一種左旋5-羥基色氨酸的簡(jiǎn)便合成新方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種左旋5-羥基色氨酸的合成新方法。該方法的特征在于以5-溴吲哚和3-溴-2-羥亞胺基-丙酸酯為原料，通過(guò)Michael加成反應(yīng)將2-羥亞胺基-丙酸酯側(cè)鏈連接于吲哚的3-位上，然后再經(jīng)過(guò)還原反應(yīng)、水解反應(yīng)和拆分制備了左旋5-羥基色氨酸。本發(fā)明方法具有合成路線短、原料易得、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)品收率高、成本低等優(yōu)勢(shì)，克服了傳統(tǒng)化學(xué)合成左旋5-羥基色氨酸的方法合成路線長(zhǎng)、產(chǎn)物得率低、生產(chǎn)成本較高和對(duì)環(huán)境污染較大等問(wèn)題。本方法具有較大應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種左旋5-羥基色氨酸的簡(jiǎn)便合成新方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】: 本發(fā)明屬于天然有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，它涉及一種由5-溴吲哚和3-溴-2-羥亞胺基-丙酸酯制備左旋5-羥基色氨酸的簡(jiǎn)便方法。[0002]【背景技術(shù)】: 左旋5-羥基色氨酸(L-5-hydroxytryptophan,簡(jiǎn)寫(xiě)為5-HTP)是人體內(nèi)一種叫Serotonin霍爾蒙的前驅(qū)物質(zhì)，人類(lèi)需攝入一定量5-HTP才能保證這種賀爾蒙的相對(duì)平衡。5-HTP也是重要的抑制神經(jīng)傳遞素復(fù)合胺(5-HT)的前體物質(zhì)，這種復(fù)合胺廣泛分布于人體腦部、血小板、腸胃、中樞神經(jīng)系統(tǒng)等部位，是腦部控制情緒、行為、胃口、睡眠、沖動(dòng)的重要化學(xué)物質(zhì)。另外，復(fù)合胺可促進(jìn)情緒、神經(jīng)系統(tǒng)的健康，可抑制食欲，減少脂肪攝取，減少焦慮，控制情緒，促進(jìn)睡眠。目前國(guó)內(nèi)可穩(wěn)定生產(chǎn)保健品，例如“優(yōu)速達(dá)”等，產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)得到歐美等國(guó)家的認(rèn)可。[0003]5-HTP傳統(tǒng)方法主要是從豆科灌木植物加納谷物Griffonia simplicifolia的干燥種子提取獲得。而這種野生植物生于非洲加納、象牙海岸和多哥等西非國(guó)家，資源非常有限，所以價(jià)格昂貴。例如專(zhuān)利(CN101648900)報(bào)道了一種以非洲產(chǎn)加納籽為原料的超臨界萃取的方法:首先將加納籽除油，然后粉碎物料用水與醇類(lèi)溶劑的混合溶液提取3~5次，所得提取液，經(jīng)超濾后，再經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂吸附，洗脫，真空濃縮，低溫結(jié)晶步驟得到高純度的5-HTP干粉。該工藝是具有提取條件穩(wěn)定，無(wú)有害溶劑污染，產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)。但是，該方法生產(chǎn)原料完全依賴于加納籽的產(chǎn)量和采收期，年度生產(chǎn)不穩(wěn)定，生產(chǎn)成本較高。[0004]化學(xué)合成是獲取更便宜5-HTP的有效途徑。目前報(bào)道的主要合成方法有三種:第一種方法是(專(zhuān)利CN101323586)以色氨酸和羥基乙酸為原料，在高壓反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行羥化反應(yīng)獲得多羥基色氨酸，然后在色氨酸酶的催化下，堿性條件水解獲得5-HTP產(chǎn)物。該方法反應(yīng)步驟多，獲得5-HTP的條件不穩(wěn)定，需要嚴(yán)格的拆分純化條件，而且反應(yīng)過(guò)程中能耗巨大，因此一直未能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。第二種方法就是(專(zhuān)利CN 102351775A)以L-色氨酸為起始原料，經(jīng)過(guò)酯化、N-乙?；?、還原、氧化、重排和脫保護(hù)基六步反應(yīng)合成了左旋5-羥基色氨酸。最后粗產(chǎn)物再經(jīng)冷卻結(jié)晶，母液通過(guò)大孔樹(shù)脂柱吸附、洗脫、濃縮、冷卻析晶等步驟得到了左旋5-羥基色氨酸晶體。該方法具有原料廉價(jià)易得、操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高、質(zhì)量好、環(huán)境污染較小等優(yōu)點(diǎn)，但是其也存在反應(yīng)步驟多，總收率低等不足(45%左右)。第三種是(CN102212028A)以3-甲基-4-硝基苯酚或者以3-甲基苯酚為原料，經(jīng)羥基保護(hù)、N，N- 二甲酰胺二甲基縮甲醛縮合、氫化反應(yīng)、Mannich反應(yīng)、乙酰胺基丙二酸二乙酯對(duì)接、水解反應(yīng)、酶拆分及脫保護(hù)反應(yīng)9步反應(yīng)得到產(chǎn)品。但是該方法存在反應(yīng)步驟多，總收率低等不足。利用生物工程技術(shù)制備5-HTP也是尋求更為高效、安全的生產(chǎn)5-HTP方向之一。例如，專(zhuān)利CN101864466報(bào)道了生物技術(shù)生產(chǎn)5-HTP的方法，該方法利用了工程菌株BL21-DE3和家兔Oryctolagus cuniculus色氨酸輕化酶基因，構(gòu)建重組表達(dá)載體的次生代謝發(fā)酵,在菌體內(nèi)將色氨酸轉(zhuǎn)化為5-HTP，再經(jīng)過(guò)溶菌、分離純化、真空濃縮、結(jié)晶等步驟獲得了 5-HTP產(chǎn)物。該方法存在以下缺點(diǎn):表達(dá)量不高；基因在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)。一方面導(dǎo)致原料色氨酸的浪費(fèi)，另一方面導(dǎo)致5-HTP成品純度不高。此外由于菌體代謝的復(fù)雜性，產(chǎn)物中除了 5-HTP外常有其他由于菌體自身代謝所產(chǎn)生的雜質(zhì)。需要對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行復(fù)雜的分離純化才能獲得達(dá)到產(chǎn)品，不能滿足規(guī)模化生產(chǎn)要求。
[0005]本課題組經(jīng)過(guò)多年研究成功開(kāi)發(fā)了一種化學(xué)合成結(jié)合制備5-HTP的新型方法。該方法以5-溴吲哚和3-溴-2-羥亞胺基-丙酸乙酯為原料，經(jīng)過(guò)縮合反應(yīng)、還原和堿水解拆分三個(gè)主要步驟制備了 5-HTP，該方法反應(yīng)步驟少，得率高，對(duì)環(huán)境友好，適宜于規(guī)?；a(chǎn)。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
: 為了解決上述植物提取方法制備5-HTP原料易受季節(jié)、地域等影響；現(xiàn)有化學(xué)合成方法合成步驟長(zhǎng)，得率低；生物技術(shù)法生產(chǎn)復(fù)雜等問(wèn)題。本發(fā)明的目的在于提供一種反應(yīng)步驟上、操作簡(jiǎn)單、原料易得、易于工業(yè)化、后處理容易、產(chǎn)率高、環(huán)境污染小、左旋5-羥基色氨酸的制備方法。該發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種左旋5-羥基色氨酸的制備方法。該方法通過(guò)5-溴與3-溴-2-羥亞胺基-丙酸乙酯反應(yīng)，將2-羥亞胺基丙酸乙酯連接到吲哚3-位上，將肟基還原得到，即2-氨基-丙酮酸酯基吲哚，然后再將其水解得到DL-5-羥基色氨酸，最后拆分、純化得到5-HTP產(chǎn)品。
[0007]1.本發(fā)明的5-HTP合成路線如圖1所示:
2.上述合成路線中，各步驟的反應(yīng)工藝條件如下:
I)化合物II與III的縮合反應(yīng)。取化合物III溶解于鹵代烴中，優(yōu)選溶劑為二氯甲烷，用量為化合物III重量的15~20倍。然后加入1.05~1.2倍于化合物II的化合物III(摩爾比)和5~8倍于化合物II的中等強(qiáng)度堿，優(yōu)選試劑為Na2CO3或K2CO3 (摩爾比)，然后在室溫下攪拌反應(yīng)24小時(shí)。通過(guò)一短硅膠柱濾除固體，并用乙酸乙酯洗滌，收集濾液，減壓濃縮，殘余物上硅膠柱，洗脫(梯度溶劑為30:70到50:50的乙酸乙酯/正己烷)，蒸發(fā)溶劑，得一種白色晶體化合物IV。經(jīng)測(cè)試熔點(diǎn)為175-176 °C。
[0008]2)化合物VI的還原?；衔颲I為一種肟類(lèi)化合物，直接還原得到胺類(lèi)化合物。該步反應(yīng)溶劑可以為甲醇、乙醇等，還原劑可以為鎂粉-乙酸銨、鋅粉-甲酸等?；衔颲I與還原劑的摩爾比為1:8~10 ;溶劑用量與化合物重量比可以為1:15~25，反應(yīng)為回流反應(yīng)3-4小時(shí)。反應(yīng)完成后，減壓回收溶劑，殘余物加入5% Na2CO3溶液，然后用乙酸乙酯提取三次，濃縮，結(jié)晶得化合物V。該化合物熔點(diǎn)為127-128 0C0
[0009]3)化合物V的水解。將化合物V用一定比例的醇類(lèi)溶劑溶解，然后加入到15~30%的強(qiáng)堿溶液，優(yōu)選試劑為氫氧化鈉和氫氧化鉀，水解反應(yīng)。溶劑的用量以能完全溶解化合物V為宜，堿的用量為目標(biāo)物的8~10倍。反應(yīng)溫度為65~85 °C，反應(yīng)時(shí)間為3~4小時(shí)。反應(yīng)完成后，用冰乙酸調(diào)節(jié)PH，為4~5.5，有固體析出，過(guò)濾，收集固體，用70%乙醇重結(jié)晶得DL-5-羥基色氨酸。
[0010]4)DL-5-羥基色氨酸的拆分。該步驟利用比較成熟的酒石酸拆分法對(duì)混旋體進(jìn)行拆分。拆分溶劑為:利用甲醇/丙酮(3:1)混合溶劑將DL-5-羥基色氨酸溶于甲醇/丙酮混合溶劑中，溫度保持在25~30°C，分批加入酒石酸，DL-5-羥基色氨酸與D-酒石酸的投料摩爾比約為1: 1.05~1.2，攪拌，降溫至15°C左右，攪拌析晶，過(guò)濾，固體干燥，得化合物I，即L-5-羥基色氨酸。產(chǎn)物熔點(diǎn)為270 °C.本發(fā)明與現(xiàn)有的L-5-羥基色氨酸化學(xué)合成方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出效果:
I)本發(fā)明的左旋5-羥基色氨酸化學(xué)合成方法路線短，步驟少，原料易得到，成本低?？朔藗鹘y(tǒng)化學(xué)合成方法的原料昂貴，步驟多，生產(chǎn)成本較高等問(wèn)題。
[0011]2)該發(fā)明方法各步驟操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，在各個(gè)中間產(chǎn)物處理過(guò)程中廢物少，對(duì)環(huán)境污染極低。
[0012]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1為5-HTP的合成路線圖
【具體實(shí)施方式】: 在下面的實(shí)施例中進(jìn)一步說(shuō)明了本發(fā)明，這并不限制本發(fā)明的范圍。
[0013]實(shí)施例1
縮合反應(yīng):稱(chēng)取30 g化合物III (142 mmol )溶于500 ml的二氯甲烷中，然后加入56g化合物II (28.4 mmol)和110 g碳酸鈉(1.04 mol)，形成一種懸浮物，該混合物在室溫下，攪拌反應(yīng)24小時(shí)。經(jīng)過(guò)一短硅膠柱過(guò)濾，并用乙酸乙酯洗滌固體(80 ι?3)，收集濾液，減壓回收溶劑，剩余物上硅膠柱，用乙酸乙酯-正己烷梯度洗脫(乙酯-正己烷:30:70 ；50:50)，收集洗脫液，減壓濃縮，冷卻得化合物IV的結(jié)晶。熔點(diǎn)為126~127°C，得率92%。
[0014]實(shí)施例2
還原反應(yīng):上述所得到的化合物為一種肟類(lèi)化合物，經(jīng)過(guò)還原可以得到胺類(lèi)化合物。取化合物IV 11 g用300 ml甲醇溶解，加入81 g乙酸銨，35°C下攪拌溶解，然后將52 g鎂粉分?jǐn)?shù)批次加入，鎂粉加完后，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30 min。反應(yīng)完成后，過(guò)濾，濾液減壓濃縮，剩余物加入50 ml 5%的Na2CO3溶液，用100 ml乙酸乙酯加熱溶解提取3次，合并提取液，濃縮，析出粗晶。粗晶用70%乙醇重結(jié)晶得到晶體9 g。得率82%。產(chǎn)物熔點(diǎn)127~128 °C。
[0015]實(shí)施例3
水解反應(yīng):取10 g用50 ml乙醇溶解，然后將其滴加到盛有230 mll0%K0H溶液的三瓶頸反應(yīng)瓶?jī)?nèi)，751:下攪拌反應(yīng)3.5小時(shí)，蒸發(fā)乙醇后繼續(xù)反應(yīng)半小時(shí)。冷卻，用冰乙酸調(diào)節(jié)PH到5.0，靜置有晶體析出，粗晶用70%的酒精重結(jié)晶得化合物V7.8 g。產(chǎn)物得率為78%。
[0016]實(shí)施例4
消旋體拆分:在三口瓶中加入上述消旋體5 g，甲醇-丙酮混合溶劑(3:1) 70 ml，攪拌溶解，溫度保持在25~30°C，分批加入3.7 g D-酒石酸，攪拌反應(yīng)30分鐘，降溫至15°C左右，析晶，過(guò)濾，固體干燥，得化合物I，即L-5-羥基色氨酸。產(chǎn)物熔點(diǎn)為270 0C0
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明的目的在于開(kāi)發(fā)一種(L)-5-羥基色氨酸的簡(jiǎn)便合成方法，其特征為以5-溴吲哚和3-溴-2-羥亞胺基-丙酸酯為起始原料，經(jīng)過(guò)縮合、還原、水解和拆分四步反應(yīng)合成(L) -5-羥基色氨酸的方法。
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述方法，其合成路線如說(shuō)明書(shū)附圖1所示。
3.根據(jù)權(quán)利2要求所述合成路線中，化合物II1、化合物IV和化合物V分子結(jié)構(gòu)R可以為甲基和乙基。
4.根據(jù)權(quán)利I要求所述方法，化合物IV的制備由5-溴吲哚(化合物II)和3-溴-2-羥亞胺基-丙酸酯(化合物III)縮合反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，其特征在于所用的溶劑體系為鹵代烴，優(yōu)選試劑為二氯甲烷，所用催化劑為堿金屬碳酸鹽，優(yōu)選為Na2CO3或K2CO3,反應(yīng)條件為室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利I要求所述方法，化合物V的制備由化合物IV還原反應(yīng)獲得，其特征在于該步反應(yīng)溶劑為甲醇、乙醇等醇類(lèi)溶劑，還原劑為鎂粉-乙酸銨或鋅粉-甲酸體系，化合物VI與還原劑的摩爾比為1:8~10 ;溶劑用量與化合物重量比為1:15~25 ;反應(yīng)條件為常壓下回流反應(yīng)3-4小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利I要求所述方法，化合物I的制備由化合物V水解反應(yīng)獲取，該反應(yīng)特征在于在將化合物V在15~30%的強(qiáng)堿溶液中水解反應(yīng),優(yōu)選強(qiáng)堿為氫氧化鈉和氫氧化鉀,所用試劑為醇類(lèi)溶劑，溶劑的用量以能完全溶解化合物V為宜，堿的用量為目標(biāo)物重量的8~10倍，反應(yīng)溫度為65~85 °C，時(shí)間為3~4小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利I要求所述合成方法，DL-5-羥基色氨酸混旋體的拆分是利用比較成熟的酒石酸拆分法進(jìn)行，具體特征為拆分溶劑為甲醇/丙酮(3:1)混合溶劑，將DL-5-羥基色氨酸溶于甲醇/丙酮混合溶劑中，溫度保持在25~30°C，分批加入D-酒石酸，DL-5-羥基色氨酸與D-酒石酸的投料摩爾比約為1: 1.05~1.2，攪拌，降溫至15°C左右，攪拌析晶。
【文檔編號(hào)】C07D209/20GK103554005SQ201310592943
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】龔福春, 李 燦, 許艷 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)