專利名稱：制備左旋谷氨酸的方法
技術領域：
本發明屬于手性物質的制備技術，尤其是左旋谷氨酸(D-谷氨酸)的制備方法。
背景技術：
D-谷氨酸作為一種重要的手性源物質，在新藥開發，有機合成，多肽合成以及其酯類衍生物合成等領域所起到的重要作用越來越引起人們的關注。Alfonso de Dios等以D-谷氨酸為原料合成了具有抗菌活性的4-取代D-谷氨酸類，它們也是谷氨酸消旋抑制劑；2001年Joseph R.等人以D-谷氨酸為原料合成了一類有鎮痛作用的新型化合物；Sayah等以D-谷氨酸和四氫-2，5-二甲氧基呋喃為手性源首次合成了光學活性的化合物(R)-(+)-Myrmicarin 217；Ksander等以D-谷氨酸與其它氨基酸合成的二肽類化合物是血管緊張轉化酶阻抑劑，該二肽對治療高血壓有顯著作用。
隨著D-谷氨酸應用研究的日益深入，對D-谷氨酸的需求也越來越大，迫切需要對生產D-谷氨酸的方法進行深入研究。二十世紀六十年代美國專利(L.f.Harold，Resolution of DL-Glutamic acid.UP 2,929,842；S.Ingmar，Resolution of DL-Glutamic acid.UP 2,945,879；L.Joseph，Resolution ofDL-Glutamic acid UP 2,987,543.)報道了優先結晶法分離DL-谷氨酸得到D-谷氨酸，以后類似方法又陸續見諸報道。優先結晶法制取D-谷氨酸收率低，光學純度不高，在生產過程中為了使外消旋混合物飽和，必須采用間歇式結晶，延長了生產的周期，增加了生產成本。1987年日本專利(Soda K.，Manufacture of D-amino acid from ketocarboxylic acid by enzymes.JP62205790；Sato，H.，Microbal manufacture of D-glutamic acid.JP 6402595.)報道了在酶催化下由α-酮酸不對稱合成D-谷氨酸的方法，1997年GalkinAndrey(A.Galki et al，Conversion of α-keto acid to D-amino acids bycompling of four enzyme reactions.J.Ferment.Bioeng.1997，83(3)299-300.)等人對由α-酮酸不對稱合成D-谷氨酸的方法也進行了報道，但是由于手性源不易獲得并且反應步驟復雜使這一方法并未得到實際應用。隨著生物化學工業的發展，生物方法得到人們的重視并進行了深入研究，這在一系列日本專利(K.Y.Isobu，Enzymic manufacture of D-amino.JP11103887；Manufacture of D-Glutamic acid with Lactobacillus.JP 0253494；Microbalmanufacture of D-glutamic acid JP6402595.)中均有報道，該法的關鍵是生物催化劑，它可以是完整的微生物細胞或從微生物細胞中提取的酶。此法的優點是立體選擇性強、反應條件溫和、公害少、能完成一些化學合成法難以完成的反應。缺點是菌種篩選困難、酶制劑不易保存、反應時間長、反應底物濃度稀和產物后處理工作量大等。化學拆分法是研究最早的方法之一，1926年S.Sugasawa等(S.Sugasawa，J.Pharm.Soc.Japan，1926934.)以奎寧為拆分劑通過焦谷氨酸拆分得到D-谷氨酸，1954年H.Frederick(H.Frederic et al，Resolution of Glutamic Acid with l-Hydroxy-2-aminobutane.J.Am.Chem.Soc.，1954，76(10)2801-2803.)等人報道了用1-羥基-2-丁胺拆分DL-谷氨酸，得到了旋光純的D-谷氨酸，1994年FrancineAcher和RobertAzerad(A.Francine，A.Robert，Resolution and Regioselective Protection ofGlutamic Acid Analogues.I-Resolution of Diastereomeric α-BoroxazolidoneDerivatives.TetrahedronAsymmetry 5(4)731-744.)通過DL-谷氨酸的烷基衍生物分離水解得到了D-谷氨酸。前述所報道的方法中有的收率較低，有的拆分試劑昂貴，不適于工業化生產。因此，有必要研究新的拆分方法。
發明內容
技術問題；本發明的目的是針對以上所述制備D-谷氨酸所存在的問題，提供一種生產成本低、對環境污染小、收率較高的制備D-谷氨酸的方法。
技術方案我們按照已知方法首先使L-谷氨酸在酸催化下與無水乙醇反應得到L-谷氨酸乙酯，使其在催化劑存在下消旋得到DL-谷氨酸乙酯。然后使DL-谷氨酸乙酯與L-2，3-二苯甲酰酒石酸(L-DBTA)作用形成非對映體鹽。D-谷氨酸乙酯·L-DBTA鹽溶解度較小，首先從體系中結晶析出。分離后該晶體經兩步水解得到旋光純度99％以上的D-谷氨酸。該路線成本較低，實驗條件易于控制，產品純度高，隨著市場對D-谷氨酸需求的增加，將是一條極具開發潛力的合成路線。據我們所知，這是首次以L-DBTA為拆分劑用化學拆分法制備D-谷氨酸。
工藝路線為 拆分條件為將DL-谷氨酸乙酯與拆分劑按1∶0.5～1.2的比例溶于水中，在60～100℃下攪拌0.5～5.0小時，再冷卻至室溫，濾出結晶鹽。結晶鹽在水、酒精等溶劑中胺化，即得到光學純度較高的D-谷氨酸乙酯。
其原理為光學活性的氨基酸及其衍生物在催化劑存在下，通過形成希夫堿中間體，可以在一定溫度下消旋化，轉變成外消旋體，后者與手性有機酸作用生成非對映體鹽，可借助非對映體鹽在溶液中溶解度的差異將它們分開，進而制備光學活性氨基酸。本發明中，當向DL-谷氨酸乙酯溶液中加入拆分劑后，D-谷氨酸乙酯與拆分劑所生成的鹽在溶液中溶解度較小，從溶液中析出，L-谷氨酸乙酯所生成的鹽溶解度較大則留在溶液中。平衡一段時間后，通過過濾即可將它們分開。
由非對映體鹽胺化制D-谷氨酸乙酯所依據的是酸堿中和反應原理。在本發明中，較強的堿三乙氨與較強的酸D-谷氨酸乙酯·L-DBTA作用生成較弱的酸酒石酸銨鹽及較弱的堿D-谷氨酸乙酯。
D-谷氨酸乙酯在酸催化下水解可以得到D-谷氨酸。
有益效果本發明所用拆分劑容易合成且原料易得，拆分后拆分劑可以回收再利用；酯化、水解等工藝簡單；拆分所用溶劑是水，生產成本低，對環境污染小。在最佳條件下，D-谷氨酸乙酯拆分收率達到76％，D-谷氨酸光學純度達到99％以上。
綜上所述，本發明解決了由L-谷氨酸通過酯化、消旋、拆分、水解等步驟制備D-谷氨酸工藝。此工藝可用于工業生產。
具體實施例方式
實例1于100mL三口瓶中加入20g(0.11mol)DL-谷氨酸-γ-乙酯，10～200mL水，緩慢攪拌升溫至固體部分溶解，加入0.055mol～0.132molDL-DBTA，繼續升溫至80℃此時反應體系中固體溶解，在此溫度下攪拌反應1小時，降溫至20℃以下，攪拌反應兩小時使結晶完全，然后過濾分離得到白色晶體，水洗滌多次，干燥得23.2g D-谷氨酸乙酯·L-DBTA鹽，熔點158-162℃。拆分母液可用于回收L-谷氨酸-γ-乙酯。將D-谷氨酸乙酯·L-DBTA鹽置于250mL三口瓶中加入30～150mL乙醇和1～3倍量三乙胺常溫下氨化兩小時，過濾沉淀得到7.6gD-谷氨酸-γ-乙酯，收率76％，m.p.168-172℃，[α]D27＝-11.86(C＝1，H2O)。
實例27.6g D-谷氨酸-γ-乙酯置于100mL圓底燒瓶中，加入80mL稀鹽酸，煮沸2～4小時，將反應液蒸發濃縮至1/10左右，在20℃下用氨水調節pH值至3.3-3.5，繼續攪拌反應1小時后冰箱中靜置過夜，過濾，并用水沖洗，烘干，得到5.6g D-谷氨酸，收率87.97％。m.p.201-204℃。[α]D23＝-31.02°(C＝2，5mol/L HCl)。
權利要求
1.一種制備左旋谷氨酸的方法，其特征在于按照已知方法首先使L-谷氨酸在酸催化下與無水乙醇反應得到L-谷氨酸乙酯，使L-谷氨酸乙酯在催化劑存在下消旋得到DL-谷氨酸乙酯；然后使DL-谷氨酸乙酯與拆分劑L-2，3-二苯甲酰酒石酸作用形成非對映體鹽；分離所得的D-谷氨酸乙酯·L-DBTA鹽經胺化、水解得到旋光純度99％以上的D-谷氨酸。
2.根據權利要求1所述的制備左旋谷氨酸的方法，其特征在于DL-谷氨酸乙酯與拆分劑作用，是將DL-谷氨酸乙酯與拆分劑按1∶0.5～1.2的比例溶于0.5～10倍于DL-谷氨酸乙酯的水中，在60～100℃下攪拌0.5～5.0小時，再冷卻至室溫，濾出結晶并用水洗滌。
3.根據權利要求1所述的制備左旋谷氨酸的方法，其特征在于胺化所需要的堿是二甲胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺、甲乙胺、丙胺、丁胺。
4.根據權利要求1所述的制備左旋谷氨酸的方法，其特征在于胺化所用的溶劑為水和甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、丙酮。
全文摘要
制備左旋谷氨酸的方法屬于手性物質的制備技術，該方法按照已知方法首先使L－谷氨酸在酸催化下與無水乙醇反應得到L－谷氨酸乙酯，使L－谷氨酸乙酯在催化劑存在下消旋得到DL－谷氨酸乙酯；然后使DL－谷氨酸乙酯與拆分劑L－2，3－二苯甲酰酒石酸作用形成非對映體鹽；分離所得的D－谷氨酸乙酯·L－DBTA鹽經胺化、水解得到旋光純度99％以上的D－谷氨酸。DL－谷氨酸乙酯與拆分劑作用，是將DL－谷氨酸乙酯與拆分劑按1∶0.5～1.2的比例溶于0.5～10倍于DL－谷氨酸乙酯的水中，在60～100℃下攪拌0.5～5.0小時，再冷卻至室溫，濾出結晶并用水洗滌。本發明解決了由L－谷氨酸通過酯化、消旋、拆分、水解等步驟制備D－谷氨酸工藝。
文檔編號C07C229/24GK1709861SQ20051004073
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月24日 優先權日2005年6月24日
發明者蔣立建, 翟立海, 仕翔鳴, 祝陽, 王玉婷 申請人:東南大學