[发明专利]一种S-尼古丁的制备方法

说明书

本发明涉及生物合成技术领域，尤其涉及一种S‑尼古丁的制备方法。本发明开创性地利用胺氧化酶将1‑甲基吡咯烷氧化成对应的亚胺，然后在尼古丁合成酶催化下将该亚胺与烟酸缩合脱羧得到最终产品S‑尼古丁。该方法在一个反应体系中通过两步反应，即可获得手性专一的S‑尼古丁，合成路线短、收率高、反应条件温和易规模化生产；同时，原料来源广泛、价格低廉，生产成本较低，对环境友好，在显著降低尼古丁生产成本的同时也使得其更符合当今绿色工业生产的需求。

本申请为申请日为2021年8月10日，申请号为202110914222.4，发明名称为“一种S-尼古丁的制备方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及生物合成技术领域，尤其涉及一种S-尼古丁的制备方法。

背景技术

尼古丁是烟草中的重要成分，同时也是电子烟配方、某些烟碱类药物合成的核心原料。

传统的烟叶栽培、提取、纯化的方法占地面积大、耗费周期长，且由于提取中不可避免的会含有其它剧毒成本而导致人体危害大。因此利用化学或生物工艺直接合成成为S-尼古丁制备的重要途径。

几种常见的S-尼古丁制备方法：

路线I:化学法制备外消旋尼古丁。通过吡啶乙醛做原料，通过三步化学反应制备尼古丁消旋体，然后利用化学试剂或酶进行手性拆分得S-尼古丁。以上几步化学反应需要用到剧毒(NaCN等),易爆(RaneyNi氢化)等复杂危险生产工艺。(参考文献：国际专利WO2017/119003AI；“APROCESS FORTHE PREPARATION OF NICOTINE”)。

路线II:化学法直接制备S-尼古丁。利用吡啶乙胺作为起始原料，三步化学转化得到S-尼古丁。前两步反应催化剂昂贵，反应条件苛刻；最终收率也偏低(50％)。(参考文献:Josha T.Ayers,AAPS 2005,“A General Procedure for the EnantioselectiveSynthesis of the Minor Tobacco Alkaloids Nornicotine,Anabasine,andAnatabine”).

路线III:利用尼古丁前体麦司明(Myosmine)作原料，然后利用酶手性还原、化学试剂甲基化制备S-尼古丁。虽然该路线比较短，收率高，但由于使用昂贵的麦司明作为起始原料，故生产成本高。

以上三种经典的S-尼古丁制备工艺可以得出，路线I、路线II两种化学制备方法虽然也采用比较便宜的原料，整体路线也不长(三步或四步反应),但是反应所涉及到的化学催化剂昂贵(BF₃,LDA,NaBH₄)、操作危险(LDA,NaCN)等因素导致其规模化生产中的环境成本与安全成本都很高。路线III以麦司明作为原料，利用亚胺还原酶手性还原得S-去甲烟碱(nornicotine),然后采用化学法进行甲基化；该路线的缺陷是需要利用昂贵的麦司明作为原料，从而使整体生产成本大大增加。同时，随着科学技术的发展，国家对化学工业的绿色生产指数要求越来越高。因此，提供一种操作步骤简单、成本低、安全环保的S-尼古丁的生产工艺具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种S-尼古丁的制备方法，该方法以1-甲基吡咯烷与烟酸为原料，一次性转化成S-尼古丁，工艺简单，反应收率高，成本低，对环境友好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了胺氧化酶突变体，其氨基酸序列为：

如SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列；或

SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2经取代、缺失或添加一个或多个氨基酸获得的功能与SEQ ID NO:2相同或相似的氨基酸序列；或