CN107384980A - 一种β‑羟基‑γ‑氨基酸衍生物的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种β‑羟基‑γ‑氨基酸衍生物的合成方法。该方法包括：步骤S1，使化合物A和化合物B进行Reformatsky反应，得到含有产物A的第一产物体系；步骤S2，利用脂肪酶对产物A进行手性拆分，得到含有β‑羟基‑γ‑氨基酸衍生物的第二产物体系，其中，化合物A的结构式为：其中，R1和R2各自独立地选自H、C1～C4的烷基和C1～C4的环烷基中的任意一种，PG为叔丁氧羰基、苄氧羰基或Fmoc；化合物B的结构式为：R3选自H、C1～C4的烷基和C1～C4的环烷基中的任意一种，R4为甲基或乙基；产物A的结构式为：β‑羟基‑γ‑氨基酸衍生物的结构式为：
Description
技术领域
本发明涉及氨基酸衍生物合成领域，具体而言，涉及一种β-羟基-γ-氨基酸衍生物的合成方法。
背景技术
β-羟基-γ-氨基酸结构是许多活性化合物重要的结构单元。在天然化合物胃蛋白酶抑制剂(Pepstatin，结构式如下)中就存在β-羟基-γ-氨基酸结构(3S，4S)-4-氨基-3-羟基-6-甲基庚酸(Statine，结构式如下)。另外，在许多活性天然产物中也发现了β-羟基-γ-氨基酸片断，如Pepstatin、紫杉醇(Taxol，结构式如下)和Hapalasin(结构式如下)等。β-羟基-γ-氨基酸结构作为一种非天然氨基酸片段，对母体化合物的活性有重要影响，研究该结构片段的合成对构建已知化合物有非常重要的意义和价值。
目前合成β-羟基-γ-氨基酸衍生物有如下一些技术手段和方法：
以光学活性α-氨基酸及其衍生物为原料的合成方法，即以α-氨基酸为起始原料，先还原生成醛，进一步与烯醇、格氏试剂等反应进行亲核加成。该方法从氨基酸出发合成，由于羟醛缩合反应立体选择性不高，通常生成为顺、反式混合物。
不对称氧化法，以反式烯丙醇为原料，经不对称Sharpless环氧化反应得到2，3-环氧醇，在二叠氮基二异丙氧基肽作用下经二苯甲胺亲核开环，得到二醇化合物；再经亲核取代反应，引入氰基，最后高锰酸钾氧化得到β-羟基-γ-氨基酸。或将α，β-不饱和酯进行不对称双羟化反应，高对映选择性得到邻二醇，进而将β-羟基转化为叠氮基，再经过羟基保护、Arndt-Eistert重氮化及Wolff重排最终得到β-羟基-γ-氨基酸。或以Sharpless手性催化剂催化烯烃的不对称氨羟化反应，一步引入羟基和氨基，得到了中等收率和较高的ee值，再经向C端延长一个碳原子，得到β-羟基-γ-氨基酸。上述各不对称氧化法要经过多步反应，并且需要使用多种催化剂，以及重氮化、氧化及重排等多种反应条件需要控制，从合成收率及选择性来说也没有更高效的结果。
噁唑烷酮中间体出发构建结构，即首先Evans手性助剂不对称羟醛加成引入手性羟基，不对称Allylation反应脱去手性助剂生成羧酸，再进行Curtius重排反应得到噁唑烷酮；然后氨基保护，在碳酸铯的作用下发生开环反应及羟基保护，最后硼氢化-氧化反应得到最终产物β-羟基-γ-氨基酸。上述噁唑烷酮中间体方法同样也要经过多步反应，并且噁唑烷酮化合物本身也需要多步反应合成制备得到。α-氯乙酰噁唑烷酮和手性的氨基醛反应两步就可以得到所需产物，但反应需要在低温-78℃下进行，同时要使用SmI2试剂。
苹果酸为起始原料合成，以(S)-苹果酸为原料合成先合成N-保护的苹果酰亚胺，再经格氏试剂加成和脱氧还原得到β-羟基-γ-氨基酸。上述从苹果酸出发的方法同样需要多步反应才能得到。
整体来看，以上报道的路线和方法虽然都能得到β-羟基-γ-氨基酸衍生物结构，但由于大多都反应路线较长，反应整体收率不高(约为10％)，且反应试剂有些过于昂贵，整体路线合成成本较高，不利于大规模稳定生产。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种β-羟基-γ-氨基酸衍生物的合成方法，以解决现有技术中的β-羟基-γ-氨基酸衍生物的合成路线长、收率低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种β-羟基-γ-氨基酸衍生物的合成方法，包括：步骤S1，使化合物A和化合物B进行Reformatsky反应，得到含有产物A的第一产物体系；步骤S2，利用脂肪酶对产物A进行手性拆分，得到含有β-羟基-γ-氨基酸衍生物的第二产物体系，其中，
化合物A的结构式为：其中，R1和R2各自独立地选自H、C1～C4的烷基和C1～C4的环烷基中的任意一种，PG为叔丁氧羰基、苄氧羰基或Fmoc；化合物B的结构式为：其中，R3选自H、C1～C4的烷基和C1～C4的环烷基中的任意一种，R4为甲基或乙基；产物A的结构式为： β-羟基-γ-氨基酸衍生物的结构式为：
进一步地，上述步骤S1包括：使化合物A和化合物B在第一溶剂中混合形成混合体系；向混合体系中添加催化剂使化合物A和化合物B进行Reformatsky反应，得到含有产物A的第一产物体系，其中催化剂为Zn、FeCl3/Mg体系、CuCl2-2H2O/Mg体系或Zn/Cu体系。
进一步地，上述第一溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲基甲酰胺、乙醚、甲苯或二氯乙烷。
进一步地，上述化合物A和化合物B的摩尔比为1:2.5～1:1.5，优选化合物A和化合物B的摩尔比为1:2.0～1:1.6，优选催化剂中各活性组分和化合物A的摩尔比为2:1～4:1，更优选催化剂中各活性组分和化合物A的摩尔比为2.8:1～3.3:1。
进一步地，在上述Reformatsky反应完成后，步骤S1还包括产物A的提纯过程，提纯过程包括：将第一产物体系和水、乙酸乙酯混合，形成固液混合物；对固液混合物进行固液分离，得到分离液；采用盐酸对分离液进行萃取，得到油相萃取液；对油相萃取液依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、固液分离和减压浓缩，得到固体分离物；以及对固体分离物进行柱层析分离，得到产物A。
进一步地，上述脂肪酶为南极洲假丝酵母脂肪酶、褶皱假丝酵母脂肪酶、洋葱假单胞菌脂肪酶、PS-SD脂肪酶、NOV 435脂肪酶。
进一步地，上述步骤S2包括：在35～40℃下，使产物A和脂肪酶在第二溶剂中进行手性拆分，得到含有β-羟基-γ-氨基酸衍生物的第二产物体系。
进一步地，上述第二溶剂选自甲基叔丁基醚、甲苯、丙酮、乙腈、叔丁醇、叔戊醇和四氢呋喃中的任意一种或多种。
进一步地，上述脂肪酶的重量为产物A的重量的6％～15％。
进一步地，上述步骤S2还包括从第二产物体系中提纯β-羟基-γ-氨基酸衍生物的过程，过程包括：去除第二产物体系中的脂肪酶，得到除酶体系；调节除酶体系的pH值在3～4之间，并采用乙酸乙酯对pH值在3～4之间的除酶体系进行萃取，得到有机相；利用硫酸镁干燥有机相后依次对干燥后的有机相进行过滤和减压浓缩，得到固态分离物；对固态分离物进行柱层析分离，得到β-羟基-γ-氨基酸衍生物。
应用本发明的技术方案，以手性α-氨基醛为底物，通过一步Reformatsky反应，实现了构建β-羟基-γ-氨基酸结构片段，然后进一步利用脂肪酶对所构建的β-羟基-γ-氨基酸结构片段进行手性拆分，得到高对映选择性的β-羟基-γ-氨基酸衍生物。该合成方法合成路线较短，终产物的收率较高，且反应条件相对温和，所采用的试剂较为常见，原料成本较低。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
如本申请背景技术所分析的，现有技术中制备β-羟基-γ-氨基酸衍生物的合成路线较长、收率较低，为了解决该问题，本申请提供了一种β-羟基-γ-氨基酸衍生物的合成方法。该合成方法包括步骤S1，使化合物A和化合物B进行Reformatsky反应，得到含有产物A的第一产物体系；步骤S2，利用脂肪酶对产物A进行手性拆分，得到含有β-羟基-γ-氨基酸衍生物的第二产物体系，其中，化合物A的结构式为：其中，R1和R2各自独立地选自H、C1～C4的烷基和C1～C4的环烷基中的任意一种，PG为叔丁氧羰基、苄氧羰基或Fmoc；化合物B的结构式为：其中，R3选自H、C1～C4的烷基和C1～C4的环烷基中的任意一种，R4为甲基或乙基；产物A的结构式为： β-羟基-γ-氨基酸衍生物的结构式为：
以手性α-氨基醛为底物，通过一步Reformatsky反应，实现了构建β-羟基-γ-氨基酸结构片段，然后进一步利用脂肪酶对所构建的β-羟基-γ-氨基酸结构片段进行手性拆分，得到高对映选择性的β-羟基-γ-氨基酸衍生物。该合成方法合成路线较短，终产物的收率较高，且反应条件相对温和，所采用的试剂较为常见，原料成本较低。
在本申请一种优选的实施例中，上述步骤S1包括：使化合物A和化合物B在第一溶剂中混合形成混合体系；向混合体系中添加催化剂使化合物A和化合物B进行Reformatsky反应，得到含有产物A的第一产物体系，其中催化剂为Zn、FeCl3/Mg体系、CuCl2-2H2O/Mg体系或Zn/Cu体系，其中的FeCl3/Mg体系中FeCl3和Mg为活性组分，CuCl2-2H2O/Mg体系中CuCl2和Mg为活性组分，Zn/Cu体系中Zn和Cu为活性组分。
上述步骤S1的实施过程易于操作，且反应容易控制，产物收率较高。
上述Reformatsky中所使用的第一溶剂可以采用常规Reformatsky反应常用的溶剂，为了更好地溶解底物并且具有足够的惰性，优选上述第一溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲基甲酰胺、乙醚、甲苯或二氯乙烷。
为了尽可能提高化合物A和化合物B的转化率，优选上述化合物A和化合物B的摩尔比为1:2.5～1:1.5，进一步优选化合物A和化合物B的摩尔比为1:2.0～1:1.6。另外，为了在保证催化效率的同时，尽可能减少成本，优选催化剂中各活性组分和化合物A的摩尔比为2:1～4:1，更优选催化剂中各活性组分和化合物A的摩尔比为2.8:1～3.3:1。
在Reformatsky反应完成后，为了提高步骤S2中反应物的转化率以及反应效率，优选上述步骤S1还包括产物A的提纯过程，该提纯过程包括：将第一产物体系和水、乙酸乙酯混合，形成固液混合物；对固液混合物进行固液分离，得到分离液；采用盐酸对分离液进行萃取，得到油相萃取液；对油相萃取液依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、固液分离和减压浓缩，得到固体分离物；以及对固体分离物进行柱层析分离，得到产物A。上述盐酸为常规浓度的盐酸比为质量含量为1～5％的HCl水溶液，上述盐水洗所采用的盐水为常用的氯化钠的饱和水溶液。上述提纯过程所采用的各手段为本领域常规的提纯手段，因此便于操作，且针对本申请的产物A具有较好的提纯效果。上述固液分离可以为过滤、离心等操作。
上述步骤S2在进行手性拆分时所采用的脂肪酶可以从现有技术中常用的脂肪酶中进行选择，为了提高手性拆分效率，优选上述脂肪酶为南极洲假丝酵母脂肪酶、褶皱假丝酵母脂肪酶、洋葱假单胞菌脂肪酶、PS-SD脂肪酶、NOV 435脂肪酶。经过试验验证，上述脂肪酶对于产物A的手性拆分效果尤其显著。
手性拆分过程中，所采用的脂肪酶活性的发挥和反应环境的温度相关，为了提高脂肪酶的催化活性，优选上述步骤S2包括：在35～40℃下，使产物A和脂肪酶在第二溶剂中进行手性拆分，得到含有β-羟基-γ-氨基酸衍生物的第二产物体系。
同样地，为了提高产物A和脂肪酶在第二溶剂中的分散性，优选上述第二溶剂选自甲基叔丁基醚、甲苯、丙酮、乙腈、叔丁醇、叔戊醇和四氢呋喃中的任意一种或多种。
进一步地，优选上述脂肪酶的重量为产物A的重量的6％～15％。以利用尽可能少的脂肪酶发挥尽可能大的手性拆分效果。
在本申请又一种优选的实施例中，上述步骤S2还包括从第二产物体系中提纯β-羟基-γ-氨基酸衍生物的过程，该过程包括：去除第二产物体系中的脂肪酶，得到除酶体系；调节除酶体系的pH值在3～4之间，并采用乙酸乙酯对pH值在3～4之间的除酶体系进行萃取，得到有机相；利用硫酸镁干燥有机相后依次对干燥后的有机相进行过滤和减压浓缩，得到固态分离物；对固态分离物进行柱层析分离，得到β-羟基-γ-氨基酸衍生物。上述提纯β-羟基-γ-氨基酸衍生物的分离过程操作较为简便，提纯效果较高。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
以下各实施例中的化合物A分别为：
以下各实施例中的化合物B分别为：
实施例1
0.01mol化合物A1(N-Boc-L-脯氨醛)、0.02mol化合物B1(2-溴乙酸乙酯)在75mLTHF溶液中搅拌形成混合体系，向混合体系中加入FeCl3(4.86g,0.03mol)后再加入Mg屑(768mg,0.032mol)形成反应体系。该反应体系在室温下搅拌以进行Reformatsky反应至HPLC跟踪反应完全，得到第一产物体系。向第一产物体系中加入50mL水和100mL乙酸乙酯后，继续搅拌20分钟后，得到固液混合物，对固液混合物进行抽滤得到滤液。向滤液加入2％盐酸水溶液进行萃取处理，分离得到水相和有机相；水相用乙酸乙酯萃取分液，进一步得到有机相，将所有得到的有机相合并得到合并有机相，对合并有机相依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、过滤和减压浓缩以除去有机溶剂得到固体分离物，对固体分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯0.01*287.35*78％＝2.24g，收率78％。
β-羟基-γ-氨基酯(0.1g)溶解在1mL MTBE中，并向MTBE中加入1mL缓冲液(PS-SD脂肪酶0.01g，KPB buffer 7.0溶剂)，得到混合物溶液，使该混合物溶液在35～40℃下进行手性拆分反应，得到第二产物体系。去除第二产物体系中的脂肪酶，得到除酶体系；调节除酶体系的pH在3～4之间，并采用乙酸乙酯催所述pH值在3～4之间的除酶体系进行萃取，得到有机相；利用硫酸镁干燥有机相后依次对干燥后的有机相进行过滤、减压浓缩除去有机溶剂，得到固态分离物，对固态分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯0.04g，收率42％，反应的整体收率为32.8％。
核磁检测结果如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.98(b,1H),4.18-4.12(m,2H),4.04-4.00,3.91-3.66(m,2H),3.52(b,1H,),3.35-3.26(m,1H,),2.48-2.36(m,2H),2.04-1.62(m,4H),1.45,1.28(s,9H,),1.27-1.23(t,3H)；
实施例1的反应过程参考下述反应式：
实施例2
0.01mol化合物A2、0.02mol化合物B2(2-溴乙酸叔丁酯)在75mL THF溶液中搅拌形成混合体系，向混合体系中加入FeCl3(4.86g,0.03mol)后再加入Mg屑(768mg,0.032mol)形成反应体系。该反应体系在室温下搅拌以进行Reformatsky反应至反应完全，得到第一产物体系。向第一产物体系中加入50mL水和100mL乙酸乙酯后，继续搅拌20分钟后，得到固液混合物，对固液混合物进行抽滤得到滤液。向滤液加入2％盐酸水溶液进行萃取处理，分离得到水相和有机相；水相用乙酸乙酯萃取分液，进一步得到有机相，将所有得到的有机相合并得到合并有机相，对合并有机相依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、过滤和减压浓缩以除去有机溶剂得到固体分离物，对固体分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯0.01*453.57*80％＝3.62g，收率80％。
β-羟基-γ-氨基酯(0.1g)溶解在1mL MTBE中，并向MTBE中加入1mL缓冲液(PS-SD脂肪酶0.01g，KPB buffer 7.0)，得到混合物溶液，使该混合物溶液在35～40℃下进行手性拆分反应，得到第二产物体系。去除第二产物体系中的脂肪酶，得到除酶体系；调节除酶体系的pH在3～4之间，并采用乙酸乙酯催所述pH值在3～4之间的除酶体系进行萃取，得到有机相；利用硫酸镁干燥有机相后依次对干燥后的有机相进行过滤、减压浓缩除去有机溶剂，得到固态分离物，对固态分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯0.039g，收率39％，反应的整体收率为31.2％。
核磁检测结果如下：1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.31-7.88(m,8H),6.98(d,1H),4.35(d,2H),4.19(t,1H),3.55-3.61(m,1H),3.28-3.38(m,1H),2.23,2.08(dd,2H),1.19-1.61(m,3H),1.42(s,9H),0.82(dd,6H).
实施例2的反应过程参考下述反应式：
实施例3
0.01mol化合物A3、0.02mol化合物B1(2-溴乙酸乙酯)在75mL THF溶液中搅拌形成混合体系，向混合体系中加入FeCl3(4.86g,0.03mol)后再加入Mg屑(768mg,0.032mol)形成反应体系。该反应体系在室温下搅拌以进行Reformatsky反应至反应完全，得到第一产物体系。向第一产物体系中加入50mL水和100mL乙酸乙酯后，继续搅拌20分钟后，得到固液混合物，对固液混合物进行抽滤得到滤液。向滤液加入2％盐酸水溶液进行萃取处理，分离得到水相和有机相；水相用乙酸乙酯萃取分液，进一步得到有机相，将所有得到的有机相合并得到合并有机相，对合并有机相依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、过滤和减压浓缩以除去有机溶剂得到固体分离物，对固体分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯0.01*371.43*82％＝3.05g，收率82％。
β-羟基-γ-氨基酯(0.1g)溶解在1mL MTBE中，并向MTBE中加入1mL缓冲液(PS-SD脂肪酶0.01g，KPB buffer 7.0)，得到混合物溶液，使该混合物溶液在35～40℃下进行手性拆分反应，得到第二产物体系。去除第二产物体系中的脂肪酶，得到除酶体系；调节除酶体系的pH在3～4之间，并采用乙酸乙酯催所述pH值在3～4之间的除酶体系进行萃取，得到有机相；利用硫酸镁干燥有机相后依次对干燥后的有机相进行过滤、减压浓缩除去有机溶剂，得到固态分离物，对固态分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯0.04g，收率40％，反应的整体收率为32.8％。
核磁检测结果如下：lH NMR(CDCl3)δ1.26(t,3H),2.41-2.64(m,2H),2.83-2.99(m,2H),3.46(d,lH),3.80-4.07(m,2H),4.19(q,2H),4.86(d,lH),5.04(s,2H),7.12-7.37(m,10H).
实施例3的反应过程参考下述反应式：
实施例4
0.01mol化合物A4、0.02mol化合物B2(2-溴丙酸乙酯)在75mL THF溶液中搅拌形成混合体系，向混合体系中加入FeCl3(4.86g,0.03mol)后再加入Mg屑(768mg,0.032mol)形成反应体系。该反应体系在室温下搅拌以进行Reformatsky反应至反应完全，得到第一产物体系。向第一产物体系中加入50mL水和100mL乙酸乙酯后，继续搅拌20分钟后，得到固液混合物，对固液混合物进行抽滤得到滤液。向滤液加入2％盐酸水溶液进行萃取处理，分离得到水相和有机相；水相用乙酸乙酯萃取分液，进一步得到有机相，将所有得到的有机相合并得到合并有机相，对合并有机相依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、过滤和减压浓缩以除去有机溶剂得到固体分离物，对固体分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯0.01*471.58*76％＝3.58g，收率76％。
β-羟基-γ-氨基酯(0.1g)溶解在1mL MTBE中，并向MTBE中加入1mL缓冲液(PS-SD脂肪酶0.01g，KPB buffer 7.0)，得到混合物溶液，使该混合物溶液在35～40℃下进行手性拆分反应，得到第二产物体系。去除第二产物体系中的脂肪酶，得到除酶体系；调节除酶体系的pH在3～4之间，并采用乙酸乙酯催所述pH值在3～4之间的除酶体系进行萃取，得到有机相；利用硫酸镁干燥有机相后依次对干燥后的有机相进行过滤、减压浓缩除去有机溶剂，得到固态分离物，对固态分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯0.035g，收率35％，反应的整体收率为26.6％。
核磁检测结果如下：1H NMR(400MHz,CDCl3):δ1.04–1.62(m,15H),2.42–3.02(m,5H),3.13–3.24(m,1.2H),3.58–3.92(m,0.8H),4.03–4.26(m,3H),5.04(s,2H),6.86–6.97(m,2H),7.04–7.21(m,2H),7.24–7.47(m,5H).
实施例4的反应过程参考下述反应式：
实施例5
0.01mol化合物A3、0.025mol化合物B1(2-溴乙酸乙酯)在75mL THF溶液中搅拌形成混合体系，向混合体系中加入FeCl3(4.86g,0.03mol)后再加入Mg屑(768mg,0.032mol)形成反应体系。该反应体系在室温下搅拌以进行Reformatsky反应至反应完全，得到第一产物体系。向第一产物体系中加入50mL水和100mL乙酸乙酯后，继续搅拌20分钟后，得到固液混合物，对固液混合物进行抽滤得到滤液。向滤液加入2％盐酸水溶液进行萃取处理，分离得到水相和有机相；水相用乙酸乙酯萃取分液，进一步得到有机相，将所有得到的有机相合并得到合并有机相，对合并有机相依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、过滤和减压浓缩以除去有机溶剂得到固体分离物，对固体分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯。
后续步骤和实施例1相同，终产物的质量为0.01*287.35*77％*41％＝0.907g，反应的整体收率为31.5％。
实施例6
0.01mol化合物A3、0.015mol化合物B1(2-溴乙酸乙酯)在75mL THF溶液中搅拌形成混合体系，向混合体系中加入FeCl3(4.86g,0.03mol)后再加入Mg屑(768mg,0.032mol)形成反应体系。该反应体系在室温下搅拌以进行Reformatsky反应至反应完全，得到第一产物体系。向第一产物体系中加入50mL水和100mL乙酸乙酯后，继续搅拌20分钟后，得到固液混合物，对固液混合物进行抽滤得到滤液。向滤液加入2％盐酸水溶液进行萃取处理，分离得到水相和有机相；水相用乙酸乙酯萃取分液，进一步得到有机相，将所有得到的有机相合并得到合并有机相，对合并有机相依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、过滤和减压浓缩以除去有机溶剂得到固体分离物，对固体分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯。
后续步骤和实施例1相同，终产物的质量为0.01*287.35*76％*39％＝0.852g，反应的整体收率为29.6％。
实施例7
0.01mol化合物A3、0.018mol化合物B1(2-溴乙酸乙酯)在75mL THF溶液中搅拌形成混合体系，向混合体系中加入FeCl3(4.86g,0.03mol)后再加入Mg屑(768mg,0.032mol)形成反应体系。该反应体系在室温下搅拌以进行Reformatsky反应至反应完全，得到第一产物体系。向第一产物体系中加入50mL水和100mL乙酸乙酯后，继续搅拌20分钟后，得到固液混合物，对固液混合物进行抽滤得到滤液。向滤液加入2％盐酸水溶液进行萃取处理，分离得到水相和有机相；水相用乙酸乙酯萃取分液，进一步得到有机相，将所有得到的有机相合并得到合并有机相，对合并有机相依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、过滤和减压浓缩以除去有机溶剂得到固体分离物，对固体分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯。
后续步骤和实施例1相同，终产物的质量为0.01*287.35*75％*41％＝0.884g，反应的整体收率为30.7％。
实施例8
0.01mol化合物A3、0.016mol化合物B1(2-溴乙酸乙酯)在75mL THF溶液中搅拌形成混合体系，向混合体系中加入FeCl3(4.86g,0.03mol)后再加入Mg屑(768mg,0.032mol)形成反应体系。该反应体系在室温下搅拌以进行Reformatsky反应至反应完全，得到第一产物体系。向第一产物体系中加入50mL水和100mL乙酸乙酯后，继续搅拌20分钟后，得到固液混合物，对固液混合物进行抽滤得到滤液。向滤液加入2％盐酸水溶液进行萃取处理，分离得到水相和有机相；水相用乙酸乙酯萃取分液，进一步得到有机相，将所有得到的有机相合并得到合并有机相，对合并有机相依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、过滤和减压浓缩以除去有机溶剂得到固体分离物，对固体分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯。
后续步骤和实施例1相同，终产物的质量为0.01*287.35*76％*40％＝0.873g，反应的整体收率为30.4％。
实施例9
0.01mol化合物A3、0.02mol化合物B1(2-溴乙酸乙酯)在75mL THF溶液中搅拌形成混合体系，向混合体系中加入FeCl3(4.21g,0.026mol)后再加入Mg屑(720mg,0.03mol)形成反应体系。该反应体系在室温下搅拌以进行Reformatsky反应至反应完全，得到第一产物体系。向第一产物体系中加入50mL水和100mL乙酸乙酯后，继续搅拌20分钟后，得到固液混合物，对固液混合物进行抽滤得到滤液。向滤液加入2％盐酸水溶液进行萃取处理，分离得到水相和有机相；水相用乙酸乙酯萃取分液，进一步得到有机相，将所有得到的有机相合并得到合并有机相，对合并有机相依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、过滤和减压浓缩以除去有机溶剂得到固体分离物，对固体分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯。
后续步骤和实施例1相同，终产物的质量为0.01*287.35*74％*38％＝0.808g，反应的整体收率为28.12％。
实施例10
0.01mol化合物A3、0.02mol化合物B1(2-溴乙酸乙酯)在75mL THF溶液中搅拌形成混合体系，向混合体系中加入FeCl3(4.53g,0.028mol)后再加入Mg屑(768mg,0.032mol)形成反应体系。该反应体系在室温下搅拌以进行Reformatsky反应至反应完全，得到第一产物体系。向第一产物体系中加入50mL水和100mL乙酸乙酯后，继续搅拌20分钟后，得到固液混合物，对固液混合物进行抽滤得到滤液。向滤液加入2％盐酸水溶液进行萃取处理，分离得到水相和有机相；水相用乙酸乙酯萃取分液，进一步得到有机相，将所有得到的有机相合并得到合并有机相，对合并有机相依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、过滤和减压浓缩以除去有机溶剂得到固体分离物，对固体分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯。
后续步骤和实施例1相同，终产物的质量为0.01*287.35*77％*41％＝0.907g，反应的整体收率为31.57％。
实施例11
0.01mol化合物A3、0.02mol化合物B1(2-溴乙酸乙酯)在75mL THF溶液中搅拌形成混合体系，向混合体系中加入FeCl3(5.18g,0.032mol)后再加入Mg屑(792mg,0.033mol)形成反应体系。该反应体系在室温下搅拌以进行Reformatsky反应至反应完全，得到第一产物体系。向第一产物体系中加入50mL水和100mL乙酸乙酯后，继续搅拌20分钟后，得到固液混合物，对固液混合物进行抽滤得到滤液。向滤液加入2％盐酸水溶液进行萃取处理，分离得到水相和有机相；水相用乙酸乙酯萃取分液，进一步得到有机相，将所有得到的有机相合并得到合并有机相，对合并有机相依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、过滤和减压浓缩以除去有机溶剂得到固体分离物，对固体分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯。
后续步骤和实施例1相同，终产物的质量为0.01*287.35*76％*39％＝0.852g，反应的整体收率为29.64％。
实施例12
0.01mol化合物A3、0.02mol化合物B1(2-溴乙酸乙酯)在75mL THF溶液中搅拌形成混合体系，向混合体系中加入FeCl3(5.67g,0.035mol)后再加入Mg屑(888mg,0.037mol)形成反应体系。该反应体系在室温下搅拌以进行Reformatsky反应至反应完全，得到第一产物体系。向第一产物体系中加入50mL水和100mL乙酸乙酯后，继续搅拌20分钟后，得到固液混合物，对固液混合物进行抽滤得到滤液。向滤液加入2％盐酸水溶液进行萃取处理，分离得到水相和有机相；水相用乙酸乙酯萃取分液，进一步得到有机相，将所有得到的有机相合并得到合并有机相，对合并有机相依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、过滤和减压浓缩以除去有机溶剂得到固体分离物，对固体分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯。
后续步骤和实施例1相同，终产物的质量为0.01*287.35*75％*37％＝0.754g，反应的整体收率为27.25％。
实施例13
将实施例1得到的β-羟基-γ-氨基酯(0.1g)溶解在1mL MTBE中，并向MTBE中加入1mL缓冲液(PS-SD脂肪酶0.006g，KPB buffer 7.0)，得到混合物溶液，使该混合物溶液在35～40℃下进行手性拆分反应，得到第二产物体系。去除第二产物体系中的脂肪酶，得到除酶体系；调节除酶体系的pH在3～4之间，并采用乙酸乙酯催所述pH值在3～4之间的除酶体系进行萃取，得到有机相；利用硫酸镁干燥有机相后依次对干燥后的有机相进行过滤、减压浓缩除去有机溶剂，得到固态分离物，对固态分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯。
后续步骤和实施例1相同，终产物的质量为0.035g，收率为35％。
实施例14
将实施例1得到的β-羟基-γ-氨基酯(0.1g)溶解在1mL MTBE中，并向MTBE中加入1mL缓冲液(PS-SD脂肪酶0.008g，KPB buffer 7.0)，得到混合物溶液，使该混合物溶液在35～40℃下进行手性拆分反应，得到第二产物体系。去除第二产物体系中的脂肪酶，得到除酶体系；调节除酶体系的pH在3～4之间，并采用乙酸乙酯催所述pH值在3～4之间的除酶体系进行萃取，得到有机相；利用硫酸镁干燥有机相后依次对干燥后的有机相进行过滤、减压浓缩除去有机溶剂，得到固态分离物，对固态分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯。
后续步骤和实施例1相同，终产物的质量为0.04g，收率为40％。
实施例15
将实施例1得到的β-羟基-γ-氨基酯(0.1g)溶解在1mL MTBE中，并向MTBE中加入1mL缓冲液(PS-SD脂肪酶0.012g，KPB buffer 7.0)，得到混合物溶液，使该混合物溶液在35～40℃下进行手性拆分反应，得到第二产物体系。去除第二产物体系中的脂肪酶，得到除酶体系；调节除酶体系的pH在3～4之间，并采用乙酸乙酯催所述pH值在3～4之间的除酶体系进行萃取，得到有机相；利用硫酸镁干燥有机相后依次对干燥后的有机相进行过滤、减压浓缩除去有机溶剂，得到固态分离物，对固态分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯。
后续步骤和实施例1相同，终产物的质量为0.042g，收率为42％。
实施例16
将实施例1得到的β-羟基-γ-氨基酯(0.1g)溶解在1mL MTBE中，并向MTBE中加入1mL缓冲液(PS-SD脂肪酶0.015g，KPB buffer 7.0)，得到混合物溶液，使该混合物溶液在35～40℃下进行手性拆分反应，得到第二产物体系。去除第二产物体系中的脂肪酶，得到除酶体系；调节除酶体系的pH在3～4之间，并采用乙酸乙酯催所述pH值在3～4之间的除酶体系进行萃取，得到有机相；利用硫酸镁干燥有机相后依次对干燥后的有机相进行过滤、减压浓缩除去有机溶剂，得到固态分离物，对固态分离物进行硅胶柱层析分离得到相应的β-羟基-γ-氨基酯。
后续步骤和实施例1相同，终产物的质量为0.038g，收率为38％。
实施例17
将实施例1的PS-SD脂肪酶替换为南极洲假丝酵母脂肪酶B，终产物的收率为40％。
实施例18
将实施例1的PS-SD脂肪酶替换为褶皱假丝酵母脂肪酶，终产物的收率为35％。
实施例19
将实施例1的PS-SD脂肪酶替换为洋葱假单胞菌脂肪酶，终产物的收率为38％。
实施例20
将实施例1的缓冲液替换为0.01gNOV 435脂肪酶，终产物的收率为43％。
根据实施例1至8的比较可以看出，随着化合物B相对于化合物A的相对用量的增加，终产物的收率有所增长，但是，在化合物A和化合物B的比例超过1:2时收率的增长不明显。
根据实施例1、9至12的数据比较可以看出，随着催化剂用量的增加，终产物的收率在一定程度上有所增长，但是催化剂中的活性组分也需要有适当的配比否则也不会起到提高收率的目的。
根据实施例1、13至16的数据比较可以看出，当脂肪酶的重量为产物A的重量的6％～12％时，随着脂肪酶用量的增加，产物的收率也会有所增加，但是如果继续增加脂肪酶的用量(15％)产物的收率会有所降低，这是因为在脂肪酶达到一定过量时，可能会过量水解，造成所需构型产物降低，产物的收率因此而降低。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
以手性α-氨基醛为底物，通过一步Reformatsky反应，实现了构建β-羟基-γ-氨基酸结构片段，然后进一步利用脂肪酶对所构建的β-羟基-γ-氨基酸结构片段进行手性拆分，得到高对映选择性的β-羟基-γ-氨基酸衍生物。该合成方法合成路线较短，终产物的收率较高，且反应条件相对温和，所采用的试剂较为常见，原料成本较低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种β-羟基-γ-氨基酸衍生物的合成方法，其特征在于，包括：
步骤S1，使化合物A和化合物B进行Reformatsky反应，得到含有产物A的第一产物体系；
步骤S2，利用脂肪酶对所述产物A进行手性拆分，得到含有β-羟基-γ-氨基酸衍生物的第二产物体系，其中，
化合物A的结构式为：其中，R1和R2各自独立地选自H、C1～C4的烷基和C1～C4的环烷基中的任意一种，PG为叔丁氧羰基、苄氧羰基或Fmoc；
化合物B的结构式为：其中，R3选自H、C1～C4的烷基和C1～C4的环烷基中的任意一种，R4为甲基或乙基；
产物A的结构式为：
β-羟基-γ-氨基酸衍生物的结构式为：
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
使所述化合物A和所述化合物B在第一溶剂中混合形成混合体系；
向所述混合体系中添加催化剂使所述化合物A和化合物B进行Reformatsky反应，得到含有产物A的第一产物体系，其中所述催化剂为Zn、FeCl3/Mg体系、CuCl2-2H2O/Mg体系或Zn/Cu体系。
3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述第一溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲基甲酰胺、乙醚、甲苯或二氯乙烷。
4.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述化合物A和所述化合物B的摩尔比为1:2.5～1:1.5，优选所述化合物A和所述化合物B的摩尔比为1:2.0～1:1.6，优选所述催化剂中各活性组分和所述化合物A的摩尔比为2:1～4:1，更优选所述催化剂中各活性组分和所述化合物A的摩尔比为2.8:1～3.3:1。
5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，在所述Reformatsky反应完成后，所述步骤S1还包括所述产物A的提纯过程，所述提纯过程包括：
将所述第一产物体系和水、乙酸乙酯混合，形成固液混合物；
对所述固液混合物进行固液分离，得到分离液；
采用盐酸对所述分离液进行萃取，得到油相萃取液；
对所述油相萃取液依次进行水洗、盐水洗、硫酸镁干燥、固液分离和减压浓缩，得到固体分离物；以及
对所述固体分离物进行柱层析分离，得到所述产物A。
6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述脂肪酶为南极洲假丝酵母脂肪酶、褶皱假丝酵母脂肪酶、洋葱假单胞菌脂肪酶、PS-SD脂肪酶、NOV 435脂肪酶。
7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
在35～40℃下，使所述产物A和所述脂肪酶在第二溶剂中进行所述手性拆分，得到含有β-羟基-γ-氨基酸衍生物的第二产物体系。
8.根据权利要求7所述的合成方法，其特征在于，所述第二溶剂选自甲基叔丁基醚、甲苯、丙酮、乙腈、叔丁醇、叔戊醇和四氢呋喃中的任意一种或多种。
9.根据权利要求7所述的合成方法，其特征在于，所述脂肪酶的重量为所述产物A的重量的6％～15％。
10.根据权利要求7所述的合成方法，其特征在于，所述步骤S2还包括从所述第二产物体系中提纯所述β-羟基-γ-氨基酸衍生物的过程，所述过程包括：
去除所述第二产物体系中的脂肪酶，得到除酶体系；
调节所述除酶体系的pH值在3～4之间，并采用乙酸乙酯对所述pH值在3～4之间的除酶体系进行萃取，得到有机相；
利用硫酸镁干燥所述有机相后依次对干燥后的有机相进行过滤和减压浓缩，得到固态分离物；
对所述固态分离物进行柱层析分离，得到所述β-羟基-γ-氨基酸衍生物。
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|---|---|---|---|---|
| CN108048317A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-18 | 凯莱英医药集团（天津）股份有限公司 | 一种非天然氨基酸的连续合成系统及连续合成方法 |
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