[发明专利]D－鸟氨酸和腐胺或其衍生物手性制备方法

说明书

                           技术领域

本发明属于手性化合物生物转化分离技术领域，具体地说是涉及一种手性有机化合物的制备方法，尤其是制备D-鸟氨酸和腐胺的方法，也可适用于其它手性D型氨基酸类化合物和脂肪胺或芳香胺的制备。

                           背景技术

D型氨基酸具有重要的生理功能，随着医药工业、食品工业及多肽合成科学发展，对光学纯氨基酸需求量急剧增加。但D-鸟氨酸(D-Ornithine，D-Orn)的生产方法较少，生产成本较高。通过发酵法较难获得D-鸟氨酸，而化学合成法合成得到的氨基酸多为外消旋体(DL型)，必须进行拆分。使用脱羧酶进行DL-氨基酸酶法生物转化是生产光学纯D型氨基酸有效方法之一。

鸟氨酸广泛应用于医药、食品和农药等领域。光学纯鸟氨酸衍生物发展目标是作为药物或医药中间体。L-鸟氨酸(L-Ornithine，L-Orn)是一种重要氨基酸，在医药、食品和饲料添加剂等方面具有广泛用途。D-鸟氨酸属于非天然氨基酸，具有独特的生物学特性，在多肽合成中具有重要作用。将多肽中某些L-氨基酸以D-鸟氨酸取代，可以使该多肽产生特殊生物学性质，如：D-鸟氨酸可以取代脑啡肽的第二位氨基酸形成Tyr-D-Orn-Gly-PheNH₂这一类似物，其生理作用是脑啡肽的数十倍。一些氨基酸类抗生素中杂入D-鸟氨酸时，难以被细菌酶降解而不至或减少抗药性产生。D-鸟氨酸及其衍生物还可用于无公害新型氨基酸农药合成，应用前景十分广阔。

本发明还涉及到1，4-丁二胺(腐胺)及其衍生物制备。鸟氨酸脱羧基生成腐胺(Putriscine，PUT)，后者再相继转变为精脒和精胺，这些统称为多胺类化合物。多胺是生物体内重要的代谢调控物质，是一种内源活性物质，广泛存在于一切生物体内，在生理pH下，多胺呈高密度的阳性电荷，参与核酸和蛋白质合成。与正常细胞生长和分化以及与肿瘤发生和发展密切相关。如1948年Herbs首先在细菌中发现多胺的存在，其后Ham和Bertossi分别于1964、1965年发现多胺在动植物细胞增殖中有重要作用。腐胺也能有效地保持植物愈伤组织的胚胎发生能力，并减少愈伤组织的褐化。因此，腐胺、亚精胺和精胺等多胺在调节生长发育、细胞的增殖及分化等各个方面具有重要的意义。腐胺也可用于生产工程塑料，尤其是聚酰胺-4，6的化合物现已成商品售出。

目前，制备D-鸟氨酸和腐胺的方法，主要有化学合成法、手性拆分法、生物发酵法等方法。

1.D-鸟氨酸制备方法

(1)生物转化方法

通过DL-鸟氨酸与一氯乙酸的乙酰化作用，得到α，δ-二氯乙酰基-DL-鸟氨酸，后使用从动物肾脏中提得乙酰化酶进行酶转化使α，δ-二氯乙酰基-DL-鸟氨酸中的α，δ-二氯乙酰基-L-鸟氨酸中的氯乙酰基被降解，通过分离得到L-鸟氨酸和α，δ-二氯乙酰基-D-鸟氨酸，而后再水解掉α，δ-二氯乙酰基-D-鸟氨酸的氯乙酰基，得到D-鸟氨酸。(J Biol Chem.1951；188(2)：643-646)

(2)不对称化学合成方法

利用氨基保护的丙氨酸与苯甲醛二甲缩醛为反应原料经环化反应得到恶唑烷酮，后分别与γ-碘代丁酸叔丁酯，叠氮基磷酸二苯酯(DPPA)反应，最后以甲醇为溶剂经把催化加氢得到相应D-鸟氨酸衍生物。该方法虽然为不对称合成方法，但是反应步骤较长，所用试剂与原料较为难寻，且价格高昂，不利于D-鸟氨酸的大规模制备。(Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters，1995；5(19)：2207-2210)

2.腐胺制备方法

合成腐胺已有大量合成路线，所有这些化学途径有如下缺点：起始材料从被认为是不可更新的化工原料获得，并将产生环境污染。制备腐胺经济可行和环境友好的方法是用可更新碳源以及使用活细胞的生物化学方法来合成腐胺。如利用微生物发酵方法，以适当的碳源和氮源为发酵底物，将具有鸟氨酸脱羧酶活性的微生物中产生的腐胺被排出到发酵培养液中，对发酵培养液中的腐胺进行收集(CN101006183，2005)。和通过对含有蛋白质作为主要的天然产品进行发酵生产腐胺(EP0726240)。

但是该两种方法都存在不能制备D-鸟氨酸的缺点，同时通常多胺类物质被认为对于生物化学生产中使用的任何细胞或微生物来说都是有毒的。因此，直到现在，人们仍然详细通过生物发酵的方法是不便获得多胺类化合物。