一种DL-色氨酸-α-*N的合成方法技术

本发明专利技术涉及一种ＤＬ－色氨酸－α－［１５］↑Ｎ的合成方法，该方法的特征是以铵盐－［１５］↑Ｎ或ＮＨ↓［３］－［１５］↑Ｎ和吲哚－３－丙酮酸为原料，催化氨化还原制备ＤＬ－色氨酸－α－［１５］↑Ｎ。ＤＬ－色氨酸－α－［１５］↑Ｎ得率可达９２％（以消耗的铵盐－［１５］↑Ｎ或ＮＨ↓［３］－［１５］↑Ｎ计算），［１５］↑Ｎ丰度大于９９％（ａｔｏｍ），纯度大于９９％。ＤＬ－色氨酸－α－［１５］↑Ｎ是一种重要的氨基酸标记物，可直接作为标记物使用，也可作为中间体合成其它标记物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氨基酸的合成方法，尤其涉及一种DL-色氨酸-α-15N的合成方法。
技术介绍
DL-色氨酸-α-15N(DL-Tryptophan-α-15N)，即15N氨基标记外消旋色氨酸，又名DL-α-氨基-3-吲哚丙酸-α-15N(DL-α-amino-3-Indolepropioni acid-α-15N)，其结构为 精制的外消旋DL-色氨酸-α-15N为略带甜味的白色或淡黄色结晶或结晶性粉末，溶于稀酸或稀碱，水中溶解度小，微溶于乙醇，熔点289℃(分解)。在医学方面，在体内，色氨酸参与多种代谢途径，使用15N标记色氨酸，可以较方便地研究人体生理代谢过程，研究各种疾病发病机制，尤其是肝病发病机制。在生命科学方面，15N标记色氨酸可用于合成15N标记肽、蛋白，用于蛋白的结构分析等。目前合成DL-色氨酸-α-15N有以下的方法(1)甘氨酸-15N-吲哚-3-甲醛法。该方法以甘氨酸-15N为原料合成马尿酸-15N，马尿酸-15N与吲哚-3-甲醛经过缩合、水解和还原等5步反应合成，得到DL-色氨酸-α-15N。其中，氨基-15N由甘氨酸-15N引入(Tang G H，Wang S C，Wu S Q，Jiang G H，Synthesis of DL-α-15N-tryptophan and 2-15N-perlolyrine.J.Labelled Compd.Radiopharm.，1998XLI(2)139-142)。(2)吲哚-海因-15N法。该法以吲哚和海因-15N等为原料，经过缩合和还原等4步反应，得到DL-色氨酸-α-15N，其中海因-15N由甘氨酸乙酯-15N与氰酸钠合成，具有操作简单的特点(Kotlyarevskaya，B.M.；Gubenko，I.I，.D，L-Tryptophan，MetodyPoluch.Khim.Reakt.Prep.，26，273-6；Moriya，et al，Chem.Pharm.Buil，1980，281931)。(3)克胺-乙酰氨基丙二酸二乙酯-15N法，该方法是传统的合成天然丰度色氨酸的方法(Hollmann，H，H，Phsiol.Chem.1949，284163)，也可以合成15N标记色氨酸。该法以吲哚等为原料，经过加成、缩合和水解等6步反应，获得DL-色氨酸-α-15N。其中，氨基-15N由丙二酸二乙酯经(亚硝酸钠-15N)硝化、还原引入。(4)还原胺化法，该方法以吲哚-3-丙酮酸(IPyA)和硝酸铵-15N为原料，以氰基硼氢化钠为还原剂制备色氨酸，氨基-15N由硝酸铵-15N引入(Borch R F，Bernstein MD，Durst H D，The cyanohydridoborate anion as a selective reducing agent.J.Amer.Chem.Soc.1971，932897-2904)。该方法为“一锅煮”方式，具有路线短、操作简单的特点。方法(1)中，反应步骤较多，氨基-15N是在第一步时引入，因此总的收率不是很高(以甘氨酸-15N计为46.9％)。如再由铵盐-15N合成甘氨酸-15N，DL-色氨酸-α-15N收率降低(以铵盐-15N计为32％左右)，反应步骤也增加。方法(2)和(3)中，引入氨基-15N的原料，以15N计算，氨基丙二酸二乙酯-15N、海因-15N的收率都较低，而且反应步骤较多，使得色氨酸的收率不高。在方法(4)中，氨基直接由硝酸铵-15N引入，反应是一个多步的连串反应，但其收率只有23％。在以上方法中，方法(4)的氨基引入最简单，本专利使用催化剂促进该反应，即采用催化氨化还原的方式(段行信(编辑裴桂芳，王苏平)，实用精细有机合成手册.北京化学工业出版社，2000，p318-321)以提高色氨酸的收率。催化氨化还原的方法，可用于氨基酸合成(Schoenheimer R.and Ratner S，Studies in proteinmetabolism，Synthesis of amino acids containing isotopic nitrogen，J.Biol.Chem.，1939，127，301；Hirai，Kenji；Fujita，Makoto；Fuchigami，Takamasa，Phenylalanine，JP61091159，1986 Wu Guang-wen，Li Guang-xing)，但未见用于DL-色氨酸-α-15N的合成。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用催化还原的方式，以铵盐-15N或氨-15N和吲哚-3-丙酮酸为原料合成DL-色氨酸-α-15N的方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种DL-色氨酸-α-15N的合成方法，其特征在于，该方法包括铵盐-15N和碱，或15N-NH3与吲哚-3-丙酮酸在催化剂作用下，在所用的溶剂醇中反应，以结晶析出获得DL-色氨酸-α-15N。所述的铵盐-15N在硫酸铵-15N、氯化铵-15N、碳酸铵-15N、碳酸氢铵-15N、硝酸铵-15N、磷酸铵-15N、甲酸铵-15N、乙酸铵-15N、丙酸铵-15N或丁酸铵-15N中选用。所述的碱在氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化锶、氢氧化钡、碳酸钠、碳酸氢钠、甲酸钠、乙酸钠、丙酸钠、丁酸钠、戊酸钠、碳酸钾、碳酸氢钾、甲酸钾、乙酸钾、丙酸钾、丁酸钾或戊酸钾中选用。所述的催化剂在钯、铑、钌、铂或镍中选用；其中钯、铑、钌、铂或镍的形态为金属、盐、氧化物、负载型或骨架型。所述的铵盐-15N或15N-NH3和吲哚-3-丙酮酸的mol比值为15N∶吲哚-3-丙酮酸＝0.5～20∶1，该mol比值尤其在1～10mol范围内。所述的催化剂与吲哚-3-丙酮酸的重量比值在0.005～100∶1，该重量比值尤其在0.01～50∶1范围内。所述的反应体系pH为3～11，尤其在5～9范围。所述的反应压力为常压～10MPa，尤其在常压～5MPa范围内。所述的反应温度为-20～80℃，尤其在0～60℃范围内。所述的溶剂在C1～C4烷基醇、四氢呋喃或二噁烷中选用。所述的C1～C4烷基醇是在甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇或叔丁醇中选用。所述的溶剂用量为1～400ml溶剂/1克吲哚-3-丙酮酸，尤其在2～200ml溶剂/1克吲哚-3-丙酮酸范围内。本专利技术一种新的DL-色氨酸-α-15N合成方法，即以铵盐-15N或15N-NH3和吲哚-3-丙酮酸为原料，采用催化氨化还原的方式制备DL-色氨酸-α-15N，反应式为 本专利技术DL-色氨酸-α-15N的分析产品的15N丰度检测采用Delta S气体同位素质谱计(Finnigan公司)进行分析。产品纯度测量使用电导滴定法分析。仪器为DDB-303A型电导率仪和DJS-1C型电导电极(上海精密科学仪器有限公司雷磁仪器厂)。原料和产物的分析，反应过程的监控采用Waters Breeze型高效液相色谱仪(Waters公司)进行，分析条件为C-18反相柱，流动相为醋酸钠/甲醇(体积比65∶35)，Waters 2487紫外检测器，检测波长为280nm。产品的熔点采用测量WRS-1B数字熔点仪(上海精密仪器有限公司)测量(未校正)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＤＬ－色氨酸－α－［１５］↑Ｎ的合成方法，其特征在于，该方法包括：铵盐－［１５］↑Ｎ和碱，或［１５］↑Ｎ－ＮＨ↓［３］与吲哚－３－丙酮酸在催化剂作用下，在所用的溶剂醇中反应，以结晶析出获得ＤＬ－色氨酸－α－［１５］↑Ｎ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢伟京，张亮，徐建飞，宋明鸣，张静梅，李良君，杜晓宁，
申请(专利权)人：上海化工研究院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]