本發(fā)明涉及生產(chǎn)多肽和蛋白質(zhì)，具體是涉及一種O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯的制備方法。
背景技術(shù)：
O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯是合成多肽和蛋白質(zhì)的重要原料，美國(guó)專利US4601852揭示了O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯在人工合成人胰島素中的應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)外報(bào)導(dǎo)合成O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯的方法只有兩種，第一種方法是以L-蘇氨酸和異丁烯為原料，在濃硫酸的催化下生成目標(biāo)化合物。這種方法根據(jù)L-蘇氨酸是否保護(hù)又分成一步法和三步法。Journal of American Chemical Society85,201-207(1963)介紹了先將L-蘇氨酸中的氨基用芐氧羰基進(jìn)行保護(hù)，然后再與異丁烯和濃硫酸進(jìn)行反應(yīng)，最后用10％鈀炭脫去保護(hù)基芐氧羰基得到最終產(chǎn)物的三步法，總收率為30％，如式一所示。WO2005023756專利報(bào)導(dǎo)了由L-蘇氨酸和異丁烯在濃硫酸的催化下經(jīng)一步反應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯的方法，但收率只有43.22％，如式二所示。第二種方法是Tetrahedron Letters 53(2012)641-645介紹的方法，即以L-蘇氨酸和甲基叔丁基醚為原料，在濃硫酸和分子篩存在下室溫反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物，收率只有35％，如式三。
通過(guò)比較上述三種方法，可以得知：式一中所述方法需要三步反應(yīng)才能得到目標(biāo)產(chǎn)物，且需要用價(jià)格昂貴的鈀/炭進(jìn)行催化氫化，工藝復(fù)雜，不僅成本高、存在一定的安全隱患，而且收率也只有30％。式二中所述方法雖然工藝簡(jiǎn)單，只需一步反應(yīng)就能得到所需化合物，收率也是目前公開(kāi)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的方法中最高的一個(gè)，但反應(yīng)中每公斤L(fēng)-蘇氨酸需要加入17.34倍重量比的乙二醇二甲醚作溶劑和18.8倍重量的異丁烯作為原料，由于異丁烯沸點(diǎn)為-6.9℃，是一種易燃易爆有相氣體，這不僅給大生產(chǎn)帶來(lái)極大的安全隱患，而且造成極大浪費(fèi)，對(duì)降低成本和環(huán)境保護(hù)沒(méi)有任何益處。式三中所述方法用甲基叔丁基醚代替異丁烯來(lái)合成O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯，很大成度上消除了大生產(chǎn)時(shí)的安全隱患，且工藝簡(jiǎn)單，但在實(shí)際應(yīng)用中，卻無(wú)法重現(xiàn)出文獻(xiàn)報(bào)異的數(shù)據(jù)和結(jié)果。
為了滿足多肽和蛋白質(zhì)，特別是胰島素的合成，研究開(kāi)發(fā)出一條適合大生產(chǎn)、全安環(huán)保、高收率低成本、操作簡(jiǎn)單的合成工藝是非常必要且意義重大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有制備O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯技術(shù)中的不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單、安全環(huán)保、高收率低成本、適合大生產(chǎn)要求的制備O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯的合成方法。
解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下。
一種O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯的制備方法，包括以下步驟：
(1)在反應(yīng)釜中加入L-蘇氨酸和親水性有機(jī)溶劑，在-20℃～20℃內(nèi)滴加有機(jī)酸催化劑；所述親水性有機(jī)溶劑為含C3-C8醚類溶劑；所述有機(jī)酸催化劑選自甲磺酸、三氟甲磺酸、三氟乙酸、苯磺酸的任一種，其與L-蘇氨酸的重量比為3～20：1；所述含C3-C8醚類溶劑選自四氫呋喃、四氫吡喃、2-甲基四氫呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二噁烷、1、3-二噁烷、1、3-二氧五環(huán)、三噁烷、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇甲乙醚、三甘醇二甲醚中的任一種，其與L-蘇氨酸的重量比為3～15：1；
(2)催化劑完畢后在-50℃～0℃加入異丁烯，然后在此溫度下繼續(xù)反應(yīng)12-144小時(shí)后結(jié)束反應(yīng)；加入的異丁烯與L-蘇氨酸的重量比為3～15：1；
(3)在-5℃～5℃加入水和20-25％氨水至pH＝7.5-8.0，分出有機(jī)相，水相加入乙酸乙酯提取，合并有機(jī)相，水洗有機(jī)相，有機(jī)相經(jīng)干燥、減壓濃縮得O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯粗品，粗品用乙酸成鹽進(jìn)行純化，即得。
上述制備方法的收率大于60％，純度大于99％，其合成路線如式四所示。
本發(fā)明經(jīng)過(guò)選用有機(jī)酸催化劑，優(yōu)化了反應(yīng)條件，得到了一種新的O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯的制備方法，該制備方法收率大于60％，純度大于99％，且工藝簡(jiǎn)單、安全環(huán)保、低成本、適合大生產(chǎn)要求。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯的制備方法，包括以下步驟：
(1)在反應(yīng)釜中加入L-蘇氨酸和親水性有機(jī)溶劑，在-20～20℃滴加一定量有機(jī)酸催化劑；所述親水性有機(jī)溶劑為含C3-C8醚類溶劑；
(2)催化劑完畢后在-50～0℃加入異丁烯，然后在此溫度下繼續(xù)反應(yīng)12-144小時(shí)后結(jié)束反應(yīng)；
(3)在-5℃～5℃加入水和20-25％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氨水至pH＝7.5-8.0，分出有機(jī)相，水相加入乙酸乙酯提取，合并有機(jī)相，水洗有機(jī)相，有機(jī)相經(jīng)干燥、減壓濃縮得O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯粗品，粗品用乙酸成鹽進(jìn)行純化。
本發(fā)明所述親水性有機(jī)溶劑是指含C3-C8醚類溶劑，包括四氫呋喃、四氫吡喃、2-甲基四氫呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二噁烷、1、3-二噁烷、1、3-二氧五環(huán)、三噁烷、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇甲乙醚、三甘醇二甲醚等，優(yōu)選四氫呋喃、四氫吡喃、2-甲基四氫呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二噁烷、1、3-二噁烷，最優(yōu)選乙二醇二甲醚、二噁烷。其與L-蘇氨酸的重量比為3～15：1，優(yōu)選4～10：1，最優(yōu)選5～7：1。
本發(fā)明所述有機(jī)酸催化劑包括甲磺酸、三氟甲磺酸、三氟乙酸、苯磺酸等，優(yōu)選甲磺酸、三氟甲磺酸，最優(yōu)選三氟甲磺酸，其與L-蘇氨酸的重量比為3～20：1，優(yōu)選4～10：1，最優(yōu)選4～6：1。
本發(fā)明所述異丁烯通常情況下以液體形態(tài)加入反應(yīng)釜中，其與L-蘇氨酸的重量比為3～15：1，優(yōu)選4～10：1，最優(yōu)選5～7：1。
本發(fā)明所述將有機(jī)酸滴加到反應(yīng)體系中的溫度優(yōu)選-10℃～10℃，最優(yōu)選-5℃～5℃。
本發(fā)明所述將異丁烯加到反應(yīng)體系中的溫度優(yōu)選-20℃～-5℃，最優(yōu)選-15℃～-10℃。
本發(fā)明所述制備O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯的反應(yīng)溫度優(yōu)選-20℃～-5℃，最優(yōu)選-15℃～-10℃。
本發(fā)明所述制備O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯的反應(yīng)時(shí)間為12～144小時(shí)，優(yōu)選36～72小時(shí)，最優(yōu)選36～48小時(shí)。
下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯的制備作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例一、O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯的制備
(1)將雙L-蘇氨酸250g和乙二醇二甲醚1750克加到5000ml三口瓶中降溫至-10至-5℃，然后在-5至5℃下滴加1000克三氟甲磺酸；
(2)完畢在-15℃到-10℃加入異丁烯1250克，控制反應(yīng)溫度在-15℃到-10℃下反應(yīng)48小時(shí)；
(3)完畢、在-5℃到5℃加入水2500克，同溫下再加入20-25％氨水1500克至pH＝7.5-8.0，分相，水相繼續(xù)加入乙酯1000ml、500ml提取二次，合并有機(jī)相再用250ml、250ml、250ml洗三次，無(wú)水硫酸鈉50克干燥，50℃減壓濃縮至干，得粗產(chǎn)品360克，純度95％(GC)，收率70.44％。粗產(chǎn)品可以通過(guò)以下方法進(jìn)行純化：粗產(chǎn)品360克加入正已烷1500g攪拌溶清，加入活性碳5g，在25-35℃下脫色1小時(shí)后，過(guò)濾，再用正已烷150g洗濾餅。在15-25℃下加入冰乙酸93.0克(360×95％÷231.33×1.05×60＝88.0克)，同溫下攪拌2小時(shí)后，緩慢降溫至0至5℃攪拌結(jié)晶2小時(shí)，離心結(jié)晶，用少量冰正已烷淋洗結(jié)晶，濕結(jié)晶在45℃下真空干燥后得產(chǎn)品415克，純度99.40％，收率67.87％；將415克乙酸鹽產(chǎn)品加入800克水中，攪拌溶清后加入正已烷500ml，加入碳酸氫鈉約120克至體系pH＝7.5-8.0，分相，水相繼續(xù)用500ml正已烷提取二次，水相棄去，合并有機(jī)相，用各300ml水洗三次有機(jī)相后，無(wú)水硫酸鈉干燥，45℃下減壓濃縮得無(wú)色液體326.20克，純度99.69％，收率67.20％。
1HNMR(400MHz，CDCl3)δ＝3.86(m,1H),δ＝3.11(d,1H),δ＝1.70(Br,2H),δ＝1.45(s,9H),δ＝1.21(d,3H),δ＝1.16(s,9H)。
實(shí)施例二、O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯的制備
(1)將雙L-蘇氨酸250g和二噁烷1750克加到5000ml三口瓶中降溫至-10℃至-5℃，然后在-5℃至5℃下滴加1250克甲磺酸；
(2)完畢在-15℃到-10℃加入異丁烯1250克，控制反應(yīng)溫度在-15℃到-10℃下反應(yīng)48小時(shí)；
(3)反應(yīng)完畢、在-5℃到5℃加入水2500克，同溫下再加入20-25％氨水1500克至PH＝7.5-8.0，分相，水相繼續(xù)加入乙酯1000ml、500ml提取二次，合并有機(jī)相再用250ml、250ml、250ml洗三次，無(wú)水硫酸鈉50克干燥，50℃減壓濃縮至干，得粗產(chǎn)品340克，純度95％(GC)，收率66.6％。粗產(chǎn)品可以通過(guò)以下方法進(jìn)行純化：粗產(chǎn)品340克加入正已烷1500g攪拌溶清，加入活性碳5g，在25-35℃下脫色1小時(shí)后，過(guò)濾，再用正已烷150g洗濾餅。在15-25℃下加入冰乙酸88.0克(340×95％÷231.33×1.05×60＝88.0克)，同溫下攪拌2小時(shí)后，緩慢降溫至0℃至5℃攪拌結(jié)晶2小時(shí)，離心結(jié)晶，用少量冰正已烷淋洗結(jié)晶，濕結(jié)晶在45℃下真空干燥后得產(chǎn)品392.2克，純度99.53％，收率64.10％。將392.2克乙酸鹽產(chǎn)品加入800克水中，攪拌溶清后加入正已烷500ml，加入碳酸氫鈉約115克至體系pH＝7.5-8.0，分相，水相繼續(xù)用500ml正已烷提取二次，水相棄去，合并有機(jī)相，用各300ml水洗三次有機(jī)相后，無(wú)水硫酸鈉干燥，45℃下減壓濃縮得無(wú)色液體307.5克，純度99.71％，收率63.40％。
1HNMR(400MHz，CDCl3)δ＝3.86(m,1H),δ＝3.11(d,1H),δ＝1.70(Br,2H),δ＝1.45(s,9H),δ＝1.21(d,3H),δ＝1.16(s,9H)。
實(shí)施例三、O-叔丁基-L-蘇氨酸叔丁酯的制備
(1)將雙L-蘇氨酸250g和乙二醇二甲醚1750克加到5000ml三口瓶中降溫至-10℃至-5℃，然后在-5至5℃下滴加1250克三氟乙酸；
(2)完畢在-15℃到-10℃加入異丁烯1250克，控制反應(yīng)溫度在-15℃到-10℃下反應(yīng)48小時(shí)；
(3)完畢、在-5℃到5℃加入水2500克，同溫下再加入20％氨水1500克至pH＝7.5-8.0，分相，水相繼續(xù)加入乙酯1000ml、500ml提取二次，合并有機(jī)相再用250ml、250ml、250ml洗三次，無(wú)水硫酸鈉50克干燥，50℃減壓濃縮至干，得粗產(chǎn)品335克，純度91％(GC)，收率62.28％。按上述實(shí)施例方法進(jìn)行純化后得純品293.72克，純度99.61％，收率60.50％。
1HNMR(400MHz，CDCl3)δ＝3.86(m,1H),δ＝3.11(d,1H),δ＝1.70(Br,2H),δ＝1.45(s,9H),δ＝1.21(d,3H),δ＝1.16(s,9H)。
對(duì)比實(shí)施例(按WO2005023256進(jìn)行的實(shí)施例)
將雙L-蘇氨酸250g和乙二醇二甲醚4350克(5000ml)加到10000ml三口瓶中降溫至-10℃至-5℃，然后在-10℃至-5℃下滴加1250克98％濃硫酸，完畢在5℃以下加入異丁烯4700克，控制反應(yīng)溫度在0℃到5℃下反應(yīng)24小時(shí)。完畢、在-5℃到5℃加入水2500克，同溫下再加入20％氨水1500克至pH＝7.5-8.0，分相，水相繼續(xù)加入乙酯1000ml、500ml提取二次，合并有機(jī)相再用250ml、250ml、250ml洗三次，無(wú)水硫酸鈉50克干燥，50℃減壓濃縮至干，得粗產(chǎn)品210克，純度90％(GC)，收率38.92％。將粗品按上述實(shí)施例方法進(jìn)行純化后得純品184克，純度99.43％，收率37.89％。
1HNMR(400MHz，CDCl3)δ＝3.86(m,1H),δ＝3.11(d,1H),δ＝1.70(Br,2H),δ＝1.45(s,9H),δ＝1.21(d,3H),δ＝1.16(s,9H)。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。