[发明专利]一种S-烟碱的合成方法

说明书

本发明提供了一种S‑烟碱的合成方法，属于生物化工技术领域。本发明S‑烟碱烟碱的合成方法包括如下步骤：(1)以麦斯明4为原料，在含有辅酶循环体系的溶剂中，利用亚胺还原酶与辅酶循环体系用酶连接形成的融合酶为生物催化剂，反应制备得到化合物5S‑降烟碱；(2)化合物5与甲基化试剂通过甲基化反应得到化合物6S‑烟碱。本发明合成方法采用固定化融合酶，利用化学法与生物酶法协同作用合成S‑烟碱，其原料易得，操作简便，反应条件温和，产物分离提纯方便，成本低廉；同时，合成的S‑烟碱收率高，手性纯度高达99％，立体选择性可控，合成产物质量优异。该合成方法具备规模生产的可能性，有望工业化、商业化生产，具有良好的应用前景和可期的经济效益。

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，具体涉及一种S-烟碱的合成方法。

背景技术

烟碱又称尼古丁，通常存在于天然烟叶中。高纯度的尼古丁是具有重要潜在价值的有机中间体。在医药领域，可以用于治疗帕金森综合征、阿尔茨海默病、多动症、关节炎，还可帮助提高记忆、缓解抑郁；在农业上，烟碱被用做杀虫剂和除草剂，是一种高效低毒的广谱农药；此外，烟碱还可用于合成医药保健功能蛋白，也是日用化妆品的重要原料(Nature.2004,430,980；Br.J.Addict.1991,86,571-575)。因此具有极大的市场需求量。

烟碱具有光学活性，存在R-烟碱和S-烟碱两种对映异构体。公认的是S-烟碱([(S)-3-(1-甲基吡咯烷-2-基)吡啶])的活性高于R-烟碱。因此，制备具有高水平对映异构体纯度的S-烟碱迫切需要。S-烟碱可通过从烟草植株中提取获得，但此种方法不仅受到原材料、气候等多方面因素的影响，同时由于存在相关的生物碱杂质，其化学纯度通常低于95％，难以满足市场对其高纯度的要求。

此外，S-烟碱可通过合成方法获得，现有技术合成S-烟碱通常制备R-烟碱和S-烟碱外消旋混合物后拆分获得。如专利CN111511726A报道了外消旋的烟碱的合成，并利用L-DBTA进行手性拆分得到S-烟碱；但该方法需要对混合物进行拆分，工艺复杂，反应条件苛刻，得到的产物收率低。现有技术中还存在使用酶作为生物催化剂合成S-烟碱，如专利CN112409327A报道了一种高光学纯度烟碱的制备方法，该方法先采用烟酸酯和乙烯基吡咯烷酮制备得到麦斯明，麦斯明在生物酶体系下(包括葡萄糖脱氢酶和亚胺还原酶)催化还原得到具有高光学纯度的中间体-降烟碱，最后发生氨甲基化反应得到S-烟碱，但该方法存在使用的酶复杂、种类多，且酶使用后无法重复利用的问题。专利CN113272289A公开了利用亚胺还原酶还原麦斯明生成S-降烟碱，将S-降烟碱进行甲基化形成S-烟碱，但该方法同样存在需要制备两种酶且酶无法重复使用的问题。

已知几种关于烟碱的制备方法仍未见用于商业化生产，以致可商业化制备高纯度的S-烟碱的合成方法弥足珍贵。因此，建立高光学纯度的S-烟碱的制备方法是一项重要而又极具挑战性的课题，可以填补市场对于S-烟碱需求这一空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种S-烟碱的合成方法，其采用化学合成法结合生物酶催化技术，实现高纯度、高立体选择性的S-烟碱的制备。

本发明提供了一种S-烟碱的合成方法，它包括如下步骤：

(1)以麦斯明4为原料，在含有辅酶循环体系的溶剂中，利用亚胺还原酶与辅酶循环体系用酶连接形成的融合酶为生物催化剂，反应制备得到化合物5S-降烟碱；所述辅酶循环体系由辅酶和辅底物组成；

(2)化合物5与甲基化试剂通过甲基化反应得到化合物6S-烟碱。

进一步地，

步骤(1)中，所述辅酶为NADP⁺；

和/或，步骤(1)中，所述辅底物为葡萄糖、甲酸钠、甲酸铵或异丙醇；

和/或，步骤(1)中，所述溶剂为缓冲液；