CN105732373B

CN105732373B - 一种制备(r)‑2‑羟基‑4‑苯基丁酸乙酯的方法

Info

Publication number: CN105732373B
Application number: CN201610152583.9A
Authority: CN
Inventors: 谢新开; 黄晓飞; 张金鑫; 张瑞杰
Original assignee: Suzhou Lead Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Lead Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2018-01-23
Anticipated expiration: 2036-03-17
Also published as: CN105732373A

Abstract

本发明提供一种制备(R)‑2‑羟基‑4‑苯基丁酸乙酯的方法，以廉价易得的苯甲醛和丙酮酸为原料，通过缩合，酯化，生物酶催化不对称还原和双键氢化四步高效的反应，最终以82％的总收率得到光学纯的目标产物(R)‑HPBE。

Description

一种制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法

技术领域

本发明涉及一种制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，属于生物制药和生物化工的技术领域。

背景技术

随着人们生活水平的提高，高血压严重危害着人们的健康。普利类药物由于其高效性和低副作用，已经成为目前市场上治疗高血压、急性心肌梗塞等心血管疾病的最畅销的药物之一。(R)-2-羟基-4-苯基乙酸乙酯[简称为(R)-HPBE]是合成普利类药物的重要中间体，所以探索一种温和、高效、经济的方法制备(R)-HPBE受到了广大化学生物工作者的关注。

(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯[简称为(R)-HPBE]，其结构式如下所示：

目前，制备(R)-HPBE主要有以下几种方法：

(1)采用化学法或生物法对消旋的2-羟基-4-苯基丁酸乙酯进行拆分，但是，这类方法存在的最大弊端是拆分后(S)-构型的产物作为副产物无法有效的利用，进而成为了废弃物。

(2)从天然手性源出发通过多步的化学合成制备(R)-HPBE，比如，2001年，Tetrahedron:Asymmetry 12(2001)1583–1587报道的从手性苹果酸出发通过多步化学合成制备(R)-HPBE的方法，其合成路线如下所示：

此方法的主要缺点是反应步骤比较多，工艺复杂，不适合工业化的生产。

(3)利用不对称合成的手段制备(R)-HPBE，这类方法主要是使用化学或生物法不对称还原相应的潜手性的酮。比如：

a)化学法：通过不对称氢化制备(R)-HPBE，其合成路线如下所示：

此类方法存在以下不足之处：1.需要使用价格昂贵的手性配体与贵金属催化剂；2.需要特殊的高压设备；3.最终产物的对映选择性只能达到94-96％等；由于上述不足，使得该方法还不适合工业化应用。

b)生物法：利用生物酶法还原潜手性的酮，例如，中国专利温文献CN102618590A公开的一种利用重组羰基还原酶催化制备(R)-2- 羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其合成路线如下所示：

此类方法存在着操作简单、条件温和、对环境友好等优点，但是由于该工艺路线的原料2-氧代-4-苯基-丁酸乙酯是一个不稳定的高沸点液体，提纯比较困难(目前工业生产的纯度只有90％)，这增加了产品(R)-HPBE精制的难度，给工业化生产带来了很大的不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的制备(R)-HPBE成本较高、制备条件苛刻、制备工艺复杂、产率低、精制难度高的问题，进而提供一种低成本、易于制备、产率高、产品纯度高的制备(R)-2- 羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种制备(R)-2-羟基-4- 苯基丁酸乙酯的方法，包括如下步骤：

1)苯甲醛与丙酮酸在强碱下反应，得到的不饱和酮酸盐；

2)使步骤1)中得到的所述不饱和酮酸盐与乙醇发生酯化反应，得到不饱和酮酸酯；

3)向步骤2)中酯化反应得到的所述不饱和酮酸酯中加入酮还原酶粉，还原所述不饱和酮酸酯；

4)向步骤3)中得到的产物中加入催化剂，在氢气下进行加氢反应，即得到所述(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯。

所述的制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，合成路线如下：

优选地，所述步骤1)中苯甲醛与丙酮酸的摩尔比为1：(0.9-1.1)；

优选地，所述步骤1)具体为：在惰性气体或氮气下,取苯甲醛溶解在有机溶剂中,在-5～5℃的温度下加入丙酮酸，保持温度低于或者等于15℃，缓慢滴加强碱的甲醇溶液，滴加完毕后，保持20～25℃ 的温度，搅拌反应5～12h，反应结束后，将反应液过滤，得到的黄色固体用甲醇和乙醚洗涤，即得到所述不饱和酮酸盐。

进一步优选地，所述有机溶剂为甲醇；所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠。

优选地，所述步骤2)具体为：取步骤1)中得到的所述不饱和酮酸盐，加入乙醇，保持温度低于40℃下，缓慢加入硫酸，再在15～ 35℃下反应6～8h，反应结束后，浓缩反应液，加入水、乙酸乙酯萃取，分液，取有机相，有机相用分别用饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水洗涤，干燥，即可。

优选地，所述步骤3)具体为：向步骤2)中酯化反应得到的所述不饱和酮酸酯中加入葡萄糖、pH值为5～7且浓度为0.1～0.3mol/L 的PBS缓冲液，将得到的混合溶液在转速800～900rpm、温度25～ 35℃下分别加入NADP+、GDH以及酮还原酶酶粉，保持pH值为5～7，反应12～30h，反应结束后，加入乙酸乙酯，搅拌0.5h以上，过滤，取有机相，干燥，过滤，脱溶，即可。

或者优选地，所述步骤3)具体为：向步骤2)中酯化反应得到的所述不饱和酮酸酯中加入异丙醇、pH值为5～7且浓度为0.1～0.3mol/L的PBS缓冲液，搅拌均匀，向得到的混合溶液中加入酮还原酶粉、NADP+，在温度25～35℃下搅拌反应12～30h，反应结束后，加入乙酸乙酯，搅拌0.5h以上，过滤，取有机相，干燥，过滤，脱溶，即可。

优选地，所述步骤4)具体为：向步骤3)中得到的产物溶于乙醇，加入催化剂，保持体系的氢气压力在1个大气压下进行加氢反应，在温度15～35℃下，搅拌1～2h，抽滤，浓缩，即得到所述(R)-2-羟基 -4-苯基丁酸乙酯。

进一步优选地，所述催化剂为5％钯碳。

需要说明的是，所述NADP+的中文名称为烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸，是还原型辅酶II(NADPH)的氧化形式；所述GDH是指葡萄糖脱氢酶；所述PBS缓冲液是磷酸缓冲盐溶液。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明所述的制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，产物及中间体的收率和纯度均较高，中间体都是以固体形式存在有利于其纯化，整个工艺路线操作简单、条件温和、对环境友好，大幅度降低了生产的成本，且易于实现工业化；

(2)本发明开发了一个高效合成光学纯(R)-HPBE的新路线，以廉价易得的苯甲醛和丙酮酸为原料，通过缩合，酯化，生物酶催化不对称还原和双键氢化四步高效的反应，最终以82％的总收率得到光学纯的目标产物(R)-HPBE(纯度＞99％，对映选择性＞99％)；

(3)本发明的制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法开发了一种生物酶法选择性高效不对称还原不饱和酮酸的酮羰基制备手性醇的方法，此生物转化的底物浓度能达到100g/L，反应的转化率和对映选择性都在99％以上，有利于实现产业化。

(4)本发明的制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，采用生物酶法还原酮羰基，使用辅酶的再生体系为葡萄糖和葡萄糖脱氢酶体系或者异丙醇体系，两种体系均适用于此工艺路线的生物转化步骤。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。

实施例1

本实施例中制备的所述(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯，具有如下

结构：

上述(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯以廉价易得的苯甲醛和丙酮酸为原料，通过缩合、酯化、生物酶催化不对称还原和双键氢化四步高效的反应合成，合成路线如下所示：

其制备方法具体为：

(1)在氮气氛围下，取苯甲醛21.2g溶解在15mL的甲醇中，将反应体系降至0℃并保持此温度加入丙酮酸17.2g。缓慢滴加氢氧化钾的甲醇溶液(16.8g氢氧化钾溶解在60mL的甲醇中)，控制反应体系的温度在15℃以下。滴加完毕，反应体系缓慢升温至20-25℃，保持此温度搅拌过夜。反应完毕，过滤，得到的黄色固体用甲醇和乙醚各洗涤一次，产品烘干得39.2g(收率91％)；

(2)取上述步骤1)中所得产品不饱和酮酸钾盐20g加入到干燥的 500mL单口瓶中，加入无水乙醇170mL，缓慢滴加浓硫酸(16mL) 并控制温度低于40℃。滴加完毕，室温反应6-8小时。反应完毕，浓缩反应液，剩余物中加入水250mL，乙酸乙酯萃取，分液，取有机相。合并有机相，有机相用饱和碳酸氢钠溶液100mL洗涤一次，饱和食盐水100mL洗涤1次，无水硫酸钠干燥，旋干，得黄色油状物18.1g，收率94％；

(3)称取上述步骤2)中所得产品不饱和酮酸酯8g、葡萄糖8.7 g置于250mL的三口烧瓶，加入80mL pH＝6.0，0.2M的PBS缓冲液。将三口烧瓶放入反应锅中，设置转速850rpm温度30℃。然后分别加入0.008g NADP+,0.08g GDH(采购自苏州引航生物科技有限公司：商品编号YH901)、以及0.2g酮还原酶酶粉(采购自苏州引航生物科技有限公司：商品编号YH017)。开始反应，反应过程中用2M的NaOH溶液将pH维持在6.0左右，HPLC监测。20小时后反应转化率>99％。反应结束，反应体系中加入60mL乙酸乙酯搅拌0.5 小时，过滤，滤液分层，取有机相。水相用30mL乙酸乙酯萃取一次，分层，取有机相。合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，脱溶，得到淡黄色油状物7.7g，收率97％,对映选择性>99％；

(4)取上述步骤3)中所得产品0.5g溶于5mL的无水乙醇并置于25mL的单口瓶中，加入5％钯碳0.01g，体系用氢气置换3次，保持体系的氢气压力在1个大气压。室温搅拌1小时，反应完毕，抽滤(硅藻土助滤)，减压浓缩，得(R)-HPBE 0.486g，收率97％，对映选择性>99％。

实施例2

本实施例与实施例1中所述的(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的制备方法相同，区别仅在于，步骤(3)为：取上述步骤1)中所得产品不饱和酮酸酯10g,异丙醇20mL加至装有80mL pH＝6.0，0.2M 的PBS缓冲液的250mL反应器中搅拌均匀。依次加入酮还原酶粉(采购自苏州引航生物科技有限公司：商品编号YHADH017)0.25g，NADP+ 0.01g,在30℃搅拌24h，HPLC监测反应转化率>99％。反应结束，反应体系中加入30mL乙酸乙酯搅拌0.5小时，过滤，滤液分层，取有机相。水相用30mL乙酸乙酯萃取两次，分层，取有机相。合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，脱溶，得到淡黄色固体9.5g，收率95％, 对映选择性>99％，产品无需纯化直接用于下一步反应。

实施例3

本实施例的(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)在惰性气体下,取苯甲醛溶解在有机溶剂中,在0℃的温度下加入丙酮酸，保持温度15℃，缓慢滴加强碱的甲醇溶液，滴加完毕后，保持20℃的温度，搅拌反应12h，反应结束后，将反应液过滤，得到的黄色固体用甲醇和乙醚洗涤，即得到所述不饱和酮酸；

其中，所述有机溶剂为甲醇；所述惰性气体为氮气；所述强碱为氢氧化钾；

需要说明的是，作为本实施例可替代的实现方式，上述0℃可替换为-5～5℃中的任意值；上述15℃还可取低于15℃的任意值；上述 20℃可替换为20～25℃中的任意值；上述搅拌反应时间12h可以取 5～12h中的任意值；

(2)取步骤1)中得到的所述不饱和酮酸盐，加入乙醇，保持温度低于40℃下，缓慢加入硫酸，再在35℃下反应6h，反应结束后，浓缩反应液，加入水、乙酸乙酯萃取，分液，取有机相，有机相用分别用饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水洗涤，干燥，即可；

需要说明的是，作为本实施例可替代的实现方式，上述35℃可以取15～35℃中的任意值；上述反应6h可以取6～8h中的任意值。

(3)向步骤2)中还原反应得到的所述不饱和酮酸酯中加入葡萄糖、pH值为6且浓度为0.2mol/L的PBS缓冲液，将得到的混合溶液在转速850rpm、温度25℃下分别加入NADP+、GDH以及酮还原酶酶粉，保持pH值为6，反应30h，反应结束后，加入乙酸乙酯，搅拌 0.5h，过滤，取有机相，干燥，过滤，脱溶，即可。

需要说明的是，作为本实施例可替代的实现方式，上述PBS缓冲液的浓度0.2mol/L可以取0.1～0.3mol/L中的任意值；上述转速850 rpm可替换为800～900rpm中的任意值；上述25℃可替换为25～35℃ 中的任意值；上述pH值为6可以取5～7中的任意值；上述反应30h，可替换为12～30h中的任意值；上述搅拌0.5h，可以替换为0.5h以上的任意值；

(4)向步骤3)中得到的产物溶于乙醇，加入催化剂，保持体系的氢气压力在1个大气压下进行加氢反应，在温度25℃下，搅拌1h，抽滤，浓缩，即得到所述(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯。

需要说明的是，作为本实施例可替代的实现方式，上述25℃可以替换为15～35℃中的任意值；上述搅拌1h可替换为1～2h中的任意值。

实施例4

本实施例与实施例3中所述的(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的制备方法相同，区别仅在于，步骤(3)为：向步骤2)中还原反应得到的所述不饱和酮酸酯中加入异丙醇、pH值为6且浓度为0.2mol/L的 PBS缓冲液，搅拌均匀，向得到的混合溶液中加入酮还原酶粉、NADP+，在温度25℃下搅拌反应30h，反应结束后，加入乙酸乙酯，搅拌0.5h，过滤，取有机相，干燥，过滤，脱溶，即可。

需要说明的是，作为本实施例可替代的实现方式，上述pH值为6可替换为5～7中的任意值；上述浓度为0.2mol/L可替换为0.1～ 0.3mol/L中的任意值；上述25℃可以替换为25～35℃中的任意值；上述搅拌反应30h可以替换为12～30h中的任意值；上述搅拌0.5h可以替换为0.5h以上的任意值。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)苯甲醛与丙酮酸在强碱下反应，得到的不饱和酮酸盐；

2.根据权利要求1中所述的制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于，所述步骤1)中苯甲醛与丙酮酸的摩尔比为1：(0.9-1.1)。

3.根据权利要求1或2中所述的制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：在惰性气体或氮气下,取苯甲醛溶解在有机溶剂中,在-5～5℃的温度下加入丙酮酸，保持温度低于或者等于15℃，缓慢滴加强碱的甲醇溶液，滴加完毕后，保持20～25℃的温度，搅拌反应5～12h，反应结束后，将反应液过滤，得到的黄色固体用甲醇和乙醚洗涤，即得到所述不饱和酮酸盐。

4.根据权利要求3中所述的制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇；所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠。

5.根据权利要求1-2中任意一项所述的制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：取步骤1)中得到的所述不饱和酮酸盐，加入乙醇，保持温度低于40℃下，缓慢加入硫酸，再在15～35℃下反应6～8h，反应结束后，浓缩反应液，加入水、乙酸乙酯萃取，分液，取有机相，有机相用分别用饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水洗涤，干燥，即可。

6.根据权利要求1-2中任意一项所述的制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：向步骤2)中酯化反应得到的所述不饱和酮酸酯中加入葡萄糖、pH值为5～7且浓度为0.1～0.3mol/L的PBS缓冲液，将得到的混合溶液在转速800～900rpm、温度25～35℃下分别加入NADP+、GDH以及酮还原酶酶粉，保持pH值为5～7，反应12～30h，反应结束后，加入乙酸乙酯，搅拌0.5h以上，过滤，取有机相，干燥，过滤，脱溶，即可。

7.根据权利要求1-2中任意一项所述的制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：向步骤2)中酯化反应得到的所述不饱和酮酸酯中加入异丙醇、pH值为5～7且浓度为0.1～0.3mol/L的PBS缓冲液，搅拌均匀，向得到的混合溶液中加入酮还原酶粉、NADP+，在温度25～35℃下搅拌反应12～30h，反应结束后，加入乙酸乙酯，搅拌0.5h以上，过滤，取有机相，干燥，过滤，脱溶，即可。

8.根据权利要求1-2中任意一项所述的制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于，所述步骤4)具体为：向步骤3)中得到的产物溶于乙醇，加入催化剂，保持体系的氢气压力在1个大气压下进行加氢反应，在温度15～35℃下，搅拌1～2h，抽滤，浓缩，即得到所述(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯。

9.根据权利要求8中所述的制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的方法，其特征在于，所述催化剂为5％钯碳。