CN106565607A - 一种l‑肌肽的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种L‑肌肽的合成方法，属于有机物合成技术领域。该方法是将3‑氯丙酸溶解于有机溶剂中通过酰氯化试剂转化为对应的3‑氯丙酰氯；三甲基硅烷保护的L‑组氨酸与3‑氯丙酰氯缩合得到对应的酰胺产物；用水或碱性溶液脱去保护基，得到中间产物；中间产物氨解后得到L‑肌肽粗品；粗品经纯化，得到L‑肌肽成品。该合成方法原料消耗低，反应步骤短，废弃物少，收率高，得到不含肼的高品质L‑肌肽，能满足工业化生产的需求。
Description
技术领域
本发明属于有机物合成技术领域，具体涉及一种L-肌肽的合成方法。
背景技术
L-肌肽（L-carnosine）是一种天然的二肽，L-肌肽化学名为β-丙氨酰-L-组氨酸。其结构式如下：
L-肌肽早在1900年就被发现，主要存在于脊椎动物的骨骼肌中和大脑等组织中，例如猪肉、牛肉、肌肉等，尤其是鸡胸脯肉中的含量特别高。对于人类，该物质以较高的浓度存在于有氧代谢最活跃的部位，如肌肉和脑中。其化学本质是由β-丙氨酰和L-组氨酸通过肌肽合成酶的作用而产生的。研究报告表明，肌肽不仅有极好的的天然抗氧化、抗自由基及抗衰老的作用，还有逆转老年细胞衰老形态的有益效果。肌肽抗氧化剂，能捕捉氧自由基，在丙酮酸的存在下，L-肌肽可选择性的杀死肿瘤细胞好转化细胞，L-肌肽还有增加血清胰岛素和减少高血糖素的功能，达到控制血糖水平的效果。肌肽与锌的络合物作为抗溃疡剂已成为市售产品。同时，在鲜肉贮存时添加肌肽可以提高肉的风味，并延长货架期，化妆品中添加肌肽可以延缓皮肤衰老等，并且在欧美作为健康食品得到广泛使用。总而言之，肌肽唯一有广阔应用前景的具有生物活性的产品。
目前L-肌肽的合成方法有以乙基黄原酸钠、L-组氨酸、β-丙氨酸等为原料经亲核取代反应、胺的烷基化反应、环合等制得L-肌肽。也有报导表明，鉴于L-组氨酸在游离碱式状态下进行酰化会生成大量副产物而导致L-肌肽的收率较低，因此用甲酯等酯化后酰化，然后对酰化后的L-肌肽酯进行水解的方法。公开报导的L-肌肽的合成方法，例如专利RU2030422、US4359416A1、JP2005306782和中国华南师范大学学校自然科学版2007（2）：89-92等，是用氰乙酸乙酯在醇钠催化下酰化L-组氨酸，然后还原生成氰基乙酰-L-组氨酸得到L-肌肽。以上报导的L-肌肽合成方法所得产物纯度<98%、收率<80%，很难工业化生产。目前业界认为比较可行的合成方法为：用邻苯二甲酸酐保护β-丙氨酸的氨基得到邻苯二甲酰-β-丙氨酸，然后与二氯亚砜反应生成邻苯二甲酰-β-丙氨酰氯，再与经保护基保护的L-组氨酸缩合，然后用醇或水脱去保护基，得到盐酸盐用碱性溶液中和，再与水合肼反应得到L-肌肽。
以上合成方法得到的L-肌肽产品收率在85%以下，因用到水合肼去除邻苯二甲酰保护基，在产品中有肼的残留，难以达到产品中不含肼的高品质要求，且溶剂消耗过高，副产物较多，造成环境污染，因而工业化生产比较困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种收率高、质量好、能耗低的适合工业化生产的L-肌肽的合成方法，所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种L-肌肽的合成方法，其反应方程如下：
其反应步骤如下：
(1)将3-氯丙酸溶解于有机溶剂中通过氯代试剂进行氯代反应转化为3-氯丙酰氯。
(2)三甲基硅烷保护的L-组氨酸与3-氯丙酰氯缩合得到酰胺产物。
(3)用水或碱性溶液脱去酰胺产物上的保护基（三甲基硅烷基），得到中间产物。
(4)中间产物与氨解试剂进行氨解反应得到L-肌肽产品。
(5)采用溶剂纯化法对产品进行纯化。
其中，在步骤(1)中，有机溶剂选自苯、甲苯或二甲苯等芳环类化合物。
其中，在步骤(1)中，氯代试剂选自三光气、氯化亚砜、光气或卤化磷等；其中，卤化磷选自三氯化磷、五氯化磷或三氯氧磷等。
其中，在步骤(1)中，反应温度为0-80℃，反应时间为6-24小时；氯代试剂与3-氯丙酸的摩尔比为1-5:1，优选为1.05-2:1。
其中，在步骤(2)中，反应温度为0-80℃，反应时间为12-24小时；3-氯丙酰氯与三甲基硅烷保护的L-组氨酸的摩尔为1.1-1.5:1，优选为1.15-1.25:1。
其中，在步骤(3)中，反应温度为0-30℃，三甲基硅烷保护的L-组氨酸（纲量为mg）与水或碱性溶液（纲量为mL）的质量体积比为1:3-10mg/mL。
其中，在步骤(3)中，碱性溶液选自氨水、碳酸氢铵溶液或其混合物等。
其中，在步骤(4)中，反应温度为0-80℃，反应时间为2-24小时；氨解试剂与中间产物的摩尔比为5-30:1，优选为5-15:1。
进一步，在步骤(4)中，氨解试剂选自氨气、氨水、碳酸氢铵或其混合物等。
其中，在步骤(5)中，纯化所用的溶剂选自水或醇或其混合物等，纯化温度为40-90℃。
具体地，上述过程中氨水可以用25%的氨水，碳酸氢铵采用饱和溶液。
具体地，本发明实施例提供的L-肌肽的合成方法，具体包括以下步骤：
(1)将3-氯丙酸溶解于有机溶剂中与氯代试剂进行氯代反应，反应温度为0-80℃，氯代试剂与3-氯丙酸的摩尔比为1-5:1，反应完成后浓缩得到3-氯丙酰氯，有机溶剂选自苯、甲苯或二甲苯等芳环类化合物。
(2)在有机溶剂中三甲基硅烷保护的L-组氨酸与步骤(1)得到的3-氯丙酰氯进行缩合反应，反应温度为0-80℃，3-氯丙酰氯与三甲基硅烷保护的L-组氨酸的摩尔为1.1-1.5:1，反应完成后得到酰胺产物。
(3)步骤(2)的产物降温后，在低温下缓慢加入水或碱性溶液，反应温度为0-30℃，三甲基硅烷保护的L-组氨酸与水或碱性溶液的质量体积比为1:3-10mg/mL，反应完成后静置分层，取水层送步骤(4)，碱性溶液选自氨水、碳酸氢铵溶液或其混合物等。
(4)将步骤(3)得到的中间产物与氨解试剂进行氨解反应，反应温度为0-80℃，氨解试剂与中间产物的摩尔比为5-30:1，氨解完成后，浓缩得到L-肌肽粗品，氨解试剂选自氨气、氨水、碳酸氢铵或其混合物等。
(5)在步骤(4)得到的L-肌肽粗品通过活性炭脱色法进行纯化，再在其中加入水或醇或其混合物采用溶剂纯化法对产品进行纯化，冷却、结晶、干燥得到L-肌肽精品。
本发明具有以下优点：采用3-氯丙酸为起始原料，在反应后期再引入氨基，可以大幅降低原料成本，更重要的是由于不是采用丙氨酸为起始原料，不需要对丙氨酸的氨基进行保护，缩短了反应步骤、节省了保护试剂的使用；目前最为经济的氨基保护是采用苯酐为保护试剂，后期也是用水合肼作为去保护试剂，在产品中有少量的肼残留，这与人们对高品质肌肽的要求不符。因此，本发明没有使用氨基保护剂苯酐及去保护的水合肼等原料，从而减少了副产物的产生，短了反应步骤，大大降低了成本，提高了收率，此法制得的L-肌肽总收率在90%以上，L-肌肽的HPLC纯度≥99.5%，没有肼的残留，能满足工业化生产。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
制备3-氯丙酰氯（Ⅱ）。
在1000ml反应瓶中，加入52.6g3-氯丙酸（0.485mol），500ml甲苯，72.0g三光气（0.485mol），缓慢升温至25℃，保温8h，物料为透明液体，然后减压回收甲苯，蒸干得产物（Ⅱ）60.7g，收率为98.5%，加入500ml氯仿，室温下搅拌溶解，得到淡黄色透明液体，用于下面缩合反应。
实施例2：
制备3-氯丙酰氯（Ⅱ）。
在500ml反应瓶中，加入26.3g3-氯丙酸（0.242mol），250ml甲苯，57.7g氯化亚砜（0.484mol），缓慢升温至20℃，保温10h，物料为透明液体，然后减压回收甲苯，蒸干得产物（Ⅱ）30.1g，收率为98.0%，加入250ml氯仿，室温下搅拌溶解，得到淡黄色透明液体，用于下面缩合反应。
实施例3：
制备L-组氨酸保护物与3-氯丙酰氯的酰胺产物（Ⅲ）
在1000ml反应瓶中，加入50g三甲基硅烷保护的L-组氨酸（0.323mol），加入600ml氯仿搅拌，此时物料为透明液体，降温至5℃，然后缓慢滴加实施例1合成的3-氯丙酰氯的氯仿溶液（0.484mol），反应温度10-20℃，搅拌反应过夜20h，得到产物（Ⅲ）。
实施例4：
制备L-肌肽粗品（Ⅰ）
在2000ml反应瓶中，加入实施例3合成的酰胺产物（Ⅲ），降温至10℃，滴加入500ml水，滴入过程中保持温度不超过10℃，滴加结束，物料在室温过夜反应12-16h，然后静置分去氯仿层，取水层加入至氨解釜，加入304.8g（4.0mol）碳酸氢铵，60℃进行氨解，反应24h。氨解毕，取出氨解液浓缩至浆状，加入500ml无水甲醇，55℃搅拌12h，冷却至10-15℃，过滤，滤饼用50ml无水甲醇洗涤，干燥得L-肌肽（Ⅰ）70.8g，收率为97.1%，HPLC纯度＞98.0%。
实施例5：
制备L-肌肽粗品（Ⅰ）
在同实施例4的操作过程中，将500ml水改为相同摩尔的氨水（浓度为25%），其余同实施例4操作，得L-肌肽（Ⅰ），收率为96.6%，HPLC纯度＞97.0%。
实施例6：
制备L-肌肽粗品（Ⅰ）
在同实施例4的操作过程中，将304.8g碳酸氢铵改为相同摩尔的氨水（浓度为25%），其余同实施例4操作，得L-肌肽（Ⅰ），收率为96.2%，HPLC纯度＞97.0%。
实施例7：
制备L-肌肽成品
在1000ml反应瓶中，加入实施例4制备的70.8gL-肌肽粗品（Ⅰ），350ml水，搅拌溶解，加入2g活性炭，升温至60℃，保温搅拌1h，过滤，滤液减压浓缩至浆状，加入1000ml无水甲醇，搅拌12h，冷却至15℃，过滤，滤饼用100ml无水甲醇洗涤，干燥，得L-肌肽成品66.9g，收率为94.5%，HPLC纯度＞99.5%，产品中没有检测到肼。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种L-肌肽的合成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将3-氯丙酸通过氯代试剂转化为3-氯丙酰氯；
(2)三甲基硅烷保护的L-组氨酸与3-氯丙酰氯缩合得到酰胺产物；
(3)用水或碱性溶液脱去酰胺产物上的保护基，得到中间产物；
(4)中间产物经氨解得到L-肌肽。
2.根据权利要求1所述的L-肌肽的合成方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述氯代试剂选自三光气、氯化亚砜、光气、三氯化磷、五氯化磷或三氯氧磷。
3.根据权利要求1所述的L-肌肽的合成方法，其特征在于，在步骤(1)中，反应温度为0-80℃，所述氯代试剂与3-氯丙酸的摩尔比为1-5:1。
4.根据权利要求1所述的L-肌肽的合成方法，其特征在于，在步骤(2)中，反应温度为0-80℃，所述3-氯丙酰氯与三甲基硅烷保护的L-组氨酸的摩尔为1.1-1.5:1。
5.根据权利要求1所述的L-肌肽的合成方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述碱性溶液选自氨水、碳酸氢铵溶液或其混合物。
6.根据权利要求1所述的L-肌肽的合成方法，其特征在于，在步骤(3)中，反应温度为0-30℃，所述三甲基硅烷保护的L-组氨酸与水或碱性溶液的质量体积比为1:3-10mg/mL。
7.根据权利要求1所述的L-肌肽的合成方法，其特征在于，在步骤(4)中，反应温度为0-80℃，氨解试剂与中间产物的摩尔比为5-30:1。
8.根据权利要求7所述的L-肌肽的合成方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述氨解试剂选自氨气、氨水、碳酸氢铵或其混合物。
9.根据权利要求1所述的L-肌肽的合成方法，其特征在于，所述方法还包括：
(5)采用溶剂纯化法对产品进行纯化，所用溶剂选自水或醇或其混合物，纯化温度为40-90℃。
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