[发明专利]一种L-草铵膦的生产方法

说明书

本发明公开了一种L‑草铵膦的生产方法，该方法包括：以2‑羰基‑4‑(羟基甲基膦酰基)丁酸及其盐为底物，在氨基供体存在的条件下，利用离体的转氨酶或体外表达转氨酶的细胞催化底物与氨基供体发生转氨反应，得到L‑草铵膦；所述氨基供体为丙氨酸，所述转氨酶的氨基酸序列如SEQ ID NO.1～3所示。本发明以2‑羰基‑4‑(羟基甲基膦酰基)丁酸及其盐为底物，丙氨酸为氨基供体，通过特定的转氨酶催化底物发生转氨反应，能够将底物完全转化成为L‑草铵膦，原料转化率高，转化率可达100％。

技术领域

本发明涉及生物化工技术领域，尤其涉及一种L-草铵膦的生产方法；具体地说是一种生物酶法生产光学纯L-草铵膦的方法。

背景技术

草铵膦，英文名为：Phosphinothricin(简称PPT)，一般是指化合物2-氨基-4-[羟基(甲基)膦酰基]-丁酸或其与碱性化合物形成的盐。草铵膦是由赫斯特公司于80年代开发的(后归属于拜耳公司)广谱触杀型除草剂，属于膦酸类除草剂，是谷氨酰胺合成抑制剂，在叶子内转移，但不能转移到别处，谷氨酰胺合成受抑制后，导致铵离子累积，叶绿体解体，从而使光合作用受抑制，最终导致植物死亡。

草铵膦有两种光学异构体，分别为L-草铵膦(式2)和D-草铵膦(式3)。但只有L-型具有植物毒性，除草活性为外消旋混合物的2倍，且在土壤中易分解，对人类和动物的毒性较小，除草谱广，对环境的破坏力小。

目前，市场上销售的草铵膦一般都是外消旋混合物。如果草铵膦产品能以L-构型的纯光学异构体形式使用，可使草铵膦的使用量降低50％，这对于提高原子经济性、降低使用成本、减轻环境压力都具有重要意义。

制备光学纯L-草铵膦的方法主要有三种：化学合成法、手性拆分法以及生物催化法。

化学合成法从手性原料出发合成光学纯L-草铵膦，多见于实验室研究中，如Minowa N等利用甘氨酸为起始原料合成L-草铵膦(Hirayama M.Asymmetric Synthesis of(+)-Phosphinothricin and Related Compounds by the Michael Addition of GlycineSchiff Bases to Vinyl Compounds[J].Bulletin of the Chemical Society of Japan,1987,60:1761–1766.)。Zeiss H J等对L-草铵膦的不对称合成做了很多尝试(Enantioselective Synthesis of Both Enantiomers of Phosphinothricin viaAsymmetric Hydrogenation ofα-acylamidoAcrylates[J].Journal of OrganicChemistry,1991,56:1783–1788.)，(Enantioselective Synthesis of L-Phosphinothricin from L-methionine and L-glutamic Acid via L-vinylglycine[J].Tetrahedron,1992,48(38):8263–8270.)。不对称合成法工艺步骤多、收率低，所用不对称合成试剂大多比较昂贵，导致生产成本偏高，不利于大规模制备L-草铵膦。

手性拆分法是通过化学合成外消旋DL-草铵膦或其衍生物，再利用手性拆分试剂，进行D型和L型异构体的分离，从而制得光学纯的L-草铵膦。此工艺主要存在以下缺点，一是需要使用手性拆分试剂，二是D-草铵膦需要重新消旋再利用，三是单次拆分收率低，四是工艺比较复杂。

相比之下，生物催化法具有立体选择性严格、反应条件温和、收率高及产物易分离纯化等优点，是生产L-草铵膦的潜在优势方法。