CN101906052B - 一种制备d-间羟基苯甘氨酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制备D-间羟基苯甘氨酸的方法：(1)将DL-间羟基苯甘氨酸酯和光学纯芳香族乙酸衍生物以1∶2～2∶1的摩尔比进行混合，在氮气保护下加入到溶剂中，搅拌，加热，溶解，保温，冷却，析出白色晶体，过滤分离得到两者形成的复盐；(2)将步骤(1)所得复盐溶于溶剂，加入酸进行解析，生成D-间羟基苯甘氨酸酯盐酸盐，并经不对称水解生成D-间羟基苯甘氨酸盐酸盐；(3)在步骤(2)水解后的溶液中加入碱进行解析，生成D-间羟基苯甘氨酸，通过常规的有机溶剂萃取分离方法将其提取出来，除去有机溶剂后制得光学纯的D-间羟基苯甘氨酸。本方法步骤简单，易于操作，反应时间短，产品纯度可达99％以上，适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及手性化合物化学分离技术领域，具体地说，本发明涉及一种拆分DL-间羟基苯甘氨酸酯外消旋体制取高纯度D-间羟基苯甘氨酸的方法。
背景技术
D-间羟基苯甘氨酸(分子式为C8H9NO3)是一种重要的医药和食用化学品中间体。但是，通常所知的经济、普通的方法合成出的间羟基苯甘氨酸是不具有手性的，而恰恰具有光学活性的D-间羟基苯甘氨酸在医药或生物医药领域上具有特殊的用途。近年来，氨基酸类抗癌药物，营养保健品的开发应用，促进了光学纯间羟基苯甘氨酸类物质的市场需求。在多肽合成中，苯甘氨酸的酯化是保护和活化氨基酸的重要步骤，对于多肽的合成有重要意义。由于氨基酸的特殊渗透性和酶催化专一性，用氨基酸作为载体有利于药物在体内的溶解和吸收，提高疗效。此外，作为半合成青霉素和头孢菌素的一种侧链化合物，光学纯的D-间羟基苯甘氨酸作为医药中间体用于在抗微生物、抗病毒等领域具有广阔的应用前景。
目前，制备光学纯的D-间羟基苯甘氨酸的方法主要有手性拆分法、酶拆分法、结晶法诱导拆分法等。
1、手性拆分法。Nishizawa Rinzo等人使用R-(+)-α-苯乙胺为拆分剂成功拆分了N-乙酰基-DL-m-羟基苯甘氨酸(参见日本专利文献JP56108748A)，但在制备过程中涉及步骤较多，收率偏低，且拆分剂回收困难，不适合大规模的生产和环境保护要求。
2、酶拆分法。Yoshizawa Junji利用一种氨基酰基转移酶在有机溶剂中不对称水解N-氯乙酰基或N-乙酰基-DL-m-羟基苯甘氨酸(参见日本专利文献JP54064691A)，实现了DL-m-羟基苯甘氨酸酯的拆分。拆分中所用有机溶剂增加了成本，并且生物酶的稳定性较低，不利于重复利用。且该酶的来源途径较少，且固定化酶的制备成本比较高，生产过程中对设备洁净程度要求严格。
3、晶种法诱导拆分。Nishizawa Rinzo等人采用先将DL-m-羟基苯甘氨酸制成盐酸盐(参见日本专利文献JP56120615A)，然后加入纯的D-m-羟基苯甘氨酸盐酸盐晶种的方法进行诱导结晶。两次结晶后，产品光学纯度达到96％。该方法的单程收率为10％左右。由于DL-m-羟基苯甘氨酸在水、乙醇等溶剂中的溶解度不大，所以一般选择DL-m-羟基苯甘氨酸的盐或衍生物进行晶种法拆分。即采用向过饱和的外消旋溶液中加入手性晶体的方法，其主要问题是单程收率低、产品中混杂对映体，所以该法产品纯度不高。
比较上述几种工艺，或存在操作步骤多，反应时间长，产品纯度不高，收率低等问题，或存在原料来源少，设备要求高等条件约束，对于D-间羟基苯甘氨酸拆分制备工业化放大的借鉴意义不大。因此，有必要发明一种制备D-间羟基苯甘氨酸酯的新的方法，以满足工业化生产。
发明内容
本发明提供一种制备D-间羟基苯甘氨酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将结构式如式(I)所示的DL-间羟基苯甘氨酸酯
其中R1为碳原子数为1～3的烷基，或芳香基。
和结构式如式(II)所示的光学纯芳香族乙酸衍生物
其中C*为左旋构型的手性碳原子，R2为烷基、芳基、羟基或烷氧基等取代基，R3为氢原子、卤素、羟基或烷氧基等取代基
以1∶2～2∶1的摩尔比进行混合，在氮气保护下加入到溶剂中，搅拌，加热，待混合物全部溶解形成透明溶液，保温一段时间后，冷却降温至10℃以下，析出白色晶体，过滤分离得到所述D-间羟基苯甘氨酸酯与所述光学纯芳香族乙酸衍生物形成的复盐，经洗涤精制后干燥待用；
(2)将步骤(1)所得复盐溶于溶剂，加入酸进行解析，生成D-间羟基苯甘氨酸酯盐酸盐，并经不对称水解生成D-间羟基苯甘氨酸盐酸盐；
(3)在步骤(2)水解后的溶液中加入碱进行解析，生成D-间羟基苯甘氨酸，通过常规的有机溶剂萃取分离方法将其提取出来，除去有机溶剂后制得光学纯的D-间羟基苯甘氨酸。
根据本发明制备D-间羟基苯甘氨酸的方法，优选的是，所述DL-间羟基苯甘氨酸酯为完全外消旋或部分外消旋。
根据本发明制备D-间羟基苯甘氨酸的方法，优选的是，所述芳香族乙酸衍生物为光学纯对位取代。
根据本发明制备D-间羟基苯甘氨酸的方法，优选的是，所述步骤(1)中，所述溶剂选自水、低级醇类、低级酮类的一种或多种。
根据本发明制备D-间羟基苯甘氨酸的方法，优选的是，所述步骤(1)中，所述加热温度为35～75℃，所述保温时间为1～3小时。
根据本发明制备D-间羟基苯甘氨酸的方法，优选的是，所述步骤(2)中，所述酸为无机酸，选自盐酸、硫酸、硝酸的一种或多种。
根据本发明制备D-间羟基苯甘氨酸的方法，优选的是，所述步骤(2)中，所述解析的温度为25～70℃，pH为2～6。
根据本发明制备D-间羟基苯甘氨酸的方法，优选的是，所述步骤(2)中，所述不对称水解的温度为40～95℃，pH为2～6，时间为1～4小时。
根据本发明制备D-间羟基苯甘氨酸的方法，优选的是，所述步骤(3)中，所述碱为无机碱，选自氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氨水及其溶液，反应液的pH为5～8。
本发明提供一种手性拆分DL-间羟基苯甘氨酸酯以制备D-间羟基苯甘氨酸的方法，其特征在于它是以光学纯对位取代的芳香族乙酸衍生物为拆分剂手性拆分DL-间羟基苯甘氨酸酯，到目前为止，未见文献报道有关采用光学纯对位取代芳香族乙酸衍生物为拆分剂，手性拆分制备D-间羟基苯甘氨酸酯的方法。
本发明的有益效果为：
1、使用的溶剂无毒害、价格低廉，且易于回收；
2、复盐易于提纯精制，而后通过不对称水解反应，得到高纯度的D-间羟基苯甘氨酸；
3、成功的利用所使用拆分剂的特性，解决了拆分过程中拆分剂损耗过多的问题，并很好的进行了回收套用；
4、与现有D-间羟基苯甘氨酸的拆分制备技术相比，本发明是一种既经济可行又具有高效拆分效率的适合工业化放大的方法。
具体实施方式
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。
实施例1
DL-间羟基苯甘氨酸甲酯18.1克(0.1mol)和D-α-甲基对氯苯乙酸18.5克(0.1mol)，投入到150ml浓度为50％的乙醇水溶液中，开启搅拌，N2保护，升温至65℃，至溶质全部溶解、溶液澄清后，继续搅拌，反应进行30min后，有白色沉淀产生，缓慢降温至8℃，保温2小时，让形成的D型复盐充分析出。减压过滤所得到白色结晶17.4克，该物质为D-间羟基苯甘氨酸甲酯·D-α-甲基对氯苯乙酸复盐，用20ml乙醇进行洗涤。固体置于真空干燥箱中干燥，得到精制后的D-间羟基苯甘氨酸甲酯·D-α-甲基对氯苯乙酸16.9克。
取D-间羟基苯甘氨酸甲酯·D-α-甲基对氯苯乙酸复盐9.20克(0.025mol)加入到50ml 2N浓度的盐酸水溶液中，加入水调整pH值到2，保持温度在50℃，搅拌溶解后，冷却降温到5℃以下，过滤回收析出的白色结晶，可以得到拆分剂D-α-甲基对氯苯乙酸白色结晶4.32克。母液升温加热至50℃，搅拌3小时后反应结束，待用。
母液中加入2N浓度的氢氧化钠溶液调节pH值到8，搅拌反应30min，加入2×30ml的乙酸乙酯溶剂萃取此溶液两次，合并萃取液，干燥过夜。减压蒸馏除去萃取液中的溶剂乙酸乙酯，可以得到白色的固体结晶，用甲醇洗涤后，真空干燥，可得D-间羟基苯甘氨酸3.83克。
光学纯度大于99％。
实施例2
DL-间羟基苯甘氨酸乙酯19.5克(0.1mol)和D-α-甲基对氯苯乙酸18.5克(0.1mol)，投入到150ml浓度为70％的乙醇水溶液中，开启搅拌，N2保护，升温至75℃，至溶质全部溶解、溶液澄清后，继续搅拌反应进行50min后，有白色沉淀产生，缓慢降温至10℃，保温2小时，让形成的D型复盐充分析出。减压过滤所得到白色结晶17.5克，该物质为D-间羟基苯甘氨酸乙酯·D-α-甲基对氯苯乙酸，用20ml甲醇进行洗涤。固体置于真空干燥箱中干燥，得到精制后的D-间羟基苯甘氨酸乙酯·D-α-甲基对氯苯乙酸16.6克。
取D-间羟基苯甘氨酸乙酯·D-α-甲基对氯苯乙酸复盐9.50克(0.025mol)加入到60ml 2N浓度的硫酸水溶液中，加入水调整pH值到2，保持温度在25℃，搅拌溶解后，冷却降温到5℃以下，过滤回收析出的白色结晶，可以得到拆分剂D-α-甲基对氯苯乙酸白色结晶4.11克。母液升温至65℃，搅拌3小时后反应结束，待用。
母液中加入4N浓度的氨水溶液调节pH值到6，搅拌反应30min后，加入2×30ml的二氯甲烷萃取此溶液两次，合并萃取液，干燥过夜。减压蒸馏除去萃取液中的二氯甲烷溶剂，可以得到白色固体结晶，用丙酮洗涤后真空干燥，可得D-间羟基苯甘氨酸3.64克。
光学纯度大于98.5％。
实施例3
取回收的拆分剂D-α-甲基对氯苯乙酸9.3克(0.05mol)，加入到部分外消旋的DL-间羟基苯甘氨酸甲酯9.1克(0.05mol)中，其光学纯度以D-间羟基苯甘氨酸计为70％。加入到浓度为30％的150ml的甲醇溶液中溶解，升温至60℃，搅拌，N2保护，使溶液澄清。保持1小时后，缓慢降温至5℃。减压抽滤所得到的白色晶体，该物质即为D-间羟基苯甘氨酸甲酯·D-α-甲基对氯苯乙酸粗品，用50％的甲醇溶液洗涤，置于真空干燥箱中干燥，得精制后的D-间羟基苯甘氨酸甲酯·D-α-甲基对氯苯乙酸11.9克。
取D-间羟基苯甘氨酸甲酯·D-α-甲基对氯苯乙酸复盐9.20克(0.025mol)加入到60ml 2N浓度的盐酸水溶液中，其它步骤同实施例1，最后制得D-间羟基苯甘氨酸5.32克。
光学纯度为98.1％。
实施例4
DL-间羟基苯甘氨酸甲酯18.1克(0.1mol)和R-(-)-对氯扁桃酸18.7克(0.1mol)，投入到150ml浓度为50％的甲醇水溶液中，开启搅拌，N2保护，升温至50℃，至溶质全部溶解、溶液澄清后，继续搅拌反应进行50min后，有白色沉淀产生，缓慢降温至10℃，保温2小时，让形成的复盐充分析出。减压过滤所得到白色结晶17.3克，该物质为D-间羟基苯甘氨酸甲酯·R-(-)-对氯扁桃酸，用20ml甲醇进行洗涤。固体置于真空干燥箱中干燥，得到精制后的D-间羟基苯甘氨酸甲酯·R-(-)-对氯扁桃酸16.5克。
取D-间羟基苯甘氨酸甲酯·R-(-)-对氯扁桃酸复盐9.20克(0.025mol)加入到100ml 2N浓度的硫酸水溶液中，加入水调整pH值到3，保持温度在50℃，搅拌溶解后，冷却降温到5℃以下，过滤回收析出的白色结晶，可以得到拆分剂R-(-)-对氯扁桃酸白色固体结晶4.16克。母液升温至50℃，搅拌3小时后反应结束，待用。
母液中加入4N浓度的氨水溶液调节pH值到7，搅拌反应30min后，加入2×30ml的乙酸乙酯溶剂萃取此溶液两次，合并萃取液，干燥过夜。减压蒸馏除去萃取液中的乙酸乙酯溶剂，可以得到白色固体结晶，用甲醇洗涤后真空干燥，可得D-间羟基苯甘氨酸3.81克。
光学纯度大于99％。
实施例5
DL-间羟基苯甘氨酸甲酯18.1克(0.1mol)和D-α-甲基对氯苯乙酸37克(0.2mol)，投入到180ml浓度为50％的乙醇水溶液中，开启搅拌，N2保护，升温至35℃，至溶质全部溶解、溶液澄清后，继续搅拌，反应进行30min后，有白色沉淀产生，缓慢降温至8℃，保温1小时，让形成的D型复盐充分析出。减压过滤所得到白色结晶17.6克，该物质为D-间羟基苯甘氨酸甲酯·D-α-甲基对氯苯乙酸复盐，用30ml乙醇进行洗涤。固体置于真空干燥箱中干燥，得到精制后的D-间羟基苯甘氨酸甲酯·D-α-甲基对氯苯乙酸17.1克。
取D-间羟基苯甘氨酸甲酯·D-α-甲基对氯苯乙酸复盐9.20克(0.025mol)加入到50ml 2N浓度的盐酸水溶液中，加入水调整pH值到6，保持温度在70℃，搅拌溶解后，冷却降温到5℃以下，过滤回收析出的白色结晶，可以得到拆分剂D-α-甲基对氯苯乙酸白色结晶4.2克。母液升温加热至95℃，搅拌1小时后反应结束，待用。
母液中加入2N浓度的氢氧化钠溶液调节pH值到8，搅拌反应30min，加入2×30ml的乙酸乙酯溶剂萃取此溶液两次，合并萃取液，干燥过夜。减压蒸馏除去萃取液中的溶剂乙酸乙酯，可以得到白色的固体结晶，用甲醇洗涤后，真空干燥，可得D-间羟基苯甘氨酸3.79克。
光学纯度大于99％。
实施例6
DL-间羟基苯甘氨酸甲酯36.2克(0.2mol)和L-(+)-扁桃酸15.2克(0.1mol)，投入到180ml浓度为50％的甲醇水溶液中，开启搅拌，N2保护，升温至50℃，至溶质全部溶解、溶液澄清后，继续搅拌反应进行50min后，有白色沉淀产生，缓慢降温至10℃，保温3小时，让形成的复盐充分析出。减压过滤所得到白色结晶15.9克，该物质为D-间羟基苯甘氨酸甲酯·L-(+)-扁桃酸复盐，用20ml甲醇进行洗涤。固体置于真空干燥箱中干燥，得到精制后的D-间羟基苯甘氨酸甲酯·L-(+)-扁桃酸15.5克。
取D-间羟基苯甘氨酸甲酯·L-(+)-扁桃酸复盐8.30克(0.025mol)加入到100ml2N浓度的硫酸水溶液中，加入水调整pH值到4，搅拌溶解后，冷却降温到5℃以下，过滤回收析出的白色结晶，可以得到拆分剂L-(+)-扁桃酸白色固体结晶3.5克。母液升温至40℃，搅拌4小时后反应结束，待用。
母液中加入4N浓度的氨水溶液调节pH值到5，搅拌反应30min后，加入2×30ml的乙酸乙酯溶剂萃取此溶液两次，合并萃取液，干燥过夜。减压蒸馏除去萃取液中的乙酸乙酯溶剂，可以得到白色固体结晶，用甲醇洗涤后真空干燥，可得D-间羟基苯甘氨酸3.85克。
光学纯度大于99％。
本发明提出一种从DL-间羟基苯甘氨酸酯外消旋体制取高纯度D-间羟基苯甘氨酸酯的方法，该方法工艺步骤简单，易于操作，反应时间短，产品纯度可达99％以上，适于工业化生产。
Claims (7)
1.一种制备D－间羟基苯甘氨酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将结构式如式（I）所示的DL－间羟基苯甘氨酸酯
其中R1为碳原子数为1～3的烷基，或芳香基,
和结构式如式（II）所示的光学纯芳香族乙酸衍生物
其中C*为左旋构型的手性碳原子，R2为烷基、芳基、羟基或烷氧基，R3为卤素、羟基或烷氧基,
所述芳香族乙酸衍生物为光学纯对位取代；
以1：2～2：1的摩尔比进行混合，在氮气保护下加入到溶剂中，搅拌，加热，待混合物全部溶解形成透明溶液，保温一段时间后，冷却降温至10℃以下，析出白色晶体，过滤分离得到所述D－间羟基苯甘氨酸酯与所述光学纯芳香族乙酸衍生物形成的复盐，经洗涤精制后干燥待用；
（2）将步骤（1）所得复盐溶于溶剂，加入酸进行解析，生成D－间羟基苯甘氨酸酯盐酸盐或硫酸盐，并经不对称水解生成D－间羟基苯甘氨酸盐酸盐或硫酸盐；
（3）在步骤（2）水解后的溶液中加入碱进行解析，生成D－间羟基苯甘氨酸，通过常规的有机溶剂萃取分离方法将其提取出来，除去有机溶剂后制得光学纯的D－间羟基苯甘氨酸。
2.如权利要求1所述的制备D－间羟基苯甘氨酸的方法，其特征在于，所述DL－间羟基苯甘氨酸酯为完全外消旋或部分外消旋。
3.如权利要求1所述的制备D－间羟基苯甘氨酸的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述溶剂选自水、低级醇类、低级酮类的一种或多种。
4.如权利要求1所述的制备D－间羟基苯甘氨酸的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述加热温度为35～75℃，所述保温时间为1～3小时。
5.如权利要求1所述的制备D－间羟基苯甘氨酸的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述解析的温度为25～70℃，pH为2～6。
6.如权利要求1所述的制备D－间羟基苯甘氨酸的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述不对称水解的温度为40～95℃，pH为2～6，时间为1～4小时。
7.如权利要求1所述的制备D－间羟基苯甘氨酸的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述碱为无机碱，选自氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氨水及其溶液，反应液的pH为5～8。
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