專利名稱：：一種¹³C標(biāo)記甘氨酸的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種13(3標(biāo)記甘氨酸合成方法，特別涉及一種甘氨酸-l-"C、甘氨酸-l,2^C2和甘氨酸-2-"C的合成方法。
背景技術(shù)：
："C標(biāo)記甘氨酸(13ClabeledGlycine)，又名13<:標(biāo)記氨基乙酸(13Clabeledaminoaceticacid)，本發(fā)明所述的"C標(biāo)記甘氨酸，包括甘氨酸-l-"C(其結(jié)構(gòu)為NH2CH3C00H),甘氨酸-1,2-"C2(結(jié)構(gòu)為NH2"CH3C00H)和甘氨酸-2J3C(結(jié)構(gòu)為NH^CH2COOH)三種UC標(biāo)記的甘氨酸。精制的。C標(biāo)記甘氨酸為帶甜味的白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，溶于水，微溶于醇，熔點(diǎn)263'C(233C開始分解)，無旋光性。"c標(biāo)記甘氨酸是一種重要的氨基酸標(biāo)記物，作為13<:呼吸試劑，臨床上用于與多種疾病相關(guān)的胃排空測試(I.Achour,S.M6ance,A.Briand，ComparisonofGastricEmptyingofaSolisandaLiquidNutritionalRehabilitationFood,EuropeanJournalofNutrition,2001，55,769—772;J.H.Hoekstra,J.H.L.VanderAker,C.M.F.Kneepkens,etal.,EvaluationofC02breathtestsforthedetectionoffructosemalabsorption,J.Lab.Clin.Med.,1996,127(3):303-309)和高甘氨酸腦病快速領(lǐng)!l試(S.Kure，S.H.Korman,J.Kanno,etal"RapiddiagnosisofglycineencephalopathybyC-glycinebreathtest,Ann.Neurol"2006,59(5):862-867)，DNA合成速率測試(P.ChenandF.P.Abramson，MeasuringDNASynthesisRateswithGlycine-l-13C,Anal.Chem.,1998，70:1664-1669)蛋白與氨基酸的代謝研究(J.H.Hoekstra,J.H.vanderAker,C.M.Kneepgensetal.,Evaluationof13C02BreathTestsfortheDetectionofFructoseMalabsorption,J.Lab.Clin.Med.,1996,127,303-309;I.Sweetman,W.I.Nyhon,P.D.Kleinetal"Glycine-l,2-13C2intheInvestigationofChildrenwithInbornErrorsofMetabolism,Proc.1stInt.Symp.onStableIsotopesinChem.Biol,andMedicine,Springfield,Virginia,1973;A.F.S.TaylorandG.Gebauer,D.J.Read,Uptakeofnitrogenandcarbonfromdouble-labelled(NandC)glycinebymycorrhizalpineseedlings,NewPhytologist,2004,164(2):383-388;W.Greenawat,J.May，S.English,etal"Metabolismofglycine-Nandglycine-CbyDionaeamuscipulastudiedbygaschromatography-massspectrometry,NewPhytologist,1990,114(4):581-588)，也可作為原料合成其他氨基酸如絲氨酸(J.Hanners，R.Gibson,K.Velarde,etal.,Stereoselectivesynthesisofstableisotope-labeledL-a-aminoacids:Biosynthesisof2H-，13C-，and15N-labeledL-serines，J.LabelledCompd.Radiopharm.，1991，29(7):781-7卯)、苯丙氨酸和亮氨酸等(A.Martin,G.Chassaing，A.Vanhove,StereoselectivesynthesisofL-[卜"C]，L-[2-13C],andL-[15N]aminoacids,Isot.Environ.HealthStud"1996,32(1):15-19)等。目前"c標(biāo)記甘氨酸的合成方法有Gabriel法(R.SchoenheimerandS.Ratner,Synthesisof15N-Glycine,J.Biol.Chem.,1939,127:301;G.D.OttandV.N.Kerr,LosAlamosScientificLaboratoryReport,LA-49231976,P107;盛禹，陳耀換，袁群，"同位素有機(jī)化學(xué)"，浙江教育出版社，1994，p150)，使用13(:標(biāo)記0[-鹵代酸與鄰苯二甲酰亞氨甲鹽為原料，經(jīng)過多步反應(yīng)合成。收率中等(69%)，產(chǎn)品純度高，但產(chǎn)量低(只有幾克)，反應(yīng)步驟較多，時間較長(4-5天)。產(chǎn)物"C標(biāo)記甘氨酸通常需要采用離子交換樹脂柱進(jìn)行分離提純，既降低了甘氨酸得率，又延長了合成時間。改進(jìn)的Gabriel法(S.Warwick,E.E.WilliamandG.Samuel,Thesynthesisoforganiccompoundslabeledwithisotopiccarbon,J.Am.Chem.Soc.,1947,69,1110-1112;D.S.Wishart,B.D.Sykes,F.M.Richards,Animprovedsynthesisofglycine-a-13CandheteronuclearNMRstudiesofitsincorporationintothioredoxin.J.LabelledCompd.Radiopharm.,1992,31(12):1019-1028)，使用13(3標(biāo)記氰化鈉與鄰苯二甲酰亞氯甲胺為原料，經(jīng)過四步反應(yīng)合成，反應(yīng)步驟減少，收率提高(81%)，但由于氰化鈉的劇毒性，其購買或合成都不便利，而且產(chǎn)物也需要使用離子交換樹脂柱進(jìn)行分離提純。因此，改進(jìn)法也不是較合適的方法。13C標(biāo)記甘氨酸的其他合成方法未見報道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種方法簡單、可行、并適合于批量生產(chǎn)的13(:標(biāo)記甘氨酸的合成方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種"C標(biāo)記甘氨酸的合成方法，其特征在于，該方法是以摩爾比為1:0.002200鹵乙酸季銨鹽-"C和氨基甲醇在醇溶液中反應(yīng)制備而成，反應(yīng)溫度為0200°C，反應(yīng)時間為0.120小時，反應(yīng)pH值為510;所述的UC標(biāo)記甘氨酸包括甘氨酸-1-"C，甘氨酸-1,2-13<:2和甘氨酸-2-13(:，對應(yīng)的鹵乙酸季銨鹽-"c為鹵乙酸(-i"c)季銨鹽，鹵乙酸(l,2"C2)季銨鹽和鹵乙酸(-2-"C)季銨鹽。所述的鹵乙酸季銨鹽-"C和氨基甲醇的摩爾配比為1:0.01~100，反應(yīng)溫度為1015(TC，反應(yīng)時間為0.215小時，反應(yīng)pH值為69。所述的鹵乙酸季銨鹽-"C由摩爾比為1:0.01200的鹵乙酸"C和叔胺在醇溶液中反應(yīng)生成，反應(yīng)溫度為0150°C，反應(yīng)時間為0.120小時，醇的用量為10400mL/mol卣乙酸-130。所述的鹵乙酸-"C和叔胺的摩爾配比為1:0.02100，反應(yīng)溫度10100°C，反應(yīng)時間為0.210小時，醇的用量為20300mL/mo1鹵乙酸-"C。所述的鹵乙酸-"c選自"c標(biāo)記溴乙酸、"c標(biāo)記氯乙酸和13<:標(biāo)記碘乙酸中的一種或幾種。所述的鹵乙酸"C選自鹵乙酸-l"C，鹵乙酸-1,2-13(:2和鹵乙酸-2-130中的一種或幾種。所述的叔胺選自三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺和脂環(huán)叔胺中的一種或幾種。所述的氨基甲醇由甲醛溶于醇溶液與氨反應(yīng)生成，氨與甲醛的摩爾比為1:0.002100，反應(yīng)溫度015(TC，反應(yīng)時間為0.120小時，醇的用量為10400mL/mo1氨。所述的氨與甲醛的摩爾配比為1:0.00520，反應(yīng)溫度10100°C，反應(yīng)時間為0.210小時，醇的用量為20150mL/mol氨。所述的醇選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇中的一種或幾種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出一種以130標(biāo)記鹵乙酸、甲醛和氨為原料合成13c標(biāo)記甘氨酸的方法，13c標(biāo)記甘氨酸粗品經(jīng)重結(jié)晶和真空干燥后為白色結(jié)晶，本發(fā)明方法合成的13(3標(biāo)記甘氨酸產(chǎn)品的"C豐度使用TSQQuantumAccess液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測試，顯示13C豐度大于99%，產(chǎn)品純度使用液相色譜-蒸發(fā)-光散射檢測器測試，顯示純度大于99%，熔點(diǎn)使用WRS-1數(shù)字烙點(diǎn)儀測試，顯示熔點(diǎn)為232234°C。本發(fā)明合成方法簡單、可行、并適合于批量生產(chǎn)的方法，在較少的步驟和較短的時間內(nèi)合成產(chǎn)量較大的13<:標(biāo)記甘氨酸，甘氨酸得率大于92%，豐度大于99%，純度大于99%。"C標(biāo)記甘氨酸包括甘氨酸-1-"C，甘氨酸-1，2-13<32和甘氨酸-2-"C,在醫(yī)學(xué)應(yīng)用和生物研究中使用廣泛，也可作為中間體合成"C標(biāo)記的其他氨基酸。具體實施例方式現(xiàn)依實施例進(jìn)一步敘述本發(fā)明，只是表示一種代表例，申請專利范圍應(yīng)該不受實施例所表示的范圍限制。實施例1在3000mL三口燒瓶中加入2mo1溴乙酸-l-"C(13C豐度99%)和300毫升丙醇，在攪拌下滴加4mol三丁胺(約1430毫升)，反應(yīng)溫度保持在55。C，加畢，繼續(xù)在55。C下攪拌2小時,制備出溴乙酸(-1"C)三丁胺季銨鹽。另在在3000mL三口燒瓶中加入2mo1甲醛氣(90克)和300毫升丙醇，在攪拌下通入2mol氨氣，反應(yīng)溫度控制在20-25"，制備出氨基甲醇(甲醇胺和二甲醇胺的混合物)。將上述的氨基甲醇溶液加到溴乙酸(-l"C)三丁胺季銨鹽中，調(diào)節(jié)pH值為8，升溫到55。C，反應(yīng)4小時，生成的甘氨酸-l"C以白色晶體析出。過濾、重結(jié)晶得143.3克甘氨酸-l-"C，"C豐度99.1。/c，純度99.6%，甘氨酸-l-"C產(chǎn)率為94.2%，熔點(diǎn)為232.2233.6°C。實施例2基本步驟同實施例1，用三丙胺代替三丁胺，溴乙酸-l,2-"C2("C豐度99%)代替溴乙酸-l-"C，得145.7克甘氨酸-1，2-13<32，"C豐度99.1。/。，純度99.8%，"N-甘氨酸得率為94.6%，熔點(diǎn)為232.3~233.9°C。實施例3基本步驟同實施例1，用乙醇代替丙醇，氯乙酸-2-"C(130豐度99%)代替溴乙酸-l屮C，得142.5克甘氨酸-2-13。13<:豐度99.2%，純度99.8%，甘氨酸-2-"C產(chǎn)率為93.7%,熔點(diǎn)為232.6233.9°C。實施例4基本步驟同實施例1，溴乙酸(-1-130季銨鹽與氨基甲醇的反應(yīng)溫度由55°C改為65匸，反應(yīng)時間由4小時改為1小時，得140.1克甘氨酸-l-"C，"C豐度99.1%，純度99.2%，"N-甘氨酸得率為92.1%，熔點(diǎn)232.0~233.1°C。實施例5在3000mL三口燒瓶中加入2mol溴乙酸-l-"C(13<3豐度99%)和300毫升丙醇，在攪拌下滴加4mol三丁胺，反應(yīng)溫度保持在55°C，加畢，繼續(xù)在55°C下攪拌2小時，制備出溴乙酸(-l-"C)三丁胺季銨鹽，然后加入2mol甲醛，在攪拌下通入2mol氨氣，反應(yīng)溫度控制在20-25。C，制備出氨基甲醇(甲醇胺和二甲醇胺的混合物)。生成的氨基甲醇進(jìn)一步與溴乙酸(-1-13<:)三丁胺季銨鹽在55。C下反應(yīng)4小時，合成的甘氨酸-l^C以白色晶體析出，過濾，重結(jié)晶得141.6克甘氨酸-l-"C，經(jīng)分析測試表明，甘氨酸-l-"C的13C豐度為99.2%，純度99.5%，甘氨酸-l-"C產(chǎn)率93.1%。實施例6在3000mL三口燒瓶中加入lmol碘乙酸-l盧C(13(:豐度99%)和200毫升異丙醇，在攪拌下滴加4mol三乙胺，反應(yīng)溫度保持在30-35"，加畢，繼續(xù)在30-35。C下攪拌5小時，制備出碘乙酸(-l-"C)三乙胺季銨鹽。另在20L反應(yīng)器中加入200mo1甲醛，在攪拌下通入200mol氨氣，反應(yīng)溫度控制在10-15。C，制備出氨基甲醇(甲醇胺和二甲醇胺的混合物)。將上述的含有氨基甲醇的溶液加到上述含有碘乙酸(-l-"C)三乙胺季銨鹽的溶液中，調(diào)節(jié)pH值為7，升溫到35。C，反應(yīng)10小時，合成的甘氨酸-l"C以白色晶體析出。實施例7卣乙酸(-l-"C)季銨鹽的制備以摩爾比為1:0.01的"C標(biāo)記溴乙酸和三甲胺在甲醇溶液中反應(yīng)生成，反應(yīng)溫度為o°c，反應(yīng)時間為0.1小時，甲醇的用量為10mL/mol13C標(biāo)記溴乙酸。氨基甲醇的制備由甲醛溶于甲醇溶液與氨反應(yīng)生成，氨與甲醛的摩爾比為1:0.002，反應(yīng)溫度0°C，反應(yīng)時間為0.1小時，甲醇的用量為10mL/mol氨。13C標(biāo)記甘氨酸的合成方法將上述鹵乙酸(-1-130)季銨鹽與氨基甲醇以摩爾比為L.0.002的配比在甲醇溶液中反應(yīng)制得甘氨酸-l-13。反應(yīng)溫度為0"C，反應(yīng)時間為0.1小時，反應(yīng)pH值為5。實施例8鹵乙酸(1，2-"C2)季銨鹽的制備以摩爾比為l:200的"C標(biāo)記氯乙酸和三乙胺在乙醇溶液中反應(yīng)生成，反應(yīng)溫度為150。C，反應(yīng)時間為20小時，乙醇的用量為400mL/mol13C標(biāo)記溴乙酸。氨基甲醇的制備由甲醛溶于乙醇溶液與氨反應(yīng)生成，氨與甲醛的摩爾比為l:100，反應(yīng)溫度15(TC，反應(yīng)時間為20小時，乙醇的用量為400mL/mol氨。"C標(biāo)記甘氨酸的合成方法將上述鹵乙酸(1,2"C2)季銨鹽與氨基甲醇以摩爾比為h100的配比在乙醇溶液中反應(yīng)制得甘氨酸-1,2-13(:2，反應(yīng)溫度為200°C，反應(yīng)時間為20小時，反應(yīng)pH值為10。實施例9鹵乙酸(-2-"C)季銨鹽的制備以摩爾比為1:0.02的13(:標(biāo)記碘乙酸和三丙胺在丙醇溶液中反應(yīng)生成，反應(yīng)溫度為10。C，反應(yīng)時間為0.2小時，丙醇的用量為20mL/mol13C標(biāo)記碘乙酸。氨基甲醇的制備由甲醛溶于丙醇溶液與氨反應(yīng)生成，氨與甲醛的摩爾比為1:0.01，反應(yīng)溫度10°C，反應(yīng)時間為0.2小時，丙醇的用量為20mL/mol氨。13C標(biāo)記甘氨酸的合成方法將上述鹵乙酸(-2-130季銨鹽與氨基甲醇以摩爾比為1:0.01的配比在丙醇溶液中反應(yīng)制得甘氨酸-2"C，反應(yīng)溫度為l(TC，反應(yīng)時間為0.2小時，反應(yīng)pH值為6。實施例10鹵乙酸(-2-"C)季銨鹽的制備以摩爾比為1:100的13C標(biāo)記碘乙酸和三丙胺在丙醇溶液中反應(yīng)生成，反應(yīng)溫度為100°C，反應(yīng)時間為10小時，丙醇的用量為300mL/mol13C標(biāo)記碘乙酸。氨基甲醇的制備由甲醛溶于丙醇溶液與氨反應(yīng)生成，氨與甲醛的摩爾比為1:20，反應(yīng)溫度100°C，反應(yīng)時間為IO小時，丙醇的用量為150mL/mol氨。13c標(biāo)記甘氨酸的合成方法將上述鹵乙酸(-2-13(:)季銨鹽與氨基甲醇以摩爾比為1:5的配比在丙醇溶液中反應(yīng)制得甘氨酸-2"C，反應(yīng)溫度為150°C，反應(yīng)時間為15小時，反應(yīng)pH值為9。實施例11鹵乙酸(-l-"C)季銨鹽的制備以摩爾比為1:0.01的"C標(biāo)記溴乙酸和三甲胺在甲醇溶液中反應(yīng)生成，反應(yīng)溫度為0°C，反應(yīng)時間為0.1小時，甲醇的用量為10mL/moI"C標(biāo)記溴乙酸。氨基甲醇的制備由甲醛溶于甲醇溶液與氨反應(yīng)生成，氨與甲醛的摩爾比為1:0.002，反應(yīng)溫度0°C，反應(yīng)時間為0.1小時，甲醇的用量為10mL/mol氨。13c標(biāo)記甘氨酸的合成方法將上述鹵乙酸(-1-13<:)季銨鹽與氨基甲醇以摩爾比為1:200的配比在甲醇溶液中反應(yīng)制得甘氨酸-1-13(3，反應(yīng)溫度為0。C，反應(yīng)時間為0.1小時，反應(yīng)pH值為5。注(1:100的比例在實施例8中已經(jīng)有了，所以不用在補(bǔ)充了。)權(quán)利要求1.一種13C標(biāo)記甘氨酸的合成方法，其特征在于，該方法是以摩爾比為10.002～200鹵乙酸季銨鹽-13C和氨基甲醇在醇溶液中反應(yīng)制備而成，反應(yīng)溫度為0～200℃，反應(yīng)時間為0.1～20小時，反應(yīng)pH值為5～10；所述的13C標(biāo)記甘氨酸包括甘氨酸-1-13C，甘氨酸-1，2-13C2和甘氨酸-2-13C，對應(yīng)的鹵乙酸季銨鹽-13C為鹵乙酸(-1-13C)季銨鹽，鹵乙酸(1，2-13C2)季銨鹽和鹵乙酸(-2-13C)季銨鹽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種"C標(biāo)記甘氨酸的合成方法，其特征在于，所述的鹵乙酸季銨鹽-13<:和氨基甲醇的摩爾配比為i:0.01100，反應(yīng)溫度為1015(TC，反應(yīng)時間為0.215小時，反應(yīng)pH值為69。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種"C標(biāo)記甘氨酸的合成方法，其特征在于，所述的鹵乙酸季銨鹽-"C由摩爾比為1:0.01200的鹵乙酸-"C和叔胺在醇溶液中反應(yīng)生成，反應(yīng)溫度為0150°C，反應(yīng)時間為0.120小時，醇的用量為10400mL/mo1卣乙酸戶C。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種"C標(biāo)記甘氨酸的合成方法，其特征在于，所述的鹵乙酸-"C和叔胺的摩爾配比為1:0.02100，反應(yīng)溫度10100°C，反應(yīng)時間為0.210小時，醇的用量為20300mL/mol鹵乙酸"C。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種"C標(biāo)記甘氨酸的合成方法，其特征在于，所述的鹵乙酸盧C選自130標(biāo)記溴乙酸、13<:標(biāo)記氯乙酸和。C標(biāo)記碘乙酸中的一種或幾種。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種13(:標(biāo)記甘氨酸的合成方法，其特征在于，所述的鹵乙酸-"C選自鹵乙酸-l-"C，鹵乙酸-1，2-13<:2和鹵乙酸-2"C中的一種或幾種。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種13(:標(biāo)記甘氨酸的合成方法，其特征在于，所述的叔胺選自三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺和脂環(huán)叔胺中的一種或幾種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種。C標(biāo)記甘氨酸的合成方法，其特征在于，所述的氨基甲醇由甲醛溶于醇溶液與氨反應(yīng)生成，氨與甲醛的摩爾比為1:0.002100，反應(yīng)溫度015(TC，反應(yīng)時間為0.120小時，醇的用量為102；400mL/mol氨。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種13<:標(biāo)記甘氨酸的合成方法，其特征在于，所述的氨與甲醛的摩爾配比為1:0.00520，反應(yīng)溫度10100°C，反應(yīng)時間為0.210小時，醇的用量為20150mL/mol氨。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種130標(biāo)記甘氨酸的合成方法，其特征在于，所述的醇選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇中的一種或幾種。全文摘要本發(fā)明涉及一種¹³C標(biāo)記甘氨酸的合成方法，該方法是以摩爾比為1∶0.002～200鹵乙酸季銨鹽-¹³C和氨基甲醇在醇溶液中反應(yīng)制備而成，反應(yīng)溫度為0～200℃，反應(yīng)時間為0.1～20小時，反應(yīng)pH值為5～10；所述的¹³C標(biāo)記甘氨酸包括甘氨酸-1-¹³C，甘氨酸-1，2-¹³C₂和甘氨酸-2-¹³C，對應(yīng)的鹵乙酸季銨鹽-¹³C為鹵乙酸(-1-¹³C)季銨鹽，鹵乙酸(1，2-¹³C₂)季銨鹽和鹵乙酸(-2-¹³C)季銨鹽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法簡單、可行、并適合于批量生產(chǎn)的方法，在較少的步驟和較短的時間內(nèi)合成產(chǎn)量較大的¹³C標(biāo)記甘氨酸，甘氨酸得率大于92％，豐度大于99％，純度大于99％。文檔編號C07C229/06GK101456821SQ200810203350公開日2009年6月17日申請日期2008年11月25日優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日發(fā)明者侯秀紅,浩盧,盧偉京,徐仲杰,帥李,楊維成,潔潘申請人:上海化工研究院