CN106636239B - 一种氯霉素的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制备氯霉素的方法，包括如下步骤：以现有氯霉素生产工艺的中间体(对硝基‑α‑氨基苯乙酮盐酸盐)为起始原料通过二氯乙酰化、羟醛缩合以及不对称催化还原三步反应，即得所述氯霉素。本发明的制备氯霉素的方法，不仅避免了拆分、而且避免保护‑脱保护步骤，简化了氯霉素的生产工艺，提高了总收率、降低了生产成本，解决了现有技术中制备氯霉素的制备氯霉素的工艺存在反应步骤长、原子经济性低、产品收率低的问题。

Description

一种氯霉素的制备方法

技术领域

本发明涉及一种氯霉素的制备方法，属于生物制药和生物化工的技术领域。

背景技术

氯霉素是目前市场上最广谱抗菌素药物之一,其抗菌作用机制是与核蛋白体50S亚基结合，抑制肽酰基转移酶，从而抑制蛋白质合成，其结构式如下：

氯霉素对大多数革兰氏阴性以及阳性细菌、流感杆菌、百日咳杆菌、痢疾杆菌、大肠杆菌、肺炎杆菌、变形杆菌、绿脓杆菌、立克次体、沙眼衣原体等都能有效控制。由于其在生物医药领域应用非常广泛，因此探索一种温和、高效、经济的方法制备氯霉素受到了广大化学生物工作者的关注。

目前工业制备氯霉素的方法是：以苯乙酮为起始原料，通过溴化、氨化、乙酰化、羟醛缩合、异丙醇铝还原、水解脱保护、手性拆分以及二氯乙酰化等8步化学反应制备的。其合成路线如下：

此方法存在以下缺点：

(1)此路线需要手性拆分，而拆分的理论收率只有50％，这导致了整条路线的收率在30％以下；加之，拆分的步骤非常繁琐，给工业生产带来很大的不便；

(2)此路线中需要用到乙酰基保护，再脱保护，原子经济性较差并且反应步骤的增加使得整体的收率降低，同时也对工业化生产增加了难度。

(3)此路线还原步骤中使用异丙醇铝，此过程产生大量难于处理的三废，对环境危害非常大。

因此，目前亟待提出一种制备条件温和、操作步骤简单、产品收率效、原子经济性优越、对环境友好的氯霉素制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的制备氯霉素的工艺存在反应步骤长、操作步骤繁琐、反应条件苛刻、原子经济性低、产品收率低、对环境不友好的问题，进而提供一种低成本、易于制备、产率高、更为环保的制备氯霉素方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了制备氯霉素的方法，包括如下步骤：以现有氯霉素生产工艺的中间体(对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐)为起始原料通过二氯乙酰化、羟醛缩合反应以及不对称生物催化还原三步反应，即得所述氯霉素。

需要说明的是，所述氯霉素的结构式如下所示：

优选地，所述氯霉素的合成路线为：

优选地，所述二氯乙酰化反应具体为：将对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐与溶剂、二氯乙酰氯混合均匀，再向其中加入缚酸剂，在15-20℃的温度下反应，反应完毕，即得二氯乙酰化产物。

需要说明的是，所述反应溶剂包括但不限于二氯甲烷，只要能够起到溶解作用即可。所述缚酸剂包括但不限于三乙胺，只要能够起到吸收反应中产生的酸的作用即可，本领域技术人员根据实际需求可对其成分进行调整。

进一步优选地，所述二氯乙酰化反应还包括，在所述二氯乙酰化反应完毕后，将反应混合溶液过滤，再将滤饼用二氯甲烷洗涤，收集滤液，并将滤液依次用稀盐酸、饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水洗涤，干燥脱溶，即得二氯乙酰化产物。

优选地，所述羟醛缩合反应具体为：将二氯乙酰化产物与乙醇、甲醛混合均匀，调节混合溶液的pH值为7.2-7.5，在温度32-35℃下反应，反应完毕，即得对硝基-α-二氯乙酰胺基-β-羟基苯丙酮。

优选地，所述催化还原反应具体为：将硝基-α-二氯乙酰胺基-β-羟基苯丙酮与酮还原酶加入到缓冲液中，在温度20-40℃下、pH值为6.0-8.0的条件下反应，反应完毕即得所述氯霉素。

优选地，所述缓冲溶液为pH值为6.0-7.5、浓度为0.05-0.1mol/L的PBS缓冲溶液。

需要说明的是，所述缓冲溶液包括但不限于PBS缓冲溶液，只要能够在酶催化反应时，起到保持盐平衡、调整的适宜pH的缓冲作用即可。所述PBS缓冲溶液是指磷酸盐缓冲溶液，其成分包括但不限于Na₂HPO₄、KH₂PO₄、NaCl、KCl，本领域技术人员根据实际需求可对其成分进行调整。

优选地，所述缓冲液中还加入NADP⁺以及可选择地加入异丙醇、葡萄糖脱氢酶、草酸脱氢酶、乳酸脱氢酶中的一种或多种。

优选地，所述对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐以硝基苯乙酮为原料，依次通过溴化反应、氨化反应制得。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明所述的氯霉素的制备方法，以现有氯霉素生产工艺的中间体(对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐)为起始原料通过二氯乙酰化、羟醛缩合反应以及不对称生物催化还原三步反应，最终能以高达84％的总收率，>99％的Ee，>99/1的Dr得到氯霉素。不仅避免了拆分、而且避免保护-脱保护步骤，简化了氯霉素的生产工艺，提高了总收率、降低了生产成本，解决了现有技术中制备氯霉素的制备氯霉素的工艺存在反应步骤长、原子经济性低、产品收率低的问题；

(2)本发明所述的氯霉素的制备方法，操作简单，条件温和，反应的后处理简单，易操作，产生的三废量比较少，对环境友好，解决了氯霉素其他制备方法的操作复杂、污染大等缺点，适合大规模的工业化生产。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。需要说明的是，以现有氯霉素生产工艺的中间体(对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐)为起始原料通过二氯乙酰化、羟醛缩合以及不对称生物催化还原三步反应，制备得到所述氯霉素。其合成路线为：

实施例1-6分别对二氯乙酰化反应、羟醛缩合反应以及催化还原反应详细描述。

实施例1二氯乙酰化反应

本实施例为制备所述氯霉素的方法中的二氯乙酰化反应，具体如下：

将21.6g对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐与150ml二氯甲烷、14.5g二氯乙酰氯混合均匀，再向其中加入21g三乙胺溶液，在20℃的温度下反应，反应完毕，即得二氯乙酰化产物。

作为本实施例的优选实施方式，所述二氯乙酰化反应还包括，在所述二氯乙酰化反应完毕后，将反应混合溶液过滤，再将滤饼用二氯甲烷洗涤，收集滤液，并将滤液依次用稀盐酸、饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水洗涤，干燥脱溶，即得二氯乙酰化产物。

作为本实施例可替换的实现方式，反应温度可以替换为0-45℃范围内的任意值，并不影响本发明目的的实现。

实施例2二氯乙酰化反应

本实施例为制备所述氯霉素的方法中的二氯乙酰化反应，具体如下：

在装有搅拌器、温度计和滴液漏斗的250mL四颈瓶中，放入21.6g对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐以及二氯甲烷150mL，搅拌均匀后冷至5℃以下，再在搅拌下加入二氯乙酰氯14.5g，另取三乙胺溶液21g，用滴液漏斗在15℃的温度下缓慢滴入反应液中，然后升温到15℃，搅拌1h，反应完毕后，过滤，再将滤饼用二氯甲烷洗涤，收集滤液，并将滤液依次用稀盐酸、饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水洗涤，干燥脱溶，即得二氯乙酰化产物28.2g，收率97％。

实施例3羟醛缩合反应

本实施例为制备所述氯霉素的方法中的羟醛缩合反应，具体如下：

将29.1g实施例2中制备得到的所述二氯乙酰化产物与200ml乙醇、11.4g甲醛混合均匀，调节混合溶液的pH值为7.2，在温度35℃下反应，反应完毕，即得对硝基-α-二氯乙酰胺基-β-羟基苯丙酮。

作为本实施例优选地实施方式，上述反应完毕后，将反应混合溶液冷却至0℃，过滤，用冰水洗涤，抽滤，干燥，即得对硝基-α-二氯乙酰胺基-β-羟基苯丙酮。

作为本实施例可替换的实施方式，所述羟醛缩合反应的反应温度可以替换为32-35℃范围内的任意值，pH值可替换为7.2-7.5范围内的任意值，并不影响本发明目的实现。

实施例4羟醛缩合反应

本实施例为制备所述氯霉素的方法中的羟醛缩合反应，具体如下：

在装有搅拌器、温度计的250mL三颈瓶中，加入29.1g实施例2中制备得到的所述二氯乙酰化产物及乙醇200mL、质量分数为37％的甲醛11.4g，混合均匀后用少量NaHCO₃饱和溶液调节混合溶液的pH值为7.5，然后，在搅拌条件下缓慢升温至32℃，反应完毕后，迅速冷却至0℃，过滤，用冰水洗涤，然后抽滤，干燥，即得对硝基-α-二氯乙酰胺基-β-羟基苯丙酮29.35g，收率92％。

实施例5催化还原反应

本实施例为制备所述氯霉素的方法中的催化还原反应，具体如下：

将50g实施例4中制备得到的所述硝基-α-二氯乙酰胺基-β-羟基苯丙酮与1g酮还原酶(采购自苏州引航生物科技有限公司：商品编号YH2069，此处仅给出其中一种型号的产品予以阐述本发明的效果，市售各型号的产品之间对于实现本发明的目的来说并无差异，下同，后文不再冗述)加入到缓冲液中，在温度为40℃、pH值为8.0的条件下反应，反应完毕即得所述氯霉素。

作为本实施例优选的实施方式，所述缓冲液中还加入有葡萄糖、葡萄糖脱氢酶以及NADP⁺，作为该优选实施方式的具体实现方案，所述葡萄糖、葡萄糖脱氢酶以及NADP⁺的用量分别为62.5g、1g以及50mg。

需要说明的是，本实施例中，所述缓冲液为PBS缓冲溶液，所述PBS缓冲溶液还可替换为其他缓冲溶液，只要能够在酶催化反应时，起到保持盐平衡、调整的适宜pH的缓冲作用即可。

作为本实施例可替换的实现方式，所述催化还原反应的反应温度可以替换为20-40℃范围内的任意值，反应溶液的pH值可以替换为6.0-8.0范围内的任意值，并不影响本发明目的的实现，下同，后文不再赘述。

实施例6催化还原反应

本实施例为制备所述氯霉素的方法中的催化还原反应，具体如下：将实施例4中制备得到的所述硝基-α-二氯乙酰胺基-β-羟基苯丙酮50g、葡萄糖62.5g置于1000mL的三口烧瓶，再向其中加入500mL的pH值为6.5且浓度为0.05mol/L的PBS缓冲液，然后，将三口烧瓶放入反应锅中，设置转速850rpm,温度30℃，再向其中分别加入50mg的NADP⁺,1g的葡萄糖脱氢酶(采购自苏州引航生物科技有限公司：商品编号YH1901，此处仅给出其中一种型号的产品予以阐述本发明的效果，市售各型号的产品之间对于实现本发明的目的来说并无差异)、以及1g酮还原酶粉(采购自苏州引航生物科技有限公司：商品编号YH2069)，得到混合溶液，采用浓度为2mol/L的NaOH溶液使所述混合溶液的pH值维持在6.5，反应3h，即得所述氯霉素，并测得反应转化率>99％,>99％Ee,>99:1Dr，(其中Ee＝(R,R)/[(R,R)+(S,S)]；Dr＝[(R,R)+(S,S)]/[(R,S)+(S,R)])。

作为本实施例的优选实施方式，采用HPLC监控反应，延长反应时间转化率不再增加，即判断反应完毕。

作为本实施例的优选实施方式，在所述催化还原反应完毕后，用二氯甲烷萃取反应后溶液，合并有机相，并将其干燥、脱溶，即得到所述氯霉素。本实施例中采用上述优选实施方式，得到所述氯霉素47克，收率94％，纯度98％，Ee>99％,Dr>99:1。

需要说明的是，所述PBS缓冲溶液的pH值可替换为6.0-7.5中的任意值，浓度可替换为0.05-0.1mol/L中的任意值，并不影响本发明的目的的实现。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种制备氯霉素的方法，其特征在于，包括如下步骤：将对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐通过二氯乙酰化、羟醛缩合以及使用酮还原酶进行不对称酶催化还原三步反应，即得所述氯霉素，所述酮还原酶采购自苏州引航生物科技有限公司，商品编号YH2069。

2.根据权利要求 1 中所述的制备氯霉素的方法，其特征在于，所述氯霉素的合成路线 为：。

3.根据权利要求 1-2 中任意一项所述的制备氯霉素的方法，其特征在于，所述二氯乙酰化反应具体为：将对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐与二氯乙酰氯在溶剂中混合均匀，再向其中加入缚酸剂，在15-20℃ 的温度下反应，反应完毕，即得二氯乙酰化产物。

4.根据权利要求 3 所述的制备氯霉素的方法，所述溶剂选自二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的一种或多种，所述缚酸剂选自三乙胺、吡啶、N,N-二甲基甲酰胺、磷酸钠、碳酸钠中的一种或多种。

5.根据权利要求 3 所述的制备氯霉素的方法，其特征在于，所述二氯乙酰化反应还包括，在所述二氯乙酰化反应完毕后，将反应混合溶液过滤，再将滤饼用二氯甲烷洗涤，收集滤液，并将滤液依次用稀盐酸、饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水洗涤，干燥脱溶，即得二氯乙酰化产物。

6.根据权利要求 1-2 中任意一项所述的制备氯霉素的方法，其特征在于，所述羟醛缩合反应具体为：将二氯乙酰化产物与乙醇、甲醛混合均匀，调节混合溶液的 pH 值为 7.2-7.5，在温度 32-35℃下反应，反应完毕，即得对硝基-α-二氯乙酰胺基-β-羟基苯丙酮。

7.根据权利要求 1-2 中任意一项所述的制备氯霉素的方法，其特征在于，所述催化还原反应具体为：将硝基-α-二氯乙酰胺基-β- 羟基苯丙酮与酮还原酶加入到缓冲液中，在温度为 20-40℃、pH 值为6.0-8.0 的条件下反应，反应完毕即得所述氯霉素。

8.根据权利要求 7 所述的制备氯霉素的方法，其特征在于，所述缓冲液中还加入NADP+以及可选择地加入异丙醇、葡萄糖脱氢酶、草酸脱氢酶、乳酸脱氢酶中的一种或多种。

9.根据权利要求 1-2 中任一项所述的制备氯霉素的方法，其特征在于，所述对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐以硝基苯乙酮为原料，依次通过溴化反应、氨化反应制得。