專利名稱：非天然手性氨基酸及其生物催化去對稱化制備方法
技術領域：
本發明涉及非天然手性氨基酸及其生物催化去對稱化制備方法。
背景技術：
氨基酸類化合物，是生命體最廣泛存在的一類化合物，是生命體的重要組成物質，其在生命過程中起著非常重要的作用。而非天然氨基酸由于其結構與天然氨基酸類似，往往可以作為天然氨基酸的替代物，研究不同氨基酸在生命過程中的作用，非天然氨基酸作為某些生長因子受體蛋白的合成原料已經顯示出一定的藥物活性。目前已經商品化的非天然氨基酸有 2-Amino-2-methyl-3-phenylpropanoic acid(美國 Pure ChemistryScientific Inc 公司出售)以及 2-Amino-2-methyl_4-pentenoic acid (美國 hexagon labs公司出售)ο生物催化是迄今為止最具高效、高選擇性和環境友好的過程，利用生物催化的方法合成一些具有高附加值的化學品，特別是手性化學品具有重要的應用前景和意義。酰胺是一類重要的有機合成中間體，酰胺的化學轉化要求條件苛刻且選擇性很差，而酰胺的生物轉化反應具有條件溫和、高選擇性等優點，目前工業上已經能夠實現從腈才出發制備相應的羧酸和酰胺衍生物，而從酰胺出發制備羧酸，尤其是采用生物轉化去對稱化方法制備帶有季碳中心的手性酰胺羧酸酯類化合物及其氨基酸類衍生物還沒有相關的報道。
發明內容
本發明的目的是提供一種非天然手性氨基酸及其生物催化去對稱化制備方法。本發明提供的式I所示化合物，
權利要求
1.式I所示化合物，
2.一種制備權利要求I中X1為-C0NH2、X2為-CO2H的式I所示化合物的方法，包括如下步驟 用紅球菌(Rhodococcus erythropolis AJ270)催化體系與式IV所示化合物進行催化水解反應，反應完畢得到所述X1為-C0NH2、X2為-CO2H的式I所示化合物；
3.根據權利要求2所述的方法,其特征在于所述紅球菌(RhodococcuserythropolisAJ270)催化體系由紅球菌和pH值為6. 0-8. 0的緩沖溶液組成；所述緩沖溶液為Na2HPO4-檸檬酸緩沖溶液、K2HPO4-KH2PO4緩沖溶液、Tris緩沖溶液、Hanks’緩沖溶液或PBS緩沖溶液； 所述紅球菌與式IV所示化合物的用量比為2g Immol-Imol ； 所述紅球菌催化體系中，紅球菌與所述緩沖溶液的用量比為2g 50mL-lL ； 所述催化水解反應步驟中，溫度為20-37°C，優選30°C，時間為0. 1-120小時，優選7_39小時。
4.一種制備權利要求I中X1為-C0NH2、X2為-CO2R3的式I所示化合物的方法，為下述方法a、b、c或d, 其中，方法a包括如下步驟 將權利要求I中X1為-C0NH2、X2為-CO2H的式I所示化合物與CH2N2的乙醚溶液在甲醇中進行反應，反應完畢得到所述X1為-C0NH2、X2為-CO2R3的式I所示化合物； 所述方法b包括如下步驟 將權利要求I中所述X1為-C0NH2、X2為-CO2H的式I所示化合物與碘甲烷或芐溴在堿的作用下于有機溶劑反應，反應完畢得到所述X1為-CONH2、X2為-CO2R3的式I所示化合物； 所述方法c包括如下步驟1)將所述X1 為-C0NH2、X2 為-CO2R^R1 為-CH2CH = CH2、R2 為-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3或-CH2C6H5的式I所示化合物與CH2 = CH (CH2) nC00Et或CH2 = CH (CH2) nC6H5在烯烴復分解反應催化劑的作用下在有機溶劑中進行反應，反應完畢得到所述X1為-C0NH2、X2為-C02R3、R1為 CH2CH = CH (CH2) nC00Et 或 CH2CH = CH (CH2) nC6H5、R2 為-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3 或-CH2C6H5的式I所示化合物；所述CH2 = CH(CH2)nCOOEt和CH2 = CH(CH2)nC6H5中，n均為0_3的整數； 2)在Pd-C催化劑的作用下，將步驟I)所得X1為-CONH2'X2為-CO2R3、R1為CH2CH =CH(CH2)nCOOEt 或 CH2CH = CH(CH2)nC6H5' R2 為 _CH3、_CH2CH3、-CH2CH2CH3 或-CH2C6H5 的式 I所示化合物于H2氣氛中在有機溶劑中進行反應，反應完畢后再與堿和芐溴于有機溶劑進行反應，反應完畢得到所述 X1 為-C0NH2、X2 為-C02R3、R1 為(CH2) n+3C00Et 或(CH2) n+3C6H5、R2為-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3 或-CH2C6H5 的式 I 所示化合物；所述(CH2) n+3C00Et 或(CH2) n+3C6H5中，n均為0-3的整數； 所述方法d包括如下步驟1)將所述X1 為-C0NH2、X2 為-C02R3、R2 為-CH2CH = CH2^R1 為-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3或-CH2C6H5的式I所示化合物與CH2 = CH (CH2) nC00Et或CH2 = CH (CH2) nC6H5在烯烴復分解反應催化劑的作用下在有機溶劑中進行反應，反應完畢得到所述X1為-C0NH2、X2為-C02R3、R2為 CH2CH = CH (CH2) nC00Et 或 CH2CH = CH (CH2) J6HpR1 為-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3 或-CH2C6H5的式I所示化合物；所述CH2 = CH(CH2)nCOOEt和CH2 = CH(CH2)nC6H5中，n均為0_3的整數； 2)在Pd-C催化劑的作用下，將步驟I)所得X1為-CONH2'X2為-CO2R3、R2為CH2CH =CH(CH2)nCOOEt 或 CH2CH = CH(CH2)nC6H5, R1 為 _CH3、_CH2CH3、-CH2CH2CH3 或-CH2C6H5 的式 I所示化合物于H2氣氛中在有機溶劑中進行反應，反應完畢后再與堿和芐溴于有機溶劑進行反應，反應完畢得到所述 X1 為-C0NH2、X2 為-C02R3、R2 為(CH2) n+3C00Et 或(CH2) n+3C6H5、R1為-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3 或-CH2C6H5 的式 I 所示化合物；所述(CH2) n+3C00Et 或(CH2) n+3C6H5中，n均為0-3的整數。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述方法a中，權利要求I中X1為-C0NH2、X2為-CO2H的式I所示化合物、CH2N2的乙醚溶液與甲醇的用量比為.0.I-IOmmol 0.5-50ml 5_50mL，優選 Immol 5mL IOmL ;所述 CH2N2 的乙醚溶液的濃度為0. l-5mol/L，優選2mol/L ;所述反應步驟中，溫度為_20°C _30°C，優選_15°C，時間為.4-48小時，優選4小時； 所述方法b中，所述堿為碳酸鉀、碳酸鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈉或碳酸銫，優選碳酸鉀；所述有機溶劑選自丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜和四氫呋喃中的至少一種，優選N，N- 二甲基甲酰胺；所述X1為-C0NH2、X2為-CO2H的式I所示化合物、碘甲烷或 芐溴、堿、有機溶劑的用量比為0. I-IOmmol 0. 13-15mL 0. 14_14g 1-lOOmL，優選lmmol 0. 13-lmL 0. 27-1. 38g 2_5mL ;所述反應步驟中，溫度為-20°C _50°C，優選.25°C，時間為6-48小時，優選12小時； 所述方法c和方法d步驟I)中，所述烯烴復分解反應催化劑均為Grubbs II催化劑，所述有機溶劑均選自二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、苯、甲苯和二甲苯中的至少一種，優選甲苯；所述反應步驟中，溫度均為30°C _130°C，優選110°C，時間均為6-48小時，優選12小時； 所述方法 C 步驟 I)中，所述 X1 為-CONH2' X2 為-CO2R3、R1 為-CH2CH = CH2、R2為-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3 或-CH2C6H5 的式 I 所示化合物、CH2 = CH(CH2)nCOOEt 或 CH2 =CH(CH2)nC6H5、烯烴復分解反應催化劑和所述有機溶劑的用量比為0. I-IOmmol 0. 5-100mm.OI : 10_400mg : 1 Q-SOOmT,;優選 lmmol : 5mmoI : 40mg : 10mT,； 所述方法 d 步驟 I)中，所述 X1 為-CONH2' X2 為-CO2R3、R2 為-CH2CH = CH2、R1為-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3 或-CH2C6H5 的式 I 所示化合物、CH2 = CH(CH2)nCOOEt 或 CH2 =CH(CH2)nC6H5、烯烴復分解反應催化劑和所述有機溶劑的用量比為0. I-IOmmol 0. 5-100mm.OI : 10_400mg : 1 Q-SOOmT,;優選 lmmol : 5mmoI : 40mg : 10mT,； 所述方法c和方法d步驟2)中，所述Pd-C催化劑中，Pd的質量百分比為10%;所述有機溶劑均選自乙醇、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、三氯甲烷、四氯化碳、苯和甲苯中的至少一種，優選甲醇或N，N-二甲基甲酰胺；所述堿均為碳酸鉀、碳酸鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈉或碳酸銫，優選碳酸鉀；所述氫氣氣氛中，壓力均為2-lObar，優選2bar ;所述反應步驟中，溫度均為0°C _50°C，優選25°C，時間均為2-48小時，優選4或12小時； 所述方法c步驟2)中，所述步驟I)所得X1為-CONH2' X2為-CO2R3、R1為CH2CH =CH(CH2)nCOOEt 或 CH2CH = CH(CH2)nC6H5^R2 為-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3 或-CH2C6H5 的式 I 所示化合物、Pd-C催化劑和有機溶劑的用量比為0. I-IOmmol 0. 5-100mg 10_500mL ;優選.0.6mmol 24mg IOmL ;所述步驟 I)所得 X1 為 _C0NH2、X2 為-CO2R3^R1 為 CH2CH = CH(CH2)nC00Et 或 CH2CH = CH(CH2)nC6H5, R2 為-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3 或-CH2C6H5 的式 I 所示化合物、堿、芐溴和所述有機溶劑的用量比為0. I-IOmmol 0. 5-10mmol 0. 1-1. 2mL l_50mL，優選 0.6mmol : lmmol : 0. 13mL : ImL ； 所述方法d步驟2)中，所述步驟I)所得X1為-CONH2' X2為-CO2R3、R2為CH2CH =CH(CH2)nCOOEt 或 CH2CH = CH(CH2)nC6H5^R1 為-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3 或-CH2C6H5 的式 I 所示化合物、Pd-C催化劑和有機溶劑的用量比為0. I-IOmmol 0. 5-100mg 10_500mL ;優選.0.6mmol 24mg IOmL ;所述步驟 I)所得 X1 為 _C0NH2、X2 為 _C02R3、R2 為 CH2CH = CH(CH2)nC00Et 或 CH2CH = CH(CH2)nC6H5, R1 為-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3 或-CH2C6H5 的式 I 所示化合物、堿、芐溴和所述有機溶劑的用量比為0. I-IOmmol 0. 5-10mmol 0. 1-1. 2mL l_50mL，優選 0.6mmol : lmmol : 0. 13mL : ImL0
6.一種制備權利要求I中X1為-NH2、X2為-CO2H的式I所示化合物的方法，為下述方法a或b, 其中，方法a包括如下步驟 將式I中X1為-C0NH2、X2為-CO2R3的式I所示化合物、強堿水溶液和液溴進行反應，反應完畢得到所述X1為-NH2、X2為-CO2H的式I所示化合物； 所述方法b包括如下步驟 I)將式I中X1為-C0NH2、X2為-CO2R3的式I所示化合物與NBS、氧化劑、甲醇于有機溶劑中進行反應，反應完畢得到式V所示化合物；
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于所述方法a中，所述強堿水溶液中OH-的濃度為1-5M，優選2M ;所述式I中X1為-C0NH2、X2為-CO2R3的式I所示化合物、強堿水溶液與液溴的用量比為 0. 1-10. Ommol I-IOOmL 0. 1-lOmL，優選 lmmol IOmL 0.13ml;所述反應步驟中，溫度為0°C _95°C，優選75°C，時間為0. 5-24小時，優選4小時； 所述方法b步驟I)中，所述氧化劑為Hg(OAc)2 ;所述有機溶劑選自丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜和四氫呋喃中的至少一種，優選N，N-二甲基甲酰胺；所述式I中X1為-C0NH2、X2為-CO2R3的式I所示化合物、NBS、氧化劑、甲醇與有機溶劑的用量比為 0. 3-10. Ommol 73mg_730mg 0. 13-1. 4g 0. 54-5. 4mL 4_40mL，優選.0.35mmol 73mg 0. 134g 0. 54mL 5mL ;所述反應步驟中，溫度為(TC _50°C，優選.30°C，時間為0. 5-24小時，優選12小時； 所述方法b步驟2)中，所述強酸水溶液中H+的濃度為1-5M，優選2M;所述式V所示化合物與強酸水溶液的用量比為0. 1-l.Ommol 3_30mL，優選0. 05mmol ImL ;所述回流反應步驟中，時間為1-24小時，優選4小時。
8.權利要求I所述化合物在制備抑制腫瘤細胞產品中的應用。
9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于所述腫瘤細胞為結腸癌細胞。
全文摘要
本發明公開了一種非天然手性氨基酸類化合物及其制備方法。該化合物如式III所示。本發明提供的制備非天然手性氨基酸類合物的原料是用紅球菌Rhodococcus erythropolis AJ270微生物體系催化水解帶有不同取代基的前手性丙二酰胺類化合物得到。所用紅球菌菌體用量可根據底物的用量來進行調節。反應溶劑為pH值6.0-8.0的常用緩沖溶液，溫度為20-37℃，反應時間為0.1-120小時。該紅球菌微生物催化體系具有可發酵培養和保存方便的特點。運用此生物轉化制備手性單酰胺羧酸、二羧酸的方法，具有操作簡便，反應高效，反應條件溫和，對映選擇性高，產物易分離，產物純度高的特點，并用作非天然手性氨基酸的合成。
文檔編號A61P35/00GK102807501SQ20121012211
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月24日 優先權日2011年5月31日
發明者王梅祥, 王德先, 張立彬 申請人:中國科學院化學研究所