NO335624B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av (S)-3-cyano-5-metyl heksansyre og (S)-3-aminometyl-5-metyl heksansyre - Google Patents

Fremgangsmåte for fremstilling av (S)-3-cyano-5-metyl heksansyre og (S)-3-aminometyl-5-metyl heksansyre Download PDF

Info

Publication number
NO335624B1
NO335624B1 NO20065181A NO20065181A NO335624B1 NO 335624 B1 NO335624 B1 NO 335624B1 NO 20065181 A NO20065181 A NO 20065181A NO 20065181 A NO20065181 A NO 20065181A NO 335624 B1 NO335624 B1 NO 335624B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
succinonitrile
isobutyl
cyano
hexanoic acid
reaction
Prior art date
Application number
NO20065181A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20065181L (no
Inventor
Michael Paul Burns
Justin Kaine Weaver
John Wing Wong
Original Assignee
Pfizer Prod Inc
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 Pfizer Prod Inc filed Critical Pfizer Prod Inc
Publication of NO20065181L publication Critical patent/NO20065181L/no
Publication of NO335624B1 publication Critical patent/NO335624B1/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/002Nitriles (-CN)
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00Drugs for disorders of the nervous system
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/001Amines; Imines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P41/00Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture
    • C12P41/006Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture by reactions involving C-N bonds, e.g. nitriles, amides, hydantoins, carbamates, lactames, transamination reactions, or keto group formation from racemic mixtures
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/20Oxygen containing
    • Y10T436/200833Carbonyl, ether, aldehyde or ketone containing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/20Oxygen containing
    • Y10T436/207497Molecular oxygen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

Foreliggende oppfinnelse angår en regio- og stereoselektiv bioomdanning av valgte alikaliske dinitriler til de korresponderende cyanokarboksylsyrene. Mer spesielt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse fremgangsmåter for omdanning av 2-isobutyl-succinonitril til (S)-3-cyano-5-metylheksansyre, som er anvendelig intermediat ved syntese av (S)-3-animinometyl-5 metylheksansyre (pregabalin). Pregabalin kan anvendes for behandling av visse celebrale sykdommer, for eksempel ved behandling og hindring av slagforstyrrelser, smerte og psykotiske forstyrrelser.

Description

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer fremgangsmåter for omdanning av 2-isobutyl-succinonitril til (S)-3-cyano-5-metylheksansyre, som er et anvendelig intermediat ved syntese av (S)-3-(aminometyl)-metylheksansyre (pregabalin). Pregabalin kan anvendes for behandling av visse cerebrale sykdommer, f.eks.behandling og hindring av slagforstyrrelser, smerte og psykotiske forstyrrelser. Siden pregabalin er effektiv når det gjelder å forbedre cerebrale funksjoner er den også anvendelig ved behandling av geriatriske pasienter.
Den enzymatiske hydrolysen av organiske nitriler til de korresponderende karboksylsyrer og amider tilveiebringer en viktig alternativ syntesefremgangsmåte for et bredt spekter av anvendelige forbindelser. Vanlig kjemisk hydrolyse av nitriler til de korresponderende karboksylsyrene og amidene blir typisk utført ved anvendelse av en sterk syre eller basekatalysator ved høye reaksjonstemperaturer som gjør den inkompatibel med forbindelser som inneholder sensitive funksjonelle grupper. Videre kan dårlig selektivitet ved kjemiske hydrolyser resultere i uønskede biprodukter sammen med store mengder uorganiske salter. Til forskjell fra dette skjer en enzymatisk nitrilhydrolyse under milde betingelser (nøytral pH, 30°C) som gir potensiale for kjemo-regio- og stereoselektivitet. Som en ytterligere fordel blir dannelse av biprodukt uorganiske salter unngått.
Den best kjente industrielle anvendelse av nitrildannende enzymer er produksjon av akrylamid (T. Nagasawa et al., Tibtech., 1992, bind 10,402-408) og nikotinamid (T. Nagasawa et al., Appl. Environ. Microblal,m 1998, bind 54m, 1766-1769) ved anvendelse av nitrilhydratase fra Rhodococcus rhodochrous Jl. Flere nylige gjennomganger (L. Martinkovå et al., Current Organic Chemistry, 2003, bind. 7,1279-1295 og D. Cowan et al., Extremophiles, 1998, vol. 2,207-216) beskriver biokjemien og den potensielle industrielle anvendelsen av nitrilomdannende enzymer.
Enzymatiske nitrilhydrolyser blir katalysert av nitrilaser, som omdanner nitriler til de korresponderende karboksylsyrer, og nitrilhydrataser, som omdanner nitriler til de korresponderende amider. Amidaser, som hydrolyserer amider til de korresponderende karboksylsyrer, kan anvendes i kombinasjon med nitrilhydrataser for å omdanne nitriler til karboksylsyrer.
Anvendelsen av et nitrilaseenzym for fremstilling av en karboksylsyre fra det korresponderende nitrilet er beskrevet i WO 02/07956. Inkorporering av enzymet i en polymer matriks med tverrbinding gir en katalysator med forbedret fysisk og biokjemisk integritet.
Den regioselektive co-nitrilekarboksylsyre fra alifatiske<q>c, co- dinitriler med en biokatalysator er beskrevet i US patent nr. 5,8141,508. F.eks. ble en katalysator som har nitralseaktivitet anvendt for å omdanne 2-metylglutraronitril til 4-cyanopentansyre.
K. Uamamoto, et al.,J. Ferment. Bioengineering, 1992, bind 73,125-129 beskriver anvendelse av mirkobiale celler som har både nitrilhydratase og amidaseaktivitet for å omdanne trans 1,4-dicyanosykloheksan til trans-4-cyanosykloheksankarboksylsyre.
Regioselektive biokatalytiske omdanninger av dinitriler til cyanosubstituerte karboksylsyrer har blitt rapporter for en serie alifatiske cx, co- dinitriler ved anvendelse av mikrobiale celler som har en alifatisk nitrilaseaktivitet eller en kombinasjon av nitrilhydratase og amidaseaktivitet (J.E. Gevagan et al., J. Org. Chem., 1998, bind 63, 4792-4801).
Stereoselektive enzymatiske omdannelser av nitriler har blitt beskrevet for fremstilling av kirale karboksylsyrer og amider anriket på en enantiomer (M. Wieser et al., Chapter in Stereoselective Biocatalyses, Marcel Dekker Inc.: New York, 2000,462-486). Et stereoselektivt nitrilaseenzym fra Alcaligenes faecalls ATCC 8750 anvendes for fremstilling av (R)-mandelsyre fra racemisk mandelonitril (K. Yamamoto et al., Appl. Environ, Microbiol., 1991, bind 57, 3028-3032). En nitrilase fra Rhodococcus rhodochrous NCMB 11216 hydrolyserer foretrukket (+)-2-metylheksanitril til en racemisk blanding av 2-metylheksanitril som etterlater (-)-2-metylheksanitril ureagert (M. Gradley et al., Biotechnology Lett., 1994, bind 16,41-46). US patent nr. 5,593,871 beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av 2-alkansyreamider anriket på en enantiomer fra nitriler ved anvendelse av mikroorganismer som inneholder stereoselektiv nitrilhydrataser. Enantiorene a-aminosyrer og amider ble fremstilt fra racemisk oc-aryl og a-alkylsubstituerte glysin nitriler ved anvendelse av Rhodococcus sp. som inneholder stereoselektiv nitrilhydratase og en stereoselektiv amidase (M.-C. Wang et al., J. Org. Chem., 2000, bind 67, 8542).
Den terapeutiske verdien til racemisk pregabalin, særlig dens effektivitet som en antikonvulsant, har blitt funnet først og fremst og skyldes (S)-enantiomeren. Mot det siktemålet å tilveiebringe kosteffektiv pregabalinlegemiddelbehandling har en rekke synteseruter til (S)-antiomeranriket forbindelse blitt undersøkt. F.eks. gir asymmetrisk hydrogenering av passende cyanosubstituert olefin fulgt av reduksjon av cyanogruppen til det korresponderende aminet pregabalin i det vesentlige anrirket i (S) enantiomeren (US patentsøknads publikasjonsnr. 2003/0212290).
Syntese av pregabalin, dens derivater og analoger ved enkle kjemiske fremgangsmåter er beskrevet i US patent nr. 6,642,398; 6,635,673 og 6,046,353.
Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av (S)-3-cyano-5-metyl heksansyre, kjennetegnet ved at den omfatter følgende trinn: (a) bringe rasemisk 2-isobutyl-succinonitril i kontakt med en enzymkatalysator, som
har nitrilaseaktivitet, i et reaksjonsmedium; og
(b) utvinne (S)-3-cyano-5-metyl heksansyre fra reaksjonsmediet; og
eventuelt utvinne uforandret (R)- 2-isobutyl-succinonitril.
(S)-3-cyano-5-metyl heksansyre er anvendelig ved syntetisering av forbindelser som har farmasøytisk aktivitet, slik som pregabalin.
I en foretrukket utførelsesform ifølge oppfinnelsen er 2-isobutyl-succinonitril en racemisk blanding som innbefatter 3 R og 3 S isomerer.
Foretrukket er reaksjonsmediet et vandig medium.
I en foretrukket utførelsesform ifølge oppfinnelsen blir den utvunnede og ikke forandrede (R)-isomeren av 2-isobutyl-succinonitril etterfølgende racemisert ved oppvarming med en svak base under nærvære av et organisk løsemiddel. En foretrukket base er l,8-diazabisyklo[5.4.0]undec-7-en og et foretrukket løsemiddel er toluen. I en utførelsesform kan trinn (a) gjentas ved anvendelse av racemisk 2-isobutyl-succinonitril racemisert fra utvunnet uforandret (R)- 2-isobutyl-succinonitril i trinn (b).
I en utførelsesform ifølge oppfinnelsen er enzymkatalysatoren i form av hele mikrobiale celler, ekstrakter av mikrobiale celler, delvis rensede enzymer, rensede enzymer eller enzymkatalysatorer som er immobilisert på et støttemateriale.
I en annen utførelsesform ifølge opprinnelsen er enzymkatalysatoren et delvis renset enzym. Eksempler på delvis rensede enzymer inkluderer, men er ikke begrenset til, NIT-101, NIT-102, NIT-103 (BioCatalytics Inc., Pasadena CA), og nitrilase fra Arabidopsis thaliana (Julich Fine Chemicals, Julich, Tyskland).
I en foretrukket utførelsesform ifølge oppfinnelsen blir nitrilaseenzymkatalysatoren immobilisert på et støttemateriale. Eksempler på immobiliserte nitrilaseenzymkatalysatorer inkluderer, men er ikke begrenset til, NIT-102 C2 (Biocatalytics Inc., Pasadena, CA), NIT-102 immobilisert på Eupergit (Rohm GmbH & Co. KG, Darmastadt, Tyskland) og nitrilase fra Arabidopsis thaliana immobilisert på Eupergit. I en foretrukket utførelsesform er den immobiliserte nitralaseenzymkatalysatorenNIT-102 C2.
I en annen utførelsesform består reaksjonsmediet av destillert vann eller bufret vann. Foretrukket er det bufrede vannet bufret til en pH i område fra ca. 5,0 til ca. 10,0 og mest foretrukket til en pH i området ca. 6,0 til ca. 8,0.
Foreliggende oppfinnelse angår også en framgangsmåte for fremstilling av (S)-3-aminometyl-5-metyl heksansyre (pregabalin) som innbefatter trinnet med: (a) bringe 2-isobutyl-succinonitril i kontakt med en enzymkatalysator, som har
nitrilaseaktivitet, i et reaksjonsmedium; og
(b) utvinne (S)-3- cyano -5-metyl heksansyre fra reaksjonsmediet; (c) omdanne (S)-3- cyano -5-metyl heksansyre til et syresalt; og (d) hydrogenere syresaltet for å danne (S)-3- aminometyl -5-metyl heksansyre
(pregabalin).
Foretrukket er syresaltet formelen
hvor M er Na, K, Li, NH4, NH2R<6>R<7>,
NH3R<1>eller NH(R<6>)2R<7>hvori R<6>ogR<7>er
hver uavhengig (Ci-Ce) alkyl.
For enkelhets skyld er visse begrep som er anvendt i beskrivelsen, eksemplene og kravene samlet her. Med mindre annet er definert har alle tekniske og vitenskapelige begreper anvendt heri samme betydning som vanligvis forstås av fagmannen på området oppfinnelsen angår.
Begrepet "alkyl" er en rettkjedet eller forgrenet gruppe fra 1 til 8 karbonatomer som inkluderer, men er ikke begrenset til, metyl, etyl, propyl, butyl, iso-butyl og tert-butyl.
Begrepet "sykloalkyl" slik det anvendes her, inkluderer bestanddeler avledet fra sykliske hydrokarboner som inneholder fra 3 til 7 ringkarbonatomer, som inkluderer sykliske hydrokarbonbestanddeler substituert med rette eller forgrenende alkylbestanddeler.
Begrepet "alkoksy" slik det anvendes heri, betyr "alkyl-O", hvori "alkyl" er som definert ovenfor.
Begrepet "alkenyl" er tiltenkt å inkludere hydrokarbonkjeder av enten rett eller forgrenet konfigurasjon som innbefatter en eller flere karbon-karbonbindinger som kan opptre i et hvilket som helst stabilt punkt langs kjeden, slik som etynyl og propenyl. Alkenylgrupper vil typisk ha 2 til ca. 12 karbonatomer, mer typisk 2 til ca. 8 karbonatomer.
Begrepet racemat, slik det er anvendt heri, betyr en ekvimolar blanding av et par enantiomer er. Et racemat blir vanligvis dannet når syntesen resulterer i dannelse av et stereosenter. Slik det anvendes heri betyr begrepet racemisk racemat.
Slik det anvendes heri refererer begrepet enantiomerer til forbindelser som, ved det molekylære nivået, er ikke-overleggbare med speilbilder av hverandre. Enantiomerer kan eksistere i enten (R) eller (S) konfigurasjon.
Slik det anvendes heri refererer begrepet stereoselektiv syntese til en kjemisk reaksjon som fører til dannelsen av en enkel stereoismer eller en enantiomeranriket blanding av isomerer fra to eller flere mulige stereoisomerer.
Slik det anvendes heri referer begrepet regioselektiv til en reaksjon som finner sted ved et enkelt atom eller gruppe av atomer blant to eller flere mulige atomer, eller grupper av atomer.
regoselektiv hydrolyse av dinitril resulterer i omdanning av en enkel nitrilgruppe til en karoboksylgruppe.
C" betyr grader Celsius.
Begrepet "enzymkatalysator" slik det anvendes heri, betyr en katalysator som er kjennetegnet enten ved en nitrilaseaktivitet eller en kombinasjon av en nitrilasehydrataseaktivitet og en amidaseaktivitet. Katalysatoren kan være i form av en hel mikrobeal celle, permeablisert mikrobeale celle, en eller flere cellekomponenter til et mikrobielt celleekstrakt, delvis rensede enzymer eller rensede enzymer.
Slik det anvendes heri refererer begrepet enantiomerisk overskudd til molfraksjonen av den dominerende enantiomeren i en blanding av en enantiomerer uttrykt som en prosentandel.
Begrepet "vandig reaksjonsblanding" betyr en blanding av substratet og enzymkatalysatoren i et for det meste vandig medium.
Begrepet "nitrilaseaktivitet" betyr en enzymaktivitet som omdanner en nitrilgruppe til en karboksylsyregruppe.
Begrepet "nitrilhydrataseaktivitet" slik det anvendes heri, betyr en enzymaktivitet som omdanner en nitrilgruppe til en amidgruppe.
Begrepet "amidaseaktivitet" betyr en enzymaktivitet som omdanner en amidgruppe til en karboksylsyregruppe.
ATCC er "American Type Culture Collecetion" lokalisert ved 10801 University Boulevard, Manassas, Va. 20110-2209, USA. BioCatalytics Inc. er lokalisert ved 129 N. Hill Avenue, Suite 103, Pasadena, CA 91106, USA. Julich Fine Chemicals GmbH er lokalisert i Rudolf-Schulten strasse 5, D-52428 Julich, Tyskland.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en enzymatisk fremgangsmåte for fremstilling av (S)-3-cyano-5-metyl heksansyre og (S)-3-aminometyl-5-metyl heksansyre fra 2-isobutyl-succinonitril. En hvilken som helst egnet fremgangsmåte som vanligvis anvendes i litteraturen kan anvendes for å fremstille 2-isobutyl-succinonitril.
Skjema 1 refererer til en spesifikk utførelsesform ifølge oppfinnelsen hvori en kjemo-enzymatisk fremgangsmåte anvendes ved omdanning av 2-isobutyl-succinonitril (V) til (S)-3-cyano-5-metylheksansyre (VI). Forbindelsen VI kan anvendes som et intermediate ved syntese av pregabalin (VII) som illustrert i skjema 2. Trinn 3 skjema 1 angir racemisering av biprodukt (R)-isomer (Va) og etterfølgende resirkulering til trinn 2.
I trinn 1 i skjema 1 blir racemisk 2-isobutyl-succinonitril (V) dannet ved kondensasjon av isovalerakiehyd (III) med etylcyanoacetat (V) fulgt av tilsetting av KCN. Racematet oppstår fra stereosenteret dannet ved C3 karbonatomet til V.
Trinn 2 i skjema 1 angir regio og stereoselektiv hydrolyse av dinitril V racematet som gir (S)-3-cyano-5-metylheksansyre (VI) pluss uforandret (R)-isomer av V.
Nitrilasekatalysert hydrolyse av 2-isobutyl-succinonitril (V) til (S)-3-cyano-5-metylheksansyre VI er både regioselektive og stereoselektive. Regioselektivitet er basert på omdanning av cyanogruppen til en karboksylgruppe ved Cl karbonatomet alene. Reaksjonen er stereoselektiv ved at (S) enatiomeren til V først og fremst er involvert i omdanningen som etterlater R-enantiomeren vesentlig utforandret.
Som illustrert i skjema 2 blir et syresalt Via av S-cyanosyre VI hydrogenert i et etterfølgende trinn for å gi (S)-3-(aminometyl)-5-metylheksansyre (pregabalin). Reaksjonen utføres under nærvær av en hydrogenkatalysator, foretrukket Raney nikkel. Akseptable syresalter inkluderer forbindelser med formel Via hvor M er Na, K, Li, NH4, NH2R6R<7>, NH3R6 eller NH(R6)2R7 hvori R<6>og R7 er uavhengig (Ci-C6)alkyl.
I den regio- og stereoselektive omdanningen av racemat V til (S)-cyanosyren VI, som angitt i skjema I, reagerer nitrilaseenzymet først og fremst med (S) enantiomeren. Følgelig blir reaksjonsblandingen i økende grad anriket på (R) enantiomeren Va idet omdanningen skrider frem.
Et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å unngå økonomisk tap ved resirkulering eller gjenanvendelse av det uforandrede (R)-dinitrilet Va. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer derfor en fremgangsmåte for racemisering av R-dinitrilet (trinn 3, skjema 1) og etterfølgende resirkulering gjennom trinn 2 i skjema 1.
Forskjellige enzymer ifølge oppfinnelsen, som har nitrilaseaktivitet eller en kombinasjon av nitril hydratase og amiodaseaktiviteter, kan finnes gjennom screeningprotokoller slik som anriknings isoleringsteknikker, som først velger mikroorganismer basert på deres evne til å vokse i media som inneholder den anrikede nitrilen. Anriknings isoleringsteknikker involverer typisk anvendelse av karbonbegrenset eller nitrogenbegrenset media supplementært med et anrikningsnitril, som kan være nitrilsubstratet for den ønskede bioomdanningen eller en strukturelt tilsvarende nitrilforbindelse. Mikroorganismer som fremviser nitrilaseaktivitet kan initielt velges basert på deres evne til å vokse i media som inneholder anrikningsnitrile. Gavagan et al.,(Appl. Microbiol. Biothenol. (1991) bind 52,654-659) anvender anrikninsteknikker for å isolere et Gram-negativt bakterium, Acidovorax facilis 72W (ATCC 55746), fra jord, ved anvendelse av 2-etylsuccinonitril som eneste nitrogenkilde. Acidovorax facilis 72W (ATCC 55746) har vist seg å være anvendelig for selektiv omdanning av 2-metylglutaronitril til 4-cyanopentansyre.
Anrikningsteknikker ble også anvendt for å isolere den termofiliske bakterie, Bacillus pallidus Dac521, som katalyserer omdanning av 3-cyanopyridin til nikotinsyre (Almatawah og Cowan, Enzyme Microb. Technol (1999), utg. 25, 718-724). Mikroorganismer isolert ved anrikningsteknikker kan testes for nitrilhydrolyseaktivitet ved å bringe suspensjonen av mikrobiele celler i kontakt med en nitrilforbindelse og teste for tilstedeværelsen av den korresponderende karbonsylsyre ved anvendelse av analytiske metoder slik som høyytelser væskekromatografi, gasvæskekromatografi eller væskekromatografi massespektrometri (LCMC). Teknikker for å teste nitrulhydrolyseaktivitet til Acidovorax facilis 72W (ATCC 55746) er rapportert i US patent nr. 5,814,508.
Idet en mikroorganisme som har nitrilaseaktivitet eller nitrilhydratase og amidaseaktiviteter har blitt isolert kan enzymmodifisering utføres for å forbedre forskjellige aspekter ved enzymene. Disse forbedringene kan være anvendelige for foreliggende oppfinnelse og inkluderer økt selektivitet, katalytisk effektivitet til enzymet, stabilitet ovenfor høye temperaturer og et bredere pH område, og mulighet for enzymet å operere i et reaksjonsmedium som inkluderer en blanding av vandig buffer og organisk løsemiddel.
Et antall teknikker kan anvendes for fremstilling av en enzymkatalysator som har nitrilaseaktivitet eller nitrilhydratase og amidaseaktiviter i tillegg til å ha et forbedret utbytte, gjennomstrømning og produktkvalitet egnet for en bestemt bioomdanningsprosess inkluderer, men er ikke begrenset til, enzymmodifiserings teknikker slik som rotasjonsdesign metoder som inkluderer seterettet mutagenese og rettede evolusjonsteknikker ved anvendelse av randomisert mutagenese eller DNA forflytningsteknikker.
Egnede enzymkatalysatorer for omdanning av 2-isobutyl-succinonitril til (S)-3-cyano-5-metyl heksansyre er i form av hele mikrobiale celler, permeabiliserte mikrobiale celler, ekstrakter av mikrobiale celler, delvis rensede enzymer elelr rensede enzymer og slike katalysatorer kan immobiliseres på et støttemateriale.
Denne prosessen kan utføres i en enkel fase ved å bringe 2-isobutyl-succinonitril i kontakt med en enzymkatalysator i destillert vann, eller i en vandig løsning av en buffer, som vil opprettholde den initale pH til reaksjonsblandingen på mellom 5,0 og 10,0, foretrukken mellom 6,0 og 8,0. Egnede buffere inkluderer kaliumfosfat og kalsiumacetat. Idet reaksjonen skrider frem kan pH til reaksjonsmediet forandres på grunn av dannelse av ammoniumsalt av karboksylsyren fra den korresponderende niMlfunksjonaliteten til dinitril. Reaksjonen kan kjøres uten pH kontroll eller en passende syre eller base kan tilsettes i løpet av reaksjonen for å opprettholde ønsket pH. Imidlertid, slik det er indikert ovenfor, er det mulig å fremstille enzymkatalysatorer ved anvendelse av teknologier slike som enzymmodifisering og rettet evolusjon som vil fungere effektivt over et bredt pH område.
Denne prosessen kan utføres i reaksjonsblandinger bestående av to faser: en vannfase, som initielt inneholder enzym og oppløst 2-isobutyl-succinonitril, og en organisk fase, som først og fremst består av racemisk 2-isobutyl-succinonitril. Tofase reaksjonsblandingene fremstilles ved tilsetting av 2-isobutyl-succinonitril til en vandig løsning av enzym og bufferen slik at mengden 2-isobutyl-succinonitril tilsatt overskrider vannløseslighetsgrensen. Den vandige løselighetsgrensen til 2-iosbutyl-succinonitril i 50 mm kaliumfosfat (30°C, pH 7,5), ca. 0,06 m. I løpet av reaksjonen blir (S)-3-cyano-5-metylheksansyre ammoniumsalt dannet og øker konsentrasjonen i vannfasen, mens den organiske fasen reduseres i volum og blir anriket på (R)-2-isobutyl-succinonitril. Alternativt kan denne prosessen også utføres i reaksjonsblandinger bestående av tre faser: en vannfase, som initialt inneholder oppløst 2-isobutyl-succinonitril, en organisk fase, som består først og fremst av racemisk 2-isobutyl-succinonitril, og en fast fase, som består av enzym immobilisert på et uløselig støttemateriale. Trefase reaksjonsblandingene fremstilles ved fremgangsmåten beskrevet for tofase reaksjonsblandingen unntatt at et enzym immobilisert på et uløselig støttemateriale anvendes isteden for et ikke-immobilisert enzym.
Eventuelt kan enzymet immobiliseres i en polymermatriks eller et uløselig støttemateriale. Immobilisert enzymkatalysatorer kan anvendes gjentagende og i kontinuerlige prosesser, og kan separeres fra produktene i den enzymatiske prosessen enklere enn ikke-immobiliserte enzymkatalysatorer. Fremgangsmåter for å immobilisere enzymene i en polymermatriks, slik som kalsiurnalginat eller polyakrylmid, eller et uløselig tettemateriale, slik som kelitt, er godt kjent for fagmannen. NIT-102 C2 (BioCalalytics Inc., Pasadene, CA), som er et nitrilaseenzym immobilisert på et uløselig støttemateriale, er særlig anvendelse for omdanning av I til III, siden den kan anvendes gjentagende i batch eller kontinuerlige prosesser. Konsentrasjonen av NIT-102 C2 anvendt i en reaksjon velges for å oppnå en ønsket reaksjonshastighet og avhenger av den spesifikke aktiviteten til katalysatoren og konsentrasjonen av substratet. Typisk blir NIT-102 C2 anvendt i området ca. 0,01 g til 0,3 g råvekt per ml reaksjons volum, med et foretrukket område på 0,01 til 0,15 g råvekt per ml reaksjonsvolum.
I tillegg blir flere lyofiliserte lysater fremstilt fra mikrobiale celler og angitt som NIT-101, NIT-102 og NIT-103 (BioCatalytics Inc., Pasadena, CA) og nitrilase fra Arabidopsis thaliana (Julich Fine Chemicals, Jiilish, Tyskland) også anvendelige for omdanning av I til III. Kontakt mellom NIT-101, NIT-102 og NIT-103 og A. thaliana nitralse og I i en vandig reaksjonsblanding resulterer i dannelse av II. Reaksjoner ved anvendelse av NIT-101, NIT-102, NIT-103 og nitrilase fra Arabidopsis thaliana kan utføres i tofase reaksjonsblandinger ved anvendelse av katalysatorkonsentrasjoner varierende fra 0,001-0,04 g våtvekt per ml reaksjonsvolum, mer foretrukket område på 0,002-0,02 g tørrvekt per ml reaksjonsvolum.
Temperaturen i hydrolysereaksjonen velges for både å optimalisere reaksjonshastigheten og stabilisere enzymkatalysatoraktiviten. Temperaturen til reaksjonsblandingen kan variere fra akkurat over frysepunktet til suspensjonen (ca. 0°C) til 60°C, mer foretrukket reaksjonstemperaturområde fra 5°C til 35°C.
Utvinning av (S)-3-cyano-5-metyl heksansyre og utvinning av uforandret (R)- 2-isobutyl-succinonitril kan utføres ved anvendelse av egnet separasjon, isolerings og rensningsteknikker som er kjente for fagmannen.
I en foretrukken utvinningsmetode blir uforandret (R)- 2-isobutyl-succinonitril separert fra den basiske vandige reaksjonsblandingen ved ekstraksjon av et organisk løsemiddel som etylacetat. Syresaltet av (S)-3- cyano -5-metyl heksansyre blir foretrukket løst i vannsjikten og deretter isolert ved surgjøring og ekstraksjon med et organisk løsemiddel slik som etylacetat.
(S)-3- cyano -5-metyl heksansyre kan anvendes for å syntetisere forbindelser, slik som pregabalin, som har anvendelse ved behandling av slike forstyrrelser som epilepsi,
konvulsjon, angst, smerte og neurodegenerative forstyrrelser, som inkluderer Alzeimers sykdom, Huntingtons sykdom og Parkinsons sykdom.
EKSEMPEL 1
Fremstilling av 2- isobutyl- succinonitril
En blanding av etyl cyanoacetat (733 g, 6,48 mol) isovaleraldehyd (613,9 g, 7,13 mol) piperidin (5,5 g, 0,065 mol) og heksan (0,5 1) ble plassert under refluks med kontinuerlig fjerning av vann. Når ikke ytterligere vann ble samlet opp ble blandingen avkjølt og destillert under vakuum for å fjerne løsemiddel. Isopropanol (11) ble satt til den gjenværende oljen, fulgt av en løsning av kaliumcyanid (422 g, 6,48 mol) i vann (21). Reaksjonsblandingen ble holdt under 35°C i løpet av tilsettingen av kaliumcyanidløsningen og deretter holdt ved ca. 35°C 14 timer. Reaksjonsblandingen ble destillert ved atmosfæretrykk til en temperatur på 95°C ble nådd og deretter refluksert ved denne temperaturen i 5 timer. Reaksjonsblandingen ble avkjølt, fortynnet med vann (0,5 1) og ekstrahert med 11 metyl tert-butyl eller (MTBE). MTBE ekstrakten ble vasket med vann (0,5 1), tørket over vannfri magnesiumsulfat, filtrert og konsentrert under vakuum som ga 873,4 g 2-isobutyl-succinonitril som en olje. Rensede prøver av
2-isobutyl-succinonitril kan oppnås ved vakuumdestillasjon (90°C ved 0,275 mm Hg).
'H NMR (CDC13,400 MHz): 8 0.93 - 0.99 (m, 6H), 1.43 - 1.50 (m, 1H), 1.71 - 1.78 (m, 1H), 1.81 - 1.91 (m, 1H), 2.69 (d, 2H, J = 6.5 Hz), 2.90 - 2.97 (m, 1H).
EKSEMPEL 2
Fremstilling av fS)- 3- cvano- 5- metvlheksansvre fra 2- isobutvl- succinonitril med NIT- 101. NIT- 102. NIT- 103 oe Arabidosis thaliana nitralase
Tre 8 ml skruhette glassbeger ble tilsatt 2-isobutyl-succinonitril (20 mg), 1 ml 50 mm Kaliumfosfatbuffer (pH 7,5,2 mm ditoptreitol (DTT) og 10 mg av et nitriaseenzym valgt fra NIT-101, NIT-102 eller NIT-103 (Biocatalutics Inc., Pasadena, CA). Et 8 ml skrukork glassbeger ble tilsatt 2-isobutyl-succinonitril (20 mg) og 1 ml av en løsning av Arabidopsis thaliana nitrilase I 50 mm fosfatbuffer (pH 7,8) som inneholder 100 mm etylendiamintetra eddiksyre (EDTA) og 2 mm DTT (Julich Fune Chemicals, Julich, Tyskland). De fire reaksjonsblandingene ble rørt med magnetrørestav 115 timer ved 30°C og deretter individuelt ekstrahert med etylacetat (2x6 ml). Etter fjerning av etylacetatekstraktene ble de vandige delene blandet med 4N HC1 (0,15 ml) og ekstrahert med etylacetat (3x6 ml). Etylacetatekstraktene av de surgjorte vandige delene ble konsentrert under vakuum som ga 7,8 mg (34,2% utbytte), 8,8 mg (38,6% utbytte), 8,1 mg (35,5% utbytte) og 4,0 (17,5% utbytte) av (S)-3-cyano-metylheksansyre (S)-CMHA) for reaksjoner utført med N-101, N-102, N-103 og A. thaliana nitrilase, respektivt. Prøver av (S)-3-cyano-metylheksansyre fra hver av reaksjonene ble behandlet med et overskudd av (trimetylsilyl)diazometan som ga deres metylesterderivater og ble analysert med gasskromatografi (GC) på en Chiraldex™ G-TA kolonne (30 m x 0,25 mm ID, 125 mikron filmtykkelse) for å bestemme enantiomeriske renheten De enantiomeriske renhetene til NIT-101, N-102, N-103 og A. thaliana nitrilasereaksjonenproduktene var 96,3%, 01,1%, 95,5% og 98,5% e.e., respektivt (e.e. betyr "enantimerisk overskudd").
EKSEMPEL 3
Fremstilling av { SVcvano- 5- metvlheksansvre fra 2- isobutyl- succinonitril med NIT-102
En 125 ml mantlet reaksjonskar holdt ved 30°C ble tilsatt 2-isobutyl-succinonitril (3,33
g), NIT-102 (0,5 g) og 122 ml 50 mm kaliumfosfatbuffer (pH 7,5) som inneholder 5 mm DTT og 1 mm EDTA (reaksjonsbuffer). Etter røring i 12,5 timer ble
reaksjonsblandingen ekstrahert med etylacetat (4 x 50 ml). Etylacetatekstraktene ble fjernet og den vandige delen ble justert til pH 2,5 med 4M HC1 og blandingen ble ekstrahert med etylacetat (3 x 50 ml). Etylacetatekstraktene til den surgjorte vandige delen ble kombinert, tørket med vannfri MgSC>4, filtrert og konsentrert under vakuum som ga 1,56 g av (S)-CMHA (41,1%). En prøve av reaksjonsproduktet ble behandlet med (trimetylsilyl)diazometan og analysert med GC som beskrevet i eksempel 2
som avdekket en enantiomreisk renhet på 98,5% e.e.
'H NMR (CDC13,400 MHz): 8 0.93 - 0.97 (m, 6H), 1.30 - 1.37 (m, 1H), 1.61 - 1.68 (m, 1H), 1.82 - 1.89 (m, 1H), 2.57 - 2.63 (m, 1H), 2.72 - 2.78 (m, 1H), 2.98 - 3.06 (m, 1H).
EKSEMPEL 4
Fremstilling av kalium fSV3- cyano- 5- metvlheksanoat fra 2- isobutyl- succinonitril medNT- 102 C2
225 ml mantlede reaksjonskar som holdes ved 30°C ble hver tilstat 2-isobutyl-succinonitril (6,81 g), NIT-102 C2 (1,70 g) og 118,2 ml reaksjonsbuffer. Etter røring I 24 timer ble produktblandingen dekantert, som ga enzymkatalysatoren i reaksjonskarene. Reaksjonsbuffer (20 ml) ble tilsatt til hvert av reaksjonskarene, blandingen ble rørt I ca. 2 min. og deretter dekantert og tilsatt til produktblandingen. Reaksjonene ble gjentatt ved tilsetning av 2 isobutyl-succinonitril (6,81 g) og reaksjonsbuffer (118,2 ml) til hvert reaksjonskar og røring av reaksjonsblandingene i 24 timer. Etter fire reaksjoner var fullstendig i hvert kar (totalt åtte batchreaksjoner) ble produktblandingene kombinert og ekstrahert med MTBE (2 x 500 ml). MTBE
ekstraktene ble fjernt og vanndelen justert til pH 2,1 med fosforsyre og ekstrahert med MTBE (2 x 500 ml) MTBE ekstrakten av den surgjorte vandige delen ble konsentrert under vakuum som kan en olje, som ble behandlet med vann (100 ml) og KOH (8,5 g). Den resulterende løsningen ble konsentrert under vakuum som ga 24,2 g (31,3%) av kalium (S)-3-cyano-5-metylheksanoat. Metyl (S)-3-cyano-5-metylheksanoat ble fremstilt fra kalium (S)-3-cyano-5-metylheksanoat og analysert med chiral GC som avdekket en enantiomerisk renhet på 99,1% e.e.
<*>H NMR (D20, 400 MHz): 5 0.75 - 0.78 (m, 6H), 1.18 - 1.25 (m, 1H), 1.43 - 1.50 (m, 1H), 1.53 - 1.68 (m, 1H), 2.28 - 2.38 (d, 2H, J = 6.5 Hz), 2.86 - 2.93 (m, 1H).
EKSEMPEL 5
Fremstilling av ( SK3- cyano- 5- metvlheksaiisvre fra 2- igobutvl- succinonitril med NIT- 102 C2 under nitrogenatmosfære
125 ml mantlet reaksjonskar på 30°C ble tilsatt 2-isobutyl-succinonitril (6,53 g). NIT-102 C2 (2,61%), 120 g reaksjonsbuffer, og blandingen ble overstrømmet med nitrogen. Reaksjonsblandingen ble rørt i 24 timer og deretter dekantert til en 250 ml glasskolbe, som etterlot katalysatoren i reaksjonskaret. Reaksjonen ble gjentatt ved å tilsette en gang til til reaksjonskaret som inneholder den anvendte katalysatoren 2-isobutyl-succinonitril (6,53 g) og 120 g reaksjonsbuffer, overstrømmet med nitrogen og røre den resulterende blandingen 124 timer. Reaksjonsprøvene (0,1 ml) ble blandet med 0,4 ml vann:metanol:trifluoroeddiksyre (60:40:0,09, ved volum) og analysert ved HPLC på en Symmetry™ C8 kolonne (150 x 3.9 mm) holdt ved 30°C. Kolonnen ble eluert med vann:metanol:trifluoroeddiksyre (60:40:0,09 ved volum) og deteksjon ble utført med en refraktiv indeksdetektor.
Totalt femti batchreaksjoner ble utført med katalysator resirkulering. Produktblandinger for to etterfølgende batchreaksjoner ble kombinert og ekstrahert med etylacetat (2x150 ml). Den vandige delen ble deretter justert til pH 2 med 4M HC1 og ekstrahert med etylacetat (2 x 150 ml). Etylacetatekstraktene til den surgjorte vandige delen ble kombinert, tørket over vannfri magnesiumsulfat, filtrert og konsentrert under vakuum som ga (S)-CMHA. Totalt 160,8 g (43,2% utbytte) av (S)-CMHA ble oppnådd fra femti batchreaksjoner. Initielle hastigheter for reaksjoner 1,26 og 50 var 14,8,17,4 og 15,1 mm (S)-CMHA/time, respektivt. Chiral GC analyse av metylesterderivatet til (S)-CMHA isolert fra batchreaksjonen 39 til 50 avdekket en gjennomsnittlig enantiomerisk renhet på 99,0% e.e.
EKSEMPEL 6
Fremstilling av ( S)- 3- CYano- 5- metvlheksansvre fra 2- isobutyl- succinonitril med NIT- 102 C2 under omgivelsesatmosfære
En serie batchreaksjoner for omdanning av 2-isobutyl-succinonitril til (S)-CMHA ved anvendelse av NIT-102 C2 ble utført som beskrevet i eksempel 5, unntatt at reaksjonene ble utført under omgivelsesatmosfære i stedet for nitrogenatmosfære. Reaksjonsprøver ble analysert med HPLC som beskrevet i eksempel 5.
Totalt femti batchreaksjoner ble utført med katalysator resirkulering under omgivelsesatmosfære. Initielle reaksjonshastigheter bestemt for reaksjonsprøvene tatt ved 4 timer var 14,2,13,2 og 9,3 mm (S)-CMHA/time for reaksjon 1, 26 og 50, respektivt.
EKSEMPEL 7
Fremstilling av tert- buytlammonium ( S)- 3- cyano- 5- metvlheksanoat Produktblandinger fra omdanningen av 2-isobutyl-succinonitril til (S)-CMHA (eksempel 6, reaksjon 37-44) ble kombinert og ekstrahert med etylacetat (2 x 250 ml). Etylacetatekstraktene ble tørket over vannfri magnesiumsulfat, filtrert og konsentrert under vakuum som ga en olje (32,5 g, 62,2% utbytte) som var først og fremst (R)- 2-isobutyl-succinonitril. Den vandige delen ble justert i pH med 4M HC1 og ekstrahert med atylacetat (2 x 250 ml). Etylacetatekstraktene ble konsentrert til et volum på 470 ml og deretter rørt mens tert-butylamin (15,9 ml, 151,5 mmol) ble tilsatt dråpevis. Det hvite krystallinske saltet som ble dannet ble samlet opp ved filtrering og lufttørket over natten som ga 30,0 g av t-butylammonium (S)-3-cyano-5-metylheksanoat. Metyl (S)-3-cyano-5-metylheksanoat ble fremstilt fra t-butylammonium (S)-3-cyano-5-metylheksanoat og analysert ved chiral GC som avdekket en enantiomerisk renhet på 99,5% e.e.
'H NMR (CDCI3, 400 MHz): 5 0.90 - 0.94 (m, 6H), 1.26 - 1.32 (m, 10H), 1.54 - 1.61 (m, 1H), 1.78 - 1.88 (m, 1H), 2.30 - 2.35 (m. 1H), 2.43 - 2.50 (m, 1H), 2.96 - 3.04 (m, 1H).
EKSEMPEL 8
Fremstilling av ( SV3- aminometvl- 5- metvlheksansvsre fra kalium ( S)- 3- cyano- 5-metvlheksanoat
En blanding av kalium (S)-3-cyano-5-metylheksanoat (20 g, 103,5 mmol) vann (50 ml), 45% KOH (12 g), isopropanol (12 g) og Raney nikkel ble ristet over natten i en Parr rister under 50 psi hydrogen. Blandingen ble filtrert, varmet opp til ca 50°C, behandlet med eddiksyre (6,5 ml) og rørt over natten ved romtemperatur. Blandingen ble deretter justert til noe over ca. pH 7 med 45% KOH og blandingen ble konsentrert under vakuum for å fjerne det meste av isopropanolen. Isopropanol (20 ml) ble tilsatt til blandingen som deretter ble surgjort med eddiksyre, rørt over natten ved romtemperatur og filtrert som ga 4,3 g av (S)-3-cyano-5-metylheksansyre som et hvitt krystallinsk stoff. Den enatiomeriske renheten ble bestemt til å være 100% e.e. ved å fremstille et derivat av (S)-3-cyano-5-metylheksansyre ved anvendelse av Marfeys eragens (Na(2,4-dinitro-5-fluorofenyl)-L-alaninamid) og analysering med HP LX på en BDS hypersil Cl 8 kolonne (250 x 4,6 mm, 5u) elutert med acetonitril: 1% treetylamin (pH 3) (38:62, volum).
EKSEMPEL 9
Fremstilling av fS)- 3- aminiometvl- 5- metvlheksansvrc Æra t- butvlAmmnniam (S)-3.
cyano- 5- metylheksanoat
En blanding av t.butylammonium (S)-3-cyano-5-metylheksanoat (26 g, 113,9 mmol) vann (48,8 ml), etanol (35,8 ml), KOH (7,2 g, 91% flak) og Sponge Nickel™ (A-7000, 16,3 g vann, våt, Activated Metal & Chemicals, Inc., Sevierville, TN) ble ristet over natten på en Parr rister ved 50 psi hydrogen. Blandingen ble filtrert (kelitt) og filterkaken ble vasket med vann (10 ml) og etanol (5 ml). Eddiksyre (9,4 ml) ble tilsatt til filtratet og den resulterende blandingen ble rørt over natten ved 4°C. Produktet ble filtrert, renset med 10 ml isopropylalkohol og tørket under vakuum som ga 11,1 (61%) av et hvitt fast stoff. En del (10,0 g) av dette materialet ble krystallisert fra en 1:1 blanding av isopropylalkohol og vann som ga 8,8 g (S)-3-aminometyl-5-metylheksansyre i 100% e.e.
EKSEMPEL 10
Racemisering av ( R)- 2- isobutvl- succinonitril ved anvendelse av DBU Racemisering av (R)-2-isobutyl-succinonitril ble utført på materialet utvunnet fra bioomdanning av racemisk 2- isobutyl-succinonitril med NIT-102 C2. En blanding av (R)-2-isobutyl-succinonitril (1,36 g, 10 mmol, 69% e.e.) toluene (5 ml) og 1,8-diazabisyklo[5.4]undec-7-ene (DBU, 0,076 g, 5 mmol) ble refluksert i 2 timer. Vann (10 ml) ble tilsatt til reaksjonsblandingen og den resulterende blandingen ble ekstrahert med etylacetat (2x10 ml). De kombinerte organiske ekstraktene ble vasket sekvensielt med 5% HC1 (20 ml) og mettet vandig natriumklorid (20 ml), tørket over vannfri mangesiumsulfat, filtrert og konsentrert under vakuum som ga racemisk 2-isobutyl-succinonitril (1,14 g, 84%). Enantiomerisk renhet ble bestemt med GC ved anvendelse av Ghiraldex™ G-TA kolonne (30 m x 0,25 med mer ID, 124 mikron filmtykkelse).
EKSEMPEL 11
Racemisering av ( R)- 2- isobutvl- succinonitril ved anvendelse av Amberlite® IRA-400
Amberlite® IRA-400 harpiks (1 g våt vekt, Rohm & Hass, Philadelphia, PA) ble rørt med 5% NaOH (10 ml) i 10 min. og vasket med vann til vaskingene ble nøytrale. Metanol (25 ml) og (R)-2-isobutyl-succinonitril (60% e.e.) ble tilsatt til harpiksen og den resulterende blandingen ble refluksert i 2 timer. Reaksjonsblandingen ble filtrert og konsentrert under vakuum. Residuet ble tatt opp i etylacetat (25 ml) og vasket med vann (3 x 100 ml). Den organiske fasen ble tørket over vannfri magnesiumsulfat, filtrert og konsentrert under vakuum som ga racemisk 2-isobutyl-succinonitril (0,81 g, 81%).

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av (S)-3-cyano-5-metyl heksansyre,karakterisert vedat den omfatter følgende trinn: (a) bringe rasemisk 2-isobutyl-succinonitril i kontakt med en enzymkatalysator, som har nitrilaseaktivitet, i et reaksjonsmedium; og (b) utvinne (S)-3-cyano-5-metyl heksansyre fra reaksjonsmediet; og eventuelt utvinne uforandret (R)- 2-isobutyl-succinonitril.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte utvunnede uforandret (R)- 2-isobutyl-succinonitril i trinn (b) blir racemisert til racemisk 2-isobutyl-succinonitril ved oppvarming med en base i nærvær av et løsemiddel.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert vedat trinn (a) gjentas ved anvendelse av racemisk 2-isobutyl-succinonitril racemisert fra utvunnet uforandret (R)- 2-isobutyl-succinonitril i trinn (b).
4. Fremgangsmåte for fremstilling av (S)-3-aminometyl-5-metyl heksansyre (pregabalin),karakterisert vedat den omfatter følgende trinn: (a) bringe 2-isobutyl-succinonitril i kontakt med en enzymkatalysator, som har nitrilaseaktivitet, i et reaksjonsmedium; og (b) utvinne (S)-3- cyano -5-metyl heksansyre fra reaksjonsmediet; (c) omdanne (S)-3- cyano -5-metyl heksansyre til et syresalt; og (d) hydrogenere syresaltet for å danne (S)-3- aminometyl -5-metyl heksansyre (pregabalin).
5. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert vedat uforandret (R)-2-isobutyl succinonitril utvinnes fra reaksjonsmediumet i trinn a).
6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat nevnte uforandret (R)-2-isobutyl succinonitril i trinn a) rasimiseres ved oppvarming med en base i nærvær av et organisk løsemiddel for å danne 2-isobutyl succinonitril og trinn a) gjentas ved bruk av nevnte rasemiske 2-isobutyl succinonitril.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert vedat nevnte enzymkatalysator er en nitrilase i form av hele mikrobiale celler, permeablisert mikrobiale celler, ekstrakter av microbiale celler, delvis rensede enzymer, rensede enzymer eller en enzymkatalysator immobilisert på et støttemateriale.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert vedat nevnte enzymkatalysator er valgt fra gruppen som består av NIT-101, NIT-102, NIT-103 og nitrilase fra Arabidopsis thaliana.
NO20065181A 2004-04-14 2006-11-10 Fremgangsmåte for fremstilling av (S)-3-cyano-5-metyl heksansyre og (S)-3-aminometyl-5-metyl heksansyre NO335624B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US56213304P 2004-04-14 2004-04-14
PCT/IB2005/000873 WO2005100580A1 (en) 2004-04-14 2005-04-01 Stereoselective bioconversion of aliphatic dinitriles into cyano carboxylic acids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20065181L NO20065181L (no) 2006-11-10
NO335624B1 true NO335624B1 (no) 2015-01-12

Family

ID=34962755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20065181A NO335624B1 (no) 2004-04-14 2006-11-10 Fremgangsmåte for fremstilling av (S)-3-cyano-5-metyl heksansyre og (S)-3-aminometyl-5-metyl heksansyre

Country Status (44)

Country Link
US (2) US7727749B2 (no)
EP (1) EP1745136B1 (no)
JP (1) JP4051082B2 (no)
KR (1) KR100887777B1 (no)
CN (1) CN1942587B (no)
AP (1) AP2301A (no)
AR (1) AR048690A1 (no)
AT (1) ATE445019T1 (no)
AU (1) AU2005233371B2 (no)
BR (1) BRPI0509908A (no)
CA (1) CA2563307C (no)
CR (2) CR8686A (no)
CY (1) CY1109556T1 (no)
DE (1) DE602005017027D1 (no)
DK (1) DK1745136T3 (no)
DO (1) DOP2005000055A (no)
EA (1) EA010305B1 (no)
EC (1) ECSP066917A (no)
ES (1) ES2331140T3 (no)
GE (1) GEP20084530B (no)
GT (1) GT200500086A (no)
HK (1) HK1105215A1 (no)
HN (1) HN2005000162A (no)
HR (1) HRP20090562T1 (no)
IL (1) IL177918A (no)
MA (1) MA28536B1 (no)
ME (1) ME01107B (no)
MY (1) MY144296A (no)
NL (1) NL1028762C2 (no)
NO (1) NO335624B1 (no)
NZ (1) NZ549698A (no)
PA (1) PA8629801A1 (no)
PE (1) PE20060252A1 (no)
PL (1) PL1745136T3 (no)
PT (1) PT1745136E (no)
RS (1) RS50994B (no)
SI (1) SI1745136T1 (no)
SV (1) SV2005002085A (no)
TN (1) TNSN06329A1 (no)
TW (1) TWI304095B (no)
UA (1) UA82292C2 (no)
UY (1) UY28851A1 (no)
WO (1) WO2005100580A1 (no)
ZA (1) ZA200607476B (no)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100491282B1 (ko) 1996-07-24 2005-05-24 워너-램버트 캄파니 엘엘씨 통증 치료용 이소부틸가바 및 그의 유도체
AT412092B (de) * 2003-02-27 2004-09-27 Dsm Fine Chem Austria Gmbh Verfahren zur herstellung chiraler alpha-hydroxycarbonsäuren durch enzymatische hydrolyse von chiralen cyanhydrinen
US7417165B2 (en) 2005-04-06 2008-08-26 Teva Pharmaceutical Industries Ltd. Crystalline forms of pregabalin
US7488846B2 (en) 2005-04-11 2009-02-10 Teva Pharmaceuical Industries Ltd. Pregabalin free of lactam and a process for preparation thereof
ATE486841T1 (de) 2005-05-10 2010-11-15 Teva Pharma Verfahren zur herstellung von pregabalin und salzen daraus
WO2006122255A1 (en) 2005-05-10 2006-11-16 Teva Pharmaceutical Industries Ltd. Pregabalin free of isobutylglutaric acid and a process for preparation thereof
MX2007014129A (es) 2005-05-10 2008-01-11 Teva Pharma Resolucion optica del acido 3-carbamoilmetil-5-metil hexanoico.
ES2398579T3 (es) 2005-09-19 2013-03-20 Teva Pharmaceutical Industries Ltd Una síntesis asimétrica de ácido (S)-(+)-3-(aminometil)-5-metilhexanoico
US20070141684A1 (en) * 2005-12-21 2007-06-21 Pfizer Inc Preparation of gamma-amino acids having affinity for the alpha-2-delta protein
KR20080027880A (ko) 2006-05-24 2008-03-28 테바 파마슈티컬 인더스트리즈 리미티드 R-(+)-3-(카바모일메틸)-5-메틸헥산산 및 이의 염의 제조방법
KR20080036060A (ko) * 2006-05-31 2008-04-24 테바 파마슈티컬 인더스트리즈 리미티드 프레가발린의 중간체의 제조에 효소 분할을 이용하는 방법
EP1881077A1 (en) * 2006-07-19 2008-01-23 Solvay Organics GmbH Process for the production of fluorine containing a-hydroxy carboxylic acids
EP2021318A2 (en) 2007-03-22 2009-02-11 Teva Pharmaceutical Industries Ltd. Synthesis of (s)-(+)-3-(aminomethyl)-5-methyl hexanoic acid
WO2009087650A2 (en) * 2007-10-15 2009-07-16 V.B. Medicare Pvt. Ltd. A novel process for synthesis of pregabalin from substituted cyclopropane intermediate and a process for enzymatic resolution of racemic pregabalin
MX2010012698A (es) 2008-05-21 2011-03-15 Sandoz Ag Proceso para la hidrolisis enzimatica estereoselectiva del ester del acido 5-metil-3-nitro-metil-hexanoico.
WO2011011630A2 (en) 2009-07-23 2011-01-27 Codexis, Inc. Nitrilase biocatalysts
WO2011141923A2 (en) 2010-05-14 2011-11-17 Lupin Limited Improved synthesis of optically pure (s) - 3-cyano-5-methyl-hexanoic acid alkyl ester, an intermediate of (s)- pregabalin
US8604062B2 (en) * 2011-10-20 2013-12-10 Hoffman-La Roche Inc. Process for the preparation of isoxazolyl-methoxy nicotinic acids
CA2888877C (en) * 2012-11-07 2021-07-27 Hikal Limited A process for the preparation of pregabalin
WO2016075082A1 (en) 2014-11-10 2016-05-19 Sandoz Ag Stereoselective reductive amination of alpha-chiral aldehydes using omega-transaminases for the synthesis of precursors of pregabalin and brivaracetam
CN105017072B (zh) * 2015-06-30 2017-10-03 河北诚信有限责任公司 异丁基琥珀腈的合成方法
CN105176955B (zh) 2015-08-27 2018-11-02 浙江工业大学 来源于高山南芥的腈水解酶、基因、载体、工程菌及其应用
CN108424900B (zh) * 2018-02-09 2020-11-03 浙江工业大学 一种腈水解酶突变体及其构建方法和应用
CN114164197B (zh) * 2020-01-13 2023-08-18 浙江工业大学 一种热稳定性和活力提高的腈水解酶突变体及其应用
CN113651717B (zh) * 2021-08-05 2024-08-30 浙江工业大学 一种光学纯异丁基丁二腈的消旋方法
CN116041214A (zh) * 2022-11-15 2023-05-02 奥锐特药业股份有限公司 一种普瑞巴林中间体的制备方法及其应用

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5593871A (en) * 1990-09-20 1997-01-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for the preparation of enantiometric 2-alkanoic acid amides from nitriles
JP3218133B2 (ja) * 1993-02-03 2001-10-15 三菱レイヨン株式会社 フェニル基を有する光学活性α−ヒドロキシカルボン酸の製造法
US5637767A (en) * 1995-06-07 1997-06-10 Warner-Lambert Company Method of making (S)-3-(aminomethyl)-5-methylhexanoic acid
US5858736A (en) * 1996-05-17 1999-01-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company Preparation of lactams from aliphatic α,ω-dinitriles
BR9813284B1 (pt) * 1997-10-27 2012-08-21 aminoácidos cìclicos e derivados dos mesmos úteis como agentes farmacêuticos e composição farmacêutica.
US6642398B2 (en) * 1999-06-10 2003-11-04 Warner-Lambert Company Mono-and disubstituted 3-propyl gamma-aminobutyric acids
US6551804B2 (en) 1999-07-12 2003-04-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing 4-cyanopentanoic acid
US20040014195A1 (en) * 1999-12-29 2004-01-22 Diversa Corporation Nitrilases, nucleic acids encoding them and methods for making and using them
SI1250311T1 (en) * 2000-01-27 2004-10-31 Warner-Lambert Company Asymmetric synthesis of pregabalin
FR2824823A1 (fr) 2001-05-21 2002-11-22 Aventis Animal Nutrition Sa Procede de preparation d'acides carboxyliques aliphatiques par hydrolyse enzymatique de composes nitriles aliphatiques
MXPA05013754A (es) 2003-06-19 2006-03-08 Pfizer Prod Inc Una preparacion biocatalitica del acido 1-cianociclohexanoacetico.

Also Published As

Publication number Publication date
US20100204503A1 (en) 2010-08-12
PT1745136E (pt) 2009-11-26
UA82292C2 (uk) 2008-03-25
IL177918A0 (en) 2006-12-31
AP2006003764A0 (en) 2006-10-31
ES2331140T3 (es) 2009-12-22
TW200533756A (en) 2005-10-16
KR20070020009A (ko) 2007-02-16
GT200500086A (es) 2006-01-10
HN2005000162A (es) 2007-11-16
DK1745136T3 (da) 2009-11-30
WO2005100580A1 (en) 2005-10-27
PA8629801A1 (es) 2005-11-25
ME01107B (me) 2012-12-20
CA2563307A1 (en) 2005-10-27
TNSN06329A1 (fr) 2008-02-22
NL1028762A1 (nl) 2005-10-17
CR8686A (es) 2006-11-21
EA200601574A1 (ru) 2007-04-27
BRPI0509908A (pt) 2007-09-18
ZA200607476B (en) 2008-05-28
SI1745136T1 (sl) 2009-12-31
ECSP066917A (es) 2006-12-20
MA28536B1 (fr) 2007-04-03
AR048690A1 (es) 2006-05-17
NZ549698A (en) 2009-10-30
EP1745136B1 (en) 2009-10-07
HK1105215A1 (en) 2008-02-06
DE602005017027D1 (de) 2009-11-19
KR100887777B1 (ko) 2009-03-09
PE20060252A1 (es) 2006-04-01
CA2563307C (en) 2011-02-08
JP2007532125A (ja) 2007-11-15
HRP20090562T1 (en) 2009-11-30
AU2005233371B2 (en) 2007-12-20
EP1745136A1 (en) 2007-01-24
CY1109556T1 (el) 2014-08-13
TWI304095B (en) 2008-12-11
US8304252B2 (en) 2012-11-06
UY28851A1 (es) 2005-11-30
RS50994B (sr) 2010-10-31
CR20110356A (es) 2011-07-21
PL1745136T3 (pl) 2010-02-26
AP2301A (en) 2011-10-31
US20070196905A1 (en) 2007-08-23
ATE445019T1 (de) 2009-10-15
DOP2005000055A (es) 2005-12-15
JP4051082B2 (ja) 2008-02-20
US7727749B2 (en) 2010-06-01
SV2005002085A (es) 2005-12-13
NO20065181L (no) 2006-11-10
GEP20084530B (en) 2008-11-10
AU2005233371A1 (en) 2005-10-27
MY144296A (en) 2011-08-29
IL177918A (en) 2013-11-28
CN1942587B (zh) 2010-05-05
EA010305B1 (ru) 2008-08-29
CN1942587A (zh) 2007-04-04
NL1028762C2 (nl) 2006-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1745136B1 (en) Method for enzymatic preparation of (s)-3-cyano-5-methylhexanoic acid
Holt et al. Enantioselective enzyme-catalysed synthesis of cyanohydrins
EP0330695B1 (en) Process for preparation of organic chemicals
CN108715881B (zh) 一种区域、立体选择性生物催化合成普瑞巴林手性中间体的方法
JP4662694B2 (ja) エナンチオマー豊富化したN−保護されていないβ−アミノ酸の酵素的製造方法
JP4129077B2 (ja) アシル化されたアミノ酸エステルおよび光学活性アミノ酸エステルの製造法、ならびに光学活性アミノ酸エステルおよびn−アシルアミノ酸エステル
WO2012176715A1 (ja) 1-アミノ-2-ビニルシクロプロパンカルボン酸アミドおよびその塩、ならびにその製造方法
MXPA06010259A (en) Stereoselective bioconversion of aliphatic dinitriles into cyano carboxylic acids
CN1928102B (zh) 一种拆分β-氨基酸的方法
US11884623B2 (en) Process for the preparation of (R)-4-propyl pyrrolidine-2-one, a key intermediate for synthesis of brivaracetam
JP2005520552A (ja) ラセミのN−アシル化β−アミノカルボン酸からの光学的活性β−アミノカルボン酸の製造方法
JP5329973B2 (ja) リパーゼ触媒を用いるエナンチオ選択的アシル化とその後の硫酸による沈殿によって、ラセミ体の4−(1−アミノエチル)安息香酸メチルエステルから(r)−および(s)−4−(1−アンモニウムエチル)安息香酸メチルエステル硫酸塩を調製する方法
Sigmund et al. Enantioselective enzymatic aminolysis of a racemic 2-isoxazolylacetate alkyl ester
WO2010004577A1 (en) Preparation of enantiomerically enriched gamma-nitro acid and pregabalin
JP5595400B2 (ja) 光学活性3−置換グルタル酸モノアミドの製造法
JPWO2008105493A1 (ja) 光学活性アミノ酸の製造方法
Klempier et al. Nitrilase‐and Nitrile Hydratase‐Catalyzed Enantioselective Preparation of Non‐Proteinogenic Amino Acids
Pop BIOCATALYTIC PREPARATION OF ENANTIOPURE 2-AMINO-3-(5-ARYL-FURAN-2-YL) PROPANOIC ACIDS.
WO2004007741A1 (ja) 光学活性β−アミノニトリル化合物及びその対掌体アミド化合物の製造方法
JP2011045361A (ja) 4−ハロ−3−ヒドロキシブチルアミドの製造方法
JP2011072303A (ja) 4−ハロ−3−ヒドロキシブチルアミドの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees