2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇的制备方法
阅读说明：本技术 2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇的制备方法 (Preparation method of 2- ((trans) -4-aminocyclohexyl) isopropanol ) 是由 蔡小飞 刘阳 孙丰来 李�杰 唐大林 叶家捷 朱景仰 傅小勇 陈民章 于 2020-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇的制备方法,主要解决现有合成方法反应复杂,手性纯度低,反应周期长的问题。本发明的制备方法包括以下步骤：以1,4-二氧杂螺[4.5]葵烷-8-羧酸乙酯为原料,在格式试剂甲基溴化镁存在下进行甲基化反应,然后脱除保护得到4-(2-羟基异丙基)环己酮；最后,在磷酸氢二钾-磷酸二氢钾缓冲液中,以异丙胺为氨基供体,将4-(2-羟基异丙基)环己酮通过转氨酶和辅酶催化将羰基转换为氨基得到2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇；所述转氨酶源自Vibrio Fluvialis JS17,具有SEQ ID NO.:1的氨基酸序列；所述辅酶为磷酸吡多醛；反应温度为25-30℃,反应时间为20-60h。采用本发明的方法,酶催步骤转化率87％以上,产品手性纯度为100％。(The invention discloses a preparation method of 2- ((trans) -4-aminocyclohexyl) isopropanol, which mainly solves the problems of complex reaction, low chiral purity and long reaction period of the existing synthetic method. The preparation method comprises the following steps: taking 1, 4-dioxaspiro [4.5] decane-8-carboxylic acid ethyl ester as a raw material, carrying out methylation reaction in the presence of a Grignard reagent, namely methyl magnesium bromide, and then removing protection to obtain 4- (2-hydroxy isopropyl) cyclohexanone; finally, in a dipotassium hydrogen phosphate-potassium dihydrogen phosphate buffer solution, isopropylamine is used as an amino donor, and 4- (2-hydroxyisopropyl) cyclohexanone is catalyzed by transaminase and coenzyme to convert carbonyl into amino to obtain 2- ((trans) -4-aminocyclohexyl) isopropanol; the transaminase is derived from Vibrio Fluvialis JS17, having the amino acid sequence of SEQ ID No.: 1; the coenzyme is pyridoxal phosphate; the reaction temperature is 25-30 ℃, and the reaction time is 20-60 h. By adopting the method, the conversion rate in the enzymatic step is more than 87 percent, and the chiral purity of the product is 100 percent.)
技术领域
本发明涉及化学合成领域，特别是涉及一种2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇的制备方法。
背景技术
前列腺素(PG)是一类具有生理活性，氧化脂质化合物。其衍生物(如前列腺素D(PGD))与哮喘、过敏性鼻炎、克拉伯病、杜兴氏肌肉营养不良症及系统性红斑狼疮等疾病的发生具有紧密联系。前列腺素D合成的关键酶之一是前列腺素D合成酶(PGDS)，研究其抑制剂的将为治疗相关疾病提供新的途径。
2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇是合成造血前列腺素D合成酶(PGDS)抑制剂的常用药物合成中间体。目前，2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇的制备，文献报道的合成方法及主要工艺路线如下：
以反式-4-(叔丁氧羰基氨基)环己甲酸为原料，分别在盐酸、苄基溴，甲基溴化镁和氢氧化铅等试剂的参与下，经四步反应得到2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇(例如，参考文献WO2013/13188,2013,A1；WO2016/210036,2016,A1)。该方法反应步骤复杂，耗时较长，产品收率仅为47.5％，且难以得到高手性纯度的产品。此外，反应试剂、催化剂昂贵，成本投入较大。以下合成路线为该工艺的产品合成路线。
上述2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇合成方法主要存在合成工艺复杂，耗时长，手性纯度低等缺陷，探索反应条件简单、环保且易于放大的合成路线，是当今研究的重要方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有的2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇的制备工艺普遍存在合成工艺复杂，耗时长，手性纯度低等缺陷，因而提供了一种新颖的2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇的制备方法，该方法具有反应步骤少、产物手性纯度高的优点。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
一种2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇的制备方法，其包括以下步骤：
在磷酸氢二钾-磷酸二氢钾缓冲液中，以异丙胺为氨基供体，将4-(2-羟基异丙基)环己酮(式C)通过转氨酶和辅酶催化将羰基转换为氨基得到2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇(式D)；
所述转氨酶源自Vibrio Fluvialis JS17，具有SEQ ID NO.:1的氨基酸序列；具体地所述转氨酶可选自S138、转氨酶S140、转氨酶S141和转氨酶S142中的至少一种。其中，转氨酶S138、转氨酶S140、转氨酶S141、转氨酶S142均是购自苏州汉酶生物技术有限公司的商品化试剂。
所述转氨酶的用量可为本领域此类催化反应常规所用，本发明中具体可为0.1-3.5g/g，其中所述用量为所述转氨酶与所述底物4-(2-羟基异丙基)环己酮的质量比。
本发明中所述辅酶具体可为磷酸吡多醛。
所述辅酶的用量可为本领域此类催化反应常规所用，本发明中具体可为0.01-0.4g/g，其中所述用量为所述辅酶与所述底物4-(2-羟基异丙基)环己酮的质量比。
具体的，转氨酶和辅酶催化的反应温度可为25-30℃，反应时间可为20-60h。
本发明中所述的催化完成后产品的转化率可达到87.51％-93.90％。
本发明所述的制备方法具体可包括如下步骤：将转氨酶和辅酶加入含有氨基供体的磷酸氢二钾-磷酸二氢钾缓冲液中，调节反应体系pH为6.5-8.0；将4-(2-羟基异丙基)环己酮(C)溶于二甲亚砜中，加入有转氨和辅酶的缓冲液体系中进行转氨反应。
进一步地，本发明的2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇的制备方法还包括如下步骤：
在盐酸作用下，将4-(1,4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇(式B)脱除乙二醇保护，得到4-(2-羟基异丙基)环己酮(式C)；
所述盐酸的浓度可为本领域此类反应常规所用，本发明中具体可为1-3M。
所述盐酸的用量可为本领域此类反应常规所用，本发明中具体可为5-10摩尔当量，其中所述摩尔当量为所述盐酸与所述底物4-(1,4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇的摩尔用量比。
具体的，脱除乙二醇保护的反应温度为20-35℃。
本发明中所述的制备方法在脱除乙二醇保护的反应结束后具体还可包括如下后处理步骤：用饱和碳酸氢钠水溶液调整反应体系的pH至7-7.5；然后用甲基四氢呋喃萃取，分离有机相并浓缩干，得到4-(2-羟基异丙基)环己酮。
进一步地，本发明的2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇的制备方法还包括如下步骤：
在格式试剂存在下，将1,4-二氧杂螺[4,5]葵烷-8-羧酸乙酯(A)进行甲基化反应，得到4-(1,4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇(B)；
所述的甲基化反应的溶剂可为本领域此类甲基化反应常规所用，本发明中具体地所述甲基化反应的溶剂可选自四氢呋喃和/或甲基四氢呋喃，例如甲基四氢呋喃。
所述格式试剂可为本领域此类甲基化反应常规所用，本发明中具体地所述格式试剂选自甲基氯化镁、甲基溴化镁和甲基碘化镁中的一种或多种，例如甲基溴化镁。
所述格式试剂的用量可为本领域此类甲基化反应常规所用，本发明中具体地所述格式试剂为原料1,4-二氧杂螺[4,5]葵烷-8-羧酸乙酯的2.0-5.0摩尔当量或3.0-4.0摩尔当量。
本发明中，甲基化反应中滴加格氏试剂时，温度可控制在0-5℃；滴加结束之后，反应温度可控制在为15-30℃。
本发明中所述的制备方法在甲基化反应结束后具体还可包括如下后处理步骤：用饱和氯化铵淬灭金属试剂，后用甲基四氢呋喃萃取产物，分离有机相并浓缩干，得到4-(1,4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇。
在本发明的一个
具体实施方式
中，所述的2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇的制备方法包括如下反应步骤：
其中，各反应步骤和各项反应参数均如前所述。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明的合成工艺流程简单，对生产设备的要求低；
本发明的制备方法采用酶催化转化方法，转化率高(达87％以上)和手性纯度高(手性纯度100％)，反应条件温和，避免了大量有机试剂的使用；
本发明的制备方法产品转化率较高，保证了其工业化放大的可行性，为2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇规模化生产提供新的途径。
附图说明
图1为实施例1的气相检测色谱图。
图2为实施例2的气相检测色谱图。
图3为实施例3的气相检测色谱图。
图4为实施例4的气相检测色谱图。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
转氨酶S138(购自苏州汉酶生物技术有限公司，源自Vibrio Fluvialis JS17，具有SEQ ID NO.:1的氨基酸序列)催化合成2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇
将1,4-二氧杂螺[4,5]葵烷-8-羧酸乙酯(4mg)溶于甲基四氢呋喃(40mL)中，置于带有磁力搅拌子的氮气保护三口烧瓶中。用冰水将反应温度控制在0℃，滴加3M甲基溴化镁(18mL)。25℃搅拌20h。将温度控制在0-10℃，滴加饱和氯化铵水溶液，搅拌10min。加入20mL甲基四氢呋喃，萃取产物，离心。取出有机相，氮气吹干，得到3.10g 4-(1,4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇。将得到的4-(1,4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇(200mg)溶于四氢呋喃(2mL)中，滴加2M的盐酸(3.5mL)，在25℃搅拌16h。将得到的4-(1,4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇(200mg)溶于四氢呋喃(2mL)中，滴加1M的盐酸(5mL)，于25℃搅拌反应22h。混合上述反应液，用饱和碳酸氢钠水溶液滴加至pH 7-7.5。然后，用10mL甲基四氢呋喃萃取两次，合并有机相，并用氮气吹干，得到265mg 4-(2-羟基异丙基)环己酮。
将磷酸二氢钾(5.3g)、磷酸氢二钾(106g)，85mL异丙胺，35mL 85％磷酸溶于900mL去离子水中，配制备成含有氨基供体的缓冲液(pH 7.5)。将得到的4-(2-羟基异丙基)环己酮(3mg)溶于二甲亚砜(6uL)中。依次加入500uL缓冲液，1mg的磷酸吡多醛，10mg转氨酶。将混合后的反应体系置于30℃，250rpm的摇床中反应48h。反应结束后，使用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH至8-9。加入2mL甲基四氢呋喃振荡萃取。静止后，100uL有机相，溶于900uL甲醇。过滤后，进行气相色谱检测。结果显示，酶催化步骤中4-(2-羟基异丙基)环己酮转化率为93.90％，产品手性纯度100％。气相检测色谱柱为Rtx-1701(30.0m*0.32mm,ID*0.25uM)，FID检测器，氮气空气混合气流速30mL/min，检测器温度280℃，进样器温度200℃。升温程序为：80℃维持3min，10℃/min升温至250℃维持5min。
实施例2
转氨酶S140(购自苏州汉酶生物技术有限公司，源自Vibrio Fluvialis JS17，具有SEQ ID NO.:1的氨基酸序列)催化合成2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇
将1,4-二氧杂螺[4,5]葵烷-8-羧酸乙酯(4g)溶于甲基四氢呋喃(40mL)中，置于带有磁力搅拌子的氮气保护三口烧瓶中。用冰水将反应温度控制在0℃，滴加3M甲基溴化镁(18mL)。25℃搅拌20h。将温度控制在0-10℃，滴加饱和氯化铵水溶液，搅拌10min。加入20mL甲基四氢呋喃，萃取产物，离心。取出有机相，氮气吹干，得到3.10g 4-(1,4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇。将得到的4-(1,4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇(200mg)溶于四氢呋喃(2mL)中，滴加2M的盐酸(3.5mL)，在25℃搅拌16h。将得到的4-(1,4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇(200mg)溶于四氢呋喃(2mL)中，滴加1M的盐酸(5mL)，于25℃搅拌反应22h。混合上述反应液，用饱和碳酸氢钠水溶液滴加至pH 7-7.5。然后，用10mL甲基四氢呋喃萃取两次，合并有机相，并用氮气吹干，得到265mg 4-(2-羟基异丙基)环己酮。
将磷酸二氢钾(5.3g)、磷酸氢二钾(106g)，85mL异丙胺，35mL 85％磷酸溶于900mL去离子水中，配制备成含有氨基供体的缓冲液(pH 7.5)。将得到的4-(2-羟基异丙基)环己酮(3mg)溶于二甲亚砜(6uL)中。依次加入500uL缓冲液，0.1mg的磷酸吡多醛，10mg转氨酶。将混合后的反应体系置于30℃，250rpm的摇床中反应48h。反应结束后，使用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH至8-9。加入2mL甲基四氢呋喃振荡萃取。静止后，100uL有机相，溶于900uL甲醇。过滤后，进行气相色谱检测。结果显示，酶催化步骤中4-(2-羟基异丙基)环己酮转化率为93.59％，产品手性纯度100％。气相检测色谱柱为Rtx-1701(30.0m*0.32mm，ID*0.25uM)，FID检测器，氮气空气混合气流速30mL/min，检测器温度280℃，进样器温度200℃。升温程序为：80℃维持3min，10℃/min升温至250℃维持5min。
实施例3
转氨酶S141(购自苏州汉酶生物技术有限公司，源自Vibrio Fluvialis JS17，具有SEQ ID NO.:1的氨基酸序列)催化合成2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇
将1,4-二氧杂螺[4,5]葵烷-8-羧酸乙酯(4g)溶于甲基四氢呋喃(40mL)中，置于带有磁力搅拌子的氮气保护三口烧瓶中。用冰水将反应温度控制在0℃，滴加3M甲基溴化镁(18mL)。25℃搅拌20h。将温度控制在0-10℃，滴加饱和氯化铵水溶液，搅拌10min。加入20mL甲基四氢呋喃，萃取产物，离心。取出有机相，氮气吹干，得到3.10g 4-(1,4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇。将得到的4-(1,4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇(200mg)溶于四氢呋喃(2mL)中，滴加2M的盐酸(3.5mL)，在25℃搅拌16h。将得到的4-(1,4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇(200mg)溶于四氢呋喃(2mL)中，滴加1M的盐酸(5mL)，于25℃搅拌反应22h。混合上述反应液，用饱和碳酸氢钠水溶液滴加至pH 7-7.5。然后，用10mL甲基四氢呋喃萃取两次，合并有机相，并用氮气吹干，得到265mg 4-(2-羟基异丙基)环己酮。
将磷酸二氢钾(5.3g)、磷酸氢二钾(106g)，85mL异丙胺，35mL 85％磷酸溶于900mL去离子水中，配制成含有氨基供体的缓冲液(pH 7.5)。将得到的4-(2-羟基异丙基)环己酮(3mg)溶于二甲亚砜(6uL)中。依次加入500uL缓冲液，0.1mg的磷酸吡多醛，2mg转氨酶。将混合后的反应体系置于30℃，250rpm的摇床中反应48h。反应结束后，使用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH至8-9。加入2mL甲基四氢呋喃振荡萃取。静止后，100uL有机相，溶于900uL甲醇。过滤后，进行气相色谱检测。结果显示，酶催化步骤中4-(2-羟基异丙基)环己酮转化率为89.24％，产品手性纯度100％。气相检测色谱柱为Rtx-1701(30.0m*0.32mm,ID*0.25uM)，FID检测器，氮气空气混合气流速30mL/min，检测器温度280℃，进样器温度200℃。升温程序为：80℃维持3min，10℃/min升温至250℃维持5min。
实施例4
转氨酶S142(购自苏州汉酶生物技术有限公司，源自Vibrio Fluvialis JS17，具有SEQ ID NO.:1的氨基酸序列)催化合成2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇
将1，4-二氧杂螺[4,5]葵烷-8-羧酸乙酯(4g)溶于甲基四氢呋喃(40mL)中，置于带有磁力搅拌子的氮气保护三口烧瓶中。用冰水将反应温度控制在0℃，滴加3M甲基溴化镁(18mL)。25℃搅拌20h。将温度控制在0-10℃，滴加饱和氯化铵水溶液，搅拌10min。加入20mL甲基四氢呋喃，萃取产物，离心。取出有机相，氮气吹干，得到3.10g 4-(1，4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇。将得到的4-(1，4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇(200mg)溶于四氢呋喃(2mL)中，滴加2M的盐酸(3.5mL)，在25℃搅拌16h。将得到的4-(1，4-二氧杂螺[4,5]葵基-8)异丙醇(200mg)溶于四氢呋喃(2mL)中，滴加1M的盐酸(5mL),于25℃搅拌反应22h。混合上述反应液，用饱和碳酸氢钠水溶液滴加至pH 7-7.5。然后，用10mL甲基四氢呋喃萃取两次，合并有机相，并用氮气吹干，得到265mg 4-(2-羟基异丙基)环己酮。
将磷酸二氢钾(5.3g)、磷酸氢二钾(106g)，85mL异丙胺，35mL 85％磷酸溶于900mL去离子水中，配制备成含有氨基供体的缓冲液(pH 7.5).将得到的4-(2-羟基异丙基)环己酮(3mg)溶于二甲亚砜(6uL)中。依次加入500uL缓冲液，1mg的磷酸吡多醛，10mg转氨酶(R142)。将混合后的反应体系置于30℃，250rpm的摇床中反应48h。反应结束后，使用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH至8-9。加入2mL甲基四氢呋喃振荡萃取。静止后，100uL有机相，溶于900uL甲醇。过滤后，进行气相色谱检测。结果显示，酶催化步骤中底物4-(2-羟基异丙基)环己酮转化率为87.51％，产品手性纯度100％。
综上所述，上述各实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，皆应包含在本发明的保护范围内。
序列表
<110> 上海合全药物研发有限公司
<120> 2-((反式)-4-氨基环己烷基)异丙醇的制备方法
<130> CPC-NP-20-101839
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 453
<212> PRT
<213> 转氨酶()
<400> 1
Met Asn Lys Pro Gln Ser Trp Glu Ala Arg Ala Glu Thr Tyr Ser Leu
1 5 10 15
Tyr Gly Phe Thr Asp Met Pro Ser Leu His Gln Arg Gly Thr Val Val
20 25 30
Val Thr His Gly Glu Gly Pro Tyr Ile Val Asp Val Asn Gly Arg Arg
35 40 45
Tyr Leu Asp Ala Asn Ser Gly Leu Trp Asn Met Val Ala Gly Phe Asp
50 55 60
His Lys Gly Leu Ile Asp Ala Ala Lys Ala Gln Tyr Glu Arg Phe Pro
65 70 75 80
Gly Tyr His Ala Phe Phe Gly Arg Met Ser Asp Gln Thr Val Met Leu
85 90 95
Ser Glu Lys Leu Val Glu Val Ser Pro Phe Asp Ser Gly Arg Val Phe
100 105 110
Tyr Thr Asn Ser Gly Ser Glu Ala Asn Asp Thr Met Val Lys Met Leu
115 120 125
Trp Phe Leu His Ala Ala Glu Gly Lys Pro Gln Lys Arg Lys Ile Leu
130 135 140
Thr Arg Trp Asn Ala Tyr His Gly Val Thr Ala Val Ser Ala Ser Met
145 150 155 160
Thr Gly Lys Pro Tyr Asn Ser Val Phe Gly Leu Pro Leu Pro Gly Phe
165 170 175
Val His Leu Thr Cys Pro His Tyr Trp Arg Tyr Gly Glu Glu Gly Glu
180 185 190
Thr Glu Glu Gln Phe Val Ala Arg Leu Ala Arg Glu Leu Glu Glu Thr
195 200 205
Ile Gln Arg Glu Gly Ala Asp Thr Ile Ala Gly Phe Phe Ala Glu Pro
210 215 220
Val Met Gly Ala Gly Gly Val Ile Pro Pro Ala Lys Gly Tyr Phe Gln
225 230 235 240
Ala Ile Leu Pro Ile Leu Arg Lys Tyr Asp Ile Pro Val Ile Ser Asp
245 250 255
Glu Val Ile Cys Gly Phe Gly Arg Thr Gly Asn Thr Trp Gly Cys Val
260 265 270
Thr Tyr Asp Phe Thr Pro Asp Ala Ile Ile Ser Ser Lys Asn Leu Thr
275 280 285
Ala Gly Phe Phe Pro Met Gly Ala Val Ile Leu Gly Pro Glu Leu Ser
290 295 300
Lys Arg Leu Glu Thr Ala Ile Glu Ala Ile Glu Glu Phe Pro His Gly
305 310 315 320
Phe Thr Ala Ser Gly His Pro Val Gly Cys Ala Ile Ala Leu Lys Ala
325 330 335
Ile Asp Val Val Met Asn Glu Gly Leu Ala Glu Asn Val Arg Arg Leu
340 345 350
Ala Pro Arg Phe Glu Glu Arg Leu Lys His Ile Ala Glu Arg Pro Asn
355 360 365
Ile Gly Glu Tyr Arg Gly Ile Gly Phe Met Trp Ala Leu Glu Ala Val
370 375 380
Lys Asp Lys Ala Ser Lys Thr Pro Phe Asp Gly Asn Leu Ser Val Ser
385 390 395 400
Glu Arg Ile Ala Asn Thr Cys Thr Asp Leu Gly Leu Ile Cys Arg Pro
405 410 415
Leu Gly Gln Ser Val Val Leu Cys Pro Pro Phe Ile Leu Thr Glu Ala
420 425 430
Gln Met Asp Glu Met Phe Asp Lys Leu Glu Lys Ala Leu Asp Lys Val
435 440 445
Phe Ala Glu Val Ala
450
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种利用流加培养液发酵生产精氨酸的工艺