CN111690029B - 草酰基辅酶a的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种草酰基辅酶A的制备方法，具体包括以下步骤：S1，配制对甲基苯硫酚乙醚溶液，将对甲基苯硫酚乙醚溶液与草酰氯溶液混合反应生成黄色溶液；S2，将黄色溶液加热至体积恒定获得棕黄色溶液；S3，将棕黄色溶液与超纯水反应生成沉淀；S4，溶解沉淀后使用离心机离心分层；S5，吸取上层水层蒸干获得草酰基对甲基苯硫酯；S6，配制草酰基对甲基苯硫酯饱和溶液和辅酶A溶液；S7，将草酰基对甲基苯硫酯饱和溶液和辅酶A溶液混合反应；S8，在反应体系中加入无水乙醚、三氯甲烷，离心分层；S9，干燥离心水层获得草酰基辅酶A固体粉末；本发明的制备流程更为简单，反应物的使用量较少，成本更为低廉，反应安全性更好。

Description

草酰基辅酶A的制备方法
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，特别是涉及一种草酰基辅酶A的制备方法。
背景技术
1914年德国的R.Stolle利用草酰氯和对甲基苯硫酚成功地合成了草酰基对甲基苯硫酯，为草酰基辅酶A的合成奠定了基础，提供了一种理论上可行的途径，但是目前草酰基辅酶A尚未商品化，其生产流程也未实现标准化；且R.Stolle提出的合成草酰基对甲基苯硫酯的方法，操作过程相对繁琐，其使用的原料中草酰氯化学性质活泼，具有高毒性和腐蚀性，对甲基苯硫酚恶臭难闻、易燃易爆、毒性大，具有较强的致癌能力，在合成过程中操作人员与有害物质的接触时间较长，易对操作人员造成损伤，且该制备流程中包含蒸馏操作，易发生爆炸，蒸馏物无法完全冷凝回流，会对环境和操作人员产生一定的毒害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种草酰基辅酶A的制备方法，以减少反应物的使用量，简化草酰基辅酶A的制备流程，降低了生产成本，减少了操作人员与有毒有害反应物的接触时间，使草酰基辅酶A的得率更高。
本发明所采用的技术方案是，草酰基辅酶A的制备方法，包括以下步骤：
S1，将对甲基苯硫酚溶解于无水乙醚中配制成摩尔浓度为1mol/L～2mol/L的对甲基苯硫酚乙醚溶液，在草酰氯溶液中添加对甲基苯硫酚乙醚溶液反应生成透明的黄色溶液；
S2，将黄色溶液在50℃下加热至体积恒定获得棕黄色溶液；
S3，在棕黄色溶液中加入超纯水震荡生成淡黄色沉淀；
S4，使用50％的乙醚溶液溶解沉淀获得溶解液，将溶解液置于转速为12000rpm的离心机中离心1min获得分层溶液；
S5，吸取上层溶液于恒温金属浴中50℃下蒸干，获得白色结晶即为草酰基对甲基苯硫酯；
S6，使用超纯水分别配制草酰基对甲基苯硫酯的饱和溶液和摩尔浓度为0.5mol/L的辅酶A溶液，将草酰基对甲基苯硫酯饱和溶液静置30s；
S7，将草酰基对甲基苯硫酯饱和溶液添加到辅酶A溶液中吹打混匀，置于4℃下过夜；
S8，在反应体系中添加无水乙醚，吹打混匀后加入三氯甲烷于转速为12000rpm的离心机中离心10min获得分层溶液；
S9，将离心分层的水层置于低温真空干燥器中，在4℃下离心2min获得草酰基辅酶A固体粉末，离心转速为12000rpm。
进一步的，所述S1中对甲基苯硫酚乙醚溶液与草酰氯溶液的体积比为4:1～3:1；
进一步的，所述S3中超纯水的添加量为棕黄色溶液体积的15％～30％。
进一步的，所述S7中草酰基对甲基苯硫酯饱和溶液与辅酶A的体积比为50：1。
本发明的有益效果是：本发明制备草酰基辅酶A时省去了乙醚与草酰氯的混合过程，减少了反应乙醚的用量，在节约生产成本的同时减少了操作人员与有毒有害反应物的接触时间，对草酰基辅酶A的制备流程进行了规范化，并于恒温金属浴中进行蒸干操作，使反应过程更为安全，反应产物能够完全回收，草酰基辅酶A的得率提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的制备过程图。
图2是本发明实施例草酰基辅酶A高效液相色谱分离结果。
图3是本发明实施例草酰基辅酶A液相分离后第一峰的阴离子模式检测结果。
图4是本发明实施例草酰基辅酶A液相分离后第二峰的阴离子模式检测结果。
图5是本发明实施例草酰基辅酶A液相分离后第三峰的阴离子模式检测结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一、参照图1，草酰基辅酶A的制备方法包括以下步骤：
S1，将对甲基苯硫酚溶解于无水乙醚溶液中配制成摩尔浓度为1mol/L～2mol/L的对甲基苯硫酚乙醚溶液，在草酰氯溶液中添加对甲基苯硫酚乙醚溶液，对甲基苯硫酚乙醚溶液与草酰氯溶液的体积比为4:1～3:1，草酰氯作为强亲电试剂与作为强亲核试剂的对甲基苯硫酚彻底反应，生成透明黄色溶液，反应原理如式(1)所示；
Figure BDA0002557268970000031
在反应过程中若对甲基苯硫酚乙醚溶液的摩尔浓度降低，会使反应体系中乙醚的用量增加，在增加反应成本的同时延长了工作人员与有毒有害物质的接触时间，对甲基苯硫酚乙醚溶液的摩尔浓度增加会增大反应的剧烈程度，使反应的安全系数降低；
S2，由于草酰氯和乙醚的沸点较低，将黄色溶液于50℃下加热至体积恒定，在加热过程中乙醚和草酰氯挥发，溶液变成棕黄色溶液；
S3，在棕黄色溶液中添加少量的超纯水震荡生成淡黄色沉淀，反应式如式(2)所示，其中超纯水的添加量为棕黄色溶液体积的15％～30％，超纯水添加过少使得棕黄色溶液中的部分底物无法参与反应，降低了反应得率，超纯水的添加量过多则使得后续步骤中的蒸干时间延长，增加了实验人员与有毒有害物质的接触时间；
Figure BDA0002557268970000032
S4，使用50％的乙醚溶液溶解淡黄色沉淀获得溶解液，将溶解液置于转速为12000rpm的离心机中离心1min，获得分层溶液，上层为略显浑浊的水层，下层为淡黄色的有机层；
S5，使用移液器吸取上层水层，并在50℃下于恒温金属浴中蒸干，获得白色结晶，即为草酰基对甲基苯硫酯；
在蒸干过程中需要及时去除析出的黄色有机液体，以提高草酰基对甲基苯硫酯的纯度，若获得的结晶颜色泛黄，则说明S3中添加的超纯水过少，棕黄色溶液中的部分底物未能参与反应生成沉淀，或在蒸干时未能及时去除析出的黄色有机溶液，适当重复S3～S5即可获得纯度较高的草酰基对甲基苯硫酯；
S6，使用超纯水分别配制草酰基对甲基苯硫酯的饱和溶液和摩尔浓度为0.5mol/L的辅酶A溶液，草酰基对甲基苯硫酯的饱和溶液为乳白色，将饱和溶液静置30s使尚未溶解的颗粒沉降；
S7，将草酰基对甲基苯硫酯饱和溶液添加到辅酶A溶液中吹打混匀，置于4℃下过夜使其充分反应，反应式如式(3)所示：
Figure BDA0002557268970000041
其中草酰基对甲基苯硫酯饱和溶液与辅酶A溶液的体积比为50：1，在反应过程中若是草酰基对甲基苯硫酯饱和溶液的添加量过少，使得反应体系中的部分辅酶A无法参与反应，降低了反应物的得率，且辅酶A的价格较高，如此会间接增加反应成本，草酰基对甲基苯硫酯饱和溶液的添加量过多对反应产物得率影响较小，但是草酰基对甲基苯硫酯的制备技术尚不成熟，制备成本较高；
S8，由于草酰基辅酶A易溶于水，对甲基苯硫酚易溶于乙醚，所以在反应体系中添加无水乙醚并吹打混匀，以分离反应生成的对甲基苯硫酚，然后在反应体系中加入三氯甲烷吹打混匀，并于12000rpm的离心机中离心10min将草酰基辅酶A与溶解有对甲基苯硫酚的乙醚溶液分层，吸取水层获得高纯度的草酰基辅酶A水溶液；
S9，将草酰基辅酶A水溶液置于低温真空干燥器中，在4℃下离心2min获得草酰基辅酶A固体粉末，离心转速为12000rpm。
在S1中对甲基苯硫酚乙醚溶液与草酰氯溶液的体积比大于4:1，会使得对甲基苯硫酚无法全部参与反应，增大了后期分离纯化的难度，增加反应的剧烈程度，使反应安全系数降低；对甲基苯硫酚乙醚溶液与草酰氯溶液的体积比小于3:1，使得S2加热挥发草酰氯的时间延长，且会导致S3的反应过于剧烈，反应成本和反应危险性增加。
本发明在制备草酰基对甲基苯硫酯时使用草酰氯和对甲基苯硫酚乙醚作为原料，相比于使用草酰氯乙醚溶液和对甲基苯硫酚乙醚溶液反应，减少了乙醚的用量以及草酰氯与乙醚的混合过程，鉴于草酰氯性质活泼、具有刺鼻气味，且毒性和腐蚀性较高，乙醚能够麻痹神经，本发明在一定程度上减少了有毒有害物质的使用，以及操作人员与有毒有害物质的接触时间，提高了实验过程的安全性，节约了成本，本发明使用恒温金属浴蒸干离心产物获得草酰基对甲基苯硫脂，使蒸干操作安全性更高，蒸干产物能够完全回收。
二、检测产物草酰基辅酶A的结构和产量，
1.用移液器吸取100μL草酰基辅酶A水溶液置于1.5mL的离心管中，加入100μL的超纯水吹打混匀；
2.在转速为12000rpm的离心机中离心分层10min，将上层清液转移至另一1.5mL离心管中，利用高效液相色谱仪(Agilent 1200)分离，并将各个峰进行质谱(Agilent LCDDecaxp max)检测；
检测结果的峰图如图2所示，第一峰质谱检测结果如图3所示，第二峰质谱检测结果如图4所示，第三峰质谱检测结果如图5所示；由图2可知反应体系中主要有3种物质，第二峰是主要产物，三次检测结果显示第二峰含量分别占据了94.7％、88.3％和89.9％。
液相色谱中显示第一峰的出峰时间极快，在2min30s之前即完全流出，故此类物质具有很强的极性，与目的产物的性质不符，离子肼质谱测得的结果显示，第一峰(图3)的物质较为混杂，故可确定在2min30s之前流出的物质是杂质，或者是此次反应的副产物；如图4所示在阴离子模式下检测第二峰的物质得到了4个不同的相对分子质量：766g/mol、838g/mol、860g/mol和876g/mol，其中766g/mol和838g/mol分别是辅酶A和草酰基辅酶A脱氢阴离子化之后的分子量，由此可以确定草酰基辅酶A主要存在于第二峰，出峰时间为4min15s～8min，766g/mol的产生是由于部分草酰基辅酶A发生了碳硫键的断裂，形成了辅酶A残基，而860g/mol和876g/mol所对应的物质极可能是此次反应的副产物；如图5所示第三峰的出峰时间为12min15s～16min15s，检测到的质荷比分别是766g/mol、803g/mol和1513g/mol，且质荷比为766g/mol的物质占据了绝大部分，由此可知第三峰主要为辅酶A，是反应体系中没有参与反应的辅酶A残留。
通过高效液相色谱和质谱检测确定本发明所述制备方法生成了草酰基辅酶A，且草酰基辅酶A的纯度较高，约为90.9％(三次液相检测草酰基辅酶A与杂质的峰面积之比的平均值)。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.草酰基辅酶A的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将对甲基苯硫酚溶解于无水乙醚中配制成摩尔浓度为1mol/L～2mol/L的对甲基苯硫酚乙醚溶液，在草酰氯溶液中添加对甲基苯硫酚乙醚溶液反应生成透明的黄色溶液；
所述S1中对甲基苯硫酚乙醚溶液与草酰氯溶液的体积比为4:1～3:1；
S2，将黄色溶液在50℃下加热至体积恒定获得棕黄色溶液；
S3，在棕黄色溶液中加入超纯水震荡生成淡黄色沉淀，所述超纯水的添加量为棕黄色溶液体积的15％～30％；
S4，使用50％的乙醚溶液溶解沉淀获得溶解液，将溶解液置于转速为12000rpm的离心机中离心1min获得分层溶液；
S5，吸取上层溶液于恒温金属浴中50℃下蒸干，获得白色结晶即为草酰基对甲基苯硫酯；
S6，使用超纯水分别配制草酰基对甲基苯硫酯的饱和溶液和摩尔浓度为0.5mol/L的辅酶A溶液，将草酰基对甲基苯硫酯饱和溶液静置30s；
S7，将草酰基对甲基苯硫酯饱和溶液添加到辅酶A溶液中吹打混匀，置于4℃下过夜，所述草酰基对甲基苯硫酯饱和溶液与辅酶A的体积比为50：1；
S8，在反应体系中添加无水乙醚，吹打混匀后加入三氯甲烷于转速为12000rpm的离心机中离心10min获得分层溶液；
S9，将离心分层的水层置于低温真空干燥器中，在4℃下离心2min获得草酰基辅酶A固体粉末，离心转速为12000rpm。
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