d-生物素制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种d-生物素的生产制造方法。
背景技术
d-生物素又称为维生素H(VH)，是十三种维生素产品中产量最小的品种之一，广泛用于医疗、多维制剂及饲料添加剂等方面，是生命物质生长和代谢过程中所必需的微量有机活性物质，已经载入美国药典24版(USP24)及欧洲药典(EP1999)。其化学名称为：[3aS-(3aα，4β，6aα)]-六氢-2-氧代-1-H-噻吩并[3.4-d]咪唑-4-戊酸；英文名称为：biotin或者d-biotin，英文化学名为：[3aS-(3aα，4β，6aα)]-Hexahydro-2-oxo-1H-thieno[3.4-d]imidazote-4-Valericacid。
d-生物素于1901年被发现，1936年，第一次从蛋黄中分离出该活性因子，并命名为生物素(biotin)，其后于1941年确立其分子式，1942年建立其结构式。1949年，罗式公司(Roche)实验室首次合成了具有光学活性的d-生物素，并实现了工业化生产，其生产方法即Sternbach合成法或称Hoffmann-LaRoche法，该方法至今仍然是世界上生物素的主要生产方法。该方法以富马酸为起始物，经溴加成、二溴化物被苄胺取代以及光气闭环，生成咪唑啉酮-顺二羧酸，继而转变为酸酐并被环己醇开环为外消旋单酯，用(+)-麻黄碱高收率地拆分为所需的旋光异构体，其对映体循环返回酸酐，以氢化硼锂还原旋光异构体中的酯键使之成为醇羟基并转变为所需构型的内酯，用硫代乙酸钾处理生成硫代内酯，再经过格氏反应和脱水得到在侧链导入头三个碳原子的中间体，经催化氢化使侧链烯键饱和并立体专一地确立了第三个手性中心，并用氢溴酸处理成为环硫盐，利用硫正离子的吸电性在其邻位碳原子上导入丙二酸收残基而得到d-生物素前体，最后经过酸性水解，脱去用来保护两个氨基的苄基并使丙二酸酯成为二酸并脱羧，制得旋光纯的d-生物素。
1975年，日本住友公司利用前手性顺式酸直接高效非对称转化为具有光学活性的内酯，来代替Sternbach法中的光学拆分-还原过程。或将前手性顺式酸制成双酯，再用能产生酯酶的杆菌与其共同培养，部分水解得到单酯类似物，以后用硼氢锂或硼氢钠按Sternbach方法进行。或用(+)去氢枞胺代替(+)-麻黄碱进行拆分，之前可用乙醇代替环己醇进行单酯化后，再与(+)去氢枞胺生成两个非对映异构体而进行拆分。
近十多年来，有关d-生物素发表了一些文献和专利，但是绝大部分仅仅具有学术意义，与实际工业生产尚有距离。罗式公司(Roche)至今仍然沿用早期采用并略加改进的Sternbach合成法，其他方法与其相比，没有工业上的优越性。
d-生物素虽然目前已经采用化学方法生产，但全世界的产量约只有100吨左右，长期以来其生产技术为国外几家少数公司所持有，国内虽有少量报道，但是，技术没有得到公开使用，在我国其生产几乎还是空白，且现有的生产方法长期以来没有得到改进，合成路线长，d-生物素总收率较低，仅为25％左右。
【发明内容】
为了克服现有技术合成路线长，总收率低的不足和填补国内空白，本发明提供一种新地d-生物素生产合成工艺方法。
本发明所采用的技术方案是：
本发明是在原Sternbach合成法基础上的改进。Sternbach合成法与本发明属于同类合成工艺。
本发明将咪唑啉酮-顺二羧酸通过酯化反应生成外消旋的单酯，进行拆分后将拆分体选择还原单酯基得到具有所需绝对构型的内酯，再以硫取代氧得到硫内酯，通过格氏反应引入侧链，并得到(3aR，6aR)-1，3-二苄基四氢-1H-噻吩并[3.4-d]咪唑-2-(3H)-酮-烯酸，经过加氢得到双苄生物素，再将双苄生物素脱去两个苄基后即得到纯的、具光学活性的d-生物素。
本发明利用咪唑啉酮-顺二羧酸以浓硫酸做催化剂与甲醇发生酯化反应生成外消旋的单酯，用右胺进行拆分，将拆分体用硼氢化钠选择还原单酯基得到具有所需绝对构型的内酯，再用乙基硫代乙酸钾中的硫取代氧得到硫内酯，然后利用格氏反应引入侧链，并通过二氧化碳和浓硫酸得到(3aR，6aR)-1，3-二苄基四氢-1H-噻吩并[3.4-d]咪唑-2-(3H)-酮-烯酸，再用钯-碳作催化剂加氢得到双苄生物素，之后在热的氢溴酸中脱去两个苄基后即得到纯的、具有光学活性的d-生物素。
与原Sternbach合成法相比，本发明的技术方案与原技术方案的不同点在于：
1、反应原料有所不同，前者用环己醇进行单酯化；以(+)-麻黄碱拆分；以硼氢锂还原单酯；以硫代乙酸钾处理生成硫代内酯。而本发明分别采用浓硫酸和甲醇、右胺、硼氢化钠、乙基硫代乙酸钾进行单酯化、拆分、还原单酯和生成硫化合成物。
2、侧链引入步骤与本发明不同，前者侧链分两步引入：首先通过格氏反应引入三个碳，经过脱水和在阮内镍催化下加氢反应得到第三个手性中心的立体定向式，再在丙二酸二甲酯钠作用下，通过硫盐开环反应将最后两个碳引入。而本发明经过格氏反应引入侧链后，直接通过催化加氢得到所需构型侧链，将整个合成路线缩短为八步。
本工艺技术方法填补了国内空白，融合了Roche法和住友公司工艺路线的优点，作了较大的改进，工艺路线缩短，本工艺中利用廉价易得的硫酸和甲醇、硼氢化钠、右胺、乙基硫代乙酸钾、1，4-二溴丁烷、二氧化碳、钯-碳等取代原工艺中的环己醇、(+)-麻黄碱、硼氢锂或硼氢钠、硫代乙酸钾、阮内镍、丙二酸二甲酯钠等，成本降低，提高了劳动生产率。同时，本工艺与原Stembach合成工艺相比，操作简单，收率高。
【附图说明】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的工艺路线框图。
【具体实施方式】
本发明利用咪唑啉酮-顺二羧酸以浓硫酸做催化剂与甲醇发生酯化反应生成外消旋的单酯，用右胺进行拆分，将拆分体用硼氢化钠选择还原单酯基得到具有所需绝对构型的内酯，再用乙基硫代乙酸钾中的硫取代氧得到硫内酯，然后利用格氏反应引入侧链，并通过二氧化碳和浓硫酸得到(3aR，6aR)-1，3-二苄基四氢-1H-噻吩并[3.4-d]咪唑-2-(3H)-酮-烯酸，再用钯-碳作催化剂加氢得到双苄生物素，之后在热的氢溴酸中脱去两个苄基后即得到纯的、具有光学活性的d-生物素。