D(-)-对羟基苯甘氨酸的合成及其研究展望

简介

D(-)-对羟基苯甘氨酸即D-HPG，是一种白色片状固体，微溶于水和甲醇，易溶于酸或碱溶液生成盐。随着科学技术的深入发展。D(-)-对羟基苯甘氨酸作为一种重要的化学、化工、医药等中间体，无论在用途上还是在用量上都发生了很大变化，在国民经济中占有重要的地位，尤其在合成青霉素、头孢菌素等β-内酰胺类半合成抗生素的生产中有着重要的应用。但是化学合成D(-)-对羟基苯甘氨酸的方法污染较大，会产生氰化物，而生物全合成的方法可以有效地避免氰化物污染，同时利用 生物全合成可以提高原料的利用率，简化生产过程，提高转化效率，减低生产成本。所以研究D(-)-对羟基苯甘氨酸生物全合成具有重要的现实意义[1]。

合成

图1 D(-)-对羟基苯甘氨酸的合成路线

使用250mg DL-5-对羟基苯基乙内酰脲和250mg细胞（干重）在25ml 0.1M磷酸钾缓冲液（pH 8.0）中进行反应，因为已知大多数乙内酰亚胺在微碱性条件下易于外消旋。在40°C下进行反应6小时，同时适度搅拌。喷洒氮气以防止乙内酰脲氧化。然后通过硅胶柱色谱纯化得到标题化合物D(-)-对羟基苯甘氨酸。合成路线如图1所示[2]。

图2 D(-)-对羟基苯甘氨酸的合成路线

将含有100mM磷酸钾缓冲液（pH 8.0）、13mM对羟基苯基乙醛酸盐、0.05mM磷酸吡哆醛和无细胞提取物（13.5或1.35mg蛋白质，实施例14）的2种反应混合物（50ml最终体积）在35℃下预孵育10分钟。通过加入34.8毫摩尔的L-谷氨酸开始反应，pH 8.0（最终浓度0.7M）。每隔一定时间取样品（1ml），通过加入2ml 0.2M H3PO4停止反应，在反应中只产生了D(-)-对羟基苯甘氨酸。产率为98%。

研究展望

D(-)-对羟基苯甘氨酸作为重要的抗生素药物中间体在医药领域需求量与日俱增，传统的化学合成和生物酶催化方法不能有效平衡生产效率和环境污染，人们的研究方向逐渐向生物全合成转变。Muller已经成功构建了合成D(-)-对羟基苯甘氨酸的基因，并在大肠杆菌中能够表达[1]。

参考文献

[1]林韦康,江晓明,钱程良,高奇.D-对羟基苯甘氨酸生产新工艺研究[J].当代化工,2020,49(06):1135-1138.DOI:10.13840/j.cnki.cn21-1457/tq.2020.06.031.

[2]Townsend, Craig A.; et al. Enzymes involved in fermentative production of D-p-hydroxyphenylglycine and D-phenylglycine. World Intellectual Property Organization, WO2002034921 A2 2002-05-02.