本發(fā)明屬于藥物合成
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及酶法合成β-內(nèi)酰胺類抗生素工藝所用到的中間體雙氫苯甘氨酸甲酯及其鹽的制備方法。
背景技術(shù)：
：：雙氫苯甘氨酸甲酯硫酸氫甲酯鹽，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式表示如下：雙氫苯甘氨酸甲酯硫酸氫甲酯鹽因其立體結(jié)構(gòu)的差異，包括混旋雙氫苯甘氨酸甲酯硫酸氫甲酯鹽，左旋雙氫苯甘氨酸甲酯硫酸氫甲酯鹽和右旋雙氫苯甘氨酸甲酯硫酸氫甲酯鹽。其中左旋雙氫苯甘氨酸甲酯硫酸氫甲酯鹽是酶法合成頭孢拉定和頭孢沙定的重要中間體。目前，隨著公眾對健康、環(huán)保和綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)的日益關(guān)注和重視，反映在藥物合成領(lǐng)域，即使得生物酶法合成工藝，即所謂的“綠色工藝”已越來越多的受到關(guān)注和應(yīng)用。其中酶法合成頭孢菌素類抗生素(如頭孢氨芐、頭孢克洛、頭孢拉定、頭孢羥氨芐、頭孢丙烯、頭孢哌酮等)及酶法合成青霉素(如氨芐西林、阿莫西林等)的成功應(yīng)用，即是一個典型的實例。酶法合成頭孢菌素和半合成青霉素因其產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，原材料消耗低和三廢排放顯著減少等優(yōu)勢，使得酶法合成工藝得到眾多制藥企業(yè)的推崇和重視。雙氫苯甘氨酸的酯鹽(俗稱側(cè)鏈)是酶法合成頭孢拉定和頭孢沙定的一個重要中間體，其市場需求量也日益增大。目前，開發(fā)的用于酶法合成頭孢菌素的雙氫苯甘氨酸的酯鹽主要有雙氫苯甘氨酸甲酯鹽酸鹽、雙氫苯甘氨酸甲酯硫酸鹽等。因雙氫苯甘氨酸甲酯鹽酸鹽生產(chǎn)過程中常用到的氯化劑，如氯化亞砜，會產(chǎn)生大量的酸性氣體，難以達(dá)到清潔生產(chǎn)的要求。因此符合清潔生產(chǎn)要求的雙氫苯甘氨酸甲酯硫酸氫甲酯鹽便是一個很好的替代選擇。在中國專利CN200680036479.8中介紹了苯甘氨酸及雙氫苯甘氨酸甲酯磺酸鹽等的合成方法；采用碳酸二甲酯為酯化試劑，同時也是反應(yīng)溶劑。其中雙氫苯甘氨酸甲酯硫酸鹽的合成是在碳酸二甲酯中與硫酸成鹽，再回流酯化，反應(yīng)時間長達(dá)20小時。在中國專利CN1026656274B及歐洲專利EPA0544205中，描述了酶法制備頭孢拉定的側(cè)鏈——雙氫雙氫苯甘氨酸甲酯及乙酯的合成方法，采用雙氫雙氫苯甘氨酸在甲醇或乙醇中，用硫酸成鹽并催化酯化反應(yīng)，經(jīng)回流脫水，并經(jīng)多次反復(fù)地添加溶劑回流、并經(jīng)常壓和減壓濃縮脫除生成的水，回流濃縮次數(shù)要達(dá)到3～4次，甚至超過7次。而蒸出的含水溶劑(甲醇或乙醇)需要再進(jìn)行精餾脫水才能套用。技術(shù)實現(xiàn)要素：：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有雙氫苯甘氨酸甲酯及其硫酸氫甲酯鹽合成技術(shù)的不足，提供一種操作簡單、工序時間短、產(chǎn)品收率高、成本低廉的制備方法。本發(fā)明是通過以下手段來達(dá)到目的的：一種雙氫苯甘氨酸甲酯硫酸氫甲酯鹽的制備方法，其特征在于：在裝有精餾分水裝置的反應(yīng)器中加入雙氫苯甘氨酸和甲醇，加入過量的濃硫酸，雙氫苯甘氨酸與濃硫酸的用量mol比為：1:1～1:2，然后加熱回流進(jìn)行酯化反應(yīng)，再加入共沸帶水劑二氯甲烷，通過精餾塔塔頂不間斷地分出二氯甲烷與水共沸物帶出的酯化反應(yīng)所生成的水，回流帶水一段時間后，雙氫苯甘氨酸酯化反應(yīng)基本完全。進(jìn)一步的設(shè)置在于：雙氫苯甘氨酸與濃硫酸的用量mol比為1:1.2。所述酯化反應(yīng)溫度為70～75℃。所述二氯甲烷加入量為雙氫苯甘氨酸/二氯甲烷＝1:0.5～2.5g/ml。所述甲醇加入量為苯甘氨酸/甲醇＝1:2.5～4g/ml。在反應(yīng)瓶中加入左旋雙氫苯甘氨酸100g和甲醇250ml，攪拌下，滴加硫酸80g，升溫至70～75℃，全回流1h，稍冷，加入二氯甲烷100ml，升溫回流，至頂溫穩(wěn)定在38.1～38.2℃時，開始分餾帶水，分餾出的二氯甲烷/水共沸混合物經(jīng)冷凝，在分水器中分層，水在上層，可從上端分出，下層為二氯甲烷，回流入分餾柱；回流帶水約6h后，基本不出水時，取樣檢測雙氫苯甘氨酸的殘留，計算轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率97.7％，停止反應(yīng)。共分出水相38g，經(jīng)氣相色譜檢測，含水65.6％，甲醇31.2％，二氯甲烷3.2％。在反應(yīng)瓶中加入左旋雙氫苯甘氨酸100g和回收甲醇300ml，攪拌下，滴加硫酸80g，升溫至70～75℃，全回流1h，稍冷，加入回收二氯甲烷120ml，升溫回流，至頂溫穩(wěn)定在38.1～38.2℃時，開始分餾帶水，分餾出的二氯甲烷/水共沸混合物經(jīng)冷凝，在分水器中分層，水在上層，可從上端分出，下層為二氯甲烷，回流入分餾柱；回流帶水約7h后，基本不出水時，取樣檢測雙氫苯甘氨酸的殘留，計算轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率99.1％，停止反應(yīng)。共分出水38.8g，經(jīng)氣相色譜檢測，含水64.3％，甲醇32.5％，二氯甲烷3.2％。酯化反應(yīng)完成后，蒸餾回收二氯甲烷和甲醇，減壓蒸出殘留的甲醇，加入適量的水，用堿中和掉過量的硫酸，調(diào)節(jié)pH1～3，所用堿是指：氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、三乙胺的一種或其水溶液。酯化反應(yīng)完畢，蒸餾出的二氯甲烷和甲醇無需再精餾，可以直接套用于下一批的酯化反應(yīng)。在雙氫苯甘氨酸酯化及后處理過程中，為了避免雙氫苯甘氨酸及其酯化物被空氣中的氧氣氧化，在操作過程中需要在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。得到的雙氫苯甘氨酸甲酯硫酸氫甲酯鹽水溶液，在后續(xù)使用時可以不單獨(dú)拿出固體產(chǎn)物，可直接應(yīng)用于頭孢拉定、頭孢沙定等的酶法合成。反應(yīng)產(chǎn)物雙氫苯甘氨酸甲酯的含量可以采用HPLC方法測定。液相色譜條件：色譜柱：C18柱(200×4.6mm×5um)流動性：20mmol/L磷酸二氫鉀溶液：甲醇＝3:1，磷酸調(diào)節(jié)pH3.9柱溫：30℃檢測波長：220nm計算方法：峰面積外標(biāo)法。本發(fā)明的反應(yīng)原理如下：眾所周知，羧酸與醇的酯化反應(yīng)是一個可逆的平衡反應(yīng)，為達(dá)到高的酯化反應(yīng)收率，需要不斷地移除反應(yīng)生成的水。而簡便地移除酯化反應(yīng)生成的水并不容易，目前大多采用反復(fù)蒸餾出醇和水的方法。雙氫苯甘氨酸甲酯硫酸氫甲酯鹽的合成反應(yīng)路線如下：本發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，如果能夠找到一種合適的共沸帶水劑參與酯化反應(yīng)，在酯化反應(yīng)過程中能夠?qū)⑸傻乃婚g斷地從反應(yīng)體系中移除，對酯化反應(yīng)來說不僅大大簡便，而且對收率會有較大的提高。為此，發(fā)明人進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，通過對常用的、能與水形成共沸而又易于分離的溶劑進(jìn)行比較選擇，驚奇地發(fā)現(xiàn)：二氯甲烷是一個非常合適的共沸脫水劑，因為二氯甲烷與水的共沸點(diǎn)比甲醇低，甚至比二氯甲烷與甲醇的共沸點(diǎn)也要低(參見表1)！這就使得二氯甲烷從酯化反應(yīng)體系中通過與水(和甲醇)共沸移除水分成為可能。在實際應(yīng)用中，可以通過酯化反應(yīng)與分餾塔結(jié)合的方式來實現(xiàn)這一連續(xù)分水的目的。表1：二氯甲烷與有關(guān)溶劑的共沸點(diǎn)及組成參數(shù)表。溶劑沸點(diǎn)℃共沸點(diǎn)℃二氯甲烷含量w％備注二氯甲烷39.838,1(與水)98.5甲醇64.739.2(與二氯甲烷)92.0由于上述技術(shù)方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明在雙氫苯甘氨酸與甲醇酯化的反應(yīng)體系中加入共沸帶水劑二氯甲烷，酯化反應(yīng)與精餾結(jié)合應(yīng)用，酯化過程中生成的水可以方便地且不間斷地從分水器中移除，從而使得酯化反應(yīng)速度更快，酯化反應(yīng)收率更高。2、本發(fā)明采用二氯甲烷共沸脫水的方法，在酯化反應(yīng)過程中就可以實現(xiàn)生成水的直接分離，無需反復(fù)蒸餾和減壓蒸餾甲醇來達(dá)到除水的效果；同時，本發(fā)明中酯化反應(yīng)完全后所蒸出的二氯甲烷和甲醇均可以直接套用，而無需再精餾。因此本發(fā)明可以大大降低甲醇的消耗，并節(jié)省能耗，從而降低雙氫苯甘氨酸甲酯的生產(chǎn)成本。3、本發(fā)明具有操作簡單、工序時間短、產(chǎn)品收率高、三廢排放少及易于處理等優(yōu)勢。具體實施方式：以下結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。實施例1：試驗裝置：500ml玻璃反應(yīng)瓶，裝配有真空保溫的玻璃分流柱，長度為150cm，內(nèi)徑2.5cm，內(nèi)置玻璃彈簧填料；分餾柱頂端配分水器(上端出水)和玻璃冷凝器。試驗操作：在反應(yīng)瓶中加入左旋雙氫苯甘氨酸100g和甲醇250ml，攪拌下，滴加硫酸80g，升溫至70～75℃，全回流1h，稍冷，加入二氯甲烷100ml，升溫回流，至頂溫穩(wěn)定在38.1～38.2℃時，開始分餾帶水，分餾出的二氯甲烷/水共沸混合物經(jīng)冷凝，在分水器中分層，水在上層，可從上端分出，下層為二氯甲烷，回流入分餾柱?；亓鲙s6h后，基本不出水時，取樣檢測雙氫苯甘氨酸的殘留，計算轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率97.7％，停止反應(yīng)。共分出水相38g，經(jīng)氣相色譜檢測，含水65.6％，甲醇31.2％，二氯甲烷3.2％。酯化反應(yīng)完畢，改回流為蒸餾，先常壓蒸出二氯甲烷和部分甲醇，再減壓蒸出殘留的甲醇，至甲醇基本蒸干。蒸出的二氯甲烷和甲醇可以直接套用于下一批反應(yīng)。甲醇蒸餾完畢，降溫至18～20℃，加入100g水，保持以上溫度，0.5小時之內(nèi)用20％氨水，調(diào)節(jié)pH1.8～2.2，攪拌15分鐘。取樣檢測雙氫苯甘氨酸甲酯含量為29.1％(HPLC)，折純雙氫苯甘氨酸甲酯103.21g，收率94.60％。降溫至20℃以下，直接用于酶法合成頭孢拉定和頭孢沙定等。替換實施例：制備方法同實施例1，區(qū)別在于：調(diào)整影響反應(yīng)效果的幾個因素，考察其對反應(yīng)效果的影響。替換例1-1，不加二氯甲烷；替換例1-2，調(diào)整二氯甲烷的用量50ml；替換例1-3，調(diào)整二氯甲烷的用量200ml；替換例1-4，調(diào)整反應(yīng)溫度50～55℃；替換例1-5，調(diào)整反應(yīng)溫度65～70℃；替換例1-6，調(diào)整柱頂溫度37.5～38.0℃；并分別統(tǒng)計其對反應(yīng)收率的影響，如表1所示：表1：不同反應(yīng)條件對收率的影響分析：如表1所示：與不加二氯甲烷相比，加入二氯甲烷并蒸餾脫水，轉(zhuǎn)化率明顯提高。隨著二氯甲烷的用量的提高，收率也相應(yīng)提高，當(dāng)加入量為100ml，效果為最佳，繼續(xù)增加二氯甲烷用量至200ml，收率不再明顯變化。反應(yīng)溫度不到回流溫度(70～75℃)，收率也明顯偏低；柱頂溫度低于38℃，不利于帶走水分，收率下降明顯。因此，最佳工藝為實例1所示條件。實施例2：試驗裝置：500ml玻璃反應(yīng)瓶，裝配有真空保溫的玻璃分流柱，長度為150cm，內(nèi)徑2.5cm，內(nèi)置玻璃彈簧填料；分餾柱頂端配分水器(上端出水)和玻璃冷凝器。試驗操作：在反應(yīng)瓶中加入左旋雙氫苯甘氨酸100g和回收甲醇300ml，攪拌下，滴加硫酸80g，升溫至70～75℃，全回流1h，稍冷，加入回收二氯甲烷120ml，升溫回流，至頂溫穩(wěn)定在38.1～38.2℃時，開始分餾帶水，分餾出的二氯甲烷/水共沸混合物經(jīng)冷凝，在分水器中分層，水在上層，可從上端分出，下層為二氯甲烷，回流入分餾柱?；亓鲙s7h后，基本不出水時，取樣檢測雙氫苯甘氨酸的殘留，計算轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率99.1％，停止反應(yīng)。共分出水38.8g，經(jīng)氣相色譜檢測，含水64.3％，甲醇32.5％，二氯甲烷3.2％。酯化反應(yīng)完畢，改回流為蒸餾，先常壓蒸出二氯甲烷和部分甲醇，再減壓蒸出殘留的甲醇，至甲醇基本蒸干。蒸出的二氯甲烷和甲醇可以直接套用于下一批反應(yīng)。甲醇蒸餾完畢，降溫至18～20℃，加入100g水，保持以上溫度，0.5小時之內(nèi)用15％氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH1.8～2.2，攪拌15分鐘。取樣檢測雙氫苯甘氨酸甲酯含量為28.9％(HPLC)，折純雙氫苯甘氨酸甲酯104.17g，收率95.5％。降溫至20℃以下，直接用于酶法合成頭孢拉定和頭孢沙定等。替換實施例：制備方法同實施例2，區(qū)別在于：調(diào)整影響反應(yīng)效果的幾個因素，考察其對反應(yīng)效果的影響。替換例2-1，甲醇用試劑級，劑量不變；替換例2-2，二氯甲烷、甲醇都用試劑級，劑量不變；替換例2-3，調(diào)整二氯甲烷的用量為60ml；替換例2-4，調(diào)整二氯甲烷的用量為240ml；替換例2-5，調(diào)整甲醇(回收)的用量200ml；替換例2-6，調(diào)整甲醇(回收)的用量400ml；并分別統(tǒng)計其對反應(yīng)收率的影響，如表2所示：表2：不同反應(yīng)條件對收率的影響分析：如表2所示：甲醇和二氯甲烷用試劑級或回收品，收率沒有明顯影響。二氯甲烷用量減少為60ml，收率下降明顯；二氯甲烷用量增加到240ml，收率沒有明顯變化。甲醇(回收)的用量減少為200ml，收率一定的下降；甲醇(回收)的用量增加到400ml；收率沒有明顯變化。因此，綜合選定最佳工藝為實例2所示條件。當(dāng)前第1頁1 2 3