（化学工艺专业论文）优先结晶法拆分对羟基苯甘氨酸.pdf

郑卅i 大学硕士学位论文 度与冷却速度对介稳区宽度的影响也较大。随搅拌速度的增加，同一饱和 温度下的超溶解度降低，介稳区域变窄；这可以由经典成核理论得到解释： 晶体的成核速率b 0 可用式： b o = k 。a c 怎n “ ( i ) 式中：a g 。- - - 最大过饱和浓度 n - - - 搅拌速率 k o - - - 成核速率常数 m ，n 一分别为最大过饱和度和搅拌速率影响的动力学参数 当过饱和度是由冷却结晶产生时，成核速率可以由过饱和度的产生速率 来表示，当冷却速率一定时，式( i ) 可简化为 h 1a t 。= k l 一二1 1 1n ( i i ) m 式中：k 。为常数。 由式( ) 可知，当冷却速率一定时，l n t 。与l n n 呈线性关系；随 搅拌速度的升高，介稳区宽度减小。 随冷却速度的加快，介稳区宽度也在增加。这同样可以由经典的结晶 理论进行解释。当搅拌速率一定时，式( i ) 可简化为： h 7 1 一：k 2 + 上h 16 ( 1 ) ，” 式中：k 。为常数b 冷却速率 由式( 1 ) 知，当搅拌速度定时，i n t 。与l n b 呈线性关系；随冷却 速度的加快，介稳区宽度增加。 y 关键词：对羟基苯甘氨酸拆分优先结晶法溶解度超溶解度介稳区 、 、 v 。 郑州大学硕士学位论文 第l 章绪论 宇宙是非对称性的，如果把构成太阳系的全部物体置于一面跟随它们的各种运动 而移动的镜子的前面，镜子的影像不能和实体重合。生命由非对称作用所主宰。我 能预见，所有生物物种在其结构上、在其外部形态上，究其本原都是宇宙非对称性的 产物。 这是p a s t e u r 在一百多年以前所作的预言。自然界的基本现象和定律 由不对称性产生，生命由不对称作用所主宰，我们被不对称与手性的世界 所包围。 术语“手性”由我们的左手和右手不能重合的事实而来。当一个物体 不能与其镜像重合时，被称为手性物体。有机分子和它们的镜像可以等同 或不同。那些和它们的镜像等同的分子被称为非手性分子，那些和它们的 镜像不等同的分子被称为手性分子。非等同的镜像彼此称为对映体。而非 对映体则定义为具有相同化学组成，但不是镜像，在分子中的个或多个 不对称中心具有不同的构型而彼此不同的物质。 1 1 高科技产业手性药物 2 0 世纪9 0 年代国际上兴起了一项为人类造福的高科技产业手性药 物，这是医药界的一次重大变革。众所周知，药物对杂质的要求是很严格 的。因为杂质对人体健康的影响很大，所以药物的纯度一般要求在9 8 以上， 并对2 以下的杂质要明确其性质和副作用。而对于外消旋体的药物来讲， 等于有5 0 的杂质，因此用单一对映体( 即手性药物) 供药成为现代医药工 业一项迫切的任务。而合成和拆分单一对映体是一项高难度的化学研究工 郑州大学硕士学位论文 第l 章绪论 宇宙是非对称性的，如果把构成太阳系的全部物体置于一面跟随它们的各种运动 而移动的镜子的前面，镜子的影像不能和实体重合。生命由非对称作用所主宰。我 能预见，所有生物物种在其结构上、在其外部形态上，究其本原都是宇宙非对称性的 产物。 这是p a s t e u r 在一百多年以前所作的预言。自然界的基本现象和定律 由不对称性产生，生命由不对称作用所主宰，我们被不对称与手性的世界 所包围。 术语“手性”由我们的左手和右手不能重合的事实而来。当一个物体 不能与其镜像重合时，被称为手性物体。有机分子和它们的镜像可以等同 或不同。那些和它们的镜像等同的分子被称为非手性分子，那些和它们的 镜像不等同的分子被称为手性分子。非等同的镜像彼此称为对映体。而非 对映体则定义为具有相同化学组成，但不是镜像，在分子中的个或多个 不对称中心具有不同的构型而彼此不同的物质。 1 1 高科技产业手性药物 2 0 世纪9 0 年代国际上兴起了一项为人类造福的高科技产业手性药 物，这是医药界的一次重大变革。众所周知，药物对杂质的要求是很严格 的。因为杂质对人体健康的影响很大，所以药物的纯度一般要求在9 8 以上， 并对2 以下的杂质要明确其性质和副作用。而对于外消旋体的药物来讲， 等于有5 0 的杂质，因此用单一对映体( 即手性药物) 供药成为现代医药工 业一项迫切的任务。而合成和拆分单一对映体是一项高难度的化学研究工 第l 章结论 作，所以手性技术是当代高科技领域的一项新发展。 1 2 d - p _ h p g 的技术开发和市场分析 对羟基苯甘氨酸( d l p _ h y d r o x y p h e n y l g l y c i n e 、d l p 一口g ) 是一种重 要的医药中间体。其中d 一对羟基苯甘氨酸( d p - h y d r o x y p h e n y l g l y c i n e 、 d - p h p g ) 可用于合成广谱抗生素阿莫西林( a m o x i c i l l i n ) 、头孢哌酮 ( c e f o d e r a z o n e ) 、头孢罗奇( c e f o d r o z i l ) 等，是国家重点发展的种药 物中间体；l 一对羟基苯甘氨酸( l p 咱y d r o x y p h e n y l g l y c i n e 、l p - h p g ) 是生产治疗缺血性心脏病、心力衰竭、糖尿病药物的重要原料。目前此类 药物在我国尚处于研究阶段，因而研究d l p h p g 的合成及拆分方法，以使 此类药物的生产国产化是非常有意义的。 1 2 1 生产和开发情况 规模较大的青霉素侧链化合物d - p l p g 供应商有荷兰的d s m 公司、西 班牙的d e r i v a d o s 公司、台湾的c h a m p h o r 公司，新加坡电有干吨规模的生 产装置。“。 国内从8 0 年代开始研制生产d - p h e g ，目前尚未形成大规模工业化生 产。9 0 年代初，国内华北制药集团、东北制药集团、哈尔滨制药厂、上海 第四制药厂等十余家企业的半合成青霉素产品陆续通过中试转入正式生 产，国内年总需量约1 0 0 0 吨左右。但由于国内市场供不应求，大部分产品 仍依赖进口。预计随着头孢抗菌素等药物系列产品的进一步开发和应用， 国内对该产品的年总需求量将讯速增加到1 5 0 0 2 0 0 0 吨左右。此外，该产 品还可出口到日本、德国、韩国、印度等国，在国际市场上占有一定份额， 市场开发前景良好。 d - p h p g 生产技术开发和改进工作的重点应该是光学拆分技术。 第l 章结论 作，所以手性技术是当代高科技领域的一项新发展。 1 2 d - p _ h p g 的技术开发和市场分析 对羟基苯甘氨酸( d l p _ h y d r o x y p h e n y l g l y c i n e 、d l p 一口g ) 是一种重 要的医药中间体。其中d 一对羟基苯甘氨酸( d p - h y d r o x y p h e n y l g l y c i n e 、 d - p h p g ) 可用于合成广谱抗生素阿莫西林( a m o x i c i l l i n ) 、头孢哌酮 ( c e f o d e r a z o n e ) 、头孢罗奇( c e f o d r o z i l ) 等，是国家重点发展的种药 物中间体；l 一对羟基苯甘氨酸( l p 咱y d r o x y p h e n y l g l y c i n e 、l p - h p g ) 是生产治疗缺血性心脏病、心力衰竭、糖尿病药物的重要原料。目前此类 药物在我国尚处于研究阶段，因而研究d l p h p g 的合成及拆分方法，以使 此类药物的生产国产化是非常有意义的。 1 2 1 生产和开发情况 规模较大的青霉素侧链化合物d - p l p g 供应商有荷兰的d s m 公司、西 班牙的d e r i v a d o s 公司、台湾的c h a m p h o r 公司，新加坡电有干吨规模的生 产装置。“。 国内从8 0 年代开始研制生产d - p h e g ，目前尚未形成大规模工业化生 产。9 0 年代初，国内华北制药集团、东北制药集团、哈尔滨制药厂、上海 第四制药厂等十余家企业的半合成青霉素产品陆续通过中试转入正式生 产，国内年总需量约1 0 0 0 吨左右。但由于国内市场供不应求，大部分产品 仍依赖进口。预计随着头孢抗菌素等药物系列产品的进一步开发和应用， 国内对该产品的年总需求量将讯速增加到1 5 0 0 2 0 0 0 吨左右。此外，该产 品还可出口到日本、德国、韩国、印度等国，在国际市场上占有一定份额， 市场开发前景良好。 d - p h p g 生产技术开发和改进工作的重点应该是光学拆分技术。 第l 章结论 作，所以手性技术是当代高科技领域的一项新发展。 1 2 d - p _ h p g 的技术开发和市场分析 对羟基苯甘氨酸( d l p _ h y d r o x y p h e n y l g l y c i n e 、d l p 一口g ) 是一种重 要的医药中间体。其中d 一对羟基苯甘氨酸( d p - h y d r o x y p h e n y l g l y c i n e 、 d - p h p g ) 可用于合成广谱抗生素阿莫西林( a m o x i c i l l i n ) 、头孢哌酮 ( c e f o d e r a z o n e ) 、头孢罗奇( c e f o d r o z i l ) 等，是国家重点发展的种药 物中间体；l 一对羟基苯甘氨酸( l p 咱y d r o x y p h e n y l g l y c i n e 、l p - h p g ) 是生产治疗缺血性心脏病、心力衰竭、糖尿病药物的重要原料。目前此类 药物在我国尚处于研究阶段，因而研究d l p h p g 的合成及拆分方法，以使 此类药物的生产国产化是非常有意义的。 1 2 1 生产和开发情况 规模较大的青霉素侧链化合物d - p l p g 供应商有荷兰的d s m 公司、西 班牙的d e r i v a d o s 公司、台湾的c h a m p h o r 公司，新加坡电有干吨规模的生 产装置。“。 国内从8 0 年代开始研制生产d - p h e g ，目前尚未形成大规模工业化生 产。9 0 年代初，国内华北制药集团、东北制药集团、哈尔滨制药厂、上海 第四制药厂等十余家企业的半合成青霉素产品陆续通过中试转入正式生 产，国内年总需量约1 0 0 0 吨左右。但由于国内市场供不应求，大部分产品 仍依赖进口。预计随着头孢抗菌素等药物系列产品的进一步开发和应用， 国内对该产品的年总需求量将讯速增加到1 5 0 0 2 0 0 0 吨左右。此外，该产 品还可出口到日本、德国、韩国、印度等国，在国际市场上占有一定份额， 市场开发前景良好。 d - p h p g 生产技术开发和改进工作的重点应该是光学拆分技术。 郑州大学硕士学位论文 d - p p i p g 是两性化合物，常用的非对映异构体结晶拆分法和诱导结晶拆分法 效果不佳或收率不理想。如果将得到的d l p 一印g 用特殊的拆分剂直接拆分， 所用的拆分剂价格昂贵；如果将其酯化或乙酰化后再拆分，可采用廉价的 拆分剂，但工艺又较复杂，国内大多采用后一种工艺。 1 2 2 需求和价格情况 9 9 4 年羟氨苄青霉素世界年产量为5 6 5 0 吨，预计到2 0 0 5 年达到1 1 0 0 0 吨。1 9 9 7 年国产羟氨苄青霉素3 4 0 吨，消耗d - p h p g 约为2 0 0 吨，部分中 间体依靠从新加坡等国进口解决。据统计，1 9 9 8 年十大城市用药金额中， 羟氨苄青霉素排第9 位，羟氨苄青霉素克拉维酸盐排第1 5 位，1 9 9 9 年第一 季度羟氨苄青霉索胶囊产量6 亿粒以上。根据这些主要产品产量，可以推 算中间体d - p h p g 需求量。由于国内羟氨苄青霉素产量和中间体生产跟不 上市场发展，国内许多制药厂目前采用进口国外原药进行分装和试剂加工， 同时大量出口初级中间体d l - $ f f 羟基苯海因，年出口量8 0 0 吨以上，为了扩 大半合成青霉素市场份额，降低成本，以后国内外公司都需要采购中间体 自生产原药，中间体市场将更加活跃。我国是抗生素类药物的生产和需求 的大国，国内制药行业已把半合成青霉素和半合成头孢菌素作为发展重点。 d - p h p g1 9 9 9 年国内参考价格为1 7 万、1 9 万元吨，初级中间体d l 一对 羟基苯海因价格为5 5 万、6 万元吨。根据国内技术情况推算，d - p h p g 生 产成本约为1 2 万元吨，初级中问体d l 一对羟基苯海因生产成本约为3 5 万元吨，进一步降低成本的潜力仍然很大，可见开发和生产经济效益显著， 该系列产品今后市场竞争将很激烈。 1 3 本文研究内容 为了对d l p h p g 实施有效拆分本文就以下几个问题进行研究：( 1 ) 郑州大学硕士学位论文 d - p p i p g 是两性化合物，常用的非对映异构体结晶拆分法和诱导结晶拆分法 效果不佳或收率不理想。如果将得到的d l p 一印g 用特殊的拆分剂直接拆分， 所用的拆分剂价格昂贵；如果将其酯化或乙酰化后再拆分，可采用廉价的 拆分剂，但工艺又较复杂，国内大多采用后一种工艺。 1 2 2 需求和价格情况 9 9 4 年羟氨苄青霉素世界年产量为5 6 5 0 吨，预计到2 0 0 5 年达到1 1 0 0 0 吨。1 9 9 7 年国产羟氨苄青霉素3 4 0 吨，消耗d - p h p g 约为2 0 0 吨，部分中 间体依靠从新加坡等国进口解决。据统计，1 9 9 8 年十大城市用药金额中， 羟氨苄青霉素排第9 位，羟氨苄青霉素克拉维酸盐排第1 5 位，1 9 9 9 年第一 季度羟氨苄青霉索胶囊产量6 亿粒以上。根据这些主要产品产量，可以推 算中间体d - p h p g 需求量。由于国内羟氨苄青霉素产量和中间体生产跟不 上市场发展，国内许多制药厂目前采用进口国外原药进行分装和试剂加工， 同时大量出口初级中间体d l - $ f f 羟基苯海因，年出口量8 0 0 吨以上，为了扩 大半合成青霉素市场份额，降低成本，以后国内外公司都需要采购中间体 自生产原药，中间体市场将更加活跃。我国是抗生素类药物的生产和需求 的大国，国内制药行业已把半合成青霉素和半合成头孢菌素作为发展重点。 d - p h p g1 9 9 9 年国内参考价格为1 7 万、1 9 万元吨，初级中间体d l 一对 羟基苯海因价格为5 5 万、6 万元吨。根据国内技术情况推算，d - p h p g 生 产成本约为1 2 万元吨，初级中问体d l 一对羟基苯海因生产成本约为3 5 万元吨，进一步降低成本的潜力仍然很大，可见开发和生产经济效益显著， 该系列产品今后市场竞争将很激烈。 1 3 本文研究内容 为了对d l p h p g 实施有效拆分本文就以下几个问题进行研究：( 1 ) 郑州大学硕士学位论文 d - p p i p g 是两性化合物，常用的非对映异构体结晶拆分法和诱导结晶拆分法 效果不佳或收率不理想。如果将得到的d l p 一印g 用特殊的拆分剂直接拆分， 所用的拆分剂价格昂贵；如果将其酯化或乙酰化后再拆分，可采用廉价的 拆分剂，但工艺又较复杂，国内大多采用后一种工艺。 1 2 2 需求和价格情况 9 9 4 年羟氨苄青霉素世界年产量为5 6 5 0 吨，预计到2 0 0 5 年达到1 1 0 0 0 吨。1 9 9 7 年国产羟氨苄青霉素3 4 0 吨，消耗d - p h p g 约为2 0 0 吨，部分中 间体依靠从新加坡等国进口解决。据统计，1 9 9 8 年十大城市用药金额中， 羟氨苄青霉素排第9 位，羟氨苄青霉素克拉维酸盐排第1 5 位，1 9 9 9 年第一 季度羟氨苄青霉索胶囊产量6 亿粒以上。根据这些主要产品产量，可以推 算中间体d - p h p g 需求量。由于国内羟氨苄青霉素产量和中间体生产跟不 上市场发展，国内许多制药厂目前采用进口国外原药进行分装和试剂加工， 同时大量出口初级中间体d l - $ f f 羟基苯海因，年出口量8 0 0 吨以上，为了扩 大半合成青霉素市场份额，降低成本，以后国内外公司都需要采购中间体 自生产原药，中间体市场将更加活跃。我国是抗生素类药物的生产和需求 的大国，国内制药行业已把半合成青霉素和半合成头孢菌素作为发展重点。 d - p h p g1 9 9 9 年国内参考价格为1 7 万、1 9 万元吨，初级中间体d l 一对 羟基苯海因价格为5 5 万、6 万元吨。根据国内技术情况推算，d - p h p g 生 产成本约为1 2 万元吨，初级中问体d l 一对羟基苯海因生产成本约为3 5 万元吨，进一步降低成本的潜力仍然很大，可见开发和生产经济效益显著， 该系列产品今后市场竞争将很激烈。 1 3 本文研究内容 为了对d l p h p g 实施有效拆分本文就以下几个问题进行研究：( 1 ) 第1 章绪论 优先结晶法一般要求外消旋体能够以外消旋混合物的形式存在，或者外消 旋体以外消旋化合物的形式存在，但其溶解度远大于相应的对映体的溶解 度，此时才能够采用优先结晶法进行拆分。而遗憾的是，对羟基苯甘氨酸 的外消旋体及其对映体不满足上述性质。据相关文献报道，对羟基苯甘氨 酸的某些盐类，如对羟基苯甘氨酸硫酸盐却有上述性质，可采用优先结晶 法拆分对羟基苯甘氨酸的硫酸盐。则对d l p m p o 硫酸盐的合成及某些热力 学性质进行研究就成为拆分的必要前提。( 2 ) 溶解度的测定是研究固液相 平衡的重要方法，测定固体在液体中溶解度的常用方法是合成法 “( s y n t h e t i cm e t h o d o rd y n a m i cm e t h o d ) 和平衡法”1 1 ( e q u i l i b r i u m m e t h o do fa n a l y t i c a lm e t h o d ) 。合成法适用于固液两相能以较快速度达 到平衡的体系，测定效率高，且对所测物系不需要建立专门的分析平衡组 成的方法，合成法又分为恒温溶解法( i s o t h e r m a lm e t h o d ) 和变温溶解法 ( p 0 1 y t h e r m a lm e t h o d ) 两种。平衡法对溶解达平衡的速度快与慢的体系 均可适用，长时间恒温使固液两相达到平衡后，通过可靠的分析方法，原 则上可测定任何固液体系的溶解度，但是测定效率不高。本文将采用恒温 溶解法对d l p h p g 及其硫酸盐在水一丙酮溶液中的溶解度进行测定。( 3 ) 介稳区宽度指的是溶解度一温度曲线上的饱和点到能自发成核的极限过饱 和点之间的浓度区域。近年来有些入把介稳区宽度的研究与成核机理的探 讨联系起来，从而使介稳区宽度的测定具有更加重要的意义，许多研究者 提出了不少测定介稳区宽度的方法，大致分为：1 间接法；2 直接法，包 括目测法、计数法；3 诱导期法”1 。在介稳区的测定中，检测手段越精确， 越能尽早发现首批晶核的出现，使所测的介稳区更接近真实值。激光法作 为间接测定法之一，是近年出现的一种新方法，它具有灵敏度准确度高、 简便易行、适用范围广、动态响应快等优点。本文将采用间接法中的激光 法测定d l p h p g 及其硫酸盐在水一丙酮溶液中的超溶解度、介稳区宽度， 相信这些数据的取得将会对拆分工艺起到应有的作用。( 4 ) 目前国内外有 关文献报道的d h p h p g 的拆分方法主要有以下几种：优先结晶法、化学拆 分法、不对称转换法、生物化学拆分法等。其中优先结晶法( p r e f e r e n t i a l 郏i 大学硕士学位论文 c r y s t a ll i z a t i o np r o c e d u r e ) 利用氨基化合物的物理性质，在外消旋体溶 液中，加入一种旋光异构体作为晶种，诱使与晶种相同的异构体析出，从 而达到分离的目的。本文将以价廉易得的硫酸作为拆分剂，丙酮+ 水的混合 物作为溶剂，利用优先结晶法对d l p - h p g 进行拆分。 本文主要内容是：第一章绪论，介绍手性药物的研究、开发、市场需 求概况以及本文研究的内容与意义；第二章文献综述，对羟基苯甘氨酸的 拆分技术进展；第三章属实验的准备阶段，主要研究了对羟基苯甘氨酸原 料的提纯及其硫酸盐的合成；第四章研究了利用恒温溶解法测定d l d h p g 及其硫酸盐在水一丙酮溶液中的溶解度；第五章研究了利用问接法中的激光 监视法测定d l p 一咿g 及其硫酸盐在水一丙酮溶液中的超溶解度及介稳区宽 度；第六章优先结晶法拆分工艺；第七章对本文所作工作进行了总结。 通过本文的研究，将测定大量的包括溶解度、超溶解度及介稳区宽度在 内的热力学数据，相信这些热力学数据的测得将会对今后的工作的进一步 开展有所裨益。 第2 章文献综述 第2 章文献综述 作为一种重要的药物中间体，d 一对羟基苯甘氨酸具有广阔的市场与应 用前景。对d l 一对羟基苯甘氨酸实施拆分是目前获得d p 口g 的主要方法。 d l p h p g 的拆分方法，据国内外文献报道，主要有以下几种： 2 1 化学拆分法 化学拆分法是广泛使用的一种方法。该法利用手性试剂与对羟基苯甘氨 酸反应，生成两个非对映异构体，再利用两个非对映异构体的物理性质( 如 溶解度、蒸气压、吸收系数等) 的不同，将其拆分。最后再把这两个非对 映异构体分别复原为原来的对映体。常用的拆分齐u 有溴化樟脑磺酸“、n 一 苯基乙胺“、酒石酸、脱氢枞胺“23 等。 y a m a d a s 等“用溴化樟脑磺酸( d - 3 一b r o m o c a m p h o r 8 一s u l f o n i c a c i d ，d - b c s ) 作为拆分剂，对d l p h p g 进行拆分。d p g 的收率可达9 2 此法中另一异构体须消旋化。由于手性拆分剂价格昂贵，再生产中还 必须用大量的溶剂，必须考虑溶剂回收问题，因此工业受到一定限制。 2 2 优先结晶法( p r e f e r e n t i a lc r y s t a n i z a t i o np r o c e d u r e ) 该法利用氨基化合物的物理性质，在外消旋体溶液中，加入一种旋光 异构体作为晶种，诱使与晶种相同的异构体析出，从而达到分离的目的。 一般是制成外消旋体的过饱和溶液，再加入右旋或左旋体的晶种。 第2 章文献综述 第2 章文献综述 作为一种重要的药物中间体，d 一对羟基苯甘氨酸具有广阔的市场与应 用前景。对d l 一对羟基苯甘氨酸实施拆分是目前获得d p 口g 的主要方法。 d l p h p g 的拆分方法，据国内外文献报道，主要有以下几种： 2 1 化学拆分法 化学拆分法是广泛使用的一种方法。该法利用手性试剂与对羟基苯甘氨 酸反应，生成两个非对映异构体，再利用两个非对映异构体的物理性质( 如 溶解度、蒸气压、吸收系数等) 的不同，将其拆分。最后再把这两个非对 映异构体分别复原为原来的对映体。常用的拆分齐u 有溴化樟脑磺酸“、n 一 苯基乙胺“、酒石酸、脱氢枞胺“23 等。 y a m a d a s 等“用溴化樟脑磺酸( d - 3 一b r o m o c a m p h o r 8 一s u l f o n i c a c i d ，d - b c s ) 作为拆分剂，对d l p h p g 进行拆分。d p g 的收率可达9 2 此法中另一异构体须消旋化。由于手性拆分剂价格昂贵，再生产中还 必须用大量的溶剂，必须考虑溶剂回收问题，因此工业受到一定限制。 2 2 优先结晶法( p r e f e r e n t i a lc r y s t a n i z a t i o np r o c e d u r e ) 该法利用氨基化合物的物理性质，在外消旋体溶液中，加入一种旋光 异构体作为晶种，诱使与晶种相同的异构体析出，从而达到分离的目的。 一般是制成外消旋体的过饱和溶液，再加入右旋或左旋体的晶种。 郑，- 1 i 大学硕士学位论文 图21 优先结晶法流程 优先结晶法一般要求外消旋体能够以外消旋混合物的形式存在，或者 外消旋体以外消旋化合物的形式存在，但其溶解度远大于相应的对映体的 溶解度，此时才能够采用优先结晶法进行拆分。而遗憾的是，对羟基苯甘 氨酸的外消旋体及其对映体不满足上述性质。据相关文献报道，对羟基苯 甘氨酸的某些盐类，如对羟基苯甘氨酸苯磺酸盐、对羟基苯甘氨酸对乙基 苯磺酸盐、对羟基苯甘氨酸邻甲基苯磺酸盐、对羟基苯甘氨酸磺基水扬酸 盐“、对羟基苯甘氨酸对甲基苯磺酸盐、对羟基苯甘氨酸间二甲基苯磺酸 盐“、对羟基苯甘氨酸萘酚磺酸盐“5 1 却有上述性质，可采用优先结晶法拆 分对羟基苯甘氨酸盐。首先制成某种盐，再在某特殊液体环境下加入其对 映体的相应盐的少量晶体作为晶种，实施优先结晶法。对析出的晶体采用 常规方法进行处理，比如过滤、干燥、水解等，得到d 一或l p 胛g 。这种 方法虽能达到一定程度的分离，但存在几点明显不足：1 ) 每次操作只能得 第2 章文献综述 得到少量的目的产物，且产品须及时处理，否则就有可能被非目的产物污 染。因为只有那些能够稳定的处于过饱和状态的对映体才可以析出。2 ) 不能连续生产，这势必影响工业化。3 ) 目的产物与非目的产物必须交替 结晶。4 ) 在进行目的对映体优先结晶时，还必须另行处理非目的对映体， 另外将其外消旋化。 针对以上不足，k e s s e l s “”对此方法提出改进。以价廉易得的硫酸作 为拆分剂，以低级羧酸、醇、酮中的一种或几种按一定比例混合作为溶剂， 对d l p h p g 进行拆分。k e s s e s 认为在这种特殊的液体环境中，d l p h p g 以硫酸盐、硫酸氢盐两种形式存在，而硫酸盐的溶解度却明显小于硫酸氢 盐的溶解度，由于溶解度的差别，当硫酸盐处于过饱和状态时，硫酸氢盐 还未达到饱和，此时加入旋光性的对羟基苯甘氨酸的硫酸盐晶体作为晶 种，则相应的对映体析出。在旋光性的对羟基苯甘氨酸的硫酸盐析出的同 时，释放出一分子的硫酸，从而使溶液中的硫酸氢盐永远处于不饱和状态， 从而避免了晶体的污染，并可实现连续化生产。 2 3 不对称转换法( a s y m m e t r i ct r a n s f o r m a t i o n ) 将过饱和体系中目的对映体的优先结晶和非目的对映体的外消旋化 一锅烩( o n e p o t ) 同步进行。这种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，也避免了经典拆分中 因对映体的浓度增加而导致的夹带现象，使光学纯度得到保证。 近年来，人们将不对称转换应用于d l p h p g 的拆分，得到令人满意 的结果，显示出广阔的应用前景。不对称转换法常用的拆分剂有：溴樟脑 磺酸“7 1 “、苯基乙磺酸“”州、苯磺酸、对乙基苯磺酸、磺基水扬酸、对甲 基苯磺酸、间二甲基苯磺酸、萘酚磺酸、邻甲基苯磺酸”“，根据所选用的 拆分剂的不同，不对称转换法又可分为用非手性试剂进行的不对称转换法 和用手性试剂进行的不对称转换法。 第2 章文献综述 得到少量的目的产物，且产品须及时处理，否则就有可能被非目的产物污 染。因为只有那些能够稳定的处于过饱和状态的对映体才可以析出。2 ) 不能连续生产，这势必影响工业化。3 ) 目的产物与非目的产物必须交替 结晶。4 ) 在进行目的对映体优先结晶时，还必须另行处理非目的对映体， 另外将其外消旋化。 针对以上不足，k e s s e l s “”对此方法提出改进。以价廉易得的硫酸作 为拆分剂，以低级羧酸、醇、酮中的一种或几种按一定比例混合作为溶剂， 对d l p h p g 进行拆分。k e s s e s 认为在这种特殊的液体环境中，d l p h p g 以硫酸盐、硫酸氢盐两种形式存在，而硫酸盐的溶解度却明显小于硫酸氢 盐的溶解度，由于溶解度的差别，当硫酸盐处于过饱和状态时，硫酸氢盐 还未达到饱和，此时加入旋光性的对羟基苯甘氨酸的硫酸盐晶体作为晶 种，则相应的对映体析出。在旋光性的对羟基苯甘氨酸的硫酸盐析出的同 时，释放出一分子的硫酸，从而使溶液中的硫酸氢盐永远处于不饱和状态， 从而避免了晶体的污染，并可实现连续化生产。 2 3 不对称转换法( a s y m m e t r i ct r a n s f o r m a t i o n ) 将过饱和体系中目的对映体的优先结晶和非目的对映体的外消旋化 一锅烩( o n e p o t ) 同步进行。这种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，也避免了经典拆分中 因对映体的浓度增加而导致的夹带现象，使光学纯度得到保证。 近年来，人们将不对称转换应用于d l p h p g 的拆分，得到令人满意 的结果，显示出广阔的应用前景。不对称转换法常用的拆分剂有：溴樟脑 磺酸“7 1 “、苯基乙磺酸“”州、苯磺酸、对乙基苯磺酸、磺基水扬酸、对甲 基苯磺酸、间二甲基苯磺酸、萘酚磺酸、邻甲基苯磺酸”“，根据所选用的 拆分剂的不同，不对称转换法又可分为用非手性试剂进行的不对称转换法 和用手性试剂进行的不对称转换法。 郑州大学硕士学位论文 2 3 1 非手性试剂进行的不对称转换法 h o n g os 等“将d l p h p g 和邻甲基苯磺酸( o - t s ) 在冰醋酸介质中进 行反应，向体系中加入催化剂量的水扬醛以及少量d - h p g o - t s 晶种，加 热搅拌得到一浆状混合物，过滤即得单一的d - h p g o - t s 盐，旋光纯度 9 7 4 ，转化率8 1 ，d - h p g o - t s 经重结晶和n a o h 水解得到光学纯度9 9 5 的d - h p g ，拆分母液中的d l h p g o - t s 可连同溶剂循环使用。加入适当的 d l p h p g 、o - t s 可提高外消旋化速度。整个过程如图2 2 示。 d l p h p g ( s o l i d ) d i s s o l v e d l ( 1 i q u i dp h a s e ) + r e r y s t a l l i d l p h p g0 一t s o na n dr a e e m i z a t i o n d h p g 0 一t s ( s 0 1 i d ) 图2 2 用。一t s 作拆分剂的d lp h p g 的不对称转换 2 3 2 用手性试剂进行的不对称转换法 b h a t t a c h a r y a 等“”发现d 一3 一溴樟脑磺酸盐( d - b c s ) 是d l h p g 的优良 的拆分剂。 以冰醋酸作介质( 加少量醋酸酐除去所含微量的水) ，d - b c s 作拆分剂， 以水杨醛作催化剂，对d l h p g 进行不对称转换，得到d - h p g d b c s 盐的光 学纯度9 9 9 ( 手性h p l c 方法) ，转化率高达9 9 。在甲醇介质中用氢氧化 钠中和d - h p g d b c s 盐即得d - h p g ，光学纯度9 9 9 9 ，母液中加入冰醋酸， 蒸去甲醇后溶液可循环使用。整个过程如图2 3 示。 第2 章文献综述 2 4 生物转化及拆分法 生物转化及拆分主要是以d l h p g 的酰化衍生物为底物，利用酰化酶的 选择性进行拆分。近年来，d l 一心g 的生物转化及拆分技术的研究文献曰益 增多。生物转化及拆分法可用完整的微生物细胞或从微生物中提取的酶作 为生物催化剂。生物催化剂的区域立体选择性强、反应条件温和、操作简 便、成本较低、公害少，且能够完成一些化学方法难以完成的反应。近l o 年来，利用微生物进行手性药物的合成及对映体的拆分又成为新的研究热 点。 d l h p gd b c s 1，j s a l 一i d h p g 图2 3 用d - b c s 作拆分剂的d l - p h p g 的不对称转换 y o k o z e k i 等“”以醛为原料，经b u c h e r e r 反应合成d 、l 一5 一对羟基苯乙 内酰脲，然后用恶臭假单胞菌( p p u t i d a ) 的二氢嘧啶酶催化选择性水解 为n 氨甲酰一d t t p g ，再经化学或酶法脱氨甲酰基得d - h p g ，收率达9 2 。 许激扬、吴梧桐等“5 1 采用乙二醛、苯酚和尿素为原料化学合成底物 d l 一5 一对羟基苯乙内酰脲，以沟槽假单胞菌( p s e f i d o m o n a ss t r i a t a ) c p u l 6 2 8 郑州大学硕士学位论文 或放线形土壤杆菌( a g r o b a c t e r i u m r a d i o b a c t e r ) c p u l 2 ll 为酶源，将d l 一5 对羟基苯乙内酰脲转化为d - h p g ，产率分别为8 6 和8 0 。 2 5 小结 本章主要对d l p i - i p g 的拆分方法的文献进行了综述。我们正面临着青 霉素改造的巨大任务，对d - h p g 的需求曰益增长。目前国内仅有几家生产 企业仍沿用经典的合成及拆分方法，其产品质量和制造成本都缺乏与国外 大公司竞争的能力。面对即将来临的市场挑战，改进合成及拆分工艺以降 低成本，提高产品质量显得越来越紧迫。一锅烩( o n e p o t ) 合成法与不对 称转换拆分法在d l 一印g 的合成及拆分当中无疑具有极大的应用潜力。近年 来，随着生物技术及基因工程的迅猛发展，d l - h p g 的生物转化及拆分法也 成为新的研究热点。 郑州大学硕士学位论文 或放线形土壤杆菌( a g r o b a c t e r i u m r a d i o b a c t e r ) c p u l 2 ll 为酶源，将d l 一5 对羟基苯乙内酰脲转化为d - h p g ，产率分别为8 6 和8 0 。 2 5 小结 本章主要对d l p i - i p g 的拆分方法的文献进行了综述。我们正面临着青 霉素改造的巨大任务，对d - h p g 的需求曰益增长。目前国内仅有几家生产 企业仍沿用经典的合成及拆分方法，其产品质量和制造成本都缺乏与国外 大公司竞争的能力。面对即将来临的市场挑战，改进合成及拆分工艺以降 低成本，提高产品质量显得越来越紧迫。一锅烩( o n e p o t ) 合成法与不对 称转换拆分法在d l 一印g 的合成及拆分当中无疑具有极大的应用潜力。近年 来，随着生物技术及基因工程的迅猛发展，d l - h p g 的生物转化及拆分法也 成为新的研究热点。 第3 章原料的提纯及硫酸盐的合成 第3 章原料的提纯及硫酸盐的合成 对弪基苯甘氨酸( d l - p h y d r o x y p h e n y l g l y c i n e 、1 ) l - p 一旧g ) 的原料由 石家庄瑞泰精细化工有限公司提供，d l p 一旧g 是该公司的中间产品，含有 较多水分和一些可溶性杂质。不论在以后的拆分工艺研究还是在溶解度的 测定中，对原料纯度的要求都很高，因此，在实验前必须对原料进行提纯， 否则将影响数据的准确性；利用优先结晶法来拆分手性化合物，往往能取 得较好结果，但优先结晶法一般要求外消旋体能够以外消旋混合物的形式 存在，或者外消旋体以外消旋化合物的形式存在，但其溶解度远大于相应 的对映体的溶解度，此时才能够采用优先结晶法进行拆分。据相关文献报 道，d l p h p g 的某些盐类，如d l p h p g 硫酸盐却有上述性质，可采用优先 结晶法拆分d l p h p g 硫酸盐。因此d l - p h p g 硫酸盐的合成也是拆分实验 的必要前提。 3 1 原料的提纯 3 1 1 提纯方法 由于原料含有大量的水分和某些可溶性杂质，因此原则上我们采用水 洗、干燥、研磨、等步骤对原料进行处理，最后采用克氏定氮法与元素分 析相结合的方法进行分析。 - 将一定量的原料加入蒸馏水中( 每5 0 9 原料大概需5 0 m l 水) ，在室温下 搅拌3 0m i n ，过滤，洗涤( 前后洗三遍) ，在5 0 下烘4 个小时，研磨， 继续烘干4 个小时，装瓶备用。 3 1 2 纯度的测定 3 1 2 1 克氏定氮法 常用的消化催化剂硫酸铜与硫酸钾的混合物不能使d l p h p g 消化；同 样，当我们采用硫酸锌与硫酸钾的混合物作消化催化剂时，1 2 小时内未发 第3 章原料的提纯及硫酸盐的合成 第3 章原料的提纯及硫酸盐的合成 对弪基苯甘氨酸( d l - p h y d r o x y p h e n y l g l y c i n e 、1 ) l - p 一旧g ) 的原料由 石家庄瑞泰精细化工有限公司提供，d l p 一旧g 是该公司的中间产品，含有 较多水分和一些可溶性杂质。不论在以后的拆分工艺研究还是在溶解度的 测定中，对原料纯度的要求都很高，因此，在实验前必须对原料进行提纯， 否则将影响数据的准确性；利用优先结晶法来拆分手性化合物，往往能取 得较好结果，但优先结晶法一般要求外消旋体能够以外消旋混合物的形式 存在，或者外消旋体以外消旋化合物的形式存在，但其溶解度远大于相应 的对映体的溶解度，此时才能够采用优先结晶法进行拆分。据相关文献报 道，d l p h p g 的某些盐类，如d l p h p g 硫酸盐却有上述性质，可采用优先 结晶法拆分d l p h p g 硫酸盐。因此d l - p h p g 硫酸盐的合成也是拆分实验 的必要前提。 3 1 原料的提纯 3 1 1 提纯方法 由于原料含有大量的水分和某些可溶性杂质，因此原则上我们采用水 洗、干燥、研磨、等步骤对原料进行处理，最后采用克氏定氮法与元素分 析相结合的方法进行分析。 - 将一定量的原料加入蒸馏水中( 每5 0 9 原料大概需5 0 m l 水) ，在室温下 搅拌3 0m i n ，过滤，洗涤( 前后洗三遍) ，在5 0 下烘4 个小时，研磨， 继续烘干4 个小时，装瓶备用。 3 1 2 纯度的测定 3 1 2 1 克氏定氮法 常用的消化催化剂硫酸铜与硫酸钾的混合物不能使d l p h p g 消化；同 样，当我们采用硫酸锌与硫酸钾的混合物作消化催化剂时，1 2 小时内未发 塑型奎兰堡圭兰垡堡奎 现消化迹象；我们甚至采用硫酸钾与氧化汞的混合物作为消化催化剂，但 也只是在1 0 个小时之后出现消化迹象；考虑到此催化剂的消化时间过长， 且汞对环境的污染较大，我们又采用了另一种催化剂氧化锡与硫酸钾的混 合物，消化结果令人满意，3 0 分钟后即可实现，效果明显甚至不用加双氧 水。 由表3 1 知，原料经处理后其纯度可达9 9 8 0 以上，满足今后实验的 要求。 3 1 2 2 元素分析结果 元素分析采用p e2 4 0 0 元素分析仪，其结果如表3 2 所示。 表3 2 元素分析结果 由表3 2 所示，处理后样品的元素分析结果与理论值比较接近，可以 满足今后实验的需要。 3 1 2 3 处理后样品的红外谱图 翌! 兰堕整塑堡丝墨堕鳖兰堕鱼壁 3 2 硫酸盐的合成 3 2 1 硫酸盐的合成方法及步骤 d l p h p g ( d - p h p g ) ：1 6 7 9 ( 0 i m 0 1 ) ，硫酸：( 9 8 ，1 8 4 ) 约6 m l ， 蒸馏水：5 0 m i 。先加入d l p h p g ( d - p h p g ) 1 6 7 9 ( 0 i m 0 1 ) ，5 0 m 1 蒸 馏水，搅拌1 5 m i n ，滴加硫酸( 9 8 ，1 8 4 ) 约6 m l ，逐渐生温至5 0 。c ，溶 质全部溶解，溶液变得澄清，冷却至室温，结晶2 小时，过滤，用5 冷水 洗涤三遍，干燥( 5 0 。c ) l 小时后取出，称量，分析。d l p h p g 的硫酸盐 略呈粉红色；d - p h p g 的硫酸盐是白色结晶。 3 2 2 纯度分析 硫酸盐的纯度分析我们采用重量法与元素分析相结合的方法。 3 2 2 1 重量法分析结果 重量法分析结果如表3 3 所示。 表3 3 重量法分析结果 硫酸盐的纯度 d l - p h p g 的硫酸盐d - p h p g 的硫酸盐 2 9 9 8 3 l23 翌! 兰堕整塑堡丝墨堕鳖兰堕鱼壁 3 2 硫酸盐的合成 3 2 1 硫酸盐的合成方法及步骤 d l p h p g ( d - p h p g ) ：1 6 7 9 ( 0 i m 0 1 ) ，硫酸：( 9 8 ，1 8 4 ) 约6 m l ， 蒸馏水：5 0 m i 。先加入d l p h p g ( d - p h p g ) 1 6 7 9 ( 0 i m 0 1 ) ，5 0 m 1 蒸 馏水，搅拌1 5 m i n ，滴加硫酸( 9 8 ，1 8 4 ) 约6 m l ，逐渐生温至5 0 。c ，溶 质全部溶解，溶液变得澄清，冷却至室温，结晶2 小时，过滤，用5 冷水 洗涤三遍，干燥( 5 0 。c ) l 小时后取出，称量，分析。d l p h p g 的硫酸盐 略呈粉红色；d - p h p g 的硫酸盐是白色结晶。 3 2 2 纯度分析 硫酸盐的纯度分析我们采用重量法与元素分析相结合的方法。 3 2 2 1 重量法分析结果 重量法分析结果如表3 3 所示。 表3 3 重量法分析结果 硫酸盐的纯度 d l - p h p g 的硫酸盐d - p h p g 的硫酸