CN112961197A - 一种nmn的化学合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种NMN的化学合成方法，合成方法是先让呋喃核糖和烟酸酰胺进行反应，生成的化合物再与偏磷酸盐反应，反应后酸化，接着纯化，即可得到高纯度的NMN。本发明中的合成方法，与酶促反应相比，原料成本低，工艺条件温和、稳定、易控，不同批次产品指标接近，有助于提高反应产能；与发酵方法对比，本发明制备方法得到的产品安全性高，提高了产品的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种NMN的化学合成方法。
背景技术
NMN(烟酰胺单核苷酸)是一种有机分子，也是一种核苷酸，人类的不少营养来源均含有这种物质，也是世界上首个经由严谨科学验证可以显著逆转衰老、延长寿命的革命性突破。
目前，烟酰胺单核苷酸的大规模合成方法主要是通过酶促反应来实现的。但是酶促反应常常涉及到多种瓶颈，如酶法高昂的成本，反应条件苛刻，生产工艺不稳定，每个批次产品指标相差大，反应产能低等。前期有机合成化学家也做了一些努力，但是效果不理想，反应收率低，工艺复杂，成本高，用到一些有毒试剂，所有这些都严格限制了这些工艺的大规模应用。此外，发酵方法可能涉及到大家比较敏感的转基因技术，并且反应过程中可能会带来内毒素超标等问题，这给产品的最终应用带来很多隐患。
因此，市场对于开发一种绿色、环保、高效、稳定的烟酰胺单核苷酸合成工艺有着迫切需求。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种NMN的化学合成方法，以实现NMN高效、稳定合成的目的。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种NMN的化学合成方法，包括以下步骤：
S1：将如式I所示的化合物溶于溶剂A中，然后加入质量浓度为55～65％的氢溴酸水溶液，拌匀后于室温下搅拌反应2～5h，得混合物一；氢溴酸水溶液的加入量以反应体系中氢溴酸与式I所示化合物的摩尔比为2～4:1为准；
S2：将如式II所示的化合物加入到S1反应后的混合物一中，然后加入氢溴酸的乙酸溶液，拌匀后将温度升至45～60℃，然后搅拌反应4～8h，得混合物二；
S3：向混合物二中加入醇钠，拌匀后将温度降至-10～0℃，并冷藏至无新的沉淀生成；
S4：抽滤，将得到的固体用乙酸乙酯冲洗2～3次，然后将冲洗后的固体加入到四氢呋喃和甲醇的混合溶液中，搅拌5～10min后过滤，收集固体，得中间体；
S5：将中间体配成溶液，并将溶液pH调节至8～10，然后加入偏磷酸盐，拌匀后于30～50℃下反应3～5h，再将反应体系的pH值调节至3～5，搅拌5～10min，得半成品溶液；所加入的偏磷酸盐与中间体的质量比为1:1～2；
S6：将半成品溶液依次经蛋白膜过滤、高压脱盐膜浓缩、阴离子交换树脂分离纯化、浓缩结晶后得到NMN纯品；
其中，X为卤素或OR4；R1、R2、R3和R4分别独立的为乙酰基或苯甲酰基。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，溶剂A为氯仿、甲醇、乙醇或二氯甲烷。
进一步，氢溴酸的乙酸溶液由质量浓度为55～65％的氢溴酸水溶液与质量浓度为60～70％的乙酸溶液按1:2～4的体积比混合而成。
进一步，S2中氢溴酸的乙酸溶液的加入量以反应体系中氢溴酸与如式II所示的化合物的摩尔比为1～2:1为准。
进一步，S2中反应温度为50℃，反应时间为6h。
进一步，S3中所加入的醇钠与式I所示的化合物的摩尔比为2～4:1。
进一步，醇钠为叔丁醇钠或乙醇钠。
进一步，S4所用四氢呋喃和甲醇的混合溶液中四氢呋喃与甲醇的体积比为6～8:1。
进一步，S5中中间体溶液的pH值为9，反应温度为45℃，反应时间为4h。
本发明的有益效果是：本发明提供一种NMN的化学合成方法，与酶促反应相比，原料成本低，工艺条件温和、稳定、易控，不同批次产品指标接近，有助于提高反应产能；与发酵方法对比，本发明制备方法得到的产品安全性高，提高了产品的应用前景。
具体实施方式
本发明为了实现NMN规模化生产的目的，提出一种NMN的化学合成方法，本发明中的合成方法包括以下步骤：
S1：将如式I所示的化合物溶于溶剂A中，溶剂A从氯仿、甲醇、乙醇、二氯甲烷等有机溶剂中进行选择；然后加入质量浓度为55～65％的氢溴酸水溶液，拌匀后于室温下搅拌反应2～5h，得混合物一；氢溴酸水溶液的加入量以反应体系中氢溴酸与式I所示化合物的摩尔比为2～4:1为准；式I所示的化合物在氢溴酸的作用下发生如下变化：
其中，X为卤素或OR4；R1、R2、R3和R4分别独立的为乙酰基或苯甲酰基。
S2：将如式II所示的化合物加入到S1反应后的混合物一中，然后加入氢溴酸的乙酸溶液，拌匀后将温度升至45～60℃，然后搅拌反应4～8h，得混合物二；这一步发生的反应如下：
S3：向混合物二中加入醇钠，拌匀后将温度降至-10～0℃，并冷藏至无新的沉淀生成；这一步发生的反应如下：
S4：抽滤，将得到的固体用乙酸乙酯冲洗2～3次，然后将冲洗后的固体加入到四氢呋喃和甲醇的混合溶液中，搅拌5～10min后过滤，收集固体，得中间体；
S5：将中间体配成溶液，并将溶液pH调节至8～10，然后加入偏磷酸盐，拌匀后于30～50℃下反应3～5h，再将反应体系的pH值调节至3～5，搅拌5～10min，得半成品溶液；所加入的偏磷酸盐与中间体的质量比为1:1～2；这一步发生的反应如下：
S6：将半成品溶液依次经蛋白膜过滤、高压脱盐膜浓缩、阴离子交换树脂分离纯化、浓缩结晶后得到NMN纯品。所采用的蛋白膜分子量为30000～50000，高压脱盐膜为8040纳滤膜；在脱盐前，先将半成品溶液加水稀释四倍，采用8040纳滤膜将其浓缩八倍；然后向浓缩物中加水至第一次脱盐前体积，再采用8040纳滤膜将其浓缩八倍，而后重复该脱盐步骤至少一次。所采用的阴离子交换树脂为201*7型阴离子树脂，样品上柱后，先用清水淋洗一遍，然后用两倍清水体积的0.003M的氯化氢水溶液洗脱产品，洗脱速度控制在1～1.5L/h，并收集产品。所采用的结晶溶液为甲醇，乙醇，异丙醇以及丙酮任意两种混合液，在结晶前，先采用低温蒸发或纳滤膜浓缩的方式浓缩收集的产品溶液，然后加入至结晶溶液中搅拌，并干燥析出的固体，得到NMN纯品。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种NMN的化学合成方法，包括以下步骤：
S1：将如式III所示的化合物溶于乙醇中，然后加入质量浓度为60％的氢溴酸水溶液，拌匀后于室温下搅拌反应4h，得混合物一；氢溴酸水溶液的加入量以反应体系中氢溴酸与式I所示化合物的摩尔比为3:1为准；
S2：将如式II所示的化合物加入到S1反应后的混合物一中，然后加入氢溴酸的乙酸溶液，拌匀后将温度升至50℃，然后搅拌反应6h，得混合物二；氢溴酸的乙酸溶液由质量浓度为60％的氢溴酸水溶液与质量浓度为65％的乙酸溶液按1:2的体积比混合而成；
S3：向混合物二中加入乙醇钠，拌匀后将温度降至-5℃，并冷藏至无新的沉淀生成；乙醇钠的加入量与式I所示的化合物的摩尔比为3:1；
S4：抽滤，将得到的固体用乙酸乙酯冲洗3次，然后将冲洗后的固体加入到四氢呋喃和甲醇的混合溶液中，混合溶液中四氢呋喃与甲醇的体积比为7:1；搅拌10min后过滤，收集固体，得中间体；
S5：将中间体配成溶液，并将溶液pH调节至9，然后加入偏磷酸钠，拌匀后于45℃下反应4h，再将反应体系的pH值调节至4，搅拌10min，得半成品溶液；所加入的偏磷酸钠与中间体的质量比为1:1；
S6：将半成品溶液依次经蛋白膜过滤、高压脱盐膜浓缩、阴离子交换树脂分离纯化、浓缩结晶后得到NMN纯品。产品纯度经HPLC检测为99.0％，综合产率(每一步的产率相乘)为47.8％。
实施例2
一种NMN的化学合成方法，包括以下步骤：
S1：将如式IV所示的化合物溶于二氯甲烷中，然后加入质量浓度为65％的氢溴酸水溶液，拌匀后于室温下搅拌反应2h，得混合物一；氢溴酸水溶液的加入量以反应体系中氢溴酸与式I所示化合物的摩尔比为4:1为准；
S2：将如式II所示的化合物加入到S1反应后的混合物一中，然后加入氢溴酸的乙酸溶液，拌匀后将温度升至60℃，然后搅拌反应4h，得混合物二；氢溴酸的乙酸溶液由质量浓度为65％的氢溴酸水溶液与质量浓度为60％的乙酸溶液按1:3的体积比混合而成；
S3：向混合物二中加入乙醇钠，拌匀后将温度降至-10℃，并冷藏至无新的沉淀生成；乙醇钠的加入量与式I所示的化合物的摩尔比为2:1；
S4：抽滤，将得到的固体用乙酸乙酯冲洗2次，然后将冲洗后的固体加入到四氢呋喃和甲醇的混合溶液中，混合溶液中四氢呋喃与甲醇的体积比为6:1；搅拌5min后过滤，收集固体，得中间体；
S5：将中间体配成溶液，并将溶液pH调节至8，然后加入偏磷酸钾，拌匀后于50℃下反应3h，再将反应体系的pH值调节至3，搅拌10min，得半成品溶液；所加入的偏磷酸钾与中间体的质量比为1:2；
S6：将半成品溶液依次经蛋白膜过滤、高压脱盐膜浓缩、阴离子交换树脂分离纯化、浓缩结晶后得到NMN纯品。产品纯度经HPLC检测为99.5％，综合产率(每一步的产率相乘)为48.5％。
实施例3
一种NMN的化学合成方法，包括以下步骤：
S1：将如式V所示的化合物溶于氯仿中，然后加入质量浓度为55％的氢溴酸水溶液，拌匀后于室温下搅拌反应5h，得混合物一；氢溴酸水溶液的加入量以反应体系中氢溴酸与式I所示化合物的摩尔比为2:1为准；
S2：将如式II所示的化合物加入到S1反应后的混合物一中，然后加入氢溴酸的乙酸溶液，拌匀后将温度升至45℃，然后搅拌反应8h，得混合物二；氢溴酸的乙酸溶液由质量浓度为55％的氢溴酸水溶液与质量浓度为70％的乙酸溶液按1:4的体积比混合而成；
S3：向混合物二中加入叔丁醇钠，拌匀后将温度降至0℃，并冷藏至无新的沉淀生成；乙醇钠的加入量与式I所示的化合物的摩尔比为4:1；
S4：抽滤，将得到的固体用乙酸乙酯冲洗3次，然后将冲洗后的固体加入到四氢呋喃和甲醇的混合溶液中，混合溶液中四氢呋喃与甲醇的体积比为8:1；搅拌10min后过滤，收集固体，得中间体；
S5：将中间体配成溶液，并将溶液pH调节至10，然后加入偏磷酸钠，拌匀后于30℃下反应5h，再将反应体系的pH值调节至5，搅拌10min，得半成品溶液；所加入的偏磷酸钠与中间体的质量比为1:2；
S6：将半成品溶液依次经蛋白膜过滤、高压脱盐膜浓缩、阴离子交换树脂分离纯化、浓缩结晶后得到NMN纯品。产品纯度经HPLC检测为99.3％，综合产率(每一步的产率相乘)为46.9％。
虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种NMN的化学合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将如式I所示的化合物溶于溶剂A中，然后加入质量浓度为55～65％的氢溴酸水溶液，拌匀后于室温下搅拌反应2～5h，得混合物一；氢溴酸水溶液的加入量以反应体系中氢溴酸与式I所示化合物的摩尔比为2～4:1为准；
S2：将如式II所示的化合物加入到S1反应后的混合物一中，然后加入氢溴酸的乙酸溶液，拌匀后将温度升至45～60℃，然后搅拌反应4～8h，得混合物二；
S3：向混合物二中加入醇钠，拌匀后将温度降至-10～0℃，并冷藏至无新的沉淀生成；
S4：抽滤，将得到的固体用乙酸乙酯冲洗2～3次，然后将冲洗后的固体加入到四氢呋喃和甲醇的混合溶液中，搅拌5～10min后过滤，收集固体，得中间体；
S5：将中间体配成溶液，并将溶液pH调节至8～10，然后加入偏磷酸盐，拌匀后于30～50℃下反应3～5h，再将反应体系的pH值调节至3～5，搅拌5～10min，得半成品溶液；所加入的偏磷酸盐与中间体的质量比为1:1～2；
S6：将半成品溶液依次经蛋白膜过滤、高压脱盐膜浓缩、阴离子交换树脂分离纯化、浓缩结晶后得到NMN纯品；
其中，X为卤素或OR4；R1、R2、R3和R4分别独立的为乙酰基或苯甲酰基。
2.根据权利要求1所述的NMN的化学合成方法，其特征在于：所述溶剂A为氯仿、甲醇、乙醇或二氯甲烷。
3.根据权利要求1所述的NMN的化学合成方法，其特征在于：所述氢溴酸的乙酸溶液由质量浓度为55～65％的氢溴酸水溶液与质量浓度为60～70％的乙酸溶液按1:2～4的体积比混合而成。
4.根据权利要求1所述的NMN的化学合成方法，其特征在于：S2中氢溴酸的乙酸溶液的加入量以反应体系中氢溴酸与如式II所示的化合物的摩尔比为1～2:1为准。
5.根据权利要求1所述的NMN的化学合成方法，其特征在于：S2中反应温度为50℃，反应时间为6h。
6.根据权利要求1所述的NMN的化学合成方法，其特征在于：S3中所加入的醇钠与式I所示的化合物的摩尔比为2～4:1。
7.根据权利要求1或6所述的NMN的化学合成方法，其特征在于：所述醇钠为叔丁醇钠或乙醇钠。
8.根据权利要求1所述的NMN的化学合成方法，其特征在于：S4所用四氢呋喃和甲醇的混合溶液中四氢呋喃与甲醇的体积比为6～8:1。
9.根据权利要求1所述的NMN的化学合成方法，其特征在于：所述偏磷酸盐为偏磷酸钠或偏磷酸钾。
10.根据权利要求1所述的NMN的化学合成方法，其特征在于：S5中中间体溶液的pH值为9，反应温度为45℃，反应时间为4h。
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