专利名称：一种d-生物素的改进制备方法
技术领域：
本发明涉及生物素制备领域，特别是一种d-生物素的改进制备方法。
背景技术：
d-生物素又名维生素H，主要应用于医药卫生、营养强化剂、饲料添加剂、化妆保 健品以及饮料等方面。d-生物素的分子结构式如下所示 自1949年瑞士 Roche公司首次实现工业合成d_生物素后，国外对其合成法继 续进行了大量研究，迄今为止，已有多条全合成路线报道。但以硫内酯为关键中间体的 Sternbach路线仍是公认的最具工业化意义的合成路线。Sternbach路线是以具有光学活性的硫内酯2为起始原料，经过多步反应得到关 键中间体(3aR，8aS，8bS)-l，3-二苄基-2-氧代-十氢咪唑[3，4_d]噻吩并[1,2-a]锍鐺 溴化物3，在碱存在下，溴化物3与丙二酸二乙酯缩合得到化合物4，进一步酸处理开环、水 解、脱羧、脱苄和关环得到生物素1，合成路线如下 其中，在溴化物3与丙二酸二酯的缩合过程中，由于丙二酸二酯上含有两个活泼 氢，当其与溴化物3反应后形成的缩合物4在碱作用下会进一步与溴化物3反应得到杂质 5，随同正常缩合物4进一步水解脱羧关环，在最后得到的生物素1中会伴随杂质6的产生。尽管可以通过增加丙二酸二酯的比例来减少此杂质的产生，以及通过重结晶的方法可以减 少产品中杂质的含量，但从根本上无法在最终产品生物素中完全消失，用丙二酸二酯会产 生此杂质是此工艺的缺陷。杂质的产生机理和化学反应方程式如下
发明内容
本发明的目的是克服上述合成路线中存在的缺陷，提供一种d-生物素的改进制 备方法，其采用从化学机理上来改进生物素的制备方法，从而实现避免杂质的产生。为此，本发明采用如下的技术方案一种d-生物素的改进制备方法，其特征在于 用甲烷三羧酸三烷基酯与(3aR，8aS，8bS)-l，3-二苄基-2-氧代-十氢咪唑[3，4_d]噻吩 并[l，2-a]锍鐺卤化物在碱存在下进行缩合反应，得到(3必，45，6池)-1，3-二苄基-4-( ， ω，ω-三烷氧羰基丁基)-四氢-IH-噻吩并[3，4_d]咪唑_2，4(IH)-酮，该中间体再经水 解、脱羧和关环步骤后得到d-生物素。本发明采用甲烷三羧酸酯替代丙二酸二酯，由于甲烷三羧酸酯结构中次甲基上只 含有一个活泼氢，当在碱作用下与中间体卤化物缩合时，只能产生一种产物，不可能产生杂 质5，经过进一步水解、脱羧和关环后，最后得到的生物素1中不会伴随杂质6的产生，从而 使生物素的质量在原有基础上得到很大提高，同时由于避免了副反应的产生，使中间体卤 化物的利用效率也同步得到提高。本发明的具体反应式如下 在本发明中，所用到的关键原料甲烷三羧酸三烷基酯的化学结构式为CH (COOR) 3, 其中R为含1-5个碳原子的烷基，且三个羧酸酯中的R为相同或不同的烷基，R最常用的是
甲基、乙基或丙基。上述的改进制备方法，缩合反应时用到的碱为无机碱或有机碱，所述的无机碱为 氢化钠、氢化钾或金属钠；所述的有机碱为甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、甲醇钾、乙醇钾或叔 丁醇钾。本发明同原有丙二酸酯方法比较，具有以下优点避免了杂质的产生，生物素的质 量在原有基础上得到了很大的提高；避免了副反应的发生，中间体卤化物的利用效率也同 步得到了较大提高。下面结合实施例对本发明作进一步说明，但实施例中给出的参数并不限制本发 明。
具体实施例方式比较实施例A、(3aS，4S，6aR)-l，3-二苄基-4_(ω，ω- 二乙氧羰基丁基)-四氢-IH-噻吩并 [3,4-d]咪唑-2，4 (IH)-酮(缩合物4)的合成 在带回流冷凝管，滴液管，搅拌浆，温度计的干燥氮气保护500mL四口烧瓶中， 加入甲苯300mL，60 %的氢化钠6. Og(0. 15mol)，控制内温80°C以下滴加丙二酸二乙酯 48g(0. 3mol)，滴加完毕继续保温2h，冷却至常温，加入溴锍鐺盐33. 3g(0. 075mol)，升温， 控制80°C保温反应15h，冷却至常温，用5%的硫酸调节pH = 3左右，分出有机层，水层用 甲苯IOOmL分二次萃取，合并有机层，用5%的碳酸氢钠水溶液40mL洗涤有机层二次，无水 硫酸钠干燥油层，过滤，减压回收得淡黄色液体，目标产物双酯双苄生物素37g(理论值的 94. 1% ), HPLC测定其含量为94.5%,含有杂质5 (简称双羧酸酯)3. 5%。
B、d_生物素的合成在2000mL三口烧瓶中，投入上述双酯双苄生物素37g，48%氢溴酸800g，搅拌，在 125-126°C回流保温8h，用薄层法跟踪反应直至完全(展开剂为甲苯-冰乙酸-甲醇= 10 10 3(v/v/v))，真空回收除尽氢溴酸，加入水(3X100mL)回收除尽氢溴酸三次，用 10% NaOH碱化pH至8-9，冷却至20°C以下。称固体光气(BTC) 16g，用甲苯150mL溶解后， 慢慢滴加到上述水溶液中，并在滴加过程中一直用碱控制水层PH在8-9，滴毕，搅拌一小 时，用10%盐酸调PH至弱酸性，分去油层，水层继续加水，活性炭重结晶得到纯品生物素1， HPLC测定其含量为96. 5 %，含有杂质6 (简称双羧酸)1. 2 %。实施例1 、(3aS，4S，6aR)-1，3-二苄基-4-((0，(0，(0-三乙氧羰基丁基)-四氢-IH-噻吩 并[3,4-d]咪唑_2，4 (IH)-酮的合成 在带回流冷凝管，滴液管，搅拌浆，温度计的干燥氮气保护500mL四口烧瓶中，力口 入甲苯300mL，60%的氢化钠3. 3g (0. 0825mol)，控制内温80°C以下滴加甲烷三羧酸三乙酯 19. 3g(0. 083mol)，滴加完毕继续保温2h，冷却至常温，加入溴锍鐺盐33. 3g(0. 075mol)，升 温，控制80°C保温反应15h，冷却至常温，用5%的硫酸调节pH = 3左右，分出有机层，水层 用甲苯IOOmL分二次萃取，合并有机层，用5%的碳酸氢钠水溶液40mL洗涤有机层二次，无 水硫酸钠干燥油层，过滤，减压回收得淡黄色液体，目标产物三酯双苄生物素2. 5g(理论值 的95. 5% )，HPLC测定其含量为97. 8%，无杂质5 (简称双羧酸酯)产生。B、d-生物素的合成在2000mL三口烧瓶中，投入上述2. 5g双酯双苄生物素4，48%氢溴酸800g，搅拌， 在125-126 回流保温8h，用薄层法跟踪反应直至完全(展开剂为甲苯-冰乙酸-甲醇 =10 10 3 (ν/ν/ν))，真空回收除尽氢溴酸，加入水(3 X IOOmL)回收除尽氢溴酸三次， 用10% NaOH碱化pH至8-9，冷却至20°C以下。称固体光气(BTC) 16g，用甲苯150mL溶解 后，慢慢滴加到上述水溶液中，并在滴加过程中一直用碱控制水层PH在8-9，滴毕，搅拌一 小时，用10%盐酸调PH至弱酸性，分去油层，水层继续加水，活性炭重结晶得到纯品生物素 1，HPLC测定其含量为98. 7 %，没有杂质6 (简称双羧酸)。实施例2 、(3aS，4S，6aR)-1，3-二苄基-4-(ω，ω，ω-三甲氧羰基丁基)-四氢-IH-噻吩 并[3,4-d]咪唑_2，4 (IH)-酮的合成 在带回流冷凝管，滴液管，搅拌浆，温度计的干燥氮气保护500mL四口烧瓶中，力口 入甲苯300mL，60%的氢化钠3. 3g (0. 0825mol)，控制内温80°C以下滴加甲烷三羧酸三甲酯 15. 8g(0. 083mol)，滴加完毕继续保温2h，冷却至常温，加入溴锍鐺盐33. 3g(0. 075mol)，升 温，控制80°C保温反应15h，冷却至常温，用5%的硫酸调节pH = 3左右，分出有机层，水层 用甲苯IOOmL分二次萃取，合并有机层，用5%的碳酸氢钠水溶液40mL洗涤有机层二次，无 水硫酸钠干燥油层，过滤，减压回收得淡黄色液体，目标产物三酯双苄生物素0. 2g(理论值 的95.3% )，HPLC测定其含量为98.0%，无杂质5 (简称双羧酸酯)产生。B、d-生物素的合成在2000mL三口烧瓶中，投入上述0. 2g双酯双苄生物素4，48%氢溴酸800g，搅拌， 在125-126 回流保温8h，用薄层法跟踪反应直至完全(展开剂为甲苯-冰乙酸-甲醇 =10 10 3 (ν/ν/ν))，真空回收除尽氢溴酸，加入水(3 X IOOmL)回收除尽氢溴酸三次， 用10% NaOH碱化pH至8-9，冷却至20°C以下。称固体光气(BTC) 16g，用甲苯150mL溶解 后，慢慢滴加到上述水溶液中，并在滴加过程中一直用碱控制水层PH在8-9，滴毕，搅拌一 小时，用10%盐酸调PH至弱酸性，分去油层，水层继续加水，活性炭重结晶得到纯品生物素 1，HPLC测定其含量为98. 6 %，没有杂质6 (简称双羧酸)。实施例3八、(3as，4s，6aR)-1，3-二苄基-4-(ω，ω，ω-三甲氧羰基丁基)-四氢-IH-噻吩 并[3,4-d]咪唑_2，4 (111)-酮的合成 在带回流冷凝管，滴液管，搅拌浆，温度计的干燥氮气保护500mL四口烧瓶中，力口 入甲苯300mL，60%的氢化钠3. 3g (0. 0825mol)，控制内温80°C以下滴加甲烷三羧酸三甲酯 15. 8g(0. 085mol)，滴加完毕继续保温2h，冷却至常温，加入氯锍鐺盐30. Og (0. 075mol)，升 温，控制70°C保温反应10h，冷却至常温，用5%的硫酸调节pH = 3左右，分出有机层，水层 用甲苯IOOmL分二次萃取，合并有机层，用5%的碳酸氢钠水溶液40mL洗涤有机层二次，无 水硫酸钠干燥油层，过滤，减压回收得淡黄色液体，目标产物三酯双苄生物素1.0g(理论值 的96. 6% )，HPLC测定其含量为98. 4%，无杂质5 (简称双羧酸酯)产生。B、d-生物素的合成在2000mL三口烧瓶中，投入上述1. Og双酯双苄生物素4，48%氢溴酸800g，搅拌， 在125-126°C回流保温8h，用薄层法跟踪反应直至完全(展开剂为甲苯-冰乙酸-甲醇=10 10 3 (ν/ν/ν))，真空回收除尽氢溴酸，加入水(3 XlOOmL)回收除尽氢溴酸三次， 用10% NaOH碱化ρΗ至8-9，冷却至20°C以下。称固体光气(BTC) 16g，用甲苯150mL溶解 后，慢慢滴加到上述水溶液中，并在滴加过程中一直用碱控制水层PH在8-9，滴毕，搅拌一 小时，用10%盐酸调PH至弱酸性，分去油层，水层继续加水，活性炭重结晶得到纯品生物素 1，HPLC测定其含量为98. 6 %，没有杂质6 (简称双羧酸)。实施例4 将金属钠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小时，减压蒸出溶剂，加甲苯和水各200mL，分层，有机层干燥，减压回收甲 苯，得到甲烷三羧酸三戊酯，用干燥的甲苯50mL溶解，在带回流冷凝管，滴液管，搅拌浆，温 度计的干燥氮气保护500mL四口烧瓶中，加入甲苯200mL，60%的氢化钠3. 3g(0. 0825mol)， 控制内温80°C以下滴加上述甲烷三羧酸戊乙酯的甲苯溶液，滴加完毕继续保温2h，冷却至 常温，加入溴锍鐺盐33. 3g(0. 075mol)，升温，控制80°C保温反应15h，冷却至常温，用5%的 硫酸调节PH = 3左右，分出有机层，水层用甲苯IOOmL分二次萃取，合并有机层，用5%的碳 酸氢钠水溶液40mL洗涤有机层二次，无水硫酸钠干燥油层，过滤，减压回收得淡黄色液体， 目标产物三戊酯双苄生物素4. 5g(理论值的93. )，HPLC测定其含量为95.8%，无杂质 5 (简称双羧酸酯)产生。B、d-生物素的合成在2000mL三口烧瓶中，投入上述4. 5g双酯双苄生物素4，48%氢溴酸800g，搅拌， 在125-126 回流保温8h，用薄层法跟踪反应直至完全(展开剂为甲苯-冰乙酸-甲醇 =10 10 3 (ν/ν/ν))，真空回收除尽氢溴酸，加入水(3 X IOOmL)回收除尽氢溴酸三次， 用10% NaOH碱化ρΗ至8-9，冷却至20°C以下。称固体光气(BTC) 16g，用甲苯150mL溶解 后，慢慢滴加到上述水溶液中，并在滴加过程中一直用碱控制水层PH在8-9，滴毕，搅拌一 小时，用10%盐酸调PH至弱酸性，分去油层，水层继续加水，活性炭重结晶得到纯品生物素 1，HPLC测定其含量为98. 7 %，没有杂质6 (简称双羧酸)。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式 上的限制。凡是依据本发明的实质内容对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修 饰，均落入本发明的保护范围内。
权利要求
一种d-生物素的改进制备方法，其特征在于用甲烷三羧酸三烷基酯与(3aR，8aS，8bS)-1，3-二苄基-2-氧代-十氢咪唑[3，4-d]噻吩并[1，2-a]锍鎓卤化物在碱存在下进行缩合反应，得到(3aS，4S，6aR)-1，3-二苄基-4-(ω，ω，ω-三烷氧羰基丁基)-四氢-1H-噻吩并[3，4-d]咪唑-2，4(1H)-酮，该中间体再经水解、脱羧和关环步骤后得到d-生物素。
2.根据权利要求1所述的改进制备方法，其特征在于原料甲烷三羧酸三烷基酯的化学 结构式为CH(COOR)3，其中R为含1 5个碳原子的烷基，且三个羧酸酯中的R为相同或不 同的烷基。
3.根据权利要求2所述的改进制备方法，其特征在于原料甲烷三羧酸三烷基酯结构式 中的R为甲基。
4.根据权利要求2所述的改进制备方法，其特征在于原料甲烷三羧酸三烷基酯结构式 中的R为乙基。
5.根据权利要求1所述的改进制备方法，其特征在于缩合反应时用到的碱为无机碱或 有机碱。
6.根据权利要求5所述的改进制备方法，其特征在于所述的无机碱为氢化钠、氢化钾 或金属钠。
7.根据权利要求5所述的改进制备方法，其特征在于所述的有机碱为甲醇钠、乙醇钠、 叔丁醇钠、甲醇钾、乙醇钾或叔丁醇钾。
全文摘要
本发明公开了一种d-生物素的改进制备方法。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会伴随杂质的产生。本发明的特征在于用甲烷三羧酸三烷基酯与(3aR，8aS，8bS)-1，3-二苄基-2-氧代-十氢咪唑[3，4-d]噻吩并[1，2-a]锍鎓卤化物在碱存在下进行缩合反应，得到(3aS，4S，6aR)-1，3-二苄基-4-(ω，ω，ω-三烷氧羰基丁基)-四氢-1H-噻吩并[3，4-d]咪唑-2，4(1H)-酮，该中间体再经水解、脱羧和关环步骤后得到d-生物素。本发明避免了杂质的产生，生物素的质量在原有基础上得到了很大的提高，避免了副反应的发生。
文档编号C07D495/04GK101838274SQ200910098678
公开日2010年9月22日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者丁文珍, 何益民, 潘亚金, 皮士卿, 顾立新, 魏昂锋 申请人:浙江医药股份有限公司新昌制药厂