非天然氨基酸及其衍生物在化工中间体中扮演着重要角色。其中,L-叔亮氨酸作为一种非天然氨基酸,具有广泛的应用领域。它可以用于合成医药中间体,作为不对称合成的手性诱导剂和拆分试剂,是合成抗艾滋病药物和肝炎病毒抑制剂等药物的手性前体。随着我国社会经济的发展和环境保护意识的增强,医药化工行业对于L-叔亮氨酸的生产能力和生产工艺的要求也在不断提高。
根据生产路线的不同,生产L-叔亮氨酸的方法主要包括化学试剂拆分法、手性源合成法、化学合成法和生物转化法。其中,拆分法受到得率限制,手性源法受到天然产物产能的限制,化学合成法成本较高,因此其他合成方法并未成功大规模应用,而生物转化法则成为目前生产L-叔亮氨酸的主要方法。
在生物转化法中,利用脂肪酶拆分消旋体DL-叔亮氨酸的相关工艺研究较多。然而,该路线存在与化学拆分法相似的缺陷,即收率难以超过50%。因此,目前生物法的研究方向主要集中于利用L-亮氨酸脱氢酶将三甲基丙酮酸还原为L-叔亮氨酸,并利用甲酸脱氢酶原位再生辅酶NADH,以及甲酸铵提供氨分子和氢原子。
早在上世纪九十年代,德国的Degussa公司就利用该路线与超滤膜反应器结合,实现了L-叔亮氨酸的生产。然而,该方法存在一些问题,如反应起始底物浓度过低、酶投料量过多以及缺乏明确的后提取工艺。因此,尚未见到利用该方法进行规模化生产L-叔亮氨酸的报道。
为了解决上述问题,本发明提供了一种酶法合成L-叔亮氨酸的方法。该方法具有制备条件温和、环境友好、收率高和成本低的特点,适用于工业化生产。
具体技术方案如下:利用L-亮氨酸脱氢酶和甲酸脱氢酶进行L-叔亮氨酸的生产,反应方程式如下:
其中,LeuDH为亮氨酸脱氢酶,NADH为还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(还原酶辅酶),NAD为氧化态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(脱氢酶辅酶),FDH为甲酸脱氢酶。