一種拆分外消旋亮氨酸的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種拆分外消旋亮氨酸的方法，該方法以酶法拆分外消旋亮氨酸即DL-亮氨酸制備左旋亮氨酸和右旋亮氨酸，具體包括以下步驟：第一步：以外消旋亮氨酸為原料，按照亞硫酰氯法制備DL-亮氨酸甲酯鹽酸鹽；第二步：將DL-亮氨酸甲酯鹽酸鹽溶于堿性水溶液中，加入脂肪酶，在30～40℃溫度下酶催化水解5～10小時(shí)，再逐漸冷卻到室溫，過濾出不溶物，即得左旋亮氨酸即L-亮氨酸，并保留濾液；第三步：第二步所得濾液在堿性條件下繼續(xù)水解，結(jié)束后用稀酸中和，過濾得右旋亮氨酸即D-亮氨酸。拆分所用溶劑是水，生產(chǎn)成本低，對(duì)環(huán)境污染??；制備工藝簡(jiǎn)單、處理提純方便、設(shè)備要求不高。
【專利說明】一種拆分外消旋亮氨酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種手性有機(jī)化合物的制備技術(shù)，尤其是一種拆分外消旋亮氨酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]L-亮氨酸在營(yíng)養(yǎng)學(xué)上，屬于人體的必需氨基酸。L-亮氨酸可用作營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑，如用于配制氨基酸輸液及綜合氨基酸制劑，與其他氨基酸共同作用，修復(fù)肌肉，控制血糖，給身體組織供應(yīng)能量。研究表明，亮氨酸能夠影響控制人體內(nèi)能量平衡的機(jī)制[1];亮氨酸對(duì)人體耐疲勞性及控制肌肉和肝糖原降解有顯著作用[2];通過完成糖類的氧化提高機(jī)體的氧化能力且增加骨骼肌肉細(xì)胞中線粒體密度[3]。此外，亮氨酸還可用于調(diào)味增香劑。D-亮氨酸是一種非天然氨基酸，有助于激光穴位刺激鎮(zhèn)痛，有望作為提高激光穴位刺激鎮(zhèn)痛效應(yīng)的輔助藥；和D-苯丙氨酸共同作用，得到的氨基酸復(fù)合制劑可作為治療馬疼痛良好的鎮(zhèn)痛藥[4]，包括對(duì)術(shù)前后的疼痛、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、扭傷和過勞等引起的疼痛；亮氨酸衍生物能夠有效催化脂肪酮與醛的水相羥醛縮合反應(yīng)[5];用亮氨酸制備合成的N-稀有脂肪酰-亮氨酸具有抗菌性能[6];衍生物N-酰基-D-亮氨酸可以用于手性拆分。
[0003]關(guān)于D-亮氨 酸的制備，文獻(xiàn)報(bào)道的方法主要有化學(xué)拆分法、酶法和誘導(dǎo)結(jié)晶法。
[0004]化學(xué)拆分相關(guān)，專利(一種拆分制備光活氨基酸的方法.CN102241555A) [7]中用具有光學(xué)活性的1-苯基乙磺酸和消旋的取代苯基乙磺酸組成的組合AES拆分劑，在水溶液中對(duì)DL-Leu進(jìn)行拆分得到D-Leu，光學(xué)純度98.2%。而在乙腈/水比例為9:1的溶液中拆分時(shí)，濾餅在乙腈/水溶液里(9:1)溶解，滴加氨水至pH為5.98，得到D-Leu，光學(xué)純度99.6%。專利(一種外消旋氨基酸的拆分方法.CN101659623A)[8]以D-DBTA為拆分劑，得到 D-Leu,光學(xué)純度 98.8 %。文獻(xiàn) The Resolution of Amino Acids.11.1soleucine,Alloisoleucine, Leucine and Norleucinet9]外消旋亮氨酸酸化得到N-酸基-DL-亮氨酸；產(chǎn)物與(_)-α -葑胺加入熱水中，反應(yīng)得到復(fù)鹽；上述復(fù)鹽在甲醇中經(jīng)過分級(jí)結(jié)晶提純得到N-?；?D-亮氨酸.(-) - α -葑胺復(fù)鹽，后者分解得到N-酰基-D-亮氨酸，然后在3Ν鹽酸中回流，反應(yīng)液濃縮，蒸干后，殘余物在甲醇中溶解，用氨水調(diào)PH至等電點(diǎn)，過濾得到濾餅為D-Leu。以上方法，有的拆分劑的價(jià)格比較高，有的中間產(chǎn)品不易于進(jìn)行后處理，有的則反應(yīng)步驟較多，操作過程相對(duì)復(fù)雜，不方便工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]專利(N-?；?DL-Leu的制備及用途.CN102617384A)[10]中首先將L-Leu在有機(jī)酸中消旋，得到DL-Leu，外消旋亮氨酸在無機(jī)堿溶液中與乙酸酐等?；噭┳饔蒙蒒-?；?DL-Leu，將其溶于堿性溶液，加入D-氨基?；福?jīng)酶水解，中和，分離，提純得到D-Leu0此法，反應(yīng)條件溫和，工藝簡(jiǎn)潔；但是D-氨基?；篙^不易獲得，價(jià)格比較高，反應(yīng)體系中L-Leu不容易回收。
[0006]文獻(xiàn)Optical Resolution of DL-Amino Acids by PreferentialCrystallization Procedure[n],將DL-Leu和苯橫酸制成DL-Leu ?苯橫酸鹽。將DL-Leu ?苯磺酸鹽在水中溶解，加入少量D-Leu-BS做晶種，析出D-Leu.苯磺酸鹽，用離子交換法分出苯磺酸，即得D-Leu。誘導(dǎo)結(jié)晶法制取D-亮氨酸，延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期，增加了生產(chǎn)成本，而且產(chǎn)物的光學(xué)純度相對(duì)較低，不適合工業(yè)生產(chǎn)。因此，有必要研究新的拆分方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提供一種酶法拆分DL-亮氨酸制備L-亮氨酸和D-亮氨酸的方法，該方法拆分DL-亮氨酸對(duì)環(huán)境污染小、工藝簡(jiǎn)潔、所得產(chǎn)品光學(xué)純度高而且收率較高。
[0008]技術(shù)方案:本發(fā)明的拆分外消旋亮氨酸的方法以酶法拆分外消旋亮氨酸即DL-亮氨酸制備左旋亮氨酸和右旋亮氨酸，具體包括以下步驟:
[0009]第一步:以外消旋亮氨酸為原料，按照亞硫酰氯法制備DL-亮氨酸甲酯鹽酸鹽；
[0010]第二步:將DL-亮氨酸甲酯鹽酸鹽溶于堿性水溶液中，加入脂肪酶，在30~40°C溫度下酶催化水解5~10小時(shí)，再逐漸冷卻到室溫，過濾出不溶物，即得左旋亮氨酸即L-亮氨酸，并保留濾液；
[0011]第三步:第二步所得濾液在堿性條件下繼續(xù)水解，結(jié)束后用稀酸中和，過濾得右旋亮氨酸即D-亮氨酸。
[0012]所述的脂肪酶包 括:酸性脂肪酶、中性脂肪酶、堿性脂肪酶。
[0013]所述的稀酸包括稀鹽酸或稀硫酸，稀酸的濃度為0.1-2.0moI/Lο
[0014]所述第二步中的堿性水溶液所用的堿為:NaOH、KOH、NaHC03、Na2CO3或氨水。
[0015]所述第三步中堿性條件所需要的堿是LiOH、NaOH, KOH、K2CO3或Na2C03。
[0016]有益效果:本發(fā)明酶處理后的酯的溶液在堿水中比酰胺更容易水解；拆分所用溶劑是水，生產(chǎn)成本低，對(duì)環(huán)境污染?。恢苽涔に嚭?jiǎn)單、處理提純方便、設(shè)備要求不高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的工藝路線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明以酶法拆分DL-Leu制備左旋亮氨酸和右旋亮氨酸，首先以DL-Leu為原料，按照亞硫酰氯法制備DL-亮氨酸甲酯鹽酸鹽。然后將亮氨酸甲酯鹽酸鹽溶于堿性水溶液中，加入容易獲得廉價(jià)的脂肪酶，在一定溫度下酶催化水解一段時(shí)間，再逐漸冷卻到室溫，過濾出不溶物，即得左旋亮氨酸(L-亮氨酸)。母液在堿性條件下繼續(xù)水解，結(jié)束后用酸中和，過濾得右旋亮氨酸(D-亮氨酸)。這是首次使用脂肪酶選擇性水解亮氨酸酯制備光活亮氨酸的方法，與使用D-氨基?；钢苽銬-亮氨酸相比，脂肪酶來源更廣泛，價(jià)格更便宜，而且L-亮氨酸便于回收。
[0019]本發(fā)明中利用脂肪酶能夠選擇性催化對(duì)映體左旋亮氨酸甲酯的水解，得到左旋亮氨酸和右旋亮氨酸甲酯，由于左旋亮氨酸在溶液中溶解度較小，會(huì)從溶液中析出；而右旋亮氨酸甲酯在溶液中溶解度較大，則留在溶液中。平衡一段時(shí)間后，通過過濾可以將它們分開。
[0020]得到的右旋亮氨酸甲酯在堿性條件下進(jìn)行水解反應(yīng)，得到右旋亮氨酸鈉鹽。再經(jīng)過稀強(qiáng)酸中和，生成亮氨酸。調(diào)節(jié)溶液的PH至亮氨酸的等電點(diǎn)，此時(shí)亮氨酸的溶解度最小，從溶液中析出，過濾即得到右旋亮氨酸。
[0021]2拆分條件
[0022]將DL-亮氨酸甲酯鹽酸鹽溶于一定量的飽和酶液中，并加入一定量的碳酸氫鈉，在30~40°C下攪拌5~10小時(shí)，再冷卻至室溫，濾出白色固體。白色固體為左旋亮氨酸。濾液中含有右旋亮氨酸甲酯，在NaOH等堿性條件下水解，再經(jīng)過稀酸酸化，調(diào)節(jié)pH值，即得到光學(xué)純度較高D-亮氨酸。
[0023]實(shí)例1:
[0024]稱取3.62g(0.02mol)亮氨酸甲酯鹽酸鹽加入小錐形瓶中，再稱取
1.68g(0.02mol)碳酸氫鈉加入錐形瓶中，并量取16ml飽和脂肪酶溶液加入反應(yīng)瓶中，將錐形瓶放入恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，設(shè)置反應(yīng)溫度為38°C，反應(yīng)8h，然后反應(yīng)瓶緩慢冷卻降溫，真空抽濾。得到濾餅為L(zhǎng)-亮氨酸1.02g,產(chǎn)率為77.86%，比旋光度[a ]D2° = +14.6° (C =2，6mol.T1HCl)。濾液中含有D-亮氨酸甲酯，往濾液中加入一定量的氫氧化鈉，溶解后再加入等體積的甲醇，于室溫下攪拌10h，用lmol.L-1稀鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH到6，再反應(yīng)lh，過濾，用水洗滌濾餅，干燥得到D-亮氨酸0.90g，收率為68.70%, [a]D20 = -14.35° (C = 2，6mol.L 1HCl)。
[0025]實(shí)例2:
[0026]稱取3.6 2g亮氨酸甲酯鹽酸鹽加入小錐形瓶中，再稱取1.68g(0.02mol)碳酸氫鈉加入錐形瓶中，并量取16ml飽和脂肪酶溶液加入反應(yīng)瓶中，將錐形瓶放入恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，反應(yīng)溫度為34°C，反應(yīng)時(shí)間為8h，然后反應(yīng)瓶緩慢冷卻降溫，真空抽濾。得到濾餅為L(zhǎng)-亮氨酸 0.92g，產(chǎn)率為 70.22%，比旋光度[a ]D2° =+14.6° (C = 2,6mol.T1HCD0 濾液中含有D-亮氨酸甲酯，往濾液中加入一定量的氫氧化鈉，溶解后再加入等體積的甲醇，于室溫下攪拌10h，用lmol.L-1稀鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH到6，再反應(yīng)lh，過濾，用水洗滌濾餅，干燥得到 D-亮氨酸 0.94g，收率為 71.76%, [a ]D20 = -12.52。(C = 2，6mol.L^iHCI)。
[0027]實(shí)例3:
[0028]稱取3.62g亮氨酸甲酯鹽酸鹽加入小錐形瓶中，再稱取1.68g碳酸氫鈉加入錐形瓶中，并量取16ml飽和脂肪酶溶液加入反應(yīng)瓶中，將錐形瓶放入恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，設(shè)置反應(yīng)溫度為38°C，反應(yīng)9小時(shí)，然后反應(yīng)瓶緩慢冷卻降溫，真空抽濾。得到濾餅為L(zhǎng)-亮氨酸1.19g，比旋光度[a]D2° =+14.6° (C = 2,6mol.T1HCD0濾液中含有D-亮氨酸甲酯，向?yàn)V液中加入固體氫氧化鈉，溶解后再加入甲醇，連續(xù)攪拌10h，用lmol.L—1稀鹽酸調(diào)節(jié)溶液的PH到6，再反應(yīng)lh，過濾，用水洗滌濾餅，干燥得到D-亮氨酸0.83g，收率為63.36%,[a ]D20 = -14.40° (C = 2，6mol.T1HCl)。
【權(quán)利要求】
1.一種拆分外消旋亮氨酸的方法，其特征在于:該方法以酶法拆分外消旋亮氨酸即DL-亮氨酸制備左旋亮氨酸和右旋亮氨酸，具體包括以下步驟: 第一步:以外消旋亮氨酸為原料，按照已知的亞硫酰氯法制備DL-亮氨酸甲酯鹽酸鹽； 第二步:將DL-亮氨酸甲酯鹽酸鹽溶于堿性水溶液中，加入脂肪酶，在30~40°C溫度下酶催化水解5~10小時(shí)，再逐漸冷卻到室溫，過濾出不溶物，即得左旋亮氨酸即L-亮氨酸，并保留濾液； 第三步:第二步所得濾液在堿性條件下繼續(xù)水解，結(jié)束后用稀酸中和，過濾得右旋亮氨酸即D-亮氨酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拆分外消旋亮氨酸的方法，其特征在于所述的脂肪酶包括:酸性脂肪酶、中性脂肪酶、堿性脂肪酶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拆分外消旋亮氨酸的方法，其特征在于所述的稀酸包括稀鹽酸或稀硫酸，稀酸的濃度為0.1-2.0moI/Lο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拆分外消旋亮氨酸的方法，其特征在于所述第二步中的堿性水溶液所用的堿為:NaOH、KOH、NaHC03、Na2CO3或氨水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拆分外消旋亮氨酸的方法，其特征在于所述第三步中堿性條件所需要的堿是Li OH、NaOH, KOH、K2CO3或Na2CO3。
【文檔編號(hào)】C12P13/06GK103981248SQ201410167153
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】蔣立建, 付倩倩, 何慧, 唐賽杰, 顧美萍 申請(qǐng)人:東南大學(xué)