頭孢克洛活性側鏈苯甘氨酸甲酯鹽酸鹽合成

鄭貴賢

（浙江昂利康制藥有限公司，浙江 嵊州 312400）

D-(-)-苯甘氨酸甲酯是酶法合成頭孢克洛、頭孢氨芐的側鏈活性酯[1]。苯甘氨酸甲酯上氨基易氧化變質、易聚合，穩定性較差不利于保存[2]，從而有必要將其氨基進行保護，比如制備成鹽酸鹽形式或硫酸鹽形式。苯甘氨酸甲酯硫酸鹽通常是將苯甘氨酸在硫酸甲醇溶液中進行回流而制得[3]，該法反應簡單易行，但是生成的苯甘氨酸甲酯硫酸鹽從目前可知方法中都無法從反應體系中以固體的形式提取出來，通常是將其制備成水溶液直接用于酶法頭孢克洛[4]、頭孢氨芐[5]的合成中；這就造成其水溶液的雜質較多，且無法長期保存的缺點，影響生物酶的使用壽命和實驗中投料配比的計算。而苯甘氨酸甲酯鹽酸鹽則可以以固體的形式存在，更有利于長期保存和酶法合成實驗中投料配比的精確計算，因此在酶法合成頭孢克洛、頭孢氨芐實驗初期，采用苯甘氨酸甲酯鹽酸鹽作為側鏈活性酯進行實驗，更有利于活性生物酶的篩選和投料配比的確定。

目前文獻報道的苯甘氨酸甲酯鹽酸鹽的合成方法主要有四種：一是氨基酸與2,2-二甲氧基丙烷在鹽酸作用下反應，得到相應的氨基酸甲酯鹽酸鹽[6]；二是氨基酸與氯化氫氣體的甲醇溶液反應來制備相應的氨基酸甲酯鹽酸鹽[7]；三是氨基酸與氯化三甲基硅烷的甲醇溶液反應來制備相應的氨基酸甲酯鹽酸鹽[8]；四是氨基酸與氯化亞砜的甲醇溶液反應來制備相應的氨基酸甲酯鹽酸鹽[9]。第一種方法操作步驟多、總收率不高；第二種方法由于反應中生成的等摩爾水難以除去，使得反應進行不徹底，通常轉化率只有93%，析出的產物純度只有96%，而且母液含水量增高無法套用增大溶劑回收壓力；第三種方法原料價格較貴且產生大量副產物三甲基硅醇或三甲基硅醚，影響產物的純化；第四種方法簡便易行。宋霞等曾經提出了在0℃以下形成二氯亞砜甲醇溶液再與氨基酸回流反應，最后將反應物濃縮至干，得到氨基酸甲酯鹽酸鹽[10-11];但是這樣做一方面要維持0℃低溫，不利于工業化生產，另一方面產物是直接由反應液濃縮干，無法除去化學反應過程中副產物，致使產物純度根本就達不到要求。

本文就是在第四種方法基礎上深入研究，克服原有報道中的一系列難題，以D-(-)-苯甘氨酸為原料，在氯化亞砜-甲醇溶液中進行酯化反應，成功合成標題化合物。反應條件溫和，二氯亞砜-甲醇溶液不需在0℃形成，只要在35℃以下形成即可，甲酯化溫度控制在55℃～60℃，目標產物利用強酸置換弱酸的原理直接在反應體系中析出，無需再進行精制，純度99.5%以上。而且反應母液可以直接循環套用，總收率95%以上。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

X-4數字顯示顯微熔點測定儀 （北京泰克儀器有限公司）；WZZ-ZB自動旋光儀 （上海精密科學儀器有限公司）；LC-10AT高效液相色譜分析儀（島津）；S212恒速攪拌器（上海申順生物科技有限公司）；W-O恒溫油水浴鍋（上海申順科技有限公司）。

D-(-)-苯甘氨酸（工業級）;甲醇（工業級）；氯化亞砜（工業級）；氫氧化鈉（工業級）；異丙醇（工業級）。

1.2 實驗步驟

在500 mL四口燒瓶中安裝四氟攪拌漿、0℃～100℃溫度計、回流冷凝管和恒壓滴液漏斗，在冷凝管上方出口處安裝尾氣吸收裝置，將尾氣導入氫氧化鈉溶液中（注意安裝尾氣吸收裝置時必須有防止倒吸裝置）。安裝完畢后向500 mL四口燒瓶中加入160 mL甲醇，攪拌，冷卻下慢慢滴加二氯亞砜 46.4 g（0.39 mol）,此時放熱較多，控制體系溫度在35℃以下。二氯亞砜滴加完畢后，拿下恒壓滴液漏斗，加入D-(-)-苯甘氨酸45.3 g（0.3 mol），用5 mL甲醇沖洗瓶壁，蓋好塞子，設定油溫65℃～70℃，開始用W-O恒溫油水浴鍋加熱升溫，當反應體系溫度升到45℃以上時，可以觀察到苯甘氨酸固體快速溶解并有少量二氧化硫氣體冒出，當體系溫度提高到52℃以上時二氧化硫氣體冒出速度加快，且反應體系中苯甘氨酸固體迅速溶清呈淡黃色的澄清透明液體，物料澄清后20～40 min，體系自動析出白色針狀固體，加快攪拌速度使固體分散開，控制溫度在55℃～60℃回流反應2～3 h，此時二氧化硫基本不逸出。反應完畢后將物料降溫到常溫，用布氏漏斗過濾抽干，母液洗滌一遍抽干。收集母液待套用(可循環套用10次以上)，濾餅用異丙醇50 mL洗滌，充分抽干，在70℃以下真空烘干，得到57.5 g（0.285 mol）白色針狀結晶性粉末，純度99.5%以上，m.p.189 ℃～191℃,=-118°(C=1,H2O)。 與 CAS19883-41-1中熔點、比旋光度要求一致。

2 結果與討論

二氯亞砜-甲醇溶液無需在0℃以下形成，形成溫度與反應沒有直接關系，從保護操作人員的角度出發，保持35℃以下即可。甲酯化反應溫度是影響反應產率的主要因素，尤其是反應溫度一旦升高到65℃產率急劇下降，這與在此溫度條件下反應體系中生成的氯化氫氣體大量溢出造成體系的氯化氫濃度不足以使弱酸性的產物充分析出有關，溫度過低反應體系較粘稠，析出的產物結晶較細，不利于產品純度的提高，因此溫度最佳范圍在55℃～60℃。在此溫度條件下苯甘氨酸甲酯鹽酸鹽可直接從反應體系中析出無需再進行精制，純度99.5%以上，而且反應母液可以直接循環套用，總收率95%以上。與現有合成方法相比，該法具有反應條件溫和無需深冷等特點，反應后處理簡便，反應母液可直接循環套用，產物純度高不需進一步提純等優點。

[1]Chen B C,Skoumbouis A P,GUO P,et al.A facile method for the transformation of N-(tert-butoxycarbonyl)a-amino acids to N-unprotected a-amino methyl esters[J].J.Org.Chem.,1999,64(25):9294-9296.

[2]曾向潮，徐石海，李毅群，等.N-(2-吡咯甲酰基)氨基酸甲酯的合成[J].有機化學，2004,24（7）：802-805.

[3]王景翔.D-(-)-苯甘氨酸甲酯的合成[J].石家莊化工，1997(4)：20.

[4]哈羅德·莫洛·穆迪，西奧多瑞思·約翰內斯·格德弗里德·瑪利亞·杜勒恩范.合成頭孢克洛的方法：CN，200580045005.5[P].2007-12-19.

[5]方長明，陳舒明，劉愛紅.頭孢氨芐的酶法制備工藝研究進展[J].中國醫藥工業雜志，2002，33（1）：38-40.

[6]Julian R R.The methyl esterification of amino acids with 2,2-dimethoxypropane and aqueous hydrogen chloride[J].J.Org.Chem.,1963,28(10):2898.

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[9]Anderson P G,Guijarro D,Tanneb D.Preparation and use of aziridin-o alcohols as promoters for the enantioselective addition of dialkylzine reag-Nts to N-(diphenylphosphinoyl)imines[J].J.Org.Chem.,1997,62(21):7364-7375.

[10]宋霞，陳敏，孫露.二氯亞砜-甲醇溶液中合成氨基酸甲酯鹽酸鹽的研究[J].化學試劑，2007,29（11）：687-688,690.

[11]熊維，申東升，王國華.（+）-鄰氯苯甘氨酸甲酯鹽酸鹽的合成工藝研究[J].化學試劑，2008,30（12）：927-928,934.