本發(fā)明涉及一種合成l-天冬氨酸(3,3-d2)的方法，尤其涉及一種直接以廉價的l-天冬氨酸、氘水或氘代鹽酸等為原料合成l-天冬氨酸(3,3-d2)的方法。
背景技術(shù)：
l-天冬氨酸(3,3-d2)是重要的穩(wěn)定同位素標(biāo)記氨基酸，在生物醫(yī)藥、蛋白質(zhì)代謝、多肽研究及化學(xué)等方面具有廣泛的應(yīng)用。l-天冬氨酸(3,3-d2)可用于合成多種穩(wěn)定同位素標(biāo)記多肽化合物，也是新生兒篩查診斷試劑盒中所使用氨基酸的合成前體，在多肽等的生物代謝、疾病診斷與治療、醫(yī)療預(yù)防和氨基酸在細胞培養(yǎng)中的機理及作用等領(lǐng)域具有重要意義。同時，l-天冬氨酸(3,3-d2)也是合成其他氘代l-氨基酸的重要原料，如l-賴氨酸(3,3-d2)、l-亮氨酸(3,3-d2)、l-谷氨酸(3,3-d2)等；或者合成氘代非生物體α-l-氨基酸、氘代非生物體β-氨基酸等的重要起始原料。
目前合成l-天冬氨酸(3,3-d2)主要有以下幾種方法：
1、以l-天冬氨酸為原料，將羧基和氨基保護，然后用氫化鋰等強堿與氘水多次作用得到氘代保護產(chǎn)物，最后再脫保護即得到l-天冬氨酸(3,3-d2)；
該方法先將l-天冬氨酸的羧基和氨基保護起來，然后用氫化鋰或氫化鈉拔氫，再用氘水猝滅，反復(fù)多次，直到氘全部交換，然后再脫保護即得到l-天冬氨酸(3,3-d2)。但由此方法雖然可以使用較少量氘水得到產(chǎn)品，但是對氨基酸的保護與脫保護過程繁瑣，步驟較多，從而使綜合產(chǎn)率較低。
2、用鹵代乙酸乙酯(2,2-d2)與氨基酸合成子如二苯亞甲基氨基乙腈、乙酰氨基丙二酸二乙酯、(r)-3,6-二乙氧基-2-異丙基-2,5-二氫吡嗪等結(jié)合，然后在鹽酸存在的條件下水解得到l-天冬氨酸(3,3-d2)或dl-天冬氨酸(3,3-d2)。但此種方法步驟較長，且手性合成子合成成本高，非手性合成子則需要進行拆分，同時過多的無機鹽需要用樹脂進行純化，過程較為繁瑣。
綜上可知，目前合成l-天冬氨酸(3,3-d2)的方法均較為繁瑣，或需要進行拆分，或綜合產(chǎn)率嚴重偏低，不利于大量制備。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種氘交換合成l-天冬氨酸(3,3-d2)的方法，該方法所用的原料價廉易得，操作簡單，便于大量生產(chǎn)，得到的產(chǎn)品提純方便，產(chǎn)率高，成本低。
一種合成l-天冬氨酸(3,3-d2)的方法，包括：
在酸性試劑的作用下，l-天冬氨酸或其鹽在氘水中升溫回流進行氫-氘交換反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過后處理得到所述的l-天冬氨酸(3,3-d2)；
所述的酸性試劑為氘代鹽酸或者氯化亞砜。
所述的l-天冬氨酸鹽包括各種堿金屬或者堿土金屬的鹽，例如鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽等。
本發(fā)明直接采用l-天冬氨酸為原料，以價廉易得的氘水為氘源，通過采用特定的酸性試劑促進氫-氘交換反應(yīng)，一步直接合成l-天冬氨酸(3,3-d2)，同時后處理簡單，可以得到純度很高的l-天冬氨酸(3,3-d2)純品。
本發(fā)明的具體的合成路線如下：
當(dāng)所述的酸性試劑為氘代鹽酸時，其質(zhì)量百分比為10-35％，氘代鹽酸的濃度會對反應(yīng)效果產(chǎn)生一定的影響，采用該濃度可以得到較高豐度的l-天冬氨酸(3,3-d2)。此時，氘代鹽酸的溶劑為氘水，因此，不再需要額外加入氘水。
為了更進一步的降低成本，所述的酸性試劑也可以為氯化亞砜，此時，氯化亞砜與氘水摩爾比1:5～1:20。氯化亞砜的濃度也會對反應(yīng)效果產(chǎn)生一定的影響，采用該濃度可以得到較高豐度的l-天冬氨酸(3,3-d2)。
本發(fā)明中，所述的氫-氘交換反應(yīng)的回流時間為1～4天，此時，可以使氫-氘交換反應(yīng)充分發(fā)生。
本發(fā)明中不需要采用樹脂進行純化，此時，所述的后處理過程如下：
反應(yīng)完成后，減壓蒸餾回收氘代鹽酸，得到l-天冬氨酸(3,3-d2)鹽酸鹽粗品，然后將l-天冬氨酸(3,3-d2)鹽酸鹽粗品溶解、過濾，濾液用堿的醇溶液調(diào)節(jié)ph至2.5-3.0，最后用無水醇重結(jié)晶得到所述的l-天冬氨酸(3,3-d2)。該處理方法操作簡單，成本較低，便于大量生產(chǎn)。
作為優(yōu)選，所述的堿為氫氧化鋰、碳酸鋰或者三乙胺，此時，可以提高合成效率，降低合成成本。
所述的無水醇優(yōu)選為甲醇或者乙醇，用量一般為體積1-50倍體積。
本發(fā)明的氫-氘交換反應(yīng)在惰性氣體的保護下進行，以防止空氣中的水分產(chǎn)生不利的影響。
本發(fā)明的方法還可以進行大量l-天冬氨酸(3,3-d2)的制備，當(dāng)投料量較大時，氫-氘交換反應(yīng)可能不能一次進行完全，此時，在一次反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物的氘豐度未達標(biāo)時，減壓蒸餾回收氘代鹽酸，加入新的氘水和酸性試劑繼續(xù)進行氫-氘交換反應(yīng)。采用本發(fā)明的方法，氘豐度可以達到98％以上，若氘豐度達到這一程度，可以多次重復(fù)該過程，提高l-天冬氨酸(3,3-d2)的氘豐度。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
(1)本發(fā)明直接使用價廉易得的l-天冬氨酸(或l-天冬氨酸鹽)為起始原料，氘代鹽酸氘水溶液或氯化亞砜+氘水一步氫-氘交換合成了l-天冬氨酸(3,3-d2)，步驟簡單，易于操作；
(2)本發(fā)明避免使用樹脂純化，極大地簡化了純化步驟，節(jié)省了大量的溶劑和合成成本；
(3)本發(fā)明避免產(chǎn)生大量無機鹽，可直接減壓蒸去溶劑，補充新鮮氘代試劑后進行多次交換，這為大量合成l-天冬氨酸(3,3-d2)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
具體實施方式
實施例1
向連有氬氣保護氣、冷凝管的100ml單口燒瓶中，加入300mgl-天冬氨酸，油泵置換三次，然后加入10ml15％氘代鹽酸氘水溶液，在氬氣條件下升溫回流2天，lc-ms監(jiān)控反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸去氘代鹽酸(回收使用)，得到鹽酸鹽。將鹽酸鹽溶于2ml水中，先用微孔濾膜過濾除去少量固體，然后用氫氧化鋰乙醇溶液調(diào)節(jié)溶液ph值至2.5-3.0，加入10ml無水乙醇后，于0-10℃靜置冷藏結(jié)晶，析出白色固體。過濾，濾餅用無水乙醇洗滌，干燥，得到產(chǎn)品約260mg，產(chǎn)率85.2％，產(chǎn)品純度>98％，lc-ms和1hnmr確定氘豐度>98％。
實施例2
向連有氮氣保護氣、冷凝管的100ml單口燒瓶中，加入500mgl-天冬氨酸，油泵置換三次，然后加入15ml氘水，低溫下緩緩加入3ml氯化亞砜(事先氬氣氛下重蒸兩次)，并將體系中產(chǎn)生的二氧化硫氣體經(jīng)冷凝管冷卻后用堿或高錳酸鉀吸收，停止放出氣體后，將體系密閉，在氬氣條件下升溫回流2天，lc-ms監(jiān)控反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸去氘代鹽酸(由氯化亞砜與氘水生成的)(回收使用)，得到鹽酸鹽。將鹽酸鹽溶于3ml水中，先用微孔濾膜過濾除去少量固體，然后用三乙胺甲醇溶液調(diào)節(jié)溶液ph值至2.5-3.0，加入20ml無水甲醇后，靜置冷藏結(jié)晶，析出白色固體。過濾，濾餅用無水甲醇洗滌，干燥，得到產(chǎn)品約460mg，產(chǎn)率91.1％，產(chǎn)品純度>98％，lc-ms和1hnmr確定氘豐度>98％。
實施例3
向連有氬氣保護氣、冷凝管的100ml單口燒瓶中，加入5.0gl-天冬氨酸二鋰(事先由l-天冬氨酸與碳酸鋰在水中生成，旋干水，真空干燥)，油泵置換三次，然后加入15ml氘水，低溫下緩緩加入3ml氯化亞砜(事先氬氣氛下重蒸兩次)，并將體系中產(chǎn)生的二氧化硫氣體經(jīng)冷凝管冷卻后用堿或高錳酸鉀吸收，停止放出氣體后，將體系密閉，在氬氣條件下升溫回流2天。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸去氘代鹽酸(回收使用)，得到鹽酸鹽。將鹽酸鹽固體在氬氣氛下油泵置換三次，如上述步驟依次加入15ml氘水、3ml氯化亞砜，待二氧化硫釋放完全后，密閉體系，在氬氣下升溫回流2天，lc-ms監(jiān)控反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸去氘代鹽酸(回收使用)，得到鹽酸鹽。將鹽酸鹽溶于8ml水中，先用微孔濾膜過濾除去少量固體，然后用碳酸鋰固體調(diào)節(jié)溶液ph值至2.5-3.0，加入100ml無水乙醇后，靜置冷藏結(jié)晶，析出大量白色固體。過濾，濾餅用無水乙醇洗滌，干燥，得到產(chǎn)品約4.76g，產(chǎn)率94.2％，產(chǎn)品純度>98％，lc-ms和1hnmr確定氘豐度>98％。
對比例1
向連有氮氣保護氣、冷凝管的100ml單口燒瓶中，加入500mgl-天冬氨酸，油泵置換三次，然后加入15ml氘水，低溫下緩緩加入3ml磺酰氯(事先氬氣氛下重蒸兩次)，將體系密閉，在氬氣條件下升溫回流2天，lc-ms監(jiān)控反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸去部分氘水(回收使用)，然后用微孔濾膜過濾除去少量固體，然后用三乙胺甲醇溶液調(diào)節(jié)溶液ph值至2.5-3.0，加入20ml無水甲醇后，靜置冷藏結(jié)晶，析出白色固體。過濾，濾餅用無水甲醇洗滌，干燥，得到產(chǎn)品約400mg，產(chǎn)率79.8％，產(chǎn)品純度>98％，lc-ms和1hnmr確定氘豐度約為90％。