专利名称：一种l－丙氨酰－l－谷氨酰胺的制备方法
技术领域：
本发明是关于一种L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的制备方法。
背景技术：
酰胺氨基酸是一类极其有用的氨基酸，例如谷氨酰胺(Gln)是机体内含量最多的一种氨基酸，具有许多极其重要的生理功能，比如能促进胃肠粘膜细胞增生，维持肠道的完整性；而且巨噬细胞的吞噬作用、淋巴细胞的增殖以及蛋白质的合成，都必需依赖充足的谷氨酰胺。体内的大多数组织均能合成谷氨酰胺，正常状态下，完全可以满足机体的需求，然而在各种创伤、感染等应激状态下，机体处于超高代谢状态，骨骼肌蛋白大量分解，向血中释放出谷氨酰胺，机体谷氨酰胺库被严重消耗。同时其它组织器官，如小肠、淋巴细胞等，对血中谷氨酰胺摄取增加，使血浆中和细胞内谷氨酰胺浓度下降，说明在创伤应激状态下，机体对谷氨酰胺的需要量大大增加，超过了机体的合成能力，此时谷氨酰胺是一种条件性必需氨基酸，给机体补充谷氨酰胺是极为必要的。同时，创伤常引起机体免疫功能的抑制，谷氨酰胺是巨噬细胞、淋巴细胞等免疫细胞的重要能源物质，这些细胞以很高速度利用谷氨酰胺，一方面用于提供能量，另一方面用于合成嘌呤和嘧啶碱；在高代谢条件下，胃肠功能受到抑制，可能引起肠粘膜损伤、通透性增高，造成细菌、毒素移位，而进一步加重机体高代谢状态，而谷氨酰胺是肠细胞代谢的重要基质，充足的谷氨酰胺是小肠保持正常代谢、结构和功能的重要条件之一。
在临床上的严重感染、复合性骨折、创伤、大手术、大面积烧伤以及恶性肿瘤后期等应急和高分解代谢状态下，谷氨酰胺的需求大大超过了机体自身合成的能力，因此谷氨酰胺需要大量的外在补充。但由于谷氨酰胺溶解度低且不稳定，并且加热时会产生有毒的焦谷氨酸和氨，因此大大限制了谷氨酰胺的肠外应用。而L-丙氨酰-L-谷氨酰胺(L-Ala-L-Gln)不仅溶解度高(常温下在水中的溶解度高达568克/升)，是同样条件下游离谷氨酰胺(3克/升)的200倍，而且性质稳定，在不同的pH值条件下加热灭菌(120℃，0.5小时)也不会产生有毒的焦谷氨酸和氨产生。最重要的是L-丙氨酰-L-谷氨酰胺能被机体快速有效地分解为丙氨酸和谷氨酰胺，满足机体的需求，而无任何毒副反应。因而L-丙氨酰-L-谷氨酰胺在肠外营养中的应用正日益受到重视。L-丙氨酰-L-谷氨酰胺进入机体后，被许多器官组织中的二肽酶分解为其组成氨基酸丙氨酸和谷氨酰胺。L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的半衰期极短，约为3.8分钟，并且进入机体后仅有微量的L-丙氨酰-L-谷氨酰胺(摄入量的1-2重量％)从尿中排出，这就表明L-丙氨酰-L-谷氨酰胺可被机体有效地利用，避免了因L-丙氨酰-L-谷氨酰胺蓄积可能引起的损伤。因此L-丙氨酰-L-谷氨酰胺在临床上受到了广泛的应用。目前L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的合成方法主要有如下三种1、利用Z-Ala与N-羟基琥珀酰亚胺(HOSu)在N，N-二环己基碳二亚胺(DCC)作用下，于20-25℃反应5小时后过滤除去二环己基脲，然后与未保护的谷氨酰胺在碱性水溶液中反应，将所得产物还原氢化并脱去保护基团，得到L-丙氨酰-L-谷氨酰胺(参见文献Katoh，T.Kurauchi，M.Eur.Pat311057，12Apr，1989)。该工艺中DCC杂质难以除去，产物很难提纯。
2、利用光气(COCl2)与Ala反应生成混酐，然后与谷氨酰胺在水中反应，最后酸化脱去保护即可得到L-丙氨酰-L-谷氨酰胺(参见文献Frerst，P.Pfaendetr，P.Ger.Offen.DE 3206784，01Sep，1983)。此方法简单，但是光气为剧毒气体，对人体危害极大。
3、利用N端保护的氨基酸与三苯基磷反应形成活泼酯，所得活泼酯再与谷氨酰胺反应，然后再用无机酸酸化，脱去N端保护基团，即可得L-丙氨酰-L-谷氨酰胺(参见文献CHEN YONG，WO031106481，24Dev，2003)该工艺所用的原料N端保护的氨基酸价格较高，导致整个工艺成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中L-丙氨酰-L-谷氨酰胺制备工艺复杂、对人体有巨大危害或者生产成本高的缺点，提供一种工艺简单、成本低廉、产率高且有利环保的L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的制备方法。
本发明提供了一种L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的制备方法，该方法包括在缩合剂存在下，在惰性溶剂中，将D-2-卤代丙酸和谷氨酰胺进行缩合反应、酸化，得到D-2-卤代丙酰谷氨酰胺；将得到的D-2-卤代丙酰谷氨酰胺用氨水进行氨解反应得到L-丙氨酰-L-谷氨酰胺。
与现有技术中L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的制备方法相比，本发明提供的制备方法主要有如下优点1)合成工艺简单，反应步骤少，中间产物纯度高，不需要处理，可直接用于下一步反应，反应副产物少，最终产物易于纯化分离，因此节约了成本，缩短了时间，提高了产率；2)本工艺避免了二肽合成中常见的氨基酸基保护和脱保护步骤，简化了工艺，节省了氨基保护试剂成本，副产物更少，更易于产物的分离纯化；3)原料易得且价格低廉，有利于环保，生产成本低，有很好的工业应用价值。
具体实施例方式
本发明提供了一种L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的制备方法，该方法包括在缩合剂存在下，在惰性溶剂中，将D-2-卤代丙酸和谷氨酰胺进行缩合反应、酸化，得到D-2-卤代丙酰谷氨酰胺；将得到的D-2-卤代丙酰谷氨酰胺用氨水进行氨解反应得到L-丙氨酰-L-谷氨酰胺。所述缩合剂可以是现有技术中的各种缩合剂，如2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐，可以商购得到，也可以根据现有技术中的各种方法制备得到。以2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐为缩合剂为例，本发明提供的方法的反应结构式如下 其中，X可以是各种卤素，如F、Cl、Br或I，优选为Cl或Br。
尽管D-2-卤代丙酸、谷氨酰胺以及2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐之间以各种比例加料均能实现本发明的目的，但优选情况下，2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐和D-2-卤代丙酸的摩尔比为1∶0.5-1∶1.5，优选为1∶0.8-1∶1.2；谷氨酰胺和D-2-卤代丙酸的摩尔比为1∶1-1∶2，优选为1∶1-1∶1.2。所述惰性溶剂可以是现有技术中各种不与D-2-卤代丙酸、谷氨酰胺以及2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐反应但能有效溶解上述三种物质的溶剂，例如可以选自苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、氯苯、溶剂油中的一种或几种。该反应对溶剂的量没有特别的限制，只要使得反应原料能有效溶解即可，通常为相对于1摩尔D-2-卤代丙酸，溶剂的量为300-1000毫升。缩合反应对温度没有特别的限制，在室温下即可进行，优选反应在0-60℃下进行，更优选在5-30℃下进行。反应的时间通常为10分钟至4小时，具体取决于反应原料的浓度和反应温度。通常用各种色谱，如薄层层析(TLC)、柱层析色谱、气相色谱、液相色谱进行跟踪判定。上述各种色谱用于判定反应的方法已为本领域技术人员所公知，通常以摩尔比较小的原料反应完毕判定反应结束。所述酸化通常采用无机酸进行酸化，所述无机酸选自硝酸、硫酸、盐酸、磷酸中的一种或几种。通常为上述无机酸的20-60重量％的稀酸溶液。无机酸的加入量通常使得酸化后的溶液pH值为1-4，优选为1-2。通常情况下，无机酸的加入量为无机酸(以100重量％计)与D-2-卤代丙酸的摩尔比为1-4。
尽管D-2-卤代丙酰谷氨酰胺与氨水以各种比例加料均能实现本发明的目的，但通常情况下，D-2-卤代丙酰谷氨酰胺与氨水的加料比使得D-2-卤代丙酰谷氨酰胺与氨的摩尔比为1∶1-1∶5。所述氨水可以是现有技术中的各种浓度的氨水，本发明优选浓度为28重量％的氨水。D-2-卤代丙酰谷氨酰胺的氨水氨解反应通常在压力为常压(约为1.0333千克/平方厘米)至5千克/平方厘米下进行，更优选为常压至2千克/平方厘米，可在高压釜中实现。反应对温度没有特别的限制，可以在各个温度下进行，优选在10-120℃下进行，更优选在30-80℃下进行。反应时间取决于反应原料的浓度、反应温度以及反应的量，通常反应时间为30分钟至10小时，更优选为1-8小时。具体视反应的具体情况而定，通常用各种色谱，如薄层层析(TLC)、柱层析色谱、气相色谱、液相色谱进行跟踪判定。
上述反应完毕之后，通常还包括对所得产物进行纯化处理。所述纯化处理可以用现有技术中的各种纯化方法对产品进行提纯，本发明优选使用成本低廉、操作简单的重结晶法对所得L-丙氨酰-L-谷氨酰胺产品进行提纯，优选使用甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、石油醚或者它们与水的混合溶剂进行重结晶。本发明具体实施方式
中使用上述有机溶剂与水的混合溶剂，对混合比例没有特别限定，优选为有机溶剂水为5∶1-1∶5(体积比)。
本发明所述的上述制备方法适合于所有末端为酰胺的二肽酰胺的制备，下面以L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的制备为例说明本发明提供的制备方法。除非特别说明，本发明具体实施例中所述各种试剂均为商购的各种分析纯试剂。
实施例1在室温下，将D-2-氯代丙酸(35.8克，0.33摩尔)溶解于200毫升苯中，加入缩合剂2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐(61.2克，0.36摩尔)，反应4小时后加入谷氨酰胺(46.9克，0.33摩尔)，反应2小时后过滤，用5重量％盐酸、水洗涤得到D-2-卤代丙酰谷氨酰胺。将得到的产物直接加入到28重量％氨水(800毫升)中，在2千克/平方厘米压力下，75℃反应6小时，冷却，减压浓缩，加入乙醇，放置析出结晶，得到47.6克L-丙氨酰-L-谷氨酰胺产物，收率66.5％；光学纯度98.5％。
将上述产物用甲醇-水(体积比2∶1)重结晶得到光学纯度99.8％的L-丙氨酰-L-谷氨酰胺产品，熔点216℃(分解)；比旋光[α]20＝-3.49(C＝10，1摩尔/升HCl)。
实施例2在室温下，将D-2-溴代丙酸(61.2克，0.4摩尔)溶解于300毫升甲苯中，加入2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐(68.0克，0.4摩尔)，反应4小时后，加入谷氨酰胺(49.7克，0.35摩尔)，反应2小时后过滤，用5重量％盐酸、水洗涤得到D-2-溴代丙酰谷氨酰胺。将得到的产物直接加入到28重量％氨水(1000毫升)中，在2千克/平方厘米下，45℃反应6小时，冷却，减压浓缩，加入乙醇，放置析出结晶，得到55.9克L-丙氨酰-L-谷氨酰胺产物，收率73.6％，光学纯度98.8％。
将上述产物经乙醇-水(体积比5∶1)重结晶得到光学纯度99.9％的L-丙氨酰-L-谷氨酰胺产品，熔点216℃(分解)；比旋光[α]20＝-3.45(C＝10，1摩尔/升HCl)。
实施例3
在室温下，将D-2-氯代丙酸(32.6克，0.30摩尔)溶解于250毫升甲苯中，加入2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐(42.5克，0.25摩尔)，反应5小时后加入谷氨酰胺(42.6克，0.30摩尔)，反应2小时后过滤，用5重量％硝酸、水洗涤得到D-2-卤代丙酰谷氨酰胺。将得到的产物直接加入到28重量％氨水(900毫升)中，在3千克/平方厘米压力下，60℃反应6小时，冷却，减压浓缩，加入甲醇，放置析出结晶，得到42.9克L-丙氨酰-L-谷氨酰胺产物，收率65.9％；光学纯度97.8％。
将上述产物经四氢呋喃-水(体积比1∶2)重结晶得到光学纯度99.8％的L-丙氨酰-L-谷氨酰胺产品，熔点216℃(分解)；比旋光[α]20＝-3.40(C＝10，1摩尔/升HCl)。
实施例4在室温下，将D-2-溴代丙酸(61.2克，0.4摩尔)溶解于300毫升二甲苯中，加入2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐(81.6克，0.48摩尔)，反应4小时后，加入谷氨酰胺(68.2克，0.40摩尔)，反应3小时后过滤，用5重量％盐酸、水洗涤得到D-2-溴代丙酰谷氨酰胺。将得到的产物直接加入到28重量％氨水(1100毫升)中，在3千克/平方厘米下，70℃反应6小时，冷却，减压浓缩，加入乙醇，放置析出结晶，得到66.0克L-丙氨酰-L-谷氨酰胺产物，收率76.0％，光学纯度99.0％。
将上述产物经甲醇-水(5∶1)重结晶得到光学纯度99.9％的L-丙氨酰-L-谷氨酰胺产品，熔点215℃(分解)；比旋光[α]20＝-3.45(C＝10，1摩尔/升HCl)。
实施例5在室温下，将D-2-溴代丙酸(61.2克，0.4摩尔)溶解于300毫升苯中，加入2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐(81.6克，0.48摩尔)，反应5小时后，加入谷氨酰胺(68.2克，0.40摩尔)，反应3小时后过滤，用5重量％盐酸、水洗涤得到D-2-溴代丙酰谷氨酰胺。将得到的产物直接加入到28重量％氨水(950毫升)中，在2千克/平方厘米下，60℃反应7小时，冷却，减压浓缩，加入乙醇，放置析出结晶70.3克L-丙氨酰-L-谷氨酰胺产物，收率81.0％，光学纯度98.5％。
将上述产物经乙醇-水(体积比3∶2)重结晶得到光学纯度99.6％的L-丙氨酰-L-谷氨酰胺产品，熔点216℃(分解)；比旋光[α]20＝-3.46(C＝10，1摩尔/升HCl)。
实施例6在室温下，将D-2-氯代丙酸(38.0克，0.35摩尔)溶解于200毫升氯苯中，加入2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐(68.0克，0.40摩尔)，反应5小时后加入谷氨酰胺(47.3克，0.30摩尔)，反应2小时后过滤，用5重量％硫酸、水洗涤得到D-2-卤代丙酰谷氨酰胺。将得到的产物直接加入到28重量％氨水(900毫升)中，在3千克/平方厘米压力下，80℃反应6小时，冷却，减压浓缩，加入乙醇，放置析出结晶，得到41.5克L-丙氨酰-L-谷氨酰胺产物，收率63.7％；光学纯度98.0％。
将上述产物用异丙醇-水(体积比2∶1)重结晶得到光学纯度99.2％的L-丙氨酰-L-谷氨酰胺产品，熔点215℃(分解)；比旋光[α]20＝-3.50(C＝10，1摩尔/升HCl)。
权利要求
1.一种L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的制备方法，其特征在于，该方法包括在缩合剂存在下，在惰性溶剂中，将D-2-卤代丙酸和谷氨酰胺进行缩合反应，酸化，得到D-2-卤代丙酰谷氨酰胺；将得到的D-2-卤代丙酰谷氨酰胺用氨水进行氨解反应得到L-丙氨酰-L-谷氨酰胺。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述D-2-卤代丙酸为D-2-氯代丙酸或D-2-溴代丙酸。
3.根据权利要求1所述的法，其中，所述缩合剂为2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述惰性溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、氯苯、溶剂油中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述谷氨酰胺和D-2-卤代丙酸的摩尔比为1∶1-1∶2。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述谷氨酰胺和D-2-卤代丙酸的摩尔比为1∶1-1∶1.2。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐和D-2-卤代丙酸的摩尔比为1∶0.5-1∶1.5。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述2-氯-1，3-二甲基咪唑啉盐酸盐和D-2-卤代丙酸的摩尔比为1∶0.8-1∶1.2。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述D-2-卤代丙酰谷氨酰胺的氨水氨解反应温度为10-120℃，压力为常压至5千克/平方厘米。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述氨水氨解反应温度为30-80℃，压力为常压至2千克/平方厘米。
11.根据权利要求1所述的方法，所述酸化采用无机酸进行酸化，所述无机酸选自硝酸、硫酸、盐酸、磷酸中的一种或几种。
全文摘要
一种L－丙氨酰－L－谷氨酰胺的制备方法，其中，该方法包括在缩合剂存在下，在惰性溶剂中，将D－2－卤代丙酸和谷氨酰胺进行缩合反应，酸化，得到D－2－卤代丙酰谷氨酰胺；将得到的D－2－卤代丙酰谷氨酰胺用氨水进行氨解反应得到L－丙氨酰－L－谷氨酰胺。本发明提供的制备方法合成工艺简单、反应步骤少、污染少、原料易得且价格低廉、最终产物易于纯化分离，因此能节约生产成本、缩短工艺时间、提高反应产率。
文档编号C07K5/00GK1931873SQ20051010331
公开日2007年3月21日 申请日期2005年9月16日 优先权日2005年9月16日
发明者姜能桥, 刘文杰 申请人:湖北浩信药业有限公司, 姜能桥