CN115872882A - 一种3-氯-丙氨酸的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种3‑氯‑丙氨酸的合成方法，按照以下步骤进行：以丝氨酸为反应的起始化合物,在反应体系中加入硫脲和N‑氯代琥珀酰亚胺(NCS)，在温和条件下一步直接将醇转化为烷基氯化物。试剂的可用性和低成本以及回收琥珀酰亚胺副产物使得该反应非常经济且原子经济性高，因此在工业生产中是非常重要的且高效的。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种3-氯-丙氨酸的合成方法。
背景技术
3-氯-丙氨酸是一种重要的化学中间体，是合成硒代胱氨酸、硒代半胱氨酸、硒甲基硒代半胱氨酸等化合物的重要原料，随着补硒制品产业的迅速推动，作为重要原料的3-氯-丙氨酸市场潜力巨大。目前3-氯-丙氨酸的制备主要有以下几种方法：
(1)以丙氨酸为原料与硫酸、氯气反应，得到目标产物的收率为78％，该方法副产物较多，分离困难。(Journal of the American Chemical Society,86(9),1857-8；1964)
(2)以二溴丙腈为原料，经多步反应后得到产物，但该反应条件较苛刻，且产物为对映体。(Synthesis,(12),1211-12；1992；Jpn.Kokai Tokkyo Koho,60152441,10Aug1985)
(3)以3-氯-丙氨酸甲酯为原料，经水解反应获得目标产物，该方法产率较高，可以达到95％，但反应原料非常不易获得。(Chirality,8(2),197-200；1996)
(4)以水为助剂，将二氯亚砜、二氧六环、丝氨酸、有机小分子催化剂搅拌反应，所得液体物料进行固液分离，得到滤渣为3-氯-丙氨酸盐酸盐，该方法中有机小分子催化剂、混合溶剂不易回收利用，经济性差。(CN111018728)
发明内容
本发明的目的在于提供了一种直接的方法，使用硫脲和N-氯代琥珀酰亚胺(NCS)在温和条件下一步直接将丝氨酸转化为3-氯-丙氨酸。试剂的可用性和低成本以及回收琥珀酰亚胺副产物使得该反应非常经济且原子效率高，在工业化生产中起到非常重要且高效的作用。
本发明提供了一种3-氯-丙氨酸的合成方法，按照以下步骤进行：以丝氨酸为反应的起始化合物；在反应体系中加入溶剂、硫脲和N-氯代琥珀酰亚胺(NCS)，在温和条件下一步直接将丝氨酸转化为3-氯-丙氨酸，反应温度为0-40℃，反应时间为2-5小时；反应中硫脲与丝氨酸的摩尔比为：0.1-2:1；N-氯代琥珀酰亚胺(NCS)与丝氨酸的摩尔比为1-5:1；生成的副产物琥珀酰亚胺在碱液中，通入氯气，较高收率的生成N-氯代琥珀酰亚胺。
反应方程式为：
所述溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃、水、乙腈、二氧六环的一种或几种；
所述硫脲中R为氢、甲基中的一种；R’为氢、甲基中的一种；
副产物琥珀酰亚胺溶解在4N的氢氧化钠中，冷却与0℃通入氯气，搅拌30分钟后，固体过滤，冷水洗，重结晶得白色固体N-氯代琥珀酰亚胺；
所述副产物琥珀酰亚胺回收利用率为70％-100％；
本发明反应是亲核取代反应，提供了一种在非常温和的条件下以令人惊讶的容易方式使用硫脲催化醇的卤化的一般途径，这种方法相对于现有方法的主要优点是其简单性和成本的低廉。事实上，丝氨酸是大众的化工原材料，N-氯代琥珀酰亚胺(NCS)非常便宜，可以批量获得，安全并且适合工业放大，并且通过回收获得的琥珀酰亚胺可以使反应具有高原子效率。
具体实施方式
下面通过实施例详述本发明。
实施例1
在500.0毫升四口烧瓶中加入丝氨酸50.0克，二氯甲烷200.0克，N,N’二甲基硫脲23.0克，室温搅拌30分钟后，快速搅拌下滴加N-氯代琥珀亚酰胺95.4克，滴完保持反应两小时。减压浓缩掉溶剂，加入220.0克乙醇，搅拌1小时后，过滤，固体用少量乙醇洗，真空干燥得产物3-氯-丙氨酸50.3克，收率86.0％。
上述母液真空浓缩除去乙醇后，在0℃滴加4N的氢氧化钠水溶液298克，滴完后，快速搅拌下通入氯气37克，搅拌反应30分钟后，过滤出白色固体N-氯代琥珀酰亚胺74.2克，回收率77.7％。
实施例2
在500.0毫升四口烧瓶中加入丝氨酸50.0克，四氢呋喃200.0克，N,N’二甲基硫脲40.8克，室温搅拌30分钟后，快速搅拌下滴加N-氯代琥珀亚酰胺76.3克，滴完保持反应两小时。减压浓缩掉溶剂，加入220.0克乙醇，搅拌1小时后，过滤，固体用少量乙醇洗，真空干燥得产物3-氯-丙氨酸46.2克，收率79.0％。
上述母液真空浓缩除去乙醇后，在0℃滴加4N的氢氧化钠水溶液238克，滴完后，快速搅拌下通入氯气39.6克，搅拌反应30分钟后，过滤出白色固体N-氯代琥珀酰亚胺57.2克，回收率75％。
实施例3
在500.0毫升四口烧瓶中加入丝氨酸50.0克，乙腈200.0克，N,N’二甲基硫脲51.0克，室温搅拌30分钟后，快速搅拌下滴加N-氯代琥珀亚酰胺63.6克，滴完保持反应两小时。减压浓缩掉溶剂，加入220.0克乙醇，搅拌1小时后，过滤，固体用少量乙醇洗，真空干燥得产物3-氯-丙氨酸52.1克，收率89.0％。
上述母液真空浓缩除去乙醇后，在0℃下滴加4N的氢氧化钠水溶液198克，滴完后，快速搅拌下通入氯气24.6克，搅拌反应30分钟后，过滤出白色固体N-氯代琥珀酰亚胺48.3克，回收率76％。
实施例4
在500.0毫升四口烧瓶中加入丝氨酸50.0克，二氧六环200.0克，N,N’二甲基硫脲10.2克，室温搅拌30分钟后，快速搅拌下滴加N-氯代琥珀亚酰胺63.6克，滴完保持反应两小时。减压浓缩掉溶剂，加入220.0克乙醇，搅拌1小时后，过滤，固体用少量乙醇洗，真空干燥得产物3-氯-丙氨酸43.3克，收率74.0％。
上述母液真空浓缩除去乙醇后，在0℃滴加4N的氢氧化钠水溶液198克，滴完后，快速搅拌下通入氯气32.0克，搅拌反应30分钟后，过滤出白色固体N-氯代琥珀酰亚胺45.1克，回收率71.0％。
实施例5
在500.0毫升四口烧瓶中加入丝氨酸50.0克，二氯甲烷200.0克，硫脲16.8克，室温搅拌30分钟后，快速搅拌下滴加N-氯代琥珀亚酰胺95.4克，滴完保持反应两小时。减压浓缩掉溶剂，加入220.0克乙醇，搅拌1小时后，过滤，固体用少量乙醇洗，真空干燥得产物3-氯-丙氨酸45.1克，收率77.0％。
上述母液真空浓缩除去乙醇后，在0℃滴加4N的氢氧化钠水溶液200克，滴完后，快速搅拌下通入氯气32克，搅拌反应30分钟后，过滤出白色固体N-氯代琥珀酰亚胺70.5克，回收率73.9％。
实施例6
在500.0毫升四口烧瓶中加入丝氨酸50.0克，二氯甲烷200.0克，1,1,3,3,-四甲基硫脲29.2克，室温搅拌30分钟后，快速搅拌下滴加N-氯代琥珀亚酰胺95.4克，滴完保持反应两小时。减压浓缩掉溶剂，加入250.0克乙醇，搅拌1小时后，过滤，固体用少量乙醇洗，真空干燥得产物3-氯-丙氨酸48.6克，收率83.0％。
上述母液真空浓缩除去乙醇后，在0℃滴加4N的氢氧化钠水溶液315克，滴完后，快速搅拌下通入氯气37克，搅拌反应30分钟后，过滤出白色固体N-氯代琥珀酰亚胺72.2克，回收率75.7％。
Claims (5)
1.一种3-氯-丙氨酸的合成方法，其特征在于
在丝氨酸中加入溶剂、硫脲和N-氯代琥珀酰亚胺，生成3-氯-丙氨酸和副产物琥珀酰亚胺；
反应温度为0-40℃，反应时间为2-5小时；
反应中硫脲与丝氨酸的摩尔比为：0.1-2:1；
N-氯代琥珀酰亚胺与丝氨酸的摩尔比为1-5:1；
将生成的副产物琥珀酰亚胺置于碱液中通入氯气，生成N-氯代琥珀酰亚胺；
反应方程式为：
2.按照权利要求1所述3-氯-丙氨酸的合成方法，其特征在于：所述溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃、水、乙腈、二氧六环的一种或几种。
3.按照权利要求1所述3-氯-丙氨酸的合成方法，其特征在于：所述硫脲中R为氢、甲基中的一种；R’为氢、甲基中的一种。
4.按照权利要求1所述3-氯-丙氨酸的合成方法，其特征在于：副产物琥珀酰亚胺溶解在4N的氢氧化钠中，冷却至0℃通入氯气，搅拌30分钟后，固体过滤，冷水洗，重结晶得白色固体N-氯代琥珀酰亚胺。
5.按照权利要求1所述3-氯-丙氨酸的合成方法，其特征在于：所述副产物琥珀酰亚胺回收利用率为70％-100％。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |