CN102409074A

CN102409074A - 一种光学纯2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘的酶拆分方法

Info

Publication number: CN102409074A
Application number: CN2011103475865A
Authority: CN
Inventors: 宋玲; 边广岭
Original assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Current assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2031-11-07
Also published as: CN102409074B

Abstract

本发明属于有机化合物的制备领域。本发明提供了一种光学纯2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘的酶拆分方法。其特征在于使用廉价且环境友好的树脂固定化的扩展青霉脂肪酶（PEL）做为拆分试剂，通过水解和酯化两步拆分相结合的方法，以较高收率和对映选择性制备光学纯的2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘（NOBIN）。该方法重复性好，酶可以重复使用，成本低，环保节能，适合光学纯2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘（NOBIN）的大量制备。

Description

一种光学纯2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘的酶拆分方法

技术领域

本发明属于有机化合物的制备领域。本发明是关于利用酶拆分来制备光学纯2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘（NOBIN）的一种方法。

背景技术

2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘（NOBIN）是一种重要的轴手性配体，不仅含有1,1’-联萘骨架结构，还有2-氨基-2’-羟基双官能团。因其萘环的较大位阻使得该配体具有很好的刚性，2-氨基-2’-羟基双官能团的存在使配体既具有氨基醇的结构特点，又方便了衍生化，这都是一个优秀的手性配体所具备的条件。凭借其结构的突出优势，2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘（NOBIN）自1991年Kocovsky首次报道（Synlett 1991, 231）以来，很快就被人们所关注，现已开发了多种实验室制备NOBIN的工艺和拆分方法。1996年，Kocovsky等报道了以氯化铜苄胺配合物催化2-萘酚和2-萘胺交叉偶联合成消旋的NOBIN，然后在110℃的V(氯苯):(乙醇)= 10:1的混合溶剂中用手性樟脑磺酸(CSA)作拆分剂获得光学纯NOBIN的工艺，拆分收率约为68%（Chem. Commun. 1996, 61, 1521）。1998年，L. Cai 等发现Kocovsky的拆分方法难以重复，他们提出一种动力学拆分方法：利用芳醛和消旋的NOBIN反应生成希夫碱，然后用手性胺交换得到光学纯的NOBIN。但其e.e.值最高只能67%，收率只有4%左右（Tetrahedron：Asymmetry, 1998, 9, 2035）。1997年，丁奎岭报道了用三氯化铁在水相中催化2-萘酚和2-萘胺的分子晶体氧化偶联的改进方法，以较高的选择性合成消旋NOBIN（Chem. Commun. 1997, 61, 693），1999年他又报道了用氯化-N-苄基辛可尼定作拆分剂，以85%的拆分收率得到NOBIN的两个对映体(Chem. Eur. J., 1999, 5, 1734)。但该法需用到价格昂贵且有毒性的拆分试剂-氯化-N-苄基辛可尼定，生产成本高，环境不友好。同年，Buchwald用光学纯的联萘酚作起始原料，经过四步反应以61%的总收率合成了光学纯的NOBIN(Tetrahedron, Lett., 1999, 40, 1095)。但该方法路线较长，所用试剂价格昂贵，所以并不是一种经济的制备方法。2007年，蒋毅等报道了用苄氧羰基保护的L-脯氨酸和消旋的NOBIN反应，生成一对非对映异构体，快速柱层析分离后再水解，以60%左右的收率，98%以上的e.e.值得到光学纯的R型和S型的NOBIN(CN 101012176A)。但该方法中非对映异构体的酰胺键断裂困难，产物的e.e.值和收率受水解反应的溶剂和反应温度影响很大，苯甲醚沸点高，难以去除，拆分过程需要柱层析，成本高，效率低。总之，NOBIN的合成和拆分还不成熟，亟待完善。

发明内容

本发明的目的在于开发一种与以往相比更廉价、环保、节能的制备光学纯2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘（NOBIN）的方法。

本发明的特征在于使用廉价易得，环境友好的扩展青霉脂肪酶（PEL）做为拆分试剂，以较高收率和高光学纯度制备了光学活性的2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘（NOBIN）。本发明首次开发了NOBIN的酶拆分路线，通过树脂固定化的扩展青霉脂肪酶（PEL）既提高了催化活性，又方便了工艺操作。固定化的扩展青霉脂肪酶（PEL）树脂催化剂可循环套用10次以上，廉价无毒，环保节能。

本发明拆分的消旋的NOBIN的衍生物的特征在于：由通式（1）或（2）表示。

Figure 2011103475865100002DEST_PATH_IMAGE001

（通式中n为1、2、3、4、5中的数值，R基团为一价的直链烃基）

本发明的特征在于利用水解和酯化两步拆分相结合得到高光学纯度的NOBIN。

本发明可重复性好，可用于光学纯NOBIN的大量拆分。

本发明采用如下技术方案:

1. 一种利用酶拆分来制备光学纯2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘的方法，其特征在于：使用树脂固定化的扩展青霉脂肪酶做为拆分试剂，对消旋的2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘衍生物通过水解和酯化两步拆分相结合的方法得到高光学纯度的2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘。

一种消旋的2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘衍生物，其特征在于：由通式（1）或（2）表示，

通式中n为1、2、3、4、5中的数值，R基团为一价的直链烃基。

根据项1所述的一种利用酶拆分来制备光学纯2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘的方法，其特征在于，所述的固定化的扩展青霉脂肪酶的制备方法为：将扩展青霉脂肪酶粗酶粉加入到PH值9.5的缓冲溶液于30-50℃空气浴震荡3-5h，然后低温离心取上层清液，加入树脂D4020在30-50℃空气浴继续震荡3-5h，然后过滤，洗涤后冷冻干燥。

根据项1或2所述的一种利用酶拆分来制备光学纯2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘的方法，其特征在于，所述的利用固定化的扩展青霉脂肪酶拆分消旋的2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘衍生物的条件为：所使用的有机溶剂为乙腈、乙酸乙酯、正己烷、丙酮、二氧六环、四氢呋喃、甲苯、苯、异丙醚、异丙醇，酯化反应所使用的酰基供体为醋酸乙烯酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯。

（n为1-5中的任意数值，R基团为一价的直链3烃基，X为Cl，Br，I，TosO，MsO）。

详细的方案为：

1) 用末端含羟基的卤代烃或磺酸酯和消旋的NOBIN在常规无机碱或有机碱的催化作用下合成化合物I。

2) 将扩展青霉脂肪酶粗酶粉游离后用树脂D4020进行固载制得固定化的扩展青霉脂肪酶。

3) 将步骤（2）制得的固定化的扩展青霉脂肪酶树脂催化剂在常用有机溶剂中用于消旋NOBIN衍生物的拆分。

（a）利用树脂催化剂催化选择性酯化化合物I，HPLC跟踪反应进行至转化率50%时中止反应，利用重结晶将产物II和原料III分离。

（b）利用树脂催化剂催化选择性水解步骤（a）中得到的（S）型e.e.值过量的酯化产物II，HPLC跟踪反应进行至转化率80%时中止反应，利用重结晶将产物IV和原料VI分离，得到e.e.值大于95%的化合物IV。

（c）利用树脂催化剂催化再次选择性酯化步骤（a）中得到的（R）型e.e.值过量的原料III，HPLC跟踪反应进行至转化率20%时中止反应，利用重结晶将产物VII和原料V分离，得到e.e.值大于95%的化合物V。

4) 利用三溴化硼分别裂解步骤（b）和步骤（c）中得到的e.e.值大于95%化合物IV和V，分别得到高光学活性的S和R型NOBIN。

5) 利用树脂催化剂催化水解步骤（b）和步骤（c）中由重结晶母液回收的化合物VI和VII，HPLC跟踪反应进行完全终止反应。回收得到消旋的水解产物I，再次进行酯化，重复利用。

具体实施方式

（1） 消旋的NOBIN及其衍生物的制备方法

本发明中消旋的NOBIN参照文献（Chem. Commun. 1997, 61, 693）采用三氯化铁在水相中催化2-萘酚和2-萘胺的分子晶体氧化偶联的方法合成。

本发明中消旋的NOBIN的衍生物的特征在于：由上述通式（1）或（2）表示。通式中n可以为1-5中的任意数值，R基团为一价的直链烃基，如甲基、乙基、丁基、戊基、己基，碳原子数没有限定。

本发明中对于通式（1）代表的化合物的合成方法所使用的碱可以为碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、三乙胺、吡啶等常规的无机碱和有机碱，所使用的烷基化试剂可以为氯代烃、溴代烃、碘代烃或对甲苯磺酸酯、甲磺酸酯等试剂。

（2）树脂固定化的扩展青霉脂肪酶的制备方法

本发明中扩展青霉脂肪酶在树脂上的固定方法是将扩展青霉脂肪酶粗酶粉加入到PH值9.5的缓冲溶液（0.05M甘氨酸-氢氧化钠）于30-50℃空气浴震荡3-5h，然后低温离心取上层清液，加入树脂D4020在30-50℃空气浴继续震荡3-5h，然后过滤，洗涤后冷冻干燥。

（3）光学纯NOBIN的酶拆分方法

本发明采用酯化和水解两步拆分相结合的方法得到高光学纯度的NOBIN。

将（2）制得的固定化的扩展青霉脂肪酶在常规有机溶剂中用于（1）中合成的化合物I的拆分，HPLC跟踪反应进度至转化率50%时中止反应，然后过滤回收固定化的扩展青霉脂肪酶，滤液浓缩后用甲苯重结晶得到（R）型e.e.值过量的原料III，重结晶的母液浓缩后得到（S）型e.e.值过量的酯化产物II。

将酯化产物II利用树脂催化剂催化选择性水解，HPLC跟踪反应进行至转化率80%时中止反应，然后过滤回收固定化的扩展青霉脂肪酶，滤液经萃取后浓缩，甲苯重结晶得到（S）型e.e.值大于95%的水解产物IV，重结晶的母液浓缩后得到（R）型e.e.值稍过量的酯化产物VI。

将化合物III利用树脂催化剂催化再次选择性酯化，HPLC跟踪反应进行至转化率20%时中止反应，然后过滤回收固定化的扩展青霉脂肪酶，滤液浓缩后甲苯重结晶得到（R）型e.e.值大于95%的剩余原料V，重结晶的母液浓缩后得到（S）型e.e.值稍过量的酯化产物VII。

将（S）型e.e.值大于95%的水解产物IV和（R）型e.e.值大于95%的原料V利用三溴化硼分别在干燥的二氯甲烷中低温裂解，经苯重结晶分别得到e.e.值99% 的S型和e.e.值99% 的R型NOBIN。

对于树脂催化剂催化酯化反应所使用的常规有机溶剂可以为乙腈、乙酸乙酯、正己烷、丙酮、二氧六环、四氢呋喃、甲苯、苯、异丙醚、异丙醇等，优先选择乙腈、乙酸乙酯。酯化反应所使用的酰基供体可以为醋酸乙烯酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯等，优先选择醋酸乙烯酯、乙酸乙酯。

（4）拆分过程的循环

将母液中获取的e.e.值较低的酯化产物VI和VII合并用树脂催化剂催化完全水解后得到消旋的化合物I，再利用树脂催化剂催化选择性酯化，进行重复利用。酯化和水解反应使用后的固定化的扩展青霉脂肪酶树脂催化剂经无水乙醇洗，蒸馏水洗后冷冻干燥后循环使用，可以循环套用10次，催化活性略有降低，对映选择性没有明显降低。

实施案例

以下利用实施案例具体的说明本发明。但本发明不限于实施案例中所示的形态，具体的实施方式可以在本发明的具体实施方式说明的范围内进行各种变更。

消旋的NOBIN及其衍生物的制备

消旋的2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘(NOBIN)的制备

将20g 2-萘酚和20g 2-萘胺加入500mL的圆底烧瓶中，氮气氛下加人200mL甲苯，加热回流30min，冷却后过滤得34g共晶，产率85%。取8g共晶溶入150ml水，加入FeCl3.6H2O 30g，氮气保护下升温至55℃反应4-8h。反应液冷却至室温过滤，滤饼经蒸馏水洗涤后干燥，过活性炭柱，丙酮洗脱，洗脱液浓缩后甲苯重结晶得产物5.16g，产率65%。

消旋的2-氨基-2’-（2-羟基）乙氧基-1,1’-联萘的制备

将消旋的的NOBIN 4.8g、干燥的碳酸钾粉末3.5g，加入到25ml干燥的DMF中，搅拌下滴加2-氯乙醇1.5ml，加毕升温至70度反应24h。将反应液冷却后投入100ml冰水中，乙酸乙酯萃取，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩得粗品，甲苯重结晶得产物5.0g，收率90%。质谱分析：(ESI, m/z)[M+H] ⁺：330.5。核磁分析：¹H-NMR (400 MHz，CDCl3，TMS)：δ = 3.59–3.69 (2H，m)，4.15-4.28 (2H，m)，6.98-7.48 (8H，m)，7.79-8.06 (4H，m)。

树脂固定化的扩展青霉脂肪酶的制备

将扩展青霉脂肪酶粗酶粉10g加入到50ml PH值9.5的缓冲溶液（0.05M甘氨酸—氢氧化钠），于36℃空气浴震荡3-5h，然后低温离心取上层清液，加入树脂D4020 100g，在36℃空气浴继续震荡3-5h，然后过滤，洗涤后冷冻干燥得固定化的扩展青霉脂肪酶。

光学纯NOBIN的制备

将消旋的2-氨基-2’-（2-羟基）乙氧基-1,1’-联萘5g，醋酸乙烯酯6.5g溶于50ml乙腈，加入固定化的扩展青霉脂肪酶1.5g，在30度空气浴下震荡反应2-3h，HPLC检测反应在转化率50%时中止反应。滤除树脂催化剂，滤液浓缩后甲苯重结晶得R-2-氨基-2’-（2-羟基）乙氧基-1,1’-联萘2.4g，收率 48%, HPLC（大赛璐OD-RH柱）测定70% e.e.值。重结晶母液浓缩得S-2-氨基-2’-（2-乙酰氧基）乙氧基-1,1’-联萘2.8g，收率50%，e.e.值68%。

将2.8g 68% e.e.值的S-2-氨基-2’-（2-乙酰氧基）乙氧基-1,1’-联萘和1g固定化的扩展青霉脂肪酶加入到50ml PH值9.5的缓冲溶液（0.05M甘氨酸-氢氧化钠），于35℃空气浴震荡6-8h，HPLC检测反应在转化率80%时中止反应。滤除树脂催化剂，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，浓缩后甲苯重结晶得S-2-氨基-2’-（2-羟基）乙氧基-1,1’-联萘1.9g，收率76%, e.e.值96%。重结晶母液浓缩得R-2-氨基-2’-（2-乙酰氧基）乙氧基-1,1’-联萘0.5g，收率18%。

将1.9g 96% e.e.值的S-2-氨基-2’-（2-羟基）乙氧基-1,1’-联萘溶于干燥的二氯甲烷溶液10ml，冷却至-10度，氮气保护下滴加1M/L的三溴化硼的二氯甲烷溶液10ml，加毕慢慢升至室温继续反应3h，加入甲醇萃灭，减压浓缩脱除溶剂，剩余物溶入乙酸乙酯，10%碳酸氢钠水溶液洗涤，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，用苯重结晶得S-NOBIN 1.5g，收率92%，e.e.值99%，[α]²⁵ _D=-117(C=1.0，THF)，核磁分析：¹H-NMR (400 MHz，CDCl3，TMS)：δ = 3.72(1H，s)，5.13 (1H，s)，7.79-7.99 (12H，m)。

将2.4g 70% e.e.值的R-2-氨基-2’-（2-羟基）乙氧基-1,1’-联萘溶于25ml乙腈，醋酸乙烯酯3.1g，加入固定化的扩展青霉脂肪酶0.7g，在30度空气浴下震荡反应4-5h，HPLC检测反应在转化率20%左右中止反应。滤除树脂催化剂，滤液浓缩后甲苯重结晶得R-2-氨基-2’-（2-羟基）乙氧基-1,1’-联萘1.8g，收率75%, e.e.值96%。重结晶母液浓缩得S-2-氨基-2’-（2-乙酰氧基）乙氧基-1,1’-联萘0.5g，收率19%。

将1.8g 96% e.e.值的R-2-氨基-2’-（2-羟基）乙氧基-1,1’-联萘溶于干燥的二氯甲烷溶液10ml，冷却至-10度，氮气保护下滴加1M/L的三溴化硼的二氯甲烷溶液10 ml，加毕慢慢升至室温继续反应3h，加入甲醇萃灭，减压浓缩脱除溶剂，剩余物溶入乙酸乙酯，10%碳酸氢钠水溶液洗涤，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，用苯重结晶得R-NOBIN 1.4g，收率92%，e.e.值99%，[α]²⁵ _D=+116(C=1.0，THF)，核磁分析：¹H-NMR (400 MHz，CDCl3，TMS)：δ = 3.72(1H，s)，5.13 (1H，s)，7.79-7.99 (12H，m)。

4拆分过程的循环

将重结晶母液回收的0.5g R-2-氨基-2’-（2-乙酰氧基）乙氧基-1,1’-联萘和0.5g S-2-氨基-2’-（2-乙酰氧基）乙氧基-1,1’-联萘合并加入到25ml PH值9.5的缓冲溶液（0.05M甘氨酸-氢氧化钠），加入固定化的扩展青霉脂肪酶1g，于35℃空气浴震荡24h，HPLC检测反应完全。滤除树脂催化剂，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，浓缩后得消旋的2-氨基-2’-（2-羟基）乙氧基-1,1’-联萘0.8g，收率90%。与下一批消旋的2-氨基-2’-（2-羟基）乙氧基-1,1’-联萘合并进行下一个拆分循环过程。

经过一个拆分循环过程，S-NOBIN拆分收率 31%（以起始物消旋的NOBIN计算），e.e.值99%，R-NOBIN拆分收率 29%，e.e.值99%，消旋的2-氨基-2’-（2-羟基）乙氧基-1,1’-联萘回收率16%。

Claims

1.一种利用酶拆分来制备光学纯2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘的方法，其特征在于：使用树脂固定化的扩展青霉脂肪酶做为拆分试剂，对消旋的2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘衍生物通过水解和酯化两步拆分相结合的方法得到高光学纯度的2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘。

2.一种消旋的2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘衍生物，其特征在于：由通式（1）或（2）表示，

通式中n为1、2、3、4、5中的数值，R基团为一价的直链烃基。

3.根据权利要求1所述的一种利用酶拆分来制备光学纯2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘的方法，其特征在于，所述的固定化的扩展青霉脂肪酶的制备方法为：将扩展青霉脂肪酶粗酶粉加入到PH值9.5的缓冲溶液于30-50℃空气浴震荡3-5h，然后低温离心取上层清液，加入树脂D4020在30-50℃空气浴继续震荡3-5h，然后过滤，洗涤后冷冻干燥。

4.根据权利要求1或2所述的一种利用酶拆分来制备光学纯2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘的方法，其特征在于，所述的利用固定化的扩展青霉脂肪酶拆分消旋的2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘衍生物的条件为：所使用的有机溶剂为乙腈、乙酸乙酯、正己烷、丙酮、二氧六环、四氢呋喃、甲苯、苯、异丙醚、异丙醇，酯化反应所使用的酰基供体为醋酸乙烯酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯。