CN102586349A - 一种微生物还原和化学催化氢化组合制备(r)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯方法 - Google Patents
一种微生物还原和化学催化氢化组合制备(r)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102586349A CN102586349A CN2012100436596A CN201210043659A CN102586349A CN 102586349 A CN102586349 A CN 102586349A CN 2012100436596 A CN2012100436596 A CN 2012100436596A CN 201210043659 A CN201210043659 A CN 201210043659A CN 102586349 A CN102586349 A CN 102586349A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phenylbutyrate
- cgmcc
- hydroxyl
- hydroxy
- ethyl
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
以博伊丁假丝酵母CandidaboidiniiCGMCC No.2159整细胞为生物催化剂,区域选择性和对映选择性催化2,4-二羰基-4-苯基丁酸乙酯为(R)-2-羟基-4-羰基-4-苯基丁酸乙酯,收率92%,ee99%。(R)-2-羟基-4-羰基-4-苯基丁酸乙酯利用Pd-C催化氢化为(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯,收率98%,ee99%。本发明提出的方法具有收率和光学纯度高,环境友好的特点,适合血管紧张素转化酶抑制剂-普利类抗高血压药物手性中间体(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的高效制备。
Description
技术领域
本发明涉及一种微生物还原和化学催化氢化组合制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯方法,属于生物-化学催化还原手性药物中间体技术领域。
背景技术
(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯是血管紧张素转化酶抑制剂-普利类抗高血压药物的关键手性中间体,其制备方法主要包括化学法和生物法。
化学法:化学法包括化学拆分法和化学不对称合成法。
化学拆分法通常采用手性有机胺如(S)-1-对苯基乙胺、(S)-2-苯基-3-甲基丁胺、氯霉素中间体D-(-)-苏式-2-氨基-1(4-硝基苯基)-1,3-丙二醇为拆分剂对(R,S)-2-羟基-4-苯基丁酸进行拆分,然后酯化为(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯。由于手性胺价格通常比较昂贵,拆分收率低,因而使用价值不大。
以D-苹果酸等为手性源合成(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯(例如公开号EP0759424),不仅手性源价格昂贵,而且步骤繁多,副产物多,导致分离纯化困难。采用Pt/Al2O3/H2体系,以10,11-二氢辛可尼定和10,11-二氢辛可尼定甲醚为手性修饰催化氢化2-羰基-4-苯基丁酸乙酯为(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯,需要高温高压,对映选择性不高(ee 91%)(J Am Chem Soc,1999,121,4920-4921)。
生物法:生物法包括生物拆分法和生物合成法。
生物拆分法通常以脂肪酶如Novozymes 435、Pseudomonas cepacia脂肪酶为生物催化剂催化(R,S)-2-羟基-4-苯基丁酸(乙酯)的对映选择性酰化或水解制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸(乙酯)。尽管这些脂肪酶具有高度的对映选择性,但生物拆分同化学拆分一样,产物的分离困难,理论收率仅为50%,而且另一对映体(S)-2-羟基-4-苯基丁酸(乙酯)很难消旋化。
与生物拆分法相比,以产羰基还原酶菌株的整细胞为生物催化剂,通过2-羧基-4-苯基丁酸(乙酯)对映选择性还原制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸(乙酯)更有潜在的应用价值。Stewart等(J Mol Catal B: Enzymatic, 2002, 17, 101-105)采用源于Saccharomyces cerevisiae的脱氢酶Yprlp,以NADH为辅酶,还原2-羰基-4-苯基丁酸乙酯,得到(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯(97% ee)。Yun等人(Biotechnol Prog, 2005, 21, 366-371)采用重组E.coli BL21,在NADPH存在下,还原2-羰基-4-苯基丁酸得到97% ee的(R)-2-羟基-4-苯基丁酸。Baskar等(J Mol Catal B: Enzymatic, 2004, 27, 13-17)报道了采用野生胡萝卜细胞还原2-羰基-4-苯基丁酸乙酯,尽管ee达到99%,但反应时间太长,需要10天。以Candida boidinii CGMCC 2.2159整细胞催化2-羰基-4-苯基丁酸乙酯还原制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯,收率92%,ee 99%(CN101314784,Adv Synth Catal, 2008, 350, 426-430)。
以微生物整细胞为生物催化剂催化还原2-羰基-4-苯基丁酸乙酯制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯,由于2-羰基-4-苯基丁酸乙酯在水中的溶解度太差,不得不采用低的底物浓度,因而转化效率太低。此外,作为原料的2-羰基-4-苯基丁酸乙酯通常是苯乙基溴和草酸二乙酯通过格氏反应合成的,因而成本较高。因此,开发更清洁的环境友好的(R)-2-羟基羟基-4-苯基丁酸乙酯制备方法是非常有意义的。
发明内容
本发明的目的是提供一种微生物还原和化学催化氢化组合制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法,提高(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的收率和光学纯度。
本方法以廉价的2,4-二羰基-4-苯基丁酸乙酯为原料,利用微生物中的羰基还原酶,区域选择性和对映选择性催化还原为(R)-2-羟基-4-羰基-4-苯基丁酸乙酯并进一步利用Pd-C催化氢化为(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯。
技术路线如下:
一种微生物还原和化学催化氢化组合制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯方法,包括如下步骤:
(1)细胞培养:将粪产碱杆菌、节杆菌或木糖氧化无色杆菌用培养基Ⅰ,28℃培养48h,离心,获得湿菌体Ⅰ;或将博伊丁假丝酵母或皮状丝孢酵母用培养基Ⅱ,28℃培养48h,离心,获得湿菌体Ⅱ;
(2)按如下反应体系催化2,4-二羰基-4-苯基丁酸乙酯还原为(R)-2-羟基-4-羰基-4-苯基丁酸乙酯:每10mg 2,4-二羰基-4-苯基丁酸乙酯与50mg葡萄糖和1g湿菌体Ⅰ或湿菌体Ⅱ以及10mL磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液混合,pH7.0,30℃下搅拌反应12~24h。
(3)将(R)-2-羟基-4-羰基-4-苯基丁酸乙酯溶解在1mol/L HCl-乙醇溶液中,加入Pd-C催化剂,通入氢气,反应6h,过滤,减压浓缩至干,得到(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:1)筛选的产羰基还原酶菌株Candida boidinii CGMCC 2159具有高度的区域选择性和对映选择性,能够有效催化2,4-二羰基-4-苯基丁酸乙酯还原为(R)-2-羟基-4-羰基-4-苯基丁酸乙酯,无副产物产生,简化了分离过程;2)生物催化与Pd-C催化氢化的组合制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯,收率和光学纯度高,过程绿色,成本低廉。
具体实施方式
以下是以博伊丁假丝酵母Candida boidinii CGMCC 2159细胞为生物催化剂,催化2,4-二羰基-4-苯基丁酸乙酯区域选择性和对映选择性还原,制备(R)-2-羟基-4-羰基-4-苯基丁酸乙酯并进一步采用Pd-C催化剂催化氢化为(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的实施例,但本发明并不限于所列出的几个实例。
实施例1:2,4-二羰基-4-苯基丁酸乙酯制备
将13.6g 乙醇钠加入100mL苯中,5~10℃下滴加29.2ml(0.2mol)草酸二乙酯,然后搅拌下滴加22.8mL(0.2mol)苯乙酮,5~10℃下搅拌过夜,过滤,黄色固体用苯洗涤(2×50mL),然后分散在50mL盐酸溶液中(6mol/L),加入50mL异丙醚萃取,有机层用饱和食盐水洗涤,硫酸镁干燥,减压蒸干,得黄色油状物,用正己烷重结晶,得淡黄色固体42g,收率90%。
实施例2:产羰基还原酶菌株筛选
Alcaligenes faecalis CGMCC 1786、1837、2006或Arthrobacter sp.CGMCC 1008或Achrombacter xylosoxidans subsp. denitrificans CGMCC 2679或Achromobater xylosoxidans subsp. xylosoxidans CGMCC 2007的培养基Ⅰ组成为(g/L):蛋白胨10,牛肉膏3、氯化钠5,培养基ⅠpH7.0。
Candida boidinii CGMCC 2162、2159或 Trichosporon cutaneum CGMCC 570的培养基Ⅱ组成为(g/L):蛋白胨10,酵母膏5、葡萄糖1,培养基ⅡpH7.0。
上述菌株细胞在28℃下培养48h,离心10min(8000rpm),收集菌体,用冷生理盐水洗涤两次,得细胞湿菌体Ⅰ或湿菌体Ⅱ。
筛选反应条件:1g湿菌体Ⅰ或湿菌体Ⅱ悬浮在10mL磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液(50mmol/L,pH7.0)中,加入50mg葡萄糖和10mg 2,4-二羰基-4-苯基丁酸乙酯,30℃下摇床反应12或24h,离心,上清液用乙酸乙酯萃取(3×10mL),有机层合并,无水硫酸镁干燥过夜,过滤,手性液相色谱测定产率和对映体过量(ee)。
分析方法:色谱柱:Chiracel OD-H(5×250mm),流动相:正己烷/异丙醇(90:10,v/v),流速:1.0ml/min,检测波长:254nm,温度:25℃。
序号 | 菌株 | 时间(小时) | 产率(%) | 对映体过量(%) |
1 | 粪产碱杆菌 CGMCC 1786 | 24 | 95 | 10 (R) |
2 | 粪产碱杆菌CGMCC 1837 | 12 | 22 | 13 (R) |
3 | 粪产碱杆菌 CGMCC 2006 | 24 | 37 | 55 (R) |
4 | 节杆菌CGMCC 1008 | 24 | 91 | 48 (R) |
5 | 木糖氧化无色杆菌反硝化亚种CGMCC 2679 | 24 | 88 | 16 (R) |
6 | 木糖氧化无色杆菌木糖氧化亚种CGMCC 2007 | 24 | 89 | 56 (R) |
7 | 博伊丁假丝酵母 CGMCC 2162 | 12 | 44 | 16 (R) |
8 | 博伊丁假丝酵母CGMCC 2159 | 12 | 88 | 99 (R) |
9 | 皮状丝孢酵母CGMCC 570 | 12 | 13 | 39 (R) |
由上表,对映体过量(ee)最高的为博伊丁假丝酵母Candida boidinii CGMCC 2159的99%,所以最优的选用博伊丁假丝酵母Candida boidinii CGMCC 2159细胞。
实施例3:(R)-2-羟基-4-羰基-4-苯基丁酸乙酯制备
将1000g 博伊丁假丝酵母Candida boidinii CGMCC 2159湿菌体悬浮在10L 0.1mol/L磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液中(pH7.0),加入50g葡萄糖和10g 2,4-二羰基-4-苯基丁酸乙酯,30℃下搅拌反应12h,TLC跟踪反应。反应完全后,离心去除细胞,滤液浓缩至500ml左右,用乙酸乙酯萃取(3×500ml),有机层合并,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸镁干燥过夜,过滤,减压蒸出溶剂,得淡黄色(R)-2-羟基-4-羰基-4-苯基丁酸乙酯固体9.5g,收率95%,对映体过量ee99%。
实施例4:(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯制备
将2.2g(10mmol)(R)-2-羟基-4-羰基-4-苯基丁酸溶解在20ml 1M HCl-乙醇溶液中,加入0.2g 5% Pd-C催化剂,通入氢气,反应6h。反应完成后,过滤,减压浓缩至干,得(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯2.1g,收率98%,对映体过量ee99%。
Claims (3)
1.一种微生物还原和化学催化氢化组合制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯方法,包括如下步骤:
(1)细胞培养:将粪产碱杆菌、节杆菌或木糖氧化无色杆菌用培养基Ⅰ,28℃培养48h,离心,获得湿菌体Ⅰ;或将博伊丁假丝酵母或皮状丝孢酵母用培养基Ⅱ,28℃培养48h,离心,获得湿菌体Ⅱ;
(2)按如下反应体系催化2,4-二羰基-4-苯基丁酸乙酯还原为(R)-2-羟基-4-羰基-4-苯基丁酸乙酯:每10mg 2,4-二羰基-4-苯基丁酸乙酯与50mg葡萄糖和1g湿菌体Ⅰ或湿菌体Ⅱ以及10mL磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液混合,pH7.0,30℃下搅拌反应12~24h;
(3)将(R)-2-羟基-4-羰基-4-苯基丁酸乙酯溶解在1mol/L HCl-乙醇溶液中,加入Pd-C催化剂,通入氢气,反应6h,过滤,减压浓缩至干,得到(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯。
2.根据权利要求1所述一种微生物还原和化学催化氢化组合制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯方法,其特征是:步骤(1)中所述粪产碱杆菌为Alcaligenes faecalis CGMCC 1786或1837或2006;节杆菌为Arthrobacter sp.CGMCC 1008;木糖氧化无色杆菌为反硝化亚种Achrombacter xylosoxidans subsp. denitrificans CGMCC 2679或木糖氧化亚种Achromobater xylosoxidans subsp. xylosoxidans CGMCC 2007;博伊丁假丝酵母为Candida boidinii CGMCC 2162或2159;皮状丝孢酵母为Trichosporon cutaneum CGMCC 570。
3.根据权利要求1所述一种微生物还原和化学催化氢化组合制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯方法,其特征是:步骤(1)中所述培养基Ⅰ组成为:蛋白胨10g/L,牛肉膏3g/L、氯化钠5g/L,培养基pH7.0;培养基Ⅱ组成为:蛋白胨10g/L,酵母膏5g/L、葡萄糖1g/L,培养基pH7.0。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210043659.6A CN102586349B (zh) | 2012-02-24 | 2012-02-24 | 一种微生物还原和化学催化氢化组合制备(r)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210043659.6A CN102586349B (zh) | 2012-02-24 | 2012-02-24 | 一种微生物还原和化学催化氢化组合制备(r)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102586349A true CN102586349A (zh) | 2012-07-18 |
CN102586349B CN102586349B (zh) | 2014-12-03 |
Family
ID=46475573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210043659.6A Active CN102586349B (zh) | 2012-02-24 | 2012-02-24 | 一种微生物还原和化学催化氢化组合制备(r)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102586349B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104313064A (zh) * | 2014-10-01 | 2015-01-28 | 青岛科技大学 | 一种细胞法生产手性溴苯基丙酸甲酯的方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1621519A (zh) * | 2003-11-25 | 2005-06-01 | 中国科学院微生物研究所 | 一种血红密孔菌gw菌漆酶的制备方法 |
CN1908177A (zh) * | 2006-08-29 | 2007-02-07 | 张鹏 | 酶转化生产l—鸟氨酸的方法 |
CN1986773A (zh) * | 2006-10-13 | 2007-06-27 | 秦皇岛领先科技发展有限公司 | 一种中温型虾青素产生菌及其培养方法 |
CN101104075A (zh) * | 2007-05-22 | 2008-01-16 | 中国海洋大学 | 基因工程酿酒酵母菌活疫苗及其制备方法和应用 |
CN101134942A (zh) * | 2007-05-30 | 2008-03-05 | 中国海洋大学 | 一种利用海洋酵母菌生产单细胞蛋白的工艺 |
CN101165165A (zh) * | 2007-10-10 | 2008-04-23 | 首都师范大学 | 东方伊萨酵母的新用途 |
CN101386821A (zh) * | 2007-09-14 | 2009-03-18 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 一株特效氨化菌及其处理废水的方法 |
CN101735318A (zh) * | 2008-11-05 | 2010-06-16 | 中华人民共和国北京出入境检验检疫局 | 检测烟草脆裂病毒的细胞株、单克隆抗体和试剂盒 |
-
2012
- 2012-02-24 CN CN201210043659.6A patent/CN102586349B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1621519A (zh) * | 2003-11-25 | 2005-06-01 | 中国科学院微生物研究所 | 一种血红密孔菌gw菌漆酶的制备方法 |
CN1908177A (zh) * | 2006-08-29 | 2007-02-07 | 张鹏 | 酶转化生产l—鸟氨酸的方法 |
CN1986773A (zh) * | 2006-10-13 | 2007-06-27 | 秦皇岛领先科技发展有限公司 | 一种中温型虾青素产生菌及其培养方法 |
CN101104075A (zh) * | 2007-05-22 | 2008-01-16 | 中国海洋大学 | 基因工程酿酒酵母菌活疫苗及其制备方法和应用 |
CN101134942A (zh) * | 2007-05-30 | 2008-03-05 | 中国海洋大学 | 一种利用海洋酵母菌生产单细胞蛋白的工艺 |
CN101386821A (zh) * | 2007-09-14 | 2009-03-18 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 一株特效氨化菌及其处理废水的方法 |
CN101165165A (zh) * | 2007-10-10 | 2008-04-23 | 首都师范大学 | 东方伊萨酵母的新用途 |
CN101735318A (zh) * | 2008-11-05 | 2010-06-16 | 中华人民共和国北京出入境检验检疫局 | 检测烟草脆裂病毒的细胞株、单克隆抗体和试剂盒 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104313064A (zh) * | 2014-10-01 | 2015-01-28 | 青岛科技大学 | 一种细胞法生产手性溴苯基丙酸甲酯的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102586349B (zh) | 2014-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Martín-Matute et al. | Combined ruthenium (II) and lipase catalysis for efficient dynamic kinetic resolution of secondary alcohols. Insight into the racemization mechanism | |
Gröger et al. | Enantioselective reduction of ketones with “designer cells” at high substrate concentrations: highly efficient access to functionalized optically active alcohols | |
Kurbanoglu et al. | Asymmetric reduction of substituted acetophenones using once immobilized Rhodotorula glutinis cells | |
Martín-Matute et al. | Dynamic kinetic resolution catalyzed by enzymes and metals | |
CN101372676B (zh) | 一株红球菌以及利用该菌株制备光学纯手性亚砜的用途 | |
Şahin | Green synthesis of enantiopure (S)‐1‐(benzofuran‐2‐yl) ethanol by whole‐cell biocatalyst | |
Titu et al. | Enantiomerically pure allylic alcohols: preparation by Candida parapsilosis ATCC 7330 mediated deracemisation | |
He et al. | Microbial reduction of ethyl acetoacetate to ethyl (R)-3-hydroxybutyrate in an ionic liquid containing system | |
Şahin | Synthesis of enantiopure (S)‐6‐chlorochroman‐4‐ol using whole‐cell Lactobacillus paracasei biotransformation | |
Andrade et al. | Improving the enantioselective bioreduction of aromatic ketones mediated by Aspergillus terreus and Rhizopus oryzae: the role of glycerol as a co-solvent | |
Zilbeyaz et al. | Highly enantiomeric reduction of acetophenone and its derivatives by locally isolated Rhodotorula glutinis | |
Xie et al. | Adzuki bean: a new resource of biocatalyst for asymmetric reduction of aromatic ketones with high stereoselectivity and substrate tolerance | |
Kalay et al. | Regioselective asymmetric bioreduction of trans‐4‐phenylbut‐3‐en‐2‐one by whole‐cell of Weissella cibaria N9 biocatalyst | |
Winkler et al. | Asymmetric synthesis of O‐protected acyloins using enoate reductases: stereochemical control through protecting group modification | |
Strübing et al. | Dynamic kinetic resolution of primary alcohols with an unfunctionalized stereogenic center in the β‐position | |
Liu et al. | Enantioselective reduction of acetophenone analogues using carrot and celeriac enzymes system | |
Comasseto et al. | Biotransformations of ortho-, meta-and para-aromatic nitrocompounds by strains of Aspergillus terreus: Reduction of ketones and deracemization of alcohols | |
Nasario et al. | Deracemization of 1-phenylethanol via tandem biocatalytic oxidation and reduction | |
Şahin | First green synthesis of (R)-2-methyl-1-phenylpropan-1-ol using whole-cell Lactobacillus paracasei BD101 biotransformation | |
CN105274027A (zh) | 类产碱假单胞菌株及其在制备西他列汀中间体中的应用 | |
Zagozda et al. | Enantioselective reduction of α, β-unsaturated ketones by Geotrichum candidum, Mortierella isabellina and Rhodotorula rubra yeast | |
CN102586349B (zh) | 一种微生物还原和化学催化氢化组合制备(r)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯方法 | |
CN102206683A (zh) | 一种酵母全细胞催化合成光学活性芳基邻二醇的方法 | |
CN101538542B (zh) | 一种假单胞菌酯酶及其用于制备光学纯扁桃酸及其衍生物的用途 | |
CN100372926C (zh) | 恶臭假单胞菌及其在拆分扁桃酸外消旋体中的应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |