CN105087681B - (s)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的制备方法和应用 - Google Patents
(s)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
一种(S)‑6‑羟基‑8‑氯辛酸乙酯的制备方法，属于药物化学合成技术领域。包括以下步骤：A)制备还原酶催化剂：先将一种近平滑假丝酵母菌引入发酵培养基中进行扩增培养，并且控制扩增培养的温度和控制扩增培养的时间，再进行离心分离，得到还原酶催化剂；B)制备成品：将由步骤A）得到的还原酶催化剂引入由6‑羰基‑8‑氯辛酸乙酯、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和水组成的体系中并且在控制温度和控制pH的条件下进行手性还原反应，得到(S)‑6‑羟基‑8‑氯辛酸乙酯。工艺条件温和，成本低廉，产物纯度高和收率高，光学纯度高；所用试剂易得，技术方案合理，适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于药物化学合成技术领域，具体涉及一种(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的制备方法，并且还涉及其应用。
背景技术
α-硫辛酸是一种能消除加速老化和致病的自由基，类似维他命的化合物，兼具水溶性和脂溶性的特性，可协助辅酶进行有利于机体免疫力的生理代谢，是一种万能抗氧化剂药物。α-硫辛酸对肝脏疾病、糖尿病、HIV病毒、肿瘤、神经系统退化等许多疾病的治疗都有一定的效果，例如可以辅助治疗2型糖尿病改善胰岛功能葡萄糖代谢，保护神经细胞，既可预防白内障，又能预防肌肉损伤等等。
研究表明，硫辛酸的两个对映体显示出不同的生物活性，其中R型生物活性远高于S型，S型基本无活性，但亦无毒副作用。(R)-α-硫辛酸是人体内硫辛酸的天然形式，作为维生素类药物，效果优于消旋的α-硫辛酸，未来(R)-α-硫辛酸将越来越多的代替α-硫辛酸，成为普遍使用的药品和营养补充品。
工业上合成(R)-α-硫辛酸的方法主要有两种：一是化学拆分消旋α-硫辛酸的方法，该法目前在工业生产中使用较多，但由于α-硫辛酸独特的双硫键五元环结构，在拆分过程中易发生聚合，导致收率不稳定，增加成本；二是以(R)-6,8-二氯辛酸(或其酯)为原料，经酯化、环合和水解,得到(R)-α-硫辛酸，该法收率较第一种方法有所提高。目前，在有关的文献和专利报道中(WO2007028729A1，US7135328B2，US7157253B2)都是采用生物酶法，先制备得到(R)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯(或甲酯)，然后通过氯代，合成得到(R)-6,8-二氯辛酸乙酯(或甲酯)。由于在氯代一步，(R)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯(或甲酯)将产生部分构型反转，使得产物产生了部分的S-型的产物，降低了(R)-α-硫辛酸的光学纯度，严重影响了工业化生产推广应用。
发明内容
本发明的任务在于提供一种(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的制备方法，该方法具有工艺条件温和、对环境无损以及制备成本低廉的长处并且得到的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的纯度、收率和光学纯度理想而藉以满足工业化放大生产要求。
本发明的另一任务在于提供一种(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的应用。
本发明的任务是这样来完成的，一种(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的制备方法，包括以下步骤：
A)制备还原酶催化剂：先将一种近平滑假丝酵母菌(Candida Parapsilosis)引入发酵培养基中进行扩增培养，并且控制扩增培养的温度和控制扩增培养的时间，再进行离心分离，得到还原酶催化剂；
B)制备成品：将由步骤A)得到的还原酶催化剂引入由6-羰基-8-氯辛酸乙酯、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和水组成的体系中并且在控制温度和控制pH的条件下进行手性还原反应，得到(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯。
在本发明的一个具体的实施例中，步骤A)中所述的控制扩增培养的温度是将扩增培养的温度控制为20-50℃，所述的控制扩增培养的时间是将扩增培养的时间控制为24-48h。
在本发明的另一个具体的实施例中，步骤A)中所述的将近平滑假丝酵母菌引入发酵培养基中的引入方式为以接种方式引入，并且该近平滑假丝酵母菌接种至所述的发酵培养基中的接种量与发酵培养基的体积比为1∶10～100。
在本发明的又一个具体的实施例中，步骤A)中所述的发酵培养基的pH值为3-8，并且该发酵培养基由以下按重量称取的原料构成：葡萄糖10～50g、蛋白胨1～20g、磷酸二氢钾1～10g、磷酸氢二钾1～10g、氯化钠0.1～2g、硫酸镁0.1～2g和水1000g。
在本发明的再一个具体的实施例中，步骤B)中所述的还原酶催化剂、6-羰基-8-氯辛酸乙酯、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和水八者的重量比为1～300∶0.22～66∶0.01～0.5∶0.3～90∶0.06～0.66∶3.4～6.8∶5.7～11.4∶1000。
在本发明的还有一个具体的实施例中，步骤B)中所述的控制温度是将温度控制为20-35℃；所述的控制pH是将pH控制为5.5-7.0；所述的手性还原反应的时间为360-720min。
本发明的另一任务是这样来完成的，一种(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯，其应用于制备(R)-α-硫辛酸。
在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的制备(R)-α-硫辛酸包括以下步骤：
a)制备(R)-6,8-二氯辛酸乙酯：将(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯投入到配有氯化试剂、催化剂和溶剂的反应容器中并且在搅拌状态下进行氯化反应，得到(R)-6,8-二氯辛酸乙酯；
b)制备(R)-α-硫辛酸：将由步骤a)得到的(R)-6,8-二氯辛酸乙酯投入到配有硫磺、硫化钠、相转移催化剂和水的容器中进行环合反应，得到(R)-硫辛酸乙酯，经水解和精制，得到(R)-α-硫辛酸。
在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤a)中所述的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯、氯化试剂、催化剂和溶剂四者的摩尔比为1.0∶2.0～3.0∶0.5～1.0∶10.0～25.0；所述氯化反应的温度为50～90℃，反应时间为3～6小时；所述的氯化试剂为氯化亚砜、三氯氧磷、磺酰氯、三氯化磷或固体光气；所述的催化剂为吡啶、三乙胺或N,N-二甲基甲酰胺；所述的溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、1,4-二氧六环或乙腈；
在本发明的又进而一个具体的实施例中，步骤b)中所述的(R)-6,8-二氯辛酸乙酯、硫磺、硫化钠、相转移催化剂和水五者的摩尔比为1.0∶1.2～2.0∶1.2～2.0∶0.01～0.1∶10.0～25.0；所述的相转移催化剂为苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵或十四烷基三甲基氯化铵；所述的环合反应的温度为75～90℃，反应时间为1.5～3小时。
本发明提供的技术方案具有以下技术效果：其一，工艺条件温和，成本低廉，产物纯度高和收率高，光学纯度高；其二，本发明的工艺路线所用试剂易得，技术方案合理，可以大量生产来满足使用需求，适用于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步阐述，显然，本发明的保护范围并不限于实施例，本领域技术人员所做的本发明的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
A)制备还原酶催化剂，将筛选得到的一种(也可称一株)近平滑假丝酵母菌(Candida Parapsilosis)以接种方式引入发酵培养基中进行扩增培养，近平滑假丝酵母菌接种至发酵培养基中的接种量与发酵培养基的体积比为1∶60，也就是说近平滑假丝酵母菌的体积为发酵培养基的体积的六十分之一，扩增培养的温度为20℃，扩增培养的时间为48h，优选的方案是：将装有发酵培养基的装置以100rpm的速度转动，在扩增培养结束后进行离心分离，得到还原酶催化剂，本步骤中的近平滑假丝酵母菌(Candida Parapsilosis)保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号)，保藏编号为：CGMCC NO.9630，本步骤中的发酵培养基的pH值为5.5(pH＝5.5)，并且发酵培养基由以下按重量称取的原料构成：葡萄糖50g、蛋白胨10g、磷酸二氢钾1g、磷酸氢二钾5g、氯化钠0.1g、硫酸镁1g和水1000g；
B)制备成品，将由步骤A)得到的还原酶催化剂引入由6-羰基-8-氯辛酸乙酯、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和水组成的体系中并且在控制温度为20℃以及控制pH值为6的条件下进行手性还原反应，手性还原反应的时间为540min，得到(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯，本步骤中所述的还原酶催化剂、6-羰基-8-氯辛酸乙酯、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和水这八者的重量比为100∶0.22∶0.03∶45∶0.66∶5∶5.7∶1000。
实施例2：
A)制备还原酶催化剂，将筛选得到的一种(也可称一株)近平滑假丝酵母菌(Candida Parapsilosis)以接种方式引入发酵培养基中进行扩增培养，近平滑假丝酵母菌接种至发酵培养基中的接种量与发酵培养基的体积比为1∶100，也就是说近平滑假丝酵母菌的体积为发酵培养基的体积的百分之一，扩增培养的温度为50℃，扩增培养的时间为24h，优选的方案是：将装有发酵培养基的装置以160rpm的速度转动，在扩增培养结束后进行离心分离，得到还原酶催化剂，本步骤中的发酵培养基的pH值为8(pH＝8)，并且发酵培养基由以下按重量称取的原料构成：葡萄糖30g、蛋白胨1g、磷酸二氢钾10g、磷酸氢二钾1g、氯化钠2g、硫酸镁0.1g和水1000g；
B)制备成品，将由步骤A)得到的还原酶催化剂引入由6-羰基-8-氯辛酸乙酯、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和水组成的体系中并且在控制温度为35℃以及控制pH值为5.5的条件下进行手性还原反应，手性还原反应的时间为720min，得到(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯，本步骤中所述的还原酶催化剂、6-羰基-8-氯辛酸乙酯、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和水这八者的重量比为300∶66∶0.5∶90∶0.3∶3.4∶11.4∶1000。本实施例中未提及的内容同对实施例1的描述。
实施例3：
A)制备还原酶催化剂，将筛选得到的一种(也可称一株)近平滑假丝酵母菌(Candida Parapsilosis)以接种方式引入发酵培养基中进行扩增培养，近平滑假丝酵母菌接种至发酵培养基中的接种量与发酵培养基的体积比为1∶10，也就是说近平滑假丝酵母菌的体积为发酵培养基的体积的十分之一，扩增培养的温度为35℃，扩增培养的时间为36h，优选的方案是：将装有发酵培养基的装置以130rpm的速度转动，在扩增培养结束后进行离心分离，得到还原酶催化剂，本步骤中的发酵培养基的pH值为3(pH＝3)，并且发酵培养基由以下按重量称取的原料构成：葡萄糖10g、蛋白胨20g、磷酸二氢钾6g、磷酸氢二钾10g、氯化钠1.1g、硫酸镁2g和水1000g；
B)制备成品，将由步骤A)得到的还原酶催化剂引入由6-羰基-8-氯辛酸乙酯、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和水组成的体系中并且在控制温度为27℃以及控制pH值为7的条件下进行手性还原反应，手性还原反应的时间为360min，得到(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯，本步骤中所述的还原酶催化剂、6-羰基-8-氯辛酸乙酯、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和水这八者的重量比为10∶0.44∶0.25∶0.8∶0.06∶6.8∶8∶1000。本实施例中未提及的内容同对实施例1的描述。
由上述实施例1至3的任一实施例得到的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯应用于制备(R)-α-硫辛酸。
应用例1：
利用上述实施例1得到的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯制备(R)-α-硫辛酸的步骤如下：
a)制备(R)-6，8-二氯辛酸乙酯：将前述由实施例1得到的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯投入到配有氯化试剂、催化剂和溶剂的反应容器中并且在搅拌状态下进行氯化反应，得到(R)-6，8-二氯辛酸乙酯，本步骤中所述的氯化试剂为氯化亚砜，所述的催化剂为三乙胺，所述的溶剂为二氯甲烷，并且(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯、氯化亚砜、三乙胺、二氯甲烷四者的mol比为1∶2.5∶1∶25，前述的氯化反应的温度为90℃，氯化反应的时间为3h；
b)制备(R)-α-硫辛酸：将由步骤a)得到的(R)-6，8-二氯辛酸乙酯投入到配有硫磺、硫化钠、相转移催化剂和水的容器中进行环合反应，环合反应的温度为75℃，环合反应的时间为3h，得到(R)-硫辛酸乙酯，经水解和精制，得到(R)-α-硫辛酸，本步骤中所述的相转移催化剂为四丁基溴化铵，并且(R)-6，8-二氯辛酸乙酯、硫磺、硫化钠、四丁基溴化铵和水五者的mol比为1∶2∶1.2∶0.05∶17。
应用例2：
利用上述实施例2得到的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯制备(R)-α-硫辛酸的步骤如下：
a)制备(R)-6，8-二氯辛酸乙酯：将前述由实施例2得到的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯投入到配有氯化试剂、催化剂和溶剂的反应容器中并且在搅拌状态下进行氯化反应，得到(R)-6，8-二氯辛酸乙酯，本步骤中所述的氯化试剂为三氯氧磷，所述的催化剂为N,N-二甲基甲酰胺，所述的溶剂为1，4-二氧六环，并且(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯、三氯氧磷、N,N-二甲基甲酰胺、1，4-二氧六环四者的mol比为1∶3∶0.5∶17，前述的氯化反应的温度为70℃，氯化反应的时间为4.5h；
b)制备(R)-α-硫辛酸：将由步骤a)得到的(R)-6，8-二氯辛酸乙酯投入到配有硫磺、硫化钠、相转移催化剂和水的容器中进行环合反应，环合反应的温度为90℃，环合反应的时间为1.5h，得到(R)-硫辛酸乙酯，经水解和精制，得到(R)-α-硫辛酸，本步骤中所述的相转移催化剂为十二烷基三甲基氯化铵，并且(R)-6，8-二氯辛酸乙酯、硫磺、硫化钠、十二烷基三甲基氯化铵和水五者的mol比为1∶1.6∶2∶0.01∶25。
应用例3：
利用上述实施例3得到的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯制备(R)-α-硫辛酸的步骤如下：
a)制备(R)-6，8-二氯辛酸乙酯：将前述由实施例3得到的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯投入到配有氯化试剂、催化剂和溶剂的反应容器中并且在搅拌状态下进行氯化反应，得到(R)-6，8-二氯辛酸乙酯，本步骤中所述的氯化试剂为三氯氧磷，所述的催化剂为吡啶，所述的溶剂为四氢呋喃，并且(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯、三氯氧磷、吡啶、四氢呋喃四者的mol比为1∶2∶0.75∶10，前述的氯化反应的温度为50℃，氯化反应的时间为6h；
b)制备(R)-α-硫辛酸：将由步骤a)得到的(R)-6，8-二氯辛酸乙酯投入到配有硫磺、硫化钠、相转移催化剂和水的容器中进行环合反应，环合反应的温度为82℃，环合反应的时间为2h，得到(R)-硫辛酸乙酯，经水解和精制，得到(R)-α-硫辛酸，本步骤中所述的相转移催化剂为四丁基硫酸氢铵，并且(R)-6，8-二氯辛酸乙酯、硫磺、硫化钠、四丁基硫酸氢铵和水五者的mol比为1∶1.2∶1.6∶0.1∶10。
由上述实施例1至3和应用例1至3可知：(1)本发明针对已报道和公开的生物催化不对称合成(R)-α-硫辛酸的手性中间体研究中存在产生的部分手性异构体，光学纯度低，转化率不高等问题，由筛选得到的一株近平滑假丝酵母菌作为催化剂，不对称还原制备了(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯，ee值达99.0％以上，通过经典构型反转的氯化反应，全程控制了反应的选择性和立体专一性，有效抑制手性异构体的产生，而且纯化方法简单，收率较高，接着进行环合和水解反应，制备了高光学纯度的(R)-α-硫辛酸，ee值达98.5％以上；(2)本发明相对于生物酶法制备(R)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯作为中间体的方法或其它化学方法具有工艺条件温和，工艺路线所用试剂易得，成本低廉，技术方案合理的优点，可以大量生产来满足使用需求，适用于工业化生产。
Claims (9)
1.一种(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A) 制备还原酶催化剂：先将一种保藏编号为CGMCC NO.9630的近平滑假丝酵母菌引入发酵培养基中进行扩增培养，并且控制扩增培养的温度和控制扩增培养的时间，再进行离心分离，得到还原酶催化剂；
B) 制备成品：将由步骤A）得到的还原酶催化剂引入由6-羰基-8-氯辛酸乙酯、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和水组成的体系中并且在控制温度和控制pH的条件下进行手性还原反应，得到(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯。
2.根据权利要求1所述的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的制备方法，其特征在于步骤A）中所述的控制扩增培养的温度是将扩增培养的温度控制为20-50℃，所述的控制扩增培养的时间是将扩增培养的时间控制为24-48h。
3.根据权利要求1所述的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的制备方法，其特征在于步骤A）中所述的将近平滑假丝酵母菌引入发酵培养基中的引入方式为以接种方式引入，并且该近平滑假丝酵母菌接种至所述的发酵培养基中的接种量与发酵培养基的体积比为1∶10~100。
4.根据权利要求1所述的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的制备方法，其特征在于步骤A)中所述的发酵培养基的pH值为3-8，并且该发酵培养基由以下按重量称取的原料构成：葡萄糖10~50g、蛋白胨1~20g、磷酸二氢钾1~10g、磷酸氢二钾1~10g、氯化钠0.1~2g、硫酸镁0.1~2g和水1000g。
5.根据权利要求1所述的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的制备方法，其特征在于步骤B）中所述的还原酶催化剂、6-羰基-8-氯辛酸乙酯、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和水八者的重量比为1~300∶0.22~66∶0.01~0.5∶0.3~90∶0.06~0.66∶3.4~6.8∶5.7~11.4∶1000。
6.根据权利要求1所述的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯的制备方法，其特征在于步骤B）中所述的控制温度是将温度控制为20-35℃；所述的控制pH是将pH控制为5.5-7.0；所述的手性还原反应的时间为360-720min。
7.一种制备(R)-α-硫辛酸的方法，其特征在于包括以下步骤：
制备(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯：
A) 制备还原酶催化剂：先将一种保藏编号为CGMCC NO.9630的近平滑假丝酵母菌引入发酵培养基中进行扩增培养，并且控制扩增培养的温度和控制扩增培养的时间，再进行离心分离，得到还原酶催化剂；
B) 制备成品：将由步骤A）得到的还原酶催化剂引入由6-羰基-8-氯辛酸乙酯、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和水组成的体系中并且在控制温度和控制pH的条件下进行手性还原反应，得到(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯；
制备(R)-α-硫辛酸：
a) 制备(R)-6,8-二氯辛酸乙酯：将步骤得到的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯投入到配有氯化试剂、催化剂和溶剂的反应容器中并且在搅拌状态下进行氯化反应，得到(R)-6,8-二氯辛酸乙酯；
b) 制备(R)-α-硫辛酸：将由步骤a）得到的(R)-6,8-二氯辛酸乙酯投入到配有硫磺、硫化钠、相转移催化剂和水的容器中进行环合反应，得到(R)-硫辛酸乙酯，经水解和精制，得到(R)-α-硫辛酸。
8.根据权利要求7所述的制备(R)-α-硫辛酸的方法，其特征在于步骤a）中所述的(S)-6-羟基-8-氯辛酸乙酯、氯化试剂、催化剂和溶剂四者的摩尔比为1.0∶2.0~3.0∶0.5~1.0∶10.0~25.0；所述氯化反应的温度为50~90℃，反应时间为3~6小时；所述的氯化试剂为氯化亚砜、三氯氧磷、磺酰氯、三氯化磷或固体光气；所述的催化剂为吡啶、三乙胺或N,N-二甲基甲酰胺；所述的溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、1,4-二氧六环或乙腈。
9.根据权利要求7所述的制备(R)-α-硫辛酸的方法，其特征在于步骤b）中所述的(R)-6,8-二氯辛酸乙酯、硫磺、硫化钠、相转移催化剂和水五者的摩尔比为1.0∶1.2~2.0∶1.2~2.0∶0.01~0.1∶10.0~25.0；所述的相转移催化剂为苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵或十四烷基三甲基氯化铵；所述的环合反应的温度为75~90℃，反应时间为1.5~3小时。
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