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由氨基酸和氯乙醇反应合成n-(2-羟乙基)氨基酸和n,n-二(2-羟乙基)氨基酸类衍生物的制作方法

2021-02-01 17:02:44|305|起点商标网
专利名称:由氨基酸和氯乙醇反应合成n-(2-羟乙基)氨基酸和n,n-二(2-羟乙基)氨基酸类衍生物的制作方法
技术领域:
本发明属于精细有机化工领域。
N-(2-羟乙基)氨基酸(Ⅰ)和N,N-二(2-羟乙基)氨基酸(Ⅱ)是一类在药物合成、生物化学、医学及材料科学等领域中用途广泛的产品。已公诸于文献的合成方法有(1)由氨基酸酯与环氧乙烷反应(Probl.Khim.Komplekonov.1985,108),其反应式为
(2)由氨基酸钠与环氧乙烷反应,然后用酸中和即得化合物(Ⅱ)(Bull.Soc.Chim.France,1960,435,442),其反应式为
(3)由氨基酸钠盐与氯乙醇反应先生成N-(2-羟乙基)吗啉酮,然后再水解吗啉酮即得化合物(Ⅱ)(Bull.Acad.Pol.Sci.Ser.Sci.Chim.1970,18(4),183),其反应式为
第一种方法步骤繁多,环氧乙烷在常温下为气体,而且毒性大,操作中难于控制、需特殊的装置,成本高;第二种方法除了使用环氧乙烷和需特殊装置外,而且据文献报导很容易产生其他副产物,如吗啉酮;第三种方法虽然使用了易于操作的氯乙醇,但是,反应先生成了吗啉酮,经吗啉酮水解才制得目的产物,步骤多,成本高,而且经吗啉酮水解所得产物大多是消旋化产物。
本发明的目的在于寻找操作条件简便、实用、成本低、收率高的最佳合成路线。
实现本发明所采取的技术措施用非挥发性的氯乙醇为原料,在碱作用下,通过控制氨基酸和氯乙醇的摩尔比使反应有选择性生成N-(2-羟乙基)氨基酸盐或N,N-二(2-羟乙基)氨基酸盐,然后用盐酸中和即得N-(2-羟乙基)氨基酸或N,N-二(2-羟乙基)氨基酸,没有吗啉酮等中间产物生成。当控制氨基酸∶氯乙醇∶氢氧化钠为1∶(1-1.2)∶(2-2.2)(摩尔比),反应则选择性地生成N-(2-羟乙基)氨基酸,其反应式为
当控制氨基酸∶氯乙醇∶氢氧化钠为1∶(2-3)∶(3-4)(摩尔比),反应只生成N,N-二(2-羟乙基)氨基酸,其反应式为
当控制氨基酸与氯乙醇的摩尔比在1∶1.5-2.0时,由同一反应可同时分离出N-(2-羟乙基)氨基酸和N,N-二(2-羟乙基)氨基酸。
本发明适用于由所有类型氨基酸制备相应的N-(2-羟乙基)氨基酸和N,N-二(2-羟乙基)氨基酸,如甘氨酸,L、D、DL-丙氨酸,L、D、DL-缬氨酸,L、D、DL-亮氨酸,L、D、DL-异亮氨酸,L、D、DL-苯丙氨酸,L、D、DL-甲硫氨酸,L、D、DL-脯氨酸,L、D、DL-丝氨酸,L、D、DL-苏氨酸,L、D、DL-胱氨酸,L、D、DL-酪氨酸,L、D、DL-谷氨酸,β-丙氨酸,o-、p-、m-氨基苯丙酸等。其中,L、D、DL-胱氨酸与氯乙醇在碱作用下反应,经酸中和生成L、D、DL-N,N′-二(2-羟乙基)胱氨酸或L、D、DL-N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)胱氨酸。
本发明中采用的有效反应温度范围为-30℃-100℃,为了防止光学活性的氨基酸在反应过程中发生消旋化反应,这时所采用的最佳反应温度为-10℃-30℃,同时反应中所需的碱采用少量、多次分批加入的方法,以防止反应体系中碱的浓度过大而引起消旋化,每次只加入少量的碱,当反应液pH降至9-10时,再加入少量的碱,直到反应完全。这里碱的作用是使氨基酸转化为钠盐,同吸收反应中不断产生的氯化氢,促使反应有效地进行,加入反应体系的碱可以以溶液形式加入,也可以以固体形式加入。
本发明与已有的方法相比,区别在于采用了常温易于使用的氯乙醇作原料,不经过诸如吗啉酮类中间产物,反应结束后,通过酸中和直接得到所需的目标产物,没有付反应产物。新方法步骤少,操作简单,易于控制,无需特殊设备,收率高,成本低。光学活性氨基酸不易发生消旋化,适用于各种类型的氨基酸。
实施例一在可密闭的玻璃反应器中,5.3份L-丙氨酸在0℃下溶于20份12.5%的氢氧化钠的水溶液中,然后加入5.8份氯乙醇和10份15%的氢氧化钠水溶液,密闭后0℃下静置反应,待反应pH降至10左右时,再加入10份15%的氢氧化钠水溶液,密封后放在0℃下14小时后,将反应液在室温下搅拌反应2小时,然后用6N盐酸中和,调节反应液pH=5.5-6,减压浓缩近干,用80%的乙醇热萃取残渣,冷却得无色透明晶体,L-N-(2-羟乙基)丙氨酸,收率为89%,元素分析结果为实测值/计算值C5H11NO3C45.13(45.08);H8.66(8.26);N10.29(10.52)。旋光度[α]25D(浓度,g/ml×10-2)+5.0(1.11),熔点202-204℃。
实施例二13.5份L-丙氨酸在0℃下溶于30份20%的氢氧化钠水溶液中,加30份氯乙醇,再加入30份20%的氢氧化钠,封闭后放在0℃下静置反应。当反应液的pH降至9-10时,再分批加入15份氢氧化钠,反应液在0℃下共静置反应36小时后,然后在室温下搅拌反应3小时,用6N盐酸中和,调节反应液pH=5.5-6.0,减压浓缩近干,冷却后用95%乙醇热萃取,冷却后得无色透明晶体,L-N,N-二(2-羟乙基)丙氨酸,产率为95%,熔点156-158℃,[α]25D(C,g/ml×10-2)+14.4(4.81),元素分析C7H15NO4C,147.10(47.43);H,8.82(8.47);N,7.63(7.61)。
实施例三L-N-(2-羟乙基)天冬氨酸20份L-天冬氨酸在0℃下溶于120份10%的氢氧化钠中,加入15份氯乙醇,再加入3份氢氧化钠,密闭后在0℃下静置反应,反应过程中,待反应液pH值降至9-10时,再分批加4.5份氢氧化钠,反应36小时后,反应液在室温下搅拌反应3小时,然后用6N的盐酸中和,调节反应液pH=2.5,减压浓缩近干。用80%的乙醇热萃取,冷却后得无色晶体,L-N-(2-羟乙基)天冬氨酸,产率为88%,熔点为178-181℃,[α]25D=+2.90(C=3.92×10-2g/ml),元素分析C6H11NO5C,40,31(40.65);H,6.30(6.21);N,7,82(7.90)。
实施例四L-N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)胱氨酸16份L-胱氨酸在0℃下溶于50份10%的氢氧化钠溶液中,再加入22份氯乙醇和10份20%的氢氧化钠溶液,密封后放在0℃下反应。待反应pH降到9-10时,分批加入10份氢氧化钠。反应36小时后,在室温下搅拌反应3小时,然后用6N盐酸调节pH=5.5-6减压浓缩近干,然后用乙醇热萃取,冷却得无色晶体L-N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)胱氨酸,产率93%,熔点为148℃(分解),[α]25D=-87.0(C=5.18×10-2g/ml),元素分析C14H28O8S2C,39.74(40.36);H,6.44(6.73);N,6.76(6.77)。
实施例五12份L-缬氨酸在10℃下溶于40份10%的氢氧化钠,加入14份氯乙醇和10份20%的氢氧化钠,密封后在0℃下静置反应,反应过程中分批加入5份氢氧化钠,反应36小时,然后用6N盐酸中和反应液,调节PH=5.5-6,减压浓缩近干,用乙醇热萃取粗产物,浓缩得白色固体,再用3∶1乙醇和四氢呋喃重结晶得无色晶体,L-N,N-二(2-羟乙基)缬氨酸,产率为41%,熔点105-107℃,[α]25D=-4.0(C=4.85×10-2g/ml),元素分析C9H19NO4C,52.75(52.66);H,9.58(9.26);N,6.71(6.82)。乙醇萃取后的残渣再用80%的乙醇热萃取,又得一批无色晶体,再用80%乙醇重结晶得L-N-(2-羟乙基)缬氨酸,产率39%,熔点>240℃(分解)。[α]25D=+14.4(C=4.81×10-2g/ml),元素分析C7H15NO3,C,49.41(49.35);H,8.82(9.40);N,7.65(8.22)。
权利要求
1.一种制造N-(2-羟乙基)氨基酸和N,N-二(2-羟乙基)氨基酸类衍生物的新方法,其特征在于以氨基酸和氯乙醇为原料,在碱作用下,使氨基酸的氨基羟乙基化,经酸中和后直接制得N-(2-羟乙基)氨基酸和N,N-二(2-羟乙基)氨基酸衍生物;并通过控制氨基酸和氯乙醇的摩尔比使其有选择性地生成N-(2-羟乙基)氨基酸(Ⅰ)和N,N-二(2-羟乙基)氨基酸(Ⅱ),其中胱氨酸与氯乙醇反应生成N,N′-二(2-羟乙基)胱氨酸或N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)胱氨酸。
2.根据权利要求1所说制备化合物(Ⅰ)和(Ⅱ)的方法,其特征在于原料是氯乙醇和各种类型的氨基酸,其中氨基酸可以是甘氨酸,L、D、DL-丙氨酸,L、D、DL-缬氨酸,L、D、DL-亮氨酸,L、D、DL-异亮氨酸,L、D、DL-苯丙氨酸,L、D、DL-甲硫氨酸,L、D、DL-脯氨酸,L、D、DL-丝氨酸,L、D、DL-苏氨酸,L、D、DL-胱氨酸,L、D、DL-酪氨酸,L、D、DL-色氨酸,L、D、DL-天冬氨酸,L、D、DL-谷氨酸,L、D、DL-组氨酸,L、D、DL-赖氨酸,L、D、DL-精氨酸,β-丙氨酸和o-、p-、m-氨基苯丙酸等。
3.根据权利要求1所说选择性制备N-(2-羟乙基)氨基酸类衍生物(Ⅰ)的方法,其特征在于它所使用的反应物摩尔比为氨基酸∶氯乙醇∶氢氧化钠=1∶(1-1.2)∶(2-2.2);
4.根据权利要求1所说选择性制备N,N-二(2-羟乙基)氨基酸衍生物(Ⅱ)的方法,其特征在于它所使用的反应物的摩尔比为氨基酸∶氯乙醇∶氢氧化钠=1∶(2-3)∶(3-4);
5.根据权利要求1所说制N-(2-羟乙基)氨基酸(Ⅰ)和N,N-二(2-羟乙基)氨基酸(Ⅱ)的方法,其特征在于反应物的摩尔比为氨基酸∶氯乙醇∶氢氧化钠=1∶(1.2-2)∶(2.2-3);
6.根据权利要求1所说制备化合物(Ⅰ)和(Ⅱ)的方法,其特征在于反应温度范围为-30℃-100℃;
7.根据权利要求1所说制备化合物(Ⅰ)和(Ⅱ)的方法,其特征在于反应所需的碱在反应过程中是按小批量、分数次加入的;
8.根据权利要求1所说制化合物(Ⅰ)和(Ⅱ)的方法,其特征在于氨基酸和氯乙醇在碱作用下反应先生成N-(2-羟乙基)氨基酸盐或N,N-二(2-羟乙基)氨基酸盐,再用酸中和直接得到N-(2-羟乙基)氨基酸(Ⅰ)或N,N-二(2-羟乙基)氨基酸(Ⅱ);
9.根据权利要求1所说制备化合物(Ⅰ)或化合物(Ⅱ)的方法,其特征在于为使反应进行完全,可以是使用氢氧化钠、也可以使用氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化镁和碳酸钠、碳酸钾。
全文摘要
N-(2-羟乙基)氨基酸和N,N-二(2-羟乙基)氨基酸类衍生物是一类在药物合成、生物、医学和材料科学等领域中用途广泛的产品。本发明是氨基酸与氯乙醇在碱作用下反应,用酸中和后直接制备N-(2-羟乙基)氨基酸和N,N-二(2-羟乙基)氨基酸。本发明适用于所有的L-氨基酸、D-氨基酸和DL-氨基酸及其它类型的氨基羧酸。
文档编号C07C227/16GK1085544SQ9211203
公开日1994年4月20日 申请日期1992年10月12日 优先权日1992年10月12日
发明者吕正荣, 廖俊, 卓仁禧 申请人:武汉大学

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