專(zhuān)利名稱(chēng)：N-甲基-d-天冬氨酸的合成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生化合成技術(shù)，涉及一種N-甲基-D-天冬氨酸的合成方法，涉及特殊的合成路線，具體涉及氨基保護(hù)，來(lái)解決氨基二甲基化問(wèn)題。本發(fā)明氨基甲基化采用廉價(jià)安全環(huán)保的一種甲基化反應(yīng)。
背景技術(shù)：
N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-asparticacid, NMDA),是一種 N 甲基化的天然氨基酸衍生物，一般僅存在于動(dòng)物機(jī)體內(nèi)，且其前體天冬氨酸與谷氨酸同屬于惰性N甲基化氨基酸。NMDA具有調(diào)控下丘腦-垂體生長(zhǎng)軸和動(dòng)物腺垂體中生長(zhǎng)激素、黃垂體生成素、促性腺激素、催乳素的分泌，且NMDA在生化多肽類(lèi)研究中，以穩(wěn)定肽主鏈構(gòu)象，幫助獲得內(nèi)源性肽結(jié)構(gòu)和活性的信息具有重要作用，區(qū)別于D-天冬氨酸，具有明顯增強(qiáng)的生物學(xué)效應(yīng)。現(xiàn)在NMDA已廣泛用于抗腫瘤藥物合成，新型飼料添加劑，功能性食品添加劑。在醫(yī)藥和食品領(lǐng)域中市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。鑒于此，大規(guī)模生產(chǎn)NMDA尤為重要。目前公開(kāi)報(bào)道關(guān)于氨基酸N甲基化的合成報(bào)道許多，主要有:碘甲烷法、硫酸二甲酯法、亞胺還原法等，方法中碘甲烷法是報(bào)道最多常用路線。蔣光玉、何海明等曾報(bào)道(精細(xì)與專(zhuān)用化學(xué)品，第一期，2011年):采用D-天冬氨酸為原料，先羧基酯化保護(hù)，碘甲烷氨基甲基化，再堿水解，得NMDA，該法易產(chǎn)生氨基二甲基化雜質(zhì)，需過(guò)柱分離，收率降低且酯水解易消旋化，異構(gòu)體難分離，增加成本，而且碘甲烷劇毒污染大，不利于大生產(chǎn)。加拿大 渥太華大學(xué)生化系曾發(fā)表文獻(xiàn)(CANADIAN JOURNAL OF CHEMISTRY.VOL.49,1971)報(bào)道:D_天冬氨酸先氨基保護(hù)，進(jìn)而碘甲烷甲基化，NaH催化，再脫保護(hù)，堿水解，得NMDA，該方法雖然采用氨基保護(hù)解決了氨基二甲基化問(wèn)題，但甲基化反應(yīng)試劑需求量大且昂貴，反應(yīng)步驟長(zhǎng)，產(chǎn)率低，其中催化劑NaH危險(xiǎn)大，不利工業(yè)化生產(chǎn)。目前亞胺還原法等僅適合少數(shù)氨基酸，且天冬氨酸為惰性氨基甲基化氨基酸，具有一定局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于攻克現(xiàn)有技術(shù)工藝的污染大、步驟長(zhǎng)、難純化等缺點(diǎn)和不足，提供一條原料易得廉價(jià)、反應(yīng)溫和簡(jiǎn)單、產(chǎn)品易純化收率良好、安全環(huán)保的易于工業(yè)化生產(chǎn)的合成工藝。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:以D-天冬氨酸為起始主要原料，與二碳酸二叔丁酯反應(yīng)，得到N-BOC-D-天冬氨酸；將N-BOC-D-天冬氨酸與甲酸甲醛經(jīng)劉卡特胺烷基化反應(yīng)還原得N，N-甲基-BOC-D-天冬氨酸，將N，N-甲基-BOC-D-天冬氨酸再酸脫保護(hù)基團(tuán)得 NMDA。本發(fā)明包括以下合成步驟:
第一步，原料D-天冬氨酸在冰浴下溶解于18 20倍量體積丙酮、水、三乙胺(體積比4: 4: I)，室溫下滴加二碳酸二叔丁酯1.2 1.5倍摩爾，滴畢，再升溫至35 40°C，持續(xù)反應(yīng)6 7h。第二步，將第一步中得到的N-BOC-D-天冬氨酸在低溫?cái)嚢柘氯芙庥? 10倍量體積無(wú)水甲酸，升溫至55 60°C，持續(xù)反應(yīng)約lh，再降溫至室溫，分批加入三聚甲醛1.0 1.2倍摩爾，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)I 1.511，再加熱回流反應(yīng)4 511。第二步，將第二步中得到的N, N-甲基-BOC-D-天冬氨酸在7 8倍量體積37%濃鹽酸中60 65°C攪拌約5h，得N-甲基-D-天冬氨酸?；谏鲜雒枋觯景l(fā)明方法的反應(yīng)路線見(jiàn)附圖1。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明從反應(yīng)溫度、時(shí)間、溶劑、原料配比等幾個(gè)方面詳細(xì)給出氨基酸單烷基化的具體條件，并且很好的解決了現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題；本發(fā)明利用氨基先保護(hù)，來(lái)解決甲基化時(shí)所發(fā)生的二甲基化問(wèn)題，而且避免了使用昂貴的碘甲烷以及劇毒的硫酸二甲酯作為甲基化試劑，解決了反應(yīng)中可能造成消旋化的問(wèn)題，縮短了甲基化的反應(yīng)時(shí)間，步驟簡(jiǎn)單，操作安全，原料易得，收率良好，易于純化，是符合工業(yè)化生產(chǎn)的合成工藝。


圖1為·N-甲基-D-天冬氨酸的合成路線圖
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)地實(shí)施方式和過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1:N-BOC-D-天冬氨酸的合成向250ml配溫度計(jì)的三口瓶中加入丙酮水溶液(體積比1: l)80ml，冰浴控溫下，緩慢加入三乙胺IOml (7.26g,0.07mol),攪拌IOmin之后，分批加入D-天冬氨酸
5.0g (0.04mol)，攪拌直至完全溶解,滴加二碳酸二叔丁酯約13.8ml (13.Hg, 0.06mol)，繼續(xù)攪拌30min，再升溫至35 40°C持續(xù)反應(yīng)6 7h。反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)液用乙醚50ml萃取兩次，合并有機(jī)相，再50ml水洗，合并水相，用0.lmol/L檸檬酸水溶液調(diào)PH至3 4，再乙醚50ml萃取兩次，合并有機(jī)相，硫酸鎂20g干燥，再低于50°C真空減壓濃縮，得透明油狀物，力口25ml石油醚低溫?cái)嚢杞Y(jié)晶，得白色塊狀固體，烘干，得N-BOC-D-天冬氨酸4.02g，重量收率80.4%。實(shí)施案例2:N，N-甲基-BOC-D-天冬氨酸的合成向250ml配溫度計(jì)，具有干燥管的回流裝置的三口瓶中加入無(wú)水甲酸30 40ml (48.8g)，冰浴下，分批加入N-BOC-D-天冬氨酸4.02g (0.017mol)，攪拌溶解完全，再升溫至55 60°C，持續(xù)反應(yīng)約lh，再降至室溫，分批加入三聚甲醛約1.6g (0.018mol)，先室溫?cái)嚢璺磻?yīng)1.5h，再加熱回流反應(yīng)4 5h，直至二氧化碳?xì)怏w釋放完全，反應(yīng)液呈透明黃色，反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)液直接減壓濃縮，得深褐色油狀物，降至室溫，冰浴攪拌，分批加入少許正己烷，析出褐色固體，過(guò)濾，過(guò)濾母液再次同樣方法析出少量固體，過(guò)濾，合并固體烘干，得N，N-甲基-BOC-D-天冬氨酸3g(0.012mol)，重量收率74.6%。實(shí)施案例3:N-甲基-D-天冬氨酸的合成向50ml燒杯中加入約22ml37%濃鹽酸，室溫再加入N，N-甲基-BOC-D-天冬氨酸3g(0.012mol)，升溫至約63°C持續(xù)攪拌反應(yīng)約5h。反應(yīng)結(jié)束，降至室溫，反應(yīng)液倒入500ml燒杯中，用0.5mol/L NaOH溶液緩慢調(diào)pH至5 6，析出固體，再攪拌30min，固體析出完全，再過(guò)濾，少許冰乙醚沖洗濾餅，烘干，得N-甲基-D-天冬氨酸2.6g(0.0lSmol)，重量收率86.7%，mpl90°C，含量 98.5% (HPLC)。本發(fā)明經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證最 終摩爾收率約在40% 50%，含量大于98% (HPLC)。
權(quán)利要求
1.N-甲基-D-天冬氨酸的制備方法，其特殊之處在于，所述制備的N-甲基-D-天冬氨酸以D-天冬氨酸為起始原料，先氨基保護(hù)，再甲酸甲醛甲基化，再脫BOC，得N-甲基-D-天冬氨酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的N-甲基-D-天冬氨酸的合成方法，其特征在于:氨基保護(hù)反應(yīng)溶劑為18 20倍量體積丙酮、水、三乙胺(體積比4:4:1)，二碳酸二叔丁酯1.2 1.5倍摩爾。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的N-甲基-D-天冬氨酸的合成方法，其特征在于:氨基保護(hù)反應(yīng)溫度35 40°C，反應(yīng)時(shí)間6 7h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的N-甲基-D-天冬氨酸的合成方法，其特征在于:氨基甲基化反應(yīng)的溶劑是8 10倍量體積甲酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的N-甲基-D-天冬氨酸的合成方法，其特征在于:氨基甲基化反應(yīng)中加入的甲基化試劑是三聚甲醛，1.0 1.2倍摩爾。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的N-甲基-D-天冬氨酸的合成方法，其特征在于:氨基甲基化反應(yīng)中反應(yīng)溫度初始階段55 60°C，三聚甲醛加畢，室溫反應(yīng)I 1.5h，再回流反應(yīng)4 5h。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的N-甲基-D-天冬氨酸的合成方法，其特征在于:氨基甲基化反應(yīng)后采用少許正己燒析出晶體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的N-甲基-D-天冬氨酸的合成方法，其特征在于:脫BOC反應(yīng)溶劑為7-8倍量體積的37%濃鹽酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8 所述的N-甲基-D-天冬氨酸的合成方法，其特征在于:脫BOC反應(yīng)溫度60 65 °C，反應(yīng)時(shí)間約5h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種N-甲基-D-天冬氨酸的制備方法，以D-天冬氨酸為起始原料經(jīng)氨基保護(hù)反應(yīng)得到氨基保護(hù)的D-天冬氨酸，然后再經(jīng)Leuchart Wallanch反應(yīng)得到N甲基產(chǎn)物，再?gòu)?qiáng)酸脫保護(hù)基團(tuán)，最終得到N-甲基-D天冬氨酸。主要特征在于氨基甲基化前采取氨基保護(hù)，解決二甲基化問(wèn)題，甲基化試劑采用甲酸甲醛，避免使用碘甲烷、硫酸二甲酯等劇毒、昂貴試劑，以工藝安全、環(huán)保、廉價(jià)、良好收率為前提，無(wú)繁瑣純化過(guò)程，即得到高純度產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C07C227/20GK103159638SQ20131008272
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者彭學(xué)東, 張梅, 趙金召, 王龍 申請(qǐng)人:張家港威勝生物醫(yī)藥有限公司