阿莫西林中间体的制备及拆分.docx

D■对轻慕苯卄氨酸(D-p-hydroxyphcnylglycinc,D-HPG)Jt学名为Da氨基对疑基苯乙酸， 分子式为C8H9NO3,分子最为167. 2,是白色固体粉末，熔点为240°C,微溶于乙醇和水.D■对帑 基苯甘氨酸是合成广谱抗生素阿莫西林、头砲疑氨节的重要原料［1］,因此D•对轻基苯甘氨酸 的合成研究具有重要的应用价值•国内外都是先合成外消旋的DL■对疑基苯廿氨酸(DL-HPG), 然示用化学或生物技术拆分法获得D■对疑基苯甘氨酸.现就国内外关于D■对瓮基苯甘氨酸 合成工艺的研究进展进行综述.1 DL •对轻基苯甘氨酸的制备DL・对拜基苯甘氨酸的制备主耍有苯甲醛法和乙醛酸法两种路线.1. 1苯甲醛法［2］苯甲醛法用对症基苯「卩醛，碳酸氢镂与貳化钠环介成对症某苯海因，再经碱性水解，开环制备 DL ■对拜基苯甘氨酸.反应方程式如下：这利哈成路线利用最早，也比较成熟，但是该路线收率不高，且需要使用剧毒品氤化钠，现已很 少使用.1.2乙醛酸法乙醛酸法是上批纪90年代才形成的，是以乙醛酸为原料来合成D■对疑基苯甘氨酸.1.2. 1对耗基扁桃酸氨解法对拜基扁桃酸氨解法是以苯酚、乙醛酸为原料，氨基甲酸钱为氨 化剂在50〜70°C进行反应，通入N2保护，可以得到纯度大于99%的D■对径基苯U•氨酸，收率达 到65%以上仮应条件较易控制⑶.其反应式为：HiO, CiHsOH. 50 tNHjCOONH,H1.2.2乙醛酸、苯酚、氨基磺酸法用乙醛酸、苯酚与钱盐作用，一步法合成DL-HPQ此法原料易得、价格便宜，但反应时间长, 收率偏低.现在对此法进行改进，以氨基磺酸代替原工艺中的钱盐，则反应收率高，且示处理也 容易进行,若添加适当的催化剂，可进一步缩短反应时间.此法在我国石家庄、武汉等厂家普遍 采用.使用乙醛酸、苯酚、氨基磺酸［4］制得DL-HPG,温度控制在40〜60°C,反应5〜6 h,对轻基 苯甘氨酸的收率为66. 7%,经母液套用示，收率可以达到83. 8%.加入和转移催化剂节基三乙 基氯化钱［5］,可将亲汕性的苯酚转移到亲水性的乙醛酸相中，使反应较易进行.单程收率达 70%以上，母液冋收套用后总收率达75%以上,经高效液相色谱法测得产品纯度为99. 1%.此法反应时间短、收率高.1.2.3对梵基苯海因水解法ScharderS, dehmlow E V［6］用乙醛酸、尿素与苯酚作用生成对■疑基苯海因，再进行水解得目标 化 合 物^ 其 反 应 式为 ：CHO| + COOHOII .NH2CNH；NaOH refluxHOY 2_ COOH nh2此外还冇一些合成方法，以苯酚、乙醛酸为原料，氨水⑺为氨化剂采用蝕优工艺合成r DL-HPG.以邻苯二甲酰亚胺［8］代替氨基磺酸，选用季钱盐十八烷基二甲:基节基氯化钱为相转 移催化剂,产品收率可达83. 5%,纯度可达99%以上.反应条件温和、工艺简单，提高了产品收 率和纯度，此工艺具有一定的工业推广价值•比较以上各种方法对以看出，由于乙醛酸、苯粉、 氨基磺酸法具有步骤少、收率高、成本低等优点，从而得到了广泛应用.2 DL-HPG的拆分在拆分技术上，近几年国内外常用的主要有化学拆分法和生物晦法.2.1化学拆分法化学拆分法是广泛使丿IJ的一种方法•该法利川手性试剂与对耗基苯甘氨酸反应,牛成两个非对 映界构体，再利用两个非对映界构体的物理性质的不同将其拆分•最后把这两个非对映界构体 分别复原为原来的对映体.以d・3■漠樟脑・8■磺酸镀盐［9］为拆分剂，在水杨醛存在下，使拆分和L■对帑基苯甘氨酸消旋同 时进行，拆分外消旋对轻基苯甘氨酸得到阿莫四林等的侧链酸D■对疑基苯甘氨酸，总收率为 70%, 光 学 纯 度 >99%. 其 反 应 式 为 ：以DL■对％基苯廿氨酸为原料，酯化后与D・酒石酸［10］成盐，利用D■型和L■型盐在甲妙卩溶解 度的不同,D・型盐先析出,经水解、中和得到D•对疑基苯甘氨酸，总收率为61%.此法原料易得、 工艺简单、成木低•在拆分体系中加入苯卬醛可直接将L•对轻基苯廿如酸消旋重新拆分，能使 步骤简化，收率有所提高.2. 2生物酶法生物酶法是当前国内外研究比较多的拆分方法，生物酶法具冇光学活性单一、能源消耗少、 “三废"污染小等优点.海因陆能选择性地将外消旋DL■对疑基苯海因中D型水解为N・氨甲酰・D•対軽基苯廿氨酸 (NC-D-HPG),残留对梵基苯海因在中性或碱性条件卜;会迅速自发地消旋为DL•对％基苯 海因.因此，消旋的DL•对轻基苯海因最终接近于完全转化为D-HPG.酶拆分法包括一步酶一 步化学法和二步酶法，前者是用海因酶将DL-HPG水解为NC・D・HPG再用化学法将其水解为 D-HPG.随着N・氨甲酰水解酶在自然界中被发现,二步酶法生产D-HPG 1=1前已成为研究的热 点［11］.据文献报道:分离出来的 Burkholderia cepaciaJS-02［12］> Sinorhizobium morelensS-5［13］菌株能 产生高活性的对疑基苯海因酶和N・氨甲酰水解酶，可以把对■疑基苯海因转化成D■对疑基苯 廿氨酸.这样就省去了先合成外消旋混合物再拆分的繁琐步骤，可直接得到期望产物.3结语乙醛酸、苯酚、氨基磺酸法现已普遍应川在工业牛产，具有步骤少、收率高、成本低等优点.随着拆分技术的发展，研发D-HPG的前景更好.为了实施绿色化学，侣导绿色合成，应注重不对 称合成技术的研究开发,利用不对称合成技术直接得到期望的化合物构型D-HPG,避免了繁 琐的拆分，简化了后处理操作，也减轻了环保压力.其它文献：1「DrHPG的合成化学合成是工业上生产DrHPG普遍采用的方法，但近年来，随着环保要求的不断提高和生 物陆技术在手性氨基酸药物中的研究的不断进展，利用生物催化合成DrHPG逐渐成为研究 的热点［2〜4］。

1. 1 r生物催化合成法与化学合成方法相比，生物催化法具有环境污染小、反应条件温和、选择性和转化率高等 优点，但生物菌种的筛选较为困难，投资大，生物陋容易失活，无法大规模连续化生产对于生 物催化合成法的研究主要集中在利丿IJ D丄「対疑基苯海因(D, L「HPH )为原料经廨催化合成 DrHPG ±o1. 1. 1 r单酶法单酶法实际上分两步［5, 6］,第一步使用D「海因酶(EC 3. 5.2.2)作用在底物D,L「HPH上, 使其进行不対称开环生成N「氨基甲酰「D「対疑基苯片氨酸；笫二步再将N「氨基甲酰「D「 对疑基苯口氨酸用化学方法水解脱去氨甲酰基得DrHPGo该方法的优点在于D「海因酶能选择性水解 D「H PH,而L「H PH在碱性条件下可以自发消旋为D, L「HPH,底物的利用率达到100%, 但反应第二步采用化学方法水解，污染问题仍较为严重1. 1.2 r两菌两酶法随着D「氨基甲酰水解酶(EC 3. 5. 1)的发现，使由D, LrHPH合成D「HPG的两菌两酶法 得以实现［7,8］培养用来提取D「海因臨和D「氨基甲酰水解酶适合的菌种是该法的关键(见下 式)D•海因酶 >D■氨甲酰水解梅-I>HPG「「许多菌种都可以用来提取D「海因陋，如土壤杆菌,嗜热脂肪芽他杆菌，根瘤农杆菌，假 单胞杆菌，大肠杆菌等［9〜18］。

D「海因陆催化对轻基苯海因的反应一般在碱性缓冲溶液中 进行，反应的转化率鮫化学合成耍高许多Oliver Keil等［9］成功从嗜热菌种提取出D「海 因酶，该酶在pH = 8. 5缓冲溶液中催化对拜基苯海因水解，反应温度70「，转化率达75%以 上;Chen等［11］从重组的大肠杆菌BL21 ( DE3)中提取出海因酶,该酶在40r , pH= 8. 5 的缓冲溶液中进行催化反应，对疑棊苯海因的转化率达到了 95%0游离的D「海因陆対环境 頌感,活性一般只能持续一到两周时间，容易失活,J1反应完后无法回收，无法重复使用，而酶 的固载可克服这些缺点,因此成为近些年研究的重点［19〜23］Jia等［24］用戊二醛活化的聚 苯乙烯阴离子交换树脂对D「海因酶进行固载，D「海因酶中的氨慕与戊二醛的醛慕结合生 成Schiffr base,使D「海因酶更加稳定，提高了酶的活性固载后陋的活性在30 h内没有 变化,100 d后仍能保持90%o D「氨基甲酰水解酚的寿命比D「海因輛要短得多，一•般只 能维持十几个小时，但其催化活性瓶反应的转化率往往达到100%，因此D「氨基甲酰水解 酶和它的固载方法的研究具有非常重要的意义［25〜32］。

Chao等［33］对D「氨基甲酰水解 酶carbamolyase CBL303进行了固载，其半衰期由17h提高到了 210h,酶重复使用16次 后，底物的转化率仍能达到100%1. 1. 3 r 一菌两酶法研究发现，从某些菌种可以同时产生D「海因酶和D「氨基甲酰水解酶，如假单胞菌、土壤 杆菌等，这使得原来两步的反应变为一步完成Jiang等［34］从菌种Bur kholder ia cepacia JSr02中同时提取了 D「海因酶和D「氨基「卩酰水解酶，将其用于由对疑基苯海因水解制备 对拜基苯甘氨酸的反应中取得了很好的结果，D「对轻基苯LT氨酸的摩尔收率达94%o为了 实现催化剂的重复使用，Amaz等［35, 36］同样对一步反应中的D「海因酚和D「氨基甲酰 水解酶的固载进行了研究使用海藻酸盐对D「海因酶和D「氨基甲酰水解酶进行包埋，固载 后反应重复进行6次，酶的活力依然没冇减弱，但反应的收率只冇50%o Amaz等［3 7］对固载试剂 进行了改进,使用海藻酸盐和壳聚糖的复合物对两种酶进行包埋，DrHPG的收率提高到 80%导致收率明显下降的原因是D「海因酚的活性比D「氨基甲酰水解酶高许多，随着反 应的进行，对轻基苯海因水解速度将大于N「氨甲酰基「D「对拜基苯甘氨酸的水解速度，导 致了中间产物N「氨甲酰基「D「对瓮基苯甘氨酸的不断积累，使反应的收率下降。

为了解决 上述问题，Liu等［38］和Hiroy uki等［39］分别对人肠杆菌的基因片段进行了重组，使得从重 组的大肠杆菌提取的D「海因陋和D「氨基甲酰水解酶Z间的活性差界减小，减少了小间 产物N「氨甲酰基「D「对泾基苯生氨酸的积累，提高了收率(95. 2%和98% )1.2 r D r HPG的化学合成方法化学合成因其具有牛产工艺简单，易于操作等优点，是目前中国工业化生产DpHPG普遍采 用的方法方法是先制备D,L「HPG,再对其进行拆分得到DrHPGo D,L「HPG合成方法 主要有以下儿种1.2. 1 r对甲氧基苯甲醛法该法是早期用于工业生产D,L「HPG的合成方法对甲氧基苯甲醛与孰化钠在水溶液或醇 溶液中，经环合、 加压碱水解和脱甲基，得到 D,CH3CHO ,^/NH4HCO3ch3(LH该反应中使川剧毒的氤化钠，反应路线长,收率低，碱水解步骤需要高压,对设备的要求条件较 高，目前已经逐步被淘汰1. 2. 2 r对疑基苯甲醛法（Strecker氨基酸合成法）Strecker氨棊酸合成法也是较早用于合成D,L「HPG的方法［40］即用对疑基苯甲醛与鼠 化物作用牛成对梵基「「「氨基苯乙睛，然后酸性水解成目标化合物，该法工艺较成熟，收率较 高，反应吋间短，但使用的对疑基苯甲酸价格较高，也同样使用了剧毒的氧化物件产中存在含 CN・的废水和HCN的处理问题,目前已经很少冇厂家采用。

ICHO-^y-CH—CN — D.L-HPG刘长春⑷.⑵对上述合成路线进行了改进，以 对轻基苯甲醛、氯仿和氨水为原料，用相转移催化 剂（PTC）和彷环糊精（什CD）组成的复合催化剂, 。