D-天冬酰胺的合成

发布日期:2023/11/29 9:18:17

介绍

D-天冬酰胺是一种重要的药物合成中间体，可用于制备具有良好的催产性和降低血压性的催产素，亦可以用作重要的药物中间体β-Homo-天冬酰胺原料。此外，D-天冬酰胺还常用于药理学方面的研究，研究表明它对雾化氨水刺激引起的小鼠咳嗽以及乙酰胆碱和组织胺引起的豚鼠哮喘有明显的抑制作用，还可用于治疗支气管炎。

D-天冬酰胺.png

D-天冬酰胺

合成

D-天冬酰胺的合成方法文献报道很少，国内有学者(中国专利200810020843.2)以DL-天冬氨酸甲酯为原料，经化学拆分得到D-天冬氨酸-β-甲酯；再将D-天冬氨酸-β-甲酯进行氨解得到D-天冬酰胺。制备过程所用拆分剂价格昂贵，D-天冬酰胺收率低。目前制备D-型氨基酸的主流方法是以廉价的L-氨基酸为原料，经化学或生物的方法消旋得到DL-氨基酸，再用生物或化学拆分的方法获得D-型氨基酸。但作为制备D-天冬酰胺的原料DL-天冬酰胺难以用L-天冬酰胺经化学消旋得到，主要是由于L-天冬酰胺的β-酰胺基不稳定，消旋过程中易分解。因此，DL-天冬酰胺基本上是直接用化学方法合成的。

DL-天冬酰胺的化学合成方法，主要有(1)以顺酐(马来酸酐)为原料，经一系列化学反应，最后合成DL-天冬酰胺(J.Am.Chem.Soc.，75，330-332，1953；精细化工，17(2)，112-114，2000)；(2)以DL-天冬氨酸为原料，与邻苯二甲酸酐反应生成邻苯二甲酰-DL-天冬氨酸，再与醋酐回流反应得邻苯二甲酰-DL-天冬氨酸酐，再经氨解、脱保护基得到DL-天冬酰胺(J.Chem.Soc.，3315，1949)。我们对方法(2)进行了改进，不仅可以用DL-天冬氨酸也可以用L-天冬氨酸为原料，合成DL-天冬酰胺。起初试图利用微生物中的L-天冬酰胺α-脱羧酶，转化DL-天冬酰胺中L型对映体，分离制备D-天冬酰胺，结果发现多种微生物中的L-天冬酰胺α-脱羧酶的活性都很低，难以用此方法获得D-天冬酰胺。最后通过实验发现，埃希氏菌E.coli AS 1.588菌体中的L-天冬酰胺酶能专一水解L-天冬酰胺为L-天冬氨酸，通过等电点结晶和离子交换柱完成了D-天冬酰胺与L-天冬氨酸的分离。

钱绍松等人[1]提供一种利用廉价的DL-天冬氨酸或L-天冬氨酸为原料，通过化学合成与生物转化制备D-天冬酰胺的方法。具体步骤为：

1) 148克邻苯二甲酸酐与133克L-天冬氨酸混合，升温至155℃，反应50分钟，加水1000毫升溶解，冷却析出晶体；过滤、干燥得252克邻苯二甲酰-L-天冬氨酸；

2) 252克邻苯二甲酰-L-天冬氨酸和0.5克邻苯二甲酰亚胺的钠盐加入到300毫升醋酸酐中，回流反应30分钟，冷却结晶，过滤、干燥得到邻苯二甲酰-DL-天冬氨酸酐226克；

3) 122.5克邻苯二甲酰-DL-天冬氨酸酐加入到200毫升含氨5％的四氢呋喃氨溶液中，室温反应2小时，蒸出并回收四氢呋喃，固体物加入600毫升水，用6M氢氧化钠溶液调节pH值至9使固体物全部溶解，再用6M的盐酸调节pH值至3，重新析出固体产物，过滤、干燥得98克邻苯二甲酰-DL-天冬酰胺；

4) 79克邻苯二甲酰-DL-天冬酰胺和20克80％的水合肼分别加入到300毫升无水乙醇中，回流反应60分钟，冷却、过滤收集固体物，将所得固体加入到300毫升水中，用6M的盐酸调节pH值至3，过滤除去固体，酸性滤液用氨水调节pH值到6，减压浓缩、冷却结晶、过滤、干燥得到36.2克DL-天冬酰胺；

5) 将E.coli.AS1.588菌株培养在含蛋白胨10克，NaCl 5克，牛肉膏3克，L-天冬酰胺1克的1000毫升培养基中，维持pH 7.0，温度35℃，摇瓶振荡培养12小时，4000rpm离心15分钟得湿细胞。将所得细胞加入到含DL-天冬酰胺36克、吐温-80 0.03克的600毫升pH为7的硼酸缓冲液中，37℃振荡反应36小时，L-天冬酰胺转化率大于98％。将反应液用6M的NaOH调pH值到6，升温到60℃，活性碳脱色，过滤除去菌体，滤液用6M的盐酸调pH值至3，减压浓缩到120毫升，冷却结晶，过滤、干燥得13克L-天冬氨酸；L-天冬氨酸结晶母液加水稀释，用6M的NaOH调pH值到5，上大孔强碱性阴离子交换树脂D201吸附L-天冬氨酸，含D-天冬酰胺的流出液调节pH值到6，活性碳脱色、滤液碱压浓缩至50毫升，加入等体积的95％乙醇，析出晶体，过滤、干燥得15.1克D-天冬酰胺，结晶母液循环套用。

该方法存在的优点如下：

1、采用E.coli.AS1.588菌株，DL-天冬酰胺为原料，反应条件温和，L-天冬酰胺酶专一性强、活性高，转化效率高；

2、转化产物D-天冬酰胺与L-天冬氨酸理化性质有较大差异，可以用简单的等电点结晶法分离，分离成本低；

3、原料来源丰富，价格低廉，整过制备过程操作简便，适合大规模生产。