a-氨基丙醇合成研究進展

(陜西國防工業職業技術學院化學工程學院，陜西 西安 710302)

0 引言

a-氨基丙醇又名2-氨基丙醇，是合成喹諾酮類抗菌藥左旋氧氟沙星的一種重要中間體[1]。a-氨基丙醇的合成可以分為化學法和生物法兩種?；瘜W法一般采用丙氨酸或丙氨酸酯為原料，以金屬氫化物還原法、催化合成法等方式進行制備。其優點是反應速度快、收率較高[2]。生物法反應條件溫和，但是收率較低。

1 金屬氫化物還原法

氨基酸金屬氫化物還原法是目前國內化學合成a-氨基丙醇主要途徑。目前有兩種途徑，一種是以丙氨酸為原料 ，經過先酯化，再采用金屬氫化物NaBH4、LiAlH4等作還原劑進行還原一步還原合成 α-氨基丙醇[3、4]。孫蘭英[5]首先將丙氨酸溶于乙醇中，冰鹽浴冷卻到0 ℃，攪拌下控制內溫0℃～5 ℃滴加新蒸的SOCl2。滴畢于 38 ℃～40 ℃攪拌反應，TLC跟蹤 (茚三酮顯色 )至反應完全。減壓蒸出部分乙醇后待用。NaBH4投入水中 ，攪拌下于室溫滴加上述乙醇液，TLC跟蹤至反應完全。濾去不溶物 ，濾液用乙酸乙酯連續提取。然后減壓蒸餾，得到產物，產率為78%。陳坤[6]采用L-丙氨酸為原料，在5 ℃以下滴加氯化亞砜進行酯化反應，生成2-氨基丙酸乙酯鹽酸鹽，再用硼氫化四甲基銨作還原劑，在溫度45 ℃下，反應3～4 h，制得S-2-氨基丙醇，產物收率為98.6%。郝寶玉[7]以L-2-氨基丙酸為原料，在乙醇中，在氮氣保護下，滴加氯化亞礬。在35 ℃下，保溫4-5 h。反應結束后，用乙醚與乙醇的混合液析出晶體，在氮氣保護下，過濾得L-2-氨基丙酸乙醋鹽酸鹽，將L-2-氨基丙酸乙醋鹽酸鹽溶解于二氯甲烷中，冷卻至10 ℃左右加入氫氧化鈉固體，調溶液pH=8～9，過濾得到濾液，再用無水硫酸鎂干燥。然后冷卻至10 ℃，在氮氣保護下，滴加Synhydird還原劑 ，反應溫度保持在10 ℃～15 ℃，反應2 h后，加入水過濾、減壓蒸餾、濃縮，得到淺黃色的油狀產物，收率82.5%。 王斌[8]反應瓶中加入乙二醇二甲醚、無水氯化鋅和硼氫化鉀，室溫攪拌1 h 后，室溫下滴加L-2-氨基丙酸乙酯鹽酸鹽的溶液，回流反應5 h。冷至室溫，將反應液傾入工業液堿反應1 h ，反應完畢，冷至室溫，分出有機層，再經過減壓蒸餾得黏稠狀a-氨基丙醇，含量≥99.0%，收率為60%。陳升等[9]在三氟化硼乙醚體系中，將L-2-氨基丙酸還原成L-2-氨基丙醇，其收率達83%。氨基酸金屬氫化物還原法由于此法成本較高，限制了在工業生產中的應用。

2 催化合成法

催化法是將反應底物在催化劑作用下得到a-氨基丙醇的方法。此類方法具有成本低，反應速度快，適合連續化生產等優點。葉增芳等[10]采用自制的Ru/C催化劑，以丙氨酸為原料，在100 ℃進行加氫反應。反應產物經過過濾、蒸餾等工藝處理得到a-氨基丙醇，并對反應過程的影響因素進行了分析，發現反應壓力5.5 MPa下，12 h即可基本完成反應過程，收率在85%左右。王毅[11]采用丙氨酸為原料，用釕/碳催化，在壓力7.0 MPa下進行加氫還原反應，丙氨酸的轉化率可達60.5%，a-氨基丙醇的收率可達 59.8%。許偉翔[12]用Ru/C 作為催化劑，以丙氨酸為原料催化加氫制備a-氨基丙醇，光學產率達到99%以上。同時發現反應在溫度100 ℃、H2壓強為7 MPa、初始溶液pH=2是理想的反應條件。王菊仙[13]采用硝基乙烷和甲醛溶液在離子交換樹脂催化作用下進行反應，然后通過減壓蒸餾得2-硝基丙醇，并將2-硝基丙醇在甲醇溶液中，以Pd/C催化劑進行催化加氫，最終得到收率為66.3%的產物。王偉強[14]以環氧丙烷與鹽酸開環生成β-氯丙醇，然后以β-氯丙醇為原料氨解制得a-氨基丙醇，合成路線如圖1所示。將制得的β-氯丙醇和KI加到帶攪拌器的高壓反應釜中，然后通入過量的液氨，攪拌下逐漸加熱升溫，保持溫度在130 ℃～140 ℃下反應20 h，得a-氨基丙醇，收率為77.7%，純度>99%。本工藝反應簡單，操作方便，避免使用昂貴的還原劑，大大降低了成本，減少了污染物的排放，符合綠色化學的發展方向。

圖1 丙烷催化合成a-氨基丙醇路線

3 生物合成法

生物法由于反應條件溫和、選擇性高、綠色環保等特點。生物合成法的關鍵在于高效生物催化劑的獲得。孫澤宇[15]等通過篩選，得到菌株Moraxella sp.CY 34，并以此為生物催化化劑，以丙酮醇為底物，以異丙胺為氨基供體，通過靜息細胞轉化法生產a-氨基丙醇。除了用微生物進行催化合成a-氨基丙醇外，采用生物酶作催化劑也是很好的途徑。胰脂酶是有較強立體選擇性的催化劑，以乙酸乙酯為底物可以得到較高光學純a-氨基丙醇。韋麗紅等[16]采用胰脂酶作為催化劑，通過生成N-(乙氧羰基)衍生物對氨基進行保護，利用胰脂酶對乙酸乙酯為底物在酯交換反應中具有較高的選擇性的特點，得到a-氨基丙醇收率達97%，光學純度≥95%。生物法合成a-氨基丙醇雖有諸多優點，但是由于生物催化劑不易獲得，并且底物濃度受限，因此還需要做大量的基礎研究。

4 結語

a-氨基丙醇做為左氧氟沙星重要的中間體，在合成上很多種方法，雖然各種方法有其各自的特點，但尋求高效、廉價的合成路線，獲得較高的收率與純度一直是最終的目的。而隨著對a-氨基丙醇合成方法的不斷深入，必然會在此領域取得新的突破。