CN1181054C - 一种制备d-脯氨酸的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备D-脯氨酸的方法,本方法是一种成本低、后处理容易、适合于大批量生产的D-脯氨酸制备方法,其步骤为:a、将L-脯氨酸与D-酒石酸混合并溶于有机酸中,b、加入10~30%的醛类催化剂,在80±10℃的条件下搅拌4~8小时,c、用冰水浴冷却,过滤,用无水乙醇洗涤、干燥,d、粗盐用乙醇中重结晶,得到D-酒石酸·D脯氨酸精盐,e、将D-酒石酸·D-脯氨酸精盐溶于甲醇中,f、在20℃~65℃的条件下,搅拌并加入氨化剂至溶液呈弱碱性,g、在室温下搅拌后,冷却至5℃~10℃,过滤出D-酒石酸铵盐,h、母液蒸去甲醇后,重结晶,得到D-脯氨酸。L-脯氨酸与D-酒石酸的混合比例为1∶1。
Description
一、技术领域:
本发明是一种制备手性有机化合物的方法,尤其是一种制备D-脯氨酸的方法。
二、背景技术:
D-氨基酸是一类重要的手性试剂和手性中间体。目前D-氨基酸的生产,多数是用合成方法制备外消旋体,然后进行拆分得到旋光异构体。因此,外消旋氨基酸的拆分是D-氨基酸生产中的一个重要的步骤。
外消旋氨基酸最常用的拆分方法之一是化学拆分法,即使外消旋氨基酸与手性试剂作用生成非对映体,利用非对映体物理、化学性质的差异而将它们分开。氨基酸既含有酸性基团,又含有碱性基团,是两性化合物,因此最方便的方法是使其与不对称的酸或碱作用,生成两种非对映体的盐,利用盐在溶剂中的溶解度的差异,通过重结晶的方法将它们分开,分开后的非对映体,用常用的酸或碱中和,就可以得到旋光氨基酸,同时,游离出手性的酸或碱,循环使用。
然而,通过普通化学拆分法最多只能得到50%D-型旋光活性氨基酸,另外50%则是L-型异构体。为了提高拆分收率,需要将L-型氨基酸通过消旋化的方法转变成外消旋体然后循环使用。这种方法有下述缺点:总收率较低;在拆分步骤中,会有非对映异构体的夹带析出,致使旋光纯度降低;增加一个消旋化步骤,工序增加,各方面的消耗增加。
另一种拆分方法是不对称转换,是改进的化学拆分法。不对称转换工艺作为光学活性化合物的先进的拆分方法,是将过饱体系中非对映异构体的结晶和对映异构体消旋化相结合,使结晶、拆分和消旋(one-pot),把外消旋体混合物转化为一种光学异构体,这种方法省去了经典拆分中的消旋化的步骤,避免了另一种对映体的损失,使拆分效率大大的提高;也避免了经典化学拆分中因对映体浓度增加而导致的夹带析出现象,使光学纯度得到了保证。
D-脯氨酸(proline)是合成各种光学活性化合物、吡咯烷衍生物的重要中间体,也是重要的手性试剂之一。制备D-脯氨酸方法一般是先合成外消旋脯氨酸,然后用化学方法拆分。由于外消旋脯氨酸其合成困难,因此拆分所得D-脯氨酸价格昂贵。L-脯氨酸可以从天然蛋白质中分离提取,廉价易得,D-脯氨酸与L-脯氨酸的价格比相差较大,因此,通过不对称转化由L-脯氨酸制备D-脯氨酸具有非常重要的意义。日本人SHIRAIWA等曾经报道不对称转化方法制备D-脯氨酸工艺,但是原料和溶剂消耗多,不容易得到纯品,在工业生产上没有实际意义。
三、发明内容:
(1)发明目的
本发明的目的是提供一种生产成本低、后处理容易、适合于大批量生产的一种制备D-脯氨酸的方法。
(2)技术方案
本发明是一种制备D-脯氨酸的方法,其方法为:a、将L-脯氨酸与D-酒石酸混合并溶于有机酸中,b、加入10~30%的醛类催化剂,在80±10℃的条件下搅拌4~8小时,c、用冰水浴冷却,过滤,用无水乙醇洗涤、干燥,d、粗盐用乙醇中重结晶,得到D-酒石酸·D脯氨酸精盐,e、将D-酒石酸·D-脯氨酸精盐溶于甲醇中,f、在20~65℃的条件下,搅拌并加入氨气(氨化剂)至溶液呈弱碱性,g、在室温下搅拌后,冷却至5~10℃,过滤出D-酒石酸铵盐,h、母液蒸去甲醇后,重结晶,得到D-脯氨酸。
D-酒石酸的回收:将酒石酸铵盐用浓硫酸中和溶解。加入丙酮或无水乙醇沉淀出硫酸铵。母液浓缩后冷却即得D-酒石酸晶体,可用于下一批次的拆分,降低了拆分剂的消耗。
(3)技术效果
本发明解决由L-型脯氨酸制备D-脯氨酸不对称转化工艺中三个主要问题。包括:
1、溶剂消耗问题:
(1)通过拆分母液循环使用,减少了较贵重有机酸溶剂的使用量,降低了成本;
(2)粗盐后处理时,用廉价的乙醇代替易挥发、难处理、难回收的溶剂***,使成本降低,操作更容易;粗盐95%乙醇中重结晶,代替原来无水乙醇和水的混合物的室温下搅拌,溶剂的用量减小、价格便宜、回收容易、母液回收95%乙醇可循环使用。
(3)在氨化步骤中,氨化剂改进后使氨化步骤中甲醇的用量降为原来的1/3-1/4,溶剂大大节约。因为酒石酸铵易溶于水,而难溶于甲醇等有机溶剂,如果体系中有水,必须加入较大量的甲醇,才能使酒石酸铵完全沉淀,与D-脯氨酸分开,利于产品纯化;
2、后处理问题
(1)D-脯氨酸-D酒石酸盐固体用无水乙醇代替***洗涤,洗涤效果较好,且溶剂容易处理。粗盐95%乙醇中重结晶,代替原来无水乙醇和水的混合物,溶剂的用量减小、价格便宜、回收容易。
(2)制备D-脯氨酸时,在氨化步骤中,经该改进后不会在反应体系中引入水分,使易吸水并在水中有较大溶解度的D-脯氨酸较易分离、纯化。
3、拆分剂的回收问题
拆分剂的使用,是旋光异构体拆分过程中消耗较多,在成本中所占比例较大的一块,本发明解决了拆分剂的回收、再生问题。
综上所述,本发明解决了由L-型脯氨酸制备D-脯氨酸不对称转化工艺中成本高、后处理麻烦等问题,因此,使由L-型脯氨酸制备D-脯氨酸不对称转化工艺可用于大批量工业生产。
四、具体实施方式
第一步D-酒石酸·D-脯氨酸盐制备
将11.5g L-脯氨酸、15.0g D-酒石酸的混合物溶于150.00mL有机酸中,加入10-30%的脂肪醛,在80±5℃下搅拌4小时,冷至室温后紧接着用冰水浴冷却0.5小时,过滤。固体用无水乙醇洗涤,干燥,得到D-脯氨酸·D-酒石酸盐的白色晶体23.1g,收率87.2%,[α]D 2022.0°。
将粗盐用95%乙醇重结晶,得19.0g精盐,收率82.3%,[α]D 2024.0°。
第二步D-脯氨酸的制备
将以上重结晶所得D-酒石酸D-脯氨酸精盐26.5g溶解于甲醇中,于20-65℃及搅拌下缓慢加入氨气使溶液成弱碱性,在室温下搅拌1h后冷却至5~10℃,过滤并用适量甲醇洗涤固体1~2次,得D-酒石酸铵盐17.8g,收率97.0%。母液减压蒸去甲醇,并用混合溶剂重结晶,得到D-脯氨酸晶体11.0g,收率为95.6%。[α]D 20=+84°。
第三步D-酒石酸的回收
18.4g(0.1mol)酒石酸铵盐,用适量水湿润。在搅拌下加入浓硫酸至固体完全溶解。加入丙酮后搅拌1h。过滤,母液浓缩后冷却,得D-酒石酸晶体12.0g,收率80%。[α]D 20=-12.0°。
Claims (3)
1、一种制备D-脯氨酸的方法,其特征在于制备的方法为:
a、将L-脯氨酸与D-酒石酸混合并溶于有机酸中,
b、加入10~30%的醛类催化剂,在80±10℃的条件下搅拌4~8小时,
c、用冰水浴冷却,过滤,用无水乙醇洗涤、干燥,
d、粗盐用乙醇中重结晶,得到D-酒石酸·D脯氨酸精盐,
e、将D-酒石酸·D-脯氨酸精盐溶于甲醇中,
f、在20~65℃的条件下,搅拌并加入氨气至溶液呈弱碱性,
g、在室温下搅拌后,冷却至5~10℃,过滤出D-酒石酸铵盐,
h、母液蒸去甲醇后,重结晶,得到D-脯氨酸。
2、根据权利要求1所述的一种制备D-脯氨酸的方法,其特征在于L-脯氨酸与D-酒石酸的混合比例为1∶1。
3、根据权利要求1或2所述的一种制备D-脯氨酸的方法,其特征在于醛类催化剂为脂肪醛。
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