专利名称：用酶催化酰化法拆分外消旋氨基酯的制作方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1中的、制备酰化氨基酯的方法，并涉及在选自以下的水解酶的存在下，用作为酰化剂的羧酸酯从外消旋氨基酯制备光学活性氨基酯的方法，该羧酸酯的酸性部分有一个与羰基碳原子相邻的卤素、氮、氧或硫原子，所述水解酶选自酰胺酶、蛋白酶、酯酶和脂肪酶。随后将对映选择性的酰化氨基酯从未酰化氨基酯的其他对映异构体中分离出来。
在水解酶的存在下，通过与羧酸酯反应来拆分外消旋伯胺和仲胺的方法已在WO 95／08636和WO 96／23894中公开，也在Balkenhohl等J．Prakt．Chem．339(1997)381-384的综述文章中公开。其中所述优选的胺是芳烷基伯胺和杂原子取代的胺。可是，在这三份出版物中均未提及可使用氨基酯的问题。
Gotor等(四面体不对称现象，1997，37-40)描述了3-氨基丁酸乙酯与乙酸乙酯在Candida antarctica脂肪酶(sp 435)催化下的对映选择性酰化反应。可是，催化所需的酶量很大(为底物重量的50％)，因而基于此的方法不经济。此外，该方法的对映选择性很差。所得选择性在E=70-90左右。
本发明的一个目的是提供一种外消旋氨基酯的酶催化拆分法，保证较高的对映选择性，可在宽的反应条件下使用，特别是使用最少量的催化剂。
我们已发现本目的可通过拆分外消旋氨基酯的方法来达到该方法是用外消旋氨基酯与作为酰化剂的羧酸酯在水解酶的特异催化下反应，水解酶选自酰胺酶、蛋白酶、酯酶和脂肪酶，然后从未酰化氨基酯的其他对映异构体中分离出对映选择性的酰化氨基酯，其中用作酰化剂的羧酸酯的酸部分有一个富电子的、与羰基碳原子相邻的选自以下的杂原子卤素、氮、氧和硫原子。
而且我们还发现一种制备酰化氨基酯的方法，该方法是用氨基酯与作为酰化剂的羧酸酯在水解酶的特异催化下反应，水解酶选自酰胺酶、蛋白酶、酯酶和脂肪酶，其中羧酸酯的酸部分有一个与羰基碳原子相邻的卤素、氮、氧或硫原子。
在本新方法中适于作酰化剂的羧酸酯是那些在酯的酸性部分有一个富电子的、与装基碳相邻的杂原子。
该杂原子必须至少有一对游离的电子。该杂原子可以是卤素、特别是氯或氟、氮、氧或硫原子。
杂原子必须位于羰基碳的邻位。这意味着杂原子与碳原子的连接是在羰基碳的α、β或γ位上。优选的酯的酸部分是那些杂原子与α碳原子相连者。氧是优选的杂原子。
适当的话，杂原子可与其他基团如烷基或芳基相连，优选的是与烷基相连。例如，如果杂原子是氧，则有醚基存在。
本新方法中可以作为酯的醇部分使用的为直链或支链的C1-C10醇，优选的是C1-C6醇，特别优选的是C2-C5醇，它们可是取代的。
特别适宜的羧酸酯是式Ⅲ的羧酸酯
其中R2为H、C1-C10烷基，X为卤素、OR3、SR3、NR3R4，R3为H、C1-C10烷基，被NH2、OH、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或卤素取代的或未取代的芳基，R4为H、C1-C10烷基，被NH2、OH、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或卤素取代的或未取代的芳基，R6为C1-C10烷基，m为0、1或2。
其中特别优选的是C1-C4烷氧乙酸的C1-C4烷基酯，如甲氧乙酸乙酯或甲氧乙酸异丙酯。
大量的酶在本新方法中均可用作水解酶，优选的是酰胺酶、蛋白酶、酯酶和脂肪酶，特别是脂肪酶。特别适宜的脂肪酶是可被分离的微生物脂肪酶，如从酵母或细菌中分离出的。特别适宜的脂肪酶是来自假单胞菌如Amano P的那些或来自假单胞菌spec．DSM 8246的脂肪酶。进一步地特别优选的适宜的水解酶是可从Novo Nordisk(Enzyme Toolbox)买到的酶，特别是脂肪酶SP 523、SP 524、SP525、SP 526和Novozym435。这些酶是可从酵母如Candidaantarctica制成的微生物脂肪酶。
所用酶可以是土产的(native)的或固定的形式。特别适宜的是固定酶Novozym435。
本新方法可在使用溶剂的情况下进行，或如果是液体氨基酯，也可不使用溶剂。
有机溶剂通常是适宜的溶剂，反应在醚如MTBE(=甲基叔丁基醚)或THF(=四氢呋喃)或烃如己烷，环己烷，甲苯或卤代烃如二氯甲烷中进行的特别好。如果前体的溶解度较低，也可加入碳酸丙酯，乙腈或二氧六环。
羧酸酯与外消旋氨基酯的酶催化反应通常是在20-50℃，特别是25-35℃进行。取决于氨基酯，反应进行1-48小时，优选的是4-24小时。通常仲氨基酯的反应时间比伯氨基酯要长。与伯氨基酯比较，较低活性的仲氨基酯也可通过增加催化剂的量来进行补偿。
所用氨基酯的浓度为反应混合物总重量的5-50％，优选的是10-30％。
反应中所加羧酸酯的量是每摩尔待反应的氨基酯加1-3摩尔，优选1-2摩尔，特别优选的是1-1．5摩尔。
所加的酶量取决于水解酶的性质和酶制剂的活性。最适宜的用于该反应的酶的量可容易地由初步实验来确定。
反应过程可容易地用常规方法跟踪，如用气相色谱法。如果是外消旋体的拆分，在50％的外消旋氨基酯已反应后即停止反应是合理的。通常是将催化剂从反应中除去，如将酶滤除。
外消旋氨基酯与用作酰化剂的羧酸酯的对映选择性反应导致生成相应于一种对映异构体的酰化产物(酰胺)，而其他对映异构体无变化。生成的氨基酯和N-酰化衍生物混合物很容易用常规方法分离，如萃取或分馏法很适于分离混合物。
本新方法适于酰化和拆分外消旋的α-，β-和γ-氨基酯。外消旋β-氨基酯的拆分特别好，特别是用下式Ⅳ表示的环状β-氨基酯
其中R5为C1-C10烷基，优选C1-C6烷基，特别优选C2-C5烷基，和芳基，优选苯基或苄基，它们是被下列基团取代的或未取代的NH2、OH、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或卤素，n为1-3。
羧酸体系可以被R1取代，R1为C1-C10烷基，优选C1-C6烷基，特别优选C2-C5烷基、C1-C4烷氧基、OH、NH2、卤素，优选氯，而且还可以是被下列基团取代或未取代的芳基NH2、OH、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或卤素，优选苯基或苄基。
取代基R1的数目取决于指数i，可以是0-4。
本发明也适于用下列方法从外消旋氨基酯制备光学活性的氨基酯a)在水解酶的存在下，用作为酰化剂的羧酸酯将外消旋氨基酯对映选择性地酰化，该羧酸酯的酸部分有一个与羰基碳原子相邻的氟、氮、氧和硫原子，b)分离光学活性氨基酯和光学活性的N-酰氨酯的混合物，从而得到氨基酯的一种对映异构体，c)适宜的话，自N-酰氨酯通过酰胺断裂得到氨基酯的另一对映异构体。
如果在除去所需的对映异构体后将剩余的不想要的对映异构体外消旋化并将其用于本新方法中，则本发明的新方法更经济。例如，在非亲核的碱如叔丁醇钾存在下，将不需要的酰化氨基酯外消旋化，并用强酸(无机酸)转变成游离的外消旋氨基酯。这种循环可以使得从外消旋胺得到50％以上所需的对映异构体。
本新方法不仅适于制备光学活性的氨基酯，而且也可成为复杂的化学多步合成如制备药剂或作物保护剂的反应中的一部分。
因而，本发明也涉及式Ⅰ的光学活性氨基酯
其中的氨基和甲氧羰基游离基彼此互为顺或反位。两个取代基最好是互为反位。
本发明同样涉及式Ⅱ的光学活性的N-酰氨酯
其中的基团具有下列定义R1C1-C10烷基，C1-C4烷氧基、OH、NH2、卤素，被NH2、OH、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或卤素取代的或未取代的芳基，R2H、C1-C10烷基，X 卤素、OR3、SR3、NR3R4，R3H、C1-C10烷基被NH2、OH、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或卤素取代的或未取代的芳基，R4H、C1-C10烷基被NH2、OH、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或卤素取代的或未取代的芳基，R5C1-C10烷基被NH2、OH、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或卤素取代的或未取代的芳基，I 0-4m 0、1或2n 1-3并且其中酰氨基和COOR5基团彼此互为顺或反位。
优选的X是氯或OR3，R3为C1-C4烷基。R5最好是C2-C5烷基和苯基或苄基，它们分别被NH2、OH、C1-C4烷氧基或卤素取代或未取代。
下列实施例用于说明本发明。
实施例1外消旋反-2-氨基环己烷羧酸甲酯的拆分将50g(0．32mol)反-2-氨基环己烷羧酸甲酯溶于200ml MTBE，加完0．16mol甲氧乙酸异丙酯和0．5g Novozym435(Novo Nordisk)后，于室温振摇8小时。将酶滤除，然后除去溶剂，残余物减压蒸馏。
得到23．5g(1S，2S)-2-氨基环己烷羧酸甲酯和35．2g(1R，2R)-2-(2-甲氧乙酰氨基)环己烷羧酸甲酯，各对映体过量都为99．8％。在用醋酐进行N-酰化后，用气相色谱在B-PH GC柱(Astec，N．J．，USA提供)上测定胺的对映体过量，而将N-2-甲氧乙酰胺置于此柱上而不进行衍生化。
实施例2外消旋苯丙氨酸甲酯的拆分将88．4g(0．5mol)外消旋苯丙氨酸甲酯溶于500ml MTBE，加完0．51mol甲氧乙酸乙酯和0．8g Novozym 435(Novo Nordisk)后，于室温振摇8小时。将酶滤除，然后用150ml 2M HCl萃取，除去未酰化的(S)-苯丙氨酸甲酯，然后用160ml 2M NaOH处理，再用11乙酸乙酯萃取，使之从酸性的水相中分离出来。蒸除溶剂，使酰化的对映异构体直接从反应溶液中分离出来。
得到37．12g(0．21mol)(S)-苯丙氨酸甲酯，对映体过量为99％，和57．78g(0．23mol)相应的(R)-苯丙氨酸甲酯的(N)-甲氧乙酰胺，对映体过量为97．5％。
实施例3外消旋3-氨基丁酸乙酯的拆分将13．1g(0．1mol)外消旋3-氨基丁酸乙酯溶于60ml MTBE，加完0．05mol甲氧乙酸异丙酯和130mg Novozym 435(Novo Nordisk)后，于室温振摇12小时。将酶滤除，然后除去溶剂，残余物减压蒸馏。
得到5．37g(0．041mol)(3S)-3-氨基丁酸乙酯，对映体过量为98．5％和9．10g(0．045mol)相应的(3R)-3-氨基丁酸乙酯的(N)-甲氧乙酰胺，对映体过量＞99％。
权利要求
1．一种由氨基酯与酰化剂在水解酶的存在下反应来制备酰化氨基酯的方法，其中水解酶选自酰胺酶、蛋白酶、酯酶和脂肪酶，其中的酰化剂为羧酸酯，该羧酸酯的酸部分有一个与羰基碳原子相邻的卤素、氮、氧或硫原子。
2．一种从外消旋氨基酯制备光学活性氨基酯的方法，该方法包括a)将外消旋氨基酯用作为酰化剂的羧酸酯在水解酶的存在下进行对映选择性的酰化，其中该羧酸酯的酸部分有一个与羰基碳原子相邻的卤素、氮、氧或硫原子，水解酶选自酰胺酶、蛋白酶、酯酶和脂肪酶，b)分离光学活性氨基酯和光学活性的N-酰氨酯的混合物，从而得到氨基酯的一种对映异构体，c)适宜的话，从N-酰氨酯通过酰胺断裂得到氨基酯的另一对映异构体。
3．如权利要求2的方法，其中在步骤b)或c)之后，将不想要的对映异构体在另一步反应中外消旋化，该外消旋混合物返回到权利要求2所要求保护的方法中。
4．制备光学活性氨基酯的方法，其中至少有一步反应包含如权利要求2或3的方法。
5．式Ⅰ的光学活性氨基酯
其中的氨基和甲氧羰基可互为顺或反位。
6．式Ⅱ的光学活性的N-酰氨酯
其中的基团具有下列定义R1C1-C10烷基，C1-C4烷氧基、OH、NH2、卤素，被NH2、OH、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或卤素取代或未取代的芳基，R2H、C1-C10烷基X卤素、OR3、SR3、NR3R4，R3H、C1-C10烷基被NH2、OH、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或卤素取代或未取代的芳基，R4H、C1-C10烷基被NH2、OH、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或卤素取代或未取代的芳基，R5C1-C10烷基被NH2、OH、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或卤素取代或未取代的芳基，I 0-4m 0、1或2n 1-3并且其中酰氨基和COOR5基团彼此可以互为顺或反位。
全文摘要
本公开涉及权利要求1中的、制备酰化氨基酯的方法,涉及自外消旋氨基酯与作为酰化剂的羧酸酯在水解酶的存在下制备光学活性氨基酯的新方法,其中该羧酸酯的酸部分有一个与羰基碳原子相邻的卤素、氮、氧或硫原子,而水解酶选自酰胺酶,蛋白酶,酯酶和脂肪酶,随后从未酰化氨基酯的其他对映异构体中分离出对映选择性酰化的氨基酯。
文档编号C07C235/14GK1203949SQ98115528
公开日1999年1月6日 申请日期1998年6月29日 优先权日1997年6月30日
发明者R·施蒂默尔, K·迪特里赫, W·西格尔 申请人:Basf公司