设计改造羧酸还原酶合成医药中间体(S)-2-氨基丁醇

(S)-2-氨基丁醇同时具有羟基及氨基官能团,是多种重要药物分子的关键手性中间体,生物合成(S)-2-氨基丁醇尚缺少有效的酶元件。以塞格尼氏菌(Segniliparus rugosus)来源的羧酸还原酶SrCAR为研究对象,通过对实验室已有SrCAR突变文库进行筛选测试,结合活性位点共进化分析,同时利用组合活性中心饱和突变策略(Combinatorial active-site saturation test,CAST)构建新的突变体文库,经测试最终获得优势突变体XH7(G430V/E533F/A627N)。该突变体催化底物N-Boc-(S)-2-氨基丁酸到醛产物的活性(kcat/Km)较野生型SrCAR提高2.1倍,热熔值(Tm)提升2.3℃。进一步通过引入荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)来源的醇脱氢酶PfADH,可还原N-Boc-(S)-2-氨基丁醛到醇产物。XH7和PfADH的双酶共表达体系反应5 h即可将20 mmol/L底物实现几乎完全转化,转化率达到99%,并经脱Boc保护与分离纯化获得终产物(S)-2-氨基丁醇,得率为60%。通过分子动力学模拟解析最优突变体活性及热稳定性提高的分子机制,为SrCAR酶设计改造提供新的研究思路,拓展酶法合成(S)-2氨基丁醇的生物酶工具箱,可为类似高附加值医药中间体的生物合成提供理论和实践指导。

化学拆分法制备D-2-氨基丁醇

以酒石酸为拆分剂,从外消旋2-氨基丁醇中拆分出(D)-2-氨基丁醇和(L)-2-氨基丁醇。考察了不同的溶剂对2-氨基丁醇拆分的影响,最终选取了正丁醇作为拆分溶剂。并对反应时间,反应温度,溶剂体积对拆分的影响进行了考察。在最优条件下,D-2-氨基丁醇的总收率达到83.69%,旋光达到9.9°。

利用微反应器合成外消旋2-氨基丁醇的研究

采用一种管道式微反应器对2-氨基丁醇的合成进行了研究。在该反应器中,以1-硝基丙烷和甲醛原料,三甲胺为催化剂合成2-硝基丁醇。在加氢反应釜中通过加氢反应将2-硝基丁醇还原为2-氨基丁醇。考察了不同催化剂对重要中间体2-硝基丁醇合成的影响,最终选择成本低廉、易于回收的三甲胺为催化剂。在单因素条件下考察了在微反应器中不同的原料配比、保留时间对2-氨基丁醇合成的影响,并重点考察了反应的终止条件。在最优条件下,2-氨基丁醇的收率达到82.4%。

(+)2-氨基丁醇合成工艺中残留溶剂的研究

目的:建立GC法测定(+)2-氨基丁醇中有机溶剂的残留量。方法:色谱柱为J&W DB-SELECT624UI,以起始温度40℃程序升温8min,8℃/min的速率升温至120℃,维持7min;进样口温度为200℃,检测器温度为250℃;载气为氮气,流速2mL/min;分流比为40∶1;进样量为1μL。结果:甲醇线性范围为0.045mg/mL~3.6mg/mL(r=0.9999),定量限为15.03μg/mL,检测限为5.01μg/mL。结论:该方法灵敏度高、操作简单、可行性好,适用测定(+)2-氨基丁醇中残留溶剂。

碱性介质中二过碘酸合铜(Ⅲ)配离子氧化2-氨基-1-丁醇的反应动力学及机理

采用分光光度法在298．2～313．2K内研究了碱性介质中二过碘酸合铜（Ⅲ）酸根配离子（DPC）氧化2-氨基-1-丁醇（AB）的反应动力学及机理．结果表明，反应对氧化剂（DPC）是一级，对还原剂AB的表观反应级数（nap）：1〈nap〈2，准一级速率常数kobs在弱碱性介质中随[OH^-]增大而减小，在较强碱性介质中随[OH^-]增大而增大，随[IO^-4]ex（ex表示外加的IO^-4的离子浓度）的增大而减小，也随离子强度的增大而减小，并且有弱的负盐效应．据此导出了一个能够解释全部实验事实的速率方程，求出了速控步骤的速率常数及298．2K时的活化参数．

生物酶法合成(S)-2-氨基-1-丁醇的研究

以粪产碱杆菌来源的青霉素G酰化酶为催化剂,酶法拆分苯乙酰消旋底物转化生成(S)-2-氨基-1-丁醇。通过对催化过程中加酶量、底物浓度、反应温度、pH进行优化,确定最适酶催化条件是pH 9.0,40℃,底物浓度100 mmol/L,酶量2 U/mL,反应体积80 mL。在最适反应条件下,当消旋底物转化率达40%时终止反应可获得较高的产物光学纯度(ee>99%)。

负载型Co-Rh/γ-Al_2O_3催化剂催化(R)-2-氨基-1-丁醇的消旋反应

在固定床反应器内,将负载型Co-Rh/γ-Al2O3催化剂(简称催化剂)用于催化(R)-2-氨基-1-丁醇的消旋反应,系统地考察了反应压力、反应温度、(R)-2-氨基-1-丁醇水溶液的含量及进料流量对催化剂性能的影响,同时考察了催化剂的稳定性,并对反应机理进行了初步探讨。实验结果表明,所研制的催化剂具有很好的催化活性和选择性。在反应温度150℃、反应压力3．0 MPa、(R)-2-氨基-1-丁醇水溶液的质量分数20％、进料流量1．0 mL／min的条件下,(R)-2-氨基-1-丁醇的消旋率为100％,(R,S)-2-氨基-1-丁醇的回收率为89．6％。该催化剂具有良好的稳定性,经过30d的连续使用,催化剂仍具有良好的催化性能,未发现明显失活现象。(R)-2-氨基-1-丁醇消旋反应的机理为脱氢-加氢的反应机理。

(2S,3S)-N-苄氧羰基-4-苯基-3-氨基-1-氯-2-丁醇的合成与结构表征

以天然产物中提取的L-苯丙氨酸为原料,经氨基保护、重氮化反应、氯化和还原反应后合成了(2S,3S)-N-苄氧羰基-4-苯基-3-氨基-1-氯-2-丁醇。并以高效液相色谱-质谱联用技术、单晶X射线衍射等方法对产品进行了分析和结构表征。

4-氨基-2-甲基-1-丁醇的合成

设计并合成了一种重要药物中间体4-氨基-2-甲基-1-丁醇。以异丁烯醇、乙酰氯为初始原料,经酯化反应、氢甲酰化反应、胺化还原反应和水解反应制得目标产物。经优化后的反应条件如下:氢甲酰化反应中膦配体/铑催化剂的摩尔比为4∶1,反应温度为120℃,合成气(CO/H_2)压力为3 MPa,反应得到中间体醛;胺化还原反应中兰尼镍/底物醛的质量比为1∶20,H_2压力为0.9 MPa,反应得到中间体胺。最后,通过核磁共振氢谱对产物进行了表征,确认目标产物为4-氨基-2-甲基-1-丁醇。产物的总收率为62%。该合成路线原料易得,条件温和,流程简便,有实现工业化生产的价值。

乙胺丁醇的合成

对手性抗结核药物盐酸乙胺丁醇的关键中间体———乙胺丁醇的合成进行了系统研究。以1 丁烯、氯气和乙腈为原料,合成了(R,S) 2 氨基丁醇,收率50 7%;选用L (+) 酒石酸拆分(R,S) 2 氨基丁醇,得到酸式(S) 2 氨基丁醇的L (+) 酒石酸盐,收率94 3%;滤液经处理后,得到酸式(R) 2 氨基丁醇的L (+) 酒石酸盐,收率99 0%;将两种酸式2 氨基丁醇的L (+) 酒石酸盐分别进行水解,得到(S) 2 氨基丁醇和(R) 2 氨基丁醇,收率均达85 0%以上;最后,以(S) 2 氨基丁醇和1,2 二氯乙烷为原料,合成了乙胺丁醇,收率81 3%。此外,选用骨架镍催化剂,对(R) 2 氨基丁醇进行了消旋化反应,收率72 7%;将水解得到的酒石酸钠晶体用于L (+) 酒石酸的回收,收率82 5%。

手性双哌啶氨基醇衍生物的合成

由简单的烷基胺与丙烯酸甲酯为原料,经Michael加成、Dieckmann环合、脱羧得到三种N-烷基-4-哌啶酮。这些N-烷基-4-哌啶酮分别与(R)-(-)-2-氨基-1-丁醇和多聚甲醛进行Mannich反应,再经黄鸣龙还原得到三种新的具有手性的双哌啶氨基醇衍生物。采用1H NMR、13C NMR、IR、MS对目标产物的结构进行了表征,并对其旋光度进行了测定。Mannich反应优化条件为:甲醇回流温度下反应,物料摩尔比为n(N-烷基-4-哌啶酮)∶n((R)-2-氨基-1-丁醇)∶n(多聚甲醛)=1∶1.2∶2.5。

一步合成C_2型轴对称手性双唑啉的方法

报道了一步合成C2型轴对称手性双噁唑啉的方法。二甘醇酸与手性2-氮基-1-丁醇或L-苯丙氨醇在甲苯中回流脱水23h，一步反应合成了（R）-或（S）-1，5-双-[2′-（4′-乙基嗯唑啉）]甲醚和（S）-1，5-双-[2′-（4′-苄基噼唑啉）]甲醚，产率为91．8％-98．4％。

手性药物衍生物合成研究

手性药物已成为国际新药研究与开发的新方向之一,近年来正在开发的药物中有一半以上为单一对映体,乙胺丁醇是合成手性药物盐酸乙胺丁醇的重要中间体,由S-2-氨基丁醇和1,2-二氯乙烷进行N-烷基化反应得到的乙胺丁醇是目前应用最广泛的制备乙胺丁醇的方法。针对由R-2-氨基丁醇和1,6-二溴己烷反应制备乙胺丁醇类似物进行了系统的研究,得到了碳链增长的乙胺丁醇类似物,并对此实验进行了优化,得到了最佳合成工艺:当配料比为1∶16、反应时间为6 h,产率达到17.2%。考虑到乙胺丁醇成盐后才具药效,还将上述类似物制备得到其盐酸盐、硝酸盐、硫酸酯。此系列类似物是否具药物活性有待进一步实验验证。

合成手性多劼唑啉的新方法

报道了一种合成手性多劼唑啉的新方法。以多元羧酸酯为原料,与手性2氨基1丁醇在甲苯中回流脱水和醇17～20h,合成了8个手性多劼唑啉,产率为91%～96%。其结构经1HNMR、IR、MS和元素分析确证。