[发明专利]一种酶法合成布瓦西坦手性中间体的方法

说明书

本发明公开了一种酶法合成布瓦西坦手性中间体的方法，即利用具有腈水解活性的酶催化3‑氰基己腈水解合成布瓦西坦手性中间体(R)‑3‑氰基己酸的方法，具有腈水解活性的酶是将SEQ ID NO.2所示氨基酸序列第140位或第175位氨基酸进行单突变或双突变获得的。本发明腈水解酶突变体与野生型相比活力提高了10倍，ee值由39提升至300以上，底物转化率45％，产物ee可达98.5％；然后利用(R)‑3‑氰基己酸经催化加氢合成(R)‑3‑氨甲基己酸的收率达到85％以上。本发明合成路线短、反应条件温和、原子经济性高，可应用于工业化合成布瓦西坦中间体。

(一)技术领域

本发明涉及一种酶法合成布瓦西坦手性中间体的方法，特别涉及利用具有腈水解活性的酶合成布瓦西坦手性中间体的方法。

(二)背景技术

布瓦西坦，化学名为(2S)-2-[(4R)-2-氧代-4-丙基-1-吡咯烷基]丁酰胺，是比利时优时比制药公司(UCB)研发的新一代抗癫痫药物，其化学结构如式(I)所示。

布瓦西坦在临床上用于治疗全身性癫痫，是突触囊泡蛋白2A(SV2A)的高亲合体配体，同时对钠离子通道具有一定的抑制性。2016年2月，美国食品药品管理局(FDA)批准布瓦西坦上市，成为治疗癫痫的新一代药物，市场前景广阔。化合物(II)和化合物(III)是众多布瓦西坦合成路线的关键手性中间体，它们可由(R)-3-氨甲基己酸(IV)关环合成。因此，构建一种绿色高效、本质安全和高原子经济性的(R)-3-氨甲基己酸(IV)制备方法对布瓦西坦工业化生产具有重要意义。

目前，化合物(IV)的合成路线主要有以下两条：

路线一：以手性苯乙胺拆分化合物(VIII)，得到化合物(VII)，再在次氯酸钠或者次溴酸钠作用下，经霍夫曼降解得到化合物(IV)(CN113045468A)。该方法手性拆分步骤复杂，拆分收率较低，同时产生少量的异构化杂质，不利于工业化生产。

路线二：以化合物(X)为起始原料，分别与二异丁胺和溴代乙酸酯反应合成化合物(IX)，再经转氨酶催化还原胺化制备手性化合物(IV)(WO2016075082)。该方法合成工艺复杂，产物ee值仅为90％左右，难以满足工业化生产需求。

生物催化有机腈水解具有选择性严格、反应条件温和以及可持续发展等显著优势，已成为制备手性羧酸的重要方法。本发明通过腈水解酶区域、立体选择性水解3-氰基己腈高效合成(R)-3-氰基己酸(V)，再加氢还原合成(R)-3-氨甲基己酸(IV)，进而制备布瓦西坦中间体化合物(II)和化合物(III)。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种酶法合成布瓦西坦手性中间体的方法，特别是利用具有腈水解活性的酶催化3-氰基己腈水解合成(R)-3-氰基己酸的方法，再通过(R)-3-氰基己酸加氢还原合成(R)-3-氨甲基己酸，构建一种全新的布瓦西坦酶法合成工艺，对于实现布瓦西坦的工业化绿色合成具有重要意义。

本发明采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种酶法合成布瓦西坦手性中间体的方法，所述方法为利用具有腈水解活性的酶催化3-氰基己腈(VI)水解合成(R)-3-氰基己酸，具体为：以含具有腈水解活性的酶编码基因的重组基因工程菌经诱导表达后获得的湿菌体为催化剂，以3-氰基己腈(IV)为底物，以pH 7-8的缓冲液或水为介质构成反应体系，在20-40℃、200-600rpm(优选30℃、300rpm)条件下反应完全后，反应液分离纯化获得(R)-3-氰基己酸(V)；所述具有腈水解活性的酶为腈水解酶，所述腈水解酶是将SEQ ID NO.2所示氨基酸序列第140位或第175位氨基酸进行单突变或双突变获得的。