[发明专利]一种树脂固定卤醇脱卤酶催化合成(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种阿伐他汀中间体的制备方法，尤其涉及一种树脂固定卤醇 脱卤酶催化合成(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯的工艺，属于医药化工领域。

背景技术

科学家研究发现他汀类药物不仅具有强大的降脂作用，还具有多种功效， 它能改善血管内心肌细胞重塑和抑制心脏电生理重塑，防止心肌细胞凋亡和调 节心脏植物神经功能等等。他汀类药物的出现是心血管疾病治疗史上一个重要 的里程碑，并成为目前临床上用于智联各类高脂血症、防治动脉粥样硬化及冠 心病的助理血脂调剂药物，也是全球医药市场著名的“重磅炸弹”级药物。阿 托伐他汀钙是目前世界上最畅销的降血脂药，是HMGCoA还原酶抑制剂。阿托伐 他汀钙手性侧链有两个羟基，是与HMGCoA还原酶识别的药效团，合成侧链涉及 的中间体主要有ATS-5和(3R,5S)-6-氯二羟基己酸叔丁酯。其中，ATS-5是关 键中间体。

目前合成ATS-5((R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯)的方法主要有不对称合成 法和微生物转化法等。发酵法制备ATS-5还处于实验室研究阶段，并且存在效 率低的问题；不对称合成技术是使用一种对映体催化剂，与一种底物进行反应， 使之只形成一个对映体的手性化合物的不对称合成方法。其中又可分为化学催 化不对称还原和生物催化不对称还原。

不对称合成又称为手性合成，它以具有手性活性中心的物质作为原料，在 保留活性中心的前提下通过化学方法或者生物方法，合成新的手性化合物。化 学不对称法合成ATS-5需要手性底物作为原料，使用的手性催化剂大多含重金 属且合成技术复杂，重金属也会对环境造成污染，治理污染导致成本偏高，最 终产物的光学纯度也低于生产要求，因此不适用于制药行业。

为了提高ATS-5的收率特别是其光学纯度及减少污染，酶法制备ATS-5工 艺得到了广泛的研究。常用的酶主要有卤醇脱卤酶(EC4.5.X.X)、羰基还原酶(EC 1.1.1.184)、腈水解酶(EC3.5.5.1)和脂肪酶(EC3.1.1.3)。研究表明，脂肪 酶催化时，经过3h反应，尽管ATS-5的收率可达99％，但手性成份只有50％。 Moen研究表明，在脂肪酶催化下，氨化率为98％，中间体进一步在其他催化剂 下发生反应，ATS-5收率可达95％，然而，由于后一步催化剂太贵，限制其工业 化应用。腈水解酶催化以3-羟基戊二腈为起始底物，合成ATS-5。Robertson等 从DNA文库中得到137种腈水解酶，发现其中一种可催化3-羟基戊二腈去对称 生成ATS-5，其收率可达98％，然而随着底物浓度增加，手性化合物含量则下降， 因而限制其规模化生产。羰基还原酶催化时，需要添加NADH，而通过外部直接 添加NADH无疑会增加成本，工业上没有实际可操作性为此，研究通过构建辅酶 再生系统来提高羰基还原酶催化效率，如通过Leifsonia产生乙醇脱氢酶催化 合成手性化合物进一步再生辅因子；通过Candidamagnoliae产生羰基还原酶 及Bacillusmegaterium产生葡萄糖脱氢酶相偶合，催化COBE生成(S)-CHBE， 然而，上述研究目前尽限于实验室规模，离工业化生产还有一定距离。

与羰基还原酶、腈水解酶和脂肪酶相比，卤醇脱卤酶(HHDH)具有一定优势， 在不需任何辅酶情况下，HHDH催化底物(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯(ATS-4)脱去 卤元素，成环氧化合物，后者受到氰基进攻，转化为ATS-5。合成过程中，HHDH 起重要催化作用(如下式)。

ATS-5作为高新技术认定产品，以(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯为底物，在HHDH 催化下，脱去氯，成环氧化合物，后者与氰化钠经过8h反应，生成ATS-5。所 生成的混合液首先通过活性碳吸附，去除HHDH残留物及其他杂物，过滤得到含 ATS-5上清液，醋酸乙酯萃取，蒸馏及精馏，得ATS-5终产品。

尽管目前该产品已产业化，整个反应已完成小试，其中用75mL(48U/mL)脱 卤酶催化反应45g(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯，在温度为49℃，pH在6.90-7.00 之间，反应6小时之后(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯转化率为95％，ATS-5得率为 86％，具有较高的工业应用价值，但该工艺仍存在以下问题：