高光学纯度\高收率S-(+)乳酸的一种合成方法

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摘要：以具有手性的冰片为手性源，与丙酮酸进行酯化反应得到具有手性的丙酮酸冰片酯，此酯与硼氢化钠反应时，硼氢化钠主要从空间位阻较小的一端对丙酮酸冰片酯进行进攻，其产物用手性柱进行分析，得到以Ｓ－（＋）构型为主的乳酸，光学纯度为９１．６％，产率为８０％。

关键词：冰片；酯化反应；不对称反应；乳酸；手性源

中图分类号：O622.5文献标识码：Ａ文章编号：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

手性是自然界的本质属性之一，以手性助剂控制有机反应的立体选择性合成手性化合物是不对称合成的重要手段之一。大量来自于天然产物的手性助剂和人工设计合成的手性助剂，对有机反应具有较高的立体选择性［１］。冰片的应用历史悠久，其应用始载于唐代。中医认为冰片味辛、苦，微寒，归心、脾、肺经，具有开窍醒神、清热止痛之功效；冰片也是使用历史最悠久的香料之一，常用于调配薰衣草型、柑橘型等化妆品和古龙水等，也用于浴用剂、室内清香剂、口腔用品、油墨等，此外，冰片还用于坚果和调味等实用香精［２，３］；同时冰片也是一种非常好的手性助剂。本试验利用天然右旋冰片为手性源［４－６］与丙酮酸进行酯化反应，生成不对称的丙酮酸冰片酯［６］，该酯用硼氢化钠进行还原，得到具有Ｓ－（＋）构型过量的具有旋光性的乳酸。

１材料与方法

１．１材料

天然右旋冰片、丙酮酸、氧氯化锆，浓ＮＨ３，（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８均为国产分析纯试剂，Ｃｅ（ＣＯ３）２，

Ｌａ２（ＣＯ３）３，Ｙｂ２（ＣＯ３）３，Ｓｍ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３由江西省金世纪新材股份有限公司提供，无水乙醚、无水乙醇、氢氧化钠、碳酸钠、氯化钠、无水硫酸镁、无水氯化钙、浓硫酸等均为分析纯。

日本岛津ＧＣ－１７Ａ型气相色谱仪，校正峰面积归一化法计算各组分含量，分析条件为：手性色谱柱ＷＣＯＴ Ｆｕｓｅｄ Ｓｉｌｉｃａ ３０ ｍ×０．２５ ｍｍ×０．２５ μｍ ｆｉｌｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，氢焰检测器 ，柱温１２０℃（保温２ ｍｉｎ）再以５℃／ｍｉｎ速度升温至２００℃（保温１０ ｍｉｎ）气化室温度２００℃，检测器温度２２０℃，分流比为５０∶１，进样量为０．１ μＬ，红外光谱：德国Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ ＳＰ ＯｎｅＦＴ－ＩＲ光谱仪，ＫＢｒ压片；瑞士Ｂｒｕｋｅｒ Ｖａｎｃｅ４００ＭＨｚ型核磁共振仪（氘代ＣＤＣｌ３为溶剂，ＴＭＳ为内标）；旋光仪：美国ＰＯＬ－３４１型；熔点仪：北京Ｘ－４数字显示显微熔点测定仪。

１．２丙酮酸冰片酯的制备

在１００ ｍＬ三颈瓶中加入冰片２．００ ｇ，丙酮酸４．８９ｇ，Ｓ２Ｏ８２－／ＺｒＯ２ １．００ ｇ后，加装冷凝管、干燥管，１２０℃下反应４ ｈ，在冰盐浴下加入饱和Ｎａ２ＣＯ３溶液至中性，乙醚萃取后，盐洗（ＮａＣｌ），干燥，除去乙醚后即得到黄色固体丙酮酸冰片酯，通过柱层析提纯产物（洗脱剂石油醚∶乙酸乙酯＝１０∶１）［７］。

１．３乳酸的合成

在１００ ｍＬ三颈瓶中加入２．２４ ｇ丙酮酸冰片酯、２．２２ ｇＣａＣｌ２及无水乙醇后，加装冷凝管、干燥管，冰盐浴下，缓慢加入０．７６ ｇＮａＢＨ４乙醇溶液［７－９］，１ ｈ后加入稀硫酸水解使溶液ｐＨ值为６．００，加乙醚萃取后，除去乙醚，有机层中加入２０％的ＮａＯＨ使溶液ｐＨ值为８．００，８０℃下皂化６ ｈ，分出有机层用２０％的Ｈ２ＳＯ４调ｐＨ值为６．００，乙醚萃取后，盐洗（ＮａＣｌ）、干燥后，除去乙醚即得产物乳酸。

２结果与分析

２．１合成反应

以天然右旋冰片为手性源与丙酮酸进行酯化反应，生成不对称的丙酮酸冰片酯，用硼氢化钠还原该酯，得到s-（+）构型过量的具有旋光性的乳酸，其反应如式1，式2。

２．２产物的测试

乳酸，浅黄色液体，ｂｐ１５为１２２．５℃（文献值ｂｐ１５ 为１２２℃），［α］Ｄ３０＝ ＋３．５°（ｃ １．０，Ｈ２Ｏ）（文献值［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压片v/cm-1）：２ ９９２、２ ６２９、１ ７３１、１ ３７５、１ ０４７、９４９。

３小结与讨论

以冰片为手性源合成具有手性的丙酮酸冰片酯，羰基酸酯的优势构象是两个羰基是平行的、共平面的，大基团处于两个羰基所在的平面中，当用硼氢化钠对丙酮酸冰片酯进行还原时，硼氢化钠主要从空间位阻较小的－Ｈ基团所在的一方即纸面上方对羰基进行进攻，经过水解后，高选择性的得到以Ｓ－（＋）构型为主的乳酸，光学纯度为９１．６％，产率为８０％。

参考文献：

［１］ 杨睿．新型手性助剂的合成及其在不对称合成中的应用［Ｄ］．２００６．

［２］ 任仁安．中药鉴定学［Ｍ］．上海：上海科学出版社，１９８６．５４４．

［３］ 刘国声．几种香料资源的开发利用［Ｊ］． 中国野生植物资源，１９９４（１）：４０－４２．

［４］ 陈庆华，黄 彬．冰片助剂手性源的合成及其立体专一性反应［Ｊ］．科学通报，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］ 葛军英， 周国斌，刘芳，等． 以天然冰片为手性源的α－取代乳酸的不对称合成［Ｊ］ 江西师范大学学报（自然科学版），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．

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