CN101570492A - 一种化学合成麻黄素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用化学合成方法生产麻黄素的方法。该工艺以(±)α－甲胺基苯丙酮的盐酸盐为原料，通过采用适当的还原剂将其还原成(±)麻黄碱和(±)伪麻黄碱的混合物后，分离出其中的(±)麻黄碱，再进一步采用手性有机酸为拆分剂，拆分得到左旋麻黄碱或左旋盐酸麻黄碱。该方法具有工艺简单、设备投资少、环境污染少、使用有毒有害的化学试剂少等优点。

Description

一种化学合成麻黄素的方法

技术领域

本发明涉及一种采用化学合成方法生产麻黄素的方法。更具体地，本发明涉及一种以(±)α-甲胺基苯丙酮的盐酸盐为原料，通过采用适当的还原剂将其还原成(±)麻黄碱和(±)伪麻黄碱的混合物后，分离出其中的(±)麻黄碱，再进一步采用手性有机酸为拆分剂，拆分得到左旋麻黄碱或左旋盐酸麻黄碱的方法。

背景技术

麻黄素是从麻黄草中提取的麻黄碱、伪麻黄碱和甲基麻黄碱等主要生物碱的总称，是盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱和盐酸甲基麻黄碱3个药物的简称，一般常用的麻黄碱系指左旋麻黄碱，它与右旋的伪麻黄碱互为异构体，天然的中药麻黄植物中以左旋麻黄碱和右旋伪麻黄碱两种为主。左旋麻黄碱具有兴奋中枢神经、升高血压、扩大支气管、收缩鼻粘膜及止咳作用，也有散瞳作用，临床上常用于预防支气管哮喘发作和缓解轻度哮喘发作，蛛网膜下腔麻醉或硬膜外麻醉引起的低血压及慢性低血压症，并用于治疗各种原因引起的鼻粘膜充血、肿胀引起的鼻塞等。右旋伪麻黄碱有松驰支气管平滑肌、收缩血管作用，可用于支气管哮喘、过敏性鼻炎、鼻窦炎引起的鼻充血症状等。由于具有较好的收缩鼻粘膜血管作用，临床中常和其他药物配伍制成复方制剂用于改善感冒症状，如新康泰克、白加黑、日夜百服咛等数十种常用感冒、止咳平喘药中都含有麻黄碱的成分，应用极为广泛。

中国是世界受荒漠化危害最为严重的国家，荒漠化已经给许多地区的生态环境、经济发展和人们的生活与生存造成了巨大的危害。以“绿色黄金”、“沙漠卫士”而著称的植物麻黄由于其神奇的药用价值而遭到了毁灭性的采挖，在我国北方内蒙古、甘肃、宁夏、青海、新疆等地大面积分布的野生麻黄植物资源频临枯竭，尽管各级政府和科研人员为了保护环境、保护草场、保护荒漠植被以及保护和发展我国的医药工业，投入了大量的研究力量从人工栽培、组织培养、转基因工程技术等多方面开发和发展麻黄资源，但由于人工种植的麻黄草无论从种植成本上还是从麻黄碱的含量上来看都远不及野生麻黄草，因此采用植物提取的方法生产麻黄碱的方法面临着越来越多的困难。由于天然麻黄素(从天然药物麻黄草中提取的)和合成麻黄素从药效看没有区别，人们正在利用各种不同的方法如组织培养、化学合成、半合成、转基因微生物发酵等方法开发研究生产麻黄碱的新途径。化学合成法生产麻黄碱有多种途径可以选择，从上世界20年代起，就有很多科研人员从事过这方面的研究，也取得了很大的突破。总体上看，研究较多的主要有三种工艺，从合成原料的选择上可简单地将其分为苯丙稀、苯丙酮和丙醛法等。目前，能够生产合成麻黄素的全世界只有德国、印度和中国等三个国家，中国也只有两家企业可以生产该产品，但均存在生产工艺复杂、生产周期长、使用化学试剂，特别是有机溶剂的数量和种类较多，环境污染严重等问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术采用化学合成方法生产麻黄素的工艺中存在的生产工艺复杂、生产周期长、使用化学试剂，特别是有机溶剂的数量和种类较多，环境污染严重的缺点，提供一种以(±)α-甲胺基苯丙酮的盐酸盐为原料，通过控制反应温度而达到选择性还原的目的，反应收率高，原料未经游离处理，明显地减少了前处理过程的损失；整个反应过程工艺路线简单，所需设备投资小，可结合麻黄素厂现有设备实现新工艺的生产，有明显的竞争优势；合成反应中所使用的有机溶剂无论从数量上还是种类上均较少，且基本未使用对环境污染严重的有机溶剂，生产过程中的废液排放数量极少，大多数都可循环使用。本发明中所采用的有机酸拆分剂在拆分后可通过简单的蒸馏浓缩、用去离子水重结晶的办法回收后重复使用，回收成本低，回收率高。

本发明的技术解决方案是，一种利用(±)α-甲胺基苯丙酮的盐酸盐为原料，在经过或不经过加碱游离成(±)α-甲胺基苯丙酮的条件下，将其溶解有机溶剂中(如甲醇、乙醇或其它可溶解的有机溶剂)，加入所需量的羰基还原剂或催化剂(如硼氢化物、四氢铝锂、异丙醇铝等)，控制相应的反应温度和反应时间，待反应结束后，过滤，除去反应体系中的不溶物，得到(±)麻黄碱和少量(±)伪麻黄碱混合物的溶液；浓缩，以除去其中的溶剂，然后在不断搅拌下加入碱溶液(如NaOH、KOH溶液等)，(±)麻黄碱和(±)伪麻黄碱混合物从体系中游离析出，冷却后过滤得(±)麻黄碱和少量的(±)伪麻黄碱，用去离子水洗涤，得到(±)麻黄碱；将(±)麻黄碱溶解于无水甲醇、乙醇等有机溶剂中，加入一定量的手性扁桃酸、樟脑磺酸、酒石酸、二甲苯酰基酒石酸等手性有机酸(如D-扁桃酸、L-扁桃酸、D-樟脑磺酸、L-酒石酸、L-二甲苯酰基酒石酸和D-二甲苯酰基酒石酸等)为拆分剂，加热使其完全溶解于溶剂中，待溶液清亮透明后，停止加热，如有不溶物，需趁热过滤以除去体系中的杂质，静置，使其自然冷却结晶，得到手性有机酸和左旋麻黄碱生成的盐；过滤，分离所得到的结晶，用少量溶剂洗涤结晶，如所得结晶纯度不够，可另用适量溶剂重结晶处理；将所得到的结晶加碱游离，静置使其分层后分离，或以甲苯、二甲苯、乙醚等溶剂进行萃取分离，分离出有机相，蒸去溶剂，或直接往溶剂中加入适量盐酸酸化，即得左旋盐酸麻黄碱的结晶，过滤，滤液可适量蒸发掉部分溶剂后再进一步冷却结晶，得到左旋盐酸麻黄碱结晶，结晶物的处理方法同上，滤液回收溶剂。

为达到上述目的，本发明是采用如下技术方案予以实现的：

一种化学合成麻黄素的方法，包括如下流程：

(1)以(±)α-甲胺基苯丙酮的盐酸盐为原料，在经过或不经过加碱游离成(±)α-甲胺基苯丙酮的步骤后，将其溶解于有机溶剂中(如甲醇、乙醇或其它可溶解的有机溶剂)，加入所需量的羰基还原剂或催化剂(如硼氢化物、四氢铝锂、异丙醇铝等)，控制相应的反应温度和反应时间，待反应结束后，过滤，除去反应体系中的不溶物，得到(±)麻黄碱和少量(±)伪麻黄碱混合物的溶液；

(2)将上述步骤中得到(±)麻黄碱和(±)伪麻黄碱混合物的溶液进行浓缩以除去其中的溶剂，然后在不断搅拌下加碱游离，游离出体系中的(±)麻黄碱和少量(±)伪麻黄碱混合物，冷却，过滤，用少量去离子水洗涤沉淀，得(±)麻黄碱的固体；

(3)将上述步骤中所得到的(±)麻黄碱溶解于无水甲醇、乙醇等有机溶剂中，加入一定量的手性扁桃酸、樟脑磺酸、酒石酸、二甲苯酰基酒石酸等手性有机酸为拆分剂，加热使其完全溶解于溶剂中，待溶液清亮透明后，停止加热，如有不溶物，需趁热过滤以除去体系中的杂质，静置，使其自然冷却结晶，得到手性有机酸和左旋麻黄碱生成的盐；

(4)将上述步骤中所得到的结晶过滤分离，用少量溶剂洗涤结晶，如所得结晶纯度不够，可另用适量溶剂重结晶处理；

(5)将上述步骤中所得到的结晶加碱游离，静置使其分层或以甲苯、二甲苯、乙醚等溶剂进行萃取分离，分离出有机相，水相留待下一步处理，有机相蒸去溶剂，或直接往溶剂中加入适量盐酸酸化，即得左旋盐酸麻黄碱的结晶，过滤，滤液可适量蒸发掉部分溶剂后再进一步冷却结晶，得到左旋盐酸麻黄碱结晶，结晶物的处理方法同上，滤液回收；

本发明所选用的原料为(±)α-甲胺基苯丙酮的盐酸盐，该原料可直接溶解于反应溶剂中，也可将其溶解于一定浓度的碱溶液中使其游离成(±)α-甲胺基苯丙酮后，分离掉其中的水层后，再将其溶解于相应的反应溶剂中，其优选的反应溶剂为无水甲醇或无水乙醇等。

本发明所选用的羰基还原剂优选的为硼氢化物，更具体地为硼氢化钠或硼氢化钾等；反应温度为-10～50℃，更优选的为0～25℃；反应时间为0～6h，更优选的所述的反应时间为1～2h。

本发明所得到的还原产物为(±)麻黄碱和(±)伪麻黄碱的混合物。在优化的反应条件下，(±)麻黄碱的含量明显高于(±)伪麻黄碱的含量，(±)麻黄碱占混合物总量的85％以上。

本发明所选用的手性有机酸拆分剂为能和麻黄碱中的一个对映体结合生成麻黄碱与手性有机酸的盐，或能和麻黄碱的两个对映体均能生成麻黄碱与手性有机酸的盐，但其中一个对映体在所选用的溶剂中溶解度较小而先行析出，另一个对映体则留在溶剂中而实现手性分离；所述的有机酸为D-扁桃酸、L-扁桃酸、D-樟脑磺酸、L-酒石酸、D-二甲苯酰基酒石酸或L-二甲苯酰基酒石酸等，最好选用D-扁桃酸为拆分剂，这样使左旋麻黄碱和D-扁桃酸所形成的盐首先结晶析出，并且所得到的结晶光学纯度高。

本发明所选用的麻黄碱与手性有机酸拆分剂在一定的摩尔比下能实现不对成拆分，且拆分产物的光学纯度很高，一般控制(±)麻黄碱与手性有机酸的拆分剂的摩尔比为1∶0.1～1∶2.0，更优化的为1∶0.25～1∶0.6。

本发明所得到的产品具有与天然麻黄草中提取制备出的左旋麻黄碱或左旋盐酸麻黄碱相同的化学性质和功效，同时具有生产工艺简单，使用方便，工艺操作难度小，步骤少、所使用有毒有害有机溶剂很少或基本不使用有毒有害有机溶剂的优点，更适合大规模工业化生产。

具体实施方式

下面采用具体实施例的方式具体地解释本发明，但本发明不局限于实施例。

实施例1：

将α-甲胺基苯丙酮盐酸盐10g溶于40-50mL甲醇(含量99％以上)中，搅拌下加入5.5g Na BH₄，还原剂硼氢化钠可于15-30min时间内缓慢加入，以控制反应体系温度不高于30℃为宜，加完后继续搅拌下反应30min，反应结束后，减压蒸馏回收甲醇，浓缩物加入10％NaOH溶液使其溶解，调溶液pH值大于11，麻黄碱游离后沉淀析出，过滤，真空干燥，得(±)麻黄碱和(±)伪麻黄碱的混合物共计7.5g，以α-甲胺基苯丙酮计算反应收率为93.8％，经液相色谱分析其中(±)麻黄碱与(±)伪麻黄碱之比为93.5∶6.5。

实施例2：

将α-甲胺基苯丙酮盐酸盐20g溶于100mL无水乙醇中，搅拌下加入KBH₄2g，还原剂硼氢化钾可于15-30min时间内缓慢加入，以控制反应体系温度不高于30℃为宜，加完后继续搅拌下反应3h，反应结束后，减压蒸馏回收乙醇，浓缩物加入10％NaOH溶液使其溶解，调溶液pH值大于11，麻黄碱游离后沉淀析出，过滤，蒸空干燥，得(±)麻黄碱和(±)伪麻黄碱的混合物共计15.3，以α-甲胺基苯丙酮计算反应收率为95.6％，经液相色谱分析其中(±)麻黄碱与(±)伪麻黄碱之比为97.1∶2.9。

实施例3：

将α-甲胺基苯丙酮盐酸盐100g溶于300mL甲醇(含量99％以上)中，搅拌下加入9.9g KBH₄，还原剂硼氢化钠可于15-30min时间内缓慢加入，以控制反应体系温度不高于30℃为宜，加完后继续搅拌下反应30min，反应结束后，减压蒸馏回收甲醇，浓缩物加入10％NaOH溶液使其溶解，调溶液pH值大于11，麻黄碱游离后沉淀析出，过滤，蒸空干燥，得(±)麻黄碱和(±)伪麻黄碱的混合物共计76.8g，以α-甲胺基苯丙酮计算反应收率为96.0％，经液相色谱分析其中(±)麻黄碱与(±)伪麻黄碱之比为94.7∶5.3。

实施例4：

20g(±)麻黄碱(含量为97.1％)溶解于50mL的热无水乙醇中，同时加入拆分剂D-扁桃酸(为麻黄碱摩尔比0.5倍量)，缓慢加热溶液至清亮透明，停止加热后，将乙醇溶液放置使其自然冷却(为提高其结晶速度，也可置于冷水或冰箱中使其结晶)，通常在2h内即可得到扁桃酸和左旋麻黄碱形成的盐的结晶，过滤，并用少量冷乙醇洗涤结晶2-3次，得D-扁桃酸和左旋麻黄碱形成的结晶15.62g，经测定该结晶熔点为167-169℃，与文献值一致。

实施例5：

将上述实验所得的D-扁桃酸和左旋麻黄碱的结晶15.62g用15％的NaOH溶液溶解，麻黄碱游离析出，用25mL乙醚萃取分两次萃取，合并萃取液，减压浓缩脱去乙醚，浓缩物中加入20％的盐酸酸化，左旋盐酸麻黄碱结晶析出，过滤、干燥，得左旋盐酸麻黄碱8.62g。

Claims (7)

1.一种化学合成麻黄素的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)以(±)α-甲胺基苯丙酮的盐酸盐为原料，将其溶解于有机溶剂中，加入所需量的羰基还原剂或催化剂，控制相应的反应温度和反应时间，待反应结束后，过滤，除去反应体系中的不溶物，得到含有(±)麻黄碱和少量(±)伪麻黄碱混合物的溶液；

(2)将上述步骤中得到的含有(±)麻黄碱和少量(±)伪麻黄碱混合物的溶液进行浓缩，除去其中的溶剂，然后在不断搅拌下加碱，(±)麻黄碱和少量(±)伪麻黄碱混合物从体系中游离析出，冷却，过滤，用少量去离子水洗涤，得(±)麻黄碱；

(3)将上述步骤中所得到的(±)麻黄碱溶解于无水甲醇、无水乙醇等有机溶剂中，加入相应量的手性有机酸为拆分剂，加热使其完全溶解于溶剂中，待溶液清亮透明后，停止加热，如有不溶物，需趁热过滤以除去体系中的杂质，静置，使其自然冷却结晶，过滤、用少量溶剂洗涤结晶，得到手性有机酸和左旋麻黄碱生成的盐的结晶；

(4)将上述步骤中所得到的结晶加碱游离，静置使其分层，分离出油相，得到左旋麻黄碱的结晶；

(5)或将上述步骤(3)中所得到的结晶加碱游离后，以甲苯、二甲苯、乙醚等溶剂进行萃取分离，分离出有机相，蒸去溶剂，或直接往溶剂中加入适量盐酸酸化，得到左旋盐酸麻黄碱的结晶，过滤收集左旋盐酸麻黄碱结晶物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所选用的(±)α-甲胺基苯丙酮的盐酸盐原料也能采用先加碱使其游离成(±)α-甲胺基苯丙酮的步骤，再将其溶解在甲醇、乙醇或其它可溶解的有机溶剂中，其优选的反应溶剂为无水甲醇或无水乙醇等。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的羰基还原剂或催化剂为硼氢化物、四氢铝锂、异丙醇铝等，优选的为硼氢化物，更具体地为硼氢化钠或硼氢化钾等。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的反应温度为-10～50℃，优选的为0～25℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的反应时间为6h以内，优选的反应时间为1～2h。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的手性有机酸为D-扁桃酸、L-扁桃酸、D-樟脑磺酸、L-酒石酸、D-二甲苯酰基酒石酸、L-二甲苯酰基酒石酸等，优选的为D-扁桃酸。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于(±)麻黄碱与手性有机酸拆分剂的摩尔比为1∶0.1～1∶2.0，更优化的为1∶0.25～1∶0.