本发明属于医药化工领域，具体涉及一种生物素中间体(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸的提纯方法。
背景技术：
生物素又称维生素H、辅酶R，是水溶性维生素，也属于维生素B族。它是合成维生素C的必要物质，是脂肪和蛋白质正常代谢不可或缺的物质。是一种维持人体自然生长、发育和正常人体机能健康必要的营养素。
生物素中间体(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸是合成生物素的一种关键的中间体，长期以来文献报道其性状都是在常温下呈半固体膏状，难以结晶，其含量最高只能达到95％以下，导致部分杂质无法去除，影响后步工序的生产和质量。
技术实现要素：
本发明的目的是在于提供一种难于结晶的生物素中间体(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸的结晶提纯的方法，可以使其酯化物产生高纯度针状结晶。将该难于结晶的生物素中间体(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸,采用衍生物结晶方法将其衍生物结晶，可去除大部分杂质，制得含量大于95％的(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸。该方法也可作为难于结晶的一元羧酸且不具有芳香性的非结晶性有机酸结晶除杂的可选方法。
本发明技术方案如下：
一种生物素中间体的提纯方法，包括以下步骤：
1)将生物素中间体(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸粗品溶解于过量烷基醇中，加入催化剂浓硫酸，加热，进行酯化反应，生成(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸酯；所述烷基醇为甲醇、乙醇、丙醇或者丁醇；
2)将(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸酯采用混合溶剂冷却结晶；将所得结晶过滤并收集后加入稀硫酸将酯化物水解得到生物素中间体(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸纯品。
所述生物素中间体(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸粗品其性状是难于结晶的含有戊酸侧链且不具有芳香性的一元羧酸，具有一定的亲水性和亲脂性,常温下呈半固体膏状。
进一步地，所述粗品中生物素中间体(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸的含量为80-95％。
进一步地，所述粗品与所述烷基醇的摩尔比为1:1.2-10，优选为1:3-5。
所述烷基醇优选为甲醇。
进一步地，所述浓硫酸浓度为95-98％。
进一步地，所述稀硫酸浓度为5-10％。
进一步地，浓硫酸的加入量是所述烷基醇质量的5％-20％，优选为11％-16％。
进一步地，步骤1)酯化反应温度为30-70℃，反应时间2-10hr；优选温度为45-55℃；反应时间为3-4hr。
进一步地，步骤2)所述混合溶剂为烷基醇-水，乙酸乙酯-石油醚，乙酸-水，乙醚-丙酮等中的一种或几种，所述烷基醇为甲醇、乙醇、丙醇或者丁醇。
进一步地，上述混合溶剂中(前后)两种溶剂的体积比为1:0.5-5(以混合溶剂乙酸乙酯-石油醚为例，此处体积比是指乙酸乙酯与石油醚的体积比)。
优选地，所述混合溶剂为甲醇-水，体积比为1:1。
进一步地，所述纯品中生物素中间体(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸的含量为95-99％。
(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸的结构式如下式I所示，其分子式：C24H26N2O3S，分子量：422.54。
生物素中间体(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸与甲醇、乙醇、丙醇或丁醇反应分别相应地生成甲酯、乙酯、丙酯和丁酯，具体如下：
(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸甲酯的结构式如下式II所示，其分子式：C25H28N2O3S，分子量：436.57。
(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸乙酯的结构式如下式III所示，其分子式：C26H30N2O3S，分子量：450.58。
(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸丙酯的结构式如下式IV所示，其分子式：C27H32N2O3S，分子量：464.62。
(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸丁酯的结构式如下式V所示，其分子式：C28H34N2O3S，分子量：478.65。
本发明方法优选酯化反应生成物为(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸甲酯。
在合成生物素的研究中，其中生物素中间体(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸是含戊酸侧链的一元羧酸，常温下呈半固体膏状，其有一定的亲水性和亲脂性,其游离有机酸可溶于甲醇，乙醇，乙酸乙酯，甲苯等有机溶剂中，并可溶于碱水中，其分子量较大，并且由于其分子结构中含有一个游离羧基，亲水性较强，如果直接采用一般结晶方法则难于形成结晶，其盐更难于结晶,导致中间体中杂质无法除去。本发明将其羧基酯化，改变了其原有的亲水性和亲脂性，通过降低其亲水性，改变其溶解性，并采用混合溶剂法将其酯化物结晶，纯度可提高15％以上，可以得到含量大于95％的生物素中间体。目前未见此类化合物结晶提纯方法的相关报道和技术研究。
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。
实施例1
取(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸粗品60g(含量为80.15％，分子量为422.54)，加入20ml无水甲醇，超声加热溶解，待完全溶解后,加入1ml 98％浓硫酸，于55℃水浴中反应4h，冷却至20℃，用饱和碳酸钠溶液洗料液三次，每次50ml，以除去非酯类及酸性杂质。将水层弃去，取有机层，向其中先加入60ml甲醇，再缓慢滴加60ml蒸馏水，并缓慢降温至0-2℃，降温速度不超过0.5℃/min，待蒸馏水滴加完毕后，将物料置于-5℃温度下搅拌3h后，有大量结晶(酯化物即化合物II)出现，过滤，并用25ml 50％冰甲醇洗料两次，得淡黄色针状结晶，向所得结晶中加入5％稀硫酸10ml催化水解0.5h后，静置分层后分出有机相得到(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸纯品；质量46.25克，收率96.65％，含量99.5％。化合物II：Mp148-150℃，[α]D22＝+20.73(C 1.0，CH3OH).
IR(KBr):V＝2979，2384，2280，1742，1462，1229，1169，768cm-1
1H NMR(CDCl3)δ＝1.54-1.64(m，6H，CH2CH2CH2CH2COOCH3),4.00(t，2H，CH2COOCH3)，2.68(dddd，4H，2×CH2C6H5)，7.19～7.53(m，10H，2×ArH),9.56(s,1H,COOCH3)ppm.
EI-MS:(M/Z，％)＝368(M+，37)，323(46)，309(59)，265(44)，154(8)，136(18)，91(100)
实施例2
将实施例1中的20ml无水甲醇改为10ml的无水甲醇，其余物料用量及操作方法不变。
实施例3
将实施例1中的1ml浓硫酸改为0.5ml浓硫酸，其余物料用量及操作方法不变。
实施例4
将实施例1中的55℃水浴改为65℃水浴，其余物料用量及操作方法不变。
实施例5
将实施例1中的反应时间4h改为8h，其余物料用量及操作方法不变。
实施例6
将实施例1中的20ml无水甲醇改为等体积的无水乙醇，其余物料用量及操作方法不变。
实施例7
将实施例1中的20ml无水甲醇改为等体积的无水丙醇，其余物料用量及操作方法不变。
实施例8
将实施例1中的20ml无水甲醇改为等体积的无水丁醇，其余物料用量及操作方法不变。
各实施例所得生物素中间体(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸纯品收率和含量如下表，生物素中间体酯化物水解反应步骤收率按100％折算，实验结果如下：
由以上实施例可以看出，通过本发明可以使得生物素中间体(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸酯产生针状结晶，除去了(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸中大量杂质，含量大幅提高，此种结晶提纯方法也可作为某些难于结晶的一元羧酸且不具有芳香性的有机酸结晶的可选方法。由以上数据可知本实验最佳混合溶剂是甲醇与水(体积比为1:1)，且采用甲醇酯化结晶的收率和质量较高。
若不需要(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸酯，可用质量分数为5％-10％的稀硫酸催化水解后，得到(3aS,6aR)-1,3-二苄基-4-烯-四氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-2(3H)-酮-4-正戊酸，水解反应步骤收率均在99％以上。
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修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。