通过酶催化酰化拆分杂原子取代的伯胺和仲胺的外消旋体

摘要

一种从相应的外消旋体中制备旋光活性的杂原子取代的伯胺和仲胺的方法,包括a)在水解酶存在下,用酯使外消旋的杂原子取代的胺进行对映选择性酰化,在酯的酸部分中的羰基碳的邻近位置带有一个氟、氮、氧或硫原子,b)分离此旋光活性的杂原子取代的胺和旋光活性的、酰化的杂原子取代的胺的混合物,得到杂原子取代的胺的一种对映体,c)如果需要的话,通过酰胺裂解,使酰化的杂原子取代的胺与杂原子取代的胺的另一种对映体相分离。

说明书

本发明涉及一种对杂原子取代的伯胺和仲胺的外消旋体进行拆分的新方法，通过在水解酶存在时与酯进行反应，并随后从其它未反应的杂原子取代胺的对映体中分离出被对映选择性酰化的杂原子取代胺。

WO95/08636描述了一种在水解酶存在时通过与酯进行反应来拆分伯胺和仲胺外消旋体的方法。其中提及的优选胺是芳烷基伯胺。但是，没有指出对杂原子取代胺的适用性。

我们现在惊奇地发现，当所用的杂原子取代胺是通式I所示的胺时，开篇所述的方法显出特别的优越性，通式I如下所示：

其中

n是0、1、2、3；

Y是O、S、NH、NR⁵；

R¹和R²各自独立地为H、烷基或芳基

或者

R¹和R²或R²和R³或R¹和R⁴与相邻的碳原子一起形成环系的一部分

R⁴是烷基或芳烷基；

R³和R⁵各自独立地为H、烷基或芳烷基。

我们还发现了一种制备酰化的伯胺和仲胺的方法，它是通过水解酶的特异性催化作用，使杂原子取代的胺与酯反应，其中酯中的酸部分在其羰基碳的邻近位置上携带有一个氟、氮、磷、氧或硫原子。

适于本发明方法的酯是那些，在其酯的酸部分中羰基碳的邻近位置上携带有富集电子电荷的杂原子，或者其中呈一个或多个杂原子形式的受体取代基位于酸部分中羰基碳的邻近位置。

该杂原子必须至少具有一对自由电子。它可以是氟、氮、磷、氧或硫原子。

它应该位于羰基碳的邻近位置。也就是说，该杂原子在羰基碳的α、β或γ位碳原子上键合。该杂原子也可以与该碳原子形成多价键合，如氰基。优选的、在酯中的酸部分是其中杂原子与α碳原子键合的那些酸。氧原子为优选的杂原子。

该杂原子也可以与其它基团如烷基相连接。例如若该杂原子是氧时，得到的便是醚。

特别适合的酯是那些具有下面结构的酯。

其中

R¹＝C₁-C₁₀烷基，

R²＝C₁-C₁₀烷基，H

R³＝H、C₁-C₁₀烷基、或未被取代的苯基或被NH₂、OH、C_{1>烷氧基或卤素取代的苯基，}

X＝O、S、NR⁴，

R⁴＝H、C₁-C₁₀烷基、或未被取代的苯基或被NH₂、OH、C_{1>烷氧基或卤素取代的苯基，}

n＝0、1或2。

其中，优选C_1-4烷氧基乙酸的C_1-4烷基酯，如甲氧基乙酸乙酯。

许多酶可被用作本发明方法中的水解酶，优选使用蛋白水解酶，并且特别优选脂酶。特别适合的脂酶是微生物脂酶，例如可从酵母或细菌中分离。适合的脂酶是那些来自假单胞杆菌(Pseudomonas)的脂酶，如Amanop或来自假单胞杆菌种DSM 8246的脂酶。此外特别适合的水解酶还有购自Novo Nordisk(酶工具盒)的酶，特别是脂酶SP523、SP524、SP525、SP526及Novozym^435。这些酶均是微生物脂酶，可从如南极洲念珠菌(Candida antarctica)这样的酵母菌中制备。

另外在本发明方法中还可以使用商购脂酶“Chirazyme L1至L8”(Boehringer Mannheim)，并且采用这些脂酶也是有利的。

可以采用其本身形式的酶或固定化形式的酶。特别适合的酶是固定化了的酶Novozym^435。

本发明的方法可在有或没有溶剂的存在下实施。

有机溶剂通常均为适用溶剂。反应在醚中如MTBE、1，4-二噁烷或THF、或在烃中如己烷、环己烷、甲苯或在卤代烃如二氯甲烷中能很好地进行。

通常在室温下进行酶催化的酯与外消旋的杂原子取代胺的反应。根据底物的不同，反应时间为1至48小时。杂原子取代的仲胺通常比杂原子取代的伯胺反应时间长。与杂原子取代的伯胺相比，杂原子取代仲胺的较低的反应性可通过增加催化剂的用量来补偿。

每摩尔待反应的胺加0.5-3摩尔的酯进行反应。即使当使用外消旋底物时，加入的酯也是0.5-3摩尔，优选0.5-1.0摩尔。

加入的酶量依赖于水解酶的性质和酶制剂的活性。通过简单的初步试验即可确定反应的最佳酶用量。通常，每摩尔杂原子取代胺加入1000单位的脂酶。

通过常规方法如气相色谱法，可容易地跟踪反应过程。在外消旋体拆分的情况中，当50％的外消旋的杂原子取代的胺被反应了时，终止反应是灵敏的。这通常是从反应中除去催化剂如过滤掉酶来实现。

外消旋底物与酯的对映选择性反应从一种对映体产生了相应地酰化了的产物(酰胺)，而另一种对映体仍保持不变。通过常规方法能容易地将所得的这种杂原子取代胺及酰胺的混合物分离开。例如萃取或蒸馏法均很适于分离胺和酰胺的混合物。

本发明方法很好地适用于酰化式I的杂原子取代的胺。它还可用于拆分实际上所有的杂原子取代伯胺和仲胺的外消旋体。该方法特别能良好地用于伯氨基，特别是R⁴为芳烷基、尤其是苄基，或R⁴为烷基、尤其是甲基时的伯氨基醇。

此外，式I的优选化合物是其R¹和R²与相邻碳原子形成环系的化合物，特别是下列结构的化合物或者R²和R³是环系的一部分，特别是下列结构的化合物或R¹和R⁴是环系的一部分，特别是下列结构的化合物

令人惊异的是，式I的杂原子取代胺的反应比无杂原子取代的胺的类似反应或比那些与式I的取代情况不同的胺的类似反应的旋光产率要高得多。

此外，由于本发明方法的高度选择性和反应性，仅需要少许过量的或不过量的酰化剂，这样大大方便了随后的分离和纯化。

本发明还适用于从相应的外消旋体制备旋光活性的、杂原子取代的伯胺和仲胺，步骤如下：

a)在水解酶存在下，用酯使外消旋的杂原子取代的胺进行对映选择性酰化，在该酯的酸部分的羰基碳的邻近位置带有一个氟、氮、氧或硫原子，

b)分离此旋光活性的杂原子取代的胺和旋光活性的、酰化的杂原子取代的胺的混合物，得到一种杂原子取代的胺的对映体，

c)如果需要的话，通过酰胺裂解，从酰化的杂原子取代的胺中分离出杂原子取代的胺的另一种对映体。

如果在分离出所需对映体之后，剩余的不需要的另一种对映体被外消旋化、并被重新用于本方法中，那么本发明方法可更为经济。这种回收利用可能会从外消旋的杂原子取代的胺中获得总量多于50％的所需对映体。

本发明方法不仅适于生产旋光活性的杂原子取代伯胺和仲胺，而且其可构成复杂的多步化学合成的一部分，例如可用于制备药物或作物保护剂。

下面的实施例用于说明本发明。实施例1：脂酶催化的杂原子取代的胺的酰化作用的一般方法

将10毫摩尔的杂原子取代的伯胺或仲胺溶于MTBE(＝甲基叔丁基醚)(约10％浓度的溶液)。向此溶液中加入11毫摩尔的甲氧乙酸乙酯，并加100mg的脂酶(约1000U/mg，假单孢杆菌种DSM 8246)使反应开始。反应完成后(12-48小时，取决于杂原子取代的胺)，滤出酶，并减压浓缩此溶液。所得甲氧乙酰胺产率高于90％。实施例2：外消旋体拆分的一般方法

将杂原子取代的伯胺或仲胺溶于MTBE(重量百分比约10％)。每摩尔的外消旋的杂原子取代的胺加入1摩尔甲氧乙酸乙酯，随后加入假单孢杆菌脂酶(DSM 8246)，于室温下搅拌此悬浮液。每摩尔杂原子取代的胺加入约10,000单位脂酶(10mg)。反应进行50％时(由气相色谱检测)，所用时间为1-48小时，具体取决于杂原子取代的胺，滤出酶。通过蒸馏或萃取，分离此杂原子取代的胺和酰化的杂原子取代的胺(酰胺)的混合物。实施例3：使用溶剂时外消旋体的拆分

将5g(49.5mmol)的反式-2-氨基环戊醇溶于20ml 1，4-二噁烷中，加入3.3g(25mmol)甲氧乙酸异丙酯，且在加入0.1g Novozym435^之后，室温下振摇。12小时后，¹H-NMR表明，胺反应了50％，滤出酶，浓缩滤液，并通过蒸馏从酰胺中移出未反应的胺。产率

                        [α]_D+9.1°(c＝1.74在EtOH中)

                        ee＝25％

                                       由HPLC测定的ee＝25％实施例4：无溶剂时外消旋体的拆分

将5g(2mmol)反式-2-苄氧基-1-环戊基胺和1.8g(13.4mmol)的甲氧乙酸异丙酯混合，加入0.1g的Novozym435^，于室温下摇动该混合物。120小时后，¹H-NMR表明，胺反应了50％。滤出酶，通过10％浓度的盐酸萃取，使“酰胺”与“胺”分离。产率

                                   [α]_D+45.6°(c＝1于二噁烷中)

                                   由HPLC测定的ee＝＞99.5％

                                   [α]_D+6.0°(c＝1于二噁烷中)

                                   由HPLC测定的ee＝93％实施例5：其它外消旋体的拆分

  根据实施例3或4的方法进行下面的反应(见表)表*在室温下用Na-D线测量旋光度值

实施例5中的表表明，使用“被保护”的氨基醇，即其中氧原子与例如苄基或甲基相邻时，与使用未保护的氨基醇相比，能获得的旋光纯度高得多。