头孢克洛活性侧链苯甘氨酸甲酯盐酸盐合成

郑贵贤

（浙江昂利康制药有限公司，浙江 嵊州 312400）

D-(-)-苯甘氨酸甲酯是酶法合成头孢克洛、头孢氨苄的侧链活性酯[1]。苯甘氨酸甲酯上氨基易氧化变质、易聚合，稳定性较差不利于保存[2]，从而有必要将其氨基进行保护，比如制备成盐酸盐形式或硫酸盐形式。苯甘氨酸甲酯硫酸盐通常是将苯甘氨酸在硫酸甲醇溶液中进行回流而制得[3]，该法反应简单易行，但是生成的苯甘氨酸甲酯硫酸盐从目前可知方法中都无法从反应体系中以固体的形式提取出来，通常是将其制备成水溶液直接用于酶法头孢克洛[4]、头孢氨苄[5]的合成中；这就造成其水溶液的杂质较多，且无法长期保存的缺点，影响生物酶的使用寿命和实验中投料配比的计算。而苯甘氨酸甲酯盐酸盐则可以以固体的形式存在，更有利于长期保存和酶法合成实验中投料配比的精确计算，因此在酶法合成头孢克洛、头孢氨苄实验初期，采用苯甘氨酸甲酯盐酸盐作为侧链活性酯进行实验，更有利于活性生物酶的筛选和投料配比的确定。

目前文献报道的苯甘氨酸甲酯盐酸盐的合成方法主要有四种：一是氨基酸与2,2-二甲氧基丙烷在盐酸作用下反应，得到相应的氨基酸甲酯盐酸盐[6]；二是氨基酸与氯化氢气体的甲醇溶液反应来制备相应的氨基酸甲酯盐酸盐[7]；三是氨基酸与氯化三甲基硅烷的甲醇溶液反应来制备相应的氨基酸甲酯盐酸盐[8]；四是氨基酸与氯化亚砜的甲醇溶液反应来制备相应的氨基酸甲酯盐酸盐[9]。第一种方法操作步骤多、总收率不高；第二种方法由于反应中生成的等摩尔水难以除去，使得反应进行不彻底，通常转化率只有93%，析出的产物纯度只有96%，而且母液含水量增高无法套用增大溶剂回收压力；第三种方法原料价格较贵且产生大量副产物三甲基硅醇或三甲基硅醚，影响产物的纯化；第四种方法简便易行。宋霞等曾经提出了在0℃以下形成二氯亚砜甲醇溶液再与氨基酸回流反应，最后将反应物浓缩至干，得到氨基酸甲酯盐酸盐[10-11];但是这样做一方面要维持0℃低温，不利于工业化生产，另一方面产物是直接由反应液浓缩干，无法除去化学反应过程中副产物，致使产物纯度根本就达不到要求。

本文就是在第四种方法基础上深入研究，克服原有报道中的一系列难题，以D-(-)-苯甘氨酸为原料，在氯化亚砜-甲醇溶液中进行酯化反应，成功合成标题化合物。反应条件温和，二氯亚砜-甲醇溶液不需在0℃形成，只要在35℃以下形成即可，甲酯化温度控制在55℃～60℃，目标产物利用强酸置换弱酸的原理直接在反应体系中析出，无需再进行精制，纯度99.5%以上。而且反应母液可以直接循环套用，总收率95%以上。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

X-4数字显示显微熔点测定仪 （北京泰克仪器有限公司）；WZZ-ZB自动旋光仪 （上海精密科学仪器有限公司）；LC-10AT高效液相色谱分析仪（岛津）；S212恒速搅拌器（上海申顺生物科技有限公司）；W-O恒温油水浴锅（上海申顺科技有限公司）。

D-(-)-苯甘氨酸（工业级）;甲醇（工业级）；氯化亚砜（工业级）；氢氧化钠（工业级）；异丙醇（工业级）。

1.2 实验步骤

在500 mL四口烧瓶中安装四氟搅拌浆、0℃～100℃温度计、回流冷凝管和恒压滴液漏斗，在冷凝管上方出口处安装尾气吸收装置，将尾气导入氢氧化钠溶液中（注意安装尾气吸收装置时必须有防止倒吸装置）。安装完毕后向500 mL四口烧瓶中加入160 mL甲醇，搅拌，冷却下慢慢滴加二氯亚砜 46.4 g（0.39 mol）,此时放热较多，控制体系温度在35℃以下。二氯亚砜滴加完毕后，拿下恒压滴液漏斗，加入D-(-)-苯甘氨酸45.3 g（0.3 mol），用5 mL甲醇冲洗瓶壁，盖好塞子，设定油温65℃～70℃，开始用W-O恒温油水浴锅加热升温，当反应体系温度升到45℃以上时，可以观察到苯甘氨酸固体快速溶解并有少量二氧化硫气体冒出，当体系温度提高到52℃以上时二氧化硫气体冒出速度加快，且反应体系中苯甘氨酸固体迅速溶清呈淡黄色的澄清透明液体，物料澄清后20～40 min，体系自动析出白色针状固体，加快搅拌速度使固体分散开，控制温度在55℃～60℃回流反应2～3 h，此时二氧化硫基本不逸出。反应完毕后将物料降温到常温，用布氏漏斗过滤抽干，母液洗涤一遍抽干。收集母液待套用(可循环套用10次以上)，滤饼用异丙醇50 mL洗涤，充分抽干，在70℃以下真空烘干，得到57.5 g（0.285 mol）白色针状结晶性粉末，纯度99.5%以上，m.p.189 ℃～191℃,=-118°(C=1,H2O)。 与 CAS19883-41-1中熔点、比旋光度要求一致。

2 结果与讨论

二氯亚砜-甲醇溶液无需在0℃以下形成，形成温度与反应没有直接关系，从保护操作人员的角度出发，保持35℃以下即可。甲酯化反应温度是影响反应产率的主要因素，尤其是反应温度一旦升高到65℃产率急剧下降，这与在此温度条件下反应体系中生成的氯化氢气体大量溢出造成体系的氯化氢浓度不足以使弱酸性的产物充分析出有关，温度过低反应体系较粘稠，析出的产物结晶较细，不利于产品纯度的提高，因此温度最佳范围在55℃～60℃。在此温度条件下苯甘氨酸甲酯盐酸盐可直接从反应体系中析出无需再进行精制，纯度99.5%以上，而且反应母液可以直接循环套用，总收率95%以上。与现有合成方法相比，该法具有反应条件温和无需深冷等特点，反应后处理简便，反应母液可直接循环套用，产物纯度高不需进一步提纯等优点。

[1]Chen B C,Skoumbouis A P,GUO P,et al.A facile method for the transformation of N-(tert-butoxycarbonyl)a-amino acids to N-unprotected a-amino methyl esters[J].J.Org.Chem.,1999,64(25):9294-9296.

[2]曾向潮，徐石海，李毅群，等.N-(2-吡咯甲酰基)氨基酸甲酯的合成[J].有机化学，2004,24（7）：802-805.

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[4]哈罗德·莫洛·穆迪，西奥多瑞思·约翰内斯·格德弗里德·玛利亚·杜勒恩范.合成头孢克洛的方法：CN，200580045005.5[P].2007-12-19.

[5]方长明，陈舒明，刘爱红.头孢氨苄的酶法制备工艺研究进展[J].中国医药工业杂志，2002，33（1）：38-40.

[6]Julian R R.The methyl esterification of amino acids with 2,2-dimethoxypropane and aqueous hydrogen chloride[J].J.Org.Chem.,1963,28(10):2898.

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[10]宋霞，陈敏，孙露.二氯亚砜-甲醇溶液中合成氨基酸甲酯盐酸盐的研究[J].化学试剂，2007,29（11）：687-688,690.

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