的固定化青霉素酰化酶,在30℃下搅拌反应4h,停止反应,离心分离出酶,溶液用浓盐酸调pH=1~2,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(350毫升),过滤,固体用水洗至不含L-苯丙氨酸(茚三酮显色法),直接投入第3步。将滤液、洗液投入第5.1步。
注:固定化青霉素酰化酶可重复利用多次,当酶活为开始的1/2时停止使用。
3.水解N-苯乙酰-D-苯甘氨酸
将第2步得到的白色固体加入到1升的反应釜中,加入400毫升6摩尔HCl溶液,在120℃下搅拌反应4.5h,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/5(80毫升),冷却到4℃,真空抽滤,片装晶体苯乙酸直接投入第5.2步。滤液80毫升投入到第4步。
4.结晶与重结晶D-苯甘氨酸:
将滤液用NH3水调pH=5.6,在4℃冷藏过夜,过滤析出的晶体,滤液浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)至20毫升,4℃下冷藏过夜,真空抽滤,合并两次所得晶体,95%的乙醇重结晶,得到D-苯甘氨酸127克(产率42%,αD 20=-31.5°(C=,1NHCl)。滤液直接用于下次重结晶。
实施例七:D-亮氨酸的生产工艺
1.合成N-苯乙酰-DL-亮氨酸:
在5升的反应釜中加入392克DL-亮氨酸,320克NaOH,3000毫升水,在10℃下充分搅拌,搅拌下滴加620克苯乙酰氯,反应过程中控制pH=8-10,温度10℃以内,滴加完成后保温反应2小时,然后在室温下继续搅拌反应6小时,停止反应,加入浓盐酸将pH调至1-2,析出大量白色固体,真空抽滤,得到白色固体。滤液减压浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(150毫升),冷却,真空抽滤析出的白色固体,合并两次得到的白色固体,投入下步反应。
2.酶解N-苯乙酰-DL-亮氨酸
将上一步的白色固体加入到10升的反应釜中,加入7500毫升0.05摩尔硼酸缓冲液,用NaOH调pH=8.0,加入200克的固定化青霉素酰化酶,在30℃下搅拌反应4h,停止反应,离心分离出酶,溶液用浓盐酸调pH=1~2,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(375毫升),过滤,固体用水洗至不含L-亮氨酸(茚三酮显色法),直接投入第3步。将滤液、洗液投入第5.1步。
注:固定化青霉素酰化酶可重复利用多次,当酶活为开始的1/2时停止使用。
3.水解N-苯乙酰-D-亮氨酸
将第2步得到的白色固体加入到1升的反应釜中,加入800毫升6摩尔HCl溶液,在120℃下搅拌反应5h,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/5(160毫升),冷却到4℃,真空抽滤,片装晶体苯乙酸直接投入第5.2步。滤液160毫升投入到第4步。
4.结晶与重结晶D-亮氨酸:
将滤液用NH3水调pH=6.01,在4℃冷藏过夜,过滤析出的晶体,滤液浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)至20毫升,4℃下冷藏过夜,真空抽滤,合并两次所得晶体,95%的乙醇重结晶,得到D-亮氨酸156克(产率40%,αD 20=-17°(C=2,6NHCl)。滤液直接用于下次重结晶。
5.重复拆分第二步产生的L-亮氨酸
实施例八:D-缬氨酸的生产工艺
1.合成N-苯乙酰-DL-缬氨酸:
在5升的反应釜中加入468克DL-缬氨酸,360克NaOH,3000毫升水,在10℃下充分搅拌,搅拌下滴加697.5克苯乙酰氯,反应过程中控制pH=8-10,温度10℃以内,滴加完成后保温反应2小时,然后在室温下继续搅拌反应6小时,停止反应,加入浓盐酸将pH调至1-2,析出大量白色固体,真空抽滤,得到白色固体。滤液减压浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(150毫升),冷却,真空抽滤析出的白色固体,合并两次得到的白色固体,投入下步反应。
2.酶解N-苯乙酰-DL-缬氨酸
将上一步的白色固体加入到20升的反应釜中,加入10000毫升0.05摩尔硼酸缓冲液,用NaOH调pH=8.0,加入200克的固定化青霉素酰化酶,在30℃下搅拌反应4h,停止反应,离心分离出酶,溶液用浓盐酸调pH=1~2,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(500毫升),过滤,固体用水洗至不含L-缬氨酸(茚三酮显色法),直接投入第3步。将滤液、洗液投入第5.1步。
注:固定化青霉素酰化酶可重复利用多次,当酶活为开始的1/2时停止使用。
3.水解N-苯乙酰-D-缬氨酸
将第2步得到的白色固体加入到1升的反应釜中,加入700毫升6摩尔HCl溶液,在120℃下搅拌反应5h,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/5(120毫升),冷却到4℃,真空抽滤,片装晶体苯乙酸直接投入第5.2步。滤液120毫升投入到第4步。
4.结晶与重结晶D-缬氨酸:
将滤液用NH3水调pH=6,在4℃冷藏过夜,过滤析出的晶体,滤液浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)至20毫升,4℃下冷藏过夜,真空抽滤,合并两次所得晶体,95%的乙醇重结晶,得到D-缬氨酸187克(产率40%,αD 20=-28.9°(C=2,5NHCl)。滤液直接用于下次重结晶。
实施例九:D-赖氨酸的生产工艺
1.合成N,Nε-二苯乙酰-DL-赖氨酸:
在5升的反应釜中加入146克DL-赖氨酸,160克NaOH,2000毫升水,在10℃下充分搅拌,搅拌下滴加620克苯乙酰氯,反应过程中控制pH=8-10,温度10℃以内,滴加完成后保温反应2小时,然后在室温下继续搅拌反应6小时,停止反应,加入浓盐酸将pH调至1-2,析出大量白色固体,真空抽滤,得到白色固体。滤液减压浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/10(200毫升),冷却,真空抽滤析出的白色固体,合并两次得到的白色固体,投入下步反应。
2.酶解N,Nε-二苯乙酰-DL-赖氨酸
将上一步的白色固体加入到10升的反应釜中,加入5000毫升0.05摩尔硼酸缓冲液,用NaOH调pH=8.0,加入200克的固定化青霉素酰化酶,在30℃下搅拌反应12h,停止反应,离心分离出酶,溶液用浓盐酸调pH=5.5,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(250毫升),过滤,固体用水洗至不含L-赖氨酸(HPLC法),直接投入第3步。将滤液、洗液投入第5.1步。
注:固定化青霉素酰化酶可重复利用多次,当酶活为开始的1/2时停止使用。
3.水解N,Nε-二苯乙酰-DL-赖氨酸
将第2步得到的白色固体加入到1升的反应釜中,加入400毫升6摩尔HCl溶液,在120℃下搅拌反应5h,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/5(80毫升),冷却到4℃,真空抽滤,片装晶体苯乙酸直接投入第5.2步。滤液80毫升投入到第4步。
4.结晶与重结晶D-赖氨酸:
将滤液用NH3水调pH=9.6,在4℃冷藏过夜,过滤析出的晶体,滤液浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)至20毫升,4℃下冷藏过夜,真空抽滤,合并两次所得晶体,95%的乙醇重结晶,得到D-赖氨酸51克(产率35%,αD 20=-21°(C=1,6NHCl)。滤液直接用于下次重结晶。
实施例十:D-鸟氨酸的生产工艺
1.合成N,Nε-二苯乙酰-DL-鸟氨酸:
在5升的反应釜中加入203克DL-鸟氨酸二盐酸盐,160克NaOH,1000毫升水,在10℃下充分搅拌,搅拌下滴加372克苯乙酰氯,反应过程中控制pH=8-10,温度10℃以内,滴加完成后保温反应2小时,然后在室温下继续搅拌反应12小时,停止反应,加入浓盐酸将pH调至1-2,析出大量白色固体,真空抽滤,得到白色固体。滤液减压浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/10(100毫升),冷却,真空抽滤析出的白色固体,合并两次得到的白色固体,投入下步反应。
2.酶解N,Nε-二苯乙酰-DL-鸟氨酸
将上一步的白色固体加入到10升的反应釜中,加入5000毫升0.05摩尔硼酸缓冲液,用NaOH调pH=8.0,加入200克的固定化青霉素酰化酶,在30℃下搅拌反应12h,停止反应,离心分离出酶,溶液用浓盐酸调pH=5.5,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(250毫升),过滤,固体用水洗至不含L-赖氨酸(HPLC法),直接投入第3步。将滤液、洗液投入第5.1步。
注:固定化青霉素酰化酶可重复利用多次,当酶活为开始的1/2时停止使用。
3.水解N,Nε-二苯乙酰-DL-赖氨酸
将第2步得到的白色固体加入到1升的反应釜中,加入400毫升6摩尔HCl溶液,在120℃下搅拌反应5h,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/5(80毫升),冷却到4℃,真空抽滤,片装晶体苯乙酸直接投入第5.2步。滤液80毫升投入到第4步。
4.结晶与重结晶D-鸟氨酸:
将滤液用NH3水调pH=9.6,在4℃冷藏过夜,过滤析出的晶体,滤液浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)至20毫升,4℃下冷藏过夜,真空抽滤,合并两次所得晶体,95%的乙醇重结晶,得到D-鸟氨酸46.2克(产率35%,αD 20=-28.4°(C=2,5NHCl)。滤液直接用于下次重结晶。
实施例十一:D-叔亮氨酸的生产工艺
1.合成N-苯乙酰-DL-叔亮氨酸:
在5升的反应釜中加入262克DL-叔亮氨酸,200克NaOH,1000毫升水,在10℃下充分搅拌,搅拌下滴加400克苯乙酰氯,反应过程中控制pH=8-10,温度10℃以内,滴加完成后保温反应2小时,然后在室温下继续搅拌反应6小时,停止反应,加入浓盐酸将pH调至1-2,析出大量白色固体,真空抽滤,得到白色固体。滤液减压浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/10(100毫升),冷却,真空抽滤析出的白色固体,合并两次得到的白色固体,投入下步反应。
2.酶解N-苯乙酰-DL-叔亮氨酸
将上一步的白色固体加入到10升的反应釜中,加入5000毫升0.05摩尔硼酸缓冲液,用NaOH调pH=8.0,加入220克的固定化青霉素酰化酶,在30℃下搅拌反应6h,停止反应,离心分离出酶,溶液用浓盐酸调pH=1~2,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(250毫升),过滤,固体用水洗至不含L-叔亮氨酸(茚三酮显色法),直接投入第3步。将滤液、洗液投入第5.1步。
注:固定化青霉素酰化酶可重复利用多次,当酶活为开始的1/2时停止使用。
3.水解N-苯乙酰-D-叔亮氨酸
将第2步得到的白色固体加入到1升的反应釜中,加入500毫升6摩尔HCl溶液,在120℃下搅拌反应5h,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/5(100毫升),冷却到4℃,真空抽滤,片装晶体苯乙酸直接投入第5.2步。滤液160毫升投入到第4步。
4.结晶与重结晶D-叔亮氨酸:
将滤液用NH3水调pH=6.1,在4℃冷藏过夜,过滤析出的晶体,滤液浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)至20毫升,4℃下冷藏过夜,真空抽滤,合并两次所得晶体,95%的乙醇重结晶,得到D-叔亮氨酸156克(收率40%,αD 20=-6.92°(C=2,5NHCl)。滤液直接用于下次重结晶。
实施例十二:D-对氟苯甘氨酸的生产工艺
1.合成N-苯乙酰-DL-对氟苯甘氨酸:
在5升的反应釜中加入169克DL-对氟苯甘氨酸,110克NaOH,1300毫升水,在10℃下充分搅拌,搅拌下滴加180克苯乙酰氯,反应过程中控制pH=8-10,温度10℃以内,滴加完成后保温反应2小时,然后在室温下继续搅拌反应6小时,停止反应,加入浓盐酸将pH调至1-2,析出大量白色固体,真空抽滤,得到白色固体。滤液减压浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/10(130毫升),冷却,真空抽滤析出的白色固体,合并两次得到的白色固体,投入下步反应。
2.酶解N-苯乙酰-DL-对氟苯甘氨酸
将上一步的白色固体加入到10升的反应釜中,加入5000毫升0.05mol/L硼酸缓冲液,用NaOH调pH=8.0,加入120克的固定化青霉素酰化酶,在30℃下搅拌反应6h,停止反应,离心分离出酶,溶液用浓盐酸调pH=1~2,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(250毫升),过滤,固体用水洗至不含L-对氟苯甘氨酸(茚三酮显色法),直接投入第3步。将滤液、洗液投入第5.1步。
注:固定化青霉素酰化酶可重复利用多次,当酶活为开始的1/2时停止使用。
3.水解N-苯乙酰-D-对氟苯甘氨酸
将第2步得到的白色固体加入到1升的反应釜中,加入350毫升6摩尔HCl溶液,在120℃下搅拌反应5h,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/5(100毫升),冷却到4℃,真空抽滤,片装晶体苯乙酸直接投入第5.2步。滤液100毫升投入到第4步。
4.结晶与重结晶D-对氟苯甘氨酸:
将滤液用NH3水调pH=6.4,在4℃冷藏过夜,过滤析出的晶体,滤液浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)至20毫升,4℃下冷藏过夜,真空抽滤,合并两次所得晶体,95%的乙醇重结晶,得到D-对氟苯甘氨酸68克(收率40%,αD 20=-137.5°(C=2,1NHCl)。滤液直接用于下次重结晶。
实施例十三:D-邻氯苯甘氨酸的生产工艺
1.合成N-苯乙酰-DL-邻氯苯甘氨酸:
在10升的反应釜中加入370克DL-邻氯苯甘氨酸,240克NaOH,4000毫升水,在10℃下充分搅拌,搅拌下滴加372克苯乙酰氯,反应过程中控制pH=8-10,温度10℃以内,滴加完成后保温反应2小时,然后在室温下继续搅拌反应6小时,停止反应,加入浓盐酸将pH调至1-2,析出大量白色固体,真空抽滤,得到白色固体。滤液减压浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/20(200毫升),冷却,真空抽滤析出的白色固体,合并两次得到的白色固体,投入下步反应。
2.酶解N-苯乙酰-DL-邻氯苯甘氨酸
将上一步的白色固体加入到20升的反应釜中,加入10000毫升0.05mol/L硼酸缓冲液,用NaOH调pH=8.0,加入150克的固定化青霉素酰化酶,在30℃下搅拌反应6h,停止反应,离心分离出酶,溶液用浓盐酸调pH=1-2,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/30(330毫升),过滤,固体用水洗至不含L-邻氯苯甘氨酸(茚三酮显色法),直接投入第3步。将滤液、洗液投入第5.1步。
注:固定化青霉素酰化酶可重复利用多次,当酶活为开始的1/2时停止使用。
3.水解N-苯乙酰-D-邻氯苯甘氨酸
将第2步得到的白色固体加入到1升的反应釜中,加入600毫升6mol/L HCl溶液,在120℃下搅拌反应5h,真空浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)使之为原体积的1/5(120毫升),冷却到4℃,真空抽滤,片状晶体苯乙酸直接投入第5.2步。滤液120毫升投入到第4步。
4.结晶与重结晶D-邻氯苯甘氨酸:
将滤液用NH3水调pH=6.5,在4℃冷藏过夜,过滤析出的晶体,滤液浓缩(真空度0.1p.m,温度60℃)至20毫升,4℃下冷藏过夜,真空抽滤,合并两次所得晶体,95%的乙醇重结晶,得到D-邻氯苯甘氨酸148克(收率40%,αD 20=-112.4°(C=2,1NHCl)。滤液直接用于下次重结晶。
Claims (10)
1.一种D-氨基酸的制备方法,其特征在于:以DL-氨基酸为原料,衍生得到N-苯乙酰-DL-氨基酸,在水溶液下用酶催化不对称水解,得到N-苯乙酰-D-氨基酸,分离回收酶;将所得N-苯乙酰-D-氨基酸通过化学水解,结晶,得到D-氨基酸。
2.根据权利要求1所述的D-氨基酸的制备方法,其特征在于:所述DL-氨基酸为DL-蛋氨酸、DL-丙氨酸、DL-谷氨酸、DL-天冬氨酸、DL-苯丙氨酸、DL-苯甘氨酸、DL-亮氨酸、DL-缬氨酸、DL-赖氨酸、DL-鸟氨酸、DL-叔亮氨酸、DL-对氟苯甘氨酸、DL-邻氯苯甘氨酸。
3.根据权利要求1所述的D-氨基酸的制备方法,其特征在于:所述的D-氨基酸为D-蛋氨酸、D-丙氨酸、D-谷氨酸、D-天冬氨酸、D-苯丙氨酸、D-苯甘氨酸、D-亮氨酸、D-缬氨酸、D-赖氨酸、D-鸟氨酸、D-叔亮氨酸、D-对氟苯甘氨酸、D-邻氯苯甘氨酸。
4.根据权利要求1所述的D-氨基酸的制备方法,其特征在于:在0-40℃下,NaOH溶液为反应介质,在搅拌下DL-氨基酸与苯乙酰氯反应合成N-苯乙酰-DL-氨基酸,DL-氨基酸和苯乙酰氯的摩尔比为1∶(1-1.5)。
5.根据权利要求1所述的D-氨基酸的制备方法,其特征在于:酶为固定化青霉素酰化酶。
6.根据权利要求1所述的D-氨基酸的制备方法,其特征在于:酶催化不对称水解中,底物浓度0.1-1mol/L,反应时间2-12小时,反应温度20-40℃,反应pH=6-10,搅拌速率为100-300转/分,酶与N-苯乙酰-DL-氨基酸质量比为0.1-10∶1。
7.根据权利要求1所述的D-氨基酸的制备方法,其特征在于:N-苯乙酰-D-氨基酸化学水解为无机酸酸水解,无机酸浓度为3-6mol/L,无机酸为盐酸、硫酸、磷酸。
8.根据权利要求1所述的D-氨基酸的制备方法,其特征在于:N-苯乙酰-D-氨基酸化学水解的温度为100-140℃,反应时间为1-6小时。
9.根据权利要求1所述的D-氨基酸的制备方法,其特征在于:将N-苯乙酰-D-氨基酸经过化学水解得到的D-氨基酸的溶液用碱调至等电点,冷藏8-12小时,结晶,所用的碱为氨水、氨气、三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾。
10.根据权利要求1所述的D-氨基酸的制备方法,其特征在于:将得到的D-氨基酸通过重结晶纯化,纯化所用的溶剂为水和有机溶剂的混合物,有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇及丙酮中的一种或任意混合物,纯化所用的水和有机溶剂的体积比为:(10-5)∶1。
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Cited By (8)
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CN102352388A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-02-15 | 重庆邮电大学 | 一种制备l-2-氨基己二酸的化学-酶法 |
CN102352389A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-02-15 | 重庆邮电大学 | 一种制备l-对氟苯甘氨酸的化学-酶法 |
CN102352392A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-02-15 | 重庆邮电大学 | 一种制备d-酪氨酸的化学-酶法 |
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CN102432413A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-05-02 | 重庆邮电大学 | 一种提高d-氨基酸手性纯度的纯化方法 |
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101864464A (zh) * | 2010-04-29 | 2010-10-20 | 重庆凯乐尔生物催化技术有限公司 | 一种制备氯吡格雷手性中间体(s)-邻氯苯甘氨酸甲酯的化学-酶法 |
CN102533888A (zh) * | 2010-12-29 | 2012-07-04 | 浙江九洲药物科技有限公司 | 连续化酶法生产l-叔亮氨酸 |
CN102533888B (zh) * | 2010-12-29 | 2015-07-15 | 浙江九洲药物科技有限公司 | 连续化酶法生产l-叔亮氨酸 |
CN102352388A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-02-15 | 重庆邮电大学 | 一种制备l-2-氨基己二酸的化学-酶法 |
CN102352389A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-02-15 | 重庆邮电大学 | 一种制备l-对氟苯甘氨酸的化学-酶法 |
CN102352392A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-02-15 | 重庆邮电大学 | 一种制备d-酪氨酸的化学-酶法 |
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