[發明專利]一種L-2-氨基丁酸的生產方法

有效

• 申請號: 201010139227.6
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN102212567A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 楊晟;范文超;陶榮盛;朱傅赟;沈正權;陸沈高;陳濤;潘震華
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海生命科學研究院湖州工業生物技術中心
• 主分類號: C12P13/04
• 分類號: C12P13/04
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 肖劍南

技術領域

本發明屬于生物技術領域，具體地說，是關于一種L-2-氨基丁酸的生產方法。

背景技術

L-2-氨基丁酸，英文名為L(+)-2-Aminobutyric?acid，分子式為C4H9NO2，CASNo.為1492-24-6，是一種非天然的手性α-氨基酸，是新型抗癲癇藥——左乙拉西坦的主要生產原料。左乙拉西坦是比利時UCB(優時比)公司開發研制的一種新型抗癲痢藥，于2000年4月獲得FDA批準，在美國和歐盟上市，主要用于治療局限性及繼發性全身性癲癇。目前在全球超過66個國家和地區上市，全球有超過100萬人的治療記錄，是目前美國癲癇治療中應用最多的新型抗癲癇藥物。2007年3月10日正式在中國上市。隨著左乙拉西坦的推廣，L-2-氨基丁酸需求量也在以每年15％的速度遞增。據IMS?Health(艾美仕市場調研咨詢公司)銷售數據顯示，截至2007年9月份，其片劑全年銷售額約為13.58億美元，是一個重量級的藥物。2009年該藥物的專利保護到期，市場需求量大幅增加，作為關鍵中間體的L-2-氨基丁酸的市場需求也隨之增加。L-2-氨基丁酸也是合成抑菌抗結核藥乙胺丁醇的關鍵手性前體，其作為合成手性藥物的手性元，已成為多種手性藥物的重要手性中間體。

在對于酶法生產L-2-氨基丁酸的研究中，轉氨酶法是目前報道較多的方法。早期，Rozzell等采用各種酮酸和谷氨酸為底物，在氨基酸轉氨酶(aromaticaminotransferase)的作用下生成L-2-氨基丁酸，但是由于轉氨是一種動態平衡，轉化反應的收率只有50％。他們繼而對這一工藝進行了改進，引入乙酰乳酸合成酶(acetolactate?synthase)，提高了收率[Rozzell，J.，Production?of?L-amino?acids?bytransamination.1985，US?Patent：4518692]。Fotheringham等在Rozzell等人研究的基礎上，以L-蘇氨酸為原料，建立了三酶體系制備L-2-氨基丁酸的方法，其中，三酶體系為蘇氨酸脫氨酶、芳香氨基酸轉氨酶、乙酰乳酸合成酶。如圖1所示，通過蘇氨酸脫氨酶的作用生產丁酮酸，丁酮酸在芳香氨基酸轉氨酶的作用下，以天冬氨酸為氨基供體轉化為L-2-氨基丁酸，天冬氨酸轉化為2-氧代丁二酸，2-氧代丁二酸自發脫羧形成丙酮酸，丙酮酸在乙酰乳酸合成酶的作用下形成了乙酰乳酸，乙酰乳酸自發脫羧后形成3-羥基-2-丁酮。以該法生產L-2-氨基丁酸，轉化率只有54％，濃度只有20多g/L，而且轉化時產生一定量的副產物NH₃、L-丙氨酸和3-羥基-2-丁酮，且由于L-2-氨基丁酸與副產物L-丙氨酸性質相似，影響L-2-氨基丁酸進一步純化[Fotheringham，I.，et?al.，Engineering?of?a?novel?biochemicalpathway?for?the?biosynthesis?of?L-2-aminobutyric?acid?in?Escherichia?coli?K12.Bioorganic?&?medicinal?chemistry，1999.7(10)：p.2209-2213.]。

氨基酸氧化酶法以化學合成的混旋2-氨基丁酸為底物，使用D-氨基酸氧化酶在金屬催化劑的作用下制備L-2-氨基丁酸，分離收率可達95％以上[Fotheringham，I.，et?al.，Preparative?deracemization?of?unnatural?amino?acids.Biochemical?SocietyTransactions，2006.34：p.287-290.]，由于化學合成混旋2-氨基丁酸的成本較高，特別是金屬催化劑的成本高，所以該路線并不適合于工業化生產。