CN101087791B - 生产l-生物蝶呤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了通过采用便宜和易于处理的试剂、不需要采用任何特定装备或设备大规模工业生产L-生物蝶呤的方法。一种生产式(6)代表的生物蝶呤衍生物的方法：式中R1和R2相同或不同，各自代表氢原子、烷基或芳基，所述方法包括：在水性溶剂中在路易斯酸的催化作用下将式(4)代表的属于三乙酰氧基-5-脱氧-L-阿拉伯糖苯腙的化合物与6-羟基-2，4，5-三氨基嘧啶(5)反应：
式中R1和R2的定义同上。
Description
发明领域
本发明涉及以工业规模生产L-生物蝶呤的方法。
发明背景
本领域已知，L-生物蝶呤是制备盐酸沙丙蝶呤(L-四氢生物蝶呤的盐酸盐)的原料。盐酸沙丙蝶呤是用于治疗非典型性高苯丙氨酸血症的药物。虽然一般通过还原L-生物蝶呤制备盐酸沙丙蝶呤，但逐渐需要开发一种改进方法，以适合大规模生产的方式来制备这种原料即L-生物蝶呤。
迄今为止，已知用1′，1′-二乙基磺酰基-L-鼠李糖(REM氧化物)作为原料经过苯腙化合物作为中间产物来制备L-生物蝶呤。(参见非专利文献1)
本领域已知合成这种苯腙化合物作为L-生物蝶呤的合成中间体的方法包括由L-鼠李糖作为原料通过作为中间产物的L-鼠李糖二乙基缩硫醛(REM)和随后的5-脱氧-L-阿拉伯糖(5-DA)获得苯腙化合物(参见专利文献1和非专利文献2)，由L-阿拉伯糖通过5-DA获得苯腙化合物(参见专利文献2)，由酒石酸获得苯腙化合物(参见非专利文献3和4)和由R-核糖获得苯腙化合物(参见专利文献3)。
然而，由酒石酸或R-核糖制备苯腙化合物核糖的现有方法不足以进行工业规模生产，因为这种方法包括较长的工艺和较低的产率，并且该方法中包括低温步骤或硅胶精炼步骤。同时，直接由L-鼠李糖或由L-鼠李糖通过5-DA制备苯腙化合物的上述其它方法需要从工业规模生产来看不利的这种方法，包括通过脱盐进行水浓缩和树脂精炼以分离5-DA，以及用RO(反渗透)或类似装备浓缩反应溶液。
得到的苯腙化合物与乙酰化剂的吡啶溶液反应获得三乙酰化的化合物，然后浓缩，并在乙酸钠的共同存在下与6-羟基-2，4，5-三氨基嘧啶(TAU)环化获得生物蝶呤衍生物。在用碘或其它氧化剂氧化后，对生物蝶呤衍生物进行脱乙酰作用(水解)，以产生L-生物蝶呤。
然而，上述现有领域所用的乙酰化方法需要采用过量吡啶，后续过程中反应溶液的用量极大地增加，导致产率降低。同时，主要作为前述方法的后续步骤提供的上述环化不可避免地包括采用极大量的反应溶液，而减少反应溶剂导致TAU的溶解减少，因而会使产率显著降低。而且，上述现有方法不足以进行L-生物蝶呤的大规模工业生产，因为在氧化过程中用作氧化剂的碘不仅昂贵，而且具有可升华性和毒性，可能产生劳动健康和废水处理方面的问题。
[专利文献1]日本公开的未审查专利申请JP A S59-186986
[专利文献2]欧洲公开的未审查专利申请EP 0165595
[专利文献3]欧洲公开的未审查专利申请EP 0385338
[非专利文献1]Helv.Chim.Acta 68(6)1639-43(1985)
[非专利文献2]J.Org.Chem.1996，61，8698-8700
[非专利文献3]J.Org.Chem.1997，62，4007-4014
发明内容
本发明解决的问题
本发明的目的是提供以适合大规模工业生产的方式(采用便宜和易于处理的试剂、不需要采用任何特定装备或设备)生产L-生物蝶呤的方法。同时，本发明提供了适合大规模工业生产的生产L-生物蝶呤的方法，它能够减少反应溶液以提高产率。
解决问题的方法
尝试提供以良好产率大量生产L-生物蝶呤的方法的一系列研究的结果是，本发明者发现，在水性溶剂中将5-DA转变为腙化合物并将其分配到与水分离的有机溶剂中是省却5-DA分离、从而免除任何工业上不利的工艺如水浓缩工艺的方法。而且，本发明者发现，乙酰化剂与溶解于这种有机溶剂的腙化合物反应使得仅用催化量的二烷基氨基吡啶就可乙酰化该腙化合物。而且，已发现在环化过程中，可通过在路易斯酸的催化作用下将该腙化合物与TAU缩合来提高产率和降低所用反应物溶剂的体积。此外，已发现氧化过程可采用便宜的过氧化氢来实现氧化反应，本发明者根据这些发现完成了本发明。
具体说，本发明提供了生产式(6)代表的生物蝶呤衍生物的方法：
式中R1和R2相同或不同，各自代表氢原子、烷基或芳基，
所述方法包括：
在水性溶剂中在路易斯酸的催化作用下将式(4)代表的属于三乙酰氧基-5-脱氧-L-阿拉伯糖腙的化合物与6-羟基-2，4，5-三氨基嘧啶(5)反应：
式中R1和R2的定义同上。
同时，本发明提供了生产1′，2′-O-二乙酰基-L-生物蝶呤的方法，所述方法包括氧化可用上述方法获得的上式(6)代表的生物蝶呤衍生物。
而且，本发明提供了生产L-生物蝶呤的方法，其包括水解可用上述方法获得的1′，2′-O-二乙酰基-L-生物蝶呤。
而且，本发明提供了生产上式(4)代表的化合物的方法，其包括：
在催化量的二烷基氨基吡啶存在下将式(3)代表的化合物与乙酰化剂反应：
式中R1和R2的定义同上。
另外，本发明提供了生产上式(4)代表的化合物的方法，
其中可通过在水或水-有机双层溶剂中的酸性条件下将5-脱氧-L-阿拉伯糖与式(2)代表的肼化合物反应获得上式(3)代表的化合物：
式中R1和R2的定义同上。
另外，本发明提供了生产式(3)代表的5-脱氧-L-阿拉伯糖腙的方法：
式中R1和R2相同或不同，各自代表氢原子、烷基或芳基，
所述方法包括：
在水或水-有机双层溶剂中的酸性条件下将5-脱氧-L-阿拉伯糖与式(2)代表的肼化合物反应：
式中R1和R2的定义同上。
本发明的优点
根据本发明，可通过采用便宜和易于处理的试剂、不需要采用任何特定装备或设备大规模工业生产L-生物蝶呤。同时，由于工艺中反应溶液的用量减少，可显著提高产率。
实施本发明的最佳方式
在下述一系列工艺步骤中完成按照本发明制备L-生物蝶呤的方法。以下详细描述本发明的这些步骤。
化学式7
式中R1和R2相同或不同，各自代表氢原子、烷基或芳基。
在上述一系列工艺步骤中，可通过以下方法获得5-脱氧-L-阿拉伯糖(1)：氧化L-鼠李糖二乙基缩硫醛(REM)产生1′，1′-二乙基磺酰基-L-鼠李糖，(例如)按照本文前面提到的非专利文献1中所述Max Viscontini等的方法水解得到的1′，1′-二乙基磺酰基-L-鼠李糖。优选地，如此获得的5-脱氧-L-阿拉伯糖(1)无需与反应溶液分离，即可进行步骤(a)。
步骤(a)使5-脱氧-L-阿拉伯糖(1)与肼化合物(2)反应产生腙化合物(3)。通过在水中的酸性条件下进行腙化和通过过滤分离出沉积的腙化合物，步骤(a)可省却5-脱氧-L-阿拉伯糖(1)的分离。此外，通过采用水-有机双层溶剂作为反应溶剂，以便将产生的腙化合物(3)分配到有机溶剂中，该过程可连续进行。
下式(2)中R1和R2代表的烷基包括具有1-7个碳原子的直链或支链低级烷基，如甲基和乙基，其中优选甲基。R1和R2代表的芳基包括具有6-14个碳原子的芳基，如苯基和萘基，其中优选苯基。R1和R2代表的基团中尤其优选氢原子或苯基。优选用于此过程的肼化合物包括例如：肼、1，1-二甲基二嗪和苯肼，其中特别优选苯肼。
作为用于此步骤的溶剂，优选水或水-有机双层溶剂，尤其优选后一种溶剂。可用于此目的的有机溶剂包括：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯和类似的乙酸烷基酯；氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷和类似的低级烷基卤；苯，甲苯和类似的芳烃；以及二乙醚、叔丁基甲醚、异丙醚和类似的醚，其中特别优选乙酸乙酯。水和有机溶剂的混合比(以质量计)优选约为1∶0.5-1∶50，特别优选约为1∶0.5-1∶1。
在优选约为pH4.0-pH6.5的酸性条件下完成该步骤的反应。在此步骤中加入反应溶剂的酸包括有机酸如乙酸，和无机酸如盐酸和硫酸。
该反应优选在约0℃-50℃进行约1-3小时。完成此反应后，用有机溶剂萃取该反应溶液的水相，获得含有腙化合物的溶液，然后将后一种溶液进行后续处理步骤。
上述处理步骤(b)使前一步骤产生的腙化合物(3)乙酰化，产生上式(4)代表的三乙酰氧基-5-脱氧-L-阿拉伯糖腙化合物。可通过与乙酰化剂反应进行乙酰化，可通过在催化量的二烷基氨基吡啶存在下与乙酰化剂反应使前一步骤(a)获得的含有腙化合物的溶液乙酰化。
优选用于此步骤的反应的乙酰化剂包括乙酸酐和乙酰卤，其中特别优选乙酸酐。
在此步骤中用作催化剂的二烷基氨基吡啶包括C1-C5二烷基氨基吡啶，例如二甲基氨基吡啶(DMAP)，更优选采用这种DMAP。
该反应优选在约0℃-50℃进行约1-24小时。完成此反应后，将获得的含有三乙酰化的化合物(4)的溶液进行随后的处理步骤。
由于在不浓缩步骤(a)获得的含腙溶液的情况下进行此步骤，所以能够防止反应溶剂的体积增加。
进行步骤(c)以使前一步骤中获得的三乙酰化的化合物(4)与6-羟基-2，4，5-三氨基嘧啶(5)反应，获得上式(6)代表的生物蝶呤衍生物。在路易斯酸的催化作用下，在水性溶剂中进行此反应。
作为用于此步骤的溶剂，优选水或水-低级醇混合溶剂，特别优选后一种溶剂。优选的低级醇包括例如：甲醇、乙醇和异丙醇，其中特别优选甲醇。
优选用于此步骤的反应的路易斯酸催化剂包括水性路易斯酸催化剂，例如高氯酸锂、高氯酸钠和类似的碱金属高氯酸盐；三氟甲磺酸锂、三氟甲磺酸钠和类似的碱金属磺酸盐；十二烷基硫酸钠和类似的碱金属硫酸盐；以及碘酸锂、碘酸钠和类似的碱金属卤化物。其中特别优选高氯酸锂和三氟甲磺酸锂。
该反应优选在约20℃-80℃进行约2-24小时。
此步骤允许该方法维持生物蝶呤衍生物(6)的产率，同时减少溶剂体积，以便显著削减。
处理步骤(d)氧化前一步骤产生的生物蝶呤衍生物(6)，并产生上式(7)代表的化合物。
进行氧化反应时，优选加入氧化剂，优选用于此反应的氧化剂包括例如：氧气和过氧化氢和类似的无机过酸，以及过乙酸等有机过酸，其中特别优选过氧化氢。
该反应优选在约0℃-50℃进行约5-24小时。完成该反应后，通过常规的固液分离方式(如过滤或离心)分离出沉积的晶体，以获得上式(7)代表的化合物。
此外，此处理步骤引起前述步骤(a)中加入的肼的切割。
处理步骤(e)水解了前一步骤获得的化合物(7)，产生上式(8)代表的L-生物蝶呤。
优选地，在盐酸存在下进行水解。
此步骤的反应也优选在约40℃-60℃进行约1-2小时。完成该反应后，通过常规的固液分离方式分离出中和后沉积的晶体，干燥后获得上式(8)代表的L-生物蝶呤。
在上述(a)-(c)的各个处理步骤中，得到的含有产物的溶液无需纯化步骤即可用于下一步骤。
根据本发明，由于所有上述处理步骤都可在一个设备中全部完成，所以可以提高的产率大规模工业生产L-生物蝶呤。
如果以基于本发明方法的上述方式制备L-生物蝶呤，1,000L容量的反应设备可产生14kg或更多的L-生物蝶呤，形成对比的是，用现有方法(参见非专利文献1：Helv.Chim.Acta 68(6)1639-43(1985))采用相同设备可实现3kg产量。
优选实施例
下面，将参照优选实施例更详细地描述本发明，应理解，提供本文所述各种实施例仅出于说明目的，不构成对本发明的任何限制。
实施例1
(1)1′，1′-二乙基磺酰基-L-鼠李糖
将1.2g浓盐酸溶解于580g乙酸中，然后将100g(0.370mol)L-鼠李糖二乙基缩硫醛悬浮于得到的溶液中。然后在30分钟内向悬液中滴加200g(2.06mol)35％的过氧化氢溶液，然后在15℃的环境温度下搅拌3个夜晚。向其中加入4.0g乙酸钠在50ml水中的水溶液。加入亚硫酸氢钠以使过量过氧化氢失活后，在40℃的环境温度下真空浓缩该混合物，获得粗产物1′，1′-二乙基磺酰基-L-鼠李糖。
(2)5-脱氧-L-阿拉伯糖
在40℃的环境温度下将前一步骤获得的1′，1′-二乙基磺酰基-L-鼠李糖溶解于500ml水中。冷却后，用28％氨水碱化得到的溶液。在20℃的环境温度下搅拌碱化溶液过夜。然后通过过滤分离出沉积的晶体，用水洗涤。然后用乙酸乙酯分离并洗涤水层两次，获得5-脱氧-L-阿拉伯糖的水溶液。
(3)5-脱氧-L-阿拉伯糖苯腙
用乙酸酸化前一步骤获得的5-脱氧-L-阿拉伯糖的水溶液，并与加入其中的500ml乙酸乙酯混合。然后在10℃的环境温度下将52.0g(0.480mol)苯肼滴加到溶液中，然后在相同的环境温度下搅拌2小时。用20％氢氧化钠水溶液中和后，溶液分离成水层和有机层，用250ml乙酸乙酯萃取水层。用无水硫酸钠干燥与萃取液混合的有机层，获得5-脱氧-L-阿拉伯糖苯腙的乙酸乙酯溶液。
实施例2
三乙酰氧基-5-脱氧-L-阿拉伯糖苯腙
将9.0g(0.074mol)4-二甲基氨基吡啶(DMAP)加入前一实施例步骤(3)获得的5-脱氧-L-阿拉伯糖苯腙的乙酸乙酯溶液中并溶解。然后在10℃的环境温度下将120.82g(1.183mol)乙酸酐滴加到溶液中。在相同环境温度下搅拌过夜后，将250ml水加入该溶液中，然后搅拌30分钟。使该溶液静置后，它分成水层和有机层，将20％氢氧化钠水溶液加入有机层中直到中和。随后，使该溶液静置后，分离出有机层，用无水硫酸钠干燥。将如此处理的乙酸乙酯溶液进行真空浓缩时，获得三乙酰氧基-5-脱氧-L-阿拉伯糖苯腙的乙酸乙酯溶液。
实施例3
四氢蝶呤衍生物
将500ml甲醇、41.74g(0.296mol)6-羟基-2，4，5-三氨基嘧啶和300mL水以上述顺序加入前一实施例获得的三乙酰氧基-5-脱氧-L-阿拉伯糖苯腙的乙酸乙酯溶液中。随后，将溶解于200mL水的23.73g(0.140mol)三水合高氯酸锂加入其中，在50℃搅拌得到的溶液6小时，获得四氢蝶呤衍生物的水溶液。
实施例4
1′，2′-O-二乙酰基-L-生物蝶呤
将35％过氧化氢溶液(1.405mol)滴加到前一实施例获得的四氢蝶呤衍生物的水溶液中，在20℃搅拌得到的混合物8小时。通过过滤分离出沉积的晶体，用水和甲醇洗涤，获得1′，2′-O-二乙酰基-L-生物蝶呤。
实施例5
L-生物蝶呤
将前一实施例获得的1′，2′-O-二乙酰基-L-生物蝶呤悬浮于3mol/L盐酸中，在50℃搅拌得到的悬液2小时，用活性炭脱色后，用28％氨水中和该反应溶液。然后，通过过滤分离出沉积的晶体，干燥获得23.13gL-生物蝶呤。
Claims (12)
1.一种生产式(6)代表的生物蝶呤衍生物的方法：
式中R1和R2相同或不同，各自代表氢原子、烷基或芳基，
所述方法包括：
在水性溶剂中在路易斯酸的催化作用下将式(4)代表的属于三乙酰氧基-5-脱氧-L-阿拉伯糖苯腙的化合物与6-羟基-2，4，5-三氨基嘧啶(5)反应：
式中R1和R2的定义同上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性溶剂是水或水-低级醇混合溶剂。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述路易斯酸是水性路易斯酸催化剂。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述水性路易斯酸催化剂选自碱金属高氯酸盐、碱金属磺酸盐、碱金属硫酸盐或碱金属卤化物。
5.一种生产1′，2′-O-二乙酰基-L-生物蝶呤的方法，所述方法包括使可通过权利要求1-4中任一项所述方法获得的上式(6)代表的生物蝶呤衍生物氧化。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，用过氧化氢进行所述氧化步骤。
7.一种生产L-生物蝶呤的方法，所述方法包括使可通过权利要求5或6所述方法获得的1′，2′-O-二乙酰基-L-生物蝶呤水解。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在盐酸存在下进行所述水解步骤。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，可通过以下方法获得上式(4)代表的所述化合物：
在催化量的二烷基氨基吡啶存在下将式(3)代表的化合物与乙酰化剂反应：
式中R1和R2相同或不同，各自代表氢原子、烷基或芳基。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述乙酰化剂选自乙酸酐或乙酰卤。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，可通过以下方法获得上式(3)代表的所述化合物：
在水或水-有机双层溶剂中的酸性条件下将5-脱氧-L-阿拉伯糖与式(2)代表的肼化合物反应：
式中R1和R2相同或不同，各自代表氢原子、烷基或芳基。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自乙酸烷基酯、低级烷基卤、芳烃或醚。
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