脂肪酶催化合成抗抑郁药吗氯贝胺：一种绿色高效的化学酶法路线

《Organic Preparations and Procedures International》：Lipase-Catalyzed Synthesis of the Antidepressant Moclobemide

本刊推荐：研究人员针对传统化学合成吗氯贝胺存在的可持续性问题，开发了CAL-B脂肪酶催化的氨基分解路线。该研究优化了反应条件，在TBME溶剂中以86%的高收率克级制备了这一MAO-A抑制剂，为抗抑郁药物的绿色合成提供了新策略。

　　

在抑郁症治疗领域，吗氯贝胺作为一种可逆性单胺氧化酶A（MAO-A）抑制剂，因其能够通过抑制神经递质降解来恢复大脑神经化学平衡而备受关注。然而，传统化学合成方法存在明显局限性：早期合成路线依赖4-氯苯甲酰氯与4-(2-氨基乙基)吗啉的缩合反应，不仅使用高反应活性的酰氯试剂，还产生大量副产物，原子经济性较差。尽管有研究尝试紫外辐射加速反应或通过N-羟基琥珀酰亚胺酯中间体进行改进，但这些方法在可持续性和绿色化学方面仍有提升空间。

与此同时，酶催化合成技术为酰胺键构建提供了更环保的替代方案。已有研究尝试使用McbA合成酶或酯酶EstCE1进行吗氯贝胺的生物合成，但前者需要复杂的ATP再生系统，后者转化率仅20%，均难以满足实际应用需求。正是在这样的背景下，Lucía Díaz-Fierro、Enol de Prado和Vicente Gotor-Fernández研究团队开始探索利用商业化脂肪酶实现高效合成吗氯贝胺的新方法。

本研究主要采用了以下关键技术方法：首先通过化学合成制备对照品和中间体，包括使用EDC·HCl/DMAP偶联试剂合成吗氯贝胺对照品，以及通过 Fischer酯化反应制备乙基-4-氯苯甲酸酯；其次系统筛选了多种商业化脂肪酶（CAL-B、CAL-A、CRL等）的催化活性；然后通过单变量优化策略对反应参数（溶剂类型、温度、时间、底物浓度、酶负载量等）进行详细优化；最后通过核磁共振氢谱（¹H NMR）对反应转化率进行定量分析，并将优化条件成功放大至克级规模。

结果与讨论

酶催化路线的初步探索

研究人员首先排除了直接使用4-氯苯甲酸（1）作为底物的可行性，发现在THF、TBME和2-MeTHF等溶剂中，CAL-B催化的酸胺缩合均无法生成目标产物，仅形成酸碱反应盐。这促使团队转向酯胺交换策略，先通过化学酯化制备乙基-4-氯苯甲酸酯（2），再以其为酰基供体进行脂肪酶催化的氨基分解反应。

CAL-B的筛选与初步优化

在多种脂肪酶筛选中，仅CAL-B表现出显著活性（12%转化率），而CAL-A、CRL等其他酶种转化率均低于3%。随后对CAL-B催化体系进行参数优化发现，提高温度至60°C、增加酶负载量（2:1 w/w）并延长反应时间至120小时，可使转化率提升至58%。

溶剂效应的系统评估

溶剂筛选揭示TBME的优越性，在30°C下即可达到84%转化率，显著优于THF（12%）。绿色溶剂2-MeTHF和CPME在60°C下也表现良好（79-80%），但因TBME在温和条件下即可获得高转化率而成为最优选择。

反应参数的精细调控

最终优化确定最佳条件为：TBME为溶剂，底物浓度100 mM，胺底物2当量，CAL-B:底物=1:1（w/w），30°C反应72小时，转化率达97%。降低胺用量至1.5当量也可获得86%转化率，但为保障反应效率，标准条件仍采用2当量。

克级规模验证与酶回收

在优化条件下进行克级放大实验，以86%的分离收率获得高纯度吗氯贝胺。酶回收实验表明CAL-B可重复使用一次而活性不显著下降（94%转化率），但第二次循环后活性降至79%，可能与有机溶剂中长期孵育有关。

结论与展望

本研究成功开发了一条基于CAL-B脂肪酶催化的吗氯贝胺合成新路线。通过系统优化反应条件，在温和的非水相体系（TBME溶剂）中实现了高效酰胺键构建，最终以86%的优异收率完成克级制备。与现有化学方法相比，该路线避免了剧毒酰氯试剂的使用，反应条件温和；相较于其他酶催化方法，本策略使用商业化、易获得的CAL-B酶，操作简便且转化效率显著提高。

该工作不仅为吗氯贝胺的绿色合成提供了实用方案，更展示了脂肪酶在药物分子合成中的巨大潜力。特别是对TBME、2-MeTHF等绿色溶剂的成功应用，为可持续药物制造提供了重要参考。未来进一步优化酶稳定性、开发连续流反应器，有望推动该技术向工业化应用迈进。