一种α‑酮异亮氨酸钙二水合物和α‑酮缬氨酸钙二水合物的制备方法与流程

本发明涉及医药原料的制备，具体地说是一种高纯度α-酮异亮氨酸钙二水合物和α-酮缬氨酸钙二水合物的制备方法。

背景技术：

α-酮异亮氨酸钙和α-酮缬氨酸钙是复方α-酮酸片的主要成分。复方α-酮酸片用于尿毒症治疗，为肾病患者提供必需氨基酸并尽量减少氨基氮的摄入。酮基或羟氨基酸本身不含有氨基，其利用非必需氨基酸的氮转化为氨基酸，因此可减少尿素合成，尿毒症毒性产物的蓄积也得以减少。

一、α-酮异亮氨酸钙的结构式如下：

α-酮异亮氨酸钙二水合物的结构式如下：

目前α-酮异亮氨酸钙主要有以下几种合成方法：

(1)Minoru Igarashi等人在J.Org.Chem.1963，28(11)：3088-3092以氰乙酸乙酯和异丁醛为起始原料，经Knoevenagel-Cope反应，制得2-亚仲丁基氰乙酸乙酯，然后经过氧化、水解等过程生成相应的α-酮异亮氨酸。本路线使用的起始原料氰乙酸乙酯，毒性较大，且反应步骤较长(总共6步)，操作复杂，收率低；氧化过程用到双氧水，不利于安全生产。

(2)花锦秀等人在《化工时刊》2007,21(12)：5-8提出了以海因和丁酮为起始原料，缩合反应，制得5-亚仲丁基海因，然后经过水解、酸化、成钙盐等过程生成相应α-酮异亮氨酸钙。

(3)Roger Robert Gaudette在GB155099355以亚仲丁基海因为原料，经过水解、酸化、成钙盐等过程生成相应α-酮异亮氨酸钙。本合成路线相对简单，反应步骤较短，但5-亚仲丁基海因的水解难度大，一般需要4-12倍摩尔量的碱液才能正常反应，并且反应时间长，条件苛刻，水解收率低。在较长的反应时间下，生产的杂质较多，反应液检测，一般最大杂质峰1.5％左右，总杂质峰3.5％左右；一般得到的粗品最大杂质峰1％左右，总杂质峰2.5％左右；经精制结晶后，产品最大杂质峰0.5％，总杂质峰1.0％；最终产品质量低，有关物质含量较高。

二、α-酮缬氨酸钙的结构式如下：

α-酮缬氨酸钙二水合物的结构式如下：

目前α-酮缬氨酸钙主要有以下几种合成方法：

(1)Minoru Igarashi等人在J.Org.Chem.1963，28(11)：3088-3092以氰乙酸乙酯和丙酮为起始原料，经Knoevenagel-Cope反应，制得2-亚异丙基氰乙酸乙酯，然后经过氧化、水解等过程生成相应的α-酮缬氨酸。本路线使用的起始原料氰乙酸乙酯，毒性较大，且反应步骤较长(总共6步)，操作复杂，收率低；氧化过程用到双氧水，不利于安全生产。

(2)花锦秀等人在《化工时刊》2007,21(12)：5-8提出了以海因和丙酮为起始原料，缩合反应，制得5-亚异丙基海因，然后经过水解、酸化、成钙盐等过程生成相应α-酮缬氨酸钙。

(3)Roger Robert Gaudette在GB15509935以亚异丙基海因为原料，经过水解、酸化、成钙盐等过程生成相应α-酮缬氨酸钙。本合成路线相对简单，反应步骤较短，但5-亚异丙基海因的水解难度大，一般需要4-12倍摩尔量的碱液才能正常反应，并且反应时间长，条件苛刻，水解收率低。与α-酮异亮氨酸钙的制备一样，在较长的反应时间下，生产的杂质较多，反应液检测，一般最大杂质峰1.5％左右，总杂质峰3.5％左右；一般得到的粗品最大杂质峰1.0％左右，总杂质峰2.5％左右；经精制结晶后，产品最大杂质峰0.5％，总杂质峰1.0％；最终产品质量低，有关物质含量较高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种原料易得、副反应少、收率高、对环境友好、反应条件温和易控且适合规模化生产，使用微负压下反应技术生产高纯度α-酮异亮氨酸钙和α-酮缬氨酸钙的制备方法。

为此，本发明采用的技术方案如下：一种α-酮异亮氨酸钙二水合物和α-酮缬氨酸钙二水合物的制备方法，包括如下步骤：

1)以亚仲丁基海因或亚异丙基海因为原料，与含缓冲液的碱液进行微负压开环反应，得到相应的α-酮酸盐；

2)将步骤1)得到的α-酮酸盐先用烃类、卤代烃类、酮类或醚类溶剂萃取除杂，再酸化得到相应的α-酮酸粗品，接着又用烃类、卤代烃类、酮类或醚类溶剂萃取除杂，然后用活性炭、白土或树脂吸附精制获得α-酮酸，所述的α-酮酸为α-酮异亮氨酸或α-酮缬氨酸；

3)将步骤2)得到的α-酮酸制成钙盐，结晶得到α-酮酸钙二水合物，所述的α-酮酸钙二水合物为α-酮异亮氨酸钙二水合物或α-酮缬氨酸钙二水合物；α-酮异亮氨酸二水合物对应的原料为亚仲丁基海因，α-酮缬氨酸二水合物对应的原料为亚异丙基海因。

在微负压反应状态下，能及时将产生的气体及时移走，对产品的破坏时间短，杂质相对较少。使用缓冲液，可以有效地缓解高碱性对原料和产品的破坏作用，减少杂质生成，反应液检测，最大杂质峰1.0％左右，总杂质峰2.5％左右。步骤2)中，经第一次的萃取除杂后，反应液最大杂质峰0.8％左右，总杂质峰2.0％左右；经第二次的萃取除杂后(即酸化后的除杂)，α-酮酸溶液最大杂质峰约0.7％左右，总杂质峰约1.8％左右。经吸附后，得到高纯度的α-酮酸溶液最大杂质峰0.1～0.3％，总杂质峰0.5～1.0％。

α-酮异亮氨酸钙的合成路线：

α-酮缬氨酸钙的合成路线

以亚仲丁基海因为原料时，α-酮异亮氨酸钙二水合物的收率为：75.0～82.0％。以亚异丙基海因为原料时，α-酮缬氨酸钙二水合物的收率为：71.0～79.0％。

进一步地，步骤1)中所述含缓冲液的碱液为氢氧化钠或氢氧化钾与碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、磷酸钾、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、硼砂、甘氨酸中的一种或两种以上的混合溶液。

进一步地，所述含缓冲液的碱液中，缓冲液摩尔量是氢氧化钠或氢氧化钾摩尔量的0.01～0.50倍，优选0.02～0.10倍。

进一步地，所述氢氧化钠或氢氧化钾的摩尔量是亚仲丁基海因或亚异丙基海因摩尔量的2.0～4.0倍，优选2.5～3.5倍。

进一步地，步骤1)中，反应温度为90～102℃，优选为90～95℃；真空度为-0.030～-0.001MPa，优选为-0.03～-0.015MPa。

进一步地，步骤2)中，所述的烃类溶剂为正己烷、环己烷或甲苯；卤代烃类溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷或三氯乙烯；酮类溶剂为丁酮、甲基丙基酮、甲基异丙基酮、甲基丁基酮、甲基异丁基酮、二乙基酮、环己酮或苯乙酮；醚类溶剂为乙醚、异丙醚、正丁基醚、甲基叔丁基醚或苯甲醚。

进一步地，步骤2)中，所述的酸化采用无机酸进行，所述的无机酸为硫酸、盐酸或磷酸。

进一步地，步骤3)中，所述的α-酮酸使用氢氧化钙或氯化钙加碱制成钙盐，所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。α-酮异亮氨酸钙、α-酮缬氨酸钙粗品(即钙盐)的最大杂质峰0.05～0.2％，总杂质峰0.3～0.7％。

进一步地，步骤3)采用醇类溶剂或醇类溶剂水溶液进行结晶，最大杂质峰0.02～0.1％，总杂质峰0.1～0.5％；所述的醇类溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇中的一种或两种以上的混合溶液。

本发明具有以下有益效果：

1.通过碱液中加入缓冲液，使反应时碱液的碱性对原料、中间体及产品的破坏减弱；微负压及时脱出反应生成的气体(如氨气)，也减少了对原料、中间体及产品的破坏。反应液总杂质从常规的4％左右，降低为2.5％左右；最大杂质峰从常规的2％左右，减小为1％左右。

2.在上述反应的基础上，通过萃取除杂、酸的吸附精制、成钙盐和钙盐精制工艺的集成使用，使产品的最大杂质峰控制到0.02～0.1％，总杂质峰控制到0.1～0.5％；比常规技术的最大杂质峰0.5％，总杂质峰1.5％明显降低，获得了高质量的α-酮异亮氨酸钙二水合物和α-酮缬氨酸钙二水合物。

3.α-酮异亮氨酸钙二水合物和α-酮缬氨酸钙二水合物的收率得到明显提高，α-酮异亮氨酸钙二水合物的收率可以达到75.0～82.0％，而常规技术为63％左右；α-酮缬氨酸钙二水合物的收率可以达到71.0～79.0％，而常规技术为62％左右。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：高纯度α-酮异亮氨酸钙二水合物的制备

在带机械搅拌的2000mL四口瓶中，室温下投入亚仲丁基海因308g(2.0mol)，30％氢氧化钠800g(6.0mol)，磷酸钠98.4g(0.6mol)控制反应真空度-0.005MPa，反应温度99～100℃下反应，产生的气体真空抽出，控制反应时间180～270分钟至亚仲丁基海因含量低于1.0％(HPLC)；反应液检测，最大杂质峰1.0％，总杂质峰2.3％。反应液冷却到室温，加入环己烷300mL萃取1次，分层。水层检测最大杂质峰0.8％，总杂质峰1.8％。以上水层用545mL 35％盐酸(6.02mol)调pH值＝6.5，得到α-酮异亮氨酸粗品溶液室温下用300mL甲苯萃取1次，得到α-酮异亮氨酸溶液最大杂质峰约0.7％，总杂质峰约1.5％。以上α-酮异亮氨酸溶液加活性炭5g，室温下搅拌15分钟，过滤除去活性炭，得到高纯度α-酮异亮氨酸溶液最大杂质峰0.15％，总杂质峰0.6％。以上高纯度α-酮异亮氨酸溶液快速搅拌下滴加40％CaCl₂溶液490g(1.76mol)，析出大量白色α-酮异亮氨酸钙，过滤，得到α-酮异亮氨酸钙粗品(湿含量约30％)，最大杂质峰0.10％，总杂质峰0.50％。以上α-酮异亮氨酸钙粗品加2500mL甲醇结晶，过滤、烘干，得到261g高纯度α-酮异亮氨酸钙二水合物，外标含量99.4％，最大杂质峰0.05％，总杂质峰0.43％，收率78.0％。

实施例10：高纯度α-酮异亮氨酸钙二水合物的制备

在带机械搅拌的2000mL四口瓶中，室温下投入亚仲丁基海因308g(2.0mol)，40％氢氧化钾1120g(8.0mol)，磷酸钾84.8g(0.4mol)控制反应真空度-0.030MPa，反应温度90～91℃下反应，产生的气体真空抽出，控制反应时间360～540分钟亚仲丁基海因含量低于1.0％(HPLC)；反应液检测，一般最大杂质峰0.90％，总杂质峰2.3％。反应液冷却到室温，加入300mL异丙醚萃取1次，分层。水层检测最大杂质峰0.80％，总杂质峰2.0％。

以上水层用730mL 35％盐酸(8.05mol)调pH值＝6.5，得到α-酮异亮氨酸粗品溶液室温下用300mL甲苯萃取1次，得到α-酮异亮氨酸溶液最大杂质峰约0.80％，总杂质峰约1.8％。

以上α-酮异亮氨酸溶液加活性白土5g，室温下搅拌15分钟，过滤除去活性白土，得到高纯度α-酮异亮氨酸溶液最大杂质峰0.31％，总杂质峰0.9％。

以上高纯度α-酮异亮氨酸溶液快速搅拌下滴加40％CaCl₂溶液490g(1.76mol)，析出大量白色α-酮异亮氨酸钙，过滤，得到α-酮异亮氨酸钙粗品(湿含量约30％)，最大杂质峰0.20％，总杂质峰0.63％。

以上α-酮异亮氨酸钙粗品加2500mL乙醇结晶，过滤、烘干，得到272g高纯度α-酮异亮氨酸钙二水合物，外标含量99.4％，最大杂质峰0.08％，总杂质峰0.48％，收率81.3％。

实施例19：高纯度α-酮缬氨酸钙二水合物的制备

在带机械搅拌的2000mL四口瓶中，室温下投入亚异丙基海因280g(2.0mol)，30％氢氧化钠800g(6.0mol)，甘氨酸90g(1.2mol)控制反应真空度-0.01MPa，反应温度98～99℃下反应，产生的气体真空抽出，控制反应时间180～240分钟亚异丙基海因含量低于1.0％(HPLC)；反应液检测，一般最大杂质峰1.0％，总杂质峰2.5％。反应液冷却到室温，加入300mL甲苯萃取1次，分层。水层检测最大杂质峰0.8％，总杂质峰2.1％。以上水层用545mL35％盐酸(6.02mol)调pH值＝6.5，得到α-酮缬氨酸粗品溶液室温下用300mL二氯甲烷萃取1次，得到α-酮缬氨酸溶液最大杂质峰约0.7％，总杂质峰约1.8％。以上α-酮缬氨酸溶液加活性炭5g，室温下搅拌15分钟，过滤除去活性炭，得到高纯度α-酮缬氨酸溶液最大杂质峰0.2％，总杂质峰0.8％。以上高纯度α-酮缬氨酸溶液快速搅拌下滴加40％CaCl₂溶液490g(1.76mol)，析出大量白色α-酮缬氨酸钙，过滤，得到α-酮缬氨酸钙粗品(湿含量约30％)，最大杂质峰0.10％，总杂质峰0.62％。以上α-酮缬氨酸钙粗品加2500mL甲醇结晶，过滤、烘干，得到232g高纯度α-酮缬氨酸钙二水合物，外标含量99.4％，最大杂质峰0.06％，总杂质峰0.51％，收率75.7％。

实施例28：高纯度α-酮缬氨酸钙二水合物的制备

在带机械搅拌的2000mL四口瓶中，室温下投入亚异丙基海因280g(2.0mol)，40％氢氧化钾1120g(8.0mol)，硼砂152.5g(0.4mol)控制反应真空度-0.02MPa，反应温度94～95℃下反应，产生的气体真空抽出，控制反应时间270～360分钟亚异丙基含量低于1.0％(HPLC)；反应液检测，一般最大杂质峰0.90％，总杂质峰2.3％。反应液冷却到室温，加入300mL甲苯萃取1次，分层。水层检测最大杂质峰0.80％，总杂质峰2.0％。以上水层用730mL 35％盐酸(8.05mol)调pH值＝6.5，得到α-酮缬氨酸粗品溶液室温下用300mL异丙醚萃取1次，得到α-酮缬氨酸溶液最大杂质峰约0.70％，总杂质峰约1.6％。以上α-酮缬氨酸溶液加活性白土5g，室温下搅拌15分钟，过滤除去活性白土，得到高纯度α-酮缬氨酸溶液最大杂质峰0.11％，总杂质峰0.70％。以上高纯度α-酮缬氨酸溶液快速搅拌下滴加40％CaCl₂溶液490g(1.76mol)，析出大量白色α-酮缬氨酸钙，过滤，得到α-酮缬氨酸钙粗品(湿含量约30％)，最大杂质峰0.09％，总杂质峰0.56％。以上α-酮缬氨酸钙粗品加2500mL乙醇结晶，过滤、烘干，得到241g高纯度α-酮缬氨酸钙二水合物，外标含量99.5％，最大杂质峰0.07％，总杂质峰0.48％，收率78.8％。

对比例1：高纯度α-酮异亮氨酸钙二水合物的制备

在带有机械搅拌的2000mL三口瓶中，室温下投入亚仲丁基海因308g(2.0mol)，30％氢氧化钠800g(6.0mol)，反应温度100～102℃下反应5小时；反应液检测，最大杂质峰1.7％，总杂质峰3.7％。反应液冷却到室温，用545mL 35％盐酸(6.02mol)调pH值＝6.5，得到的α-酮亮氨酸溶液搅拌下滴加40％CaCl₂溶液490g(1.76mol)，析出大量白色α-酮异亮氨酸钙，过滤，得到α-酮异亮氨酸钙粗品(湿含量约30％)，最大杂质峰1.3％，总杂质峰2.5％。以上α-酮异亮氨酸钙粗品加2500mL甲醇结晶，过滤、烘干，得到206gα-酮异亮氨酸钙二水合物，外标含量98.0％，最大杂质峰0.63％，总杂质峰1.56％，收率63.7％。

对比例2：高纯度α-酮缬氨酸钙一水合物的制备

在带有机械搅拌的2000mL三口瓶中，室温下投入亚异丙基海因308g(2.0mol)，30％氢氧化钠800g(6.0mol)，反应温度100～102℃下反应4.0小时。反应液检测，最大杂质峰1.9％，总杂质峰3.5％。反应液冷却到室温，用545mL 35％盐酸(6.02mol)调pH值＝6.5，得到的α-酮缬氨酸溶液搅拌下滴加40％CaCl₂溶液490g(1.76mol)，析出大量白色α-酮缬氨酸钙，过滤，得到α-酮缬氨酸钙粗品(湿含量约30％)，最大杂质峰1.3％，总杂质峰2.7％。以上α-酮缬氨酸钙粗品加2500mL甲醇结晶，过滤、烘干，得到259.5gα-酮缬氨酸钙一水合物，外标含量98.2％，最大杂质峰0.53％，总杂质峰1.19％，收率61.7％。