一种L-羟基脯氨酸的制备方法技术领域
本发明涉及制药领域，具体而言，涉及一种L-羟基脯氨酸的制
备方法。
背景技术
L-羟基脯氨酸作为抗病毒药物阿扎那韦的主要原料，具有很高
的应用价值。
目前，L-羟基脯氨酸的来源主要是将明胶、骨胶、干酪素、大
豆表皮等蛋白质用盐酸水解，用亚硝化法提取亚氨酸后经树脂色谱
分离后精制、结晶而成，由于其均是通过动物提取方式的获得，因
此具有潜在的TSE/BSE污染，所谓TSE是指传染性海绵脑病，BSE
是指疯牛病，即牛脑海绵状病，这样在后续合成制备具体药物时，
其药物的安全性也有一定的风险，甚至会危害人类的健康，严重的
话还会致人于死亡。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种L-羟基脯氨酸的制备方法，所述的
L-羟基脯氨酸的制备方法摒弃了以往动物提取的方式，而是采用合
成的方法进行，具有反应路线短、避免了潜在的TSE/BSE污染以及
产物得率高、纯度比较高等优点。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明实施例提供了一种L-羟基脯氨酸的制备方法，包括如下
步骤：
(A)以焦谷氨醇、苯甲醛为原料，酸性催化剂催化条件下缩
合脱水生成中间产物(3R,7aS)-3-苯基四氢吡咯并[1,2]恶唑-5(3H)-
酮；
(B)将所述中间产物依次经过β-羰基氧化反应、羰基还原反
应、催化加氢反应以及羟基氧化反应后得到L-羟基脯氨酸。
现有技术中，L-羟基脯氨酸主要是通过将明胶、骨胶、干酪素、
大豆表皮等蛋白质用盐酸水解得到，但是这种直接通过动物提取获
得的方式存有潜在的TSE/BSE污染，有危害人体健康的风险存在，
为了切实解决这个技术问题，本发明提出了一种L-羟基脯氨酸的化
学合成方法，避免了直接从动物提取导致药物存在一定的安全隐患
的发生。
本发明实施例的L-羟基脯氨酸的制备方法，制备方法简单，操
作方便，在保证了药物的安全性的基础上，也解决了采用生物原料
对药物生产限制的问题，在缺少生物原料的情况下也能合成出目标
产物，丰富了L-羟基脯氨酸的合成来源，增加了L-羟基脯氨酸的附
加值，能够进一步扩展L-羟基脯氨酸的应用范围。
其中，整个合成路线中，需要依次经过五个反应步骤，即缩合
脱水、β-羰基氧化反应、羰基还原反应、催化加氢反应以及羟基氧
化反应，而且每个步骤的前后顺序均是有严格要求的，不能相互颠
倒也不能缺少任何一个步骤，这个合成路线是发明人通过大量的创
造性劳动优化出的较优合成路线，而且本领域技术人员也应该知晓
在化学合成领域中，整个工艺路线的规划是与目标产物的性质必不
可分的，为了得到理想的目的产物在规划每一个反应步骤时均是有
严格考量的。
在本发明的脱水缩合这个步骤，原料创造性的选择了焦谷氨醇
与苯甲醛，通过在酸性催化剂催化条件下，醇与醛缩合脱除一分子
的水，得到(3R,7aS)-3-苯基四氢吡咯并[1,2]恶唑-5(3H)-酮，酸性催
化剂可以选择对甲苯磺酸、浓硫酸以及三氯化硼乙醚中的其中一种，
但是最优的还是选择对甲苯磺酸。因为虽然对甲苯磺酸、浓硫酸以
及三氯化硼乙醚均为酸性催化剂，但是甲苯磺酸酸性较弱，在反应
过程中与反应原料能够形成均一相的溶液更利于反应的进行，而浓
硫酸则由于酸性太强如果反应条件控制不好很容易发生磺化副反
应，影响主反应的进行，三氯化硼乙醚则由于具有乙醚这种易挥发
性物质，如果形成过氧化物这种强氧物质后具有一定的安全隐患，
操作有危险性，因此经过综合考量酸性催化剂中最好选择对甲苯磺
酸。
另外，缩合脱水的反应温度最好控制在70-120℃，反应时间控
制在4-6h，在缩合脱水的反应过程中最好添加甲苯为溶剂，这样甲
苯与反应原料形成共沸物，甲苯还具有回流带水的作用，当反应完
毕后冷却下来的甲苯与生成的一分子水直接分层实现分离，再经过
减压蒸馏将甲苯蒸发后，留下的油物即为该步骤的反应产物。此步
骤的反应温度与反应时间需要控制在适宜的范围内，如果反应温度
太低不能形成共沸体系，会导致缩合脱水反应不会进行或者进行得
很慢，温度太高又会导致反应原料挥发继而使得反应不能正常进行，
反应时间也是如果时间太长会有副反应发生，使得得到的目标产物
开环，反应时间太短则收率会太低，在本发明的方案指导下，此步
骤产物的收率可达到26-40％，得到的油状产物经柱层析纯化得到产
物，产物经液相色谱检测得知HPLC在95％以上。此步骤的反应方
程式具体为：
为了便于后续说明，该步骤的反应产物标记为TSSA0200-A。
优选地，所述焦谷氨醇、所述苯甲醛、所述对甲苯磺酸以及所
述甲苯的质量比控制在1:0.15-1.3:0.165-0.2:3.5-4.5，优选地，质量
比控制在1:0.8:0.18:4。合适的原料以及催化剂用量有利于反应高效
的进行。
在本发明的β-羰基氧化反应步骤中，去氢剂最好选择氢化钾、
氢化钠、六甲基硅基氨基锂中的其中一种，最优选为六甲基硅基氨
基锂，采用有机碱作为去氢剂，可以形成β-羰基的结构碳负离子的
状态，而氢化钾、氢化钠的碱性较弱，鉴于羰基的酸性，整个体系
里大概只能使得环上的碳30％呈碳负离子状态，但是六甲基硅基氨
基锂碱性较强，可以使得环上的碳80％呈碳负离子状态，更有利于
反应的进行和产物的分离，因此最好选择六甲基硅基氨基锂作为去
氢剂，形成碳负离子后，氧化剂选择吡啶与三氧化钼形成的络合物，
以构建羟基，此步骤的反应温度控制在-40～-50℃，反应时间控制在
6-10h，在本发明的方案指导下，此步骤产物的收率可达到26-40％，
反应完毕后柱层析并经红外色谱检测HPLC在94％以上。
优选地，β-羰基氧化反应此步骤的反应底物TSSA0200-A、六
甲基硅基氨基锂以及吡啶与三氧化钼形成的络合物之间的质量比为
1:8-10:3-4。此步骤的反应方程式具体为：
为了便于后续说明，该步骤的反应产物标记为TSSA0200-B。
对于本发明的羰基还原反应步骤，属于比较常见的还原反应，
还原剂选择为四氢铝锂或硼氢化钠，优选为四氢铝锂，利用了氢
铝的还原性将羰基还原成烷基，羰基还原的反应时间控制在6-8h，
在本发明的方案指导下，此步骤产物的收率可达到28-32％，反应完
毕后柱层析并经红外色谱检测HPLC在97％以上。此步骤的反应方
程式具体为：
为了便于后续说明，该步骤的反应产物标记为TSSA0200-C，
其中，原料TSSA0200-B与四氢铝锂的质量比为1:0.16-0.24。
对于本发明的催化加氢反应步骤，也是属于化学领域中常见的
反应步骤，催化加氢反应的温度控制在3-4h，压力控制在1-1.5MPa，
催化剂为钯炭，对于反应条件以及催化剂的具体选择均属于比较成
熟的技术，不需要再赘述，通过钯炭的催化氢解，使得苄基在加氢
的条件下生成甲苯，从而把这个保护基去除。在本发明的方案指导
下，此步骤产物的收率可达到90-95％，反应完毕后柱层析并经红外
色谱检测HPLC在97％以上。此步骤的反应方程式具体为：
为了便于后续说明，该步骤的反应产物标记为TSSA0200-D，
其中，原料TSSA0200-C与钯炭的质量比为1:0.01-0.05。
最后，在本发明的整个工艺路线中的最后一个环节羟基氧化反
应步骤中，羟基氧化反应所用的氧化剂包括2,2,6,6-四甲基哌啶、次
氯酸钠、双氧水、亚氯酸钠中的其中一种或几种的组合，优选2,2,6,6-
四甲基哌啶。主要是利用氧化剂对伯醇进行氧化，氧化成羧酸，这
几种氧化剂均可使用，但是2,2,6,6-四甲基哌啶与体系的相容性最
好，氧化剂的加量需要控制在一定的范围内，因此优选地，所述氧
化剂的加量与羟基氧化反应此步骤的反应底物的质量比控制在
0.1-0.2:1，因为如果氧化物过量太大，羟基也会发生氧化会形成氧
代脯氨酸杂质。
另外，由于此反应本身就是放热反应，反应程度比较难以操控，
因此最好选择管道式反应的方式进行，这种方式能够保证反应原料
与氧化剂的充分接触，加快反应均匀稳定的进行，最好事先将氧化
剂与反应底物分别配制成溶液，注入硅胶柱进行管式反应，这样保
证药剂均匀的分布与柱子上，其中所述硅胶柱的长度控制在
30-50cm，直径控制在50-60cm；反应时间最好控制在5-10min，如
果反应时间过长会有副产物生成。
在本发明的方案指导下，此步骤产物的收率可达到60-65％，
反应完毕后柱层析并经红外色谱检测HPLC在97％以上。此步骤的
反应方程式具体为：
为了便于后续说明，该步骤的反应产物标记为TSSA0200-E。
得到的TSSA0200-E经过浓缩结晶纯化处理后即得到目标产物
L-羟基脯氨酸，并通过核磁共振图谱从仪器手段进行了确定。以上
所用原料均可通过市面购买获得，原料易得，工艺步骤简单，产品
纯度高，收率高。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供了一种L-羟基脯氨酸的化学合成方法，摒弃
了以往如果直接采用动物提取的方式会存在安全隐患的问题，解决
了采用生物原料对药物生产限制的问题，在缺少生物原料的情况下
也能合成出目标产物，丰富了L-羟基脯氨酸的合成来源，增加了L-
羟基脯氨酸的附加值，能够进一步扩展L-羟基脯氨酸的应用范围；
(2)本发明实施例为了合成目的产物，寻找出了一条反应路线
短、操作方便的合成工艺路线，这个合成路线是发明人通过大量的
创造性劳动优化出的较优合成路线，其具体实施过程中需严格按照
本发明的方案进行才能最终合成出纯度高、产率高的L-羟基脯氨
酸。
(3)本发明实施例在最后羟基氧化反应步骤中创造性的采用了
管道流动式反应进行，并优化了反应条件，这种方式能够保证反应
原料与氧化剂的充分接触，加快反应均匀稳定的进行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以
下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例一制备出的L-羟基脯氨酸的H-NMR图谱。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本
领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视
为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件
或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均
为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
L-羟基脯氨酸的制备方法如下：
(1)将焦谷氨醇100g，对甲苯磺酸一水物16.5g，苯甲醛130g，
甲苯350g依次加入2L反应瓶中，加热70-120℃回流4-6h，减压蒸
馏浓缩蒸发掉溶剂甲苯得到油状物，经柱层析纯化得到40.5g
TSSA0200-A，HPLC：95％,收率：23％；
(2)取TSSA0200-A30g，加入900mL四氢呋喃，加入90g
MoOPH于2L反应瓶中，氮气保护下降温至-40～-50℃，滴加
LiHMDS240g，反应6-10h，萃灭反应，柱层析得到9.7g
TSSA0200-B，HPLC：94.2％，收率：30％；
(3)将TSSA0200-B5g加入100mL三口瓶中，氮气保护
下加入50mL四氢呋喃，降温至-15～-20℃，加入0.8g四氢铝锂，
升温至室温反应6-8h，萃灭反应，柱层析得到1.5gTSSA0200-C，
HPLC：97％，31.7％；
(4)将1.5gTSSA0200-C用30mL乙醇溶解，加入高压釜
中，加入0.015g钯炭，通入氢气至1MPa，反应3h，过滤除去
钯炭，得到0.82gTSSA0200-D，收率：96.5％；
(5)将TEMPO0.082g配成20％的溶液，TSSA0200-D0.82g
为10％的溶液，经泵泵入硅胶柱子中进行反应，硅胶柱的长度
控制在30cm，直径控制在60cm，整个反应时间5-10min，得到
TSSA0200-E的溶液，经浓缩结晶得到0.6gL-羟基脯氨酸，收
率：65.4％，生成的L-羟基脯氨酸的确认图谱如附图1所示。
实施例2
L-羟基脯氨酸的制备方法如下：
(1)将焦谷氨醇100g，三氟化硼乙醚20g，苯甲醛15g，甲苯
450g依次加入2L反应瓶中，加热120℃回流4-6h，减压蒸馏浓缩
蒸发掉溶剂甲苯得到油状物，经柱层析纯化得到37.6g
TSSA0200-A，HPLC：95％；收率：21.3％。
(2)取TSSA0200-A30g，加入900mL四氢呋喃，加入120g
MoOPH于2L反应瓶中，氮气保护下降温至-50℃，滴加氢化钾
300g，反应6-10h，萃灭反应，柱层析得到9.7gTSSA0200-B，
HPLC：94.2％；收率：30％。
(3)将TSSA0200-B5g加入100mL三口瓶中，氮气保护
下加入50mL四氢呋喃，降温至-15℃，加入1.2g四氢铝锂，升
温至室温反应6-8h，萃灭反应，柱层析得到1.5gTSSA0200-C，
HPLC：97％；31.7％。
(4)将1.5gTSSA0200-C用30mL乙醇溶解，加入高压釜
中，加入0.075g钯炭，通入氢气至1.2MPa，反应3h，过滤除
去钯炭，得到0.82gTSSA0200-D；收率：96.5％。
(5)将TEMPO0.1g配成20％的溶液，TSSA0200-D0.82g
为10％的溶液，经泵泵入硅胶柱子中进行反应，硅胶柱的长度
控制在40cm，直径控制在55cm，整个反应时间10min，得到
TSSA0200-E的溶液，经浓缩结晶得到0.6gL-羟基脯氨酸，收
率：65.4％。
实施例3
L-羟基脯氨酸的制备方法如下：
(1)将焦谷氨醇100g，对甲苯磺酸一水物18g，苯甲醛80g，
甲苯400g依次加入2L反应瓶中，加热70℃回流4-6h，减压蒸馏浓
缩蒸发掉溶剂甲苯得到油状物，经柱层析纯化得到39.5g
TSSA0200-A，HPLC：95％；22.4％。
(2)取TSSA0200-A30g，加入900mL四氢呋喃，加入100g
MoOPH于2L反应瓶中，氮气保护下降温至-40℃，滴加LiHMDS
260g，反应6-10h，萃灭反应，柱层析得到9.7gTSSA0200-B，
HPLC：94.2％；30％。
(3)将TSSA0200-B5g加入100mL三口瓶中，氮气保护
下加入50mL四氢呋喃，降温至-15℃，加入1g硼氢化钠，升温
至室温反应6-8h，萃灭反应，柱层析得到0.51gTSSA0200-C，
HPLC：97％；11％。
(4)将1.5gTSSA0200-C用30mL乙醇溶解，加入高压釜
中，加入0.07g钯炭，通入氢气至1.5MPa，反应4h，过滤除去
钯炭，得到0.82gTSSA0200-D；96.5％。
(5)将次氯酸钠与TEMPO的混合物0.164g配成20％的溶
液，TSSA0200-D0.82g为10％的溶液，经泵泵入硅胶柱子中进
行反应，硅胶柱的长度控制在50cm，直径控制在50cm，整个反应
时间5min，得到TSSA0200-E的溶液，经浓缩结晶得到0.63gL-
羟基脯氨酸，收率：68.7％
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，
在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和
修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的
所有这些变化和修改。