一種用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5′-核苷酸的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5′-核苷酸的方法，將核苷溶于溶劑中，將上述溶液和三鹵氧化磷按照體積流量比2～6∶1分別同時(shí)泵入微通道反應(yīng)裝置中的第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中在-5℃～25℃下保留20～60min，再將冰水和第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中的出料按體積流量比1～5∶1分別同時(shí)泵入第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中在0～5℃下保留10～40min，將第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的出料導(dǎo)入結(jié)晶釜中，加入乙醇或丙酮析晶，得到5′-核苷酸粗品，然后精制得到5′-核苷酸產(chǎn)品。本發(fā)明的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率為90～95%，產(chǎn)品產(chǎn)率高達(dá)85～92%，產(chǎn)品純度（高效液相色譜檢測）99.5%以上。
【專利說明】—種用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5'-核苷酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5'-核苷酸的新方法，屬于化學(xué)合成及工藝領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]5'-核苷酸作為核苷類藥物的重要中間體、保健食品和生化試劑，在農(nóng)業(yè)、食品和醫(yī)藥行業(yè)有著廣泛的用途。尤其是在嬰兒食品和醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用中，有著不可替代的功能。在嬰兒食品中，作為嬰兒食品的添加劑其可以明顯提高嬰兒的免疫能力，促進(jìn)腸道的成熟，促進(jìn)脂蛋白和多不飽和脂肪酸的合成，減少嬰兒感冒和腹瀉等疾病的發(fā)生，有利于嬰兒的正常生長和發(fā)育。在醫(yī)藥領(lǐng)域，臨床實(shí)驗(yàn)表明，5'-核苷酸參與人體代謝，促進(jìn)內(nèi)臟器官改進(jìn)和恢復(fù)，改善骨髓造血功能，可作為治療癌癥病毒的輔助藥物，是一種非常重要的醫(yī)藥原料。5'-核苷酸可使白細(xì)胞過量增生，對于各種放射性物質(zhì)或藥物引起的白細(xì)胞下降、非特異性血小板減少等癥狀有良好的療效，也可用于急、慢性肝炎的治療。
[0003]5，-核苷酸在工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室合成方法中，主要有化學(xué)合成法、生物發(fā)酵法、酶解法等?；瘜W(xué)合成法存在磷?；噭┯昧看?，反應(yīng)時(shí)間長，轉(zhuǎn)化率低，環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。在生物發(fā)酵法中，由于核苷酸極性較大，難透過細(xì)胞膜，因此增加了菌體發(fā)酵生產(chǎn)核苷酸的難度，導(dǎo)致產(chǎn)量較低。酶解法是當(dāng)今生產(chǎn)5'-核苷酸技術(shù)最成熟的生產(chǎn)方法，但其也存在生產(chǎn)周期長、分離與精致工藝復(fù)雜、投資大、加工成本高、容易染菌等局限性。
[0004]化學(xué)合成法在工業(yè)生產(chǎn)中采用大型反應(yīng)釜進(jìn)行生產(chǎn)，此法反應(yīng)時(shí)間長O 8h)，專利CN 102212096A公開了一種利用復(fù)合溶劑及縛酸劑制作5'-胞苷酸的方法，雖然加入縛酸劑將反應(yīng)時(shí)間縮短為4h，但加入的縛酸劑會(huì)產(chǎn)生鹽需要進(jìn)一步除雜提純。三鹵氧化磷投料量大(核苷:三鹵氧化磷=1:4~8)，水解放熱劇烈導(dǎo)致降溫能耗較大。
[0005]因?yàn)?，微反?yīng)器具有分子間擴(kuò)散距離短、微通道的比表面積大、傳熱和傳質(zhì)速度快等優(yōu)點(diǎn)，所以通過微反應(yīng)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的反應(yīng)釜生產(chǎn)5'-核苷酸，可以克服傳統(tǒng)工藝中的缺點(diǎn)，具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5'-核苷酸的新方法，以克服傳統(tǒng)反應(yīng)釜的缺陷及現(xiàn)有技術(shù)中的生產(chǎn)周期長、三鹵氧化磷用量大、能耗高、污染環(huán)境等問題。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5'-核苷酸的方法，包括如下步驟:
[0009](1)將核苷溶于溶劑中，所述的溶劑為磷酸三低級(jí)烷基酯或磷酸三低級(jí)烷基酯與亞砜類溶劑的復(fù)配，核苷與溶劑的質(zhì)量比為1:3~7 ;
[0010](2)將步驟(1)得到的溶液和三鹵氧化磷按照體積流量比2~6:1分別同時(shí)泵入微通道反應(yīng)裝置中的第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中在-5°C~25°C下保留20~60min，再將冰水和第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中的出料按體積流量比I~5:1分別同時(shí)泵入第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中在O~5°C下保留10~40min ;其中，所述的微通道反應(yīng)裝置包含串聯(lián)的第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器和第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器；
[0011](3)將第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的出料導(dǎo)入結(jié)晶釜中，加入乙醇或丙酮析晶，得到5'-核苷酸粗品，然后精制得到5'-核苷酸產(chǎn)品。
[0012]步驟(1)中，所述的核苷為肌苷、腺苷、鳥苷、尿苷、胞苷或胸苷。
[0013]步驟(1)中，所述的磷酸三低級(jí)烷基酯為磷酸三甲酯、磷酸三乙酯或磷酸三丁酯。
[0014]步驟(1)中，所述的亞砜類溶劑為二甲基亞砜或N，N_ 二甲基甲酰胺。
[0015]步驟(1)中，磷酸三低級(jí)烷基酯與亞砜類溶劑體積比為4~6:1。
[0016]步驟(2)中，所述的三鹵氧化磷為三氯氧化磷或三溴氧化磷。
[0017]步驟(2)中，第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器與第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的內(nèi)徑為0.5mm~
5.0_。優(yōu)選的是,第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器為模塊式微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器。第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器為管式微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器
[0018]步驟(2)中，所述的微通道反應(yīng)裝置包含通過管道依次串聯(lián)的第一級(jí)微結(jié)構(gòu)混合器、第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器、第二級(jí)微結(jié)構(gòu)混合器、第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器和產(chǎn)品儲(chǔ)罐。第一原料儲(chǔ)罐和第二原料儲(chǔ)罐分別通過泵與第一級(jí)微結(jié)構(gòu)混合器相連通，第三原料儲(chǔ)罐通過泵與第二級(jí)微結(jié)構(gòu)混合器連通，第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器由管狀溫度控制模塊控制溫度。本發(fā)明可采用現(xiàn)有技術(shù)中的微通道反應(yīng) 器，可自行組裝或直接從市場上購買。
[0019]步驟(3)中，精制的方法包括-10~_5°C冰凍、減壓蒸餾和重結(jié)晶。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的主要優(yōu)勢:
[0021]1、本發(fā)明通過微通道反應(yīng)器生產(chǎn)5'-核苷酸，反應(yīng)時(shí)間短(小于50min)，產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率高，能量消耗低，操作簡便，安全性高，能有效克服傳統(tǒng)反應(yīng)釜的缺點(diǎn)。
[0022]2、本發(fā)明可有效的減少三鹵氧化磷的用量(從原來的4~8eq減少到2~5eq)克服了現(xiàn)有技術(shù)中三鹵氧化磷用量大，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)成本高，后期水解放熱劇烈，能耗高等缺點(diǎn)。
[0023]3、本發(fā)明的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率為90~95%，產(chǎn)品產(chǎn)率高達(dá)85~92%，產(chǎn)品純度(高效液相色譜檢測)99.5%以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的反應(yīng)路線示意圖；
[0025]圖2為代表性產(chǎn)物胞苷酸的液相色譜圖(液相條件:254nm，磷酸二氫銨緩沖鹽，漢邦C18液相柱)；
[0026]圖3為代表性產(chǎn)物胞苷酸的1H NMR ；
[0027]圖4為代表性產(chǎn)物胞苷酸的13C NMR ；
[0028]圖5為代表性產(chǎn)物胞苷酸的31P NMR ；
[0029]圖6為代表性產(chǎn)物胞苷酸的質(zhì)譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]根據(jù)下述實(shí)例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
[0031]以下實(shí)例所使用的微通道反應(yīng)裝置包含通過管道依次串聯(lián)的第一級(jí)微結(jié)構(gòu)混合器、第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器、第二級(jí)微結(jié)構(gòu)混合器、第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器和產(chǎn)品儲(chǔ)罐。第一原料儲(chǔ)罐和第二原料儲(chǔ)罐分別通過泵與第一級(jí)微結(jié)構(gòu)混合器相連通，第三原料儲(chǔ)罐通過泵與第二級(jí)微結(jié)構(gòu)混合器連通，第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器由管狀溫度控制模塊控制溫度。本發(fā)明可采用現(xiàn)有技術(shù)中的微通道反應(yīng)器，可自行組裝或直接從市場上購買，具體型號(hào)為:
[0032]所述微結(jié)構(gòu)混合器為slit plate mixer LH25 (Hastelloy C);購自于 EhrfeldMikrotechnik BTS GmbH，型號(hào)為 0109-4-0004-F。
[0033]所述微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器為meander reactor HC> sandwich reactor HC> fixed bedmeander reactor HC ;優(yōu)選 sandwich reactor HC,購自于 Ehrfeld Mikrotechnik BTSGmbH，第一級(jí)和第二級(jí)型號(hào)分別為 0211-2-0314-F ;0222-2-2004_F。
[0034]所述管狀溫度控制模塊，購自于Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH,型號(hào)為0501-2-1004-F。
[0035]實(shí)施例1:
[0036]將尿苷與磷酸三甲酯質(zhì)量比為1:5的尿苷磷酸三甲酯溶液(第一原料儲(chǔ)罐)和三氯氧化磷(第二原料儲(chǔ)罐)按照摩爾比為1:4 (體積流速比為3:1)分別注入第一微結(jié)構(gòu)混合器并進(jìn)入第一微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，在微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中常溫常壓下停留25min進(jìn)行反應(yīng)。與此同時(shí)，將冰水(第三原料儲(chǔ)罐)，通過另一個(gè)恒流泵與第一微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的流出料分別注入第二微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，其中流出料與冰水的摩爾比為1:6(體積流速比為1:1)，并且在第二微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器5°C常壓下停留IOmin進(jìn)行反應(yīng)，第二微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器通過一段長的聚四氟毛細(xì)管將料液注入產(chǎn)品儲(chǔ)罐，產(chǎn)品儲(chǔ)罐需保持低溫。然后將產(chǎn)品儲(chǔ)罐的產(chǎn)物通過結(jié)晶精制后得到5丨-尿苷酸。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率為93%，產(chǎn)率為90%，產(chǎn)品純度(高效液相色譜檢測)99.5%以上。
[0037]實(shí)施例2:
[0038]將尿苷與磷酸三甲酯質(zhì)量比為1:5的尿苷磷酸三甲酯溶液(第一原料儲(chǔ)罐)和三氯氧化磷(第二原料儲(chǔ)罐)按照摩爾比為1:3 (流速比為4:1)分別注入第一微結(jié)構(gòu)混合器并進(jìn)入第一微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，在微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中常溫常壓下停留40min進(jìn)行反應(yīng)。與此同時(shí)，將冰水(第三原料儲(chǔ)罐)，通過另一個(gè)恒流泵與第一微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的流出料分別注入第二微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，其中流出料與冰水的摩爾比為1:6(流速比為1:1)，并且在第二微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中5°C常壓下停留IOmin進(jìn)行反應(yīng)，第二微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器通過一段長的聚四氟毛細(xì)管將料液注入產(chǎn)品儲(chǔ)罐，產(chǎn)品儲(chǔ)罐需保持低溫。然后將產(chǎn)品儲(chǔ)罐的產(chǎn)物通過結(jié)晶精制后得到5'-尿苷酸。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率為90%，產(chǎn)率為85%，產(chǎn)品純度(高效液相色譜檢測)99.5%以上。
[0039]實(shí)施例3:
[0040]將尿苷與磷酸三甲酯質(zhì)量比為1:5的尿苷磷酸三甲酯溶液(第一原料儲(chǔ)罐)和三氯氧化磷(第二原料儲(chǔ)罐)按照摩爾比為1:5 (流速比為2.5:1)分別注入第一微結(jié)構(gòu)混合器并進(jìn)入第一微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，在微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中常溫常壓下停留20min進(jìn)行反應(yīng)。與此同時(shí)，將冰水(第三原料儲(chǔ)罐)，通過另一個(gè)恒流泵與第一微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的流出料分別注入第二微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，其中流出料與冰水的摩爾比為1:6(流速比為1:1) ，并且在第二微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器5°C常壓下停留IOmin進(jìn)行反應(yīng)，第二微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器通過一段長的聚四氟毛細(xì)管將料液注入產(chǎn)品儲(chǔ)罐，產(chǎn)品儲(chǔ)罐需保持低溫。然后將產(chǎn)品儲(chǔ)罐的產(chǎn)物通過結(jié)晶精制后得到5'-尿苷酸。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率為95%，產(chǎn)率為91%，產(chǎn)品純度(高效液相色譜檢測)99.5%以上。
[0041]實(shí)施例4-8:
[0042]采用同實(shí)施例1相同的條件，所不同的是，實(shí)施例4以肌苷替換尿苷；實(shí)施例5以腺苷替換尿苷；實(shí)施例6以鳥苷替換尿苷；實(shí)施例7以胞苷替換尿苷；實(shí)施例8以胸苷替換尿苷；得到對應(yīng)的5,-核苷酸的轉(zhuǎn)化率，產(chǎn)率及純度見表1。
[0043]表1
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5'-核苷酸的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將核苷溶于溶劑中，所述的溶劑為磷酸三低級(jí)烷基酯或磷酸三低級(jí)烷基酯與亞砜類溶劑的復(fù)配，核苷與溶劑的質(zhì)量比為1:3~7 ; (2)將步驟(1)得到的溶液和三鹵氧化磷按照體積流量比2~6:1分別同時(shí)泵入微通道反應(yīng)裝置中的第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中在_5°C~25°C下保留20~60min，再將冰水和第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中的出料按體積流量比I~5:1分別同時(shí)泵入第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中在O~5°C下保留10~40min ;其中，所述的微通道反應(yīng)裝置包含串聯(lián)的第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器和第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器； (3)將第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的出料導(dǎo)入結(jié)晶釜中，加入乙醇或丙酮析晶，得到5'-核苷酸粗品，然后精制得到5'-核苷酸產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5'-核苷酸的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的核苷為肌苷、腺苷、鳥苷、尿苷、胞苷或胸苷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5'-核苷酸的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的磷酸三低級(jí)烷基酯為磷酸三甲酯、磷酸三乙酯或磷酸三丁酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5'-核苷酸的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的亞砜類溶劑為二甲基亞砜或N，N-二甲基甲酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5'-核苷酸的方法，其特征在于，步驟(1)中，磷酸三低級(jí)烷基酯與亞砜類溶劑體積比為4~6:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用微`通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5'-核苷酸的方法，其特征在于，步驟(2 )中，所述的三鹵氧化磷為三氯氧化磷或三溴氧化磷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5'-核苷酸的方法，其特征在于，步驟(2)中，第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器與第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的內(nèi)徑為0.5mm~5.0_。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5'-核苷酸的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述的微通道反應(yīng)裝置包含通過管道依次串聯(lián)的第一級(jí)微結(jié)構(gòu)混合器、第一級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器、第二級(jí)微結(jié)構(gòu)混合器、第二級(jí)微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器和產(chǎn)品儲(chǔ)罐。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)生產(chǎn)5'-核苷酸的方法，其特征在于，步驟(3)中，精制的方法包括-10~-5°C冰凍、減壓蒸餾和重結(jié)晶。
【文檔編號(hào)】C07H1/00GK103483408SQ201310428149
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】應(yīng)漢杰, 朱晨杰, 唐成倫, 郭凱, 何偉 申請人:南京工業(yè)大學(xué)