D-对羟基苯甘氨酸的制备
D-对羟基苯甘氨酸的合成研究
2 1 年 3月 00
许 昌 学 院 学报
J OURNAL 0F XUCHANG UNI VERS TY I
Vo _2 l 9. No 2 .
Ma . 2 O r 01
文章 编 号 :6 1 8 4( 0 0) 2—0 9 0 1 7 —9 2 2 1 0 0 6— 3
的收率 为 6 . % , 6 7 经母液 套用 后 , 收率 可 以达到 8 . %. 38
加入 相转 移催化 剂苄 基三 乙基 氯化 铵 , 将 亲 油性 的苯 酚 转 移 到 亲水 性 的 乙醛 酸 相 中 , 反应 较 可 使
易 进行 . 程 收率达 7 % 以上 , 液 回收套 用 后 总 收率 达 7 % 以上 , 高 效 液 相 色谱 法 测 得 产 品 纯度 为 单 0 母 5 经
9 . %. 法反应 时 间短 、 91 此 收率 高.
1 2 3 对 羟 基 苯 海 因 水 解 法 ..
Sh re , e m o 6 乙醛 酸 、 cad r d h lw E V『 用 S 尿素 与苯酚 作用 生成 对 一羟 基苯 海 因 , 再进 行水 解 得 目标 化 合
低. 现在对 此法 进行 改进 , 以氨 基磺 酸代 替原 工艺 中 的铵盐 , 反 应收 率 高 , 则 且后 处 理 也容 易 进 行 , 添 加 若
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 、 酚 、 苯 氨基磺 酸 H 制 得 D L—H G, P 温度控 制 在 4 6 0— 0℃ , 应 5~ , 羟基 苯 甘 氨 酸 反 6h 对
物. 其反应 式 为 :
制备D-对羟基苯甘氨酸新工艺
本文 介绍 的对 羟基 苯 甘 氨 酸拆 分 工 艺 以 D . 3 溴 代樟 脑 一 磺酸铵( 简称 D — A B C S ) 为拆 分 剂 , 冰
醋 酸为 溶剂 , 加少量 浓盐 酸或浓硫 酸 , 以水杨 醛 为催 化剂 , 使 目标 对 映体 的 拆分 及 非 目标 对 映体 的外 消
作者简介 : 李祖文 , 男, 1 9 6 3年 出生 , 1 9 8 6年毕业于沈阳药科大学 , 学 士学位 , 工程师 , 主要从事药物合成及生产管理工作 。
在此 过程 中起 着关键 的作用 … 。
2 0 1 3年 4月
李祖文等 。 制备 D 一 对羟基苯甘氨酸新工艺
・2 3・
对 羟 基 苯 甘氨 酸 在 自然 界是 不 存在 的 , 其 制 备
此, 所 得产 物存在 收率低 、 质量 差 的问题 。 理论上讲 , 一 次 结 晶过程 收率 可 达 5 0 %, 但 实
际上 只能 达 到 4 0 %左 右, 产 品 的光 学 纯 度 9 5 % 左
右 。在实 际工业 生 产 中 , 非 目标 对 映体 只有 重 复不
制备 D 一 对 羟 基 苯 甘 氨 酸 新 工 艺
李祖 文 , 郭剑虹
( 山 西博 康 药 业有 限公 司 , 山西 太原 0 3 0 0 2 1 )
摘要: 以D - 3 一 溴代樟脑 一 8 - 磺酸铵( 简称 D . A B C S ) 为拆分 剂 , 冰醋酸 为溶剂 , 加少 量浓硫酸 , 以水杨 醛为催化剂 , 使 目标对映体 的拆 分及非 目标 对映 体的外 消旋 化 同时进 行 , 获得高 收率 、 高纯 度的 D 一 对羟基苯甘氨酸 。
断地 进行 消旋 化 , 才 能 提高 目标对 映 体 的 收率 。 因
酶法生产D-对羟基苯甘氨酸提取方法综述
化学 名为 D 仪 氨 基 对 羟 基苯 乙酸 ,分 子 式 为 CH 一一 。
液 以 p 40加 入强 酸 性树 脂 ,住 交 换 的过 程 巾不 断 H.
产 生 的氢离 子使 p H值 降 低 , 保证 D 对 羟基 苯甘 可 一
氨 酸 以 阳离 了状 态吸 附在 树 脂 上 。然后 用 02 o I . l o t /
N 分 子量 为 171 , 一种 重要 的医药 中间休 。 O, 6、 是 6
酶 法 生 产 D 对 羟 基 苯 氨 酸 的 主要 特 点 是 转 一
的氢 氧化 钠溶 液洗 脱 , 洗脱 的 过程 巾 , 住 南丁钠 离 子
不 断把 D 对 羟 基 苯甘 氨 酸 阳离 子从 树脂 上 交 换 下 一
苯 氨 酸 以 晶 体 的 形 式 析 出 。 法 工 艺 成 熟 、 该 口前
仍 有 广 泛 的应 用 , 也 存 在着 不 少 缺 点 。 是 该 上 但 一 艺能 源 消耗 火 , 热 、 空 、 凝 , 一 道 都 消 了不 加 真 冷 每
是 惊 人 的 。 以 树 脂 的工 作 交 换 量 为 1 o/, 日产 m l I
( 浙江 海正 药业股 份 有 限公 司 , 江 台州 3 ( ) 浙 1 3 0
D—对羟基苯甘氨酸的合成方法及各自的优点
-,对羟基苯甘氨酸的合成1.1.对甲氧基苯甲醛法以上方法,合成收率为64.3%,拆分收率为73%,总收率约为47%。
该方法是早期用于工业生产D,L-HPG的合成方法,对甲氧基苯甲醛于氰化钠在水溶液或者醇溶液里面,经过环合,加压碱水解和脱甲基,得到D,L-HPG。
该工艺的优点是技术成熟,缺点是使用剧毒危险品氰化钠,生产和管理不便;在碱性条件下缩合时酚羟基容易氧化着色,杂质分离困难,生成的对羟基苯海因质量不好。
过去国内采用先醚化保护羟基,随后再水解的方式,虽然减轻了酚羟基氧化,但生产工艺复杂,生产成本高,已经被放弃了。
1.2.乙醛酸法1.2.1.对羟基扁桃酸氨解法乙醛酸与苯酚反应生成对羟基α-羟基苯乙酸,再在酸性或碱性情况下于50~70摄氏度反应,接缩合成D,L-对羟基苯海因,再经水解成DL-对羟基苯甘氨酸,收率为68%,反应条件易于控制。
但是反应时间长,收率偏低。
如果在第二步反应中加入相转移催化剂十八烷基二甲基苄基氯化铵,用苯二甲酰亚胺和氨水代替铵盐与对羟基扁桃酸反应,反应时间为8h,温度60℃,收率83.5%以上,产物纯度99%以上。
1.2.2乙醛酸水溶液、苯酚和醋酸铵“-步法”勒通收等人在前人研究的基础上,以乙醛酸水溶液、苯酚和醋酸铵为原料,采用-步法合成路线,合成了DL-对羟基苯甘氨酸。
原料摩尔配比:乙醛酸:苯酚:醋酸铵为1:1:4,体系的pH值为6.0~6.5、反应温度为30~35℃和反应进行24 小时的条件下,产率可达53.9%,纯度为98.5%。
与国外报道的相比,原料苯酚少用了-半,反应时间由48h缩短到24h,产率却超过了文献值。
殷树梅等又在乙醛酸、苯酚与铵盐作用,-步法合成目标产物的基础上进行改进,成功地以氨基磺酸代替醋酸铵,选用适当地催化剂,反应时间缩短为12h,产品收率达61%。
并确定最佳工艺条件为:原料摩尔比(乙醛酸:苯酚:氨基磺酸=1.0:1.3:1.3),反应时间为12h。
D-对羟基苯甘氨酸合成的研究进展
有一定 技术 难度 ; 一 类 是采 用 化 学 方 法合 成 得 另 到外消旋 体 D, 一 羟基 苯甘 氨酸 ( L HP , L对 D, — G) 再 经拆 分得 到 具有 光 学 活 性 的 D HP — G。 中 国是 抗 生素类 药物 的 生 产 和需 求 大 国 , 而且 中 国制 药 行 业 已把 半合 成青 霉素 和半合 成头 孢菌 素作 为发
杆 菌 , 热 脂 肪 芽孢 杆 菌 , 瘤 农 杆 菌 , 单 胞杆 嗜 根 假 菌 , 肠杆 菌 等 大 。【 海 因酶 催 化 对 羟 基 苯海 ) _
因的反 应一 般 在碱 性 缓 冲溶 液 中进 行 , 反应 的转 化 率较 化学 合 成要 高许 多 。Ol e i等 成 功 ir l v Ke
提 取 了 D 海 因 酶 和 D 氨 基 甲 酰 水 解 酶 , 其 用 于 一 一 将
该 反 应 中使用 剧毒 的氰化 钠 , 反应 路线 长 , 收
率低 , 碱水 解步 骤 需要 高压 , 设备 的要 求条 件较 对 高, 目前 已经逐 步 被淘 汰 。 1 2 2 对 羟 基 苯 甲醛 法 ( tek r氨 基 酸 合 成 .. Src e
1 1 2 两 菌 两 酶 法 ..
随着 D 氨 基 甲酰水解 酶 ( C 3 5 1 的发 现 , 一 E .. ) 使 由 D, — H 合成 D HP 的两 菌两 酶法 得 以 L HP ~ G 实 现_ 。培养用 来提 取 D 海 因酶 和 D 氨基 甲酰 7 ] 一 一 水解 酶适 合 的菌种是 该法 的关键 ( 下式 ) 见 。
D-(-)-对羟基苯甘氨酸晶型及其制备方法[发明专利]
(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201610065222.0(22)申请日 2016.01.29C07C 229/36(2006.01)C07C 227/42(2006.01)(71)申请人郑州大学地址450001 河南省郑州市高新区科学大道100号申请人河南新天地药业股份有限公司(72)发明人李雯 刘宏民 张晓慧 于玉振赵兵 张恩 孙凯 马立英李战军 李运丽 王荣荣 赵曼李鹏坤 陈芳芳 谢建中 刘超(74)专利代理机构郑州联科专利事务所(普通合伙) 41104代理人时立新(54)发明名称D-(-)-对羟基苯甘氨酸晶型及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种D-(-)-对羟基苯甘氨酸新晶型及其结晶制备方法,属于结晶技术领域。
其单晶结构如下,为正交晶系P212121。
该新晶型采用加压结晶法、反溶剂重结晶法制备成80-150目细小晶体。
采用该专利方法制备的新晶型颗粒,具有良好的耐压力性和流动性,贮存180天后,产品颜色、纯度、形态未发生变化,未出现聚集结块现象,更有利于产品的储存运输。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书7页 附图6页CN 105566139 A 2016.05.11C N 105566139A1.一种D-(-)-对羟基苯甘氨酸晶型,其特征在于,单晶结构如下,为正交晶系P212121,2.如权利要求1所述的D-(-)-对羟基苯甘氨酸晶型,其特征在于,其X-射线粉末衍射在衍射角2θ=10.5±0.1,14.9±0.1,18.6±0.1,19.0±0.1,19.4±0.1,20.6±0.1,21.2±0.1,21.9±0.1,23.6±0.1,28.4±0.1,30.0±0.1,30.6±0.1,33.4±0.1,33.8±0.1,35.3±0.1,35.9±0.1,37.1±0.1,38.5±0.1,39.1±0.1,41.8±0.1,43.4±0.1,44.0±0.1,46.2±0.1,47.2±0.1度处有特征峰,其TG-DSC图在226±5℃出现熔点峰。
采用非均相酶催化法生产D-对羟基苯甘氨酸的方法[发明专利]
专利名称:采用非均相酶催化法生产D-对羟基苯甘氨酸的方法
专利类型:发明专利
发明人:刘守信,崔哲锋,周志辉,付建忠
申请号:CN200610048209.0
申请日:20060830
公开号:CN1928103A
公开日:
20070314
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明属于医药原料的生产,特别是指采用非均相酶催化法生产D-对羟基苯甘氨酸的方法。
在酶催化反应罐中,投入DL-对羟基苯海因和溶剂,调整DL-对羟基苯海因投料量为溶剂体积的4%-28%;加入为反应液总量的1-12%且酶活高于0.3U/mL的酶制剂,在pH为6.2-8.6、温度为30-44℃条件下搅拌反应;取样并用高压液相色谱检测反应,反应进行6-12h后,则有D-对羟基苯甘氨酸晶体开始析出,待反应体系中N-氨甲酰对羟基苯甘氨酸浓度降至0.25%以下时,反应结束。
本发明解决了现有技术存在的溶液体积过大,产量低,能耗高的问题。
具有在水系中实现了微生物催化转化从液——液到固——固工艺的革新,与现有一步酶法结合后形成了D-对羟基苯甘氨酸的全新生产技术;产率高,能耗低,合格率达99%以上等优点。
申请人:石家庄经济技术开发区中天化工有限责任公司
地址:052165 河北省石家庄市石家庄经济技术开发区兴业街20号
国籍:CN
代理机构:石家庄科诚专利事务所
代理人:刘谟培
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D-对羟基苯甘氨酸的制备
D-对羟基苯甘氨酸的制备制药081(10084349)刘朝阳1前言1.1目的D-对羟基苯甘氨酸是重要的医药中间体,通过查阅国内外有关文献,本文总结了对羟基苯甘氨酸的性质、用途、主要生产路线和生产开发情况。
1.2产品介绍D-对羟基苯甘氨酸(简称:D-p-HPG)是一种重要的医药精细化学品,主要用于合成β-2-内酰胺类半合成抗菌素,如羟氨苄青霉素(阿莫西林)、头孢克罗、头孢立新、头孢拉定等抗菌药物。
这些药物用途广泛,对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、弓形体、螺旋体等均有杀灭作用;同时它也用于多种多肽类激素及农药的合成、人工甜味剂的重要中间体。
【结构式】D-对羟基苯甘氨酸 (D-p-hydroxylphenylglycine,D-p-HPG),化学名D-α-氨基对羟基苯乙酸,分子式(OH)C6H4NH2CH2COOH,分子量167.2。
【性状】白色片状结晶,熔点204℃(分解),微溶于乙醇和水,易溶于酸或碱溶液生成盐。
1.3研究意义D-对羟基苯甘氨酸是一种重要是合成广谱抗生素羟氨卞青霉素和羟基头孢菌素的重要原料,用途广泛。
中国是抗生素类药物的生产和需求大国,而且中国制药行业已把半合成青霉素和半合成头孢菌素作为发展重点,因此对D-HPG新工艺的研究具有重要的现实意义。
2合成方法综述合成方法大致分两类:一类是生物酶催化选择性合成D-HPG,该法选择性高,污染小,但因生物菌培养问题,大规模工业化生产还有一定技术难度;另一类是采用化学方法合成得到外消旋体D,L-对羟基苯甘氨酸(D,L-HPG),再经拆分得到具有光学活性的D-HPG。
2.1D,L-HPG的合成化学合成是工业上生产D-HPG普遍采用的,但近年来,随着环保要求的不断提高和生物酶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D-HPG逐渐成为研究的热点。
2.1.1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,生物酶容易失活,无法大规模连续化生产。
D_对羟基苯甘氨酸的制备_张大帅
2.1 反应方程式 D-对羟基苯甘氨酸的合成如下。
2.2 仪器与试剂 仪 器 : Bruker AV 400 MHz 型 核 磁 共 振 仪
(TMS 为 内 标 , 瑞 士 Bruker 公 司 ) 、 Lab Alliance Series 1500 型 液 相 色 谱 仪 (Lab Alliance 公 司 生 产 )、 CHIRALPAK AD-H 250 mm × 4.6 mm 手 性 柱 (美国 GRACE 公司)、 YRT-3 熔点仪 (天津大学精 密仪器厂)、 WXG-4 目视旋光仪 (上海精密科学仪 器有限公司)。
试剂: L-(+)-酒石酸 (纯度>99%); 正己烷、 异丙醇 (色谱纯); 水为去离子水; 其它试剂均为 AR。 2.3 DL-HPG 的制备
在装有搅拌器、 温度计、 冷凝器的三口烧瓶 中 , 依 次 加 入 14.8 g (0.2 mol, 溶 于 20 mL 水 中 ) 乙 醛 酸 溶 液 , 22.4 g (0.24 mol) 苯 酚 , 0.3 g 催 化 剂十八烷基二甲基苄基氯化铵, 搅拌下升温至 60℃, 搅 拌 15 min 后 , 加 入 35.5 g (0.24 mol) 邻 苯二甲酰亚胺, 在 60℃下搅拌反应 8 h。 然后冷却 至室温, 用 30%碳酸钾溶液调节 pH=6, 过滤, 滤 饼 依 次 用 水 (60 mL × 2) 和 60 mL 乙 醇 洗 涤 , 室 温干燥, 得 23.2 g (69.5%) 白色粉末, 纯度 98.8%, m.p.224~226℃ (文 献 [9]值 : 225~227℃ ) 。 1H NMR ( 400 MHz, DMSO -d6) , δ: 4.07 ( s, 1H) , 6.70 ( q, J =2.4 Hz, 2H) , 7.15 ( d, J =8.4 Hz, 2H) , 7.80 (br, 2H), 9.44 (br, 1H); 1H NMR (400 MHz, D2O) , δ: 4.69 ( s, 1H) , 6.89 ( d, J =8.4 Hz, 2H), 7.27 (d, J=8.4 Hz, 2H)。 2.4 DL-HPG 甲酯的制备
D_对羟基苯甘氨酸的生物合成
Shijiazhuang 050041, C hina)
!! A bstract:This paper introduces chem ical precipitation m ethod and ion exchange resin m ethod to deal w ith zinc ion in the w aste w ater ofcephalosporin C and confirm som e optim um conditions and feasibility study on directdischarge after ion exchange resin.
(下转第 66 页)
66
河北化ຫໍສະໝຸດ 工2005 年第 6 期
表 1 等摩尔数不同沉淀剂对锌沉淀转化反应的影响
沉淀剂 锌沉淀转化率/% 过滤时间/m in
氢氧化钠
90
65
碳酸钠
86.7
10
碳酸氢钠
73.3
10
母 液 锌 残 留 含 量/%
备注
0.06
沉淀发粘,土褐色
0.06
疏 松 、白 色
0.16
疏 松 、白 色
[收稿日期]2005-07-07 [作者简介]许 喆(1977-),男,从事医药中间体的生产技术工作。
2 生产工艺路线
!! 将乙醛酸和苯酚、尿素分别加入到盛有浓盐酸 的 罐 中 , 搅 拌 加 热 进 行 反 应 , 反 应 液 经 冷 却 、结 晶 得 到D L-对羟基苯海因悬浮液, 然后经过滤洗涤得到 对羟基苯海因。 !! 将培养液经过一级种子罐、二级种子罐,培养后 送至发酵罐,将培养基配置罐内配好的诱导剂、玉米 浆、液糖送至发酵罐进行发酵。发酵液经过滤系统 循环过滤浓缩,透析液排放,浓缩的菌丝体加入无盐 水顶洗,压入转化罐。向转化罐内加入苯海因,实现 D L-对羟基苯海因的转化水解。得到的转化液经过 滤系统循环过滤浓缩, 除去菌丝和大部分可溶性蛋 白,送至板框压滤机过滤得到转化液,即得到D 酸溶 液 。 再 将 转 化 液 进 行 树 脂 处 理 、真 空 浓 缩 、结 晶 、离 心、干燥得到白色结晶产品D -对羟基苯甘氨酸。 3 该生产工艺存在的问题 3.1 发酵液进行絮凝、板框压滤等处理,操作时间过 长导致酶活下降(约5 h/批,酶活损失40% )。 3.2 在转化过程中大部分菌体已经自溶, 释放出大 量蛋白,导致过滤困难,需添加助滤剂才能得以过滤 且滤饼中的产品不能洗涤干净。 3.3 释放的蛋白质需用树脂吸附、加热调节等电点 来去除,且D -对羟基苯甘氨酸在碱性条件下容易氧 化,色泽加深,导致脱色时活性炭量增加,收率降低。 3.4 外循环蒸发的能耗较大,单位处理能力小且由
D-对羟基苯甘氨酸的合成研究
D-对羟基苯甘氨酸的合成研究张彦岭;李公春【摘要】综述了近年来D-对羟基苯甘氨酸合成工艺的研究进展.通过比较发现乙醛酸法及生物酶拆分制备D-对羟基苯甘氨酸具有较好的应用前景.【期刊名称】《许昌学院学报》【年(卷),期】2010(029)002【总页数】3页(P96-98)【关键词】D-对羟基苯甘氨酸;合成;拆分;进展【作者】张彦岭;李公春【作者单位】许昌学院,化学化工学院,河南,许昌,461000;许昌学院,化学化工学院,河南,许昌,461000【正文语种】中文【中图分类】O641.4D-对羟基苯甘氨酸(D-p-hydroxyphenylglycine,D-HPG),化学名为 D-α-氨基对羟基苯乙酸,分子式为 C8H9NO3,分子量为 167.2,是白色固体粉末,熔点为240℃,微溶于乙醇和水.D-对羟基苯甘氨酸是合成广谱抗生素阿莫西林、头孢羟氨苄的重要原料[1],因此D-对羟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-对羟基苯甘氨酸(DL-HPG),然后用化学或生物技术拆分法获得D-对羟基苯甘氨酸.现就国内外关于D-对羟基苯甘氨酸合成工艺的研究进展进行综述. DL-对羟基苯甘氨酸的制备主要有苯甲醛法和乙醛酸法两种路线.苯甲醛法用对羟基苯甲醛,碳酸氢铵与氰化钠环合成对羟基苯海因,再经碱性水解,开环制备DL-对羟基苯甘氨酸.反应方程式如下:这种合成路线利用最早,也比较成熟,但是该路线收率不高,且需要使用剧毒品氰化钠,现已很少使用.乙醛酸法是上世纪 90年代才形成的,是以乙醛酸为原料来合成D-对羟基苯甘氨酸.1.2.1 对羟基扁桃酸氨解法对羟基扁桃酸氨解法是以苯酚、乙醛酸为原料,氨基甲酸铵为氨化剂在 50~70℃进行反应,通入 N2保护,可以得到纯度大于 99%的D-对羟基苯甘氨酸,收率达到 65%以上,反应条件较易控制[3].其反应式为:1.2.2 乙醛酸、苯酚、氨基磺酸法用乙醛酸、苯酚与铵盐作用,一步法合成DL-HPG,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铵盐,则反应收率高,且后处理也容易进行,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℃,反应 5~6 h,对羟基苯甘氨酸的收率为 66.7%,经母液套用后,收率可以达到 83.8%.加入相转移催化剂苄基三乙基氯化铵[5],可将亲油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,母液回收套用后总收率达 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 对羟基苯海因水解法Scharder S,dehmlow E V[6]用乙醛酸、尿素与苯酚作用生成对 -羟基苯海因,再进行水解得目标化合物.其反应式为:此外还有一些合成方法,以苯酚、乙醛酸为原料,氨水[7]为氨化剂采用最优工艺合成了DL-HPG.以邻苯二甲酰亚胺[8]代替氨基磺酸,选用季铵盐十八烷基二甲基苄基氯化铵为相转移催化剂,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.比较以上各种方法可以看出,由于乙醛酸、苯酚、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.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酶法.化学拆分法是广泛使用的一种方法.该法利用手性试剂与对羟基苯甘氨酸反应,生成两个非对映异构体,再利用两个非对映异构体的物理性质的不同将其拆分.最后把这两个非对映异构体分别复原为原来的对映体.以 d-3-溴樟脑 -8-磺酸铵盐[9]为拆分剂,在水杨醛存在下,使拆分和 L-对羟基苯甘氨酸消旋同时进行,拆分外消旋对羟基苯甘氨酸得到阿莫西林等的侧链酸D-对羟基苯甘氨酸,总收率为 70%,光学纯度 >99%.其反应式为:以DL-对羟基苯甘氨酸为原料,酯化后与D-酒石酸[10]成盐,利用D-型和 L-型盐在甲醇中溶解度的不同,D-型盐先析出,经水解、中和得到D-对羟基苯甘氨酸,总收率为 61%.此法原料易得、工艺简单、成本低.在拆分体系中加入苯甲醛可直接将L-对羟基苯甘氨酸消旋重新拆分,能使步骤简化,收率有所提高.生物酶法是当前国内外研究比较多的拆分方法,生物酶法具有光学活性单一、能源消耗少、“三废”污染小等优点.海因酶能选择性地将外消旋DL-对羟基苯海因中D型水解为N-氨甲酰 -D-对羟基苯甘氨酸(NC -D-HPG),残留L-对羟基苯海因在中性或碱性条件下,会迅速自发地消旋为 DL-对羟基苯海因.因此,消旋的DL-对羟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目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羟基苯海因酶和N-氨甲酰水解酶,可以把对-羟基苯海因转化成D-对羟基苯甘氨酸.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.乙醛酸、苯酚、氨基磺酸法现已普遍应用在工业生产,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,倡导绿色合成,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.【相关文献】[1] Chia-Hsi Fana,Cheng-Kang Lee,Yun-Peng Chao.Recombinant Escherichia coli cell for D-p-hydroxyphenylglycine production from D-N-carbamoyl-p-hydroxyphenylglycine[J].Enzyme andMicrobial Technology,2000(26):222-228.[2] DegnerD,Pander H J,Siegel H.4-2Tert-butoxyphenylglycine nitrile and methods for D-(-)-and L-(+)-4-hydrophenylglycine[P].DE:3002543,1981-06-30.[3] 李文崇,朱绍勇.4-羟基苯苷氨酸合成的工艺改进[J].化工之友,2006(12):24.[4] 张静,涂伟萍.DL-对羟基苯甘氨酸的合成研究[J].应用化工,2003,32(5):46-51.[5] 裴蕾,刘福胜,于世涛.DL-对羟基苯甘氨酸的合成研究[J].精细石油化工进展,2007,8(11):20-23.[6] Scharder S,dehmlow E V.Hydrogen peroxide and air as inexpensive oxidants in phase-transfer catalysis[J].Org Prep Proced int,2000(32):123-125.[7] 伊汀.正交试验优化DL-对羟基苯甘氨酸合成工艺[J].上海化工,2008,33(11):11-13.[8] 项东升.DL-对羟基苯甘氨酸的合成新工艺[J].化工中间体,2006(11):20-22.[9] 杨帆,张征林,邹建忠.D-对羟基苯甘氨酸的不对称转化拆分[J].中国医药工志,2005,36(4):199-120.[10]李庆文.蒋俊树.化学拆分法制备左旋对羟基苯甘氨酸[J].安徽化工,2000,106(4):11.[11]杨华.重要医药中间体 -对羟基苯甘氨酸[J].化工中间体,2003(14):6-9.[12]Min Jiang a,Longan Shang,PingWei,et al.Pilot-scale production of d-p-hydroxyphenylglycine from dl-5-p-hydroxy -phenylhydantoin byBurkholderia cepacia JS-02[J].Enzyme andMicrobial Technology,2007(41):407-412.[13]ShengWu,Liu Yang,YanbinLiu,et al.Enzymatic production of d-p-hydroxyphenylglycine from dl-5-p-hydroxyphenylhydantoin by Sinorhizobium morelens S-5[J].Enzyme andMicrobial Technology,2005(36):520-526.。
海因酶法制备D-对羟基苯甘氨酸的研究进展
海因酶法制备D-对羟基苯甘氨酸的研究进展
董妍玲;谭新国;潘学武
【期刊名称】《氨基酸和生物资源》
【年(卷),期】2009(31)3
【摘要】D-对羟基苯甘氨酸(D-HPG)主要用于合成β-内酰胺类半合成抗生素,是国内最紧缺的医药中间体之一。
微生物酶法是目前获得光学纯D-HPG的重要途径,微生物中起催化作用的主要是D-海因酶和N-氨甲酰水解酶。
文章综述了产酶微生物的来源,酶的理化性质,以及培养条件的优化、基因工程、酶的固定化技术生产D-HPG的研究进展。
【总页数】6页(P47-52)
【关键词】D-对羟基苯甘氨酸;D-海因酶;D-氨甲酰水解酶;基因工程菌;固定化【作者】董妍玲;谭新国;潘学武
【作者单位】武汉生物工程学院生物技术系;武汉大学资源与环境科学学院环境科学系
【正文语种】中文
【中图分类】Q78
【相关文献】
1.海因酶法耦合原位分离技术制备N-氨甲酰-D-苯丙氨酸 [J], 徐晓滢;姚忠;马哲;刘辉;周华;韦萍
2.酶法制备D-对羟基苯甘氨酸的研究进展 [J], 阚振荣;李业英;朱宝成;周海霞;梁利
华;张金平
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4.酶法转化D,L-苄基海因制备N-氨甲酰-D-苯丙氨酸 [J], 贾红华;韦萍;周华;欧阳平凯
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D-对羟基苯甘氨酸印迹聚合物的制备及识别性能研究的开题报告
D-对羟基苯甘氨酸印迹聚合物的制备及识别性能研究的开题报告一、选题背景及意义对羟基苯甘氨酸(tyrosine)是蛋白质中常见的氨基酸之一,它在蛋白质的分子结构和功能中起着重要的作用。
因此,对tyrosine进行检测和分析对于研究生物学和医学领域具有重要的意义。
传统的tyrosine检测方法主要依靠色谱法、质谱法和荧光法等技术,但这些方法存在着样品处理困难、成本高昂等问题。
近年来,以印迹技术为代表的生物传感器技术研究发展迅速,该技术不仅具有高灵敏度和高特异性的优点,而且还能够实现实时定量监测,成为了tyrosine检测领域的热门研究方向。
因此,本研究拟采用印迹技术制备对羟基苯甘氨酸印迹聚合物,并对其识别性能进行研究,以期为tyrosine检测提供更加简便、快捷、低成本的检测方法。
二、研究内容和方法1.印迹聚合物制备:采用自由基聚合技术,在含有tyrosine的体系中以甲基丙烯酸酯(MAA)作为功能单体,交联剂以及引发剂,经阳离子型表面活性剂微乳液法制备tyrosine印迹聚合物。
2.构建tyrosine检测传感器:将tyrosine印迹聚合物修饰于转化膜或传感器表面,构建tyrosine检测传感器。
3.识别性能研究:采用电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安(CV)等技术对tyrosine印迹聚合物的识别性能进行测试,并与无印迹聚合物进行对照实验,探究其识别性能的异同。
三、研究预期成果1.成功制备出tyrosine印迹聚合物,并构建出tyrosine检测传感器。
2.验证tyrosine印迹聚合物对tyrosine有较高的识别性能。
3.建立一种简便、快捷、低成本的tyrosine检测方法。
四、研究意义和应用前景1.印迹技术在生物传感器领域中的应用将为生物医药领域提供更加简便、快捷、低成本的检测方法,进一步促进产品研发和推广应用。
2.该研究还有望为其他氨基酸的检测和分析提供新思路和方法。
3.该研究成果可以应用于食品、医药、农业、生态环境等领域。
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D-对羟基苯甘氨酸的制备制药081(10084349)刘朝阳1前言1.1目的D-对羟基苯甘氨酸是重要的医药中间体,通过查阅国内外有关文献,本文总结了对羟基苯甘氨酸的性质、用途、主要生产路线和生产开发情况。
1.2产品介绍D-对羟基苯甘氨酸(简称:D-p-HPG)是一种重要的医药精细化学品,主要用于合成β-2-内酰胺类半合成抗菌素,如羟氨苄青霉素(阿莫西林)、头孢克罗、头孢立新、头孢拉定等抗菌药物。
这些药物用途广泛,对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、弓形体、螺旋体等均有杀灭作用;同时它也用于多种多肽类激素及农药的合成、人工甜味剂的重要中间体。
【结构式】D-对羟基苯甘氨酸 (D-p-hydroxylphenylglycine,D-p-HPG),化学名D-α-氨基对羟基苯乙酸,分子式(OH)C6H4NH2CH2COOH,分子量167.2。
【性状】白色片状结晶,熔点204℃(分解),微溶于乙醇和水,易溶于酸或碱溶液生成盐。
1.3研究意义D-对羟基苯甘氨酸是一种重要是合成广谱抗生素羟氨卞青霉素和羟基头孢菌素的重要原料,用途广泛。
中国是抗生素类药物的生产和需求大国,而且中国制药行业已把半合成青霉素和半合成头孢菌素作为发展重点,因此对D-HPG新工艺的研究具有重要的现实意义。
2合成方法综述合成方法大致分两类:一类是生物酶催化选择性合成D-HPG,该法选择性高,污染小,但因生物菌培养问题,大规模工业化生产还有一定技术难度;另一类是采用化学方法合成得到外消旋体D,L-对羟基苯甘氨酸(D,L-HPG),再经拆分得到具有光学活性的D-HPG。
2.1D,L-HPG的合成化学合成是工业上生产D-HPG普遍采用的,但近年来,随着环保要求的不断提高和生物酶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D-HPG逐渐成为研究的热点。
2.1.1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,生物酶容易失活,无法大规模连续化生产。
因此生物催化合成法仍以实验室研究较多。
对于生物催化合成法的研究主要集中在利用D,L-对羟基苯海因(D,L-HPH)为原料经酶催化合成D-HPG上。
第一步使用D-海因酶作用在底物D,L-HPH上,使其进行不对称开环生成N-氨基甲酰-D-对羟基苯甘氨酸,第二步再将N-氨基甲酰 -D -对羟基苯甘氨酸用化学方法水解脱去氨甲酰基得D-HPG。
该方法的优点在于D-海因酶能选择性水解D-HPH,而L-HPH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。
2.1.2化学合成法化学合成因其具有生产工艺简单,易于操作等优点,目前国内外所有文献一致倾向于先合成出外消旋化的D,L-HPG,然后再进行拆分获得D-HPG的两步法。
有些方法还包括将不需要的L-HPG进行消旋化。
D,L-HPG的化学合成方法主要有以下几种。
2.1.2.1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。
对甲氧基苯甲醛与氰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,L-HPG。
该反应中使用剧毒的氰化钠, 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。
2.1.2.2对羟基苯甲醛法(Strecker氨基酸合成法)Strecker氨基酸合成法也是较早用于合成D,L-HPG的方法。
碳酸氢铵与氰化钠在酸性介质中环合成乙内酰胺,也称对羟基苯海因,再经130℃,碱性水解,开环、酸化制取消旋体D,L-pDHG。
该法工艺较成熟,收率较高,反应时间短,但起始原料对羟基苯甲醛来源限制,售价高;氰化钠剧毒,生产中有HCN气体产生,废液中HCN需处理合格后方可排放,三废严重;成本高,转化率低等,目前已经很少有厂家采用。
2.1.2.3对羟基苯海因法该方法有多种形式。
其中一种如下式所示,以海因为原料,经过溴化,与苯酚缩合,水解也可获得D,L-HPG。
收率50%左右。
该方法只处于研究的水平。
由于溴化物价格高昂,该法难以有工业应用前景。
用乙醛酸、尿素、苯酚在酸催化下反应得到对羟基苯海因,再经化学催化得到D,L-HPG。
该方法原料廉价易得,工艺成熟。
2.1.2.3对羟基扁桃酸法用乙醛酸与苯酚作用,制得羟基扁桃酸后氨解用乙醛酸作为原料合成DL-对羟基苯甘氨酸,工艺上分为一步合成和两步合成。
一步合成主要根据mannich胺甲基化作用原理,由于乙醛酸含有醛基和酸基,化学性质活泼,能与含有活泼氢原子的化合物发生缩合反应,再经过酶法分离得到D-对羟基苯甘氨酸。
乙醛酸浓度 30~80%,反应温度控制在8~30℃,最后将外消旋用水或有机溶剂重结晶得到纯品。
为了进一步提高转化率,第二步反应中最好加入分散剂,加入量一般为30~100g/mol。
专利报道将苯酚、乙醛酸和含有铵盐的氨水同时混合反应,制得DL-p-HPG,收率一般为36~50%。
由于一步合成收率低、反应温度低、反应时间长、原料中氨和铵盐占很大比例、废水严重、乙醛酸回收难,造成成本偏高,因而,两步合成更受重视。
其化学反应方程式如图第一步:苯酚和乙醛酸在碱性条件下反应后,乙醛酸几乎完全反应,用盐酸调pH约为6,未反应的苯酚用甲苯萃取,回收利用。
接着调 pH至1.5,减压脱去大部分水;用乙酸乙酯提取,减压蒸馏,制得纯中间体对羟基偏桃酸,熔点82~84℃。
第二步:对羟基偏桃酸与醋酸酐反应,再经氨解。
该方法以乙醛酸计,收率为55%。
该方法与下述的方法比较,仍然步骤较多,涉及多次的萃取、过滤等分离过程,目前已很少采用。
2.1.2.4乙醛酸,苯酚与铵盐直接反应制得对上述方法进一步改进,可以选择多种铵盐、醋酸铵、氯化铵、碳酸氢铵等使用。
其中用醋酸铵的研究较多,收率可达50%。
早期曾有人使用氨水进行氨解,但因副反应太多,收率较低而没有成功。
我们尝试了使用醋酸铵的合成方法,收率仅为 35%左右。
用乙醛酸钠代替乙醛酸,收率提高到 45%左右。
该方法的收率还是有待提高。
另外使用大量过量的醋酸铵也给分离提纯带来了困难。
研究发现在第二步反应中加入相转移催化剂十八烷基二甲基苄基氯化铵,用苯二甲酰亚胺和氨水代替铵盐进行反应,反应时间为八小时,反应温度为60,收率达83.5%以上,产物纯度为99%以上。
2.1.2.5乙醛酸,苯酚与活泼酰胺基化合物反应制得针对该反应时间长、收率低等问题,用氨基磺酸代替铵盐,反应6h,使反应的收率达到68.8%。
如下式所示,该方法使用的活泼酰胺基化合物为氨磺酸、尿素、氨基甲酸酯等,直接合成D,L-HPG。
该方法的收率可以达到60%以上。
该方法收率高、成本低、原料易得、步骤少,是目前较好的方法。
2.2D,L-HPG的拆分D,L-HPG的拆分是目前研究的热点,也是难点,拆分是整个合成的关键。
如何高收率、高纯度地获得 D-HPG 是一个急待解决的问题。
在众多的拆分方法中,除了个别酶法破坏不需要的L-PHG,总收率低于50%外,其它方法都可以将拆分后剩余的母液进行消旋化,再进行下一次拆分,所以总收率都接近100%。
拆分水平主要表现在单程收率上。
单程收率低的方法必然带来生产能力低下、成本太高的问题。
另外,产品纯度的要求很高,可以说纯度重于收率。
现阶段主要有以下几个拆分方法。
2.2.1酶法拆分20世纪80年代末,国外有大量文献报道用生物酶拆分技术制备。
例如,美国专利是在乙酞脉酶催化下,对DL-对羟基苯海因进行不对称水解 ,生成N-氨甲酰-D-HPG,然后经水解脱氨甲酞基生成D-HPG。
反应式如下该法具有光学纯度高,产品质量好,成本低,对环境污染小的优点。
但缺点是用乙酞脉酶催化水解 DL-(士)-对羟基苯海因时并不直接生成,仍需用化学法或生物酶法脱氨甲酞基才能得到另外,所用的乙酰脲酶必须通过发酵来生产,技术水平要求高,如果酶被污染就达不到D-HPG所需的质量标准.目前,国外已研究出可重复使用,甚至可连续化生产的固相酶技术,生产过程可自动控制,工艺简化。
由于固定化酶的来源和价格的问题,国内未采用固定化酶技术生产D-HPG;今后还有待进一步开发研究商品化稳定的酶制剂, 尽早投入工业化大生产, 使拆分工艺更趋稳定。
2.2.2化学拆分法化学拆分法是利用光学活性剂与对羟基苯甘氨酸反应,使之生成非对映异构体,再利用非对映异构体物理性质(如溶解度、蒸汽压、吸收系数)等的差异将其拆分。
原理如图本法的关键是拆分剂的选择,常用的有酒石酸、樟脑磺酸类、苯磺酸等。
以酒石酸为拆分剂,原料易得,成本低,但反应步骤长,单程转化率低(仅 50%);溴化樟脑磺酸的拆分效果好,转化率也较高,单程转化率超过 60%;苯磺酸这类非光学活性拆分剂,易于回收,成本较低,具有较广阔的运用前景。
2.2.3诱导结晶法晶种法是一种成本低廉的拆分手性化合物的方法。
HLG 具有规则的晶型,适合用该法本法利用氨基化合物的物理性质差异,在外消旋体溶液中加入一种旋光异构体作为晶种,诱导相同的异构体析出,从而达到分离的目的。
常用的拆分剂有:手性酒石酸、溴代樟脑磺酸、苯磺酸、硫酸等,拆分路线如下:该法的优点是不使用昂贵的拆分剂,并且利于回收和分离, 拆分母液可循环150次以上, 消旋化母液可连续套用。
在拆分过程中选用合适的溶剂及配比,对投料量和温度严格控制,能取得较好的拆分效果, 旋光度可达 80% , 一步拆分收率可达90% , 降低了拆分成本。
但是仍存在步骤多,不能连续生产等问题。
2.2.4离子自拆分法离子自拆分法是利用D-HPG自身作为拆分剂,在D-对羟基苯甘氨酸硫酸氢盐的溶液中诱导结晶析出D-对羟基苯甘氨酸硫酸盐, 再水解得D-HPG。
该法反应时间短,污染少,成本低,适于工业生产,但反应中作为拆分剂的D-HPG必须要有较高的光学纯度, 否则将直接影响到拆分产物的光学纯度。
2.2.5不对称转化法不对称转化法是在醛类催化剂的作用下,选用合适的拆分剂, 不需要分离出另一种光学异构体,使消旋化和拆分在合适的溶剂中同步完成。
该法省去了经典拆分中因对映体的浓度增加而导致的夹带现象,保证了光学纯度,拆分和消旋同步完成, 是近年来应用于氨基酸拆分领域的先进拆分技术之一。
该法常用的拆分剂有溴代樟脑磺酸、邻甲基苯磺酸、磺基水扬酸、苯基乙磺酸等。
1983年,Yamada等首先提出不对称转换技术。
利用醛类化合物在乙酸介质中与氨基酸形成希夫碱后进行互变异构,丧失手性,从而实现消旋化。
最常用的醛是水杨醛。
如下式所示,该方法只需要催化量的醛,条件比原来在浓酸、浓碱中长时间加热的方法温和,所以很快就应用到氨基酸拆分领域。
原有拆分技术与不对称转换技术的结合,大大简化了操作步骤,提高了产品纯度,使D,L-HPG 的拆分技术有了突破性的进展。