CZ20003177A3 - Způsob zlepšení enzymatické syntézy chirálních aminů - Google Patents

Způsob zlepšení enzymatické syntézy chirálních aminů Download PDF

Info

Publication number
CZ20003177A3
CZ20003177A3 CZ20003177A CZ20003177A CZ20003177A3 CZ 20003177 A3 CZ20003177 A3 CZ 20003177A3 CZ 20003177 A CZ20003177 A CZ 20003177A CZ 20003177 A CZ20003177 A CZ 20003177A CZ 20003177 A3 CZ20003177 A3 CZ 20003177A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
aminopropane
amino
acid
chiral
group
Prior art date
Application number
CZ20003177A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ295882B6 (cs
Inventor
Wei Wu
Mohit B. Bhatia
Craig M. Lewis
Wei Lang
Alice Wang
George W. Matcham
Original Assignee
Celgro
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Celgro filed Critical Celgro
Publication of CZ20003177A3 publication Critical patent/CZ20003177A3/cs
Publication of CZ295882B6 publication Critical patent/CZ295882B6/cs

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/001—Amines; Imines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/005—Amino acids other than alpha- or beta amino acids, e.g. gamma amino acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/06—Alanine; Leucine; Isoleucine; Serine; Homoserine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/12—Methionine; Cysteine; Cystine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P41/00—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture
    • C12P41/006—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture by reactions involving C-N bonds, e.g. nitriles, amides, hydantoins, carbamates, lactames, transamination reactions, or keto group formation from racemic mixtures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Předmětný vynález se týká zlepšení v enzymatické syntéze chiráiních sloučenin obsahujíčích. aminoskupinu, jako jsou například chirální aminy. J
Dosavadní stav techniky · ·'. -4
V patentech Spojených států amerických číslo US 4950606, :
US 5169780, US 5300437 a US. 5360724, jejichž obsah ,je zde 1 uveden jako odkazový materiál,.- je-popsáno enantiomérní ’ ' <. . 1 · .
obohacení chiráiních aminů použitím transaminas aminokyselin. ;
- . t - ‘
Transaminasy aminokyselin j;sóu známé enzymy závislé na ·' ' .· >·*· ' * pyridoxalfosfátu, které je možná/hajít v mnoha · mikroorganismech, včetně mikroorganismů rodu Pseudomonas, Escherichia, Bacillus, SaccharOmyces, Hansenula, Cándida, Streptomyces, Aspergillus 'a Neurúspora. Krystalizace a - L charakterizace dvou transaminas aminokyselin označovaných jako. ’
V- . .
EC 2.6.1.13 a EC 2.6.1.19 byla popsána ve stati uveřejněné’ v Agric. Biol. Chem., 1983, 47,'( 10 V, 2257-2265 (Yonaha a ' ;
spolupracovníci) . ' ‘ít ( i .
V patentech Spojen.ýchn států amerických čísle US 4950606, 1 '
US 5169780 a US 5300437 je popsáno, že jednotlivé kmeny organismů obsahujících t ran sami na sú je možné izolovat' ' ; ·. ’ j * t - .'i -9 *' ... ’ ' chemostatovou kultivací, -tj·.'kultivací v konstantním, ale· ‘ ' ' : · í omezeném chemickém prostředí, .'v. přítomnosti akčepto’ru 8 ;
aminoskupiny a aminu jakožtó 'jediného zdroj é ~’dusí'ktf·. Typickým, kmenem izolovaným způsobem.popsaným v uvedených -patentech je kmen, který byl American Type Culture Collection 8 r .
i
- β e4 »
charakterizován jako Bacillus megaterium. Obvykle transaminasy omega aminokyselin metabolizují aminokyseliny, ve kterých je aminoskupina vázána ke koncovému achirálnímu atomu uhlíku, přičemž při uvedené chemostatové kultivaci je možné jako zdroj dusíku používat stejný typ aminu, tedy achirální amin, jako je n-oktylamin, cyklohexylamin, 1,4-butandiamin, 1,6-hexandiamin, kyselina 6-aminohexanová, kyselina 4-aminomáselná, tyramin a benzylamin. Avšak ve stejných patentech je rovněž uvedena možnost použít při uvedené chemostatové kultivaci jako zdroj dusíku chirální amin, jako je 2-aminobutan, α-fenethylamin a 2-amino-4-fenylbutan. Dále je možné použít také chirální kyseliny, jako je L-lysin, L-ornithin, β-alanin a taurin.
Kromě enantiomerního obohacení je v patentech Spojených států amerických číslo US 4950606, US 5169780 a US 5300437 popsána stereoselektivní syntéza chirální formy aminu působením transaminasy aminokyseliny na keton obecného vzorce
R1COR2 kde
R1 a R2 jsou různé alkylové skupiny nebo arylové skupiny, v přítomnosti donoru aminoskupiny. Donory aminoskupin popsané v těchto patentech jsou podobného typu jako aminy používané jako zdroj dusíku při shora uvedených chemostatových kultivacích a jejich příkladem jsou achirální aminy, ve kterých je aminoskupina vázána ke koncovému atomu uhlíku, jako je propylamin a benzylamin, chirální aminy, ve kterých je aminoskupina vázána k jinému než koncovému atomu uhlíku, jako je (S)-2-aminobutan, a chirální aminokyseliny, jako je L-alanin a kyselina L-asparagová.
··«· f . 9 9 9 9 • · · · X 9 · 9 · • « · 9 ·· • · 9 9 9 · 9 • 9 · 9 · 9 9 .· 9 ··« 99 9 9
99 • ♦ 9 · ·9 ·
9 9 9 · · 9 ·· 9·
Podstata vynálezu
Předmětný vynález je založen na zjištění, že achirální amin 2-aminopropan je poněkud neočekávaně lepším donorem aminoskupiny při transaminových syntézách aminů v porovnání s achirálními aminy, ve kterých je aminoskupina vázána ke koncovému atomu uhlíku,: nebo chirálními aminy,, ve kterých je aminoskupina vázána k jinému -než •koncovému atomu uhlíku. Podstatou předmětného vynálezu tedy je zlepšení, známé stereoselektivní syntézy chirálních.aminů, při které dochází ke kontaktu ketonu s transaminasou v přítomnosti donoru aminoskupiny, spočívající v tom,' že jako donor aminoskupiny se používá 2-aminopropan. h .
Pojem chirální amin je, v - tomto popisu používán v jeho ·' , s 1,·’· : nejširším smyslu. Jak je popsáno· ve shora uvedených patentech,.·· je uvedenou známou stereospecifickcu syntézu možné použít, pro ί přípravu širokého spektra alifatických a alicyklických sloučenin různých a smíšenýčhýfunkčních typů, které.jsou . . ί . · -, ,'· >'. . ; - -t charakteristické pouze, přítomností primární aminoskupiny, ' která je vázána k sekundárnímu atomu uhlíku, který kromě atomu ( vodíku nese buď (i) dvoj vaznou .(skupinu vytvářející chirá.íni ·, ‘ cyklickou strukturu, nebo (ii) dva substituenty, kterými.- / nejsou atomy vodíku, a které se od.· sebe vzájemně liší svójí strukturou nebo chiralitou. .· . ·;.
Jako příklad dvojvazných .skupin vytvářejících chirální ' 1 cyklické struktury je.možné - uvést 2-methylbutan-1,4-diyl,. penran-1,4-diyl, hexan-l·, 4.-diyL, 'hexan-l, 5-diyi,
2-methylpentan-l,-5-diýl... Zlepšeni,., spočívá jící' v použití
2-aminopropanu, jakožto donoru* aminoskupiny, které je
Λ. «»5.
předmětem tohoto vynálezu, je-tedy možné použít při* . v >.
tú ./' . - . '
.. stereóspecif ické syntéze l-amino-2-methylcyklopentanu ’ >
4- Ď . - - i f ' ' ' - + „*r ‘ z 2-methyicyklópentanonu, l-amino-3-methylcyklópen.tanu ' ’’ ’· j ’’ y7 . · z 3-methylcyklopentanon-u,’ l-amino-2-methylcyklohexaňu . t ú z 2-methylcyklohexanonu atd.
t- .
Výše uvedené dva. od sebe se vzájemně lišící substituenty na sekundárním atomu, uhlíku /substituenty R a-R ) mohou, být rovněž velmi různé a jejich skupina zahrnuje alkylovou skupinu, arylovou skupinu,·, atom halogenu, hydroxylovou· : skupinu, nižší alkylovou skupinu, nižší alkoxylovou skupinu, nižší alkylthiolovou skupinu, '.cykloalkylovou skupinu', karboxylovou skupinu, karbalkoxýíovou skupinu,' karbamoylovou skupinu, karbamoylovou·’skupinuúsubštituovanou jednou nebo ' - '
- v ' Vlh'. · ·. i · ' dvěma nižšími alkylovými skupinami, trif luormethylovou ..... : {.
-z·'' : .·.·' * .
skupinu, fenylovou skupinu, nitroskupinu, aminoskupinu, .. 1 aminoskupinu substituovanou·1 jednou'‘nebo dvěma nižšími , ‘ i. í alkylovými skupinami, alkylsulfonylovou skupinu, .
arylsulfonylovou skupinu, · aikylkárboxamidovou skupinu, v >. ' i arylkarboxamidovou skupinu.' atd.V a -jalkýlové skupiny, aralkylove í skupiny nebo árylové skupiny·substituované uvedenými t .. skupinami. . ' 3: ,
Zlepšení spočívající vipoužítí 2-aminopropan'u,. jakožto ú,,ř . donoru aminoskupiny, které -je předmětem tohoto· vynálezu, ýje tedy možné dále použít při, stereóspecifické syntéze '· 2-aminobutanu z butanonu, 2-amino-1— butanolu .
i z l-hydroxybutan-2-onu, alaninuúz kyseliny, pyrohroznové, . · tú z. . ’ > ·. ·!'.
1-amino-l-fenylethanu z- acetofendnu, ' · ? y
1-amino-l-(2-methoxy-5-fluorfenyi.) ethanu.
>· z 2-methoxy-5-fluoracetofehonu,skyseliny γ-aminopentanove
• t
- v.
” <
4'4 44
4 ’ 4 4
4 4 4
4 4 4 · .· · • 4 44
- ·- *
I ··
- <1 ' , » 'i ' '
./ , ;!
4
4
4* z kyseliny levulové, 1-amino-l-fenylpropanu < · / f'z 1-fenylpropan-l-onu, 1-amino-l-(4-bromfenyl/propanu ‘ ‘ / z 1-(.4-bromfenyl) propan-l-onu, 1-amino-l- (4-nitrofenyl)propanu í ' . ·' ' j.
z 1-(4-nitrofenyl)propan-l-onu, l-fenyl-2-amiriopropanu < ’ z l-fenylpropan-2-onu, valinu z kyseliny
2-oxo-3-methylbutanové, i
1-(3-trifluormethylfenyl)-2-aminopropanu z 1-(3-trifluormethylfenyl )přopán-l-onu, 2-amiriopropanolu z hydroxypropanonu, l-methoxy-2-aminopropanu >
z methoxypropanonu, 1-aminó-l-fenylbutanu z 1-fenylbutan-l-onu, l-fenyl-2-áminobutanu -.· ; · z l-fenylbutan-2-onu, ' . / ·' / ' ' :
1-(2,5-dimethoxy-4-methylfenyí)-2-aminobutanu <
z 1-(2,5-dimethoxy-4-methylfényl)butan-2-onu, ? . ' ΐ { 1- (4-hydroxyfenyl)-3-amiriobutanu z 1-(4-hydroxyfenyl)butari-3-ónu,. 1-amino-l-(2-naftyl)ethanu .· z 2-acetylnaftalenu, fenylalaninu ”z kyseliny .
fenylpyrohroznové, kyseliny'.glutamové z kyseliny . '
2- ketoglutarové, kyseliny..asparagcvé z kyseliny t ' ‘ ; . h 4,._ ' . »
2-ketoj antarové apod. < 7 ' í... i, . ’
.. · . : t · -.
Na rozdíl od dosud známých^donorů aminoskupiny a vět siny,, i < aminoalkanových donorů aminoskupiny, které přicházejí . ! ) teoreticky v úvahu, je 2-;amíriopropan charakteristický poměrně jedinečnou kombinací spočívající y tom, že je (i) achiralm -a \ ' (ii) má aminoskupinu vázanou k .jinému než koncovému alifatickému atomu uhlíku. .Při.použití, transaminasy omega aminokyselin, která v přírodě'působí na aminoskupinu vázanou ke konci, neboli ω-poloze, aminokyseliny, tak bylo zjištěno, že použitím donoru aminoskupiny;. který obsahuje aminoskupinu . j'’ vázanou k jinému než koncovému .alifatickému atomu uhlíku je · u ·
I i
1. ί , ; 7 y »· ' .,
* -i. • ··* ·4 i ,. · · · ·
• » • .-4 4 · J • · 4 4
? • ♦ 4 4· 1 fc 4 4 4
6 4 4 4 4 4 4 4 , • · 4 ·
-4 4 4 4 4 .. .» 44 ·4
ί. , >* 4 dosaženo termodynamické výhody. Z praktických zkušeností .'je ú možné usuzovat, že toto zlepšení je důsledkem vzniku ' vedlejšího produktu enzymatické reakce, kterým je v. tomto , případě keton, na rozdíl od případu, kdy se· při stejné reakci používá donor aminoskupiny obsahující aminoskupinu‘vázanou ke koncovému alifatickému atomuuhlíku, jako je ethylamin, i
n-propylamin, n-oktylamin, 1,4-butandiámin, 1,'6-hexandiamin, 'i ' i kyselina 6-aminohexanová; kyselina;4-aminomáselná, :tyramin . nebo benzylamin, ze kterých .v,přítomnosti transaminasy . V u. aminokyseliny vznikají odpovídající aldehydy. Táto * termodynamická výhoda získaná.. použitím isopropylaminu jakožto donoru aminoskupiny se při.přípravě aminokyselin z ketokyselin.
projevuje hodnotou rovnovážné- konstanty, která v tomto, případě v ’· y činí přibližně 1000. Protože tato' termodynamická výhoda vyplývá z chemického okolí reagující karbonylové skupiny, uplatňuje se stejnou měrou, při syntéze všech chirálních α-aminokyselin z odpovídajících>ketokyselin, a to bez ohledu na to, zda se jedná o syntézu“přírodních nebo syntetických aminokyselin.
Kromě této termodynamické výhody vede přítomnost aminoskupiny vázané k jinému než koncovému alifatickému .atomu uhlíku ke vzniku chirality, na rozdíl od případu, kdy je .· aminoskupina vázána ke koncovému·atomu uhlíku, ke kteremu jsou dále nezbytně vázány dva atomy Vodíku, což samo o- sobě vznik . chirality vylučuje. Protože transaminasa je stereoselektivní, je při použití chirálního'aminu . j akožto, donoru aminoskupiny k dispozici pouze poloviční množství tohoto aminu, což je z komerčního hlediska zcela nepřijatelné. . '
M· = ' . /· . <
I .;<»,· .ί i ί
Α,, V , Υ ; , · \!
: ν: Λ .··..··.
' \ : ,: :#·\ί.: :: :
Bohužel, (nižší)aikylaminy splňující první podmínku tím, ’·;
že obsahují aminoskupinu- vázanou k jinému než koncovému atomu uhlíku, jsou v převážné .většině chirální. Při omezení úvah na aminoalkany obsahující maximálně 8 atomů uhlíku, bylo stanoveno, že teoreticky existuje, alespoň 130 možných . 4 . i ‘ homologických a izomerních aminů, ve kterých je aminoskupina vázána k jinému než trisubstituovanému atomu uhlíku (aby mohla • . . i být sloučenina donorem aminoskupiny, musí obsahovat alespoň jeden volný atom vodíku vázaný' ke'stejnému atomu uhlíku jako aminoskupina). Z těchto 130 >v úvahu přicházej ících.'. donorů; .' aminoskupiny obsahuje méně než •.polovina (54) aminoskupinuvázanou k jinému než koncovému 'atomu uhlíku a z této skupiny je 93 procent (50) v úvahu přicházejících donorů aminoskupiny, . chirálních. Takže pouze 4' .z* uvedených alkylaminů obsahujících. ;*. aminoskupinu vázanou k jinému než. koncovému atomu uhlíku jsou· · ř achirální, avšak z těchto -čtyř.aminů není z finančních důvodů :
• a z hlediska dostupnosti možné .použít tyto tři sloučeniny,:
* *,, ; * , v ,,,
3-aminopentan, 2,2-dimethy.l-3-aminopennan a 4-aminoheptánl . ' PÍP -1 z ' P Z uvedeného tedy vyplývá,, že ze všech (nižších)alkyl·aminu, :
které jsou teoreticky vhodné-.pro použití jako donory , · ··* ·* aminoskupiny, pouze 2-aminopropan (i) obsahuje aminoskupinu :
vázanou k jinému než koncovému atomu uhlíku a prouc je termodynamicky výhodnější něž aikylaminy obsahující, aminoskupinu vázanou ke koncovému atomu uhlíku, (ii) jé / « · ;
> JI ., ' * ;
achirální, takže veškeré jeho ninožství je k dispozici pro ..
Λ- V·'· ' z ' reakci a (III) je přij atelný. z (hlediska sve ceny a ! dostupnosti. Další výhodou je, že při použití 2-aminopropanu vzniká jako vedlejší produkt aceton, který sám o sobě je komerčním produktem. ; P PyP <
' ‘;f .
í t
J.
•»'3 '
V-·*’·· '· ’’· /7 , i '* ' x·í&t ' ·/·/ *·.. *· ··
-s,·. ϊ·'- .» ·· . . .· . . . ·· · . ‘ i4 · · · _·· ; · · · * > Λ’ · · '·» ·» · · · ·· ·
enzymatickou přeměnu·je možné provést běžnými postupy pomocí izolovaných, ale nerostoucích přípravou rozpustné transámínasy aminokyseliny:
Vlastní kultivačními buněk, nebo ;
Transamiriasa aminokyseliny může mít volnou. formu,, kterou může 1 *
být extrakt neobsahující buňky nebo celobuněčný přípravek, , j / nebo může.být iriiobilizována na matrici vhodného nosiče jako je, λ síťovaný dextran nebo agarosa, oxid křemičitý, polyamid nebo celulosa. Dále může být-rovněž‘.énkapsuTována v polyakrylamidu,· 1 alginátech, vláknech a podobně.^Způsoby imobilizace jsou >·.
popsány v odborné literatuře' (například v Methods ’of
Enzymology, 1976, 44). './,_/ · v 1.- f
I když to není nezbytné;' j:e obecně výhodné, pokud se do - | reakční směsi přidává zdroj’pyridoxaminu, jako je · ’ ·!
pyridoxalf osfát. *)/·'.' ' ’ ' ‘ / γ >'/. . ' '·
Příklady provedení vynálezu ' ,
Příklad 1 ‘
Předmětný vynález je možné·/ilustrovat na příkladu přípravy , : ·’ \ (S)-l-methoxy-2-aminopropanu, který.je chemickým meziproduktem, í při syntéze agrochemických. Chemikálií, která zahrnovala \ ·· kontaktování methoxyacetonu ,’š transaminasou v přítomnosti 1
2-aminopropanu, který sloužil·'jako donor aminoskupiny, přičemž 1 reakce byla ponechána probíhat dokud nedošlo k přeměně ;
’ λ· ř · podstatného množství methoxyacetonu na (S)-l-methoxy-2-aminopropan (přičemž 1 zároveň docházelo '
- .'/* /i , » , . · , , k přeměně 2-aminopropanu. na' aceton) '.a izolaci tak.tp vzniklého (S)-l-methoxy-2-aminopropanu. Celou tuto enzymatickou přeměnu, t. vyjadřuje následující reakční schéma: . ' //
**·** * 0«^ • 0 . · 0 • ' ··
0 fy·· • 0 • · • • 0 0
fy • • 0 0 0 • 0 0 0
0
• · • • · • 0 • 0 0 0
• O « · · 09 • 0 • 0 00
NH.
CHrC-CHrO- CH. + CH.—CH—CH.
4Í«.,
NH.
ch3-ch- ch—o—ch3 (S) + ch-c-ch3 • · i t ,, /· '·;
milimolů dihydrogenfosforečnanu sodného a 250 mililitrů ' y. ' .
koncentrované kyseliny chlorovodíkové bylo přidáno do
1000 mililitrů vody. Směs byla ,v‘ ledové lázni ochlazena na teplotu 5 až 10 °C a bylo k ní 'postupně přidáno 258 mililitrů- -j 2-aminopropanu a 206 mililitrů 98'procentního methoxyačetonu. Vzniklá směs byla mí chána a·, j eg ί,.ρΗ bylo podle potřeby upraveno hydroxidem sodným’ nebo kyselinou chlorovodíkovou na hodnotu 7,5. Směs byla převedena do^reaktoru s kulatým dnem'o objemu 3 litry, který byl opatřený míchadlem a zařízením pro regulaci teploty. Po ustálení teploty reakční směsi na teplotě 30 ± 1 °C k ní byly přidány 0,2 milimolů pyridoxal-5'-fosfátu. ' .
V případě potřeby bylo pH směsi -znovu upraveno na hodnotu 7,5 ’*í ' ' ' a objem směsi byl vodou upraven ,na.-1800 mililitrů. , ’ ·
Enzymový roztok byl připraven odděleně. K 200 mililitrům ’ 5 milimolárního roztoku fosforečnanů sodného (jehož.pH bylo 7,5) byly přidány 0,2 milimolů pyridoxal-5'-fosfátu a 2 gramy (hmotnost v sušině) buněk Bacillus, (které obsahovaly (S)-transamiriásu. Po úplné suspendaci.buněk byl vzniklý enzymový roztok přidán do shora uvedené reakční směsi.
· •‘'«•♦’φ·#' χ · ·-, ι·· ί·\ · · ·~ ,··
Λ . · S’· Φ , V · ♦ 9 4 9 9 '-> <ο ' « · 9' _·'· · · < 4 ·· · · .· · · ···♦ • Φ 9 9 9 9 9 9 8 9-9 9 9 #1
·. r ” ί
Výsledná živná půda obsahovala 1,5 molu 2^aminopropanu á
-i
1,0 mol methoxyacetonú. Reakce probíhala 8 hodin při teplotě 30 ± 1 °C a pH 7,5, přičemž po této době reakční srňěs obsahovala 0,6 molu (S)-l-methoxy-2-aminopropánu ve, více než99 procentním enantiomerním přebytku (ee) .
Reakce byla ukončena přidáním 5.mililitrů koncentrované.
kyseliny chlorovodíkové. Následně byla provedena mžiková destilace pro odstranění jediné frakce, která byla tvořena nezreagovaným methoxyacetonem a vedlejším produktem, kterým byl aceton, přičemž tuto frakci bylo možné později rozdělit samostatnou kolonovou destilací. Pro deprotonaci áminů bylo do reakční směsi přidáno 270 mililitrů 50 procentního . vodného . ..
' ' .* ‘' 7 ' ' ' .. -l·’ roztoku hydroxidu sodného. 'Poté byly aminy ze směsi izolovány: j destilací ve formě jediné frakce’a (Si-l-methoxy-2-aminopropan byl oddělen od zbytkového.2-aminopropanu samostatnou.
destilací, kterou bylo získáno ‘125/gramů (S)-l-methoxy-2-amin.opropanu obsahuj ícího 50 procent vody . Jak ) ...
vyplynulo ze stanovení plynovou chromatografií, byl tento.... - ~ f produkt z více než 99. procent- chemicky i enantiómerne cisty. ’
h.. . . ' > , J· í
Příklad 2 ' 7 i • . 7'. ; ' i
Předmětný vynález je možné dále ilustrovat na -příkladu ? ' syntézy L-alaninu, která ‘zahrnovala kontaktování kyseliny ·'· pyrohroznové s transaminasou v přítomnosti 2-aminopropanu, který sloužil jako donor aminoskupiny, přičemž reakce byla ponechána probíhat dokud nedošlo k přeměně podstatného množství kyseliny pyrohroznové na L-alanin, přičemž zároveň docházelo k přeměně 2-aminóprópánu na aceton. Celou tuto . enzymatickou přeměnu vyjadřuje následující reakční'schéma: .
&
1' •τ
'·»« 9 9 9 • ·· 9 9 9 ••'i 9 99 9 9 9 9 ‘9 9 . • • ·» 9 9 9
9 • •
'· · • 9 9 9 9 • • • 9
• O 9 99 9 9 99 ·· 99
O nh2
II 1 -►
CH-C— -COOH + CH-CH—CH3
NH, 1 0
CH-CH— COOH + ch-c-ch3
(S)
0,165 gramu (50 milimolů)’ sodné soli kyseliny pyrohróznové a 0,23 mililitru 6,5 molárního'roztoku (50 milimolů) hydrochloridu isopropylaminu bylo rozpuštěno ve '
29,0 mililitrech 50 milimolárního roztoku U-.dihydrogenfosforečnanu sodného .a pH -Směsi bylo upraveno na 7,5. Ke směsi bylo postupně přidáno 8,0 miligramů . ' (0,03 milimolu) pyridoxalfosfátua'8 miligramů buněk E. coli, které obsahovaly (S)-transaminásu,. takže výsledný objem směsi ’ byl 30 mililitrů a výslednéhpH. směsi bylo 7,5. Po inkubaci při teplotě 30 °C po dobu 24 hodin byla vysoko-účinnou kapalinovou* chromatografii (HPLC) a plynovou 'Chromatografii (GC) stanovena koncentrace isopropylaminu, acetonu a L-alaninu, přičemž ’ . stanovená hodnota koncentrace_L-alaninu byla 45,6 milimolu, což byla hodnota ekvivalentní k rovnovážné konstantě (Keq) výše uvedené reakce při stonásobnémpřebytku. ;
Při provedení analogické*reakce s 0,3 gramu buněk E. coli, které obsahovaly (R)-transaminásu, bylo dosaženo konverze na D-alanin, jehož koncentrace byla stanovena na 46 milimolů.
• · ·' · » · · I ·» ·· l·
Příklad 3 ť
Syntéza L-alaninu .
Při samostatném příkladu syntézy L-alaninu bylo . .
110,0 gramů (1 mol) sodné soli kyseliny pyrohřoznové a 153 mililitrů 6,5 molárniho roztoku (1 mol) hydrochloridu isopropylaminu rozpuštěno y 800 mililitrech 50 milimolárního ř ipufru tvořeného roztokem dihydrogenfosforečnanu sodného a-pH .· směsi bylo upraveno na 7,5. Ke směsi bylo postupně přidáno 2 65 miligramů (1,0 milimol..). pýridoxalfosfátu a 5 gramů buněk E. coli, které obsahovaly(S)-transaminasu, takže výsledný ' ‘ objem směsi byl 1 litr a.výsledné,pK směsi bylo' 7,5. Po Λ , inkubaci při teplotě 30 °C po' dobu 2 4 hodin byla vysokoúčinnou kapalinovou chromatografií (HPLC) a'plynovou chromatografií· ; (GC) stanovena koncentrace išoprdpylaminu a'L-alaninu, ‘ ý respektive acetonu, přičemž stanovená hodnota koncentrace L-alaninu byla 97 0 milimóíůý ‘Což byla hodnota ekvivalentní · , k rovnovážné konstantě (Koq) výše uvedené reakce při přibližně.. j , .·.'·.’ λ' ' '*· ' tisícinásobném přebytku.
Příklad 4 •7· - '·,·i'; r·
Syntéza kyseliny L-2-aminomáselné· . . ' · '
186 miligramů (50 milimolu1);. sodné soli kyseliny ketomáselné a 0,23 mililitrů 6, 5'molárniho roztoku ύ· (50 milimolů) isopropylamihútbýlo.rozpuštěno ve
29, 0 mililitrech 50 milimblárníholpufru, kterým byl roztok dlhydrogenfosforečnanu sodného, a pH směsi bylo upraveno na
7,5 . Ke směsi bylo. postupně· přidáno 8,0 miligramů
Γ
·« fc· . fc - ·.· - • * 9 9 • ·
· • •
w- '9 • • • « • · ·' ·
• • fc · • «> • 9 9 fc fc' fc
« « • • • « • • · • ·
(0,03 milimolu) pyridoxalfosfátu a 100 miligramů buněk ·' ·:· . .. .--)- < ,t
E. coli, které obsahovaly (S)-transaminasu, takže výsledný ;objem směsi byl 30 mililitrů a výsledné pH směsi bylo 7,5. Po ., inkubaci při teplotě 30 °C po dobu 24 hodin byla vysokoúčinnou kapalinovou chromatografií (HPLC) stanovena koncentrace isopropylaminu a kyseliny L-2-aminomáselné a plynovou chromatografií (GC) byla stanovena koncentrace acetonu, přičemž stanovená hodnota koncentrace kyseliny
L-2-aminomáselné byla 48 milimolu, což byla hodnota ekvivalentní k rovnovážné konstantě (Keq) reakce při pětisetnásobném přebytkutc j
Příklad 5 ; . -' ' ;
. ..:· V J' i.
Syntéza dalších aminokyselin·. \. / :
Postupem, který se v.podstatě shodoval s postupem popsaným v příkladu 4, byla provedená -syntéza L-glutamátu, L-methióninu a L-norvalinu, přičemž jáko/výčhozí materiál sloužily sodné soli odpovídajících ketokyselin':. kyseliny 2-ketoglutarové -,v (252 miligramů, 50 milimolu) , kyseliny ’
4-methylthio-2-oxomáselné. (255 -miligramů, 50 milimólů), * respektive kyseliny 2-ketovalerové (207 miligramů, milimolu). Ve všech případech došlo ke vzniku pouze ' L-isomerů odpovídajících aminokyselin, jejichž koncentrace- * · byly 45 milimolu, 47 milimolu, - respektive 46 milimolu.

Claims (3)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob zlepšení stereoselektivní syntézy chirálního aminu, při které se keton kontaktuje s transaminasou v přítomnosti donoru aminoskupiny, vyznačující se tím, že zahrnuje použití 2-aminopropanu jakožto donoru aminoskupiny.
  2. 2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že-chirálním. aminem je chirální aminokyselina.
  3. 3. Způsob výroby (S)-l-meth'óxy-2-aminopropanu vyznačující se tím, že zahrnuje kontaktování methoxyacetonu s transaminasou v přítomnosti ;
    2-aminopropanu, jakožto ;donoru aminoskupiny,: do okamžiku,! kdy dojde k přeměně podstatného množství methoxyacetonu na (S)-l-methoxy-2-aminopropan a k přeměně 2-aminopropanu na aceton, a izolaci (S)-l-methoxy-2-aminopropanu. .
CZ20003177A 1998-03-11 1999-03-10 Způsob zlepšení enzymatické syntézy chirálních aminů CZ295882B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US7752098P 1998-03-11 1998-03-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20003177A3 true CZ20003177A3 (cs) 2000-12-13
CZ295882B6 CZ295882B6 (cs) 2005-11-16

Family

ID=22138554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20003177A CZ295882B6 (cs) 1998-03-11 1999-03-10 Způsob zlepšení enzymatické syntézy chirálních aminů

Country Status (23)

Country Link
EP (1) EP1075534B8 (cs)
JP (1) JP2002505884A (cs)
KR (1) KR20010034561A (cs)
CN (1) CN1154746C (cs)
AT (1) ATE295424T1 (cs)
AU (1) AU753904B2 (cs)
BR (1) BR9908797A (cs)
CA (1) CA2322605A1 (cs)
CZ (1) CZ295882B6 (cs)
DE (1) DE69925267T2 (cs)
ES (1) ES2243051T3 (cs)
FI (1) FI20001805A7 (cs)
HU (1) HUP0101056A3 (cs)
MX (1) MXPA00008573A (cs)
NO (1) NO319671B1 (cs)
NZ (1) NZ506405A (cs)
PL (1) PL342882A1 (cs)
PT (1) PT1075534E (cs)
RU (1) RU2213142C2 (cs)
SK (1) SK284352B6 (cs)
TR (1) TR200002604T2 (cs)
UA (1) UA64784C2 (cs)
WO (1) WO1999046398A1 (cs)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60013939T2 (de) 1999-03-19 2005-10-06 Sumitomo Chemical Co. Ltd. Stereoselektive Transaminase, deren kodierende Gen und deren Verwendungen
JP2001190298A (ja) * 2000-01-13 2001-07-17 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 光学活性ｎ−メチルアミノ酸の製造方法
EP1818411A1 (en) * 2006-02-13 2007-08-15 Lonza AG Process for the preparation of optically active chiral amines
DE102007042600A1 (de) 2007-09-07 2009-03-12 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung von enantiomerenangereichten Aminen
HUE052297T2 (hu) 2009-01-08 2021-04-28 Codexis Inc Transzamináz polipeptidek
JP5707344B2 (ja) 2009-02-26 2015-04-30 コデクシス， インコーポレイテッド トランスアミナーゼ生体触媒
WO2011005477A1 (en) 2009-06-22 2011-01-13 Codexis, Inc. Transaminase reactions
SG178842A1 (en) * 2009-09-02 2012-04-27 Lonza Ag A process for the identification and preparation of a (r)-specific omega-transaminase
HUE038434T2 (hu) 2010-06-17 2018-10-29 Codexis Inc Biokatalizátorok és módszerek (S)-3(1-aminoetil)-fenol szintéziséhez
EP2606139B1 (en) 2010-08-16 2015-07-15 Codexis, Inc. Biocatalysts and methods for the synthesis of (1r,2r)-2-(3,4-dimethoxyphenethoxy)cyclohexanamine
KR20130119503A (ko) * 2011-08-16 2013-10-31 엠비오 리미티드 광학활성 키랄 아민의 효소적 합성
CN104630170A (zh) * 2013-11-08 2015-05-20 中国科学院天津工业生物技术研究所 一种来源于里氏木霉的新(r)-转氨酶及其应用
CN114134126B (zh) * 2021-10-28 2023-12-05 浙江大学杭州国际科创中心 转氨酶及其突变体在制备(s)-1-甲氧基-2-丙胺中的应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4950606A (en) * 1989-06-22 1990-08-21 Celgene Corporation Enantiomeric enrichment and stereoselective synthesis of chiral amines
US5300437A (en) * 1989-06-22 1994-04-05 Celgene Corporation Enantiomeric enrichment and stereoselective synthesis of chiral amines
DE69635082T2 (de) * 1995-10-23 2006-06-01 Kaneka Corp. Verfahren zur herstellung optisch aktiver aminoverbindungen

Also Published As

Publication number Publication date
EP1075534B1 (en) 2005-05-11
RU2213142C2 (ru) 2003-09-27
EP1075534A1 (en) 2001-02-14
NO20004036D0 (no) 2000-08-11
NO319671B1 (no) 2005-09-05
HUP0101056A2 (hu) 2001-07-30
JP2002505884A (ja) 2002-02-26
EP1075534B8 (en) 2005-07-06
CN1154746C (zh) 2004-06-23
CZ295882B6 (cs) 2005-11-16
MXPA00008573A (es) 2003-07-14
SK13382000A3 (sk) 2001-05-10
ATE295424T1 (de) 2005-05-15
AU753904B2 (en) 2002-10-31
HUP0101056A3 (en) 2006-03-28
NZ506405A (en) 2003-08-29
TR200002604T2 (tr) 2000-11-21
NO20004036L (no) 2000-10-27
FI20001805A7 (fi) 2000-09-11
KR20010034561A (ko) 2001-04-25
AU2993899A (en) 1999-09-27
CA2322605A1 (en) 1999-09-16
WO1999046398A1 (en) 1999-09-16
HK1035000A1 (en) 2001-11-09
UA64784C2 (en) 2004-03-15
PL342882A1 (en) 2001-07-16
SK284352B6 (sk) 2005-02-04
CN1292828A (zh) 2001-04-25
EP1075534A4 (en) 2003-07-09
BR9908797A (pt) 2000-12-12
PT1075534E (pt) 2005-09-30
DE69925267T2 (de) 2006-01-26
FI20001805L (fi) 2000-08-15
ES2243051T3 (es) 2005-11-16
DE69925267D1 (de) 2005-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2087536C1 (ru) Способ энантиомерного обогащения смеси двух энантиомерных хиральных аминов
US8728750B2 (en) Process for preparation of optically active N-protected 3-aminopyrrolidine or optically active N-protected 3-aminopiperidine and the corresponding ketones by optical resolution of the racemic amine mixtures employing a bacterial omega-transaminase
CZ20003177A3 (cs) Způsob zlepšení enzymatické syntézy chirálních aminů
HK1008052B (en) Enantiomeric enrichment and stereoselective synthesis of chiral amines
JPS63500983A (ja) 結合アミノトランスフェラ−ゼを用いたアミノ酸の合成
US6133018A (en) Enzymatic synthesis of chiral amines using -2-amino propane as amine donor
US20010031487A1 (en) Process for producing optically active amino compounds
Winkler et al. Principles and results of stable isotope labelling of L-α-Aminoacids by combined chemical and enzymatic methods
JP6275642B2 (ja) 光学活性キラルアミンの酵素的合成
HK1035000B (en) Improvements in the enzymatic synthesis of chiral amines
CZ283867B6 (cs) Způsob enantiomerického obohacování a stereoselektivní syntézy chirálních aminů
JPWO1997015682A1 (ja) 光学活性なアミノ化合物の製造方法
SK280218B6 (sk) Spôsob enantiomérneho obohacovania a stereoselektí

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20070310