CN103012191B - 一种制备d-2-取代丙酰-l-谷氨酰胺的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及药物化学技术领域，公开了一种制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺的方法。本发明所述制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺的方法在制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺过程中加入相转移催化剂和无机盐，大幅度提高有机相中L-谷氨酰胺与OH-的相对比值，同时使有机相中OH-浓度降低，最终提高有机相中L-谷氨酰胺与OH-的相对比值，促使反应进行得更充分、完全，也极大的减少了式I所示化合物水解等副反应的发生，提高反应的转化率。而且本发明所述制备方法无需延长后续反应时间，较现有技术有较可观的时效性，同时增强了反应的可控性，极大限度的降低了生产成本，使其更有利于大规模工业生产。

Description

一种制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺的方法

技术领域

本发明涉及药物化学技术领域，具体的说是涉及一种制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺的方法。

背景技术

N(2)-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺属于氨基酸的衍生物，在维持肠道机能、促进免疫功能、维持体内碱平衡及提高机体对应激的适应等方面都发挥着极其重要的作用，是人体含量最丰富的氨基酸谷氨酰胺(GLN)的理想替代品。目前N(2)-L-丙氨酰-L-谷氨酰已成为国内外比较热门的氨基酸二肽产品，其原料药的需求相当巨大，接近1000吨/年。D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺是制备N(2)-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的关键中间体，其结构式如下：

其中，X＝Cl，Br，I，OMs或OTs。

专利US5380934，EP0595345，CN200510023745.0，CN200510094884.2，CN200710151108.0与文献Process research and development of L-Alanyl-L-glutamine，a component of parenteral nutrition(Takahiro sano，Toru sugaya，Kunimi inoue et al.Organic Process Research & Development 2000，4，147-152)等公开了D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺的制备方法，具体为将L-谷氨酰胺加入到水与甲苯的混合液中，低温下加入适量的氢氧化钠溶液，待L-谷氨酰胺完全溶解后，缓慢滴加D-2-取代丙酰氯的甲苯溶液，同时滴加氢氧化钠溶液，使反应液的pH值控制在8.0～11.0之间；滴加完成后，继续反应1～6小时至反应完毕后，静置分层，取水层(部分方案还向水层中加入了氯化钠)，然后滴加浓盐酸调pH值至0.5～2.5，结晶或萃取，即得。

然而由于D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺溶于氢氧化钠溶液后成钠盐，只溶于水，不溶于甲苯等非质子溶剂，而D-2-取代丙酰氯只溶于甲苯等非质子溶剂却不溶于水，因此按照上述方法制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺，当在碱性条件下滴加D-2-取代丙酰氯进行反应时，反应只能在非均相条件下进行，导致反应转化不完全，转化率低下。而且非均相缩合反应其微观反应本身的速率很快，反应物在两相间的扩散为宏观反应的限速步骤，而在反应过程中，L-谷氨酰胺和OH-存在明显的竞争趋势，使得产品的转化率不稳定，反应过程控制难度增大。

为了保证投入的L-谷氨酰胺与D-2-取代丙酰氯充分反应，一些制备方法在加料完毕后延长反应时间，使整个工艺时间增加了近一倍，但仍不能从本质上提高L-谷氨酰胺的反应竞争力，缓解水解反应的发生，而且造成D-2-取代丙酰氯用量增加、反应时间延长。由于D-2-取代丙酰氯为光学异构体，价格昂贵，使得生产成本大幅提高。因此现有的D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺的制备方法很难降低成本提高生产效率以满足日益增长的用药需求。为此亟待一种新的制备方法，以提高反应的转化率、增强反应的可控性，最大限度的降低生产成本，使其更有利于大规模工业生产。

发明内容

有鉴于此，本发明目的是提供一种转化率高的制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺的方法。

为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺的方法，将L-谷氨酰胺加入到水与非质子性有机溶剂的混合液中，加入氢氧化钠溶液，待L-谷氨酰胺完全溶解后，加入相转移催化剂与无机盐，缓慢滴加式I所示化合物与非质子性有机溶剂的混合溶液，同时滴加氢氧化钠溶液，使反应液的pH值控制在8.0～11.0，于-10～10℃反应1～4小时；反应完毕后，静置分层，取水层，滴加浓盐酸调pH值至0.5～2.5，结晶，即得；

其中，X＝Cl，Br，I，OMs或OTs。反应方程式如下：

本发明所述制备方法以L-谷氨酰胺和式I所示化合物为原料发生缩合反应制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺。其中，所述式I所示化合物为D-2-氯丙酰氯，D-2-溴丙酰氯，D-2-碘丙酰氯，D-2-甲磺酰氧丙酰氯，D-2-对甲苯磺酰氧丙酰氯。

在制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺过程中，由于L-谷氨酰胺成钠盐之后，相对于反应体系中大大过量的小分子水，其在甲苯等非质子溶剂中的溶解度远小于后者，使得有机相中由水带入的OH-的浓度要远大于L-谷氨酰胺的钠盐浓度，从而导致式I所示化合物更容易与OH-接触而发生水解。式I所示化合物的碱水解是阻碍缩合反应中式I所示化合物转化为D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺的最大影响因素，因此要提高反应的转化率，关键在于维持反应条件的同时增强L-谷氨酰胺较OH-的竞争能力。而且，L-谷氨酰胺和OH-的竞争强弱根据不同投料比，具体反应条件的变化而随机波动，使得产品的转化率不稳定，过程控制难度增大。

相转移催化剂为能促使提高反应速度并在两相间转移负离子的鎓盐。按照本发明，所述相转移催化剂可以将溶于水相而几乎不溶于有机相的L-谷氨酰胺钠盐以L-谷氨酰胺负离子的形式带入到有机相中，从而大幅度提高有机相中L-谷氨酰胺与OH-的相对比值，增加L-谷氨酰胺与有机相中式I所示化合物进行缩合反应的机会。相转移催化剂不但可以加深反应程度，还可以加快反应速率，直接提高反应的转化率，使反应能进行充分、完全，可以有效的控制式I所示化合物的损耗。无机盐水溶性较大，可以降低L-谷氨酰胺钠盐在水相中的溶解度，同时也可以降低水在有机溶剂当中的溶解度，减少有机相的含水量，使有机相中OH-浓度也可相应降低。

相转移催化剂和无机盐同时加入可以对缩合反应起到协同作用，在进行反应时，使L-谷氨酰胺钠盐更容易被相转移催化剂带入有机相；相转移催化剂提高有机相中L-谷氨酰胺与OH-的相对比值，无机盐使有机相中OH-浓度降低，L-谷氨酰胺与OH-的相对比值升高与OH-浓度降低，最终提高有机相中L-谷氨酰胺与OH-的相对比值，促使反应进行得更充分、完全，也极大的减少了式I所示化合物水解等副反应的发生，利于有效控制式I所示化合物的用量。不仅如此加入的无机盐在后续处理过程中，同样可以降低水在有机溶剂当中的溶解度，降低有机相的含水量，使萃取分层效果更好，不容易产生乳化现象，减少分层时间，提高工艺效率。而在反应结束后，无机盐还可以起到的盐析作用，有利于提高产品的收率。试验表明，单独加入相转移催化剂或单独改变无机盐的加入方式均可改善本反应的转化率，但效果并不显著；而两者同时实施则能显著的提高反应的转化率。因此本发明所述制备方法加入相转移催化剂与无机盐，催化缩合反应，提高反应的转化率。

优选的，本发明所述制备方法所述相转移催化剂为季铵盐、冠醚或磷化合物。在一些实施例中，所述季铵盐为三丁基甲基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、苄基三乙基氯化铵或四丙基溴化铵，在某些实施例中为四丁基氯化铵。在一些实施例中，本发明所述L-谷氨酰胺与所述相转移催化剂的质量比为1∶0.01～0.1，在某些实施例中为1∶0.05。

按照本发明，所述无机盐优选为阳离子为Li⁺、K⁺、Na⁺，阴离子为Cl^-、I^-的以任意组合形式结合而成的盐，如氯化钠、碘化钾、氯化钾、碘化锂或氯化锂，在一些实施例中，所述无机盐为氯化钠、氯化钾或氯化锂。在一些实施例中，本发明所述L-谷氨酰胺与所述无机盐的质量比为1∶0.4～0.7，在某些实施例中为1∶0.63。

本发明所述制备方法所述L-谷氨酰胺与所述式I所示化合物的摩尔比为1∶1～1.5，优选为1∶1.15。

本发明所述制备方法以水与非质子性有机溶剂的混合液为溶剂溶解L-谷氨酰胺，以非质子性有机溶剂为溶剂溶解式I所示化合物。其中，所述非质子性有机溶剂为小分子脂肪族烃、芳香烃、卤代烃或酯。在一些实施例中，所述小分子脂肪族烃为石油醚(30～60℃)、石油醚(60～90℃)、正戊烷、正己烷、正庚烷、环己烷、甲基环己烷或环庚烷。在一些实施例中，所述芳香烃为甲苯、二甲苯或氯苯。在一些实施例中，所述卤代烃为二氯甲烷、三氯甲烷或1，2-二氯乙烷。在一些实施例中，所述酯为乙酸乙酯或乙酸丁酯。

按照本发明，以水与非质子性有机溶剂的混合液作为L-谷氨酰胺的溶剂，所述L-谷氨酰胺与水的质量比为1∶0.4～3，优选为1∶2。按mL/g计算，所述水与非质子性有机溶剂的混合液中，非质子性有机溶剂的用量为L-谷氨酰胺的0.5～4倍，优选为2倍。

按照本发明，以非质子性有机溶剂为溶剂溶解式I所示化合物，按mL/g计算，所述式I所示化合物与非质子性有机溶剂的混合溶液中，非质子性有机溶剂的用量为式I所示化合物的0.2～2倍。

优选的，本发明所述制备方法所述氢氧化钠溶液的浓度为3～6mol/L，更优选为5mol/L。其中，所述溶解L-谷氨酰胺的氢氧化钠溶液与L-谷氨酰胺的质量比为1∶1.6～1.9；所述缩合反应滴加的氢氧化钠溶液与L-谷氨酰胺的质量比为1∶2.1～2.6。

本发明所述制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺的方法在制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺过程中加入相转移催化剂和无机盐，大幅度提高有机相中L-谷氨酰胺与OH-的相对比值，同时使有机相中OH-浓度降低，最终提高有机相中L-谷氨酰胺与OH-的相对比值，促使反应进行得更充分、完全，也极大的减少了式I所示化合物水解等副反应的发生，提高反应的转化率。而且本发明所述制备方法无需延长后续反应时间，反应时间即约等于式I所示化合物的滴加时间，较现有技术有较可观的时效性。同时由于反应过程中L-谷氨酰胺的竞争力显著提高，式I所示化合物的消耗趋势更明确，其水解可以忽略不计，故式I所示化合物的用量即接近于与L-谷氨酰胺反应所需用量，使得L-谷氨酰胺在工艺中的消耗和转化率稳定，从而增强了工艺的可控性，极大限度的降低了生产成本，更有利于大规模工业生产。

附图说明

图1示本发明所涉及的含量检测所用的高效液相色谱法的条件系统适应性色谱图，其中，D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺、L-谷氨酰胺和D-2-卤丙酸的色谱峰保留时间分别为6.758、10.686和6.155。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺的方法。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明进行详细说明。其中，本发明所涉及的含量检测所用的高效液相检测方法为：用氨基键合硅胶为填充剂(NH2色谱柱，4.6mm×250mm，5μm)，以0.02mol/L磷酸二氢钾溶液-乙腈(1∶2)为流动相，检测波长为210nm，流速1.0ml/min，柱温25℃。系统适应性色谱图见图1。

实施例1：

将L-谷氨酰胺(60g)、水(120g)、甲苯(120mL)加到反应瓶中，降温至0±2℃，滴加5mol/L氢氧化钠溶液(102g)，溶解澄清，加入四丁基溴化铵(3g)、氯化钠(36g)搅拌均匀。缓慢滴加用甲苯(62.6mL)稀释的D-2-氯丙酰氯(62.6g)，调pH＝10后，开始对滴5mol/L氢氧化钠溶液(150g)，控温0±2℃，pH值9-10，反应2h。静置分层，取水层，滴加浓盐酸(49.7g)调pH值至2.0，结晶。抽滤，抽干，真空干燥。得白色或类白色固体94.0g。收率96.7％(以L-谷氨酰胺计算)。

实施例2：

将L-谷氨酰胺(100g)、水(250g)、石油醚(60～90℃，300mL)加到反应瓶中，降温至0±3℃，滴加4.5mol/L氢氧化钠溶液(190g)，溶解澄清，加入四丁基氯化铵(2g)、碘化钠(70g)搅拌均匀。缓慢滴加用石油醚(60～90℃，219mL)稀释的D-2-甲磺酰氧丙酰氯(146g)，调pH＝10后，开始对滴5mol/L氢氧化钠溶液(244g)，控温0±3℃，pH值9-10，反应3h。静置分层，取水层，滴加浓盐酸(82.8g)调pH值至1.6，结晶。抽滤，抽干，真空干燥。得白色或类白色固体197.5g。收率97.5％(以L-谷氨酰胺计算)。1H-NMR(400MHz，DMSO-d6)12.63(s，1H)，8.63(s，1H)，7.40(s，1H)，6.90(d，1H)，5.13(q，1H)，4.15-4.25(m，1H)，3.25(s，3H)，2.15(t，2H)，1.75-2.15(m，2H)，1.48(d，3H)。

实施例3：

将L-谷氨酰胺(80g)、水(144g)、乙酸乙酯(120mL)加到反应瓶中，降温至0±3℃，滴加5mol/L氢氧化钠溶液(144g)，溶解澄清，加入四丁基硫酸氢铵(6.4g)、氯化钾(56g)搅拌均匀。缓慢滴加用乙酸乙酯(108mL)稀释的D-2-溴丙酰氯(108g)，调pH＝10后，开始对滴4mol/L氢氧化钠溶液(208g)，控温0±3℃，pH值9-10，反应4h。静置分层，取水层，滴加浓盐酸(66.2g)调pH值至1.8，结晶。抽滤，抽干，真空干燥。得白色或类白色固体147.5g。收率96.2％(以L-谷氨酰胺计算)。

实施例4：

将L-谷氨酰胺(80g)、水(160g)、二氯甲烷(200mL)加到反应瓶中，降温至0±4℃，滴加6mol/L氢氧化钠溶液(128g)，溶解澄清，加入苄基三乙基氯化铵(8g)、氯化锂(52g)搅拌均匀。缓慢滴加用二氯甲烷(115mL)稀释的D-2-氯丙酰氯(76.5g)，调pH＝10后，开始对滴5mol/L氢氧化钠溶液(184g)，控温0±4℃，pH值9-10，反应1.5h。静置分层，取水层，滴加浓盐酸(66.2g)调pH值至2.0，结晶。抽滤，抽干，真空干燥。得白色或类白色固体127g。收率98.0％(以L-谷氨酰胺计算)。

实施例5：

为进一步验证反应过程中相转移催化剂与无机盐的加入方式对反应转化率的影响，本发明实施了如下实验方案：

将50gL-谷氨酰胺加入到100g水与正己烷100mL的混合液中，低温下加入5mol/L氢氧化钠溶液87g，待L-谷氨酰胺完全溶解后，缓慢滴加D-2-丙酰氯53.5g与正己烷组成的溶液53.5mL，同时滴加5mol/L氢氧化钠溶液122g，始终控制反应液的pH值为8.0～11.0，滴加完后继续搅拌10分钟，然后分层，往水层加入32.5g氯化钠，用盐酸调pH值至2.0，经析晶，过滤，干燥得D-2-氯丙酰-L-谷氨酰胺。

以上述反应条件为基准，在反应配比，反应温度，反应时间等条件不变的情况下，分别于L-谷氨酰胺完全溶解后，反应前，单独加入相转移催化剂、单独改变无机盐加入方式(即由反应后加入改为了反应前加入)和同时加入相转移催化剂与改变无机盐加入方式进行反应，并以D-2-氯丙酰-L-谷氨酰胺的生成量、反应底物L-谷氨酰胺的残余量与D-2-氯丙酰氯发生水解产生的D-2-卤丙酸的量为评价指标，衡量上述因素对反应转化率的影响程度，相关代表性的实验数据如表1所示：(按照面积归一法来计算各色谱峰的大小，并以此作为对应化合物的含量)

表1各考察因素下的反应结果

由表1可见，使用基准条件制备D-2-氯丙酰-L-谷氨酰胺，反应的转化率较低，生成量只有84.2％-85.6％，而原料L-谷氨酰胺的残余量仍有5.5％-6.4％，D-2-氯丙酰氯发生水解产生的D-2-氯丙酸也有8.2％-9.3％。当加入适量的相转移催化剂，或是改变无机盐加入方式之后，D-2-氯丙酰-L-谷氨酰胺的生成量分别有4％与2％左右的提高，同时原料L-谷氨酰胺的残余量和D-2-卤丙酸的生成量也有相应的减少。故加入适量的相转移催化剂或改变无机盐加入方式之后对缩合反应的转化率有所改善。然而，更显著的是，当同时加入相转移催化剂和改变无机盐加入方式后，产品D-2-氯丙酰-L-谷氨酰胺的生成量有10-12％左右的提高，而原料L-谷氨酰胺的残余量减少至1％以下，D-2-卤丙酸生成量减少至3％以下。结果表明相转移催化剂和无机盐的同时加入对提高转化率的作用更显著于两者的分别使用。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种制备D-2-取代丙酰-L-谷氨酰胺的方法，其特征在于，将L-谷氨酰胺加入到水与非质子性有机溶剂的混合液中，加入氢氧化钠溶液，待L-谷氨酰胺完全溶解后，加入相转移催化剂与无机盐，缓慢滴加式I所示化合物与非质子性有机溶剂的混合溶液，同时滴加氢氧化钠溶液，使反应液的pH值控制在8.0～11.0，于-10～10℃反应1～4小时；反应完毕后，静置分层，取水层，滴加浓盐酸调pH值至0.5～2.5，结晶，即得；

其中，X＝Cl，Br，I，OMs或OTs；所述L-谷氨酰胺与所述相转移催化剂的质量比为1:0.01～0.1；所述L-谷氨酰胺与所述无机盐的质量比为1:0.4～0.7。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述相转移催化剂为季铵盐、冠醚或磷化合物。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述无机盐为阳离子为Li⁺、K⁺、Na⁺，阴离子为Cl^-、I^-的以任意组合形式结合而成的盐。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述L-谷氨酰胺与式I所示化合物的摩尔比为1:1～1.5。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述非质子性有机溶剂为小分子脂肪族烃、芳香烃、卤代烃或酯，其中所述小分子脂肪族烃为沸点为30～60℃的石油醚、沸点为60～90℃的石油醚、正戊烷、正己烷、正庚烷、环己烷、甲基环己烷或环庚烷。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述水与非质子性有机溶剂的混合液中L-谷氨酰胺与水的质量比为1:0.4～3。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，按mL/g计算，所述水与非质子性有机溶剂的混合液中，非质子性有机溶剂的用量为L-谷氨酰胺的0.5～4倍。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，按mL/g计算，所述式I所示化合物与非质子性有机溶剂的混合溶液中，非质子性有机溶剂的用量为式I所示化合物的0.2～2倍。