CN103540622B - 酶催化合成对硝基苄醇丙二酸单酸酯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种合成对硝基苄醇丙二酸单酸酯的方法，将对硝基苄醇、丙二酸或丙二酸盐和反应溶剂按摩尔比为1：（1～10）：（10～50）置于反应瓶中，水浴加热平衡后，再将脂肪酶、吸水剂按与对硝基苄醇摩尔比为（0.1～1）：（0～100）：1加入反应瓶中，控制温度为30～50℃，反应10～48小时，过滤除去脂肪酶得反应液，反应液减压蒸馏除去溶剂，得到反应残渣；向反应残渣加入有机溶剂与盐溶液的混合液，搅拌后分层，分得的水相经酸化，抽滤，烘干得对硝基苄醇丙二酸单酸酯。本发明原料易得，反应步骤少，反应条件温和，副产物少，操作简便，使用的有机溶剂可以循环使用，对环境影响少，后处理简单，产品纯度和收率较高，适合工业化生产。

Description

酶催化合成对硝基苄醇丙二酸单酸酯的方法
技术领域：
本发明涉及对硝基苄醇丙二酸单酸酯医药中间体的制备方法，尤其一种酶催化合成对硝基苄醇丙二酸单酸酯的方法。
背景技术：
对硝基苄醇丙二酸单酸酯是一类重要的生物医药中间体，是制备抗生素药物的重要工业原料。
对硝基苄醇丙二酸单酸酯的化学名为：Mono-4-nitrobenzylMalonate，CAS号为：77359-11-6,化学结构式为：
对硝基苄醇丙二酸单酸酯可以由丙二酸及对硝基苄醇经过酯化、碱酸调和精制等步骤制得（参见US5087734）；也可以由丙二酸双（4-硝基苯甲基）酯及丙二酸在催化剂存在条件下反应制得（参见US5516934）；然而，这些文献中公开的方法，原料成本高，反应能耗大，收率低（容易生成副产物丙二酸双苄酯），且产品纯度及后处理方法都仍需要改进。因此仍需要一种更好的制备对硝基苄醇丙二酸单酸酯的方法。
发明内容：
本发明的目的是改进现有方法操作复杂、反应条件苛刻、产率低、成本高的不足，而提出一种条件温和、操作简便、高效、成本低的一种对硝基苄醇丙二酸单酸酯的制备方法。
本发明的技术方案为：酶催化合成对硝基苄醇丙二酸单酸酯的方法，具体步骤如下：
A.将对硝基苄醇、丙二酸或丙二酸盐和反应溶剂按摩尔比为1：（1～10）：（10～50）置于反应器中，水浴加热温度为30～50℃平衡后，再将脂肪酶、吸水剂按与对硝基苄醇摩尔比为（0.1～1）：（0～100）：1加入反应瓶中，反应10～48小时，过滤除去脂肪酶得反应液，反应液减压蒸馏除去溶剂，得到反应残渣；其中所述的脂肪酶为丹麦诺维信公司的Novozym435或北京新世纪凯泰生物科技公司的Candidasp.Lipase；反应溶剂至少为苯、甲苯、二甲苯、叔丁醇、叔戊醇、丙酮、丁酮、正已烷、正戊烷、环已烷、石油醚、四氢呋喃、二氯甲烷或乙腈中的任意一种；
B.产物提纯：向步骤A所得的反应残渣加入有机溶剂与盐溶液的混合液，反应残渣完全溶解，搅拌，静置分层，分得的水相经酸化，固体析出，抽滤，烘干得对硝基苄醇丙二酸单酸酯。
其反应式为：
优选步骤A中所述的丙二酸盐为丙二酸单钠盐、丙二酸双钠盐、丙二酸单钾盐或丙二酸双钾盐。
优选步骤A中所述的吸水剂至少为无水LiCl、CuSO4、MgSO4、CaCl2或沸石分子筛中的一种。
优选步骤A中的反应时间为24～48小时。
优选步骤A中的反应溶剂至少为甲苯、二甲苯、丙酮或四氢呋喃中的任意一种。
优先步骤B中的有机溶剂与盐溶液的混合液为常规的混合溶液，混合溶液中有机溶剂与盐溶液体积比1：（2～5），其中有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯，盐溶液为质量浓度为20%碳酸钠水溶液或碳酸氢钠水溶液。
为了提高对硝基苄醇丙二酸单酸酯的纯度，在萃取结束后还可以对进行重结晶，重结晶溶剂为：石油醚、乙酸乙酯、正已烷、环已烷、正辛烷、水或丙酮中的任意一种或两种，优先石油醚/乙酸乙酯溶液，其中石油醚和乙酸乙酯溶液的体积比为1：0～10，优选1：2.5～5。
步骤A中所述脂肪酶为商用脂肪酶，一般选择以下公司的产品：Novozym435，丹麦诺维信公司；Porcinepancreaticlipase，美国sigma公司；Candidasp.Lipase、固定化的Candidasp.Lipase，北京新世纪凯泰生物科技公司。
有益效果：
原料易得，反应步骤少，反应条件温和，副产物少，操作简便，使用的有机溶剂可以循环使用，对环境影响少，后处理简单，产品纯度和收率较高，适合工业化生产。
具体实施方式：
下述实施方式能更好的说明本发明的内容。但本发明不限于下述实例。
实施例1
对硝基苄醇丙二酸单酸酯的合成：
在150ml三角烧瓶中加入对硝基苄醇1.53g（0.01mol）,丙二酸2.08g（0.02mol），四氢呋喃40.5ml（0.5mol），水浴加热到45℃，平衡20分钟，加入Novozym435（丹麦诺维信公司）0.1g（0.001mol），加入无水CaCl210g（0.09mol），45℃反应48小时，过滤除去脂肪酶；反应液减压蒸馏除去溶剂，得到的残渣加入甲苯40ml与20％的碳酸钠溶液100ml，搅拌，静置分层，分得的水相用20％的盐酸酸化，直至有固体析出，减压抽滤，洗涤。烘干得到固体产品，得到白色产物对硝基苄醇丙二酸单酸酯，重1.68g，收率70.2％。
实施例2
对硝基苄醇丙二酸单酸酯的合成：
在150ml三角烧瓶中加入对硝基苄醇1.53g（0.01mol）,丙二酸5.20g（0.05mol），二甲苯和丙酮10ml（0.1mol）（二甲苯6.3ml、丙酮3.7ml），水浴加热到40℃，平衡20分钟，加入Novozym435（丹麦诺维信公司）0.8g（0.008mol），加入无水MgSO430g，40℃反应24小时，过滤除去脂肪酶；反应液减压蒸馏除去溶剂，得到的残渣加入苯40ml与20％的碳酸氢钠溶液80ml，搅拌，静置分层，分得的水相用20％的盐酸酸化，直至有固体析出，减压抽滤，洗涤。烘干得到固体产品，得到白色产物对硝基苄醇丙二酸单酸酯，重1.73g，收率72.5％。
实施例3
对硝基苄醇丙二酸单酸酯的合成：
在150ml三角烧瓶中加入对硝基苄醇1.53g（0.01mol）,丙二酸单酸钠1.25g（0.01mol），二甲苯与四氢呋喃27ml（0.24mol）（二甲苯22.2ml、四氢呋喃4.8ml），水浴加热到30℃，平衡20分钟，加入Candidasp.Lipase（北京新世纪凯泰生物科技公司）0.1g（0.01mol），30℃反应10小时，过滤除去脂肪酶；反应液减压蒸馏除去溶剂，得到的残渣加入甲苯40ml与20％的碳酸钠溶液100ml，搅拌，静置分层，分得的水相用20％的盐酸酸化，直至有固体析出，减压抽滤，洗涤。烘干得到固体产品，得到白色产物对硝基苄醇丙二酸单酸酯，重2.04g，收率85.5％。
实施例4
对硝基苄醇丙二酸单酸酯的合成：
在150ml三角烧瓶中加入对硝基苄醇1.53g（0.01mol）,丙二酸10.4g（0.1mol），甲苯和四氢呋喃30ml（0.33mol）（甲苯20ml、四氢呋喃10ml），水浴加热到50℃，平衡20分钟，加入Novozym435（丹麦诺维信公司）1.0g（0.01mol），加入无水LiCl42g（1mol），50℃反应48小时，过滤除去脂肪酶；反应液减压蒸馏除去溶剂，得到的残渣加入二甲苯20ml与20％的碳酸氢钠溶液100ml，搅拌，静置分层，分得的水相用20％的盐酸酸化，直至有固体析出，减压抽滤，洗涤。烘干得到固体产品，得到白色产物对硝基苄醇丙二酸单酸酯，重2.15g，收率90.3％。

Claims (4)

1.酶催化合成对硝基苄醇丙二酸单酸酯的方法，具体步骤如下：
A.将对硝基苄醇、丙二酸或丙二酸盐和反应溶剂按摩尔比为1：(1～10)：(10～50)置于反应器中，水浴加热温度为30～50℃平衡后，再将脂肪酶、吸水剂按与对硝基苄醇摩尔比为(0.1～1)：(0～100)：1加入反应瓶中，反应10～48小时，过滤除去脂肪酶得反应液，反应液减压蒸馏除去溶剂，得到反应残渣；其中所述的脂肪酶为丹麦诺维信公司的Novozym435或北京新世纪凯泰生物科技公司的Candidasp.Lipase；反应溶剂至少为苯、甲苯、二甲苯、叔丁醇、叔戊醇、丙酮、丁酮、正已烷、正戊烷、环已烷、石油醚、四氢呋喃、二氯甲烷或乙腈中的任意一种；所述的吸水剂至少为无水LiCl、CuSO4、MgSO4、CaCl2或沸石分子筛中的一种；
B.产物提纯：向步骤A所得的反应残渣加入有机溶剂与盐溶液的混合液，反应残渣完全溶解，搅拌，静置分层，分得的水相经酸化，固体析出，抽滤，烘干得对硝基苄醇丙二酸单酸酯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤A中所述的丙二酸盐为丙二酸单钠盐、丙二酸双钠盐、丙二酸单钾盐或丙二酸双钾盐。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤A中的反应时间为24～48小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤A中的反应溶剂至少为甲苯、二甲苯、丙酮或四氢呋喃中的任意一种。
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