專利名稱：一種d-生物素的改進制備方法
技術領域：
本發明涉及生物素制備領域，特別是一種d-生物素的改進制備方法。
背景技術：
d-生物素又名維生素H，主要應用于醫藥衛生、營養強化劑、飼料添加劑、化妝保 健品以及飲料等方面。d-生物素的分子結構式如下所示 自1949年瑞士 Roche公司首次實現工業合成d_生物素后，國外對其合成法繼 續進行了大量研究，迄今為止，已有多條全合成路線報道。但以硫內酯為關鍵中間體的 Sternbach路線仍是公認的最具工業化意義的合成路線。Sternbach路線是以具有光學活性的硫內酯2為起始原料，經過多步反應得到關 鍵中間體(3aR，8aS，8bS)-l，3-二芐基-2-氧代-十氫咪唑[3，4_d]噻吩并[1,2-a]锍鐺 溴化物3，在堿存在下，溴化物3與丙二酸二乙酯縮合得到化合物4，進一步酸處理開環、水 解、脫羧、脫芐和關環得到生物素1，合成路線如下 其中，在溴化物3與丙二酸二酯的縮合過程中，由于丙二酸二酯上含有兩個活潑 氫，當其與溴化物3反應后形成的縮合物4在堿作用下會進一步與溴化物3反應得到雜質 5，隨同正常縮合物4進一步水解脫羧關環，在最后得到的生物素1中會伴隨雜質6的產生。盡管可以通過增加丙二酸二酯的比例來減少此雜質的產生，以及通過重結晶的方法可以減 少產品中雜質的含量，但從根本上無法在最終產品生物素中完全消失，用丙二酸二酯會產 生此雜質是此工藝的缺陷。雜質的產生機理和化學反應方程式如下
發明內容
本發明的目的是克服上述合成路線中存在的缺陷，提供一種d-生物素的改進制 備方法，其采用從化學機理上來改進生物素的制備方法，從而實現避免雜質的產生。為此，本發明采用如下的技術方案一種d-生物素的改進制備方法，其特征在于 用甲烷三羧酸三烷基酯與(3aR，8aS，8bS)-l，3-二芐基-2-氧代-十氫咪唑[3，4_d]噻吩 并[l，2-a]锍鐺鹵化物在堿存在下進行縮合反應，得到(3必，45，6池)-1，3-二芐基-4-( ， ω，ω-三烷氧羰基丁基)-四氫-IH-噻吩并[3，4_d]咪唑_2，4(IH)-酮，該中間體再經水 解、脫羧和關環步驟后得到d-生物素。本發明采用甲烷三羧酸酯替代丙二酸二酯，由于甲烷三羧酸酯結構中次甲基上只 含有一個活潑氫，當在堿作用下與中間體鹵化物縮合時，只能產生一種產物，不可能產生雜 質5，經過進一步水解、脫羧和關環后，最后得到的生物素1中不會伴隨雜質6的產生，從而 使生物素的質量在原有基礎上得到很大提高，同時由于避免了副反應的產生，使中間體鹵 化物的利用效率也同步得到提高。本發明的具體反應式如下 在本發明中，所用到的關鍵原料甲烷三羧酸三烷基酯的化學結構式為CH (COOR) 3, 其中R為含1-5個碳原子的烷基，且三個羧酸酯中的R為相同或不同的烷基，R最常用的是
甲基、乙基或丙基。上述的改進制備方法，縮合反應時用到的堿為無機堿或有機堿，所述的無機堿為 氫化鈉、氫化鉀或金屬鈉；所述的有機堿為甲醇鈉、乙醇鈉、叔丁醇鈉、甲醇鉀、乙醇鉀或叔 丁醇鉀。本發明同原有丙二酸酯方法比較，具有以下優點避免了雜質的產生，生物素的質 量在原有基礎上得到了很大的提高；避免了副反應的發生，中間體鹵化物的利用效率也同 步得到了較大提高。下面結合實施例對本發明作進一步說明，但實施例中給出的參數并不限制本發 明。
具體實施例方式比較實施例A、(3aS，4S，6aR)-l，3-二芐基-4_(ω，ω- 二乙氧羰基丁基)-四氫-IH-噻吩并 [3,4-d]咪唑-2，4 (IH)-酮(縮合物4)的合成 在帶回流冷凝管，滴液管，攪拌漿，溫度計的干燥氮氣保護500mL四口燒瓶中， 加入甲苯300mL，60 %的氫化鈉6. Og(0. 15mol)，控制內溫80°C以下滴加丙二酸二乙酯 48g(0. 3mol)，滴加完畢繼續保溫2h，冷卻至常溫，加入溴锍鐺鹽33. 3g(0. 075mol)，升溫， 控制80°C保溫反應15h，冷卻至常溫，用5%的硫酸調節pH = 3左右，分出有機層，水層用 甲苯IOOmL分二次萃取，合并有機層，用5%的碳酸氫鈉水溶液40mL洗滌有機層二次，無水 硫酸鈉干燥油層，過濾，減壓回收得淡黃色液體，目標產物雙酯雙芐生物素37g(理論值的 94. 1% ), HPLC測定其含量為94.5%,含有雜質5 (簡稱雙羧酸酯)3. 5%。
B、d_生物素的合成在2000mL三口燒瓶中，投入上述雙酯雙芐生物素37g，48%氫溴酸800g，攪拌，在 125-126°C回流保溫8h，用薄層法跟蹤反應直至完全(展開劑為甲苯-冰乙酸-甲醇= 10 10 3(v/v/v))，真空回收除盡氫溴酸，加入水(3X100mL)回收除盡氫溴酸三次，用 10% NaOH堿化pH至8-9，冷卻至20°C以下。稱固體光氣(BTC) 16g，用甲苯150mL溶解后， 慢慢滴加到上述水溶液中，并在滴加過程中一直用堿控制水層PH在8-9，滴畢，攪拌一小 時，用10%鹽酸調PH至弱酸性，分去油層，水層繼續加水，活性炭重結晶得到純品生物素1， HPLC測定其含量為96. 5 %，含有雜質6 (簡稱雙羧酸)1. 2 %。實施例1 、(3aS，4S，6aR)-1，3-二芐基-4-((0，(0，(0-三乙氧羰基丁基)-四氫-IH-噻吩 并[3,4-d]咪唑_2，4 (IH)-酮的合成 在帶回流冷凝管，滴液管，攪拌漿，溫度計的干燥氮氣保護500mL四口燒瓶中，力口 入甲苯300mL，60%的氫化鈉3. 3g (0. 0825mol)，控制內溫80°C以下滴加甲烷三羧酸三乙酯 19. 3g(0. 083mol)，滴加完畢繼續保溫2h，冷卻至常溫，加入溴锍鐺鹽33. 3g(0. 075mol)，升 溫，控制80°C保溫反應15h，冷卻至常溫，用5%的硫酸調節pH = 3左右，分出有機層，水層 用甲苯IOOmL分二次萃取，合并有機層，用5%的碳酸氫鈉水溶液40mL洗滌有機層二次，無 水硫酸鈉干燥油層，過濾，減壓回收得淡黃色液體，目標產物三酯雙芐生物素2. 5g(理論值 的95. 5% )，HPLC測定其含量為97. 8%，無雜質5 (簡稱雙羧酸酯)產生。B、d-生物素的合成在2000mL三口燒瓶中，投入上述2. 5g雙酯雙芐生物素4，48%氫溴酸800g，攪拌， 在125-126 回流保溫8h，用薄層法跟蹤反應直至完全(展開劑為甲苯-冰乙酸-甲醇 =10 10 3 (ν/ν/ν))，真空回收除盡氫溴酸，加入水(3 X IOOmL)回收除盡氫溴酸三次， 用10% NaOH堿化pH至8-9，冷卻至20°C以下。稱固體光氣(BTC) 16g，用甲苯150mL溶解 后，慢慢滴加到上述水溶液中，并在滴加過程中一直用堿控制水層PH在8-9，滴畢，攪拌一 小時，用10%鹽酸調PH至弱酸性，分去油層，水層繼續加水，活性炭重結晶得到純品生物素 1，HPLC測定其含量為98. 7 %，沒有雜質6 (簡稱雙羧酸)。實施例2 、(3aS，4S，6aR)-1，3-二芐基-4-(ω，ω，ω-三甲氧羰基丁基)-四氫-IH-噻吩 并[3,4-d]咪唑_2，4 (IH)-酮的合成 在帶回流冷凝管，滴液管，攪拌漿，溫度計的干燥氮氣保護500mL四口燒瓶中，力口 入甲苯300mL，60%的氫化鈉3. 3g (0. 0825mol)，控制內溫80°C以下滴加甲烷三羧酸三甲酯 15. 8g(0. 083mol)，滴加完畢繼續保溫2h，冷卻至常溫，加入溴锍鐺鹽33. 3g(0. 075mol)，升 溫，控制80°C保溫反應15h，冷卻至常溫，用5%的硫酸調節pH = 3左右，分出有機層，水層 用甲苯IOOmL分二次萃取，合并有機層，用5%的碳酸氫鈉水溶液40mL洗滌有機層二次，無 水硫酸鈉干燥油層，過濾，減壓回收得淡黃色液體，目標產物三酯雙芐生物素0. 2g(理論值 的95.3% )，HPLC測定其含量為98.0%，無雜質5 (簡稱雙羧酸酯)產生。B、d-生物素的合成在2000mL三口燒瓶中，投入上述0. 2g雙酯雙芐生物素4，48%氫溴酸800g，攪拌， 在125-126 回流保溫8h，用薄層法跟蹤反應直至完全(展開劑為甲苯-冰乙酸-甲醇 =10 10 3 (ν/ν/ν))，真空回收除盡氫溴酸，加入水(3 X IOOmL)回收除盡氫溴酸三次， 用10% NaOH堿化pH至8-9，冷卻至20°C以下。稱固體光氣(BTC) 16g，用甲苯150mL溶解 后，慢慢滴加到上述水溶液中，并在滴加過程中一直用堿控制水層PH在8-9，滴畢，攪拌一 小時，用10%鹽酸調PH至弱酸性，分去油層，水層繼續加水，活性炭重結晶得到純品生物素 1，HPLC測定其含量為98. 6 %，沒有雜質6 (簡稱雙羧酸)。實施例3八、(3as，4s，6aR)-1，3-二芐基-4-(ω，ω，ω-三甲氧羰基丁基)-四氫-IH-噻吩 并[3,4-d]咪唑_2，4 (111)-酮的合成 在帶回流冷凝管，滴液管，攪拌漿，溫度計的干燥氮氣保護500mL四口燒瓶中，力口 入甲苯300mL，60%的氫化鈉3. 3g (0. 0825mol)，控制內溫80°C以下滴加甲烷三羧酸三甲酯 15. 8g(0. 085mol)，滴加完畢繼續保溫2h，冷卻至常溫，加入氯锍鐺鹽30. Og (0. 075mol)，升 溫，控制70°C保溫反應10h，冷卻至常溫，用5%的硫酸調節pH = 3左右，分出有機層，水層 用甲苯IOOmL分二次萃取，合并有機層，用5%的碳酸氫鈉水溶液40mL洗滌有機層二次，無 水硫酸鈉干燥油層，過濾，減壓回收得淡黃色液體，目標產物三酯雙芐生物素1.0g(理論值 的96. 6% )，HPLC測定其含量為98. 4%，無雜質5 (簡稱雙羧酸酯)產生。B、d-生物素的合成在2000mL三口燒瓶中，投入上述1. Og雙酯雙芐生物素4，48%氫溴酸800g，攪拌， 在125-126°C回流保溫8h，用薄層法跟蹤反應直至完全(展開劑為甲苯-冰乙酸-甲醇=10 10 3 (ν/ν/ν))，真空回收除盡氫溴酸，加入水(3 XlOOmL)回收除盡氫溴酸三次， 用10% NaOH堿化ρΗ至8-9，冷卻至20°C以下。稱固體光氣(BTC) 16g，用甲苯150mL溶解 后，慢慢滴加到上述水溶液中，并在滴加過程中一直用堿控制水層PH在8-9，滴畢，攪拌一 小時，用10%鹽酸調PH至弱酸性，分去油層，水層繼續加水，活性炭重結晶得到純品生物素 1，HPLC測定其含量為98. 6 %，沒有雜質6 (簡稱雙羧酸)。實施例4 將金屬鈉0. 2g溶解于正戊醇，取甲烷三羧酸三乙酯20. 2g(0. 087mol)混合于上 述溶液中，回流2小時，減壓蒸出溶劑，加甲苯和水各200mL，分層，有機層干燥，減壓回收甲 苯，得到甲烷三羧酸三戊酯，用干燥的甲苯50mL溶解，在帶回流冷凝管，滴液管，攪拌漿，溫 度計的干燥氮氣保護500mL四口燒瓶中，加入甲苯200mL，60%的氫化鈉3. 3g(0. 0825mol)， 控制內溫80°C以下滴加上述甲烷三羧酸戊乙酯的甲苯溶液，滴加完畢繼續保溫2h，冷卻至 常溫，加入溴锍鐺鹽33. 3g(0. 075mol)，升溫，控制80°C保溫反應15h，冷卻至常溫，用5%的 硫酸調節PH = 3左右，分出有機層，水層用甲苯IOOmL分二次萃取，合并有機層，用5%的碳 酸氫鈉水溶液40mL洗滌有機層二次，無水硫酸鈉干燥油層，過濾，減壓回收得淡黃色液體， 目標產物三戊酯雙芐生物素4. 5g(理論值的93. )，HPLC測定其含量為95.8%，無雜質 5 (簡稱雙羧酸酯)產生。B、d-生物素的合成在2000mL三口燒瓶中，投入上述4. 5g雙酯雙芐生物素4，48%氫溴酸800g，攪拌， 在125-126 回流保溫8h，用薄層法跟蹤反應直至完全(展開劑為甲苯-冰乙酸-甲醇 =10 10 3 (ν/ν/ν))，真空回收除盡氫溴酸，加入水(3 X IOOmL)回收除盡氫溴酸三次， 用10% NaOH堿化ρΗ至8-9，冷卻至20°C以下。稱固體光氣(BTC) 16g，用甲苯150mL溶解 后，慢慢滴加到上述水溶液中，并在滴加過程中一直用堿控制水層PH在8-9，滴畢，攪拌一 小時，用10%鹽酸調PH至弱酸性，分去油層，水層繼續加水，活性炭重結晶得到純品生物素 1，HPLC測定其含量為98. 7 %，沒有雜質6 (簡稱雙羧酸)。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明的技術方案作任何形式 上的限制。凡是依據本發明的實質內容對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修 飾，均落入本發明的保護范圍內。
權利要求
一種d-生物素的改進制備方法，其特征在于用甲烷三羧酸三烷基酯與(3aR，8aS，8bS)-1，3-二芐基-2-氧代-十氫咪唑[3，4-d]噻吩并[1，2-a]锍鎓鹵化物在堿存在下進行縮合反應，得到(3aS，4S，6aR)-1，3-二芐基-4-(ω，ω，ω-三烷氧羰基丁基)-四氫-1H-噻吩并[3，4-d]咪唑-2，4(1H)-酮，該中間體再經水解、脫羧和關環步驟后得到d-生物素。
2.根據權利要求1所述的改進制備方法，其特征在于原料甲烷三羧酸三烷基酯的化學 結構式為CH(COOR)3，其中R為含1 5個碳原子的烷基，且三個羧酸酯中的R為相同或不 同的烷基。
3.根據權利要求2所述的改進制備方法，其特征在于原料甲烷三羧酸三烷基酯結構式 中的R為甲基。
4.根據權利要求2所述的改進制備方法，其特征在于原料甲烷三羧酸三烷基酯結構式 中的R為乙基。
5.根據權利要求1所述的改進制備方法，其特征在于縮合反應時用到的堿為無機堿或 有機堿。
6.根據權利要求5所述的改進制備方法，其特征在于所述的無機堿為氫化鈉、氫化鉀 或金屬鈉。
7.根據權利要求5所述的改進制備方法，其特征在于所述的有機堿為甲醇鈉、乙醇鈉、 叔丁醇鈉、甲醇鉀、乙醇鉀或叔丁醇鉀。
全文摘要
本發明公開了一種d-生物素的改進制備方法。目前用丙二酸二酯作原料的合成方法，在最后得到的生物素中會伴隨雜質的產生。本發明的特征在于用甲烷三羧酸三烷基酯與(3aR，8aS，8bS)-1，3-二芐基-2-氧代-十氫咪唑[3，4-d]噻吩并[1，2-a]锍鎓鹵化物在堿存在下進行縮合反應，得到(3aS，4S，6aR)-1，3-二芐基-4-(ω，ω，ω-三烷氧羰基丁基)-四氫-1H-噻吩并[3，4-d]咪唑-2，4(1H)-酮，該中間體再經水解、脫羧和關環步驟后得到d-生物素。本發明避免了雜質的產生，生物素的質量在原有基礎上得到了很大的提高，避免了副反應的發生。
文檔編號C07D495/04GK101838274SQ200910098678
公開日2010年9月22日 申請日期2009年5月21日 優先權日2009年5月21日
發明者丁文珍, 何益民, 潘亞金, 皮士卿, 顧立新, 魏昂鋒 申請人:浙江醫藥股份有限公司新昌制藥廠