一种氨基酸N-羧酸酐的制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种氨基酸N

【技术实现步骤摘要】
一种氨基酸N
‑
羧酸酐的制备工艺


[0001]本专利技术涉及一种氨基酸N
‑
羧酸酐(NCA)的制备工艺，属于化学合成与生产


技术介绍

[0002]聚氨基酸是一类生物降解高分子，具有低毒、生物相容性好、可生物降解、容易被机体吸收、代谢等优点，它的应用非常广泛，例如工业上既可以用来制造合成纤维、皮革、食品包装膜。而通过对各种氨基酸的改性再聚合，还可得到比一般天然纤维和化学纤维性能更优的材料。此外，聚氨基酸及其衍生物还可以用作稳定剂，增塑剂。特别的作为生物材料广泛应用于医疗领域，如医疗缝合线、药品的包裹材料等。
[0003]合成聚氨基酸方法虽多，但要得到分子质量较高的聚氨基酸，大多数只能由式三氨基酸N
‑
羧酸酐(NCA)开环聚合得到，产物主链类似于式四聚酰胺结构：
[0004][0005]当前氨基酸N
‑
羧酸酐(NCA)的制备主要有以下报道：
[0006]1、五氯化磷法：E.Hanby等人将氨基酸溶解于无水乙醚中形成溶液，然后加入粉末五氧化磷，震荡使固体溶解，过滤，低温下得到相应的氨基酸NCA。此法的缺点是反应非常缓慢，收率低，得到的氨基酸NCA种类有限。
[0007]2、光气合成法：Robert N等人将氨基酸(必要时用保护基团保护官能团：氨基或羧基)悬浮在无水二氧六环中，通光气直到氨基酸完全溶解，在石油醚中重结晶得到相应氨基撒NCA。这个方法中使用的光气(COCl2)是剧毒气体，合成工艺危险性比较大。另外，重结晶必须在非常苛刻的条件下(如无水)进行多次才能得到纯度合格的NCA，所以实验比较繁琐。
[0008]3、改进的光气法：采用α
‑
氨基酸与光气直接进行环化反应来制备(Fuchs
‑
Farthing法)。但是，由于光气毒性太大，且不好储存和控制，后来人们采用双光气、三光气替代光气来降低反应时的毒性。发展至今，NCA的合成方法使用比较广泛的依旧是用侧基为惰性或者被保护的α
‑
氨基酸原料和三光气在四氢呋喃中进行反应来制备氨基酸N
‑
羧酸酐(NCA)。
[0009]4、Leuchs法：从20世纪初，NCA的合成可以用N
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苄氧羰基氨基酸与卤化试剂反应在路易斯酸催化下环合得到氨基酸N
‑
羧酸酐(NCA)，该反应的主要副产物是苄基卤化物，该副产物在重结晶中容易混合在产物中造成产品纯度不够，影响聚合时的引发及链增长过程。
[0010]综上可见，NCA的合成方法多年的发展并未取得较大的突破，还在使用具有危险性的光气衍生物，并未解决反应中溶剂需要严格除水处理，光气衍生物也要干燥除水的繁琐操作，特别是后处理中还是有未反应完的光气衍生物分解产生有毒物质，在大生产中还是
存在安全环保隐患，故现有生产工艺在进一步扩大生产规模时缺点更加明显。

技术实现思路

[0011]为了克服现有技术中存在的缺点，本专利技术的目的在于提供了一种氨基酸N
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羧酸酐(NCA)的制备工艺，不需要繁琐的干燥除水操作，摒弃了光气、三光气等有机毒品的使用，避免了后处理中光气衍生物产生的有毒物质释放；安全性高，环境污染小，反应操作简便，产品收率高，生产成本较低，适合于工业化大生产。
[0012]为进一步实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0013]本专利技术的技术构思是：取式一所示的氨基酸，与氯甲酸甲酯在碱性条件下发生反应生成式二化合物，于酸性条件下分离纯化式二化合物；纯化干燥后的式二化合物溶解到溶剂中与合环试剂混合，于一定温度下反应，即可得到式三化合物；
[0014]反应过程如下：
[0015][0016]R为氨基酸侧链。
[0017]一种氨基酸N
‑
羧酸酐的制备工艺，包括以下步骤：
[0018]S1.取式一所示的氨基酸与氯甲酸甲酯在碱性条件下发生反应，生成式二化合物N
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甲氧羰基
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氨基酸；
[0019]S2.将步骤S1得到的N
‑
甲氧羰基
‑
氨基酸溶解于溶剂中，在
‑
20
‑
20℃下滴入合环试剂二氯亚砜，滴毕，20
‑
80℃保温反应至原料反应完全，减压回收溶剂，得到式三化合物氨基酸N
‑
羧酸酐粗品；
[0020]S3.向步骤S2得到的氨基酸N
‑
羧酸酐粗品中先加入良溶剂过滤除杂，滤液再加入不良溶剂冷冻下重结晶，干燥后即得氨基酸N
‑
羧酸酐；
[0021]反应过程如下：
[0022][0023]式中，R为氨基酸侧链。
[0024]本专利技术中，步骤S2中所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1,2
‑
二氯乙烷、四氢呋喃中的一种或者两种组合。
[0025]作为优选，选用二氯甲烷、三氯甲烷或1,2
‑
二氯乙烷优于四氢呋喃。
[0026]本专利技术中，步骤S2中所述N
‑
甲氧羰基
‑
氨基酸与二氯亚砜的摩尔用量比例为1：(1
‑
4)。
[0027]作为优选，步骤S2中所述N
‑
甲氧羰基
‑
氨基酸与二氯亚砜的摩尔用量比例为1：(1.5
‑
3)时目标化合物的收率较高。随着二氯亚砜的量增加或者减少，目标产物的收率逐渐下降。当N
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甲氧羰基
‑
氨基酸与二氯亚砜的摩尔用量比超过4，目标化合物的质量下降。
[0028]本专利技术中，步骤S3中所述不良溶剂选自乙醚、甲基叔丁基醚、甲苯、正己烷、石油醚中的一种。
[0029]本专利技术中，步骤S3中所述良溶剂选自二氯甲烷、四氢呋喃、三氯甲烷中的一种。
[0030]本专利技术中，步骤S3中所述杂质，是指目标化合物中夹杂的不纯成分，包括但不限于反应产生的副产物和没有反应完全的反应物料。
[0031]本专利技术中，步骤S1所述取式一所示的氨基酸与氯甲酸甲酯在碱性条件下发生反应，生成式二化合物N
‑
甲氧羰基
‑
氨基酸包括：取式一所示的氨基酸与碱水溶液混合后，反应体系温度维持在
‑
20
‑
20℃滴加氯甲酸甲酯溶液，其中，氯甲酸甲酯为氨基酸摩尔用量的1.2
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3倍，滴毕，于25
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60℃下至氨基酸反应完全生成式二化合物N
‑
甲氧羰基
‑
氨基酸，反应毕，反应液用有机溶剂萃取后将水相pH调节至2
‑
4，析出的固体经过干燥得到式二化合物N
‑
甲氧羰基
‑
氨基酸粗品，粗品经溶剂重结晶得到N
‑
甲氧羰基
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨基酸N
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羧酸酐的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1.取式一所示的氨基酸与氯甲酸甲酯在碱性条件下发生反应，生成式二化合物N
‑
甲氧羰基
‑
氨基酸；S2.将步骤S1得到的N
‑
甲氧羰基
‑
氨基酸溶解于溶剂中，
‑
20
‑
20℃下滴入合环试剂二氯亚砜，滴毕，20
‑
80℃温度保温反应至原料反应完全，减压回收溶剂，得到式三化合物氨基酸N
‑
羧酸酐粗品；S3.向步骤S2得到的氨基酸N
‑
羧酸酐粗品中先加入良溶剂过滤除杂，滤液再加入不良溶剂冷冻下重结晶，干燥后即得氨基酸N
‑
羧酸酐；反应过程如下：式中，R为氨基酸侧链。2.根据权利要求1所述的氨基酸N
‑
羧酸酐的制备工艺，其特征在于，步骤S2中所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1,2
‑
二氯乙烷、四氢呋喃中的一种或者两种组合；其中，选用二氯甲烷、三氯甲烷或1,2
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二氯乙烷优于四氢呋喃。3.根据权利要求1所述的氨基酸N
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羧酸酐的制备工艺，其特征在于，步骤S2中所述N
‑
甲氧羰基
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氨基酸与二氯亚砜的摩尔用量比例为1：1
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4，优选为1：1.5
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3。4.根据权利要求1所述的氨基酸N
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羧酸酐的制备工艺，其特征在于，步骤S3中所述不良溶剂选自乙醚、甲基叔丁基醚、甲苯、正己烷、石油醚中的一种；步骤S3中所述良溶剂选自二氯甲烷、四氢呋喃、三氯甲烷中的一种；步骤S3中所述杂质，是指目标化合物中夹杂的不纯成分，包括但不限于反应产生的副产物和没有反应完全的反应物料。5.根据权利要求1所述的氨基酸N
‑
羧酸酐的制备工艺，其特征在于，步骤S1所述取式一所示的氨基酸与氯甲酸甲酯在碱性条件下发生反应，生成式二化合物N
‑
甲氧羰基
‑
氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗磊，王乐，吴军，王勇，彭佩，
申请(专利权)人：荆楚理工学院，
类型：发明
国别省市：