[发明专利]手性丙酰胺和丙酸类化合物、生物催化合成方法以及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种手性丙酰胺及丙酸类化合物，微生物催化的去不对称化合成方法，以可转化腈化物的菌株Rhodococcus sp.GCMCC 0497(即红球菌GCMCC 0497)为催化剂，取代丙二腈或丙二酰胺为底物，得到各种手性丙酰胺及丙酸类化合物。这些产物可用于合成光学纯的α，α-二取代α-氨基酸。

技术背景

近年来，光学纯的α，α-二取代α-氨基酸的合成倍受关注。这类非蛋白氨基酸常常使多肽链的构象发生极大变化，从而难以被蛋白酶降解(J.Med.Chem.1997，40，3947-3956；J.Am.Chem.Soc.1997，119，12048-12054))。很多此类氨基酸是重要的酶抑制剂，有些还是合成药物和其它生物试剂的重要砌块(J.Med.Chem.2000，43，2609；J.Am.Chem.Soc.1987，109，236)。

李祖义、吴中柳发明了名称为‘一种红球菌sp.D12、培养方法及用途’的发明专利(CN 00127452.x)，该微生物可转化腈化物的菌株，已保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心，编号为CGMCC0497，分类命名为红球菌sp.D12(Rhodococcus sp.D12)。为本发明提供了可能性。

至今虽然有很多小组致力于此类氨基酸的合成，但是如何用简单易行的方法大量制备光学纯的产品仍然是个问题(Tetrahedron：Asymmetry 1998，9，3517-3599).

发明内容

本发明目的是提供一种合成手性α，α-二取代α-氨基酸的重要中间体手性丙酰胺及丙酸类化合物。

本发明目的还提供一种合成上述手性丙酰胺及丙酸类化合物的高效方法。即通过微生物催化的方法，高效地得到合成此类氨基酸的重要中间体手性丙酰胺及丙酸类化合物。

本发明的另一目的是提供一种手性丙酰胺及丙酸类化合物的用途。即通过常规反应转化成手性α，α-二取代α-氨基酸。

本发明的手性丙酰胺及丙酸类化合物具有如下的结R₁＝CN，CONH₂R₂＝COOH，CONH₂构式：

本发明的化合物还可以如下表述：如：上述结构式中X＝H，卤素、CnHn+1、OCH₃、NO₂或OH；R＝CnHn+1、CH₂＝CHCH₃或环丙基；n＝0-4。

本发明的方法可用反应式描述如下：

其中X、R、R¹、R²或n如上所述。

本发明方法中用于催化的微生物已保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心，编号为CGMCC 0497，分类命名为红球菌sp.D12(Rhodococcus sp.D12)。

具体来说，本发明采用微生物催化的方法，以可转化腈化物的菌株Rhodococcus sp.GCMCC 0497(即红球菌GCMCC 0497)为催化剂，以结构式为的底物，其中R⁴＝CN或CONH₂，在或不在有机溶剂中，4-40℃反应5-200小时，其中按湿菌体与底物的重量比计算为5-500∶1，产物为各种手性丙酰胺及手性丙酸类化合物。反应中还可进一步增加菌体用量，但对反应没有影响，其中X、R或n如上所述，R⁴＝CN或CONH₂。

所述的底物也可以是结构式为 ：的取代丙二腈或丙二酰胺，其中X、R或n如上所述。

所述的有机溶剂可以是极性溶剂如甲醇、乙醇、四氢呋喃、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙酸乙酯等，也可以是非极性溶剂如石油醚、苯、甲苯、乙醚、异丙醚等。

反应结束后，反应液经处理得到手性丙酰胺及丙酸类化合物。例如用离心处理(8000-18000rpm，5-30min，4-30℃)，取上层清液，调节pH值至9-14，用有机溶剂提取、浓缩得到本发明的产物手性丙酰胺或手性丙酸类化合物及回收原料。如用乙酸乙酯萃取(50ml×3)，分别得到水相和有机相。有机相用饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，减压蒸除溶剂，残余物柱层析纯化，得到手性丙酰胺及回收的原料。调节水相pH值至1-5，用乙酸乙酯萃取(50ml×3)，合并有机相，同上步骤洗涤、干燥、减压蒸除溶剂、纯化，得到手性丙酸类化合物。