a-氨基丙醇合成研究进展

(陕西国防工业职业技术学院化学工程学院，陕西 西安 710302)

0 引言

a-氨基丙醇又名2-氨基丙醇，是合成喹诺酮类抗菌药左旋氧氟沙星的一种重要中间体[1]。a-氨基丙醇的合成可以分为化学法和生物法两种。化学法一般采用丙氨酸或丙氨酸酯为原料，以金属氢化物还原法、催化合成法等方式进行制备。其优点是反应速度快、收率较高[2]。生物法反应条件温和，但是收率较低。

1 金属氢化物还原法

氨基酸金属氢化物还原法是目前国内化学合成a-氨基丙醇主要途径。目前有两种途径，一种是以丙氨酸为原料 ，经过先酯化，再采用金属氢化物NaBH4、LiAlH4等作还原剂进行还原一步还原合成 α-氨基丙醇[3、4]。孙兰英[5]首先将丙氨酸溶于乙醇中，冰盐浴冷却到0 ℃，搅拌下控制内温0℃～5 ℃滴加新蒸的SOCl2。滴毕于 38 ℃～40 ℃搅拌反应，TLC跟踪 (茚三酮显色 )至反应完全。减压蒸出部分乙醇后待用。NaBH4投入水中 ，搅拌下于室温滴加上述乙醇液，TLC跟踪至反应完全。滤去不溶物 ，滤液用乙酸乙酯连续提取。然后减压蒸馏，得到产物，产率为78%。陈坤[6]采用L-丙氨酸为原料，在5 ℃以下滴加氯化亚砜进行酯化反应，生成2-氨基丙酸乙酯盐酸盐，再用硼氢化四甲基铵作还原剂，在温度45 ℃下，反应3～4 h，制得S-2-氨基丙醇，产物收率为98.6%。郝宝玉[7]以L-2-氨基丙酸为原料，在乙醇中，在氮气保护下，滴加氯化亚矾。在35 ℃下，保温4-5 h。反应结束后，用乙醚与乙醇的混合液析出晶体，在氮气保护下，过滤得L-2-氨基丙酸乙醋盐酸盐，将L-2-氨基丙酸乙醋盐酸盐溶解于二氯甲烷中，冷却至10 ℃左右加入氢氧化钠固体，调溶液pH=8～9，过滤得到滤液，再用无水硫酸镁干燥。然后冷却至10 ℃，在氮气保护下，滴加Synhydird还原剂 ，反应温度保持在10 ℃～15 ℃，反应2 h后，加入水过滤、减压蒸馏、浓缩，得到浅黄色的油状产物，收率82.5%。 王斌[8]反应瓶中加入乙二醇二甲醚、无水氯化锌和硼氢化钾，室温搅拌1 h 后，室温下滴加L-2-氨基丙酸乙酯盐酸盐的溶液，回流反应5 h。冷至室温，将反应液倾入工业液碱反应1 h ，反应完毕，冷至室温，分出有机层，再经过减压蒸馏得黏稠状a-氨基丙醇，含量≥99.0%，收率为60%。陈升等[9]在三氟化硼乙醚体系中，将L-2-氨基丙酸还原成L-2-氨基丙醇，其收率达83%。氨基酸金属氢化物还原法由于此法成本较高，限制了在工业生产中的应用。

2 催化合成法

催化法是将反应底物在催化剂作用下得到a-氨基丙醇的方法。此类方法具有成本低，反应速度快，适合连续化生产等优点。叶增芳等[10]采用自制的Ru/C催化剂，以丙氨酸为原料，在100 ℃进行加氢反应。反应产物经过过滤、蒸馏等工艺处理得到a-氨基丙醇，并对反应过程的影响因素进行了分析，发现反应压力5.5 MPa下，12 h即可基本完成反应过程，收率在85%左右。王毅[11]采用丙氨酸为原料，用钌/碳催化，在压力7.0 MPa下进行加氢还原反应，丙氨酸的转化率可达60.5%，a-氨基丙醇的收率可达 59.8%。许伟翔[12]用Ru/C 作为催化剂，以丙氨酸为原料催化加氢制备a-氨基丙醇，光学产率达到99%以上。同时发现反应在温度100 ℃、H2压强为7 MPa、初始溶液pH=2是理想的反应条件。王菊仙[13]采用硝基乙烷和甲醛溶液在离子交换树脂催化作用下进行反应，然后通过减压蒸馏得2-硝基丙醇，并将2-硝基丙醇在甲醇溶液中，以Pd/C催化剂进行催化加氢，最终得到收率为66.3%的产物。王伟强[14]以环氧丙烷与盐酸开环生成β-氯丙醇，然后以β-氯丙醇为原料氨解制得a-氨基丙醇，合成路线如图1所示。将制得的β-氯丙醇和KI加到带搅拌器的高压反应釜中，然后通入过量的液氨，搅拌下逐渐加热升温，保持温度在130 ℃～140 ℃下反应20 h，得a-氨基丙醇，收率为77.7%，纯度>99%。本工艺反应简单，操作方便，避免使用昂贵的还原剂，大大降低了成本，减少了污染物的排放，符合绿色化学的发展方向。

图1 丙烷催化合成a-氨基丙醇路线

3 生物合成法

生物法由于反应条件温和、选择性高、绿色环保等特点。生物合成法的关键在于高效生物催化剂的获得。孙泽宇[15]等通过筛选，得到菌株Moraxella sp.CY 34，并以此为生物催化化剂，以丙酮醇为底物，以异丙胺为氨基供体，通过静息细胞转化法生产a-氨基丙醇。除了用微生物进行催化合成a-氨基丙醇外，采用生物酶作催化剂也是很好的途径。胰脂酶是有较强立体选择性的催化剂，以乙酸乙酯为底物可以得到较高光学纯a-氨基丙醇。韦丽红等[16]采用胰脂酶作为催化剂，通过生成N-(乙氧羰基)衍生物对氨基进行保护，利用胰脂酶对乙酸乙酯为底物在酯交换反应中具有较高的选择性的特点，得到a-氨基丙醇收率达97%，光学纯度≥95%。生物法合成a-氨基丙醇虽有诸多优点，但是由于生物催化剂不易获得，并且底物浓度受限，因此还需要做大量的基础研究。

4 结语

a-氨基丙醇做为左氧氟沙星重要的中间体，在合成上很多种方法，虽然各种方法有其各自的特点，但寻求高效、廉价的合成路线，获得较高的收率与纯度一直是最终的目的。而随着对a-氨基丙醇合成方法的不断深入，必然会在此领域取得新的突破。