CN100475774C - D-(+)-或l-(-)-酒石酸或其衍生物作为dl-麻黄碱或其衍生物的拆分剂及其拆分方法 - Google Patents
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Abstract
本发明应用式(I)D-(+)-或L-(-)-二苯甲酰基酒石酸或其衍生物,其中R=H,CH3,Cl,F,NO2作为式(II)DL-麻黄碱或其衍生物或式(III)DL-伪麻黄碱或其衍生物的拆分剂,其中R1、R2、R3、R4以及R’1、R’2、R’3、R’4的定义见权利要求书,得到光学活性的麻黄碱或其衍生物,拆分收率可达80%以上。此拆分方法简单实用,可应用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及D-(+)-或L-(-)-酒石酸或其衍生物作为DL-麻黄碱或其衍生物的拆分剂及其拆分方法。本发明还涉及拆分剂的回收方法。
背景技术
麻黄碱化学名为1-苯基-2-甲氨基-1-丙醇,由于其1位和2位为手性碳原子,故此类化合物共有四种异构体,即D-(-)-麻黄碱(天然)和L-(+)-麻黄碱(非天然)以及L-(+)-伪麻黄碱(天然)和D-(-)-伪麻黄碱(非天然),其结构如下:
中国是世界上唯一的天然麻黄碱生产国,所生产的麻黄素全部采用天然植物麻黄的全草。麻黄草的产地主要集中在中国西部地区的新疆、内蒙、甘肃、宁夏等地,每年仅新疆地区,消耗麻黄草的量在8~10万吨左右。由于生长麻黄草的主产区是中国沙漠化最为严重的地方,而麻黄草又是这些地区的主要固沙植物;所以,近年来麻黄草的过度采挖,已经对这些地区的生态环境造成了严重影响。因此,以化学合成手段生产符合市场要求的麻黄素将是减少麻黄草的采挖、保护生态环境、满足市场需求的是有效的途径。
目前,化学合成手段生产麻黄素面临的主要问题是如何低成本地得到光学纯产物;虽然不对称合成的方法已得到很大的发展,但有工业价值的方法并不多。文献报道且有实用价值的都是结晶法:向DL-麻黄碱的水、有机溶剂、或水和有机溶剂形成的混合溶剂的溶液中加入一种手性酸(拆分剂),形成非对映异构体,利用非对映异构体在溶剂中的溶解度不同而使其中之一优先析出。目前文献披露的DL-麻黄碱或其衍生物的拆分方法主要有以下几种:
1)L-(+)-苦杏仁酸和D-(-)-苦杏仁酸为拆分剂(a),U.S.Patent:1867274;b),J.Am.Chem.Soc.,1929,51:1906.):此方法的优点是拆分效率高(75%以上);产品光学纯度高(99%以上)。缺点是:L-(+)-苦杏仁酸和D-(-)-苦杏仁酸不易得到,价格高,不能适应大工业化生产的要求。
2)L-(+)-酒石酸为拆分剂:天然的L-(+)-酒石酸作为拆分剂具有极大的吸引力,因为其价格之便宜使得人们可以不考虑其回收。如能利用L-(+)-酒石酸将DL-麻黄碱拆分,将会是一种具有工业价值的方法。有多篇文献(a),U.K.Patent:354975,356931;b),Ger.Patent:DE549970;c),J.Pharm.Soc.Japan,1927,47:109.)尝试过使用L-(+)-酒石酸拆分DL-麻黄碱或其衍生物的方法,但也有文献(J.Am.Chem.Soc.,1929,51:1906.)证明此方法不可能成功拆分DL-麻黄碱或其衍生物。
3)利用D-arabonic acid为拆分剂(US Patent 3478101):此方法的优点是:产物的拆分率(80%以上)和光学纯度都较高,且拆分剂可以回收利用。但D-arabonic acid价格昂贵,不易得到。
此外,还有文献报道利用N-苄氧羰基-DL-氨基酸交换拆分DL-麻黄碱或其衍生物(J.Chin.Chem.Soc.(Taipei),1978,25(4):209-14.)以及利用D-2,4-二氯苯氧基丙酸拆分DL-麻黄碱或其衍生物(U.S.Patent:6015903)的方法,但这两种拆分剂的价格也都较昂贵。
另有文献显示,二苯甲酰基酒石酸衍生物可作为制备光学活性的N-苄基-3-氨基吡咯烷(JP 09176115 A2)的拆分剂。
发明内容:
本发明的目的是寻找适于工业化生产光学活性麻黄碱或其衍生物的方法。
本发明者经过研究发现,下述式(I)D-(+)-或L-(-)-酒石酸或其衍生物在麻黄碱或其衍生物的拆分中显示出优良的效果,从而为工业化生产光学活性的麻黄碱或其衍生物及环境保护提供了有力的保证。
因此,本发明的一个方面涉及式(I)所示的D-(+)-或L-(-)-酒石酸或其衍生物作为拆分DL-麻黄碱或其衍生物的拆分剂:
其中,取代基R各自独立为H、CH3、Cl、F和NO2。
本发明中所用的术语“DL-麻黄碱或其衍生物”是指式(II)DL-麻黄碱或其衍生物,或式(III)DL-伪麻黄碱或其衍生物:
其中,
式(II)中,R1、R2各自独立为H、C1~C5直链或支链烷基,R3、R4各自独立为H、OH、卤素、NO2或C1~C3直链或支链烷基、C1~C3直链或支链烷氧基,
式(III)中,R1’、R2’各自独立为H、C1~C5直链或支链烷基,R3’、R4’各自独立为H、OH、卤素、NO2或C1~C3直链或支链烷基、C1~C3直链或支链烷氧基。
根据本发明的一个实施方案,用上述式(I)D-或L-构型酒石酸衍生物作为DL-麻黄碱或其衍生物的拆分剂。
根据本发明的一个优选实施方案,用上述式(I)D-或L-构型酒石酸衍生物作为式(II)DL-麻黄碱或其衍生物或式(III)DL-伪麻黄碱或其衍生物的拆分剂。
根据本发明的另一个优选实施方案,用如式(IV)所示的D-或L-构型的酒石酸作为DL-麻黄碱或其衍生物的拆分剂:
根据本发明的另一个优选实施方案,用如上述式(IV)所示的D-或L-构型的酒石酸作为式(II)DL-麻黄碱或其衍生物或式(III)DL-伪麻黄碱或其衍生物的拆分剂:
根据本发明特别优选的实施方案,用如上述的式(IV)所示的酒石酸作为式(V)DL-麻黄碱的拆分剂:
本发明的另一个方面涉及拆分DL-麻黄碱或其衍生物的方法,其包括使式(I)所示的D-(+)-或L-(-)-酒石酸衍生物与DL-麻黄碱或其衍生物以一定的摩尔比接触,经常规处理,得到DL-麻黄碱或其衍生物与拆分剂结合的晶体,所得晶体经过酸化处理,即得到光学活性麻黄碱或其衍生物异构体。
本发明所使用的术语“常规处理”是指向DL-麻黄碱或其衍生物与拆分剂组成的混合物中加入C1-C4低级脂肪醇,使之完全溶解,在50~70℃下,加入与醇等体积、同温度的水,搅拌20~60分钟,室温放置过夜,滤出固体并回收母液,固体以丙酮或乙醚洗涤并干燥。
本发明所使用的术语“酸化处理”是指向所得的DL-麻黄碱或其衍生物与拆分剂形成的结合物的晶体中加入0.5N-2.5N适量的无机酸如稀盐酸,在20-40℃下搅拌使之完全溶解,用有机溶剂提取两次,水层减压蒸发得固体,用C1-C4低级脂肪醇重结晶,滤出固体并回收母液,固体以丙酮或乙醚洗涤并干燥。
根据本发明,本发明中所用DL-麻黄碱可以是天然的DL-麻黄碱或人工化学合成的DL-麻黄碱或其衍生物。
本发明的另一个方面还涉及拆分剂D-(+)-或L-(-)-酒石酸或其衍生物的回收方法,其包括对酸化处理步骤中分出的有机层进行蒸馏,回收溶剂,得到的残留物即为回收的拆分剂D-(+)-或L-(-)酒石酸或其衍生物。
根据本发明,以采用式(IV)L-(-)-二苯甲酰基酒石酸作为拆分剂为例,式(V)DL-麻黄碱可按以下路线进行拆分:
具体来讲,在上面的拆分路线中:
将DL-麻黄碱和D-(+)或L-(-)-二苯甲酰基酒石酸以一定摩尔比(1∶0.1~1∶1.2,优选比例为1∶0.25~1∶0.75,特别优选的比例是1∶0.25)混合,然后向其中加入C1-C4低级脂肪醇,如甲醇、乙醇或异丙醇、特别优选甲醇使之完全溶解,在50~70℃下,加入与醇等体积、同温度的水,搅拌20~60分钟,室温(20℃)放置过夜,过滤出晶体,母液回收用于下一步实验。过滤出的晶体以丙酮或乙醚洗涤,干燥即得D-(-)麻黄碱D-(+)-二苯甲酰基酒石酸盐或L-(+)麻黄碱L-(-)-二苯甲酰基酒石酸盐。
向以上步骤回收的母液中再次加入一定量的D-(+)或L-(-)-二苯甲酰基酒石酸,所加入的拆分剂的量由前一步骤的收率决定。在60~70℃下,加热搅拌使之完全溶解,室温(20℃)放置过夜,过滤出晶体,母液保留用于下一步实验;晶体以丙酮或乙醚洗涤,干燥又可得部分D-(-)麻黄碱D-(+)-二苯甲酰基酒石酸盐或L-(+)麻黄碱L-(-)-二苯甲酰基酒石酸盐。
将以上所得的母液减压蒸去水和醇得稠状物,向其中加入甲苯,加热回流4小时,冷却后过滤出固体,母液回收用于下一步实验;固体以丙酮或乙醚洗涤,干燥得L-(+)麻黄碱D-(+)-二苯甲酰基酒石酸盐或D-(-)麻黄碱L-(-)-二苯甲酰基酒石酸盐。
将所得的D-(-)麻黄碱D-(+)-二苯甲酰基酒石酸盐或L-(+)麻黄碱L-(-)-二苯甲酰基酒石酸盐加入浓度为0.5N~2.5N、优选1N的适量稀盐酸,在20~40℃下搅拌使之完全溶解,以一种有机溶剂,例如乙醚、乙酸乙酯或甲苯、特别优选乙醚,分两次提取,分出有机层以回收拆分剂;水层减压蒸去水得固体,以C1-C4低级脂肪醇如甲醇、乙醇或异丙醇、特别优选无水乙醇或95%乙醇重结晶,过滤出晶体,母液保留用于回收DL-麻黄碱。过滤出的晶体以丙酮或乙醚洗涤,干燥即得D-(-)麻黄碱或L-(+)麻黄碱盐酸盐。采用本方法获得的拆分收率在75%以上。
将上述步骤分出的有机层蒸馏回收溶剂,所得残留物即为回收的拆分剂D-(+)-或L-(-)-二苯甲酰基酒石酸。
采用与上述相同的方法,可以以D-(+)-二苯甲酰基酒石酸作为拆分剂进行拆分;同样,应用如式(I)所示的D-(+)和L-(-)构型酒石酸的衍生物可以拆分DL-麻黄碱或其衍生物,并且,应用D-(+)或L-(-)-二苯甲酰基酒石酸可以拆分如式(II)所示的DL-麻黄碱或其衍生物或如式(III)所示的DL-伪麻黄碱或其衍生物。
相对于现有技术,本发明方法的突出特点是在一次拆分过程中以较好的收率同时得到了L-(+)-麻黄碱或其衍生物和D-(-)-麻黄碱或其衍生物,并且可以回收拆分剂D-(+)或L-(-)-二苯甲酰基酒石酸衍生物。
具体实施方式
下列实施例将进一步描述本发明,但并不限制本发明。
实施例1:DL-麻黄碱的制备
将201.5g DL-麻黄碱盐酸盐溶解于1500ml 1N NaOH中,同时加热使之完全溶解,室温放置后有大量固体析出,过滤出固体,母液以乙醚提取,无水Na2SO4干燥,过滤除去干燥剂,蒸去乙醚得固体,两次得到固体合并,干燥,得到156.0g DL-麻黄碱,mp:76-78℃。
实施例2:应用L-(-)-二苯甲酰基酒石酸拆分DL-麻黄碱
1)将16.5g(0.1mol)的DL-麻黄碱和9.4g(0.025mol)的L-(-)-二苯甲酰基酒石酸一水合物溶解于30.0ml的无水甲醇中,在60-70℃下,加入30ml同温度的水,搅拌使之完全溶解,室温(20℃)放置过夜,过滤出晶体,母液回收用于下步实验。过滤出的晶体以丙酮洗涤,干燥即得14.2gL-(+)麻黄碱L-(-)-二苯甲酰基酒石酸盐,mp:178-179℃。
2)向步骤1回收的母液中加入7.7g(0.02mol)L-(-)-二苯甲酰基酒石酸,在60-70℃下,加热搅拌使之完全溶解,室温(20℃)放置过夜,过滤出晶体,母液回收用于下一步实验。过滤出的晶体以丙酮洗涤,干燥即得2.6g L-(+)麻黄碱L-(-)-二苯甲酰基酒石酸盐,mp:173-175℃。
3)将1和2所得的L-(+)麻黄碱L-(-)-二苯甲酰基酒石酸盐合并共计16.8g,加入60.0ml 1N的盐酸,室温搅拌使之完全溶解,以100.0ml乙醚分两次提取,分出乙醚层以回收拆分剂;水层减压蒸去水得固体,以无水乙醇重结晶,过滤出晶体,母液保留用于回收DL-麻黄碱。过滤出的晶体以丙酮洗涤,干燥即得8.84g L-(+)麻黄碱盐酸盐,收率:88.4%,mp:218-220℃,[α]D 20=+33.4°(5.1%,水);1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ9.00910(brs,2H),7.41133-7.35411(m,4H),7.30091-7.25811(m,1H),6.13991(d,1H,J=4.416Hz),5.18129(dd,1H,J1=4.196Hz,J2=2.672Hz),3.33266(q,1H,J=4.808Hz),2.61408(s,3H),0.92060(d,3H,J=6.736Hz)。
4)将步骤2的母液减压蒸去水和甲醇得稠状物,向其中加入100.0ml甲苯,加热回流4小时,冷却后过滤出固体,母液回收用于下一步实验;固体以丙酮洗涤,干燥得15.0g D-(-)麻黄碱L-(-)-二苯甲酰基酒石酸盐,mp:170-172℃。
5)将步骤4中所得到的固体D-(-)麻黄碱L-(-)-二苯甲酰基酒石酸盐15.0g加入到50ml 1N的盐酸中,室温搅拌使之完全溶解,以100.0ml乙醚分两次提取,分出乙醚层以回收拆分剂;水层减压蒸去水得固体,以无水乙醇重结晶,过滤出晶体,母液保留用于回收DL-麻黄碱。过滤出的晶体以丙酮洗涤,干燥即得7.57g D-(-)麻黄碱盐酸盐,mp:219-221℃。
6)向步骤4回收的母液(甲苯层)加入30ml 1N的盐酸,充分搅拌后分出水层,甲苯层保留以回收拆分剂;水层减压蒸去水得固体,以无水乙醇重结晶,过滤出晶体,母液保留用于回收DL-麻黄碱。过滤出的晶体以丙酮洗涤,干燥即得D-(-)麻黄碱盐酸盐0.68g,mp:219-221℃.将步骤5)和步骤6)所得的D-(-)麻黄碱盐酸盐合并得8.25g产品,收率:82.5%,[α]D 20=-34.0°(5.2%,水);1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ8.99578(brs,2H),7.40512-7.35511(m,4H),7.30183-7.26520(m,1H),6.14056(d,1H,J=4.420Hz),5.17827(dd,1H,J1=4.030Hz,J2=2.702Hz),3.33387(q,1H,J=4.480Hz),2.61443(s,3H),0.92002(d,3H,J=6.708Hz)。
7)将步骤3和步骤5所得的乙醚层合并,蒸馏回收乙醚,然后向残留物中加入步骤6)所得的甲苯层,蒸馏回收大部分甲苯,得15.7g固体,此即为回收的拆分剂L-(-)-二苯甲酰基酒石酸,回收率:96.3%,mp:148-150℃,[α]D 20=-118.8°(5.1%,甲醇)。
8)将步骤3、步骤5和步骤6以乙醇重结晶的母液合并,蒸馏回收乙醇,得到1.72g固体,此为没有拆分开的DL-麻黄碱盐酸盐。
实施例3:应用D-(+)-二苯甲酰基酒石酸拆分DL-麻黄碱
1)将8.25g(0.05mol)的DL-麻黄碱和4.7g(0.0125mol)的D-(+)-二苯甲酰基酒石酸一水合物溶解于15.0ml的无水甲醇中,在50-60℃下,加入15.0ml同温度的水,搅拌使之完全溶解,室温(20℃)放置过夜,过滤出晶体,母液回收用于下一步实验。过滤出的晶体以丙酮洗涤,干燥即得7.5g D-(-)-麻黄碱D-(+)-二苯甲酰基酒石酸盐,mp:172-173℃。
2)向步骤1回收的母液中加入4.1g(0.011mol)D-(+)-二苯甲酰基酒石酸,在50-60℃下,加热搅拌使之完全溶解,室温(20℃)放置过夜,过滤出晶体,母液回收用于下一步实验。过滤出的晶体以丙酮洗涤,干燥即得0.82g D-(-)-麻黄碱D-(+)-二苯甲酰基酒石酸盐,mp:171-172℃。
3)将1和2所得的D-(-)-麻黄碱D-(+)-二苯甲酰基酒石酸盐合并共计8.32g,加入30.0ml 1N的盐酸,室温搅拌使之完全溶解,以50.0ml乙醚分两次提取,分出乙醚层以回收拆分剂;水层减压蒸去水得固体,以无水乙醇重结晶,过滤出晶体,母液保留用于回收DL-麻黄碱。过滤出的晶体以丙酮洗涤,干燥即得4.11g D-(-)-麻黄碱盐酸盐,收率:81.5%,mp:218-220℃,[α]D 20=-33.0°(5.1%,水);1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ9.04570(brs,2H),7.41331-7.35334(m,4H),7.29949-7.25677(m,1H),6.14163(d,1H,J=4.424Hz),5.19179(dd,1H,J1=4.220Hz,J2=2.672Hz),3.33115(q,1H,J=4.884Hz),2.61525(s,3H),0.92368(d,3H,J=6.724Hz)。
4)将步骤2的母液减压蒸去水和甲醇得稠状物,向其中加入50.0ml甲苯,加热回流4小时,冷却后过滤出固体,母液回收用于下步实验;固体以丙酮洗涤,干燥得7.02g L-(+)麻黄碱D-(+)-二苯甲酰基酒石酸盐,mp:168-170℃。
5)将步骤4中所得到的固体L-(+)麻黄碱D-(+)-二苯甲酰基酒石酸盐7.02g加入到30ml 1N的盐酸中,室温搅拌使之完全溶解,以50.0ml乙醚分两次提取,分出乙醚层以回收拆分剂;水层减压蒸去水得固体,以无水乙醇重结晶,过滤出晶体,母液保留用于回收DL-麻黄碱。过滤出的晶体以丙酮洗涤,干燥即得3.66g L-(+)-麻黄碱盐酸盐,mp:218-220℃。
6)向步骤4回收的母液(甲苯层)加入15ml 1N的盐酸,充分搅拌后分出水层,甲苯层保留以回收拆分剂;水层减压蒸去水得固体,以无水乙醇重结晶,过滤出晶体,母液保留用于回收DL-麻黄碱。过滤出的晶体以丙酮洗涤,干燥即得0.21g L-(+)-麻黄碱盐酸盐,mp:219-221℃.将步骤5)和步骤6)所得的L-(+)-麻黄碱盐酸盐合并得3.87g,收率:76.8%,[α]D 20=+33.4°(5.1%,水);1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ8.9835(brs,2H),7.4041-7.3543(m,4H),7.3016-7.2649(m,1H),6.1372(d,1H,J=4.40Hz),5.17827(dd,1H,J1=4.00Hz,J2=2.76Hz),3.3400(q,1H,J=4.66Hz),2.6137(s,3H),0.9192(d,3H,J=6.72Hz)。
7)将步骤3和步骤5所得的乙醚层合并,蒸馏回收乙醚,然后向残留物中加入步骤6)所得的甲苯层,蒸馏回收大部分甲苯,得7.9g固体,此即为回收的拆分剂D-(+)-二苯甲酰基酒石酸,回收率:83.8%,mp:141-142℃,[α]D 20=-114.4°(5.0%,甲醇)。
将步骤3、步骤5和步骤6以乙醇重结晶的母液合并,蒸馏以回收乙醇并得到0.72g固体,此为没有拆分开的DL-麻黄碱盐酸盐。
Claims (6)
1、应用式(I)D-(+)-或L-(-)-酒石酸衍生物拆分DL-麻黄碱或其衍生物的方法,
其中,取代基R各自独立地为H、CH3、Cl、F或NO2,
该方法包括以下步骤:
1)使具式(II)DL-麻黄碱或其衍生物与上述式(I)所示的D-(+)-或L-(-)-酒石酸衍生物以1∶0.1~1∶1.2的摩尔比接触,
其中,
在式(II)中,R1、R2各自独立地为H或者C1~C5直链或支链烷基,R3、R4各自独立地为H、OH、卤素、NO2、C1~C3直链或支链烷基或者C1~C3直链或支链烷氧基,
向上述混合物中加入C1-C4低级脂肪醇,使之完全溶解,在50~70℃下,加入与醇等体积、同温度的水,搅拌20~60分钟,室温放置过夜,滤出固体并回收母液,固体以丙酮或乙醚洗涤并干燥,相应得到D-(-)麻黄碱或其衍生物D-(+)-二苯甲酰基酒石酸衍生物盐或L-(+)麻黄碱或其衍生物L-(-)-二苯甲酰基酒石酸衍生物盐晶体;
2)步骤1)所得晶体经酸化处理,得到D-(-)麻黄碱或其衍生物盐酸盐或L-(+)麻黄碱或其衍生物盐酸盐;
为了得到另一种光学活性异构体,
3)将步骤1)的母液减压蒸去水和醇得稠状物,向其中加入甲苯,加热回流,向上述混合物中加入C1-C4低级脂肪醇,使之完全溶解,在50~70℃下,加入与醇等体积、同温度的水,搅拌20~60分钟,室温放置过夜,滤出固体并回收母液,固体以丙酮或乙醚洗涤并干燥,得到L-(+)麻黄碱或其衍生物D-(+)-二苯甲酰基酒石酸衍生物盐晶体或D-(-)麻黄碱或其衍生物L-(-)-二苯甲酰基酒石酸衍生物盐晶体;
4)步骤3)所得晶体经酸化处理,得到L-(+)麻黄碱或其衍生物盐酸盐或D-(-)麻黄碱或其衍生物盐酸盐。
2.权利要求1所述的方法,其中DL-麻黄碱与D-(+)-或L-(-)-二苯甲酰基酒石酸以1∶0.25~1∶0.75的摩尔比接触。
3.权利要求2所述的方法,其中DL-麻黄碱与D-(+)-或L-(-)-二苯甲酰基酒石酸以1∶0.25的摩尔比接触。
4.权利要求1所述的方法,所述的C1-C4低级脂肪醇为甲醇或乙醇。
5.权利要求1-4任一项所述的方法,其中向步骤1)的母液中再次加入式(I)D-(+)-或L-(-)-酒石酸衍生物,常规处理后进一步得到D-(-)麻黄碱或其衍生物D-(+)-二苯甲酰基酒石酸衍生物盐或L-(+)麻黄碱或其衍生物L-(-)-二苯甲酰基酒石酸衍生物盐。
6.D-(+)-或L-(-)-酒石酸衍生物拆分剂的回收方法,该方法包括将权利要求1步骤2)和4)酸化处理过程中分出的有机层蒸馏,回收溶剂后得到拆分剂D-(+)-或L-(-)-酒石酸衍生物。
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"超临界流体萃取拆分手性外消旋伪麻黄碱". 高丽红等人.药学学报,第37卷第12期. 2002 * |
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