高光學(xué)純度\\高收率S-(+)乳酸的一種合成方法

摘要：以具有手性的冰片為手性源，與丙酮酸進(jìn)行酯化反應(yīng)得到具有手性的丙酮酸冰片酯，此酯與硼氫化鈉反應(yīng)時(shí)，硼氫化鈉主要從空間位阻較小的一端對(duì)丙酮酸冰片酯進(jìn)行進(jìn)攻，其產(chǎn)物用手性柱進(jìn)行分析，得到以Ｓ－（＋）構(gòu)型為主的乳酸，光學(xué)純度為９１．６％，產(chǎn)率為８０％。

關(guān)鍵詞：冰片；酯化反應(yīng)；不對(duì)稱反應(yīng)；乳酸；手性源

中圖分類號(hào)：O622.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：0439－８114（２０11）08－1671-02

Ａ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓ－（＋）Ｌａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｕｒｉｔｙ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｒａｔｉｏ

ＧＥ Ｊｕｎ－ｙｉｎｇ

（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｉｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｊｉａｎｇｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｙｉｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｙｉcｈｕｎ ３３６０００， Ｊｉａｎｇｘｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃｈｉｒａｌ ｐｙｒｕｖａｔｅ ｂｏｒｎｅｏｌ ｅｓｔｅｒ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｂｏｒｎｅｏｌ ａｓ ｔｈｅ ｃｈｉｒａｌ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｐｙｒｕｖａｔｅ． Ｗｈｅｎ ｒｅａｃｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｏｄｉｕｍ ｂｏｒｏｈｙｄｒｉｄｅ， ｔｈｅ ｅｓｔｅｒ ｗａｓ ｍａｉｎｌｙ ａｔｔａｃｋｅｄ ｂｙ ｓｏｄｉｕｍ ｂｏｒｏｈｙｄｒｉｄｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｅｎｄ ｗｉｔｈ ｓｍａｌｌｅｒ ｓｔｅｒｉｃ ｈｉｎｄｒａｎｃｅ． Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｗａｓ ａｎａｌｙｓｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｈｉｒａｌ ｃｏｌｕｍｎ ａｎｄ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｗｉｔｈ ｅｘｃｅｓｓ Ｓ－（＋） ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｅ．ｅ．％ ｗａｓ ９１．６％； ａｎｄ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｗａｓ ８０％．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｂｏｒｎｅｏｌ； ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ； ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ； ａｃｔｉｃ ａｃｉｄ； ｃｈｉｒａｌ

手性是自然界的本質(zhì)屬性之一，以手性助劑控制有機(jī)反應(yīng)的立體選擇性合成手性化合物是不對(duì)稱合成的重要手段之一。大量來自于天然產(chǎn)物的手性助劑和人工設(shè)計(jì)合成的手性助劑，對(duì)有機(jī)反應(yīng)具有較高的立體選擇性［１］。冰片的應(yīng)用歷史悠久，其應(yīng)用始載于唐代。中醫(yī)認(rèn)為冰片味辛、苦，微寒，歸心、脾、肺經(jīng)，具有開竅醒神、清熱止痛之功效；冰片也是使用歷史最悠久的香料之一，常用于調(diào)配薰衣草型、柑橘型等化妝品和古龍水等，也用于浴用劑、室內(nèi)清香劑、口腔用品、油墨等，此外，冰片還用于堅(jiān)果和調(diào)味等實(shí)用香精［２，３］；同時(shí)冰片也是一種非常好的手性助劑。本試驗(yàn)利用天然右旋冰片為手性源［４－６］與丙酮酸進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成不對(duì)稱的丙酮酸冰片酯［６］，該酯用硼氫化鈉進(jìn)行還原，得到具有Ｓ－（＋）構(gòu)型過量的具有旋光性的乳酸。

１材料與方法

１．１材料

天然右旋冰片、丙酮酸、氧氯化鋯，濃ＮＨ３，（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８均為國(guó)產(chǎn)分析純?cè)噭茫澹ǎ茫希常玻?/p>

Ｌａ２（ＣＯ３）３，Ｙｂ２（ＣＯ３）３，Ｓｍ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３由江西省金世紀(jì)新材股份有限公司提供，無水乙醚、無水乙醇、氫氧化鈉、碳酸鈉、氯化鈉、無水硫酸鎂、無水氯化鈣、濃硫酸等均為分析純。

日本島津ＧＣ－１７Ａ型氣相色譜儀，校正峰面積歸一化法計(jì)算各組分含量，分析條件為：手性色譜柱ＷＣＯＴ Ｆｕｓｅｄ Ｓｉｌｉｃａ ３０ ｍ×０．２５ ｍｍ×０．２５ μｍ ｆｉｌｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，氫焰檢測(cè)器 ，柱溫１２０℃（保溫２ ｍｉｎ）再以５℃／ｍｉｎ速度升溫至２００℃（保溫１０ ｍｉｎ）氣化室溫度２００℃，檢測(cè)器溫度２２０℃，分流比為５０∶１，進(jìn)樣量為０．１ μＬ，紅外光譜：德國(guó)Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ ＳＰ ＯｎｅＦＴ－ＩＲ光譜儀，ＫＢｒ壓片；瑞士Ｂｒｕｋｅｒ Ｖａｎｃｅ４００ＭＨｚ型核磁共振儀（氘代ＣＤＣｌ３為溶劑，ＴＭＳ為內(nèi)標(biāo)）；旋光儀：美國(guó)ＰＯＬ－３４１型；熔點(diǎn)儀：北京Ｘ－４數(shù)字顯示顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀。

１．２丙酮酸冰片酯的制備

在１００ ｍＬ三頸瓶中加入冰片２．００ ｇ，丙酮酸４．８９ｇ，Ｓ２Ｏ８２－／ＺｒＯ２ １．００ ｇ后，加裝冷凝管、干燥管，１２０℃下反應(yīng)４ ｈ，在冰鹽浴下加入飽和Ｎａ２ＣＯ３溶液至中性，乙醚萃取后，鹽洗（ＮａＣｌ），干燥，除去乙醚后即得到黃色固體丙酮酸冰片酯，通過柱層析提純產(chǎn)物（洗脫劑石油醚∶乙酸乙酯＝１０∶１）［７］。

１．３乳酸的合成

在１００ ｍＬ三頸瓶中加入２．２４ ｇ丙酮酸冰片酯、２．２２ ｇＣａＣｌ２及無水乙醇后，加裝冷凝管、干燥管，冰鹽浴下，緩慢加入０．７６ ｇＮａＢＨ４乙醇溶液［７－９］，１ ｈ后加入稀硫酸水解使溶液ｐＨ值為６．００，加乙醚萃取后，除去乙醚，有機(jī)層中加入２０％的ＮａＯＨ使溶液ｐＨ值為８．００，８０℃下皂化６ ｈ，分出有機(jī)層用２０％的Ｈ２ＳＯ４調(diào)ｐＨ值為６．００，乙醚萃取后，鹽洗（ＮａＣｌ）、干燥后，除去乙醚即得產(chǎn)物乳酸。

２結(jié)果與分析

２．１合成反應(yīng)

以天然右旋冰片為手性源與丙酮酸進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成不對(duì)稱的丙酮酸冰片酯，用硼氫化鈉還原該酯，得到S-（+）構(gòu)型過量的具有旋光性的乳酸，其反應(yīng)如式1，式2。

２．２產(chǎn)物的測(cè)試

乳酸，淺黃色液體，ｂｐ１５為１２２．５℃（文獻(xiàn)值ｂｐ１５ 為１２２℃），［α］Ｄ３０＝ ＋３．５°（ｃ １．０，Ｈ２Ｏ）（文獻(xiàn)值［α］Ｄ２０＝＋３．８２°（ｃ １．０，Ｈ２Ｏ），１ＨＮＭＲ（Ｄ２Ｏ，４００ＭＨｚ）δ：３．８８４~３．９０６（ｑ，Ｊ＝１．６Ｈｚ １Ｈ）、０．９２１~０．９２６（ｄｄ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，３Ｈ），１３ＣＮＭＲ（１００ＭＨｚ，Ｄ２Ｏ） δ：１７８．０１、６５．９６、１８．９０，ＩＲ（ＫＢｒ壓片v/cm-1）：２ ９９２、２ ６２９、１ ７３１、１ ３７５、１ ０４７、９４９。

３小結(jié)與討論

以冰片為手性源合成具有手性的丙酮酸冰片酯，羰基酸酯的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象是兩個(gè)羰基是平行的、共平面的，大基團(tuán)處于兩個(gè)羰基所在的平面中，當(dāng)用硼氫化鈉對(duì)丙酮酸冰片酯進(jìn)行還原時(shí)，硼氫化鈉主要從空間位阻較小的－Ｈ基團(tuán)所在的一方即紙面上方對(duì)羰基進(jìn)行進(jìn)攻，經(jīng)過水解后，高選擇性的得到以Ｓ－（＋）構(gòu)型為主的乳酸，光學(xué)純度為９１．６％，產(chǎn)率為８０％。

參考文獻(xiàn)：

［１］ 楊睿．新型手性助劑的合成及其在不對(duì)稱合成中的應(yīng)用［Ｄ］．２００６．

［２］ 任仁安．中藥鑒定學(xué)［Ｍ］．上海：上海科學(xué)出版社，１９８６．５４４．

［３］ 劉國(guó)聲．幾種香料資源的開發(fā)利用［Ｊ］． 中國(guó)野生植物資源，１９９４（１）：４０－４２．

［４］ 陳慶華，黃 彬．冰片助劑手性源的合成及其立體專一性反應(yīng)［Ｊ］．科學(xué)通報(bào)，１９９４，３９（２３）：２１５４－２１５７．

［５］ ＣＨＥＮ Ｑ Ｈ， ＨＵＡＮＧ Ｂ．Ａ ｎｏｖｅｌ ｃｈｉｒａｌ５－（（－）－ｂｏｒｎｙｌｏｘｙｌ）－３，４－ｄｉｃｈｌｏｒｏ－２（５Ｈ）－ｆｕｒａｎｏｎｅ：ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｐｕｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｅ ａｎｄ ｓｔｅｒｅｏｓｐｅｃｉｆｉｃ ｔａｎｄｅｍ Ｍｉｃｈａｅｌ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９３，４ （８）： ６７５－６７８．

［６］ ＤＥ ＪＯＮＧ Ｊ Ｃ，ＶＡＮ ＢＯＬＨＵＩＳ Ｆ，ＦＥＲＩＮＧＡ Ｂ Ｌ．Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｅｌｓ－Ａｌｄｅｒ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ５－ｍｅｎｔｈｙｌｏｘｙ－２－（５Ｈ）－ｆｕｒａｎｏｎｅ ［Ｊ］．Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ａｓｙｍｍｅｔｒｙ，１９９１，２（１２）：１２４７－１２６２．

［７］ 葛軍英， 周國(guó)斌，劉芳，等． 以天然冰片為手性源的α－取代乳酸的不對(duì)稱合成［Ｊ］ 江西師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），２００６，３０（５）：４４７－４４９．

［８］ ＦＵＪＩＩＨ． Ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｎｄ ｓｔｅｒｅｏｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ３－ｋｅｔｏ－２－ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒｓ ｏｒ ３－ｋｅｔｏ－２－ｍｅｔｈｙｌ ａｍｉｄｅｓ ｉｎｔｏ ｅｒｙｔｈｒｏ－３－ｈｙｄｒｏｘｙ－２－ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒｓ ｏｒ ｍｒｙｔｈｒｏ－３－ｈｙｄｒｏｘｙ－２－ｍｅｔｈｙｌ ａｍｉｄｅｓ ｗｉｔｈ ＮａＢＨ４ ｃａｔａｌｙｚｅｄ ｂｙ ＭｎＣｌ２ ［Ｊ］． Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９１，３２（４３）：６１４７－６１５０．

［９］ ＷＩＮＴＥＲＨＡＬＴＥＲ Ｐ，ＫＡＴＺＥＮＢＥＲＧＥＲ Ｄ，ＳＣＨＲＥＩＥＲ Ｐ．６，７－ｅｐｏｘｙ－ｌｉｎａｌｏｏｌ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｏｘｙｇｅｎａｔｅｄ ｔｅｒｐｅｎｏｉｄｓ ｆｒｏｍ ｃａｒｉｃａ ｐａｐａｖａ ｆｒｕｉｔ． ［Ｊ］．Ｐｈｙｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ，１９８６，２５（１３）：１３４７－１３５０．