本发明涉及一种丙泊酚及其结构类似物的制备方法。
背景技术：
烷基苯酚是一类在苯酚的2,6位上被取代形成的具体芳香味的产物，在医药化工上应用较多，作为药品的有丙泊酚(Propofol，商品名：普鲁泊福、得普利麻)，化学名为2,6-二异丙基苯酚，是一种目前临床上广泛使用的烷基酚类快速、短效静脉麻醉药，通过激活GABA受体-氯离子复合物，发挥镇静催眠作用。具有起效迅速、作用时间短、苏醒迅速完全、不良反应少、不留后遗症、术后恶心呕吐发生率低、适用范围广(可用于麻醉诱导、维持及辅助硬膜外麻醉)、剂量易于掌握等优良特性。自1977年发现其麻醉活性以来，得到了越来越广泛的临床应用。
传统合成工艺中，丙泊酚的制备方法是采用苯酚铝作为催化剂，苯酚和丙烯在高温高压的条件下烷基化反应制得。由于该反应需在高温高压的条件下进行，并且放热剧烈，反应难以精确控制。因此，反应所制备的产品中不可避免的含有大量异构体杂质，丙泊酚的纯度只有60％左右，由于丙泊酚与其异构体沸点相近，很难通过分馏纯化。
出于用药安全的考虑，各国对医用丙泊酚的纯度都提出了很高的要求，对各单个杂质的含量也作出了严格的限制。如何提高丙泊酚的纯度，以满足医用的需要成为目前研究的热点。
公开号CN 101538191的中国专利公开了一种高纯度丙泊酚的合成方法，以2-异丙基苯酚、丙烯为原料，三乙基铝等路易斯酸催化，在压力0.4-0.6Mpa下反应，合成高纯度丙泊酚，但其纯度最高只有92.7％，且要求原料2-异丙基苯酚的纯度在99％以上。
公开号为US 5589598的美国专利申请公开了一种高纯度的丙泊酚制备方法，将丙泊酚酰化得到酯的固体，纯化后，水解，减压蒸馏，能得到纯度99％以上的丙泊酚，但由于丙泊酚上羟基位阻较大，采用酰氯法成酯，酰氯对水分较为敏感，对设备也有腐蚀性。
公开号为CN 102731265A中国专利公开了一种高纯度丙泊酚的制备方法，将丙泊酚溶解在溶剂中，与对硝基苯磺酸酯或溴、氯等化合物在碱性试剂存在下，经缩合反应制得对硝基苯基丙泊酚醚；后经还原制得氨基苄醚；再与酸成盐纯化制得氨基苄醚盐酸盐；之后在催化氢化条件下还原脱苄，酸洗去对甲基苯胺，减压蒸馏，制得所需高纯度丙泊酚。反应原理同美国专利，同样存在反应操作复杂，酸性腐蚀严重，氢化条件危险等问题。
因此寻找简单快速、成本低廉、适合工业化生产的高纯度丙泊酚是非常必要的。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种高纯度丙泊酚及其结构类似物(烷基苯酚)的制备方法。该制备方法具有绿色合成、生物转化、污染少，副产物少等特点，适合工业化生产，所制备的丙泊酚等产品纯度达到99.6％以上，符合各项药用标准。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种下式(III)所示化合物的制备方法，合成路线如下：
其中，R为C1-C6的烷基。
优选地，R为C1-C4的烷基；
进一步优选地，R为甲基、乙基、异丙基、叔丁基。
上述式(III)所示化合物的制备方法中，
优选地，以固体酸为催化剂。
优选地，式(I)所示化合物(即对羟基苯甲酸)与式(II)所示化合物的摩尔比为1:3～1：20；进一步优选为1:5-1:15。
上述式(III)所示化合物的制备过程可在无溶剂的状态下进行。
优选地，上述式(III)所示化合物的制备过程在超声条件下进行；进一步优选地，超声波功率为500-2000W，反应时间为1-3小时。
进一步地，本发明上述固体酸的制备方法包括：将85～98％(体积分数)浓硫酸和10～40％(体积分数)磷酸按体积比2～10:1混合制成混酸；将80～120目的活性炭与上述混酸按重量比4～15：1混匀，浸渍5～10h后放入马弗炉进行碳化0.5～2h，碳化温度400～500℃，所得固体物用85～98％(体积分数)浓硫酸磺化5～8h，烘干至水分小于10％，即得固体酸催化剂。
更进一步地，所述固体酸的制备方法包括：将90％(体积分数)浓硫酸和20％(体积分数)磷酸按体积比5:1混合制成混酸；将120目的活性炭与上述混酸按重量比10:1混匀，浸渍10h后放入马弗炉进行碳化2h，碳化温度450～500℃，所得固体物用98％(体积分数)浓硫酸磺化8h，烘干至水分小于10％，即得固体酸催化剂。
进一步地，本发明还包括一种烷基苯酚即式(IV)所示化合物的制备方法，合成路线如下：
其中，R为C1-C6的烷基；优选地，R为C1-C4的烷基；进一步优选地，R为甲基、乙基、异丙基、叔丁基。
其中，式(III)所示化合物可按现有技术方法制成，优选按上述本发明方法制成。
优选地，以脱羧酶为催化剂。
上述式(IV)所示化合物的制备方法中，反应液可以使用含有式(III)所示化合物的水、缓冲液、无机盐培养基等。
反应液中式(III)所示化合物的浓度优选约0.1-10(w/v％)，更优选约0.5-5(w/v％)。
作为缓冲液，可以列举磷酸缓冲液、Tris缓冲液、碳酸缓冲液等。缓冲液的浓度优选约10mM-约150mM。
反应温度即反应中的转化体的存活温度优选约10℃-80℃，更优选约20℃-约35℃。反应温度为上述温度范围时，能够高效地制造化合物(IV)。
另外，反应时间优选约1～6天，更优选约2～3天。
更进一步地，本发明提供一种下式(IV)所示化合物的制备方法，包括以下步骤：
1)以式(I)所示化合物(即对羟基苯甲酸)与式(II)所示化合物为原料，在固体酸催化下得到式(III)所示化合物；其中R的含义与上文相同；式(I)所示化合物(即对羟基苯甲酸)与式(II)所示化合物的摩尔比为1：3～1：20；优选为1:5-1:15；该步骤可在无溶剂的状态下进行；
该步骤在超声条件下进行，超声波功率为500-2000W，反应时间为1-3小时；
所述固体酸的制备方法与上文相同；
2)将式(III)所示化合物在脱羧酶作用下制得式(IV)所示化合物；
3)蒸馏得到式(IV)所示化合物纯品。
优选地，所述蒸馏方法包括：先用罗茨泵蒸馏去低沸点物质，温度为50～60℃，真空度为-0.05～0.09MPa，再用填料柱精馏，真空度1～100Pa，精馏温度为110～140℃，收集相应馏分即得。
以下对本发明所述脱羧酶进行详细描述。
所述脱羧酶存在于一些微生物中，如：霍氏肠杆菌(Enterobacter hormaechei)、萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、克氏柠檬酸杆菌(Citrobacter koseri)、枯草芽孢杆菌斯氏亚种(Bacillus subtilis subsp.spizizenii)、产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)、阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)、阪崎肠杆菌(Enterobacter sakazakii)、大肠埃希氏菌(Escherichia coli)、弗格森埃希氏菌(Escherichia fergusonii)、多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)或菠萝泛菌(Pantoea ananatis)等，优选芽孢杆菌属细菌特别是枯草芽孢杆菌、肠杆菌属细菌特别是阴沟肠杆菌、埃希氏菌属细菌特别是大肠埃希氏菌。
脱羧酶的培养中通常使用的培养基进行培养即可。作为该培养基，通常可以使用含有碳源、氮源、无机盐类及其他营养物质等的天然培养基或合成培养基等。
碳源有：甘露糖、半乳糖、山梨糖醇、葡萄糖、麦芽糖、果糖、甘露糖醇、蔗糖、木糖、阿拉伯糖、淀粉、糖蜜、甘油等糖质或糖醇；乳酸、乙酸、富马酸、马来酸、柠檬酸。还可以根据期望使用低碳烷烃化合物。碳源可以单独使用一种或者两种以上混合使用。培养基中的这些碳源的浓度通常设定为约2-20(w/v％)。
氮源有乙酸铵、硝酸钠、氯化铵、氨水、硫酸铵、硝酸铵、无机铵化合物或有机铵化合物、尿素、硝酸钾等。另外，也可以使用肉提取物、玉米浆、蛋白胨、蛋白质水解物、氨基酸等含氮有机化合物等。氮源可以单独使用一种或者两种以上混合使用。培养基中的氮源浓度因使用的氮化合物而异，通常设定为约2-20(w/v％)。
无机盐类有，磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁、氯化钠、硝酸亚铁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸钴或碳酸钙等。这些无机盐可以单独使用一种或者两种以上混合使用。培养基中的无机盐类浓度因使用的无机盐而异，通常设定为约0.05-约2(w/v％)。
营养物质，可以列举例如肉提取物、蛋白胨、多聚蛋白胨、酵母提取物、干酵母、玉米浆、脱脂奶粉、脱脂大豆盐酸水解物或者动植物或微生物菌体的提取物或它们的分解物等。营养物质的培养基浓度因使用的营养物质而异，通常设定为约2-20(w/v％)
添加维生素类。作为维生素类，可以列举例如生物素、硫胺素(维生素B1)、吡哆醇(维生素B6)、泛酸、肌醇、尼克酸等。
培养基的优选pH＝6-9。温度设定为约10℃-40℃，培养时间设定为约1～6天。
另外，为更好地控制式(III)所示化合物的反应过程，本发明还提供一种采用HPLC跟踪式(III)所示化合物反应转化率的方法，该方法的检测条件如下：
色谱柱：Agilent C18 150×4.6mm,5μm
检测波长：210nm
流速：1ml/min
流动相：以0.02mol/L磷酸三钾溶液(用磷酸调节pH至2.5)–乙腈(65︰35)为流动相；
保留时间：根据仪器不同分别在5-11min。
为更好地控制式(IV)所示化合物的反应过程，本发明还提供一种采用HPLC跟踪式(IV)所示化合物反应转化率的方法，该方法的检测条件如下：
色谱柱：Agilent C 18 150×4.6mm,5μm
检测波长：275nm
流速：1.0ml/min
流动相：以磷酸二氢钠溶液(取磷酸二氢钠一水合物2.76g，加水900ml使溶解，用85％磷酸调节pH值至3.0，用水稀释至1000ml)为流动相A，以乙腈为流动相B；按以下梯度进行洗脱，
保留时间：根据仪器不同分别在8-15min。
当R分别取自上述基团时，可以形成多种丙泊酚结构类似物(烷基苯酚)。具体地，式(III)所示烷基苯酚为2,6-二甲基苯酚(化合物A)、2,6-二乙基苯酚(化合物B)、2,6-二异丙基苯酚(化合物C)、2,6-二叔丁基苯酚(化合物D)等。具体结构式如下：
2,6-二甲基苯酚是叶片状或针状结晶或无色固体。熔点49℃，沸点203℃。易溶于醇、醚、氯仿、苯和碱溶液，微溶于水。用于聚苯醚树脂、照相用药剂、农药、聚酯和聚醚树脂的生产。2,6-二甲酚经羟丙基化、氧化、缩合、氢化和成盐可制得抗心律失常药物。以苯酚或邻甲酚为原料，与甲醇进行气相催化反应，然后通过精馏提纯，产品纯度可达98％以上。
2,6-二乙基苯酚为无色液体，主要用于医药化工原料。
2,6-二叔丁基苯酚是制备抗氧剂1010，抗氧剂1076，抗氧剂330等二十几种酚类抗氧剂的原料，在酚类抗氧剂中，其用途是最广泛的一种，是受阻酚类高分子量抗氧剂及紫外线吸收剂的重要中间体，也是制造防老剂264(2,6-二叔丁基对甲酚)和橡胶防老剂的原料。在塑料工业中可制造酚醛树脂和增塑剂。在医药上用作消毒剂。此外,还可作染料和农药的原料。工业上一般是以苯酚、异丁烯为原料，在苯酚基铝催化下经烷基化反应后，反应物经减压蒸馏，得到相应产品。反应较复杂且危险。
利用本发明的方法制备丙泊酚及其烷基苯酚化合物时，由于使用固体酸催化剂，可替代传统的液体酸催化剂催化对羟基苯甲酸和烷基醇和烷基酸的脱水反应，不会产生酸性废水；并且此固体酸催化剂可以重复收集使用，多次使用后还可以通过酸再生进行再次利用。
另外，由于利用超声波进行脱水反应，固液相交换充分，缩短反应时间，避免其他杂质生成；并且利用脱羧酶对式(III)所示化合物进行选择性生物酶脱羧，所以，能提高脱羧反应的选择性，从而提高反应收率，减少杂质的生成。
本发明尤其是采用高效的固体酸-生物酶催化和现代化蒸馏技术合成方法，具体是一种催化合成丙泊酚及烷基苯酚的固体酸-生物酶及其制备方法。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
以下所述固体酸的制备方法包括：将90％(体积分数)浓硫酸和20％(体积分数)磷酸按体积比5:1混合制成混酸；将120目的活性炭与上述混酸按重量比10:1混匀，浸渍10h后放入马弗炉进行碳化2h，碳化温度450～500℃，所得固体物用98％(体积分数)浓硫酸磺化8h，烘干至水分小于10％，即得固体酸催化剂。
以下所述蒸馏方法包括：先用罗茨泵蒸馏去低沸点物质，温度为50～60℃，真空度为-0.05～0.09MPa，再用填料柱精馏，真空度1～100Pa，精馏温度为110～140℃，收集相应馏分即得。
实施例1 2,6-二甲基苯酚的制备
(1)在500ml反应瓶中，加入对羟基苯甲酸138g(1mol)，加入甲醇160g(5mol)，固体酸50g，搅拌至固体均匀。放入超声波反应器中，并加装回流装置，设置反应温度40～60℃，超声功率500W，反应1～3h，反应液由白色逐渐变为黄色，进而变为橙红色。采用HPLC跟踪反应转化率，反应至对羟基苯甲酸小于5％以下算反应完全，停止反应，滤去固体酸催化剂，催化剂可套用下次反应；过滤液放置约5～10℃结晶6～10h，结晶物过滤，50～60℃干燥6h，HPLC检测，杂质小于0.1％，得到中间体4-羟基-3,5-二甲基苯甲酸141g，收率为85％。
上述步骤(1)采用HPLC跟踪反应转化率，该方法的检测条件：
色谱柱：Agilent C 18 150×4.6mm,5μm
检测波长：210nm
流速：1ml/min
流动相：以0.02mol/L磷酸三钾溶液(用磷酸调节pH至2.5)–乙腈(65︰35)为流动相；
保留时间：根据仪器不同分别在5-11min。
(2)将4-羟基-3,5-二甲基苯甲酸141g(0.85mol)和脱羧酶产生菌得到的含酶菌体细胞加入至缓冲溶液中，按反应时间15h、反应温度25℃、搅拌速率160r/min、缓冲溶液pH值为6.5进行生物催化脱羧，得到含有产物2,6-二甲基苯酚的反应液，HPLC跟踪转化率，结束后，过滤出滤液，浓缩至干，并蒸馏得到成品98g，收率为80.3％，纯度99.6％(HPLC)。
上述步骤(2)采用HPLC跟踪反应转化率，该方法的检测条件：
色谱柱：Agilent C 18 150×4.6mm,5μm
检测波长：275nm
流速：1.0ml/min
流动相：以磷酸二氢钠溶液(取磷酸二氢钠一水合物2.76g，加水900ml使溶解，用85％磷酸调节pH值至3.0，用水稀释至1000ml)为流动相A，以乙腈为流动相B；按以下梯度进行洗脱，
保留时间：根据仪器不同分别在8-15min。
实施例2 2,6-二-乙基苯酚的制备
(1)在500ml反应瓶中，加入对羟基苯甲酸138g(1mol)，加入乙醇230g(5mol)，固体酸50g，搅拌至固体均匀。放入超声波反应器中，并加装回流装置，设置反应温度40～60℃，超声功率500W，反应1～3h，反应液由白色逐渐变为黄色，进而变为橙红色。采用HPLC(方法与实施例1相同)跟踪反应转化率，反应至对羟基苯甲酸小于5％以下算反应完全，停止反应，滤去固体酸催化剂，催化剂可套用下次反应；过滤液放置约5～10℃结晶6～10h，结晶物过滤，50～60℃干燥6h，HPLC检测，杂质小于0.1％，得到中间体4-羟基-3,5-二乙基苯甲酸155g，收率为80％。
(2)将4-羟基-3,5-二乙基苯甲酸155g(0.80mol)和脱羧酶产生菌得到的含酶菌体细胞加入至缓冲溶液中，按反应时间15h、反应温度25℃、搅拌速率160r/min、缓冲溶液pH值为6.5进行生物催化脱羧，得到含有产物2,6-二乙基苯酚的反应液，HPLC(方法与实施例1相同)跟踪转化率，结束后，过滤出滤液，浓缩至干，并蒸馏得到成品133.8g，收率为89.2％，纯度99.9％(HPLC)。
实施例3 2,6-二-异丙基苯酚的制备
(1)在500ml反应瓶中，加入对羟基苯甲酸133g(0.89mol)，加入异丙醇300g(5mol)，固体酸50g，搅拌至固体均匀。放入超声波反应器中，并加装回流装置，设置反应温度40～60℃，超声功率500W，反应1～3h，反应液由白色逐渐变为黄色，进而变为橙红色。采用HPLC(方法与实施例1相同)跟踪反应转化率，反应至对羟基苯甲酸小于5％以下算反应完全，停止反应，滤去固体酸催化剂，催化剂可套用下次反应；过滤液放置约5～10℃结晶6～10h，结晶物过滤，50～60℃干燥6h，HPLC检测，杂质小于0.1％，得到中间体4-羟基-3,5-二异丙基苯甲酸154g，收率为78％。
(2)将4-羟基-3,5-二异丙基苯甲酸141g(0.85mol)和脱羧酶产生菌得到的含酶菌体细胞加入至缓冲溶液中，按反应时间15h、反应温度25℃、搅拌速率160r/min、缓冲溶液pH值为6.5进行生物催化脱羧，得到含有产物2,6-二异丙基苯酚的反应液，HPLC(方法与实施例1相同)跟踪转化率，结束后，过滤出滤液，浓缩至干，并蒸馏得到成品98g，收率为80.3％，纯度99.8％(HPLC)。
实施例4 2,6-二-叔丁基苯酚的制备
(1)在500ml反应瓶中，加入对羟基苯甲酸138g(1mol)，加入叔丁醇370g(5mol)，固体酸50g，搅拌至固体均匀。放入超声波反应器中，并加装回流装置，设置反应温度40～60℃，超声功率500W，反应1～3h，反应液由白色逐渐变为黄色，进而变为橙红色。采用HPLC(方法与实施例1相同)跟踪反应转化率，反应至对羟基苯甲酸小于5％以下算反应完全，停止反应，滤去固体酸催化剂，催化剂可套用下次反应；过滤液放置约5～10℃结晶6～10h，结晶物过滤，50～60℃干燥6h，HPLC检测，杂质小于0.1％，得到中间体4-羟基-3,5-二叔丁基苯甲酸177.5g，收率为71％。
(2)将4-羟基-3,5-二甲基苯甲酸177.5g(0.71mol)和脱羧酶产生菌得到的含酶菌体细胞加入至缓冲溶液中，按反应时间15h、反应温度25℃、搅拌速率160r/min、缓冲溶液pH值为6.5进行生物催化脱羧，得到含有产物2,6-二叔丁基苯酚的反应液，HPLC(方法与实施例1相同)跟踪转化率，结束后，过滤出滤液，浓缩至干，并蒸馏得到成品122.8g，收率为84.1％，纯度99.9％(HPLC)。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。