一种d-泛解酸内酯的制备方法
阅读说明：本技术 一种d-泛解酸内酯的制备方法 (Preparation method of D-pantoic acid lactone ) 是由 林文龙 徐新 丁亚梅 陈昀 李立标 郑爱 王清清 于 2020-12-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种D-泛解酸内酯的制备方法,所述制备方法包括如下步骤：(1)DL-泛解酸内酯在D-泛解酸内酯水解酶的作用下进行开环反应,并与氨水反应成盐,然后进行后处理,得到D-泛解酸盐；(2)D-泛解酸盐在酸性条件下成环,得到含有D-泛解酸内酯的反应液。本发明提供的制备方法简单方便,溶剂可以回收利用,成本低廉,同时产物纯度较高,收率较高。(The invention provides a preparation method of D-pantoic acid lactone, which comprises the following steps: (1) carrying out a ring-opening reaction on DL-pantoic acid lactone under the action of D-pantoic acid lactone hydrolase, reacting with ammonia water to form salt, and carrying out post-treatment to obtain D-pantoic acid salt; (2) d-pantoate forms a ring under the acidic condition to obtain a reaction solution containing D-pantoic acid lactone. The preparation method provided by the invention is simple and convenient, the solvent can be recycled, the cost is low, and meanwhile, the product purity and the yield are high.)
技术领域
本发明属于生物化工技术领域，涉及一种D-泛解酸内酯的制备方法，特别涉及一种以DL-泛解酸内酯为原料制备D-泛解酸内酯的方法。
背景技术
D-泛解酸内酯为D-泛酸钙的前体，D-泛酸钙为维生素B类药物，是辅酶A的组成部分，参与蛋白质、脂肪、糖在体内的新陈代谢，也可以用于维生素B缺乏症及周围神经炎，以及手术后的肠绞痛；与维生素C合用可治疗播散性红斑狼疮；食品行业和畜禽养殖中同样有广泛的应用。
目前，生产D-泛解酸内酯的主要技术在于消旋体的手性拆分。传统方法是利用化学拆分的方法对消旋的泛解酸内酯进行拆分，拆分成本昂贵，工艺复杂，拆分难度高，分离困难。也有报道利用L-泛解酸内酯水解酶水解L酯，除去L酯的方式，但水解难以完全，产品纯度难以达到要求。同时也有关于D-泛解酸内酯水解酶水解D酯的文献，但对水解后产品的手性分离、环合、结晶和精制过程未加具体阐述。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种D-泛解酸内酯的制备方法，本发明提供了由DL-泛解酸内酯制备D-泛解酸内酯的方法，本发明提供的制备方法简单方便，溶剂可以回收利用，成本低廉，同时产物纯度较高，收率较高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种D-泛解酸内酯的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)DL-泛解酸内酯在D-泛解酸内酯水解酶的作用下进行开环反应，并与氨水反应成盐，然后进行后处理，得到D-泛解酸盐；
(2)D-泛解酸盐在酸性条件下进行成环反应，得到含有D-泛解酸内酯的反应液。
本发明在利用D-泛解酸内酯水解酶对D-泛解酸内酯进行开环反应的基础上，选用氨水与D-泛解酸反应，增加了D-泛解酸在水中的溶解性，其不溶于有机溶剂，因此可以利用有机溶剂对L-泛解酸内酯进行萃取分离回收，而萃取使用的有机溶剂又可以利用简单的常压蒸馏回收再利用。
本发明采用D-泛解酸内酯水解酶，可以保证溶解在水中的全部为D-泛解酸盐，避免了目前使用L-泛解酸内酯水解酶对L-泛解酸内酯水解不完全，产生残留无法分离完全的现象，具有良好的工业化前景。
本发明所述开环反应以水作为溶剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述DL-泛解酸内酯以水溶液形式添加至反应体系，进一步优选DL-泛解酸内酯水溶液的浓度为50-60％，例如52％、55％、58％等。
本发明优选采用浓度较高的DL-泛解酸内酯溶液，可以加快反应速度的同时，省去了萃取操作前的反应液浓缩的步骤和减少了萃取过程中有机溶剂用量，缩短了后处理时间和难度，同时避免了拆分反应液长时间高温浓缩过程中杂质的增加。若DL-泛解酸内酯的浓度过低，则反应后需要先将反应液进行浓缩或者将有机试剂量加倍，才能达到与本发明相同的后处理效果，若反应液浓度过高，则可能导致开环反应不完全，产率降低。
本发明选用50-60％浓度的DL-泛解酸内酯水溶液，可以只需要简单的萃取分离即可得到D-泛解酸盐，操作简单，成本低廉，并且溶剂可以反复回收利用。
为了提高开环反应的效率，本发明所述开环反应的温度为20-30℃，例如22℃、25℃、28℃等。
在本发明中，氨水的作用一方面是与D-泛解酸成盐，增加水溶性，另一方面，氨水还可以调节反应的pH值，所述氨水的添加量为控制所述开环反应的pH值为6.5-7.5，例如7等。优选氨水选用滴加的形式添加至反应体系。
本发明所述后处理包括：利用有机溶剂萃取分离并除去L-泛解酸内酯。
本发明所述成环的反应温度为60-90℃，例如65℃、70℃、75℃、80℃、85℃，优选反应时间为2-3h，例如2.2h、2.5h、2.8h等。
本发明所述成环的反应pH值为1.0-3.0，例如2.0。
本发明所述成环的反应以水作为溶剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述制备方法还包括将含有D-泛解酸内酯的反应液依次进行萃取，收集有机层，结晶，得到所述D-泛解酸内酯。
作为本发明的一种优选技术方案，所述萃取选用非极性有机溶剂，优选乙酸乙酯和/或二氯甲烷；和/或，所述萃取的次数为3～4次。
本发明所述结晶包括：去除溶剂后再溶解，降温结晶。
本发明所述再溶解采用的溶剂为甲醇；和/或，所述降温结晶的温度为-15～-5℃，例如-12℃、-10℃、-8℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述降温结晶之后进行二次溶解，然后降温重结晶。
本发明所述二次溶解采用的溶剂温度为50-60℃；和/或，所述二次溶解采用的溶剂为乙酸乙酯；和/或，所述降温重结晶的温度为-15～-5℃，例如-12℃、-10℃、-8℃。
作为本发明的一种
具体实施方式
，所述制备方法包括如下步骤：
(1)浓度为50-60％的DL-泛解酸内酯水溶液在固定化D-泛解酸内酯水解酶的作用下进行开环反应，并与氨水反应成盐，然后利用非极性有机溶剂进行萃取除去L-泛解酸内酯，得到D-泛解酸盐水溶液；
(2)所述D-泛解酸盐水溶液在pH＝1.0-3.0的、60-90℃的条件下进行成环反应2-3h，得到含有D-泛解酸内酯的反应液；
(3)在所述反应液中加入非极性溶剂进行萃取、浓缩除去溶剂，加入甲醇再溶解、降温结晶得到D-泛解酸内酯粗品；
(4)将所述D-泛解酸内酯粗品溶于50-60℃的乙酸乙酯，降温结晶，得到D-泛解酸内酯。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的制备方法选用了D-泛解酸内酯水解酶，同时配合氨水使用，氨水一方面可以增加D-泛解酸的水溶性，另一方面可以控制溶液的pH值，使溶液pH值稳定在水解酶的最佳活性条件；
(2)本发明优选50-60％的DL-泛解酸内酯水溶液，可以减少反应步骤，节约溶剂，同时避免杂质增加；
(3)本发明提供的制备方法操作简单，成本低廉，产物纯度高，收率较高，绿色环保。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述具体实施方式仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种D-泛解酸内酯的制备方法。
(1)在500mL三口瓶中加入的DL-泛解酸内酯150g，加水150g溶解，加入固定化D-泛解酸内酯水解酶150mL，控制温度25℃，滴加氨水控制pH在6.5-7.5范围内直至反应停止，然后用乙酸乙酯300g萃取分离4次，收集水相，每次萃取后取样，HPLC法检测水相中内酯峰面积见表1；
表1
样品
内酯相对残留量/％
萃取前
100
一次萃取后
26.73
二次萃取后
7.46
三次萃取后
0.18
四次萃取后
未检出
(2)将得到的D-泛解酸盐水溶液用硫酸调pH值至1.0，加热升温至75℃，进行成环反应2h，降温后调pH至4.5-5.0，然后用250g乙酸乙酯萃取3次，浓缩除去溶剂得到D-泛解酸内酯固体，加少量无水甲醇搅拌溶解后降温结晶得到D-泛解酸内酯粗品53.4g，比旋度45.82°；
(3)将所得粗品结晶加入13g乙酸乙酯中55℃溶解，然后降温重结晶，得到D-泛解酸内酯47.8g，比旋度49.83°。
实施例2
本实施例提供了一种D-泛解酸内酯的制备方法。
(1)在500mL三口瓶中加入的DL-泛解酸内酯200g，加水190g溶解，加入固定化D-泛解酸内酯水解酶250mL，控制温度20℃，滴加氨水控制pH在6.5-7.5范围内直至反应停止，然后用乙酸乙酯450g萃取分离3次，收集水相；
(2)将得到的D-泛解酸盐水溶液用硫酸调pH值至3.0，加热升温至60℃，进行成环反应3h，降温后调pH至4.5-5.0，然后用400g乙酸乙酯萃取3次，浓缩除去溶剂得到D-泛解酸内酯固体，加少量无水甲醇搅拌溶解后降温结晶得到D-泛解酸内酯粗品69.5g，比旋度45.30°；
(3)将所得粗品结晶加入15g乙酸乙酯中60℃溶解，然后降温重结晶，得到D-泛解酸内酯61.8g，比旋度49.24°。
实施例3
本实施例提供了一种D-泛解酸内酯的制备方法。
(1)在500mL三口瓶中加入的DL-泛解酸内酯100g，加水100g溶解，加入固定化D-泛解酸内酯水解酶150mL，控制温度30℃，滴加氨水控制pH在6.5-7.5范围内直至反应停止，然后用乙酸乙酯300g萃取分离3次，收集水相；
(2)将得到的D-泛解酸盐水溶液用硫酸调pH值至3.0，加热升温至90℃，进行成环反应2h，降温后调pH至4.5-5.0，然后用200g乙酸乙酯萃取3次，浓缩除去溶剂得到D-泛解酸内酯固体，加少量无水甲醇搅拌溶解后降温结晶得到D-泛解酸内酯粗品36.7g，比旋度45.72°；
(3)将所得粗品结晶加入9g乙酸乙酯中60℃溶解，然后降温重结晶，得到D-泛解酸内酯31.2g，比旋度49.65°。
实施例4
本实施例提供了一种D-泛解酸内酯的制备方法。
(1)在500mL三口瓶中加入的DL-泛解酸内酯150g，加水350g溶解，加入固定化D-泛解酸内酯水解酶150mL，控制温度25℃，滴加氨水控制pH在6.5-7.5范围内直至反应停止，然后用乙酸乙酯300g萃取分离3次，收集水相，每次萃取后取样，HPLC法检测水相中内酯峰面积见表2；
表2
样品
内酯相对残留量/％
萃取前
100
二次萃取后
48.97
三次萃取后
33.98
(2)将得到的D-泛解酸盐水溶液用硫酸调pH值至3.0，加热升温至75℃，进行成环反应2h，降温后调pH至4.5-5.0，然后用250g乙酸乙酯萃取3次，浓缩除去溶剂得到D-泛解酸内酯固体，加少量无水甲醇搅拌溶解后降温结晶得到D-泛解酸内酯粗品，比旋度-28.66°。
实施例5
与实施例1相比，区别仅在于：将步骤(2)中的萃取用有机溶剂由乙酸乙酯替换为二氯甲烷。
最终得到D-泛解酸内酯46.9g，比旋度49.35°。
实施例6
与实施例1相比，区别仅在于：将步骤(2)中的再溶解溶剂由甲醇替换为乙酸乙酯。
最终得到D-泛解酸内酯63.2g，比旋度48.54°。
实施例7
与实施例1相比，区别仅在于：将步骤(3)中二次溶解采用的溶剂由乙酸乙酯替换为甲醇。
最终得到D-泛解酸内酯39.7g，比旋度49.78°。
对比例1
本对比例提供了一种化学拆分D-泛解酸内酯的化学拆分制备方法。
(1)向1000mL三口瓶中加入碳酸胍50g，加入纯化水500g搅拌溶解后加入氢氧化钙45g，60℃反应1h后过滤，滤液转移至1000mL三口瓶中并加入65g DL-泛解酸内酯，继续60℃反应1h，减压浓缩至粘稠状后加入适量丙酮再蒸干，然后加入丙酮搅拌溶解，降温-20℃结晶，过滤，烘干得80.2g DL-泛解酸胍，以同法制备D-泛解酸胍和L-泛解酸胍；
(2)向250mL单口瓶中加入95g无水甲醇48g DL-泛解酸胍，升温至50℃搅拌溶解后，降温至10℃，并加入少量D-泛解酸胍晶种搅拌结晶，过滤烘干后得D-泛解酸胍4.1g，补加4.1g DL-酯，重复以上操作，加入少量L-泛解酸胍，得L-泛解酸胍4.0g，按以上操作重复进行，即可得到D-泛解酸胍和L-泛解酸胍；
(3)向250mL单口瓶中加入D-泛解酸胍30g和适量水搅拌溶解，浓硫酸调pH至1.5以下，90℃反应2.5h。降温后用二氯甲烷萃取，然后减压浓缩除去二氯甲烷及得D-泛解酸内酯粗品26.2g，加入适量乙酸乙酯重结晶得D-泛解酸内酯23.58g，比旋度-49.02。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
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