[发明专利]D-丝氨酸酶法转化制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及D-丝氨酸酶法转化制备方法。

二、背景技术

D-氨基酸及其衍生物广泛应用于医药等领域，它是合成新药如抗菌和抗病毒药物、食品添加剂如人工甜味剂的重要中间体。其中D-丝氨酸是一种内源性脑信息协传物质，它可以用于预防或治疗脑缺血缺氧所致脑损伤。近年来人们发现在哺乳动物中枢神经系统中存在着区域性的高浓度D-丝氨酸，它作为N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体的内源性配体，在中枢神经系统的产生、代谢和生理药理等方面具有重要作用。此外，D-丝氨酸不仅用于合成治疗结核病的特效药D-环丝氨酸，还可作为制备其它医药中间体的重要原料。

D-氨基酸很难从自然界中获得，目前研究或产业化一般通过拆分外消旋丝氨酸的方法制备，拆分的方法有化学拆分、物理拆分及酶拆分。

1、化学拆分法

2005年，秦为民等(化学试剂，2005，11)以2-N-(N’-苄基)脯氨酰-氨基-二苯甲酮甘氨酸席夫碱Ni(II)复合物与聚甲醛反应，生成2-N-(N’-苄基)脯氨酰-氨基-二苯甲酮丝氨酸席夫碱Ni(II)复合物，经水解制备了D-或L-丝氨酸。

2007年，吴刘洋等(氨基酸和生物资源，2007，2)以DL-丝氨酸为原料，经甲酯化后与L-2，3-二苯甲酰酒石酸反应得到D-丝氨酸甲酯·L-2，3-二苯甲酰酒石酸盐，经水解制得D-丝氨酸，总收率为74.8％。

2、物理拆分法

2007年，Seung-Hee Son等(Journal of Applied Polymer Science，2007，104)以界面聚合技术制备了分子印迹复合膜，该膜能选择性透过D-丝氨酸。当光学拆分外消旋丝氨酸时，D-丝氨酸的扩散速率比L-丝氨酸快，复合膜中丝氨酸对映体过量值达80％左右。

2007年，马云峰等(CN 1900052A)以诱导结晶法制备左旋丝氨酸和右旋丝氨酸，收率96％以上。

3、酶法

2006年，朱延新等(CN 1834257A)以乙酰甘氨酸为起始原料，与甲醛反应直接制备乙酰-DL-丝氨酸，进而用酰化酶或蛋白酶拆分得到D-丝氨酸。

2006年，池田创等(CN 1280424C)利用高活性的L-丝氨酸脱氨酶重组菌株，与含有DL-丝氨酸的介质混合分解L-丝氨酸，然后从该介质中提取残存的D-丝氨酸。

2007年，安乐城正等(CN 101040047A)构建了具有D-丝氨酸合成酶活性的基因工程菌，并利用该酶以甲醛和甘氨酸为原料制备D-丝氨酸。

2008年，庞敏等(食品与发酵工业，2008，10)以吲哚和DL-丝氨酸为底物，利用大肠杆菌E.coli色氨酸酶酶促转化，在生成L-色氨酸的同时得到D-丝氨酸。

此外，日本专利(Japanese Published Unexamined Patent Application No.61-152291)公开报导了通过微生物作用，由DL-羟甲基乙内酰脲生成N-氨基甲酰基-D-丝氨酸，然后水解得到D-丝氨酸的方法。日本专利(Japanese PublishedUnexamined Patent Application No.5-91895)将具有酪氨酸酶活性的微生物与含有DL-丝氨酸和酚的反应液互相作用，将L-丝氨酸转换成L-酪氨酸，分离提取残存的D-丝氨酸。

以上提及酶法制备D-丝氨酸的方法存在酶活低，L-丝氨酸分解不完全需要进行DL-丝氨酸分离，生成的D-丝氨酸浓度低等不利因素，用作D-丝氨酸工业生产都有难度。

氨基酰化酶由于具有高效性和广泛的底物特异性，在手性氨基酸生产中已被广泛应用。

2000年姚文兵等(中国药科大学学报，2000，31)以固定化牛肾氨基酰化酶拆分DL-丙氨酸。

2005年，钱绍松等(化工进展，2005，24)利用米曲霉的氨基酰化酶活性拆分了DL-茶氨酸，在最适条件下，L-茶氨酸收率达到理论收率的85％。

2005年，高大响等(氨基酸和生物资源，2005，27)选育了刺孢小克银汉霉9980菌株，并利用其氨基酰化酶拆分了DL-丙氨酸，D-丙氨酸得率达87.1％。

2006年，崔志芳等(化学反应工程与工艺，2006，22)利用从猪肾中提取的氨基酰化酶，对N-乙酰-DL-蛋氨酸进行了拆分，在最佳工艺条件下L-蛋氨酸的产率可达45％。