專(zhuān)利名稱：S-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗癲癇手性藥物左乙拉西坦合成所需關(guān)鍵中間體5·-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的制備方法，屬于手性化合物的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
左乙拉西坦(Levetiracetam),是由比利時(shí)UCB公司研發(fā)的具有全新抗癲癇機(jī)制的吡咯烷酮類(lèi)新藥，主要用于治療局限性及繼發(fā)性全身性癲癇，是目前報(bào)道的唯一具有預(yù)防作用的廣譜抗癲癇藥物。已上市的乙拉西坦有/P、S兩種光學(xué)對(duì)映異構(gòu)體。其右旋體右乙拉西坦對(duì)于抑制癲癇發(fā)作只有輕微或者不明顯的藥效作用，而左旋體左乙拉西坦是一種安全高效的抗癲癇藥物，可有效控制癲癇發(fā)作，與右乙拉西坦相比具有治療指數(shù)高、安全性好、副作用輕微等特點(diǎn)。目前左乙拉西坦合成工藝，主要是以^-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽作為關(guān)鍵中間體和手性源，通過(guò)其與4-氯丁酰氯反應(yīng)來(lái)制備左乙拉西坦，其中，控制反應(yīng)過(guò)程中左旋異構(gòu)體的光學(xué)純度是左乙拉西坦的合成關(guān)鍵?，F(xiàn)有的(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽主要是利用拆分法來(lái)獲得。中國(guó)專(zhuān)利CN1583721A公開(kāi)了一種通過(guò)拆分混旋(±) _2_氨基丁酰胺鹽酸鹽獲得光學(xué)純的(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的方法。但在實(shí)際操作中，由于拆分過(guò)程堿、如氫氧化鈉的存在，使體系中相當(dāng)一部分無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，如酒石酸鈉等與產(chǎn)物會(huì)同時(shí)沉淀析出，造成產(chǎn)物分離困難，最終使得到的產(chǎn)品純度不高。另外，該方法沒(méi)有對(duì)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的另一異構(gòu)體進(jìn)行回收利用，使該路線成本較高，收率較低。中國(guó)專(zhuān)利CN10113 0504B公開(kāi)的方法是以2_溴丁酸為原料在氨水中經(jīng)胺化得到2-氨基丁酸，接著經(jīng)甲酯化氨解得到混旋游離堿(±)-2_氨基丁酰胺粗品，再采用半量拆分的方法，與化學(xué)拆分劑結(jié)合成鹽析出，達(dá)到分離純化的目的，進(jìn)一步得到光學(xué)活性的
(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽。但在實(shí)際生產(chǎn)中(±)-2_氨基丁酰胺粗品含有較多未知雜質(zhì)，對(duì)后續(xù)拆分及純化工序造成很大影響，環(huán)境隱患大，且易導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、使生產(chǎn)上受到一定限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題而提供一種純度高、收率高、污染少的S-(+) -2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的制備方法，該方法高效、低成本，易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是A-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的一種制備方法，以L-蘇氨酸為起始原料，經(jīng)大腸桿菌全細(xì)胞生物轉(zhuǎn)化制得到L-2-氨基丁酸，所得到的L-2-氨基丁酸再經(jīng)酯化反應(yīng)和氨解反應(yīng)制得光學(xué)活性的S- (+) -2-氨基丁酰胺鹽酸鹽。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)是在水溶液體系中進(jìn)行，所述生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的大腸桿菌全細(xì)胞包括A型大腸桿菌全細(xì)胞或B型大腸桿菌全細(xì)胞的一種或兩種組合，優(yōu)選為A型大腸桿菌全細(xì)胞和B型大腸桿菌全細(xì)胞的兩種組合。本發(fā)明中所述A型大腸桿菌全細(xì)胞是含有L-蘇氨酸脫氨酶基因質(zhì)粒的基因工程大腸桿菌，所述B型大腸桿菌全細(xì)胞是含有L-亮氨酸脫氫酶基因質(zhì)粒和甲酸脫氫酶基因質(zhì)粒的基因工程大腸桿菌。更進(jìn)一步地，所述生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，以水溶液體積計(jì)，L-蘇氨酸的加入量為20-120g/l，A型大腸桿菌全細(xì)胞的加入量為2-8g/l，B型大腸桿菌全細(xì)胞的加入量為10-40g/l。所述生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)在溫度25 38°C條件下進(jìn)行，反應(yīng)6 28小時(shí)得到L-2-氨基丁酸。所述生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)中還添加有甲酸銨，甲酸銨的加入量為L(zhǎng)-蘇氨酸加入量的I 1.3倍摩爾當(dāng)量。更進(jìn)一步地，本發(fā)明所述酯化反應(yīng)是以所述生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)得到的L-2-氨基丁酸為原料，在二氯亞砜催化條件下和低級(jí)醇反應(yīng)生成S- (+) -2-氨基丁酸酯鹽酸鹽。所述二氯亞砜與L-2-氨基丁酸的摩爾比為1.1 1. 4 :1，所述低級(jí)醇與L-2-氨基丁酸的摩爾比為10 15 :1，所述低級(jí)醇是甲醇或乙醇，優(yōu)選為甲醇。所述酯化反應(yīng)過(guò)程中，將所述二氯亞砜滴加至溫度O 8°C的L-2-氨基丁酸和低級(jí)醇的反應(yīng)體系中，滴加時(shí)長(zhǎng)2 5小時(shí)，二氯亞砜滴加結(jié)束后在8-20°C條件下反應(yīng)4 18小時(shí)得到5·-(+)-2-氨基丁酸酯鹽酸鹽。再進(jìn)一步地，本發(fā)明所述氨解反應(yīng)是以所述酯化反應(yīng)得到^-(+)-2-氨基丁酸酯鹽酸鹽在飽和氨水的作用下生成S- (+) -2-氨基丁酰胺鹽酸鹽，所述氨水與S- (+) -2-氨基丁酸酯鹽酸鹽的投料質(zhì)量比為5 8 :1 :。所述氨解反應(yīng)在溫度O 10°C條件下進(jìn)行，反應(yīng)10 22小時(shí)得到光學(xué)活性的5·-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽。本發(fā)明采用生物轉(zhuǎn)化和化學(xué)合成相結(jié)合的方法，來(lái)制備抗癲癇手性藥物左乙拉西坦合成所需關(guān)鍵中間體S- (+) -2-氨基丁酰胺鹽酸鹽，由于以上技術(shù)方案的實(shí)施，相比于已有生產(chǎn)工藝，具有如下優(yōu)勢(shì)
⑴采用光學(xué)純對(duì)映異構(gòu)體L-2-氨基丁酸為手性源合成光學(xué)活性的S- (+) -2-氨基丁酰胺鹽酸鹽，避免了拆分損失手性原料，產(chǎn)物收率高、純度高，反應(yīng)過(guò)程沒(méi)有用到有機(jī)溶劑，工藝環(huán)保，且操作簡(jiǎn)單。

⑵采用全細(xì)胞轉(zhuǎn)化代替酶法反應(yīng)，過(guò)程更簡(jiǎn)單，同時(shí)避免使用價(jià)格昂貴的NAD等輔酶，原料成本更低，后處理更為簡(jiǎn)單，這些特點(diǎn)使L-2-氨基丁酸的成本降低，有利于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。⑶各步原材料價(jià)廉易得，單元操作簡(jiǎn)單，設(shè)備要求低，污染少，產(chǎn)品純度高，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明，所舉的實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的方法作概括性例示，有助于更好地理解本發(fā)明，但并不會(huì)限制本發(fā)明范圍。根據(jù)本發(fā)明，所述含有L-蘇氨酸脫氨酶基因質(zhì)粒的基因工程大腸桿菌的A型大腸桿菌全細(xì)胞來(lái)源參考文獻(xiàn)方法構(gòu)建(AbreScia P, et, al. Threonine deaminaSe:AutogenouS regulator of the ilv geneS in EScherichia coli K-12. Molecular andGeneral GeneticS MGGj 1979，171，261-275)，A型大腸桿菌全細(xì)胞在擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)加入PLP(5-磷酸吡哆醛)。所述含有L-亮氨酸脫氫酶和甲酸脫氫酶基因質(zhì)粒的基因工程大腸桿菌的B型大腸桿菌全細(xì)胞來(lái)源于參考文獻(xiàn)方法構(gòu)建(Galkin，A, et, al. SyntheSiS ofoptically active amino acidS from alpha—keto acidS with EScherichia coli cellSexpressing heterologouS geneS. Applied and environmental microbiology, 1997,63 (12)，4651)。L-蘇氨酸、甲酸銨、二氯亞砜、甲醇、乙醇及氨水等原料可商購(gòu)獲得。K實(shí)施例13
1.1生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)
在500ml帶攪拌的燒瓶中，加入L-蘇氨酸IOg,甲酸銨6.1g, 0. 8gA型大腸桿菌全細(xì)胞,4. OgB型大腸桿菌全細(xì)胞，溶解在200ml水中，保持水浴溫度32°C，攪拌轉(zhuǎn)速500rpm。HPLC跟蹤監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)化情況，24h轉(zhuǎn)化大于99%，停止反應(yīng)。離心去除菌體細(xì)胞，將上清液真空減壓除水，濃縮至20ml，冷卻結(jié)晶后過(guò)濾，再用IOOml甲醇洗滌后烘干，得2-氨基丁酸的白色固體6. 7g,收率為 77. 4%,純度 >99%, ee 值 >99%。1H-NMR (400MHz, D2O) δ O. 814 (3Η, CH3)，1. 728 (2Η, CH2), 3. 545 (H, CH)。1. 2酯化反應(yīng)
在IOOml帶攪拌的燒瓶中，加入6. 7g L-2-氨基丁酸，甲醇30ml，攪拌200_250rpm，溫度4°C，緩慢均勻滴加二氯亞砜12ml，控制滴加時(shí)間3h左右，滴加完畢控制反應(yīng)溫度20°C，15h后，轉(zhuǎn)化率>99%，減壓濃縮除去甲醇，烘干后得到白色固體(+)-2-氨基丁酸甲酯鹽酸鹽 10. Og01. 3氨解反應(yīng)
在IOOml帶攪拌的燒瓶中，提前制備`并預(yù)冷到4°C的飽和氨水70ml，加入10. Og酯化反應(yīng)得到的白色固體，攪拌轉(zhuǎn)速200-250rpm，維持反應(yīng)溫度0_4°C，18hr后，轉(zhuǎn)化率>99%，減壓濃縮除去溶劑，真空干燥后得到5·-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的白色固體7. 5g，收率83. 3%，純度99. 2%。1H-NMR (400MHz, D2O) δ1. 383 (t, 3Η)，2· 623 (m, 2Η)，5· 372 (t, H)；
13C-NMR(400MHz, D2O) δ 10. 962 (CH3), 26. 848 (CH2), 56. 702 (CH), 174. 851 (CO)。K實(shí)施例23
2.1生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)
在500ml帶攪拌的燒瓶中，加入L-蘇氨酸20g，甲酸銨15. 2g，2. OgA型大腸桿菌全細(xì)胞，10. OgB型大腸桿菌全細(xì)胞，溶解在200ml水中，保持水浴溫度32°C，攪拌轉(zhuǎn)速500rpm。HPLC跟蹤監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)化情況，24h轉(zhuǎn)化大于99%，停止反應(yīng)。離心去除菌體細(xì)胞，將上清液真空減壓除水，濃縮至25ml，冷卻結(jié)晶后過(guò)濾，再用IOOml甲醇洗滌后烘干，得白色固體L-2-氨基丁酸 14.1g,收率為 81. 4%,純度 >99%, ee 值 >99%。2. 2酯化反應(yīng)
在250ml帶攪拌的燒瓶中，加入14.1g L-2-氨基丁酸，甲醇60ml，攪拌200_250rpm，溫度4°C，緩慢均勻滴加二氯亞砜25ml，控制滴加時(shí)間3h左右，滴加完畢控制反應(yīng)溫度20°C，15h后，轉(zhuǎn)化率>99%，減壓濃縮除去甲醇，烘干后得到白色固體(+)-2-氨基丁酸甲酯鹽酸鹽 21. 0g。2. 3氨解反應(yīng)
在250ml帶攪拌的燒瓶中，提前制備并預(yù)冷到4°C的飽和氨水150ml，加入21. Og酯化反應(yīng)得到的白色固體，攪拌轉(zhuǎn)速200-250rpm，維持反應(yīng)溫度0_4°C，18hr后，轉(zhuǎn)化率>99%，減壓濃縮除去溶劑，真空干燥后得到白色固體S-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽16. 3g，收率86. 0%,純度 99. 3%ο
〖實(shí)施例33
3.1生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)
在2000ml帶攪拌的燒瓶中，加入L-蘇氨酸120g，甲酸銨75. 2g，6. OgA型大腸桿菌全細(xì)胞，32. Og B型大腸桿菌全細(xì)胞，溶解在IOOOml水中，保持水浴溫度32°C，攪拌轉(zhuǎn)速500rpm。HPLC跟蹤監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)化情況，24h轉(zhuǎn)化大于99%，停止反應(yīng)。離心去除菌體細(xì)胞，將上清液真空減壓除水，濃縮至25ml，冷卻結(jié)晶后過(guò)濾，再用IOOml甲醇洗滌后烘干，得白色固體L-2-氨基丁酸 85. 3g,收率為 82. 2%,純度 >99%, ee 值 >99%。3. 2酯化反應(yīng)
在IOOOml帶攪拌的燒瓶中，加入85. 3gL_2_氨基丁酸，甲醇380ml，攪拌200_250rpm，溫度4°C，緩慢均勻滴加二氯亞砜82ml，控制滴加時(shí)間3h左右，滴加完畢控制反應(yīng)溫度20°C，15h后，轉(zhuǎn)化率>99%，減壓濃縮除去甲醇，烘干后得到白色固體5-(+)-2-氨基丁酸甲酯鹽酸鹽127. 2g。3. 3氨解反應(yīng) 在IOOOml帶攪拌的燒瓶中，提前制備并預(yù)冷到4°C的飽和氨水450ml，加入127. 2g酯化反應(yīng)得到的白色固體，攪拌轉(zhuǎn)速200-250rpm，維持反應(yīng)溫度0_4°C，16hr后，轉(zhuǎn)化率>99%，減壓濃縮除去溶劑，真空干燥后得到白色固體^-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽94. 3g，收率82. 6%,純度 99. 3%ο
權(quán)利要求
1.S- (+) -2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的制備方法，其特征在于以L-蘇氨酸為起始原料，經(jīng)大腸桿菌全細(xì)胞生物轉(zhuǎn)化制得到L-2-氨基丁酸，所得到的L-2-氨基丁酸再經(jīng)酯化反應(yīng)和氨解反應(yīng)制得光學(xué)活性的S- (+) -2-氨基丁酰胺鹽酸鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的^-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的制備方法，其特征在于所述生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)是在水溶液體系中進(jìn)行，所述生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的大腸桿菌全細(xì)胞包括A型大腸桿菌全細(xì)胞或B型大腸桿菌全細(xì)胞的一種或兩種組合；所述A型大腸桿菌全細(xì)胞是含有L-蘇氨酸脫氨酶基因質(zhì)粒的基因工程大腸桿菌；所述B型大腸桿菌全細(xì)胞是含有L-亮氨酸脫氫酶基因質(zhì)粒和甲酸脫氫酶基因質(zhì)粒的基因工程大腸桿菌。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的制備方法，其特征在于所述生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，以水溶液體積計(jì)，L-蘇氨酸的加入量為20-120g/l，A型大腸桿菌全細(xì)胞的加入量為2-8g/l，B型大腸桿菌全細(xì)胞的加入量為10-40g/l。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的^-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的制備方法，其特征在于所述生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)在溫度25 38°C條件下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間6 28小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的^-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的制備方法，其特征在于所述生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)中還添加有甲酸銨，甲酸銨的加入量為L(zhǎng)-蘇氨酸加入量的I 1. 3倍摩爾當(dāng)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的^-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的制備方法，其特征在于所述酯化反應(yīng)是以所述生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)得到的L-2-氨基丁酸為原料，在二氯亞砜催化條件下和低級(jí)醇反應(yīng)生成S- (+) -2-氨基丁酸酯鹽酸鹽；所述二氯亞砜與L-2-氨基丁酸的摩爾比為1.1 1. 4 :1，所述低級(jí)醇與L-2-氨基丁酸的摩爾比為10 15 :1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的制備方法，其特征在于所述低級(jí)醇是甲醇或乙醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的^-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的制備方法，其特征在于所述酯化反應(yīng)過(guò)程中，將所述二氯亞砜滴加至溫度O 8°C的L-2-氨基丁酸和低級(jí)醇的反應(yīng)體系中，滴加時(shí)長(zhǎng)2 5小時(shí)，滴加結(jié)束后在8-20°C條件下反應(yīng)4 18小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的5·-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的制備方法，其特征在于所述氨解反應(yīng)是以所述酯化反應(yīng)得到^-(+)-2-氨基丁酸酯鹽酸鹽在飽和氨水的作用下生成^-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽，所述氨水與(+)-2-氨基丁酸酯鹽酸鹽的投料質(zhì)量比為5 8 :1。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的^-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽的制備方法，其特征在于所述氨解反應(yīng)在溫度O 10°C條件下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間10 22小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種抗癲癇手性藥物左乙拉西坦合成所需關(guān)鍵中間體“S-(+)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽”的生產(chǎn)方法以L-蘇氨酸為起始原料，由生物轉(zhuǎn)化的方法制得L-2-氨基丁酸，再經(jīng)過(guò)酯化和氨解反應(yīng)制得目標(biāo)化合物。本發(fā)明采用生物轉(zhuǎn)化和化學(xué)合成相結(jié)合的方法，利用生物轉(zhuǎn)化光學(xué)選擇性好的特點(diǎn)生成L-2-氨基丁酸，反應(yīng)條件溫和簡(jiǎn)單，原材料成本低，不必使用有機(jī)溶劑，工藝環(huán)保，且異構(gòu)體純度高，轉(zhuǎn)化率及收率都比較高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C12R1/19GK103045667SQ20121046695
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者姚強(qiáng) 申請(qǐng)人:姚強(qiáng)