[发明专利]亚胺还原酶及其突变体在合成(S)-1-芳基-1，2，3，4-四氢异喹啉中的应用

说明书

本发明公开了一种亚胺还原酶及其突变体在合成(S)‑1‑芳基‑1，2，3，4‑四氢异喹啉中的应用，属于酶工程领域。本发明的亚胺还原酶为如下酶中的一种：氨基酸序列如SEQ ID NO.1‑3所示的IR45、IR96、IR99，其对应的编码核苷酸分别优选如SEQ ID NO.4‑6所示；亚胺还原酶突变体，为IR45的突变体IR45‑W191A、IR45‑W191L或IR99的突变体IR99‑L173A中的一种。上述亚胺还原酶或其突变体可催化式I所示化合物合成式II所示化合物（式I、式II中的R为氢、甲氧基或卤素），催化效率高，所得目标产物光学纯度高，后处理简单，环保安全性好。

技术领域

本发明涉及酶工程领域，具体涉及一种亚胺还原酶及其突变体在合成(S)-1-芳基-1，2，3， 4-四氢异喹啉中的应用。

背景技术

索非那新(Solifenacin，下式A)，商品名为Vesicare，是由日本山之内制药公司研制的一种泌尿系统解痉挛药。它能够选择性作用于M₃受体，在临床被广泛用于治疗膀胱过度活动综合症。继2004年首次面市后，索菲那新于2009年获得中国SFDA的许可并在中国上市。由于突出的疗效和安全性，索非那新一经上市便受到了全球患者们的欢迎，占据了很大的市场，仅2014年美国市场的销售额就达到了9.94亿美元。

结构上，索非那新由两部分手性片段组成，即(S)-1-苯基-1，2，3，4-四氢异喹啉(S) -1b和(R)-奎宁醇(R-3-quinuclidnol)。索非那新的化学合成主要是由(S)-1b和(R)-奎宁醇这两个片段通过羰基化合物(如碳酸二甲酯)链接起来实现的(PCT Int.Appl.2014,WO 2014005601 A1 20140109)(上式A)，因此手性片段(S)-1b的成本对索菲那新的生产总成本起到了决定作用。在已有的专利或文献中，(S)-1b的合成主要首先以2-苯乙胺和苯甲酰氯反应得到酰胺中间体，然后在多聚磷酸或者三氟甲磺酸酐与2-氯吡啶共同作用下得到脱水环合得到亚胺1a。从亚胺得到目标产物，可通过两个方案(上式B)，方案一：在硼氢化钠还原下得到外消旋体胺 (rac-1b)，再经过手性试剂拆分得到光学纯度的目标化合物(S)-1b(中国专利CN105541712； CN 103159677A)；方案二：通过金属配体催化还原亚胺化合物1a的方法一步得到目标化合物(S)-1b(Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,10679-10681；Angew.Chem.Int.Ed.2017,56, 2725-2729)。金属催化虽然能够达到较高的转化率和e.e.值，但由于贵金属和配体价格高昂，且催化过程需要苛刻的反应条件(无水无氧)，因此不适合工业生产，仅在实验室用于小量的合成。目前工业生产主要依赖手性拆分的方法获得光学活性的产物(S)-1b。然而由于拆分的理论产率不超过50％，且拆分过程需要多次重结晶用于提高光学纯度，因此这种方法也存在着步骤繁琐，三废较多且原子不经济等诸多缺点。