a-氨基丙醇合成研究進(jìn)展

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程學(xué)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(lèi)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(xué)法和生物法兩種。化學(xué)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(jìn)行制備。其優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度快、收率較高[2]。生物法反應(yīng)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(guó)內(nèi)化學(xué)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(jīng)過(guò)先酯化，再采用金屬氫化物NaBH4、LiAlH4等作還原劑進(jìn)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(nèi)溫0℃～5 ℃滴加新蒸的SOCl2。滴畢于 38 ℃～40 ℃攪拌反應(yīng)，TLC跟蹤 (茚三酮顯色 )至反應(yīng)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(yīng)完全。濾去不溶物 ，濾液用乙酸乙酯連續(xù)提取。然后減壓蒸餾，得到產(chǎn)物，產(chǎn)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(jìn)行酯化反應(yīng)，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(yīng)3～4 h，制得S-2-氨基丙醇，產(chǎn)物收率為98.6%。郝寶玉[7]以L(fǎng)-2-氨基丙酸為原料，在乙醇中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，滴加氯化亞礬。在35 ℃下，保溫4-5 h。反應(yīng)結(jié)束后，用乙醚與乙醇的混合液析出晶體，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，過(guò)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(diào)溶液pH=8～9，過(guò)濾得到濾液，再用無(wú)水硫酸鎂干燥。然后冷卻至10 ℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，滴加Synhydird還原劑 ，反應(yīng)溫度保持在10 ℃～15 ℃，反應(yīng)2 h后，加入水過(guò)濾、減壓蒸餾、濃縮，得到淺黃色的油狀產(chǎn)物，收率82.5%。 王斌[8]反應(yīng)瓶中加入乙二醇二甲醚、無(wú)水氯化鋅和硼氫化鉀，室溫?cái)嚢? 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(yīng)5 h。冷至室溫，將反應(yīng)液傾入工業(yè)液堿反應(yīng)1 h ，反應(yīng)完畢，冷至室溫，分出有機(jī)層，再經(jīng)過(guò)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(dá)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(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2 催化合成法

催化法是將反應(yīng)底物在催化劑作用下得到a-氨基丙醇的方法。此類(lèi)方法具有成本低，反應(yīng)速度快，適合連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。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(jìn)行加氫反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)過(guò)濾、蒸餾等工藝處理得到a-氨基丙醇，并對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響因素進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)壓力5.5 MPa下，12 h即可基本完成反應(yīng)過(guò)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(jìn)行加氫還原反應(yīng)，丙氨酸的轉(zhuǎn)化率可達(dá)60.5%，a-氨基丙醇的收率可達(dá) 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(xué)產(chǎn)率達(dá)到99%以上。同時(shí)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)在溫度100 ℃、H2壓強(qiáng)為7 MPa、初始溶液pH=2是理想的反應(yīng)條件。王菊仙[13]采用硝基乙烷和甲醛溶液在離子交換樹(shù)脂催化作用下進(jìn)行反應(yīng)，然后通過(guò)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(jìn)行催化加氫，最終得到收率為66.3%的產(chǎn)物。王偉強(qiáng)[14]以環(huán)氧丙烷與鹽酸開(kāi)環(huán)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(xiàn)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(yīng)釜中，然后通入過(guò)量的液氨，攪拌下逐漸加熱升溫，保持溫度在130 ℃～140 ℃下反應(yīng)20 h，得a-氨基丙醇，收率為77.7%，純度>99%。本工藝反應(yīng)簡(jiǎn)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(xué)的發(fā)展方向。

圖1 丙烷催化合成a-氨基丙醇路線(xiàn)

3 生物合成法

生物法由于反應(yīng)條件溫和、選擇性高、綠色環(huán)保等特點(diǎn)。生物合成法的關(guān)鍵在于高效生物催化劑的獲得。孫澤宇[15]等通過(guò)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(guò)靜息細(xì)胞轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)a-氨基丙醇。除了用微生物進(jìn)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(qiáng)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(xué)純a-氨基丙醇。韋麗紅等[16]采用胰脂酶作為催化劑，通過(guò)生成N-(乙氧羰基)衍生物對(duì)氨基進(jìn)行保護(hù)，利用胰脂酶對(duì)乙酸乙酯為底物在酯交換反應(yīng)中具有較高的選擇性的特點(diǎn)，得到a-氨基丙醇收率達(dá)97%，光學(xué)純度≥95%。生物法合成a-氨基丙醇雖有諸多優(yōu)點(diǎn)，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(chǔ)研究。

4 結(jié)語(yǔ)

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(diǎn)，但尋求高效、廉價(jià)的合成路線(xiàn)，獲得較高的收率與純度一直是最終的目的。而隨著對(duì)a-氨基丙醇合成方法的不斷深入，必然會(huì)在此領(lǐng)域取得新的突破。