CN113698331B - 一种l-硒-甲基硒代半胱氨酸的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种合成L‑硒‑甲基硒代半胱氨酸的方法,该合成方法涉及使用式II化合物或其盐与二甲基二硒醚反应,在MBH4及碱作用下进行“一锅法”反应直接合成L‑硒‑甲基硒代半胱氨酸,或先合成L‑硒‑甲基硒代半胱氨酸衍生物,再经水解得到L‑硒‑甲基硒代半胱氨酸。该合成方法具有应具有反应简单、操作方便、产品收率高、质量好、成本低、适合产业化的优点。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域,具体涉及一种L-硒-甲基硒代半胱氨酸的合成方法。
背景技术
硒元素是人体必需的微量元素,但在人体内不能合成,完全需要通过外界摄入来补充,人体缺硒会引起某些重要器官的功能失调,导致许多严重疾病的发生。硒是多种酶的重要组成部分,在参与人体内代谢方面具有十分重要的作用,其在抗氧化、抗衰老、解毒、排毒、癌性肿瘤的预防等方面也起着重要的作用。此外,硒在抵抗病毒和增强免疫方面也具有十分独特的疗效。
天然L-硒-甲基硒代半胱氨酸(结构如下所示),是第21种人体必需氨基酸——L-硒代半胱氨酸的硒甲基化衍生物,它广泛存在于黄芪、大蒜、洋葱和耶菜等植物以及富硒酵母中,相比无机硒的毒性大、吸收差和被限制使用的特性,它具有明确的化学结构、毒性小、生物利用度搞、补硒效果好等优点,并被FDA和CFDA批准推广使用。
目前其合成方法主要有以下几种:
文献J.Med.Chem.,1996,39,2040报道了一种L-硒-甲基硒代半胱氨酸的合成方法,合成路线如下所示,该路线以3-氯-L-丝氨酸为起始原料,与二硒化钠反应生成硒代半胱氨酸,然后用金属钠/液氮(-70℃)还原裂解,再用碘甲烷烷基化得到L-硒-甲基硒代半胱氨酸。该方法使用的原料不易得到,涉及超低温和活泼危险金属钠,反应条件苛刻,对工艺设备要求高,不适合产业化生产。
欧洲专利EP1205471公开了一种L-硒-甲基硒代半胱氨酸的合成方法,合成路线如下所示,以N-叔丁氧酰基-L-丝氨酸为原料,与偶氮二甲酸二酯在三烷(芳)基磷或亚磷酸盐存在下进行缩合反应生成β-内脂,然后与甲硒醇或其盐反应生成N-叔丁氧酰基-L-硒-甲基硒代半胱氨酸,最后脱保护得到产物L-硒-甲基硒代半胱氨酸。该路线中N-叔丁氧酰基-L-丝氨酸-β- 内脂的制备困难,并且涉及的保护剂和试剂价格较高,反应时间长,第二步收率只有28%,工艺总收率较低;甲硒醇沸点低、易挥发、毒性大、难制备、无商品化,其盐不稳定、难于提纯。
中国专利CN101033208公开了一种DL-硒-甲基硒代半胱氨酸的合成方法,合成路线如下。以α-氨基丙烯酸衍生物为起始原料,首先在碳酸氢钠作用下与甲硒醇或甲硒醇盐进行加成反应生产β-甲硒基-α-氨基丙烯酸衍生物,然后水解皂化、酸化得其羧酸化合物;再在盐酸或硫酸加热水解脱去其氨基的乙酰保护基,最后经氨气或三乙胺中和得到DL-硒-甲基硒代半胱氨酸。该路线起始原料来源困难,国内无商品化,自行合成过程复杂且成本高;甲硒醇沸点低、易挥发、毒性大、难制备、无商品化,其盐不稳定、难于提纯、无商品化;得到的最终产物为DL-硒-甲基硒代半胱氨酸,需要拆分获得目标产物L-硒-甲基硒代半胱氨酸,由此会导致整个工艺路线长、收率低、生产成本高、不利于产业化生产。
中国专利CN102146050公开了一种DL-硒-甲基硒代半胱氨酸的合成方法,合成路线如下。该方法首先由甲硒醇盐选择性的与2,3-二卤丙腈发生亲核取代反应生产2-卤-3-甲硒基丙腈,然后酸解得到2-卤-3-甲硒基丙酸,经氨化得到DL-硒-甲基硒代半胱氨酸,再经酶拆分得到光学纯目标物。该反应甲硒醇盐不稳定、难于提纯、无商品化。第一步反应的选择性差,收率低;工艺需要拆分得到单一构型的光学活性物质,因此工艺操作繁琐、冗长、总体收率低、工艺成本高。
上述使用拆分的路线时,消旋体合成方法较复杂,步骤长,而拆分时均需要额外消耗拆分试剂,增加反应步骤和处理环节,收率上损失严重,从而导致拆分制备法的生产成本较高。采用直接化学合成制备法时,相比较具有一定的优势,但存在原料和试剂不易获得、价格昂贵,自制试剂不稳定、纯度差,工艺反应条件苛刻、反应时间长等问题。因此,开发更适合产业化的路线和工艺是十分需要的。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明提供了一种合成L-硒-甲基硒代半胱氨酸的方法,该合成方法具有应具有反应简单、操作方便、产品收率高、质量好、成本低、适合产业化的优点。
根据本发明的目的,本发明提供了一种L-硒-甲基硒代半胱氨酸的合成方法,其特征在于,该合成方法使用式II化合物及其盐与二甲基二硒醚反应,在MBH4及碱的作用下进行“一锅法”反应生成L-硒-甲基硒代半胱氨酸或其衍生物,即式I化合物,化学反应方程式如下:
其中,
X为卤原子,Cl或Br;
MBH4为LiBH4、NaBH4或KBH4;
R为H或C1-C6烷基;
碱为LiOH、NaOH或KOH。
式I化合物的盐包括无机酸盐和有机酸盐,所述无机酸例如氢卤酸(例如,氢氯酸或氢溴酸)、硫酸、硝酸和磷酸。能通过使化合物与有机酸反应获得药物盐,所述有机酸例如脂肪族或芳香族的羧酸或磺酸,例如甲酸、乙酸、琥珀酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、抗坏血酸、烟酸、甲烷磺酸、乙烷磺酸、对甲苯磺酸、水杨酸或萘磺酸。
当R为H时,所述式I化合物为L-硒-甲基硒代半胱氨酸或其盐,则L-硒-甲基硒代半胱氨酸或其盐的合成包括以下步骤:
步骤(1):L-丝氨酸或其盐经卤化反应合成得到3-卤-L-丝氨酸或其盐;
步骤(2):步骤(1)得到的产物与二甲基二硒醚通过“一锅法”合成L-硒-甲基硒代半胱氨酸或其盐;
以上2步的化学反应方程式如下:
步骤(1)的卤化反应可使用常规的卤化试剂,包括但不限于SOCl2、SOBr2、POCl3和POBr3等直接卤化得到。
步骤(2)中3-卤-L-丝氨酸、二甲基二硒醚、MBH4和碱的摩尔比为1∶(1~5)∶(1~5)∶(2~10)。
当R为C1~C6时,所述式I化合物为L-硒-甲基硒代半胱氨酸酯或其盐,则L-硒-甲基硒代半胱氨酸或其盐的合成包括以下步骤:
步骤(1):L-丝氨酸或其盐酯化反应得到L-丝氨酸的酯;
步骤(2):步骤(1)得到的产物经卤化反应合成得到3-卤-L-丝氨酸的酯;
步骤(3):步骤(2)得到的产物与二甲基二硒醚通过“一锅法”合成得到L-硒-甲基硒代半胱氨酸的酯;
步骤(4):将步骤(3)得到的产物水解得到L-硒-甲基硒代半胱氨酸或其盐;
以上4步的化学反应方程式如下:
步骤(1)的酯化反应,可通过与醇反应,在催化剂(浓硫酸、氯化氢气体或SOCl2等)作用下得到。
步骤(2)的卤化反应可使用常规的卤化试剂,包括但不限于SOCl2、SOBr2、POCl3和POBr3等直接卤化得到。
步骤(3)中3-卤-L-丝氨酸酯、二甲基二硒醚、MBH4和碱的摩尔比为1∶(1~5)∶(1~5)∶(2~10)。
步骤(3)合成L-硒-甲基硒代半胱氨酸酯的方法中,反应所用的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、 N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃和乙腈、甲基四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮。
步骤(3)合成L-硒-甲基硒代半胱氨酸酯的方法中,反应温度为0~50℃。
步骤(3)合成L-硒-甲基硒代半胱氨酸酯的方法中,反应时间为2~8小时。
步骤(4)合成L-硒-甲基硒代半胱氨的方法中,水解反应包括酸性水解和碱性水解反应,反应温度为0~60℃,反应溶剂为醇类溶剂。
现有技术中:制备L-硒-甲基硒代半胱氨酸存在工艺路线冗长、原料和试剂不易获得、价格昂贵、自制试剂不稳定、纯度差、工艺反应条件苛刻、反应时间长等问题。
本发明制备L-硒-甲基硒代半胱氨酸具有显著的优点:具有路线短、原料易得、反应条件温和、工艺操作简单、产品质量高、收率高、成本低,工艺无大量废水和固废的产生,更加绿色环保,适合产业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员应理解,实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。
实施例中未注明具体条件者,按照常规条件、制造商或供应商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
3-氯-L-丝氨酸盐酸盐的合成:将10g L-丝氨酸加入250mL反应瓶中,再加入60mLSOCl2,升温至70℃回流反应4~6小时,期间注意氯化氢尾气吸收,反应完毕,减压蒸馏除去绝大部分SOCl2,剩余物在0~5℃下缓慢加入100mL乙醇中,搅拌,过滤,得到3-氯-L-丝氨酸盐酸盐14.5g,收率95.3%。
L-硒-甲基硒代半胱氨酸的合成:将3-氯-L-丝氨酸盐酸盐10g、乙腈100mL、NaOH水溶液(7.7g NaOH,15g水),18g二甲基二硒醚加入250mL反应瓶中,冷却降温至0~5℃,最后加入3.5g NaBH4,加料完毕,逐渐升温至40℃,反应4小时,期间用TLC监控反应进程。反应完毕,用稀盐酸调节pH至7~8,蒸馏除去乙腈,加入100mL乙酸乙酯和水50mL,萃取,水相再用50mL×2乙酸乙酯萃取,弃去有机相,水相中加入50mL乙醇搅拌重结晶,过滤,干燥后得到10.6g目标产物,收率93.1%。
1HNMR(D2O),δ(ppm):2.05(s,3H),3.07(dd,2H),4.13(t,1H)。
实施例2
L-丝氨酸甲酯盐酸盐的合成:将100mL甲醇加入250mL反应瓶中,冷却降温至0℃,滴加15mL SOCl2,0~5℃搅拌1小时,再加入10g L-丝氨酸,升温至50-55℃反应5~6小时,反应完毕,减压蒸馏,剩余物中加入100mL异丙醇重结晶,过滤,得到L-丝氨酸甲酯盐酸盐9.2g,收率83.6%。
3-氯-L-丝氨酸甲酯盐酸盐的合成:将9g L-丝氨酸甲酯盐酸盐加入250mL反应瓶中,再加入60mL SOCl2,升温至70℃回流反应5~6小时,期间注意氯化氢尾气吸收,反应完毕,减压蒸馏除去绝大部分SOCl2,剩余物在O~5℃下缓慢加入100mL异丙醇中,搅拌,过滤,得到3-氯-L-丝氨酸甲酯盐酸盐9.4g,收率93.4%。
L-硒-甲基硒代半胱氨酸甲酯盐酸盐的合成:将3-氯-L-丝氨酸甲酯盐酸盐9g、N,N-二甲基甲酰胺100mL、30g二甲基二硒醚、KOH水溶液(18g KOH,36g水)加入250mL反应瓶中,冷却降温至0~5℃,加入7.0g KBH4,加料完毕,反应4小时,期间用TLC监控反应进程。反应完毕,加入100mL乙酸乙酯和水50mL,萃取,水相再用50mL×2乙酸乙酯萃取,合并有机相,冷却至0~5℃,滴加浓盐酸6mL,析出固体,过滤,干燥后得到11.1g L-硒-甲基硒代半胱氨酸甲酯盐酸盐,收率92.2%。
1HNMR(CDCl3),δ(ppm):8.8(brs,3H),4.53(brs,1H),3.86(s,3H),3.27(brs,2H),2.12(s, 3H)。
L-硒-甲基硒代半胱氨酸盐酸盐的合成:将10g L-硒-甲基硒代半胱氨酸甲酯盐酸盐、50mL 乙醇和20mL水加入250ml反应瓶,再加入NaOH水溶液(3.5g NaOH,10.5g水),30℃搅拌反应2小时。反应完毕,6N盐酸调节至pH值7~8,加入100mL乙醇,冷却至0~5℃结晶,过滤,干燥后得到L-硒-甲基硒代半胱氨酸7.4g,收率94.5%。
1HNMR(D2O),δ(ppm):2.05(s,3H),3.07(dd,2H),4.13(t,1H)。
Claims (2)
1.一种L-硒-甲基硒代半胱氨酸的合成方法,其特征在于,包含如下步骤:
3-氯-L-丝氨酸盐酸盐的合成:将10g L-丝氨酸加入250mL反应瓶中,再加入60mLSOCl2,升温至70℃回流反应4~6小时,期间注意氯化氢尾气吸收,反应完毕,减压蒸馏除去绝大部分SOCl2,剩余物在0~5℃下缓慢加入100mL乙醇中,搅拌,过滤,得到3-氯-L-丝氨酸盐酸盐14.5g;
L-硒-甲基硒代半胱氨酸的合成:将3-氯-L-丝氨酸盐酸盐10g、乙腈100mL、7.7gNaOH和15g水配制而成的溶液,18g二甲基二硒醚加入250mL反应瓶中,冷却降温至0~5℃,最后加入3.5g NaBH4,加料完毕,逐渐升温至40℃,反应4小时,期间用TLC监控反应进程,反应完毕,用稀盐酸调节pH至7~8,蒸馏除去乙腈,加入100mL乙酸乙酯和水50mL,萃取,水相再用50mL×2乙酸乙酯萃取,弃去有机相,水相中加入50mL乙醇搅拌重结晶,过滤,干燥后得到10.6g目标产物。
2.一种L-硒-甲基硒代半胱氨酸盐酸盐的合成方法,其特征在于,包含如下步骤:
L-丝氨酸甲酯盐酸盐的合成:将100mL甲醇加入250mL反应瓶中,冷却降温至0℃,滴加15mL SOCl2,0~5℃搅拌1小时,再加入10g L-丝氨酸,升温至50-55℃反应5~6小时,反应完毕,减压蒸馏,剩余物中加入100mL异丙醇重结晶,过滤,得到L-丝氨酸甲酯盐酸盐9.2g;
3-氯-L-丝氨酸甲酯盐酸盐的合成:将9g L-丝氨酸甲酯盐酸盐加入250mL反应瓶中,再加入60mL SOCl2,升温至70℃回流反应5~6小时,期间注意氯化氢尾气吸收,反应完毕,减压蒸馏除去绝大部分SOCl2,剩余物在0~5℃下缓慢加入100mL异丙醇中,搅拌,过滤,得到3-氯-L-丝氨酸甲酯盐酸盐9.4g;
L-硒-甲基硒代半胱氨酸甲酯盐酸盐的合成:将3-氯-L-丝氨酸甲酯盐酸盐9g、N,N-二甲基甲酰胺100mL、30g二甲基二硒醚、18gKOH和36g水配制而成的溶液加入250mL反应瓶中,冷却降温至0~5℃,加入7.0g KBH4,加料完毕,反应4小时,期间用TLC监控反应进程,反应完毕,加入100mL乙酸乙酯和水50mL,萃取,水相再用50mL×2乙酸乙酯萃取,合并有机相,冷却至0~5℃,滴加浓盐酸6mL,析出固体,过滤,干燥后得到11.1g L-硒-甲基硒代半胱氨酸甲酯盐酸盐;
L-硒-甲基硒代半胱氨酸盐酸盐的合成:将10g L-硒-甲基硒代半胱氨酸甲酯盐酸盐、50mL乙醇和20mL水加入250ml反应瓶,再加入3.5gNaOH和10.5g水配制而成的溶液,30℃搅拌反应2小时,反应完毕,6N盐酸调节至pH值7~8,加入100mL乙醇,冷却至0~5℃结晶,过滤,干燥后得到L-硒-甲基硒代半胱氨酸7.4g。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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