（农药学专业论文）（r）a硫辛酸的合成新工艺及杀菌活性研究.pdf

青州大学2 0 0 7 届乓士研究生学位论文 附：学位论文原创性声明和关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的 研究曾做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论丈作者签名：双盘螽 日 期：2 q q 2 生亟旦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅；本人授权贵州大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名趣喀导师签名二龇日期2 q q z 生旦 t 州大学2 0 0 7 届硕士研竞生学位论文 摘要 a 硫辛酸分为r 体和s 体，其中有生理活性的是j r 体，( 尺) 玟一硫辛酸作为一 种辅酶，在d 酮酸的氧化脱羧过程小起重要作用。采用传统方法合成( r ) 一d 硫辛 酸，无效体难以利用，成本偏高，因此开发低成本的( r ) - a 硫辛酸合成工艺，显 得尤为必要。在文献调研基础上，本文设计了r 条合成( 回n 一硫辛酸的新r t 艺路 线，并首次对( 固甜硫辛酸进行了抑菌活性测试。 本文以6 羟基- 8 氯辛酸乙酯为起始原料，经过水解、拆分、酯化、氯代、 水解、取代6 步反应制得俾) o l 一硫辛酸。通过元素分析、i r 、n m r 对中间体及 目标化合物进行了结构确证，整个反应采用气柏色谱进行跟踪和定量分析。详 细讨论了各步反应，重点对拆分、氯代、取代三步反应中的物料比、温度、滴 加时间、催化剂、溶剂等主要影响因素进行了伞面的研究，获得了较优合成条 件：拆分反应中， ( 6 - 羟基8 。氯辛酸) ：n 【僻) 甜甲基苄胺】= l ：0 4 8 ，反应温度 3 59 c 。氯代反应中，有催化剂时：仃【( | s ) 一一羟基- 8 氯辛酸乙酯】：”( 氯化亚砜) = l ：1 4 ，石油醚为溶剂，反应温度3 5 。c ；无催化剂时，”【僻) - 6 一羟基一8 氯辛酸 乙酯】：露( 氯化亚砜) = l ：1 4 ，石油醚为溶剂，反应湿度6 5 。c 。取代反应中，珂 【似) 6 ，8 一二氯辛酸】：n ( 二硫化钠) = 1 ：1 2 ，反应温度7 5 。c ，滴加时间3 0h ，合 成( r ) a 硫辛酸总收率达3 0 。 与传统方法相比，该法将s 体和尺体6 羟基- 8 氯辛酸乙酯都转化为r 体 6 ，8 二氯辛酸乙酯，解决了拆分后无效体的和用问题，降低了成本。抑菌活性测 试表明，在5 0 0 u g m l 浓度下，( 尺) 一硫辛酸对三种植物病原菌表现出较高的离 体抑菌活性，与同浓度下对照药剂恶霉灵的抑制效果相当。 关键词：( 哟a 硫辛酸，6 羟基8 氯辛酸厶酯，拆分，氯代，抑菌活性 罔书分类号：0 6 2 62 t 州大季2 0 0 7 届硕士研充生学位论文 a b s t r a c t a - l i p o i ca c i dc a l le x i s ti nra n dsf o r m s t h er - i s o m e ri sr e s p o n s i b l ef o r p h y s i o l o g i c a lf u n c t i o n ( 固- a - l i p o i ca c i di sa ne s s e n t i a lc o e n z y m ei nt h eo x i d a t i v e d a e a r b o x y l a t i o no fa - k e t oc a r b o x y l i ca c i d s t h el i m i t a t i o n so ft r a d i t i o n a ls y n t h e t i c m e t h o d so f 僻) 一a l i p o i ca c i di n c l u d eh i g hc o s ta n dd i f f i c u l t yi nu t i l i z a t i o no fi n v a l i d b o d y i ti so fg r e a ti m p o r t a n c et od e v e l o pal o w c o s tp r o c e s sf o rt h ep r e p a r a t i o no f ( 两一a - l i p o i ca c i d a c c o r d i n g t o l i t e r a t u r e s ，an e ws y n t h e t i cm e t h o df o r t h e p r e p a r a t i o no f ( r ) - a l i p o i ca c i dw a sr e s i g n e d a n t i f u n g a la c t i v i t yo f ( r ) - a l i p o i ea c i d w a st e s t e df i r s t l y s t a f f i n g f r o m e t h y l6 - h y d r o x y 一8 一c h l o r o o c t a n o a t e ，( 尺) 一d l i p o i c a c i dw a s s y n t h e s i z e di ns i xs t e p si n c l u d i n gh y d r o l y s i s ，r e s o l u t i o n ，e s t e r i f i c a t i o n ，c h l o r a t i o n ， h y d r o l y s i s a n ds u b s t i t u t i o n t h es t r u c t u r e so fi n t e r m e d i a t e sa n dp r o d u c tw e r e c h a r a c t e r i z e db ye l e m e n ta n a l y s i s ，i ra n dn m r t h er e a c t i o nw a sm o n i t o r e da n d q u a n t i t a t i v e l ya n a l y s e db yg a sc h r o m a t o g r a p h y e v e r ys t e pi n t h es c h e m ew a s d i s c u s s e di nd e t a i l t h ec o n t r o l l i n gr e a c t i o nf a c t o r s ，s u c ha sm o l a rr a t i o ，t e m p e r a t u r e ， a d d i n gt i m e ，c a t a l y s t ，s o l v e n tw e r ec a r e f u l l ya n a l y s e dm a i n l yi nt h er e s o l u t i o n ， c h l o r a t i o na n ds u b s t i t u t i o nr e a c t i o n s t h eo p t i m i z e dp a r a m e t e r sw e r ea sf o l l o w s ：i n t h ec h i r a lr e s o l u t i o n ，t h er e a c t a n t sm o l a rr a t i oo ff 6 - h y d r o x y g - c h l o r o o c t a n i ca c i d ： ( 尺) - 6 t - p h e n y l e t h y l a m i n e 】w a si ：o 4 8 ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r ew a s3 5 。c f o rt h e c h l o r a t i o nr e a c t i o nw i t hc a t a l y s t ，t h er e a c t a n t sm o l a rr a t i oo f ( 固一e t h y l 6 - h y d r o x y 一8 一c h l o r o o c t a n o a t e ：t h i o n y lc h l o r i d e 】l ：1 4 ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r e3 59 c ， a n ds o l v e n tp e t r o l e u me t h e rw e r ee m p l o y e d i na b s e n c eo fc a t a l y s t ，t h er e a c t a n t s m o l a rr a t i oo f 【( r ) 一e t h y l6 - h y d r o x y - 8 - c h l o r o o c t a n o a t e ：t h i o n y lc h l o r i d e 】1 ：i 4 ， s o l v e n tp e t r o l e u me t h e r a n dar e a c t i o nt e m p e r a t u r eo f6 5 cw e r ef o r m e dm o s t s u i t a b l e i nt h es u b s t i t u t i o nr e a c t i o n ，am o l a rr a t i oo f ( 两一d i e h l o r o o c t a n i ea c i dt o s o d i u md i s u l f i d el ：1 2 。t h er e a c t i o nt e m p e r a t u r e7 5 。c ，a n da d d i n gt i m eo f3 0h p r o v i d e dt h eb e s tr e s u l t t h et o t a ly i e l do f ( r ) a - l i p o i ca c i dw a s3 0 c o m p a r e d w i t ht r a d i t i o n a l m e t h o d s ，b o t h ( 研a n d ( r ) e t h y l 6 - h y d r o x y 一8 一c h l o r o o c t a n o a t ew e r ec o n v e r t e di n t o 饵) 一e t h y l6 , 8 一d i c h l o r o o c t a n o a t e 1 h ei n v a l i db o d yw a su t i l i z e de f f e c t i v e l yw i t har e d u c t i o no f c o s t a n t i f u n g a la c t i v i t y o f ( 固a - l i p o i ca c i dw a st e s t e da n dt h er e s u l ts h o w e dt h a ti tp o s s e s s e dh i g i l a n t i f u n g a la c t i v i t yo nt h r e ep l a n tp a t h o g e n i cf u n g ii nv i t r o ，w h i c hw a sp a r a l l e lt o h y m e x o ：o l ea t5 0 0 j g m l k e yw o r d s ：r r l 伉一l i p o i ca c i d e t h y l6 - h y d r o x y - 8 - c h l o r o o c t a n o a t e r e s o l u t i o n c h l o r a t i o n ，a n t i f u n g a la c t i v i t y 1 夤州大学2 0 0 7 届焉士研竞生学位论文 第一章前言 1 9 5 1 年美国科学家r e e d 等( r c e d ，e ta 1 1 9 5 1 ) 首次从猪肝中分离出具有生 物活性的天然产物仅硫辛酸( a 1 i p o i ca c i d ) 。它常温下为白色或淡黄色晶体， 有r 体和s 体( 图l 1 ) ，外消旋甜硫辛酸熔点6 0 - - 6 1 c ( c h r i s t o p h e ，e t a l 1 9 9 8 ) ， ( r ) * 硫辛酸( i ) 的熔点4 6 - 4 8 。c ，比旋光度为+ 1 1 9 ( 2 0 。c 乙醇中) ；( d m - 硫辛酸 ( i i ) 熔点4 5 4 7 。c ，比旋光度为一l1 7 ( 2 0 。c 苯中) 。消旋体和手性a 一硫辛酸均具 有高度的脂溶性及酸性( p k a = 4 7 ) ，微溶于水( l a x m i ，e ta 1 1 9 9 6 ) 。 r 厂渊r ，h s - s s - s 1 ( r - a - 硫辛酸)i i 晦“一磕辛酸) 图i - i 于性t ；t - 硫辛酸的结构 s c h e m ei - is t r u c t u r eo f c h i r a la - l i p o i ca c i d 吐硫辛酸在生物体内通过晶状体细胞中的泛醌氧化还原酶( n a d h ) 发生作 用，n a d h 优先对r 体a 硫辛酸进行立体选择性吸收，而不i 吸收s 体a 硫辛酸 ( m a i t r a ，e t a l 1 9 9 6 ) ，所以d 硫辛酸的生理活性仅仅局限于r 体，s 体基本无活性， 但亦无毒副作用( s u t h e r l a n d ，e t a l 1 9 8 8 ) 。 f r ) 硫辛酸属于维牛素b 类药物，在丙酮酸脱氢酶、口酮戊二酸脱氢酶、氨 基己酸脱羧酶等多酶复合体中作为辅酶起作用，并且在三羧酸循环和光合成中表 现出关键性作刚( b e h a z a ，e t a l 2 0 0 4 ) 。( 尺) 哳硫辛酸不仅仅在能量代谢过程中起 着关键作用，它还是一种重要的抗氧化剂( m i c h a e l ，e la 1 1 9 9 9 ) ，能够对生物体 内的重会属离子进行有效的螯合( 汤春芳等，2 0 0 5 ) ；临床上，( 固一- 硫辛- 酸越来 越多的用于治疗神经性糖尿病，缺血再灌注等疾病；随着研究的深入，还发现 ( 尺) a 硫辛酸对放射性损伤的治疗也具有一定疗效，并已成功应用于前苏联切尔 诺贝利核电站事故的受害者( v e n k a t a c h a l a m ，e t a l 2 0 0 6 ) ：另外，( 固a 一硫辛酸对 肝病老年痴呆白内障( 国家药_ ! j | 委员会，2 0 0 5 ) 心脏病( r i e k s ，e ta 1 2 0 0 4 ) 等 多种疾病也具有疗效，并能有效抑制h i v - l 在细胞中的扩散( r o b e r t o ，e t a 1 2 0 0 6 ) 。 合成僻) 一a 一硫辛酸的方法一般有不对称合成法、酶催化合成法及化学拆分 法：不对称合成主要包括以手性台成子为底物的反应莉手性催化荆参与的反应， 这类反应往往步骤繁冗，所用试剂和手性催化剂对反应条件要求严格，且价格 4 t 州太季2 0 0 7 届项士研宪生学往论文 昂贵，使整个反应收率下降，成本上升，规模化生产受到限制( w o l l i n ，e ta 1 2 0 0 3 ) 。8 0 年代开始有微生物酶催化合成( 胁确辛酸的报道，虽然微生物酶催 化反应具有高度的区域和立体选择性，但是微生物酶往往对反应条什要求苛刻， 且有的酶具有弱致病性，纯化费_ h j 大( a r i e 。e t 口f 2 0 0 4 ) ，难以实现- t 业化生产。 目前化学拆分法在工业生产中使用较多，但由于仅硫辛酸独特的双硫键五元环 结构，在拆分过程中易发牛聚合，导致收率不稳定，而且拆分后无效体难以利 用，造成浪费( b o s c ，e t a l2 0 0 6 ) 。 经过对现有的文献资料进行认真分析和总结，在化学拆分法的基础上，以 工业品6 羟基8 氯辛酸乙酯为起始原料，水解生成6 羟基8 氯辛酸，利用于性 静甲基苄胺进行拆分，得到尺种s 体6 羟基8 氯辛酸，酯化，制得足体和s 体 6 羟基8 氯辛酸乙酯，| 再分别利用s n 2 反应和s n i 反应，将它们转化为同一构 的r 体6 ，8 ，二氯辛酸乙酯，然后水解，取代，最终合成( r ) 咄硫辛酸。与传统方 法相比，该法解决了拆分后无效体的利用问题，提高了收率，降低了成本。并 首次对( r ) 硫辛酸进行抑菌活性筛选，发现其对小麦赤霉病原菌( f u s a r i u m g r a m i n e a r u m ) 、辣椒枯萎病原菌( f u s a r i u mo x y s p o r u m ) 、苹果腐烂病原菌 ( c y t o s p o r am a n d s h u r i c a ) 三种植物病原菌具有较高的离体抑菌活性，为( r ) 一a 一硫 辛酸在农药方面的席用奠定了基础。 青州大季2 0 0 7 届项士研究生季位论文 第二章文献综述 ( 励廿硫辛酸具有极高的保健功能和医学价值，自结构确认以来，其合成方 法引起了化学工作者的极大兴趣。在设计合成球) 一昏琉辛酸的路线时，需要考虑 两方面的因素：一是如何通过合适的起始原料构建起吐硫辛酸八碳原子的骨架 碳链；二是如何形成双硫键体系( j i r o ，e t a l1 9 7 8 ) 。本文从合成方法的角度，对 ( 励q 硫辛酸的合成进行了综述。 2 1c r ) 一a - 硫辛酸( i ) 合成方法综述 弘硫辛酸的化学结构早在5 0 年代就已经被确定，然而直到1 9 8 3 年，g o l d i n g 等( g o l d i n g ，e ta l1 9 8 3 ) 成功的从孓苹果酸合成出一n 一硫辛酸后，才确定了 ( 内瑾硫辛酸的绝对构型。 2 1 1 化学拆分法制备僻) 一硫辛酸 目前比较成熟的利用拆分法制备( 固升硫辛酸的方法，主要有两种：一种是 直接拆分消旋体m 硫辛酸：另一种是先拆分6 ，8 二氯辛酸，将僻) - 6 ，8 - 二氯辛酸 酯化，经二硫化钠取代后，水解生成( 哟a 一硫辛酸。 a n n i b a l e 等( a n n i b a l e ，e ta 1 2 0 0 5 ) 报道利用( r ) - ( + ) ，小甲基苄胺作为拆分试 剂，通过与消旋体庳硫辛酸在混合溶剂中生成f 对映异构体盐( 回( + ) 一小硫辛酸 ( r ) ( + ) 甜甲基苄胺盐，重结晶提纯上述盐，然后用有机酸或磷酸酸化，得到 ( r ) a 硫辛酸( e e 9 9 ) ，总收率大于5 0 ，合成路线见图2 - 1 。 八八c o o h s s 小口- 甲基苄胺 图2 - ia n n i b a l e 的合成方法 s c h e m e2 - 1a n n i b a l e $ s y n t h e t i cp r o c e s s f l a v i o 等分别于2 0 0 4 年( f l a v i o ，e ta 1 2 0 0 4 ) 和2 0 0 5 年( f l a v i o ，e ta 1 2 0 0 5 ) 报道，以消旋体的6 , 8 _ 氯辛酸为原料，利用( d ( ) a 一甲基苄胺为手性拆分试剂， 与6 , 8 二氯辛r 酸生成( r ) ( 十) 一6 ，8 二氯辛酸一一( 一) n 一 f l 基苄胺的非对映异构体热， 重结晶后用盐酸酸化，得到( 固( + ) 6 ，8 _ 氯辛酸，然后经酯化、取代、水解反 应后生成( 固昏硫辛酸( e e 9 9 ) ，总收率为1 9 ，合成路线见图2 - 2 。 6 青州夫学2 0 0 7 届乓士研完生季往论文 屉a - 甲基苄胺 里塑旦生厂。久、，6 v c o o c 2 h s 型墼! k 丛- i l 一l 亡i 圈2 - 2f l a v i o 的合成方法 s c h e m e2 - 2f l a v i o ss y n t h e t i cp r o c e $ $ 用化学拆分法制备( r ) 昏硫辛酸过程中，形成的非对映体盐通过简单反应便 可以处理，昂贵的拆分剂手性a 甲基苄胺也能同收利用，使成本下降。所得到 的僻) 口硫辛酸纯度和收率( 基于拆分前的消旋体酸) 都比较理想。但是化学拆 分法无法解决的问题是：拆分以后另一半无效体如何同收利用。 2 1 2 手性助剂诱导合成( 田a 琉辛酸 e l l i o t t 等( e l l i o t t ，e t a l 1 9 8 5 ) 研究了一系列硅烷烯醇与缩醛的偶合反应，该 类反应都是由t i c h 催化，具有高度的立体选择性。他从中得到启发，首次在手 性辅助试剂的诱导下，进行不对称合成，成功合成出僻) 岍硫辛酸。他以环己烯 为起始原料，通过6 步反应制得e e 值很高的( 两甜硫辛酸，总收率是3 7 。虽 然该路线最终产物的收率和纯度都比较理想，但反应过程中所用的很多原料及 试剂极其昂贵，而且有两步反应的温度需要控制在7 8 。c 左右，工业上难以操 作。不过，由_ 丁它是第一个利用手性助剂制各c r ) 一口硫辛酸的反应，所以仍具有 开创性的意义，合成路线见图2 3 。 o 一一c 哂c h o n 盟，职+ o h o o c “h 0 0 c 1 “ 墅亟歪嫂鲢+ c ，! 蝉唑 h o “0 型型竺塑竺o o c 叩。0 2 n 业 6 h r 丫v 吨阶业雌i o h o h 图2 - 3e l h o t t 的台成力法 s c h e m e2 - 3e l | i o t t ss y n t h e t i cp r o c e s s 7 渊 一 青州大学2 0 0 7 届爱士研竞生学往论文 m e n o n 等( m e n o n ，e ta l1 9 8 7 ) 报道以l ，3 一丙烷二硫醇和酮作为起始原料， 利用小薄荷酮作为手性助剂，采用立体定向合成，通过比较短的4 步反应，制 得( 固- a 一硫辛酸，总收率3 0 ，该路线简单明了，手性的小薄荷酮也可以有效 的循环利用，合成路线见图2 - 4 。 圈2 4 m e n o n 的合成方法 s c h e m e2 - 4m e f l o n ss y n t h e t i cp r o c e s s c h a v a n 等( c h a v a n ，e ta 1 2 0 0 4 ) 以容易得到的顺- 2 一丁烯一1 ，4 - 二醇为起始原 料，通过s h a r p l e s s 不对称反应和克莱森重排制得( r ) 一n 一硫辛酸，总收率在2 0 左右，整个反应过程步骤繁冗，实验条件要求苛刻，难以实现规模化生产，合 成路线见图2 5 。 r 州o h 一勘o 、艾且虹b 。o 心，、c o o e 。弋b i l o 、人夕皿卧o 沁卧 一b - t o 忒公产啪j 公。 。，0 7 、o o。，0 7 、o r f 0 0 0 瓯型生坠q ! ! 坠q i o h o h 图2 - 5c h a v a n 的合成方法 s c h e m e2 - 5c h a v a n ss y n t h e t i cp r o c e s s 2 1 3 以手性合成予为底物合成俾) 一昏硫辛酸 自g o l d i n g 首次用天然的( $ 一苹果酸合成”硫辛酸以来，出现了一系列 以廉价易得的天然手性化合物为底物进行的不对称合成。 一 一 夤州大晕2 0 0 7 届硕士研究生学位论文 r a m a 在制备消旋体毋硫辛酸的基础上，报道了以廉价的d - 葡萄糖为原料， 经两条路线制得( 励* 硫辛酸。第一条路线中，关键步骤是r a m a 等( r a m a ，e t a 1 1 9 8 7 ) _ 币| j 用双硫醇进行了一个对映体选择性取代反应，整个路线的总收率 2 0 3 0 ，合成路线见图2 - 6 。 篱，产一越。，忒里留浅，。且哦。，铄蔑旦婴 脚 幽! 盟lb n 0 1 g h s s t f 、l o e l 。、z 习型些：坠塑! 。，。犬叉三习b 。0 、入、z i = 7j 竺竺塾坚里+ 生! ! l ? i 0 ) 、一、z i = 7 o b n h g o b f 3 ( e t 2 0 ) 些j 竺! ! 曼 盟! 型2 r ， 、丫 c o o h 竺! 曼堕型 o h o h 图2 - 6 r a m a 的合成方法 s c h e m e2 - 6r a m a ss y n t h e t i cp r o c e s s 第二条路线巾，r a m a 等( r a m a ，e ta 1 1 9 8 7 ) 匣j 样以小葡萄糖为原料，在_ 二 嗯烷溶液中，利用硫酸汞使3 一羧氧基d 一葡萄糖丌环，从而产生手性，整个反应 总收率1 5 ，合成路线见图2 7 。 ，o ho a co a o h 。o 。叠0 。r 坐鱼峨产瓮g 玉曳 o h o a c 业枷芝艾办一p h 3 p = c h c o o e i 坚。0 义一。生! 巴a c o 矿c h o 一坚生a c o 、 ，v c o o e l j a c o a c x p h c h ( o m e ) 2 h + _ l 、人c o o e t t h l o c a r b o n y l d , , m l d a z o l e 上蛆且 葫 r r v 。0 0 8 丛塑! 生型! ! h 二i o ho h 图2 - 7 r a m a 的台成方法 s c h e m e2 - 7r a m a ss y n t h e t i cp r o c e s s 9 州大学2 0 0 7 屉项士研竞生学位奄文 r a m a 等( g a m a 。e ta 1 1 9 8 8 ) y 以d - 甘露糖醇为原料，利用a - t l - 露糖醇c 2 原子的对称性来合成r 体a 硫辛酸，合成路线见图2 8 。 h q o h h 旷? y 明 o ho h 垒鲤婪丛煎! m 。穗浩 ! ! ! ! ! 旦! ! ! ! c h 3 c ( o e t ) 3 a c o h r r 。0 2 既幽塑1 2 生 o ho b n ! ! 丛n a o a c h 2 0 2 图2 - 8 r a m a 的合成方法 s c h e m e2 - 8r a m a ss y n t h e t i cp r o c e s s b r o o k e s 等( b r o o k e s ，e la 1 1 9 8 8 ) 通过s 体苹果酸来制备僻) a 硫辛酸僻体 苹果酸相对昂贵一些) 。合成路线是建立在g o l d i n g 报道的由s 体苹果酸制备 ( 固玟硫辛酸的基础上，然后对一些关键的手性巾问体做了相应的改变，反应需 1 4 步完成，总收率不足1 0 ，合成路线见图2 - 9 。 p h h 2 c o 蔷h ，o h 唑! 鉴坠坐1 2 q m e o h k 2 c 0 3 o h pilcov飞嘏h竖型qcif,?cccitf一ho(ch2)20hh一一 洲2 封一c h 2 - - c h c h 2 c h 2 m g b rl i 2 c u c l 4 型 h 必幽幽生f ， 、p 、。，c 。 m e o m so m s 型丝墨j 2 比i 图2 - 9b r o o k e s 的合成方法 s c h e m e2 - 9b r o o k e s ss y n t h e t i cp r o c e s s 通过以上反应可以看出：以天然的手性产物为底物，虽然价格便宜，但所 t 0 贵州大学2 0 0 7 届项士研完生学位论文 需步骤多，中间反应涉及到重排、手性碳的翻转、使得最终产物e e 值不高， 收率较低。 m a r t i n 等( m a r t i n ，e ta 1 2 0 0 5 ) 直接以手性底物- 6 ，8 - 二羟基辛酸甲酯，经 甲磺酰氯取代、二硫化钠取代、水解3 步反应制得( 两甜硫辛酸，收率6 4 ( e e 值 9 9 0 ) ，合成路线见图2 1 0 。 c 删。一m s c i r v 咖 r了 。 o h o h ( s ) 6 m so m s ( s ) 兰邕r 丫、眦q 已 s s i r ) 图2 - 1 0m a r t i n 的合成方法 s c h e m e2 - i 0m a r t i n ss y n t h e t i cp r o c e s s 该反应总收率较以往有所提高，但是m a r t i n 没有指山底物( $ 一6 ，8 一二羟基辛 酸甲酯是如何获得的。 2 1 4 手性催化合成僻) 一口j 硫辛酸 p a g e 等( p a g e ，e ta 1 1 9 9 0 ) 以炔烃和溴代烷烃为起始原料，用s h a r p l e s s 不对 称环氧化反应来控制手性碳的绝对构型，总共6 步反应，收率2 2 。该反应所 用的手性催化剂( + ) d i p t t i ( o p r ) 4 昂贵，而目所用的液氨存工业上操作费用 昂贵，有些步骤反应时间过长，不利于工业化生产，合成路线见图2 - l l 。 h d 厂2 = + b r 9 v “业虬旦型! ! 堕l 伟v 7 b ! 垒业r 丫 ，飞 丛篓! 曼! 旦j 型! ! 虫，c o o h 坐l 墨i o m so m s 图2 - i ip a g e 的台成方法 s c h e m e2 - 1 1p a g e ss y n t h e t i cp r o c e s s z i m m e r 等( z i m m e r , e t a l 2 0 0 2 ) 报道，以长碳链的6 氧代- 己酸甲酯为底物， 用( b i n o l t i ( o i p r ) 4 为催化剂合成( 尺) c 【一硫辛酸，总收率2 0 ，合成路线见图 2 1 2 ， 贵州大事2 0 0 7 届嘎士研究生晕位论文 h 3 c 0 0 c 飞h 低轴矿吖 厂 v 。o o n = j | | o h 二 图2 - 1 2z i m m e r 的合成方法 s c h e m e2 - 1 2z i m m e r ss y n t h e t i cp r o c e s s s u d a l a i 等( s u d a l a i e ta l2 0 0 1 ) 以辛二酸的酯为底物，用手性催化剂 o s 0 4 ( d h q d ) 2 p h a l 为催化剂合成( 尺) ，a 一硫辛酸，总收率1 5 ，合成路线g i l t 2 - 1 3 。 ， m c 0 0 c v c o o e t o s 0 4 ( d h q d ) 2 - p h a l 胁o o c “c o o e 。里巴业 型堂丛4 丛! 丛垒 厂y 7 c o o m 。 - o h o h 图2 1 3s u d a l a i 的合成方法 s c h e m e2 - 1 3s u d a l a i ss y n t h e t i cp r o c e s s 这两种合成路线都有手性催化剂参与，且经历的反应步骤多，最后所得 ( 哟吨硫辛酸光学纯度较低，收率也不高，手性催化剂b i n o l 、 o s 0 4 ( d h q d ) 2 p h a l 都很昂贵，且重金属一般为有毒物质，不适合用于药物生 产和大规模的t 业化牛产。 2 1 5 微生物酶催化合成俾) 硼i 辛酸 微生物酶催化的本质是利用微生物细胞中的酶米催化非天然有机化合物的 生物转化。由于这类反应只柏+ 高度的化学，f 域和立体选择件，所以近 ：来， 微生物酶催化法在手性化合物合成中发挥着越来越重要的作用。孙菁等( 孙瞢 等，2 0 0 2 ) 对合成( r ) m 硫辛酸所涉及的微生物进行了综述。 g o p a l a n 等( g o p a l a n 。e ta 1 1 9 9 0 ) 首次利用微生物酶催化作为关键步骤合成 俾) 。a 硫辛酸。他用啤酒酵母菌( b a k e r s y e a s t ) 作为选择性催化剂，生成具有子 性构型的八碳原子骨架，再经还原、水解、取代生成( 固一n 一硫辛酸，反应共7 步， 一 1 一 量州大学2 0 0 7 届硕士研宪生幸往论文 ( e e = 9 0 ) ，总收率1 0 。g o p a l a n 在对这个反应的研究中发现：当取代基为不 同基团时，催化产物的收率、e e 值，构型都有相应的改变，随着取代基体积逐 渐变大，收率和e e 值相应下降，所以可以通过选择合适的取代基团，对产物 的收率、e e 值、构型进行有效控制。虽然得到的( 固a 硫辛酸收率和纯度不是 很理想，但由- 丁是第次在合成( 固昏硫辛酸的过程中引入了微生物酶催化，仍 具有重要意义，合成路线见图2 “。 。u b a k c r y e a s t o ho h c l 、 ，、二j c ，、i 一一 q m so m s 丛照+ e t o o c ，久j壁墼墅型g 塑h i 图2 - 1 4g o p a l a n 的合成方法 s c h e m e2 - 1 4g o p a l a n ss y n t h e t i cp r o c e s s d a s a r a d h i 等( d a s a r a d h i ，e ta 1 1 9 9 0 ) 以6 烯庚酸甲酯为原料，采用固定化啤酒 酵母菌( b a k e r s y e a s t ) 对其中的中间体进行对映选择性还原，经8 步反应得到 ( r ) 心硫辛酸，总收率1 3 ，合成路线见图2 1 5 。 炉“ r m mc 们h b 生8 、丫“c o o m c k o a c ，d m f , 夕、c 0 0 m e ! 蝗堡k j ，l 。l 8 r 夕、m c o o m e o a e k 2 c 0 3 ，m o d h p c c8 、r c o o m e o 悯丫、，、c o o m e i m m o b i l i z e d b a k e r y e a s t b o m co m e 。丫飞掣、，一c 。m 。坐虬f “t v 。m 9 丛i 垡， o m eo h o h ! 生1 2 一o h m e o h o 图2 1 5d a s a r a d h i 的合成方法 s c h e m e2 - 1 5d a s a r a d h i ss y n t h e t i cp r o c e s s 在微生物酶参与制备( 局m 硫辛酸的反应中，目前研究相列成熟的是 t 州大学2 0 0 7 届嘎士研究生净值论文 b a y e r - v i l l i g e r 氧化反应。由于催化该反应的一些传统氧化剂大多有毒性，得到 的产物为消旋体，而微生物酶催化具有高度的立体选择性与区域选择性，产物 光学纯度高，所以越来越多的被应用于b a y e r - v i l l i g e r 不对称催化合成反应。 a d g e r 等( a d g e r e ta l1 9 9 6 ) 为了缩短制备( r ) - 甜硫辛酸的合成步骤，提高无 效体的利用率，基于微生物酶在有机合成反应中的高度立体选择性与区域选择 性，报道利用单加氧酶( m o n o o x y g e n a s e ) 对底物环己酮进行选择性催化，通过7 步反应得到( r ) 口硫辛酸，总收率i o 1 5 ，( e e 值 9 0 ) ，路线见图2 1 6 。 o 凸型一沪一 幽丛也蛆r r 咖m o h o h 墅逆坠旦一k 2 c 0 3 m e o h m s c 里r 丫、。0 0 胁 o m s o m s 蔓生譬一o h m e o h i 图2 ，1 6 a d g e r 的合成方法 s c h e m e2 - 1 6a d g e r ss y n t h e t i cp r o c e s s l a x m i 等( l a x m i ，e la 1 1 9 9 6 ) 采用酶对2 - ( 2 四氢吠喃) 甲酯进行立体选择性 水解，共l o 步反应，总收率低于1 0 ，合成路线见图2 1 7 。 ( - o u - - c o o m e i i p a s e p h o s p h a t e b u f f e r 。，r c o o h l a l - l e t h e rf 0 p 明 l，ljl ， 堂咝& 几一 m c o o m t ； 6 ho h一_ m _ s c t ，l q a ? s 2 q ! 螋! 。 图2 1 7l a x m l 的台成力法 s c h e m e2 - 1 7l a x m i ss y n t h e t i cp r o c e s s 姒 唑堕一 、 一英一 。忿 r x 青州大学2 0 0 7 届乓士研竞生学位论文 f a d n a v i s 等( f a d n a v i s ，e ta l1 9 9 8 ) 利用假丝酵母霉菌( c a n d i d ar u g o s a l i p a s e ) 为催化剂，以2 ，4 二硫乙酰基丁酸丁酯为底物，通过区域和立体选择性水 解，得到2 , 4 二硫乙酰基丁酸的两种异构体，产物的e e 值 9 8 。然而整个路 线总共有7 步反应，导致最后的收率仪有1 0 ，反应过程t i ，_ h 1 到的试剂大多很 昂贵，而且有的步骤反应温度需要控制在7 8 。c ，所以此类反应目前仅限| 丁实验 室阶段，合成路线见图2 1 8 。 c o o b u s a cs a c c a n d i d ar u g o s al i p a s c r 丫“o h 盟n 叫o s a cs a c s a c s a c r r c 删望坦坚 s a c s a c b f f p p h “( c h 2 ) 3 c o o e t ( p p h 3 ) 3 r h c i h 2 ，r 丫，c o o e t 型堕型壁! 业墼 s a cs a c m u s h r o o mt y r o s i n a s e r 厂、c 咖q 婪娈坐i 图2 - 1 8f a d n a v i s 的合成方法 s c h e m e2 - 1 8f a d n a v i s ss y n t h e t i cp r o c e s s h a r a l d 等( h a r a l d e t a l 2 0 0 3 ) 直接以6 氧代- 8 氯辛酸酯为底物，利用白地霉菌 ( g e o t r i c h u mc a n d i d u m ) 为催化剂，还原生成| r 体6 羟基一8 一氯辛酸酯，它是制备( 固一一 硫辛酸的关键l - 问体，产物e e 值 8 8 o ，收率6 2 ，合成路线见图2 一1 9 。 c吖lo 咖k 幽唑噼咖“ l iu n f r 、 图2 - 1 9h a r a l d 的合成方法 s c h e m e2 - 1 9h a r a l d ss y n t h e t i cp r o c e s s m i c h a e l 等( m i c h a e l ，e ta l2 0 0 5 ) 使用还原性的酶乳酸杆菌( l a c t o b a c i l l u s b r e ，- 捃) 将6 氧代8 氯辛酸酯还原成制备( 月) 僻硫辛酸的关键中问 奉，r 体6 一羟基罐- 氯辛酸酯，产物e e 值 9 9 5 ，但未指明该反应的收率，合成路线见图2 2 0 。 r 丫饥。o o