SK284352B6 - Spôsob enzymatickej syntézy chirálnych amínov - Google Patents

Spôsob enzymatickej syntézy chirálnych amínov Download PDF

Info

Publication number
SK284352B6
SK284352B6 SK1338-2000A SK13382000A SK284352B6 SK 284352 B6 SK284352 B6 SK 284352B6 SK 13382000 A SK13382000 A SK 13382000A SK 284352 B6 SK284352 B6 SK 284352B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
amino
aminopropane
acid
transaminase
chiral
Prior art date
Application number
SK1338-2000A
Other languages
English (en)
Other versions
SK13382000A3 (sk
Inventor
Wei Wu
Mohit B. Bhatia
Craig M. Lewis
Wei Lang
Alice Wang
George W. Matcham
Original Assignee
Celgro
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 Celgro filed Critical Celgro
Publication of SK13382000A3 publication Critical patent/SK13382000A3/sk
Publication of SK284352B6 publication Critical patent/SK284352B6/sk

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
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/001—Amines; Imines
    • 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
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • 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
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/005—Amino acids other than alpha- or beta amino acids, e.g. gamma amino acids
    • 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
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
    • 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
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/06—Alanine; Leucine; Isoleucine; Serine; Homoserine
    • 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
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/12—Methionine; Cysteine; Cystine
    • 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
    • C12P41/006—Processes 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

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)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Opísaný spôsob je založený na použití 2-aminopropánu ako donora aminokyseliny pri stereoselektívnej syntéze chirálneho amínu z ketónu pomocou transaminázy. Pri uvedenom spôsobe sa pripravuje (S)-1-metoxy-2-aminopropán kontaktovaním metoxyacetónu s transaminázou v prítomnosti 2-aminopropánu ako donora aminoskupiny do okamihu, keď dôjde k premene podstatného množstva metoxyacetónu na (S)-1-metoxy-2-aminopropán a k premene 2-aminopropánu na acetón.ŕ

Description

Oblasť techniky
Predmetný vynález sa týka zlepšenia v enzymatickej syntéze chirálnych zlúčenín obsahujúcich aminoskupinu, ako sú napríklad chirálne amíny.
Doterajší stav techniky
V patentoch Spojených štátov amerických číslo US 4950606, US 5169780, US 5300437 a US 5360724, ktorých obsah je tu uvedený ako odkazový materiál, je opísané enantioméme obohatenie chirálnych amínov použitím transamináz aminokyselín. Transaminázy aminokyselín sú známe enzýmy závislé od pyridoxalfosfátu, ktoré je možné nájsť v mnohých mikroorganizmoch, vrátane mikroorganizmov rodu Pseudomonas, Escherichia, Bacillus, Saccharomyces, Hansenula, Candida, Slreptomyces, Aspergillus a Neurospora. Kryštalizácia a charakterizácia dvoch transamináz aminokyselín označovaných ako EC 2.6.1.13 a EC 2.6.1.19 bola opísaná v časti uverejnenej v Agric. Biol. Chem., 1983, 47 (10), 2257-2265 (Yonaha a spolupracovníci).
V patentoch Spojených štátov amerických číslo US 4950606, US 5169780 a US 5300437 je opísané, že jednotlivé kmene organizmov obsahujúcich transaminázu je možné izolovať chemostatovou kultiváciou, t.j. kultiváciou v konštantnom, ale obmedzenom chemickom prostredí, v prítomnosti akceptora aminoskupiny a amínu ako jediného zdroja dusíka. Typickým kmeňom izolovaným spôsobom opísaným v uvedených patentoch je kmeň, ktorý bol Američan Type Culture Collection charakterizovaný ako Bacillus megaterium. Zvyčajne transaminázy omega aminokyselín metabolizujú aminokyseliny, v ktorých je aminoskupina viazaná ku koncovému achirálnemu atómu uhlíka, pričom pri uvedenej chemostatovej kultivácii je možné ako zdroj dusíka používať rovnaký typ amínu, teda achirálny amín, ako je n-oktylamín, cyklohexylamín, 1,4-butándiamín, 1,6-hexándiamín, kyselina 6-aminohexánová, kyselina 4-aminomaslová, tyramín a benzylamín. Ale v rovnakých patentoch je rovnako uvedená možnosť použiť pri uvedenej chemostatovej kultivácii ako zdroj dusíka chirálny amín, ako je 2-aminobután, α-fenetylamín a 2-amino-4-fenylbután. Ďalej je možné použiť tiež chirálne kyseliny, ako je L-lyzín, L-omitín, β-alanin a taurín.
Okrem enantiomémeho obohatenia je v patentoch Spojených štátov amerických číslo US 4950606, US 5169780 a US 5300437 opísaná stereoselektívna syntéza chirálnej formy amínu pôsobením transaminázy aminokyseliny na ketón všeobecného vzorca
R'COR2, kde
R1 a R2 sú rôzne alkylové skupiny alebo arylové skupiny, v prítomnosti donora aminoskupiny. Donory aminoskupín opísané v týchto patentoch sú podobného typu ako amíny používané ako zdroj dusíka pri uvedených chemostatových kultiváciách a ich príkladom sú achirálne amíny, v ktorých je aminoskupina viazaná ku koncovému atómu uhlíka, ako je propylamín a benzylamín, chirálne amíny, v ktorých je aminoskupina viazaná k inému než koncovému atómu uhlíka, ako je (S)-2-aminobután, a chirálne aminokyseliny, ako je L-alanín a kyselina L-asparágová.
Podstata vynálezu
Predmetný vynález je založený na zistení, že achirálny amín 2-aminopropán je ale neočakávane lepším donorom aminoskupiny pri transamínových syntézach amínov v porovnaní s achirálnymi amínmi, v ktorých je aminoskupina viazaná ku koncovému atómu uhlíka, alebo chirálnymi amínmi, v ktorých je aminoskupina viazaná k inému než koncovému atómu uhlíka. Podstatou predmetného vynálezu teda je zlepšenie známej stereoselektívnej syntézy chĺrálnych amínov, pri ktorej dochádza ku kontaktu ketónu s transaminázou v prítomnosti donora aminoskupiny, spočívajúcej v tom, že ako donor aminoskupiny sa používa 2-aminopropán.
Pojem chirálny amín je v tomto opise používaný v jeho najširšom zmysle. Ako je opísané v uvedených patentoch, je uvedenú známu stereošpecifickú syntézu možné použiť na prípravu širokého spektra alifatických a alicyklických zlúčenín rôznych a zmiešaných funkčných typov, ktoré sú charakteristické iba prítomnosťou primárnej aminoskupiny, ktorá je viazaná k sekundárnemu atómu uhlíka, ktorý okrem atómu vodíka nesie buď (i) dvojväzbovú skupinu vytvárajúcu chirálnu cyklickú štruktúru, alebo (ii) dva substituenty, ktorými nie sú atómy vodíka, a ktoré sa od seba vzájomne líšia svojou štruktúrou alebo chiralitou.
Ako príklad dvojväzbových skupín vytvárajúcich chirálne cyklické štruktúry je možné uviesť 2-metylbután-1,4-diyl, pentán-l,4-diyl, hexán-1,4-diyl, hexán- 1,5-diyl, 2-metylpentán-l,5-diyl. Zlepšenie spočívajúce v použití 2-aminopropánu, ako donoru aminoskupiny, ktoré je predmetom tohto vynálezu, je teda možné použiť pri stereošpeciftckej syntéze l-amino-2-metylcyklopentánu z 2-metylcyklopentanónu, l-amino-3-metylcyklopentánu z 3-metylcyklopentanónu, 1 -amino-2-metylcyklohexánu z 2-metylcyklohexanónu atď.
Uvedené dva od seba sa vzájomne líšiace substituenty na sekundárnom atóme uhlíka (substituenty R1 a R2) môžu byť rovnako veľmi rôzne a ich skupina zahŕňa alkylovú skupinu, arylovú skupinu, atóm halogénu, hydroxylovú skupinu, nižšiu alkylovú skupinu, nižšiu alkoxylovú skupinu, nižšiu alkyltiolovú skupinu, cykloalkylovú skupinu, karboxylovú skupinu, karbalkoxylovú skupinu, karbamoylovú skupinu, karbamoylovú skupinu substituovanú jednou alebo dvoma nižšími alkylovými skupinami, trifluórmetylovú skupinu, fenylovú skupinu, nitroskupinu, aminoskupinu, aminoskupinu substituovanú jednou alebo dvoma nižšími alkylovými skupinami, alkylsulfonylovú skupinu, arylsulfonylovú skupinu, alkylkarboxamidovú skupinu, arylkarboxamidovú skupinu atď. a alkylové skupiny, aralkylové skupiny alebo arylové skupiny substituované uvedenými skupinami.
Zlepšenie spočívajúce v použití 2-aminopropánu, ako donoru aminoskupiny, ktoré je predmetom tohto vynálezu, je teda možné ďalej použiť pri stereošpecifickej syntéze 2-aminobutánu z butanónu, 2-amino- 1-butanolu z 1-hydroxybután-2-ónu, alanínu z kyseliny pyrohroznovej, 1 -amino-1-fenyletánu z acetofenónu, 1 -amino- l-(2-metoxy-5-fluórfenyl)etánu z 2-metoxy-5-fluór-acetofenónu, kyseliny γ-aminopentánovej z kyseliny levulovej, 1 -amino- 1-fenylpropánu z 1-fenylpropán-l-ónu, l-amino-l-(4-brómfenyl)propánu z l-(4-brómfenyl)propán-l-ónu, 1 -amino- 1-(4-nitrofenyl)propánu z l-(4-nitrofcnyl)-propán-l-ónu, 1-fenyl-2-aminopropánu z 1-fenylpropán-2-ónu, valínu z kyseliny 2-oxo-3-metylbutánovej, 1 -(3-trifluórmetylfenyl)-2-aminopropánu z l-(3-trifluórmetylfenyl)propán-l-ónu, 2-aminopropanolu z hydroxypropanónu, 1 -metoxy-2-aminopropánu z metoxypropanónu, 1-amino-1-fenylbutánu z 1-fcnyl bután- 1-ónu, l-fenyl-2-aminobutánu z l-fenylbután-2-ónu, l-(2,5-dimetoxy-4-metylfenyl)-2-aminobutánu z l-(2,5-dimetoxy-4-metylfenyl)bután-2-ónu, 1 -(4-hydroxyfenyl)-3 -aminobutánu z l-(4-hydroxyfenyl)bután-3-ónu, 1-amino-1-(2-naftyl)etánu z 2-acetylnaftalénu, fenylalanínu z kyseliny fenylpyrohroznovej, kyseliny glutámovej z kyseliny 2-ketoglutárovej, kyseliny asparágovej z kyseliny 2-ketojantárovej a pod.
Na rozdiel od doteraz známych donorov aminoskupiny a väčšiny aminoalkánových donorov aminoskupiny, ktoré prichádzajú teoreticky do úvahy, je 2-aminopropán charakteristický pomerne jedinečnou kombináciou spočívajúcou v tom, že je (i) achirálny a (ii) má aminoskupinu viazanú k inému než koncovému alifatickému atómu uhlíka. Pri použití transaminázy omega aminokyselín, ktoré v prírode pôsobia na aminoskupinu viazanú ku koncu, alebo ω-ροlohe, aminokyseliny, tak bolo zistené, že použitím donoru aminoskupiny, ktorý obsahuje aminoskupinu viazanú k inému než koncovému alifatickému atómu uhlíka je dosiahnutá termodynamická výhoda. Z praktických skúseností je možné usudzovať, že toto zlepšenie je dôsledkom vzniku vedľajšieho produktu enzymatickej reakcie, ktorým je v tomto prípade ketón, na rozdiel od prípadu, keď sa pri rovnakej reakcii používa donor aminoskupiny obsahujúci aminoskupinu viazanú ku koncovému alifatickému atómu uhlíka, ako je etylamín, n-propylamín, n-oktylamín, 1,4-butándiamín, 1,6-hexándiamín, kyselina 6-aminohexánová, kyselina 4-aminomaslová, tyramín alebo benzylamín, z ktorých v prítomnosti transaminázy aminokyseliny vznikajú zodpovedajúce aldehydy. Táto termodynamická výhoda získaná použitím izopropylaminu ako donoru aminoskupiny sa pri príprave aminokyselín z ketokyselín prejavuje hodnotou rovnovážnej konštanty, ktorá v tomto prípade je približne 1000. Pretože táto termodynamická výhoda vyplýva z chemického okolia reagujúcej karbonylovej skupiny, uplatňuje sa rovnakou mierou pri syntéze všetkých chirálnych α-aminokyselín zo zodpovedajúcich ketokyselín, a to bez ohľadu na to, či ide o syntézu prírodných alebo syntetických aminokyselín.
Okrem tejto termodynamickej výhody vedie prítomnosť aminoskupiny viazanej k inému než koncovému alifatickému atómu uhlíka ku vzniku chirality, na rozdiel od prípadu, keď je aminoskupina viazaná ku koncovému atómu uhlíka, ku ktorému sú ďalej nevyhnutne viazané dva atómy vodíka, čo samo vznik chirality vylučuje. Pretože transamináza je stereoselektivna, je pri použití chirálneho amínu ako donoru aminoskupiny k dispozícii iba polovičné množstvo tohto amínu, čo je z komerčného hľadiska celkom neprijateľné.
Bohužiaľ, (nižšie)alkylamíny spĺňajúce prvú podmienku tým, že obsahujú aminoskupinu viazanú k inému než koncovému atómu uhlíka, sú v prevažnej väčšine chirálne. Pri obmedzení úvah na aminoalkány obsahujúce maximálne 8 atómov uhlíka, bolo stanovené, že teoreticky existuje aspoň 130 možných homologických a izomémych amínov, v ktorých je aminoskupina viazaná k inému než trisubstituovanému atómu uhlíka (aby mohla byť zlúčenina donorom aminoskupiny, musí obsahovať aspoň jeden voľný atóm vodíka viazaný ku rovnakému atómu uhlíka ako aminoskupina). Z týchto 130 do úvahy prichádzajúcich donorov aminoskupiny obsahuje menej než polovina (54) aminoskupinu viazanú k inému než koncovému atómu uhlíka a z tejto skupiny je 93 percent (50) do úvahy prichádzajúcich donorov aminoskupiny chirálnych. Takže iba 4 z uvedených alkylaminov obsahujúcich aminoskupinu viazanú k inému než koncovému atómu uhlíka sú achirálne, ale z týchto štyroch amínov nie je z finančných dôvodov a z hľa diska dostupnosti možné použiť tieto tri zlúčeniny: 3-aminopentán, 2,2-dimetyl-3-aminopentán a 4-aminoheptán. Z uvedeného teda vyplýva, že zo všetkých (nižšíchjalkyl amínov, ktoré sú teoreticky vhodné na použitie ako donory aminoskupiny, iba 2-aminopropán (i) obsahuje aminoskupinu viazanú k inému než koncovému atómu uhlíka a preto je termodynamicky výhodnejší než alkylamíny obsahujúce aminoskupinu viazanú ku koncovému atómu uhlíka, (ii) je achirálny, takže všetko jeho množstvo je k dispozícií pre reakciu a (III) je prijateľný z hľadiska svojej ceny a dostupnosti. Ďalšou výhodou je, že pri použití 2-aminopropánu vzniká ako vedľajší produkt acetón, ktorý sám je komerčným produktom.
Vlastnú enzymatickú premenu je možné uskutočniť bežnými kultivačnými postupmi pomocou izolovaných, ale nerastúcich buniek, alebo prípravou rozpustnej transaminázy aminokyseliny. Transamináza aminokyseliny môže mať voľnú formu, ktorou môže byť extrakt neobsahujúci bunky alebo celobunkový prípravok, alebo môže byť imobilizovaná na matrici vhodného nosiča ako je sieťovaný dextrán alebo agaróza, oxid kremičitý, polyamid alebo celulóza. Ďalej môže byť rovnako enkapsulovaná v polyakrylamide, alginátoch, vláknach a podobne. Spôsoby imobilizácie sú opísané v odbornej literatúre (napríklad v Methods of Enzymology, 1976,44).
I keď to nie jc nevyhnutné, je všeobecne výhodné, pokiaľ sa do reakčnej zmesi pridáva zdroj pyridoxamínu, ako je pyridoxalfosfát.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Príklad 1
Predmetný vynález je možné ilustrovať na príklade prípravy (S)-l-metoxy-2-aminopropánu, ktorý je chemickým medziproduktom pri syntéze agrochemických chemikálií, ktorá zahŕňala kontaktovanie metoxyacetónu s transaminázou v prítomnosti 2-aminopropánu, ktorý slúžil ako donor aminoskupiny, pričom reakcia bola ponechaná prebiehať dokiaľ nedošlo k premene podstatného množstva metoxyacetónu na (S)-l-metoxy-2-aminopropán (pričom zároveň dochádzalo k premene 2-aminopropánu na acetón) a izolácii takto vzniknutého (S)-l-metoxy-2-aminopropánu. Celú túto enzymatickú premenu vyjadruje nasledujúca reakčná schéma:
O NH,
III
CHj-C-CHt-O—CHj + CH-CH—CHj ►
NH,
CH.—CH—CH,—O—CH-+ (S) mmol dihydrogenfosforečnanu sodného a 250 ml koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej bolo pridaných do 1000 ml vody. Zmes bola v ľadovom kúpeli ochladená na teplotu 5 až 10 °C a bolo do nej postupne pridané 258 ml 2-aminopropánu a 206 ml 98 percentného metoxyacetónu. Vzniknutá zmes bola miešaná a jej pH bolo podľa potreby upravené hydroxidom sodným alebo kyselinou chlorovodíkovou na hodnotu 7,5. Zmes bola prevedená do reaktora s guľatým dnom s objemom 3 litre, ktorý bol vybavený miešadlom a zariadením na reguláciu teploty. Po ustálení teploty reakčnej zmesi na teplote 30 ± 1 °C do nej bolo pridané 0,2 mmol pyridoxal-5'-fosfátu. V prípade pot
O II
CHj-C-CH, reby bolo pH zmesi znovu upravené na hodnotu 7,5 a objem zmesi bol vodou upravený na 1800 ml.
Enzýmový roztok bol pripravený oddelene. Do 200 ml 5 milimolámeho roztoku fosforečnanu sodného (ktorého pH bolo 7,5) bolo pridané 0,2 mmol pyridoxal-5'-fosfátu a 2 g (hmotnosť v sušine) buniek Bacillus, ktoré obsahovali (S)-transaminázu. Po úplnom suspendovaní buniek bol vzniknutý enzýmový roztok pridaný do uvedenej reakčnej zmesi.
Výsledná živná pôda obsahovala 1,5 mol 2-aminopropánu a 1,0 mol metoxyacetónu. Reakcia prebiehala 8 hodín pri teplote 30+1 °C a pH 7,5, pričom po tomto čase reakčná zmes obsahovala 0,6 mol (S)-l-metoxy-2-aminopropánu vo viac než 99 percentnom enantiomémom zvyšku (ee).
Reakcia bola ukončená pridaním 5 ml koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej. Následne bola uskutočnená okamžitá destilácia na odstránenie jedinej frakcie, ktorá bola tvorená nezreagovaným metoxyacetónom a vedľajším produktom, ktorým bol acetón, pričom túto frakciu bolo možné neskoršie rozdeliť samostatnou kolónovou destiláciou. Na deprotonáciu amínov bolo do reakčnej zmesi pridaných 270 ml 50 percentného vodného roztoku hydroxidu sodného. Potom boli amíny zo zmesi izolované destiláciou vo forme jedinej frakcie a (S)-1 -metoxy-2-aminopropán bol oddelený od zvyškového 2-aminopropánu samostatnou destiláciou, ktorou bolo získaných 125 g (S)-l-metoxy-2-aminopropánu obsahujúceho 50 percent vody. Ako vyplynulo zo stanovenia plynovou chromatografiou, bol tento produkt z viac než 99 percent chemicky i enantioméme čistý.
Príklad 2
Predmetný vynález je možné ďalej ilustrovať na príklade syntézy L-alanínu, ktorá zahŕňala kontaktovanie kyseliny pyrohroznovej s transaminázou v prítomnosti 2-aminopropánu, ktorý slúžil ako donor aminoskupiny, pričom reakcia bola ponechaná prebiehať dokiaľ nedošlo k premene podstatného množstva kyseliny pyrohroznovej na L-alanín, pričom zároveň dochádzalo k premene 2-aminopropánu na acetón. Celú túto enzymatickú premenu vyjadruje nasledujúca reakčná schéma :
O NH,
II I · _>
CHj-C—COOH + CH.—CH—CHj
I ‘ II
CH—CH—COOH + CH-C-CH3 (S)
0,165 g (50 mmol) sodnej soli kyseliny pyrohroznovej a 0,23 ml 6,5 molámeho roztoku (50 mmol) hydrochloridu izopropylamínu bolo rozpustených v 29,0 ml 50 milimolárneho roztoku dihydrogenfosforečnanu sodného a pH zmesi bolo upravené na 7,5. Do zmesi bolo postupne pridané 8,0 mg (0,03 mmol) pyridoxalfosfátu a 8 mg buniek E. coli, ktoré obsahovali (S)-transaminázu, takže výsledný objem zmesi bol 30 ml a výsledné pH zmesi bolo 7,5. Po inkubácii pri teplote 30 °C počas 24 hodín bola vysokoúčinnou kvapalinovou chromatografiou (HPLC) a plynovou chromatografiou (GC) stanovená koncentrácia izopropylamínu, acetónu a L-alanínu, pričom stanovená hodnota koncentrácie L-alanínu bola 45,6 mmol, čo bola hodnota ekvivalentná k rovnovážnej konštante (K„q) uvedenej reakcie pri stonásobnom nadbytku.
Pri uskutočňovaní analogickej reakcie s 0,3 g buniek E. coli, ktoré obsahovali (R)-transaminázu, bola dosiahnutá konverzia na D-alanín, ktorého koncentrácia bola stanovená na 46 mmol.
Príklad 3
Syntéza L-alanínu
Pri samostatnom príklade syntézy L-alanínu bolo 110,0 g (1 mol) sodnej soli kyseliny pyrohroznovej a 153 ml 6,5 molámeho roztoku (1 mol) hydrochloridu izopropylamínu rozpustených v 800 ml 50 milimolámeho pufra tvoreného roztokom dihydrogenfosforečnanu sodného a pH zmesi bolo upravené na 7,5. Do zmesi bolo postupne pridané 265 mg (1,0 mmol) pyridoxalfosfátu a 5 g buniek E. coli, ktoré obsahovali (S)-transaminázu, takže výsledný objem zmesi bol 1 liter a výsledné pH zmesi bolo 7,5. Po inkubácii pri teplote 30 °C počas 24 hodín bola vysokoúčinnou kvapalinovou chromatografiou (HPLC) a plynovou chromatografiou (GC) stanovená koncentrácia izopropylamínu a L-alanínu, respektíve acetónu, pričom stanovená hodnota koncentrácie L-alanínu bola 970 mmol, čo bola hodnota ekvivalentná k rovnovážnej konštante (Kcq) uvedenej reakcie pri približne tisícnásobnom nadbytku.
Príklad 4
Syntéza kyseliny L-2-aminomaslovej
186 mg (50 mmol) sodnej soli kyseliny ketomaslovej a 0,23 ml 6,5 molámeho roztoku (50 mmol) izopropylamínu bolo rozpustených v 29,0 ml 50 milimolámeho pufra, ktorým bol roztok dihydrogenfosforečnanu sodného, a pH zmesi bolo upravené na 7,5. Do zmesi bolo postupne pridané 8,0 mg (0,03 mmol) pyridoxalfosfátu a 100 mg buniek E. coli, ktoré obsahovali (S)-transaminázu, takže výsledný objem zmesi bol 30 ml a výsledné pH zmesi bolo 7,5. Po inkubácii pri teplote 30 °C počas 24 hodín bola vysokoúčinnou kvapalinovou chromatografiou (HPLC) stanovená koncentrácia izopropylamínu a kyseliny L-2-aminomaslovej a plynovou chromatografiou (GC) bola stanovená koncentrácia acetónu, pričom stanovená hodnota koncentrácie kyseliny L-2-aminomaslovej bola 48 mmol, čo bola hodnota ekvivalentná k rovnovážnej konštante (Keq) reakcie pri päťstonásobnom nadbytku.
Príklad 5
Syntéza ďalších aminokyselín
Postupom, ktorý sa v podstate zhodoval s postupom opísaným v príklade 4, bola uskutočnená syntéza L-glutamátu, L-metioninu a L-norvalínu, pričom ako východiskový materiál slúžili sodné soli zodpovedajúcich ketokyselín: kyseliny 2-ketoglutárovej (252 mg, 50 mmol), kyseliny 4-metyltio-2-oxomaslovej (255 mg, 50 mmol), respektíve kyseliny 2-ketovalérovej (207 mg, 50 mmol). Vo všetkých prípadoch došlo ku vzniku iba L-izomérov zodpovedajúcich aminokyselín, ktorých koncentrácia boli 45 mmol, 47 mmol, respektíve 46 mmol.

Claims (3)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Spôsob zlepšenia stereoselektívnej syntézy chirálneho amínu, pri ktorej sa ketón kontaktuje s transaminázou v prítomnosti donoru aminoskupiny, vyznačujúci sa t ý m , že zahŕňa použitie 2-aminopropánu ako donoru aminoskupiny.
  2. 2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že chirálnym amínom je chirálna aminokyselina.
  3. 3. Spôsob výroby (S)-l-metoxy-2-aminopropánu, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa kontaktovanie metoxyacetónu s transaminázou v prítomnosti 2-aminopropánu, ako donoru aminoskupiny, do okamihu, keď dôjde k premene podstatného množstva metoxyacetónu na (S)-l-metoxy-2-aminopropán a k premene 2-aminopropánu na acetón, a izoláciu (S)-l-metoxy-2-aminopropánu.
SK1338-2000A 1998-03-11 1999-03-10 Spôsob enzymatickej syntézy chirálnych amínov SK284352B6 (sk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US7752098P 1998-03-11 1998-03-11
PCT/US1999/005150 WO1999046398A1 (en) 1998-03-11 1999-03-10 Improvements in the enzymatic synthesis of chiral amines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK13382000A3 SK13382000A3 (sk) 2001-05-10
SK284352B6 true SK284352B6 (sk) 2005-02-04

Family

ID=22138554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1338-2000A SK284352B6 (sk) 1998-03-11 1999-03-10 Spôsob enzymatickej syntézy chirálnych amínov

Country Status (24)

Country Link
EP (1) EP1075534B8 (sk)
JP (1) JP2002505884A (sk)
KR (1) KR20010034561A (sk)
CN (1) CN1154746C (sk)
AT (1) ATE295424T1 (sk)
AU (1) AU753904B2 (sk)
BR (1) BR9908797A (sk)
CA (1) CA2322605A1 (sk)
CZ (1) CZ295882B6 (sk)
DE (1) DE69925267T2 (sk)
ES (1) ES2243051T3 (sk)
FI (1) FI20001805A (sk)
HK (1) HK1035000A1 (sk)
HU (1) HUP0101056A3 (sk)
MX (1) MXPA00008573A (sk)
NO (1) NO319671B1 (sk)
NZ (1) NZ506405A (sk)
PL (1) PL342882A1 (sk)
PT (1) PT1075534E (sk)
RU (1) RU2213142C2 (sk)
SK (1) SK284352B6 (sk)
TR (1) TR200002604T2 (sk)
UA (1) UA64784C2 (sk)
WO (1) WO1999046398A1 (sk)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1038953B1 (en) 1999-03-19 2004-09-22 Sumitomo Chemical Company, Limited Stereoselective transaminase, gene encoding said protein and use thereof
JP2001190298A (ja) * 2000-01-13 2001-07-17 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 光学活性ｎ−メチルアミノ酸の製造方法
EP1818411A1 (en) * 2006-02-13 2007-08-15 Lonza AG Process for the preparation of optically active chiral amines
DE102007042600A1 (de) 2007-09-07 2009-03-12 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung von enantiomerenangereichten Aminen
EP3354727B1 (en) 2009-01-08 2020-10-07 Codexis, Inc. Transaminase polypeptides
ES2448816T3 (es) 2009-02-26 2014-03-17 Codexis, Inc. Biocatalizadores de transaminasa
US8921079B2 (en) 2009-06-22 2014-12-30 Codexis, Inc. Transaminase reactions
EA022764B1 (ru) * 2009-09-02 2016-02-29 Лонца Аг СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ И ПОЛУЧЕНИЯ (R)-СПЕЦИФИЧЕСКОЙ ω-ТРАНСАМИНАЗЫ
DK2582799T3 (en) 2010-06-17 2018-02-12 Codexis Inc BIOCATALATORS AND PROCEDURES FOR THE SYNTHESIS OF (S) -3- (1-AMINOETHYL) -PHENOL
EP2606139B1 (en) 2010-08-16 2015-07-15 Codexis, Inc. Biocatalysts and methods for the synthesis of (1r,2r)-2-(3,4-dimethoxyphenethoxy)cyclohexanamine
WO2013024453A1 (en) * 2011-08-16 2013-02-21 Embio Limited Enzymatic synthesis of optically active chiral amines
CN104630170A (zh) * 2013-11-08 2015-05-20 中国科学院天津工业生物技术研究所 一种来源于里氏木霉的新(r)-转氨酶及其应用
CN114134126B (zh) * 2021-10-28 2023-12-05 浙江大学杭州国际科创中心 转氨酶及其突变体在制备(s)-1-甲氧基-2-丙胺中的应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5300437A (en) * 1989-06-22 1994-04-05 Celgene Corporation Enantiomeric enrichment and stereoselective synthesis of chiral amines
DE69635082T2 (de) * 1995-10-23 2006-06-01 Kaneka Corp. Verfahren zur herstellung optisch aktiver aminoverbindungen

Also Published As

Publication number Publication date
ATE295424T1 (de) 2005-05-15
HUP0101056A3 (en) 2006-03-28
EP1075534A1 (en) 2001-02-14
PT1075534E (pt) 2005-09-30
CZ295882B6 (cs) 2005-11-16
AU753904B2 (en) 2002-10-31
EP1075534B1 (en) 2005-05-11
WO1999046398A1 (en) 1999-09-16
EP1075534A4 (en) 2003-07-09
DE69925267D1 (de) 2005-06-16
JP2002505884A (ja) 2002-02-26
RU2213142C2 (ru) 2003-09-27
CN1292828A (zh) 2001-04-25
KR20010034561A (ko) 2001-04-25
MXPA00008573A (es) 2003-07-14
ES2243051T3 (es) 2005-11-16
HUP0101056A2 (hu) 2001-07-30
NO20004036D0 (no) 2000-08-11
BR9908797A (pt) 2000-12-12
CN1154746C (zh) 2004-06-23
DE69925267T2 (de) 2006-01-26
UA64784C2 (en) 2004-03-15
NO319671B1 (no) 2005-09-05
SK13382000A3 (sk) 2001-05-10
CA2322605A1 (en) 1999-09-16
NZ506405A (en) 2003-08-29
TR200002604T2 (tr) 2000-11-21
FI20001805A (fi) 2000-08-15
NO20004036L (no) 2000-10-27
HK1035000A1 (en) 2001-11-09
PL342882A1 (en) 2001-07-16
AU2993899A (en) 1999-09-27
EP1075534B8 (en) 2005-07-06
CZ20003177A3 (cs) 2000-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2087536C1 (ru) Способ энантиомерного обогащения смеси двух энантиомерных хиральных аминов
US8728750B2 (en) Process for preparation of optically active N-protected 3-aminopyrrolidine or optically active N-protected 3-aminopiperidine and the corresponding ketones by optical resolution of the racemic amine mixtures employing a bacterial omega-transaminase
US5300437A (en) Enantiomeric enrichment and stereoselective synthesis of chiral amines
SK284352B6 (sk) Spôsob enzymatickej syntézy chirálnych amínov
EP1818411A1 (en) Process for the preparation of optically active chiral amines
US5516660A (en) Microorganisms, their use and method of producing L-α-amino acids
Nakazawa et al. Enzymatic preparation of L-tryptophan and 5-hydroxy-L-tryptophan
JPS63500004A (ja) 光学活性な有機化合物の調整方法
JPS63500983A (ja) 結合アミノトランスフェラ−ゼを用いたアミノ酸の合成
US6133018A (en) Enzymatic synthesis of chiral amines using -2-amino propane as amine donor
US20010031487A1 (en) Process for producing optically active amino compounds
Winkler et al. Principles and results of stable isotope labelling of L-α-Aminoacids by combined chemical and enzymatic methods
CZ355697A3 (cs) Způsob stereoselektivní syntézy jedné chirální formy aminu
JPH02124087A (ja) シユードモナス属細菌の培養方法
JPS59159789A (ja) Ｌ−α−アミノ酸の製造方法
Tanaka et al. Synthesis of Amino Acids with Pyridoxal 5'-phosphate Enzymes (Commemoration Issue Dedicated to Professor Yuzo Inouye on the Occasion of his Retirement)