CN114436872A - 一种低成本的l-肉碱制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低成本的L‑肉碱制备方法,该方法采用S‑环氧氯丙烷为起始原料,先与***反应得到的化合物溶液,在三甲胺和盐酸溶液里直接进行开环和腈基水解反应,再通过阴离子交换树脂除去氯离子,制得L‑肉碱。所述方法合成步骤简单、易操作,简化了L‑肉碱的合成步骤,缩短了生产制做时间,减轻了生产员工劳做,减少生产合成过程中设备,提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明属于医药技术领域,具体涉及一种低成本的L-肉碱制备方法。
背景技术
L-肉碱,又称左旋肉碱,化学名称:(R)-3-羟基-4-(三甲基胺基)丁酸盐。左旋肉碱是一种广泛存在于肌体组织内的特殊氨基酸,被认为是“类维生素”的营养素,临床上有许多应用,对肉碱缺乏症、心血管疾病、高血脂、透析的肾病、肝硬化和糖尿病等均有疗效或辅助治疗作用,已被世界卫生组织规定为法定多用途营养剂。近几年左旋肉碱在营养保健、减肥健美、增强运动能力、恢复疲劳、食品添加剂、饲料添加剂等领域也得到广泛应用。因此市场竞争力逐步加剧,急需一种低成本的制备方法,适应目前的市场竞争。
目前文献报道左旋肉碱的制备方法为化学合成法、提取法和生物合成法。其中提取法和生物合成法由于提取纯化的步骤较多,且产量较低,难以形成规模生产。
工业化化学合成法常用合成路线1如下:
该合成路线是以4-氯乙酰乙酸乙酯为原料,经生物酶催化制得关键中间体(R)-4-氯-3-羟基-丁酸乙酯,再与三甲胺反应制得左旋肉碱。该合成路线优点是:避免使用剧毒***,缺点是:合成所用生物酶制备复杂,生物酶活性受环境影响敏感,且生物酶使用量高,生产出左旋肉碱成本高,缺乏市场价格竞争力。
工业化化学合成法常用合成路线2如下:
用salen(Go)催化剂水解动力学拆分环氧氯丙烷,得到的S-环氧氯丙烷(3)为起始原料,与三甲胺盐酸盐开环反应制得L-(-)-氯化-2-羟基丙基三甲铵(5);再与***反应制得L-(-)-氯化-3-氰基-2-羟基丙基三甲铵(6);再与浓盐酸条件下腈基水解制得L-(-)-氯化-3-羧基-2-羟基丙基三甲铵,通过阴离子交换树脂除去氯离子,制得左旋肉碱。
该合成优点是:路线成熟,原材料易采购,成本低,目前被广泛采用。缺点是:合成制备需要4步才能得到左旋肉碱,合成时间长和生产设备的增多,生产成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本的L-肉碱制备方法,所述方法合成步骤简单、易操作,采用相转移催化剂,直接使用合成中间体混合溶液,连续合成得到L-肉碱粗品后进行纯化,制得L-肉碱。
本发明所述低成本的L-肉碱制备方法,采用S-环氧氯丙烷为起始原料,先与***反应得到的化合物溶液,在三甲胺和盐酸溶液里直接进行开环和腈基水解反应,再通过阴离子交换树脂除去氯离子,制得左旋肉碱。具体的步骤如下:
1)无水乙醇中加入S-环氧氯丙烷和催化剂搅拌,10~20℃条件下,分次加入NaCN,然后缓慢升温至20~30℃搅拌反应2~5h,至气相色谱中控检测S-环氧氯丙烷反应完全,抽滤,滤饼用无水乙醇洗涤,滤液为化合物(Ⅰ)的乙醇溶液。
2)10~20℃条件下,盐酸溶液中滴入三甲胺溶液,完毕后,升温到20~40℃滴入步骤1)所述的化合物(Ⅰ)的乙醇溶液,随后于40~50℃保温反应3~6h,气相色谱中控检测化合物(Ⅰ)反应完全后,停止保温反应;制得化合物(Ⅱ)的乙醇溶液
3)用氢氧化钠水溶液调整化合物(Ⅱ)的乙醇溶液的pH=2~3;然后减压蒸馏除去水和乙醇,蒸馏后的残余物加入无水乙醇,20~50℃搅拌0.5~2h后抽滤,滤饼用无水乙醇洗涤,合并抽滤滤液,减压蒸馏除去乙醇,蒸馏后的残余物加去离子水搅拌溶解后,用阴离子交换树脂柱除去氯离子,过柱后的溶液浓缩至干,加入无水乙醇升温至50~60℃完全溶解后,降温结晶至0~5℃抽滤,抽滤固体物经真空干燥,制得L-肉碱。
步骤1)所述分次为分5次。
步骤1)所述催化剂为苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵或四丁基氯化铵,优选地为苄基三乙基氯化铵。
步骤1)中S-环氧氯丙烷:催化剂的摩尔比为(50~200):(1~3.5)。
步骤1)中S-环氧氯丙烷:NaCN的摩尔比为(1~3.1):(1.05~3.5)。
步骤2)中三甲胺为含量30%--50%的水溶液。
步骤2)中盐酸含量为30%--40%的水溶液。
步骤2)中S-环氧氯丙烷:盐酸:三甲胺的摩尔配比为(1~3.1):(2.5~10):(1.05~10)。
优选地,S-环氧氯丙烷:盐酸:三甲胺的摩尔配比为(1~2):(3~6.5):(1.05~3.5)。
步骤3)中用20~30%的氢氧化钠水溶液调整溶液的pH。
本发明的有益效果:采用相转移催化剂,使用合成中间体混合溶液,不必分离,直接连续合成得到L-肉碱粗品后进行纯化,制得L-肉碱。将目前广泛采用生产中需要3步反应才能合成到L-肉碱粗品,改为采用2步反应得到L-肉碱粗品,经纯化后制得L-肉碱;简化了L-肉碱的合成步骤,缩短了生产制做时间,减轻了生产员工劳做,减少生产合成过程中设备,提高了生产效率。随着目前L-肉碱国内市场需求量越来越大近1万吨/年趋势,日益价格竞争的激烈局面,本发明从工业生产中多方面有效降低生产成本,适应于市场竞争。
具体实施方式
本实施例中所述试剂均为市售的工业级试剂。
实施例1
1.化合物(Ⅲ)乙醇溶液制备
1000ml干燥后带搅拌温度计的四口烧瓶,加入200mL无水乙醇和S-环氧氯丙烷(100g,1081mmol),苄基三乙基氯化铵(3g,13.2mmol)开启搅拌。冷水浴降温到20℃时,分5次加入NaCN(55.6g,1135mmol)加完毕后,20-30℃搅拌反应5h,气相色谱检测原料S-环氧氯丙烷反应完全,停止反应。抽滤滤饼用少量无水乙醇洗涤,滤液为:化合物(Ⅰ)乙醇溶液。
2.L-肉碱制备:
将浓度为35%盐酸水溶液(338g,3241mmol)加入到1000ml带搅拌温度计的四口烧瓶内开启搅拌,冷水浴降温到10℃时,滴入浓度为33%三甲胺水溶液(213g,1189mmol)完毕后,升温到40℃滴入实施例1制备的全部化合物(Ⅰ)的乙醇溶液,滴加完毕后40~50℃度反应3h,气相色谱检测化合物(Ⅰ)反应完全,停止反应,制得化合物(Ⅱ)的乙醇溶液。
后处理:用25%氢氧化钠水溶液调整化合物(Ⅱ)的乙醇溶液的pH=2.0,然后减压蒸馏除去水和乙醇,蒸馏残余物加入400ml无水乙醇,在45度搅拌0.5h后抽滤,滤饼用适量的无水乙醇洗涤,合并抽滤滤液后减压蒸去乙醇,蒸馏残余物加入去离子水350ml搅拌完全溶解后,通过阴离子交换树脂除去氯离子,过柱溶液减压浓缩至干后,加入200ml无水乙醇搅拌升温到50—60℃完全溶解,降温结晶至0℃抽滤,滤饼真空干燥得白色晶体(L-肉碱)139克,收率80%。含量:99.5%比旋光度[a]20 D=-31.0°(c=10,水)。
其质量指标均符合美国药典USP(24)版要求{USP(24)版[a]20 D=-29.0°~~-32.0°}。
实施例2
1500ml干燥后带搅拌温度计的四口烧瓶,加入250mL无水乙醇和S-环氧氯丙烷(110g,1189mmol),苄基三乙基氯化铵(5g,21.9mmol)开启搅拌。冷水浴降温到15℃时,分5次加入NaCN(64g,1308mmol)加完毕后,20-30℃搅拌反应4h,气相色谱检测原料S-环氧氯丙烷反应完全,停止反应。抽滤滤饼用少量无水乙醇洗涤,滤液为:化合物(Ⅰ)的乙醇溶液
将浓度为35%盐酸水溶液(434g,4161mmol)加入带搅拌温度计四口烧瓶中,开启搅拌,冷水浴降温到15℃时,滴入浓度为33%三甲胺水溶液(255.5g,1427mmol)完毕后,升温到40℃滴入上述制备的全部化合物(Ⅰ)的乙醇溶液,滴加完毕后40--45℃度反应3h,气相色谱检测化合物(Ⅰ)反应完全,停止反应,制得化合物(Ⅱ)的乙醇溶液。
后处理:用25%氢氧化钠水溶液调整化合物(Ⅱ)的乙醇溶液的pH=2.0,然后减压蒸馏除去水和乙醇,蒸馏残余物加入450ml无水乙醇,在40度搅拌1h后抽滤,滤饼用适量的无水乙醇洗涤,合并抽滤滤液后,压蒸去乙醇,蒸馏残余物加入去离子水380ml搅拌完全溶解后,通过阴离子交换树脂除去氯离子,过柱溶液减压浓缩至干后,加入220ml无水乙醇搅拌升温到50—60℃完全溶解,降温结晶至0℃,抽滤,滤饼真空干燥得,白色晶体(L-肉碱)156克,收率81.7%。含量:99.6%比旋光度[a]20 D=-31.2°(c=10,水)。
实施例3
2000ml干燥后带搅拌温度计的四口烧瓶,加入300mL无水乙醇和S-环氧氯丙烷(150g,1622mmol),苄基三乙基氯化铵(7g,30.7mmol)开启搅拌。冷水浴降温到10℃时,分5次加入NaCN(119g,2433mmol)加完毕后,20-30℃搅拌反应2h,气相色谱检测原料S-环氧氯丙烷反应完全,停止反应。抽滤滤饼用少量无水乙醇洗涤,滤液为:化合物(Ⅰ)的乙醇溶液。
将浓度为35%盐酸水溶液(676g,6488mmol)加入带搅拌温度计四口烧瓶中,开启搅拌,冷水浴降温到15℃时,浓度为33%三甲胺水溶液(377.7g,2109mmol)完毕后,升温到40℃滴入上述制备的全部化合物(Ⅰ)的乙醇溶液,滴加完毕后40~45℃度反应3h,气相色谱检测化合物(Ⅰ)反应完全,停止反应,制得化合物(Ⅱ)的乙醇溶液。
后处理:用25%氢氧化钠水溶液调整化合物(Ⅱ)的乙醇溶液的pH=2.0,然后减压蒸馏除去水和乙醇,蒸馏残余物加入600ml无水乙醇,在40度搅拌0.5h后抽滤,滤饼用适量的无水乙醇洗涤,合并抽滤滤液后,减压蒸去乙醇,蒸馏残余物加入去离子水525ml搅拌完全溶解后,通过阴离子交换树脂除去氯离子,过柱溶液减压浓缩至干后,加入300ml无水乙醇搅拌升温到50—60℃完全溶解,降温结晶至0℃抽滤,滤饼真空干燥得,白色晶体214.5克,收率82.3%。含量:99.58%比旋光度[a]20 D=-31.1°(c=10,水)。
Claims (9)
1.一种低成本的L-肉碱制备方法,其特征在于,有以下步骤:
1)无水乙醇中加入S-环氧氯丙烷和催化剂搅拌,10~20℃条件下,分次加入NaCN,然后缓慢升温至20~30℃搅拌反应2~5h,至气相色谱中控检测S-环氧氯丙烷反应完全,抽滤,滤饼用无水乙醇洗涤,滤液为化合物(Ⅰ)的乙醇溶液。
2)10~20℃条件下,盐酸溶液中滴入三甲胺溶液,完毕后,升温到20~40℃滴入步骤1)所述的化合物(Ⅰ)的乙醇溶液,随后于40~50℃保温反应3~6h,气相色谱中控检测化合物(Ⅰ)反应完全后,停止保温反应;制得化合物(Ⅱ)的乙醇溶液
3)用氢氧化钠水溶液调整化合物(Ⅱ)的乙醇溶液的pH=2~3;然后减压蒸馏除去水和乙醇,蒸馏后的残余物加入无水乙醇,20~50℃搅拌0.5~2h后抽滤,滤饼用无水乙醇洗涤,合并抽滤滤液,减压蒸馏除去乙醇,蒸馏后的残余物加去离子水搅拌溶解后,用阴离子交换树脂柱除去氯离子,过柱后的溶液浓缩至干,加入无水乙醇升温至50~60℃完全溶解后,降温结晶至0~5℃抽滤,抽滤固体物经真空干燥,制得L-肉碱。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1)所述分次为分5次。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1)所述催化剂为苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵或四丁基氯化铵,优选地为苄基三乙基氯化铵。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1)中S-环氧氯丙烷:催化剂的摩尔比为(50~200):(1~3.5)。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1)中S-环氧氯丙烷:NaCN的摩尔比为(1~3.1):(1.05~3.5)。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤2)中三甲胺为含量30%--50%的水溶液。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤2)中盐酸含量为30%--40%的水溶液。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤2)中S-环氧氯丙烷:盐酸:三甲胺的摩尔配比为(1~3.1):(2.5~10):(1.05~10);优选地,S-环氧氯丙烷:盐酸:三甲胺的摩尔配比为(1~2):(3~6.5):(1.05~3.5)。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤3)中用20~30%的氢氧化钠水溶液调整溶液的pH。
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