CN107326061B - 一种采用生物酶催化立体选择性拆分卡洛芬对映体的方法 - Google Patents

一种采用生物酶催化立体选择性拆分卡洛芬对映体的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107326061B
CN107326061B CN201710537442.3A CN201710537442A CN107326061B CN 107326061 B CN107326061 B CN 107326061B CN 201710537442 A CN201710537442 A CN 201710537442A CN 107326061 B CN107326061 B CN 107326061B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carprofen
enantiomer
cyclodextrin
candida antarctica
antarctica lipase
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.)
Active
Application number
CN201710537442.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107326061A (zh
Inventor
唐课文
张盼良
刘光勇
许卫凤
熊碧权
刘宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Institute of Science and Technology
Original Assignee
Hunan Institute of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Institute of Science and Technology filed Critical Hunan Institute of Science and Technology
Priority to CN201710537442.3A priority Critical patent/CN107326061B/zh
Publication of CN107326061A publication Critical patent/CN107326061A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107326061B publication Critical patent/CN107326061B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P41/00—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture
    • C12P41/003—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture by ester formation, lactone formation or the inverse reactions
    • C12P41/005—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture by ester formation, lactone formation or the inverse reactions by esterification of carboxylic acid groups in the enantiomers or the inverse reaction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00—Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/10—Nitrogen as only ring hetero atom

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本专利介绍了获得卡洛芬单一对映体的一种新的手性拆分方法，即酶催化立体选择性水解卡洛芬酯对映体合成卡洛芬单一对映体的方法。利用南极假丝酵母脂肪酶A高选择性、高催化效率水解卡洛芬甲酯映体及环糊精对卡洛芬甲酯对映体的增溶作用，加速卡洛芬甲酯对映体在磷酸盐缓冲溶液中水解反应；底物转化率和产物光学纯度分别可达48.00%和96.24%，立体选择性E>145；该方法克服了一般拆分技术所存在的光学纯度低、产率低、污染环境等问题，且该方法可实现卡洛芬甲酯对映体水解的高转化率和高选择性，从而实现了拆分手性化合物的无毒无害、环保而且反应条件温和，设备简单，操作简便，成本低等目的。

Description

一种采用生物酶催化立体选择性拆分卡洛芬对映体的方法
技术领域
本发明属于生物法制备手性化合物，涉及一种应用南极假丝酵母脂肪酶A立体选择性催化水解卡洛芬酯对映体合成（S）-卡洛芬对映体的方法。将南极假丝酵母脂肪酶A（简称为lipase A）用于水解（1）所示结构的外消旋卡洛芬酯合成单一构型的（2）。
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE004
（1） （2）
【背景技术】
卡洛芬(Carprofen)是一种亲脂性的非甾体高效抗炎药，由于其抗炎效果好，副作用小。主要用于动物关节治疗，与其他非甾体抗炎药(NSAID)相比，作用明显且对胃肠道、肾脏毒害作用小。由于卡洛芬的药效好，产品附加值高，在美国、加拿大和欧洲等多个国家已获得广泛应用，国内已有多家科研单位和厂家对其进行了合成研究，但有关其合成工艺的报道并不多见。文献报道，对于非甾体高效抗炎药一般是(S)型对映体具有抗炎活性，而(R)型对映体无药效或有毒副作用，且（S）-卡洛芬在动物体内代谢速度快于（R）-卡洛芬；为了减少给药量和对人体产生的毒副作用，开发卡洛芬单一对映体的制备方法具有重要意义。
单一手性药物对映体的获得方法主要有化学合成法和外消旋体拆分法。化学合成法易产生大量无效甚至对环境有害的对映体造成环境污染。到目前为止，工业应用中占主导地位的手性制备工艺仍然是外消旋体拆分法。它的工艺简单、易于工业化生产、成本较低、开发时间较短。常见的外消旋拆分技术包括结晶法、色谱法、膜法、酶或微生物法、萃取法等。其中手性溶剂萃取法因为容易实现连续生产、容易工业放大、操作简单、生产成本低、适用范围广等，正受到越来越多的关注，被认为是最具发展潜力和应用前景的手性拆分技术之一。目前困扰手性溶剂萃取法大规模工业应用的关键问题是手性萃取剂选择性不够高、产率低。而酶法拆分能够利用酶的高度立体、位点、区域选择性,催化化学合成的外消旋体或衍生物中的某一对映体进行水解以获得高产率、高选择性的单一对映体，具有选择性高、反应条件温和、反应较稳定及易于工业化的特点。同时，酶法拆分可以解决化学合成易造成环境污染，产生大量无效甚至对环境有害的对映体问题,对于保护人类的自然环境和健康具有极为重要的意义。
本发明中公开了一种利用南极假丝酵母脂肪酶A立体选择性催化水解卡洛芬酯对映体合成（S）-卡洛芬对映体的方法，本发明利用南极假丝酵母脂肪酶A对卡洛芬酯对映体的高选择性、高催化效率，利用绿色添加剂环糊精提高卡洛芬酯对映体的溶解度，从而加速卡洛芬酯对映体在缓冲溶液中水解，催化效率高，产物光学纯度高。该技术解决了一般拆分技术所存在的低光学纯度和产率低的问题，同时该方法反应条件温和、绿色环保、操作简便。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种获得单一构型（S）-卡洛芬的高效技术。
本发明针对于一般外消旋体拆分法分离手性对映体的产物光学纯度及其产率不高等难题，提出了一种获得（S）-卡洛芬的方法—利用南极假丝酵母脂肪酶A对卡洛芬酯对映体的高选择性、高催化效率合成单一对映体卡洛芬的方法。
本发明的技术方案：首先将一定浓度的磷酸盐缓冲溶液作为反应体系，向磷酸盐缓冲溶液中加入一定量的环糊精；用磷酸调节溶液pH为3.0-9.0；将一定浓度的卡洛芬酯对映体和南极假丝酵母脂肪酶A加入到上述溶液中，卡洛芬酯对映体的浓度为5-100 mmol，南极假丝酵母脂肪酶A的浓度为5-60 mg/mL，环糊精浓度为5-100 mmol/L；于25 mL的反应管中在一定转速下加热反应一定时间并对反应进行监测。并通过高效液相色谱仪对产物进行定性和定量检测;测得产物的光学纯度>96%，底物转化率可达48%，立体选择性E>145。
其中，
磷酸盐选自磷酸二氢钠，磷酸氢二钠，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾中的一种或几种；
环糊精选自羟乙基-β-环糊精，羟丙基-β-环糊精，甲基化-β-环糊精，羧甲基-β-环糊精，磺丁基-β-环糊精中的其中一种；
本发明相比现有技术有如下优势：
本发明利用lipase A对卡洛芬酯对映体的高立体选择性、高催化效率以及环糊精对卡洛芬酯在水中的增溶作用，加速卡洛芬酯对映体在磷酸盐缓冲溶液中水解反应，且该方法反应条件温和、绿色环保、生物酶可重复利用；本发明采用lipase A对卡洛芬酯对映体进行拆分，通过控制反应温度、磷酸盐缓冲溶液pH值、酶浓度、环糊精浓度等条件，可提高(S)-卡洛芬的纯度和产率。本方法实施方法简单，操作简便。
【具体实施方式】
下面结合本发明的实施例对本发明做进一步说明：
一、测试与分析
本发明所述实施例中分离产物的对映体过剩量和底物转化率采用爱尔兰安捷伦科技公司Waters e2695高效液相色谱仪分析以及苏州科盛实验设备有限公司的SunFireTMODS-3色谱柱（150 mm × 4.6 mm，5 μm）。
二、实施例
实施例1
将20mmol的卡洛芬酯对映体和5 mg的几种商品化脂肪酶分别加入到1 mLpH为6的磷酸二氢钠缓冲溶液中；于25 mL的反应管中在600 rpm、40 ℃下加热反应16 h；并对反应进度和产物的光学纯度进行高效液相色谱分析。分析得：南极假丝酵母脂肪酶 A作为催化剂时底物转化率为18.25%,产物的光学纯度为92.12%。
实施例2
将20mmol的卡洛芬酯对映体和10 mg的南极假丝酵母脂肪酶A加入到1 mLpH为6的磷酸二氢钠缓冲溶液中；于25 mL的反应管中在600 rpm、反应温度为80℃，加热反应4 h；并对反应进度和产物的光学纯度进行高效液相色谱分析；此时，底物转化率为17.79%,产物的光学纯度为94.16%。
实施例3
将20mmol的卡洛芬酯对映体和10 mg的南极假丝酵母脂肪酶A加入到1 mLpH 为6.5的磷酸二氢钠缓冲溶液中；于25 mL的反应管中在600 rpm、80℃下加热反应4 h；并对反应进度和产物的光学纯度进行高效液相色谱分析；此时，底物转化率为20.07%,产物的光学纯度为96.72%。
实施例4
将20mmol的卡洛芬酯对映体和40 mg的南极假丝酵母脂肪酶A加入到1 mLpH为6.5的磷酸二氢钠缓冲溶液中；于25 mL的反应管中在600 rpm、80 ℃下加热反应8 h时间；并对反应进度和产物的光学纯度进行高效液相色谱分析；此时，底物转化率为20.41%,产物的光学纯度为96.72%。
实施例5
将50mmol的卡洛芬酯对映体和40 mg的南极假丝酵母脂肪酶A加入到1 mLpH为6.5的磷酸二氢钠缓冲溶液中(缓冲溶液中含有40 mmol/L的羟乙基-β-环糊精）；于25 mL的反应管中在600 rpm、80 ℃下加热反应14 h；并对反应进度和产物的光学纯度进行高效液相色谱分析;此时，底物转化率为29.33%,产物的光学纯度为97.38%。
实施例6
将50mmol的卡洛芬酯对映体和40 mg的南极假丝酵母脂肪酶A加入到1 mLpH=6.5的磷酸二氢钠缓冲溶液中；于25 mL的反应管中在600 rpm、80 ℃下加热反应；对反应进度进行监测；并对反应进度和产物的光学纯度进行高效液相色谱分析。分析得：当反应进行36h时底物转化率为48.00%,产物的光学纯度为96.24%。
以上所述实例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种应用南极假丝酵母脂肪酶A立体选择性催化水解卡洛芬酯对映体合成（S）-卡洛芬的方法，将南极假丝酵母脂肪酶A用于水解（1）所示结构的外消旋卡洛芬酯合成单一构型的（2）；
（1）
Figure 693096DEST_PATH_IMAGE002
（2）
Figure 531608DEST_PATH_IMAGE004
；
所述应用南极假丝酵母脂肪酶A立体选择性催化水解卡洛芬酯对映体合成（S）-卡洛芬的方法，包含下述操作步骤：
（1）卡洛芬酯的合成；
（2）选用南极假丝酵母脂肪酶A作为生物催化剂；
（3）配置一定浓度的磷酸盐缓冲溶液，缓冲溶液中含一定浓度的环糊精；取1 mL磷酸盐缓冲溶液，称取一定量的卡洛芬酯对映体和南极假丝酵母脂肪酶A于25 mL反应管中在40~100℃温度下搅拌反应；反应终止时加入1 mL乙腈将不溶性底物和产物溶解并取样进行检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷酸盐缓冲液是选自磷酸二氢钠，磷酸氢二钠，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾中的其中一种，磷酸盐浓度为0.1M，用H3PO4或NaOH调pH3-9。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环糊精选自羟乙基-β-环糊精，羟丙基-β-环糊精，甲基化-β-环糊精，羧甲基-β-环糊精，磺丁基-β-环糊精中的其中一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：南极假丝酵母脂肪酶A的浓度为5-60 mg/mL。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：卡洛芬酯对映体的浓度为5mmol-100mmol。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：环糊精浓度为5-100 mmol/L。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应时间为36 h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：化合物（1）为卡洛芬酯对映体，对应所得的化合物（2）为（S）-卡洛芬。
CN201710537442.3A 2017-07-04 2017-07-04 一种采用生物酶催化立体选择性拆分卡洛芬对映体的方法 Active CN107326061B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710537442.3A CN107326061B (zh) 2017-07-04 2017-07-04 一种采用生物酶催化立体选择性拆分卡洛芬对映体的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710537442.3A CN107326061B (zh) 2017-07-04 2017-07-04 一种采用生物酶催化立体选择性拆分卡洛芬对映体的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107326061A CN107326061A (zh) 2017-11-07
CN107326061B true CN107326061B (zh) 2021-12-03

Family

ID=60197908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710537442.3A Active CN107326061B (zh) 2017-07-04 2017-07-04 一种采用生物酶催化立体选择性拆分卡洛芬对映体的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107326061B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107988307A (zh) * 2017-12-27 2018-05-04 湖南理工学院 酶催化立体选择性拆分2-(4-羟基苯基)丙酸对映体的方法
CN109295154A (zh) * 2018-09-21 2019-02-01 湖南理工学院 一种立体选择性酶催化酯化拆分布洛芬对映体的方法
CN112175935A (zh) * 2020-10-21 2021-01-05 湖南理工学院 一种固定化酶、其制备方法及卡洛芬对映体的拆分方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0227078A1 (en) * 1985-12-20 1987-07-01 Wisconsin Alumni Research Foundation Process for preparing (S)-alpha-methylarylacetic acids
US5322791A (en) * 1985-12-20 1994-06-21 Wisconsin Alumni Research Foundation Process for preparing (S)-α-methylarylacetic acids
WO2011158194A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-22 Medichem, S.A. Enzymatic resolution of racemic (2r,s)-2-(acetylamino)-3-methoxy-n-(phenylmethyl)propanamide

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0227078A1 (en) * 1985-12-20 1987-07-01 Wisconsin Alumni Research Foundation Process for preparing (S)-alpha-methylarylacetic acids
US5322791A (en) * 1985-12-20 1994-06-21 Wisconsin Alumni Research Foundation Process for preparing (S)-α-methylarylacetic acids
WO2011158194A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-22 Medichem, S.A. Enzymatic resolution of racemic (2r,s)-2-(acetylamino)-3-methoxy-n-(phenylmethyl)propanamide

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Lipase-catalyzed production of optically active (S)-flurbiprofen in aqueous phase reaction system containing chiral succinyl β-cyclodextrin;Gab-Sang Shin;《Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic》;20050221;第33卷(第3期);第93-98页 *
酶催化选择性有机合成研究新进展;高守海;《应用与环境生物学报》;19961230;第2卷(第4期);第415-423页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107326061A (zh) 2017-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106191170B (zh) 一种酶法制备三磷酸腺苷的方法
CN108546720B (zh) 一种立体选择性酶催化水解制备(s)-2-苯基丁酸的方法
CN107326061B (zh) 一种采用生物酶催化立体选择性拆分卡洛芬对映体的方法
CN109609582B (zh) 一种微生物催化去消旋化制备l-草铵膦的方法
Mao et al. Evaluation of deep eutectic solvents as co‐solvent for steroids 1‐en‐dehydrogenation biotransformation by Arthrobacter simplex
CN108642119B (zh) 一种立体选择性酶催化酯化拆分2-(4-甲基苯基)丙酸对映体的方法
CN107446960A (zh) 一种采用生物酶催化立体选择性拆分2,3‑二苯基丙酸对映体的方法
CN108251493B (zh) 一种立体选择性酶催化水解拆分-2-(3-氯苯基)丙酸对映体的方法
CN101979645B (zh) 一种腺苷甲硫氨酸的制备方法
CN104774881A (zh) 一种生物催化生产l-2-氨基丁酸的方法
CN109777845B (zh) 一种l-2-氨基丁酸的制备方法
Min et al. Novel strategy for enhancing productivity in l-DOPA synthesis: the electroenzymatic approach using well-dispersed l-tyrosine
CN105274160A (zh) 一种酶法不对称还原制备(S)-N-boc-3-羟基哌啶的方法
Jin et al. Enzymatic production of enantiopure ketoprofen in a solvent-free two-phase system
CN101104861A (zh) 生物催化制备s-布洛芬及s-布洛芬酯的方法
CN104726513B (zh) 一种酶法制备左旋多巴的方法
CN107586793A (zh) 制备具有多个手性中心的醇化合物的方法
CN109295152B (zh) 一种Novozym 435脂肪酶催化酯化拆分2-苯基丙酸对映体的方法
CN105543290A (zh) 一种微生物转化的方法
Kanerva et al. Lipase catalysis in the optical resolution of 2-amino-1-phenylethanol derivatives
CN105543292A (zh) 一种微生物转化的方法
CN107988307A (zh) 酶催化立体选择性拆分2-(4-羟基苯基)丙酸对映体的方法
CN104357526A (zh) 以低共熔物作为促溶剂利用静息细胞转化制备胆甾烯酮的方法
Mahmud et al. Synthesis of 5-epi-[6-2H2] valiolone and stereospecifically monodeuterated 5-epi-valiolones: exploring the steric course of 5-epi-valiolone dehydratase in validamycin A biosynthesis
Truppo et al. A novel resolution of a pharmaceutically important bridged bicyclic ketone intermediate via selective enzymatic reduction with a commercially available ketoreductase

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant