（应用化学专业论文）两个有重要药用价值化合物的制备与开发.pdf

摘要 d 一苯丙氨酸和别嘌醇是两种具有重要药用价值的化台物。d 一苯丙氨酸是治疗爱滋病药 物的重要组成成分，也是抗肿瘤药物、糖尿病治疗药物和脑啡肽抑制剂的重要原料。别嘌醇 是目前治疗痛风病的首选药物，而且它还可以用来治疗白血病和肾病，同时它还是合成抗肿 瘤药和治疗心血管疾病药物的重要中间体。本文分别研究了不对称转化方法制备d 一苯丙氨 酸和别嘌醇的合成，并对反应条件进行了优化，探索出了适合工业化生产的n 苯丙氨酸和 别嘌醇的合成及制备工艺路线。 d 一苯丙氨酸：以d l 一苯丙氨酸为原料，阻酒石酸为拆分剂，水杨醛为催化剂，在丙酸中 反应得到d 一苯丙氨酸d 一酒石酸。研究了拆分剂、反应温度、时间、催化剂用量、反应溶 剂等条件对反应的影响，确定了反应的最佳条件。用红外光谱、核磁、元素分析等对产物进 行了表征。将d - 苯丙氨酸d 一酒石酸在乙醇溶液中用两倍量的三乙胺中和，得到d 一苯丙氨 酸，总收率6 9 2 ，光学纯度9 8 以上。用红外光谱和比旋光度对产品进行了表征。我们还 研究了母液循环利用、拆分剂的回收再利用的工艺条件，得到了良好的结果。在现有条件r 对拆分反应进行了放大，结果与小试相似。设计了简单的工艺流程图，为中试和工业化生产 奠定了基础。 别嘌醇：初步讨论了别嘌醇的形成机理。原甲酸三乙酯和氰乙酸乙酯缩合得到乙氧甲叉 基氰乙酸乙酯，乙氧甲又基氰乙酸乙酯再分别与水合肼、甲酰胺环合，得到别嘌醇。研究了 别嘌醇的合成工艺，并考察了反应时间、温度、催化剂、投料比例等条件对反应的影响，优 化了现有的合成j 二艺路线，从而确定了一条比较理想的合成别嘌醇的路线。 首先，以原甲酸三乙酯、氰乙酸乙酯、醋酐为原料，三者的摩尔比为2 ：l ：2 ，用无水 氯化锌为催化剂，在1 1 0 - 1 2 0 及1 3 0 1 4 0 各反应2 小时，先蒸馏收集反应生成的乙酸乙 酯，再减压蒸馏收集1 4 0 - 1 4 2 2 m m h g 馏分，得到乙氧甲叉基氰乙酸乙酯，收率8 9 6 ， 对产物进行了表征。 然后，用乙氧甲叉基氰乙酸乙酯为原料通过一步反应合成别嘌醇。研究并讨论了温度、 时间、催化剂等因素对反应的影响，确定了较佳反应条件。乙氧甲叉基氰乙酸乙酯、水合肼 和过量的甲酰胺在1 1 8 及1 3 0 各反应1 小时，1 5 0 反应8 小时。得到别嘌醇粗品用水 重结晶，得到别嘌醇精品，纯度1 0 0 ，环合收率4 0 。 在小试的基础上，设计了简单的工艺流程图，以供工业化生产参考。 关键词：d l 苯丙氨酸，d 一苯丙氢酸，不对称转换，别嘌醇，乙氧甲叉基氰乙酸乙酯 a b s t r a c t d p h e n y l a l a n i n ea n da l l o p u r i n o l h a v eb e e nw j d e l ya p p i i e di nt h ep h a r m a c e u t i c a in e l d d p h e n y i a l a n i n ej sa ni m p o f t a n tc o m p o s j t i o no f i n h 沁i t o ro f t h ea i d sv j r u s i tc a na l s ob eu s e da s t h er a wm a t e r i a lo fa n i i t u m o la n t i d i a b e t i c sa n de n k e p h a i i n a s ei n h i b i t o r s a i i o p u r j n o li st h en r s t c h o i c ei nt h et r e a t m e n to fg o u t ，a n di tw a sa p p i i e dt o 仃e a t m e n lo fl e u k e m i aa n dn e p h r o p a t h v a 1 1 0 p u r i n 0 1j sa l s oa ni m p o m n ti n t e n n e d j a t ei ns y n t h e s e so fa n t i t u m o ra n dc a r d i o v a s c u l a ra 2 e n t i nt h j sp 8 p e rt h ep r e p a r a t i o no fd p h e n y l a l a t l i n e b ya s y m m c t r i ct r a n s f o r m a t i o na n ds y n t h e s i so f a | l o p u r i n 0 1w e r cs t u d i e dr e s p e c t i v e l y d p h e n y 】a i a n i n e ：d p h e n y l a l a n i n e d - t a n a r i ca c i dw a ss v n t h e s i z e db vr e a c t i o no f d l - p h e “y l a l a n i n ea n dd t a r t a r i ca c j di nt h ep r e s e n c eo fs a l i c y l a l d e h v d ei np r o p j o n i ca c i dt h e i n a u c n c e s o fr e a c t i o nc o n d i i i o n ss u c ha sr e s o l u t j o na g e n t ，r e a c t i o n t e m p e r a t u r e ，r e a c t i o nt i m e ， c a t a l y s t e t cw e r es t u d i e da n d p m p e rc o n d i t i o n sw e r ee s t a b l i s h e d t 1 1 es t r u c t u r eo f d p h e ”y i a l a n j n e d t a n a r i ca c dw a sc o n n 唧e db yl r s p e c ”u m 、1 hn m r s p e c t r u ma n d e l e m e n t a r ya n a l y s i s d p h e n y l a l a n i n e d t a r t a ca c i d 、v a st r e a t e dw j t ht e t h v l a m i n ei ne t h a n oj g i v i n gd p h e n y l a i a n i n ew i t h9 8 o p t j c a ip u r i i yi n6 9 y i e l d t h es t r u c t u r eo fd p h e n y l a i a n i n e w a sc o n 行m l e db ys p e c i 行co p t i c a ir o t a t i o na n di r s p e c t r ac i r c u l a ru t i i i z a t j o no f m o t h e r1 j q u o ra n d r e c o v e r yo fr e s o i u t i o na g e n th a v eb e e na l s os t u d i e d t h ee x p e r i m e n t sw e r ea m p i i n e dt os i xt i m e s a n dt h es i m p i ew o r k m a n s h i pp r o c e s sh a sb e e nd e s j g n e d a 1 l o p u n o l ： t h ef 0 丌n a t i o n m e c h a n i s mo f a l | o d u n o l w a s d i s c u s s e d e t h o x y l m e t h y l e n e 一。y a n a c e t i ce t h y le s t e rw a ss y n t h e s i z e db yc o n d e n s a t i o no fe t hy 1o r t h of o 九n a t e a n d c y a l l a c e t i ce t h y le s t e rc i y c l i z a t i o nr e a c t i o no ft h ec o n d e n s “o np r o d u c tw i i hh v d r a z i n e h y d r a t ea n df b n n a m i d ei nt h ep r e s e n c eo fa c i dg i v e sa 1 1 0 pu r i n 0 1 t h ei n n u e n c e so f t e m p e m i ur e t i m e ，c a t a i y s ta n dt h er a t i oo fm a 比r i a lo nt h er e a c t i o nw e r es t u d i e d e t h y lo r t h of o m l a t e ，c y a n a c e t i ce t h y le s t e la c e t i ca n h y d r i d e ( m o l a rr a t i o ：2 ：1 ：2 ) a n d z i n cc h i o r i d e ( c a t a l y s t ) w e r eh e a t e da t1 1 0 1 2 0 。c ，1 3 0 1 4 0 0 cf o r2h o u r sa n d2h o u r s ，r e s d e c l i v e l v t h er e a c t i o nm i x t u r ew a sd i s t i l l e d 新v 叩如a n de m o x y 卜m e t h y i e n e c y a n a c e t i c e t h v le s t e rw a s c o l i e c t e da t1 4 0 1 4 2 ，2 m m h gi ny i e i do f8 9 6 n ep 刚u c tw a sc o n n r t n e db ym e g p o i n t a n db o i l i n gp o i n t a l l o p u r i n 0 1w a ss y n t h e s i z e db yo n e s t e pc y c l i z a t i o nr e a c t i o ni nt h ep r e s e n c eo fa c i d t h e i n n u e n c e so fi e m p e r a t u r e ，t i m ea n dc a t a l y s t 、v e r es t u d i e d t h ec r l l d ep r o d u c to fa 1 1 0 p ur j n o lw a s p r e p a r e db yh e a t i n ge t h o x y l m e t h y l e n e c y a n a c e t j ce t h y ie s t e lh y d r a z i n eh y d r a t ea n de x c e s s f b n t i a i t l i d ea t1 1 8 0 c ，1 3 0 0 c ，a n d1 5 0 0 cf o r lh o u l1 h o u r ，a n d8h o u rr e s 口e c c i v e i vt h ec r u d e p m d u c t w a sr e - c r y s 诅i l i z e d i n w a t e r t o 西v e 矗n ea o p u r i n o l w i t hp u r 1 0 0 i n t h ey i e i do f 4 0 t h es i m p l e 、v o r k m a n s h i pp r o c e s sh a sb e e nd e s i 汀l e d k e y w o r d s ：d l 。p h e n y l a i a n i n e ，d - p h e n y l a l a n i n e ，a s y m m e t r i ct r a n s f o r m a t i o n ，a l l o p ur j n o i ， e t h o x y l 一m e t h y l e n e c y a n a c e t i ce t h y ie s t e r i l 东南大学硕士学位论文 第一部分不对称转换方法制备d 一苯丙氨酸 第一章绪论 1 1d 型氨基酸的概述 l 型氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位，它普遍存在于自然界中。在白然界已发现的3 0 0 多种氨基酸中，存在于生物体内用于合成蛋白质的有2 0 余种，它们广泛应h j 于食品、医药、饲料、 日用化工等领域”“1 。 d 型氨基酸是i 。型氨基酸的对映体，与l 型氨基酸相比，d 型氢基酸种类较少、含量低，只 占自然界已发现的3 0 0 多种氨基酸的1 0 左右因此人们把d 一型氨基酸看成非天然氨基酸。d 型 氨基酸”1 在生命活动和制药工业中具有l 一型氨基酸不可替代的地位，尤其是作为制备药物、食品 添加剂和农用化学品的重要中间体。例如，d 对羟基苯甘氨酸、d 一苯甘氨酸以及d 一般氢苯甘氨酸 已大量用丁二半合成青霉素和半台成头孢菌素等重要b 一内酰胺抗生素的合成；d 一半胱氨酸和d 天冬 氨酸在制备b 内酰胺抗生素中起着重要的作用：d 缬氨酸可作为杀虫剂：d 一丙氨酸是合成甜味剂 的原料。 1 2 d 型氨基酸的制各方法介绍 由于d 型氨基酸是非天然手性化合物，因此，其制备方法同其它手性化合物类似。d 一型氨基 酸的制备方法p 1 主要包括：不对称合成；对称合成外消旋体然后拆分：不对称转换。 1 - 2 1 不对称合成法 不对称台成法i 】q 是一种有效的直接制备d 型氨基酸的方法，这方面的研究一直是有机合成 的研究热点，已有大量的文献报道。例如通过甘氨酸不对称烷化可以制各d 一多巴、d 丙氨酸、d 一 苯丙氨酸等；用h c n 对手性s c h i f f 碱加成后水解可合成d 一亮氨酸、d 一缬氨酸。此外，还有不对 称催化氢化、手性自身再生等方法。 1 2 2 拆分法 先通过对称合成，制各外消旋体d l 氨基酸，然后进行拆分是目前最主要的制备d 型氨基酸 的方法。根据拆分原理不同，有以下几种拆分方法常用于d - 型氨基酸的制各研究。 12 2 1 结晶拆分法 结晶拆分法i l q 主要分为两种，优先结晶法和逆向结晶法。优先结品法决定丁在外消旋体的过 饱和溶液中r 或s 型旋光异构体结晶速度的差异，在台适的条件下可获得纯光学活性异构体。逆 向结晶法是在一种手性外加物的存在下进行结晶，这种外加物能立体选择性地吸附在一种对映体 晶体表面而使晶体的生长速度下降几个数量级，因此造成另一种对映体优先结晶。 1 2 2 2 化学拆分法 化学拆分法”“是指通过化学反应的方法，使外消旋体与手性试剂作用生成非对映体，然后利 用非对映体物理性质和化学性质的差异将它们分开。除去非对映体中的手性拆分试剂厉即得光学 纯异构体。 对于氨基酸而言，手性拆分试剂通常是旋光活性的酸或碱，使氨基酸与手性的酸或碱反应， 生成两种非对映体的盐，再利用盐在溶剂中溶解度的差异，通过结晶的方法将它们分开。分开后 的非对映体，用普通的酸或碱中和，就可得到氨基酸的旋光异构体，而且，游离出的手性酸或手 性碱可循环使用。 拆分氨基酸另外一种可行的化学拆分法，就是先用旋光性的酸使氨基酸的氨基酰化或用旋光 性的醇使氨基酸的羧基酯化，生成非对映体，分离，去掉酰基或烷氧基，即可得到游离的旋光氨 基酸。 化学拆分法是目前制各光学活性氨基酸应用最广的一种方法。 东南大学硕士学位论文 1 2 23 生物拆分法 生物拆分”是用完整的微生物细胞或从微生物细胞中提取的酶作为催化剂，使外消旋体中的 一种旋光异构体选择性的降解或反应，从而将两种对映异构体分开。用酶拆分外消旋体具有很多 优点：立体选择性强；反应条件温和；副产物少、产率商、产物光学纯度高；操作简单、成本低、 公害少以及能完成一些化学合成难以完成的反应。 】2 ，2 ，4 动力学拆分法 两个对映体与手性试剂的反应速度不同，反应慢的一个在未反应物中- i 优势，结果可得到有 旋光活性的产物，这就是动力学拆分”。例如可以利用不对称还原、不对称酯化等的速度差异来 拆分烯酮、胺、醇及氨基酸类。 l225 色谱分离法 色谱拆分”“是指在色谱柱中进行拆分，关r 这方而的研究及报道非常多，根据其操作方法4 i 同，可分为三种类型： a 直接法：将外消旋物直接迸样，通过手性色谱柱后就h 不同的保留时间将一对映体分离，整个 拆分过程都在一根色谱柱中进行。 b 间接法：先将外消旋体与手性试剂作用，形成非对映体混合物，再在色谱柱i ：分离。 c 逆相法：将外消旋体吸附于固定相上，然后用含有适当纯手性物的试剂淋洗，使两种对映体分 离。该方法适用于液相色谱。 1 2 3 不对称转换方法 不对称转换法【”1 作为光学活性化合物的拆分方法，h “i n g a 等于1 9 5 4 年首先应用于碘化n - 甲基一n 一乙基n 烯丙基苯胺的拆分。它是将过饱和体系中光学异构体的分步结晶和其对映异构体 ( 或非对映异构体) 的同时消旋化( 或差向异构化) 相结合，使结晶拆分和消旋化一锅烩进行，把外消 旋混合物转化成一种光学异构体。这种方法与经典拆分法相比具有很大的优势。在经典拆分中， 由于外消旋体中只有5 0 的单一旋光异构体，即使能够完全拆分，从外消旋体中也只能得到5 0 的收率。而实际上一般不能完全拆分，旋光异构体的拆分收率在2 0 - 4 0 之间，多数为3 0 左右。 另外，经典拆分还会有对映体的夹带析出，影响产品的光学纯度。而不对称转换方法省去了经典 拆分中的消旋化步骤，避免了另一种对映体的损失，使拆分效率大大提高，也避免了经典拆分方 法中因对映体浓度增加而导致的夹带析出现象，使光学纯度得到了保证。不对称转换根据操作原 理的不同分为化学不对称转换和生物不对称转换两种类型。 1 2 3l 化学不对称转换 化学不对称转换方法1 1 “制备d 一型氨基酸的一般过程是在适当催化剂存在f ，在适当的溶剂( 通 常为有机酸) 中使外消旋氨基酸与手性试剂作用，生成非对映体盐。在该体系中，d 一型氨基酸及 其盐与l 型氨基酸及其盐通过某一非手性中间体达成平衡。由于两种非对映异构体溶解度不同 溶解度小的首先沉淀出来溶解度大的则留在溶液中并不断向另一种异构体转化。如d 型氨基酸 与手性试剂所形成的盐在溶剂中有较小的溶解度，则首先沉淀出来，溶液中l 型氨基酸的浓度较 大，可通过非手性中问体向d 一型氨基酸转变，d 型氨基酸再进一步沉淀，义导致l 一型氨基酸进 步向d 型氨基酸转变，如此，随着时间的增加，d l 型氨基酸晟后完全转变为d 一型氨基酸井以盐 的形式沉淀下来，其一般通式如下： r 一譬 _ c o o h。、 l 一氨基酸拆分剂 式h z + 拆分剂蓄薹美纂；茹 ( d l 一氨基酸) t 一氡基酸拆分剂( 溶液) 坠篁些 d 一氨基酸拆分剂( 沉淀) l 一氨基酸拆分剂( 溶液) = 2 2 2 2 d 一虱基酸矸付刑l 饥徒 有机酸 东南大学硕士学位论文 由于化学不对称转换的高转化率、高光学纯度，近十年来，已成为研究的热点，其在光学活 性氨基酸的制备中得到广泛应用。目前可用化学不对称转换方法制各的d 型氨基酸见表i1 。 表1 1可用化学不对称转换方法制备的d 一型氨基酸 12 _ 3 2 生物不对称转换 近年来，由于人们环保意识的日益增强，尤其是绿色化学的提出，经典的化学方法对环境的 污染已经引起人们的重视，环境友好的生物法越来越受到人们的推崇。生物法制各d 一型氨基酸已 有很多报道，其主要分为两种情况：一种是不对称降解“，首先使d l 一氨基酸酰化或酯化，然后 利用微生物产生的酰胺酶或酯酶使酰化或酯化的氨基酸水解，由于酶具有高度选择性，只选择性 的水解某一种旋光氨基酸的衍生物，另一种旋光氨基酸的衍生物不被水解或水解很少。阏此，两 种旋光氨基酸具有不同的结合形态，也就具有不同的理化性质，可以方便的借助于物理、化学方 法加以分离。另一种是生物不对称转换方法，首先制各外消旋氨基酸或外消旋氨基酸前体或外消 旋氨基酸衍生物，然后通过微生物产生的水解酶和消旋酶在一定条件下使外消旋体向d 一型氨基酸 转化。生物不对称转换在制备d - 型氨基酸中的应用见表1 2 。 表12 生物不对称转换方法在制各d 一型氨基酸中的应用 1 2 4 d 一型氨基酸制备方法新进展 由于d 型氨基酸的重要性越来越突出，其制备研究近年来还有许多新的进展，如包结拆分和 组合拆分等。包结拆分法是8 0 年代由日本化学家t o d a 教授发明的，是指手性主体化台物通过氢 键及分子间的次级作用，如n n 作用，选择性地与客体分子中的一个对映异构体形成稳定的超分 子化合物，即包结配合物析出来，从而实现对映体的分离。组合拆分是通过定量计算和x 衍射分 析分子的手性识别现象来尝试设计和筛选手性拆分剂，其在药物先导化合物的筛选中发挥着重要 的作用【2 ”。 东南大学硕士学位论文 1 3 本文研究的目的及内容 随着中国加入世界贸易组织和医药产晶的不断创新，对各类d 一型氨基酸的需求也越来越大， 而本文所研究的d 苯丙氨酸就是其中之一，它在医药领域应用非常广泛。目前国外有文献报道用 生物拆分法制备d 一苯丙氨酸，这种方法污染小，反应条件温和，产品光学纯度高，但由于菌种保 存以及生产成本等问题，用此方法大规模生产d 苯丙氨酸很难在短时间内实现。而传统的化学拆 分法产品收率低，光学纯度较低成本较高，也很难适应市场的需要。因此研究一种新的有效的 制备d 一苯丙氨酸的方法显的越来越重要。 本文研究了外消旋苯丙氨酸经过不对称转换制各d 苯丙氨酸的方法，探索拆分剂、温度、溶 剂、反应时间、母液循环使用等条件对不对称转换的影响，确定反应的最佳条件，并对中间产物 进行了表征。在实验室现有条件下对反应进行放大，为d - 苯丙氨酸中试及工业化生产奠定了基础。 不对称转换方法制备d 一苯丙氨酸解决了目前生物拆分和化学拆分的问题，它具有高收率，高 光学纯度，生产工艺简单，生产成本较低，易丁- _ r 业化等优点。用不对称转换方法制备d - 苯丙氨 酸国内外尚未见报道，我们已经申请了国家发明专利，现已经公开。 1 4 d 一苯丙氨酸的市场分析和开发前景 1 4 1 d 苯丙氨酸的市场分析 近年来，d 苯丙氨酸在药物领域己得到了广泛的应用。在国外，以d 苯丙氨酸作为原料已经 成功开发了系列药物，如最新的抗肿瘤药物百十欣、糖尿病治疗药物纳格列那、脑啡肽降解抑 制剂等。 据世界卫生组织( w h o ) 有关资料表明，糖尿病的患病率、致残率和死亡率以及总体健康危 害程度己居非传染性疾病的第3 位，它己成为继心脑血管疾病及肿瘤之后，严重威胁人类健康的 第三大疾病。糖尿病不仅给患者带来极大痛苦，使患者生活质量大大降低，也给社会和家庭带来 沉重的经济负担。当今世界有糖尿病患者l3 亿人，其中9 0 以上患者为l l 型糖尿病( n l d d m ) ， 而且每年以1 的速度递增，预计至2 0 2 0 年将增至2 3 亿人。据不完全统计我国糖尿病患者( 含 隐性糖尿病患者) 总数已有6 0 0 0 万以上预计每年发病增长率超过6 ，并出现年轻化的趋势。 d 一苯丙氨酸的衍生物纳格列那是用于治疗l i 型糖尿病的首选药物，已经在美国、日本等国家上市， 国家药品监督管理局已批准在我国进行临床试验。 据s o u r c ef r e d o n i ag m u pl n c 的新研究手性化学品的预测：到2 0 0 5 年美国对手性化学品 的综合需求，每年将增长9 4 ，达15 1 亿美元。由于市场需要和竞争优势促进了含有单一异构体 活性成分的新的配方和药物的开发。红细胞生成素生血剂、干扰素和单克隆抗体、抗肿瘤药物、 k 效抗组胺药、神经氨酸酶抑制抗病毒药物、非苯异丙胺厌食剂、恶唑烷酮抗菌素、d - 苯丙氨酸 和噻唑烷二酮抗糖尿病制剂等将是其中应用昂广泛的几种药物。由此可见d 一苯丙氨酸在手性化学 品特别是手性药物中占有非常重要的地位。 1 4 2 d 一苯丙氨酸的开发前景 d 一苯丙氨酸是一种非天然氨基酸，目前尚无法通过发酵法生产，主要采用外消旋体d l 苯丙 氨酸为原料进行拆分来生产d 一苯丙氨酸。在医药行业抗肿瘤药物、抗艾滋病药、脑血管药和减 肥药并称为四大明星药物和医药行业的支柱产业与四大明星药物相关的生物医药企业业绩均表 现出色，经济效益傲人。由于d 一苯丙氨酸是以上几种明星药物的合成原料药和中间体，以上儿个 非常先进成熟的主流药物的快速发展势必带动d 一苯丙氨酸相关产品、企业和产业的飞速发展。目 前，国内部分制药企业已经展开了相关的药物研究，有些企业计划或已经准备开始生产这些药物， 他们迫切需要解决d 一苯丙氨酸的供应问题。目前国内的d 苯丙氨酸供应来源主要是国外的生产厂 家，鉴于国内外需求日益扩大，新型药物不断出现，d 苯丙氨酸的市场空间极为巨大，具有极强 的国内外市场潜力。 4 东南大学硕士学位论文 2 1d 苯丙氨酸概述 第二章文献综述 2 1 1 d 苯丙氨酸的性质 d 一苯丙氨酸( d p h e ) ，又名d 一2 一氨基3 苯基丙酸，白色晶体，熔点2 8 3 ，有特殊甜味，等电 点5 4 8 ，在水中溶解度( 2 5 ) 2 9 6 l o o m l ，微溶于醇不溶于醚等，比旋光度 u d ”+ 3 45 。( c = 1 o ，h2 0 ) ，分子式为c 9 i i i l n 0 2 ，分子量1 6 51 9 ，结构式为： c o o h h 年n h 2 h c h p h 2 1 2 d 一苯丙氨酸的用途 d ，苯丙氨酸是一种重要的非天然氨基酸，其在医药、农药领域己得到广泛的应用。d 一苯丙氨 酸可预防和治疗m a r e k 疾病，可作为脑啡肽和内啡肽抑制剂，用作抗成瘾性药物”和利尿剂”“， 同时也是治疗糖尿病药物”、高血压药物【3 的重要中间体。d 一苯丙氨酸还可以用来制各很多重要 的化合物，例如：台成n - ( 酰氨基烷基1 4 3 羟苯基一哌啶及其衍生物，用作戒毒药”；合成吡咯酮 多肽化合物，它是爱滋病( h i v _ 1 ) 蛋白酶抑制剂p6 】：合成酰基胍和酰基脒衍生物的前药，作为凝 血酶抑制剂口”；合成d 一氨基酸衍生物作为半胱氨酸和丝氨酸蛋白酶抑制剂 w ；制备蛙皮素受体对 抗物来治疗性功能障碍”：制备新的反应停( 镇静剂) 衍生物，作为抗血管扩张剂”；制各新的 异羟肟酸衍生物，它是a c e 和n e p 抑制剂1 4 i j ：制备* 氨基磷酸盐作为生物膜传播的载体”“：制 备预防和治疗动脉硬化的药物【4 3 】、金属蛋白酶抑制剂1 4 4 】、肽基抗血栓剂、抗真菌药l “l 、i 痛药 、神经混乱药1 4 ”、有机锡杀虫剂| 4 9 】等。d 苯丙氨酸也是治疗关节炎、忧郁症和高血压药物的重 要组成部分”。目前，d 苯丙氨酸主要用作著名抗糖尿病药纳格列那的最初原料”“。此外，d 苯 丙氨酸还可用于合成光学活性肽，其中许多肽是抗生素、神经肽和肽甜味剂的重要组成成分。 2 1 _ 3 d 一苯丙氨酸的制备方法 由于d 苯丙氨酸在医药中的重要地位，近年来，关于d 苯丙氢酸的制各研究也得到了很大的 发展，目前主要有生物法和化学法。 2 j 3 1 生物法 生物法由于其反应条件温和、能耗低、有高度的立体专一性和环境友好等优点近年来受到国 内外科学家和工业企业的广泛重视。用生物法生产d 一苯丙氨酸的研究也有许多报道。qc l a u d e ”“ 等报道了用从假单细胞c b s2 s 9 7 9 中提取的酶立体特异性水解5 苄基d l 海因，得到d - 苯丙氨酸， 产率可达9 2 5 ；ms h o i c h j r 0 【”1 等以酰基转氨酶拆分n 乙酰d l 一苯丙氨酸，得到n 一乙酰一d 一苯丙 氨酸，后者用盐酸水解可得d 苯丙氨酸，产率为3 2 5 ：ln o r j k 0 川等用肋。幽m r 趟“m ，o 向j 如s a 1 c c1 0 7 8 8 酶法拆分d l 苯丙氨酸，d 一苯丙氨酸的收率4 44 ，光学纯度9 9 8 ；b h c e s u n 矿“ 等以苯丙酮酸为原料在以谷氨酸盐消旋酶、d 氨基酸转氨酶、谷氨酸盐脱氢酶和甲酸盐脱氢酶组 成的四酶体系中合成d 苯丙氨酸，光学纯度接近1 0 0 ，收率未报道。 2 1 3 2 化学法 不对称合成是手性化台物制备研究中最活跃的领域之一用不对称合成方法制各d 一苯丙氨酸 也有许多报道。在手性助剂诱导下，甘氨酸西夫碱与溴化苄不对称烷化得到d 苯丙氨酸，光学纯 度7 2 口6 】：从右旋甘氨酸薄荷醇酯出发与手性助剂作用形成西夫碱，然后双手性诱导甘氨酸西夫 碱与苄卤不对称烷化，得到d 、苯丙氨酸，光学纯度9 9 p ：以甘氨酸乙酯为原料，在手性催化剂 东南大学硕士学位论文 作用下不对称烷化水解得d 一苯丙氨酸，光学纯度9 0 ；洪泽湖等报道了在手性相转移催化剂催 化下苯甲醛与甘氨酸、溴苄反应台成d 苯丙氨酸等。 n h 2 c h 2 c o o h 堡+ c i - 南h 3 c 2 c o o e t 垫 l - h - _ n i h c 0 0 f t 旦 h 2 n h c o o h h = n c h c o o e t a s o c l 2 ，c 2 h 5 0 h ，1 0 - 5 ，4 h b c 6 h 5 c h o ，( e t ) 3 n ，m g s q c p h c h 2 b r ，k o h 水性相转移催化剂( 氯化一n 一苄基辛尼可t 籀) 化学拆分法是指以d l 苯丙氨酸为原料，加入拆分剂，通过苯丙氨酸与拆分剂之间的化学反 应，d 一苯丙氨酸和l 一苯丙氢酸分别与拆分剂作用形成非对映体混台物，利用1 f 对映体之间物理和 化学性质的差异将它们分开。国外有文献报道，用二氧杂磷杂环己烷类化合物拆分d l 一苯丙氨酸， 拆分收率为3 6 ，光学纯度9 8 5 。 c c h c o o h l 卜c 卜p “! 塑：呈掣 n h 2 r t ( d l p h e ) 堡堑磐c m ， _ ilh ， n a o h c o o h l + c n h ， h 一6 一h p h 国内有工厂以二苯甲酰一l 一酒石酸( l d b l 、a ) 为拆分剂在酸性水溶液拆分d l 一苯丙氨酸，d 一 苯丙氨酸总收率3 5 左右。 h o o c c h c h ，一p hl ：旦旦! 垒! 氅g h 。 h 2 0 ，9 2 0 c n h ， 。 6 h i 卜- c 卜十l e t o h h 2 眦h e o o h 十咖k 旷 岬岬 东南大学硕士学位论文 2 1 33 其它制备方法 除了上述两种主要的制备d 苯丙氨酸方法外，近年米，出现了很多新的拆分d l 苯丙氨酸的 方法，例如高效液相色谱拆分、配位萃取拆分、超滤膜拆分、毛细管电泳拆分等。赵平等以含l ， 脯氨酸铜配合物的溶液作手性流动相，采用反相高效液相色谱成功地拆分rd l 一苯丙氨酸他 们还以c u ( o a c ) ：与n c 口h y p 的配合物为萃取剂利用配位萃取技术拆分d l - 苯丙氨酸”“l 。 m 丁e r u y u k 1 等利用膜技术拆分d l 一苯丙氨酸，他们通过加入氨基酸戊二醛聚合物制蔷聚砜膜， 由于d 苯丙氨酸可透过该膜，而l 苯丙氨酸不能，从而使它们分开。k m u t s u m l 等报道了以磷 酸盐缓冲液、b 一环糊精和尿素为载体电泳拆分d i ，苯丙氨酸的方法。 上述许多方法各有特点，然而目前可用下工业生产的不多，已有的可j ； 于工业生产的方法山 于收率低，成本较高，很难适应市场的需要。因此研究一种新的有效的制备d 一苯丙氨酸的方法显 得尤为重要。我们在前人二r 作的基础上，研究出了不对称转换方法制备d 一苯丙氨酸新工艺，此方 法收率高、光学纯度高，生产成本较低，易于工业化。据我们所知，由d l 苯丙氨酸通过化学不 对称转换方法制备d 一苯丙氨酸，国内外尚未见报道，我们也已经申报了国家发明专利。 东南大学硕士学位论文 3 1 概述 第三章不对称转换方法制备d 一苯丙氨酸 不对称转换方法( a s y m m e t r i ct r a n s f o r f n a t i o n ) 是将饱和体系中光学异构体的分步结品和其剥 映异构体的同时消旋化相结合，使结晶和拆分一一锅烩进行，把外消旋混合物转化成一种光学异构 体。通过不对称转换方法制备其它d 型氨基酸已有一些报道，例如t a d a s h js | 1 i r a i w a 等报道_ r 以水 杨醛为催化剂，酒石酸为拆分剂通过不对称转化制备d 脯氨酸”和d 组氨酸“；y 0 s 1 1 i o k a 等“ 报道了以右旋苯乙磺酸作拆分剂，在加热及水杨醛催化下，由d l 对羟苯甘氨酸通过不对称转换 制备d 一对羟苯甘氨酸：c y n t h i a am a r y a n o 仟等”报道了水杨醛为催化荆，酒干i 酸为拆分剂通过不 对称转化制备d 对氯苯丙氨酸甲基酯。我们在总结了他们成功经验的基础上，根据苯丙氨酸及其 盐的溶解度等性质，结合l 苯丙氨酸的消旋化条件”，设计并研究了由d l 一苯丙氨酸通过不对称 转换制备d 一苯丙氨酸的工艺优化了反应条件。拆分过程及不对称转换机理如图1 段图2 所示： l o o c c 卜t c h 广p h h 。 ( d l _ p h e ) h p r o p l o n l ca c l d c o o i i ， h o c h l _ 6 一o h c o o h 【d - p h e d t a ) 图1d 一苯丙氨酸的拆分过程 眵瓷0 0 h + 绠嚣 h c h 3 c h 2 c 0 0 h h 訾- ，。翠e l h a n o l一丫 ( d p h e ) h + 顶： 图2d 一苯丙氨酸不对称转换的机理 东南大学硕士学位论文 3 2 实验部分 3 2 1 主要药品和仪器 d l 一苯丙氨酸( 马鞍山金星化工有限公司) d 一洒石酸( 马鞍山金星化1 一有限公司) 丙酸( 分析纯，中国五联化工厂) 水杨醛( 化学纯，上海化学试剂厂) 乙醚( 分析纯，上海马陆制药厂) 三乙胺( 分析纯，上海久僚化学试剂有限公司) 乙醇( 分析纯，南京化学试剂厂) 磁力搅拌器f 8 5 一】，河南巩义英峪予华仪器厂) x 4 型显微熔点测定仪( 北京第三光学仪器厂) i r 4 4 0 傅立叶变换红外光谱仪( 美国n i c o l e t 公司) p e r k n _ e l m e r2 4 0 c 元素分析仪( 美国p e r k i n - e l m c r 公司) w z z 1 s 数字式自动旋光仪( 上海精密科学仪器有限公司) m e r c u r y 一3 0 0 h 核磁共振仪( 美国v ar i a n 公司) 3 2 2 不对称转换方法制备d 一苯丙氨酸 3 2 2 i d 一苯丙氨酸d 酒石酸的合成 先将6 6 0 9 ( o 0 4 m o i ) d l 一苯丙氨酸，6 0 0 9 ( o 0 4 m 0 1 ) d - 酒石酸和8 0 m l 丙酸加入到装有冷凝管、 温度计的三颈瓶中，搅拌加热至8 0 ，再加入12 m m o l 水杨醛，在8 0 下搅拌反应8 小日寸，反应 结束后，冰浴冷却至l o 左右，过滤，用乙醚洗三次在烘箱中干燥得白色固体l o - 8 9 9 ，产率8 64 。 3 2 2 2 d 一苯丙氨酸的制备 取d 苯丙氨酸d 酒石酸63 0 9 ( o 0 2 m 0 1 ) ，5 5 6 m l 三乙胺( 0 0 4 m 0 1 ) ，3 0 m l 乙醇加入圆底 烧瓶中，在磁力搅拌器f 搅拌l 小时过滤，用乙醇洗三次，干燥得白色固体2 2 8 9 ，产率8 0o ， 陋】d ”= 3 3 8 0 ( c = 1 0 ，h 2 0 j 。 3 2 ，2 _ 3 产品的纯化 取d 一苯丙氨酸粗产品2 9 ，加入一定量的水加热将其溶解，再加入和水等体私 的乙醇，冷却 过滤得1 6 l g ，收率8 0 5 ， 】d 2 5 = 3 4 5 0 。 3 2 2 4 放大实验 称取3 9 6 9 ( o 2 4 m 0 1 ) d l 苯丙氨酸，3 6 9 ( 0 2 4 m 0 1 ) d 酒石酸加入到装有冷凝管、温度计的三 颈瓶中再加入4 8 0 m l 丙酸，搅拌升温至8 0 ，加入7 2 m m o i 水杨醛，在8 0 反应8 小时，反 应结束后，慢慢冷却至室温，过滤，用丙酮洗两次，再用乙醚洗一次，干燥得d 一苯丙氨酸d 一酒 石酸6 5 9 9 。将所得的6 5 9 9d 苯丙氨酸d 酒石酸，5 8 2m l 三乙胺，3 3 0 m l 乙醇加入圆底烧瓶 中，在磁力搅拌器下搅拌反应j 小时，过滤，用乙醇洗三次，干燥得d 一苯丙氨酸2 7o g ， a 】d ”= 3 3 4 0 。 将2 7 o g d 苯丙氨酸粗产品用水溶解，再加乙醇冷却析出，过滤，用乙醇洗三次的得1 8 5 9 ，再将 重结晶的母液浓缩，有沉淀析出，加水使其溶解，再加入乙醇析出，过滤，干燥得3 6 9 ，将两次 的产品合并，总收率5 5 8 ，【“】d 2 5 = 3 4 2 0 。 3 2 25 母液的套用 在实验过程中直接用以前反应的母液作为拆分溶剂，无须加入水杨醛催化剂，其他步骤同上， 我们套用了五次，收率5 2 6 5 ，光学纯度9 2 5 9 7 5 ，经重结晶处理后光学纯度都可达到9 8 以 上。 3 2 2 6 拆分剂的回收 向o 0 2 m o l d 苯丙氨酸d - 酒石酸氨化后的母液中加入浓n a o h 溶液，有固体析出，过滤，干 燥得到d 一酒石酸氢钠，再用少量水润湿d 酒石酸氢钠，加入浓硫酸，搅拌一会使其溶解，加入丙 酮，过滤收集母液，蒸去溶剂，得到d - 酒石酸2 6 9 ，收率7 8 8 ，【a 】d ”= 一1 25 。( c = 1 o ，h 2 0 ) 。 9 东南大学硕士学位论文 3 3 结果与讨论 3 3 1产物表征 3 3 d 一苯丙氨酸d 一酒石酸 m p ：1 5 8 - 1 6 0 ， 值】d = 58 0 ( c = 1 o ，h2 0 ) 元素分析：c 1 3 h i7 n 0 8 ，实验值：c4 9 5 2 ，| i5 4 4 ，n44 6 而d 一苯丙氨酸d 酒石酸中c 、h 、n 三种元素的计算值为 见这三种元素的实验值和计算值之间的差异在o 3 以内。 i rr k b l ) ：3 4j 1 ，5 ( 0 一h ) ，3 0 6 63 ( c h ) ，1 7 2 41 ( c o o h ) ， l5 9 5 1 ( c o o ) ，13 1 00 。( 见附图1 ) c4 93 6 ，h57 2 ，n4 2 9 ，可 6 9 56 ( c o o h ) ， l6 2 9 6 ( n 1 1 ) 3 4 1 15c m o 为o h 的伸缩振动，3 3 0 0 2 5 0 0c m 。的宽峰是羧酸中o h 的伸缩振动，1 7 2 4 1c m “ 和1 6 9 5 6c m “是羧酸中c o 的伸缩振动，1 5 9 5 ic m 。是羧酸根离子中c = o 的不对称伸缩振动， 1 6 2 9 6c m 1 为胺盐中n h 的弯曲振动，3 0 0 0 一2 8 0 0c m 。是胺盐中n h 的伸缩振动，13 1 0 oc m 。是 c - n 的伸缩振动，3 0 6 6 3c m 。为c h 的伸缩振动。可见，d 一苯丙氨酸d 酒石酸特征基团的红外 吸收在所测的谱图中都能找到。 。h n m r6 ( d 2 0 ，p p m ) ：3 0 l ( d d ，l h ，j = 7 _ 8 ，1 4 5 h z ) ，3 1 7 ( d d ，1 h ，j = 53 1 4 5 h z ) ，4 0 2 ( d d ，i h ， j = 53 ，7 8 h z ) ，4 6 1 ( s ，2 h ) ，7 3 4 7 2 5 ( m ，5 h ) 。( 见附图2 ) hn m r 谱测试所用的是d 2 0 溶液，所以羧基、羟基和胺盐上的质子被交换。化学位移为 7 3 4 7 2 5