L-去氧腎上腺素合成研究進(jìn)展

李國華，張文博，石兆瑞，耿佩佩，邢榮芬

（河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，天津 300131）

去氧腎上腺素（phenylephrine，PE）側(cè)鏈Cα為手性碳原子，其R(-)-異構(gòu)體的α1-腎上腺素受體 激動(dòng)作用遠(yuǎn)強(qiáng)于S(+)-異構(gòu)體[1-3]。因具有血管收縮作用，PE 的R-構(gòu)型左旋體在臨床上廣泛應(yīng)用于陣發(fā)性室上性心動(dòng)過速，治療休克及麻醉時(shí)維持血壓，在眼科檢查中可作為安全的短效擴(kuò)瞳藥使用[4-6]。作為偽麻黃堿最簡(jiǎn)單有效的替代品，去氧腎上腺素在非處方感冒藥中的使用也呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)[7-8]。

1927年德國化學(xué)家Helmut Legerlotz 首次合成了去氧腎上腺素，之后又分離得到其手性異構(gòu) 體[9-11]。1933年底特律的 Frederick Stearns & Company 公司將其作為減充血?jiǎng)┦褂肹12]。1976年，美國食品和藥物管理局（ Food and Drug Administration，簡(jiǎn)稱FDA）將去氧腎上腺素列為緩解感冒、過敏性鼻炎、鼻竇炎導(dǎo)致的鼻塞的安全有效非處方藥。隨著偽麻黃堿的受限，去氧腎上腺素作為替代品被廣泛使用，包括輝瑞、強(qiáng)生等世界各大廠家均在逐步利用去氧腎上腺素來改變其感冒藥配方。例如，輝瑞公司將以偽麻黃堿為有效成分的速達(dá)菲撤架，推出了以去氧腎上腺素為有效成分的速達(dá)菲PE。作為治療休克與室上性心動(dòng)過速藥物，2010年6 月上海禾豐制藥有限公司推出的鹽酸去氧腎上腺素注射液獲得了中華人民共和國國家食品藥品監(jiān)督管理總局（CFDA）的批準(zhǔn)。2014年6 月，美國FDA 批準(zhǔn)éclat Pharmaceuticals L.L.C.公司的新藥VazculepTM（鹽酸去氧腎上腺素注射劑）上市。去氧腎上腺素越來越受到重視。

目前全球范圍內(nèi)對(duì)L-去氧腎上腺素的年需求量約為300t，主要市場(chǎng)為美國、日本、東南亞、歐洲、南美等國家和地區(qū)[13-14]。近年來中國與印度取代歐洲Boehringer-Ingelheim 公司成為主要的生產(chǎn)地，其產(chǎn)量分別占全球總產(chǎn)量的50%和40%。在我國獲得CFDA 批準(zhǔn)的生產(chǎn)廠家主要有深圳沃蘭德藥業(yè)有限公司、赤峰艾克制藥科技股份有限公司、濰坊幸福藥業(yè)有限公司等，且均已形成規(guī)模。L-去氧

腎上腺素市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是產(chǎn)品品質(zhì)與生產(chǎn)成本，兩者都?xì)w結(jié)于合成路線、生產(chǎn)工藝的選擇。目前眾多廠家生產(chǎn)路線各異，本文綜述了主要的L-去氧腎上腺素合成工藝路線，并將其分為兩大類，即拆分法和不對(duì)稱合成法，而不對(duì)稱合成法又分為化學(xué)不對(duì)稱合成法和生物不對(duì)稱合成法。通過工藝對(duì)比，對(duì)合成方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并對(duì)未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

1 拆分法合成L-去氧腎上腺素

L-去氧腎上腺素作為具有光學(xué)活性的藥品，傳統(tǒng)的合成工藝是合成去氧腎上腺素消旋體，然后通過拆分劑進(jìn)行手性拆分。下面分別從外消旋體的合成及外消旋體的拆分兩方面進(jìn)行介紹。

1.1 外消旋去氧腎上腺素的合成

外消旋去氧腎上腺素的合成是手性拆分的前提。早在1927年，德國化學(xué)家Helmut Legerlotz 就通過鈀或鉑金屬催化劑催化羰基加氫得到外消旋去氧腎上腺素[9]。1951年德國化學(xué)家Bergmann 和 Sulzbacher[15]報(bào)道了外消旋去氧腎上腺素合成的方法。他以間羥基苯甲醛（1）作為起始原料，β-羥基酸疊氮化物的Curtius 重排反應(yīng)[16]為關(guān)鍵步驟合成了外消旋去氧腎上腺素（圖1）。1961年Russell 和Childress[17]使用同樣的起始原料合成了外消旋去氧腎上腺素，是以氫化鋁鋰作用下的酰胺還原反應(yīng)為關(guān)鍵步驟（圖2）。1974年Hussain 等[18]以間羥基苯乙酮（2）為原料，以10%鈀碳催化酮羰基的加氫還原為關(guān)鍵步驟合成了外消旋去氧腎上腺素（圖3）。

圖1 β-羥基酸疊氮化物Curtius 重排合成路線

圖2 氫化鋁鋰還原酰胺合成路線

圖3 鈀碳催化羰基還原合成路線

為尋求更加簡(jiǎn)短、溫和的合成路線，2014年Teerawutgulrag 等[19]以間羥基苯甲醛（1）為起始原料，通過wittig 反應(yīng)[20]構(gòu)建雙鍵，以雙鍵環(huán)氧化胺化（Ⅰ）或雙鍵羥鹵化胺化（Ⅱ），得到外消旋去氧腎上腺素，總產(chǎn)率分別為71%和66%。該反應(yīng)路線步驟簡(jiǎn)單，各步收率高，避免使用疊氮化合物和氫化鋁鋰，反應(yīng)條件溫和，有較高的實(shí)用價(jià)值（圖4）。

1.2 外消旋去氧腎上腺素的拆分

1.2.1 先拆分再外消旋化的方法

最廣泛使用的L-去氧腎上腺素拆分工藝是利用L-(+)-酒石酸[21]作為拆分劑，生成的D-去氧腎上腺素-L-(+)-酒石酸鹽結(jié)晶析出，氨水堿化后，經(jīng)水洗、干燥得D-去氧腎上腺素。而L-去氧腎上腺 素-L-(+)-酒石酸鹽留在母液中，加氨水回收得L-去氧腎上腺素[13]（圖5）。得到的D-去氧腎上腺素在酸性或堿性條件下外消旋化[22]，可再次進(jìn)行拆分，從而提高整體產(chǎn)率。

1.2.2 先拆分再構(gòu)型翻轉(zhuǎn)的方法

上述拆分工藝，母液得到的L-去氧腎上腺素光學(xué)純度低，需多次精制才能得到合格的L-去氧腎上腺素，并且需在酸或堿的作用下進(jìn)行催化消旋，總收率低，成本高。李渤等[23]進(jìn)行了工藝改進(jìn)，其工藝主要包括拆分和構(gòu)型翻轉(zhuǎn)[24]兩步驟。拆分步驟：首先將DL-去氧腎上腺素、拆分劑D-(-)-酒石酸和異丙醇溶劑混合，依次進(jìn)行加熱反應(yīng)、降溫結(jié)晶、固液分離，得L-去氧腎上腺素-D-(-)-酒石酸鹽和母液。L-去氧腎上腺素-D-(-)-酒石酸鹽加氨水反應(yīng)，經(jīng)抽濾、水洗、干燥得L-去氧腎上腺素，母液用于構(gòu)型翻轉(zhuǎn)；構(gòu)型翻轉(zhuǎn)步驟：將母液減壓蒸餾回收醇溶劑得濃縮液，濃縮液加氨水堿化，得D-去氧腎上腺素，然后依次加甲苯溶劑及乙酸酐，以RCOO-為親核試劑通過SN2反應(yīng)得到構(gòu)型翻轉(zhuǎn)的酯，加80%硫酸，進(jìn)行水解反應(yīng)，經(jīng)氨水堿化得L-去氧腎上腺素（圖6）。該工藝使用D-(-)-酒石酸作為拆分劑，比使用L-(+)-酒石酸結(jié)晶時(shí)間短，一次拆分收率高，并且得到的D-去氧腎上腺素通過構(gòu)型翻轉(zhuǎn)形成的L-去氧腎上腺素粗品光學(xué)純度＞85% ee，與鹽酸成鹽再堿化即可得到合格的L-去氧腎上腺素，不用再進(jìn)行拆分，總收率高，成本低。

圖4 外消旋去氧腎上腺素合成的兩種新工藝

圖5 拆分再外消旋化的工藝

圖6 拆分再構(gòu)型翻轉(zhuǎn)的工藝

1.2.3 與萘普生拆分工藝串聯(lián)的方法

Prasad Divi 等[25]發(fā)明了一種拆分方法，他們利用L-萘普生[26]作為拆分劑拆分DL-去氧腎上腺素，得到L-去氧腎上腺素和D-去氧腎上腺素，得到的D-去氧腎上腺素進(jìn)行構(gòu)型翻轉(zhuǎn)得L-去氧腎上腺素（圖7）。這樣就可將萘普生與去氧腎上腺素的拆分工藝串聯(lián)起來，將萘普生拆分后得到的副產(chǎn)品L-萘普生作為拆分劑應(yīng)用到去氧腎上腺素的拆分工藝中，實(shí)現(xiàn)拆分工藝串聯(lián)，從而提高整體的經(jīng)濟(jì)性。1.2.4 水解動(dòng)力學(xué)拆分方法

Gurjar 等[27]通過水解動(dòng)力學(xué)拆分[28]合成了L-去氧腎上腺素。該路線以間羥基苯甲醛（1）為原料，經(jīng)羥基保護(hù)和醛基的環(huán)氧化得到外消旋環(huán)氧化物，之后再利用手性Salen-Co(Ⅲ)-OAc催化劑[29]對(duì)外消旋環(huán)氧化合物進(jìn)行水解動(dòng)力學(xué)拆分，得到光學(xué)活性的R-環(huán)氧化物和S-二醇。R-環(huán)氧化物經(jīng)甲胺胺化和脫羥基保護(hù)得到L-去氧腎上腺素，光學(xué)純度為97% ee（圖8）。該方法不僅能得到光學(xué)純度高的產(chǎn)品，并且生成的副產(chǎn)物S-二醇也是重要的醫(yī)藥中間體，然而就合成L-去氧腎上腺素而言，僅此一步就使整體路線的產(chǎn)率低于50%，同時(shí)所用的Salen 催化劑價(jià)格較貴。

通過上文所述可以看出，拆分法合成L-去氧腎上腺素，先生成外消旋體再拆分，整體路線長(zhǎng)。一次拆分理論上可得到50%的產(chǎn)品，剩余的50%雖然可再次進(jìn)行消旋或構(gòu)型翻轉(zhuǎn)，但步驟繁雜，各步母液不易處理。得到的L-去氧腎上腺素光學(xué)純度低，需多次精制才能得到合格產(chǎn)品。

動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)拆分（DKR）[30]是一種理論產(chǎn)率達(dá)100%的拆分新技術(shù)，可理解為動(dòng)力學(xué)拆分（KR）[31]與原位消旋反應(yīng)的耦合。它是在動(dòng)力學(xué)拆分的基礎(chǔ)上引入消旋催化劑，使無效的對(duì)應(yīng)體進(jìn)行原位消旋，實(shí)現(xiàn)了拆分過程與底物的消旋在同一體系中相繼或同時(shí)進(jìn)行，即某一對(duì)映體不斷轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，另一無效對(duì)映體不斷被消旋化，從而使產(chǎn)物的理論產(chǎn)率達(dá)100%。目前外消旋仲醇的DKR 研究已受到人們的極大關(guān)注，能滿足仲醇KR 的催化劑非常多，大多數(shù)為脂肪酶，能用于仲醇的DKR 研究的消旋方法主要有堿催化消旋、沸石類酸性催化劑催化消旋以及過渡金屬類催化劑催化消旋等。去氧腎上腺素作為手性仲醇類藥物，其動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)拆分工藝還未見報(bào)道，可將動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)拆分的新技術(shù)應(yīng)用到L-去氧腎上腺素的拆分工藝中（圖9），這對(duì)于L-去氧腎上腺素拆分工藝的改造及優(yōu)化具有重要意義。

圖7 萘普生拆分串聯(lián)工藝

圖8 水解動(dòng)力學(xué)拆分工藝

圖9 動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)拆分工藝

2 不對(duì)稱合成法合成 L-去氧腎上 腺素

拆分法因步驟繁雜，各步母液不易處理，導(dǎo)致收率低、成本高、污染重、產(chǎn)品光學(xué)純度低等問題。而不對(duì)稱合成法，因其特有的手性單位增殖效應(yīng)，目前已成為合成手性藥物最經(jīng)濟(jì)、有效的方法。不對(duì)稱合成法可分為化學(xué)不對(duì)稱合成法與生物不對(duì)稱合成法?；瘜W(xué)不對(duì)稱合成法適于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)，生物不對(duì)稱合成法產(chǎn)品光學(xué)純度高，反應(yīng)條件溫和。

2.1 化學(xué)不對(duì)稱合成法合成L-去氧腎上腺素

在L-去氧腎上腺素的化學(xué)不對(duì)稱合成法中，研究最早、最普遍的方法是不對(duì)稱催化氫化法。前手性酮的不對(duì)稱氫化反應(yīng)是合成具有光學(xué)活性仲醇的重要途徑。除此之外，Sharpless 不對(duì)稱雙羥基化法、Salen 催化醛的Henry 反應(yīng)法也是合成L-去氧腎上腺素的有效途徑。

2.1.1 不對(duì)稱催化氫化法合成L-去氧腎上腺素

不對(duì)稱催化氫化法合成L-去氧腎上腺素是指芳基氨基酮衍生物在手性催化劑作用下氫化還原，生成手性仲醇，再加以處理得到L-去氧腎上腺素。在不對(duì)稱催化氫化反應(yīng)中，手性催化劑的結(jié)構(gòu)（手性配體與中心過渡金屬）起關(guān)鍵作用。因此人們對(duì)于不對(duì)稱催化氫化合成L-去氧腎上腺素的研究也主要集中在新型手性配體以及中心過渡金屬的選擇。目前已應(yīng)用到該體系的過渡金屬主要是銠和釕，而手性配體則是以手性雙膦配體為主。

銠-手性雙膦催化劑催化不對(duì)稱氫化合成L-去氧腎上腺素，大多是以3-芐基氧基-2-(N-芐基-N-甲基)-氨基苯乙酮鹽酸鹽（4）為原料，以[Rh(COD)Cl]2為催化劑前體，與不同的手性雙膦配體配位形成手性催化劑，催化羰基的不對(duì)稱氫化反應(yīng)生成手性仲醇，再經(jīng)脫芐等步驟得到L-去氧腎上腺素[32]。例如，早在1989年Takeda 等[33]就通過雙齒手性雙膦配體(2R,4R)-MCCPM（5）與催化劑前體[Rh(COD)Cl]2配位，催化3-芐基氧基-2-(N-芐基-N-甲基)-氨基苯乙酮鹽酸鹽（4）的不對(duì)稱氫化反應(yīng)，經(jīng)脫芐得到L-去氧腎上腺素，S/C（底物和催化劑的摩爾比）為2000，產(chǎn)品光學(xué)純度為85% ee。Sakuraba 等[34]做了大量研究，發(fā)現(xiàn)雙齒手性雙膦配體(2S,4S)-MCPM（6）和(2S,4S)-MCCPM（7）也具有該功能，S/C為1000，產(chǎn)品ee 值均高達(dá)85%。德國BoehringerIngelheim Pharma GmbH & Co.KG 公司[35]對(duì)Takeda研究的工藝作出改進(jìn)，仍然采用(2R,4R)-MCCPM（5）配體與[Rh(COD)Cl]2催化劑前體，只是不對(duì)稱催化氫化反應(yīng)后并不立即進(jìn)行脫芐，而是先將其轉(zhuǎn)換為游離堿，再用氨/甲醇/水的混合溶液沉淀純化，直接得到99% ee 的產(chǎn)品，之后再進(jìn)行脫芐，從而減小后期純化成本，該工藝當(dāng)S/C 為10000 時(shí)仍有很好的選擇性。以上實(shí)例均見圖10。

圖10 銠-手性雙膦催化劑催化的不對(duì)稱氫化工藝

Hideo Takeda 和Shunji Sakuraba 雖然利用銠手性雙膦催化劑催化合成了L-去氧腎上腺素，但僅能得到85% ee 的產(chǎn)品，需昂貴的純化成本才能用藥，并且使用的催化劑量大，S/C 分別為2000 和1000，不適合工業(yè)化。相比而言，德國Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG 公司發(fā)明的工藝在脫芐前，轉(zhuǎn)化為游離堿后通過氨/甲醇/水的混合溶液簡(jiǎn)單純化就達(dá)到了99% ee 的光學(xué)純度，節(jié)省了后期純化成本，并且S/C 為10000，大大減小了催化劑用量，因此可擴(kuò)大到工業(yè)規(guī)模。這些研究中不對(duì)稱氫化的步驟均是在2MPa 的中壓下進(jìn)行的。

除以上利用銠手性雙膦催化劑外，釕系手性雙膦催化劑也有很好的效果。銠-手性雙膦催化劑因合成路線很長(zhǎng)，所用試劑不穩(wěn)定，合成條件苛刻，價(jià)格昂貴。相比而言，釕-手性雙膦催化劑制備方法簡(jiǎn)單，并且對(duì)含氧量及含水量的要求并不嚴(yán)格，因此便宜許多。關(guān)于釕手性雙膦催化不對(duì)稱氫化合成L-去氧腎上腺素的報(bào)道大都以α-甲氨基-間羥基乙酰苯（8）為原料，通過不同的釕手性雙膦催化劑催化合成。例如，2008年Hossein[36]最先報(bào)道了釕手性雙膦催化劑不對(duì)稱催化氫化合成L-去氧腎上腺素的方法。他們以α-甲氨基-間羥基乙酰苯（8）為原料，形成硫酸鹽后，在3MPa 下利用釕-手性雙膦催化劑進(jìn)行不對(duì)稱催化氫化，之后再用氨水中和得L-去氧腎上腺素，S/C 為3600，反應(yīng)時(shí)間為48h，產(chǎn)品光學(xué)純度為95% ee（圖11 Ⅰ）。2010年McGarrity 等[37]則直接用釕雙配體催化劑[(R)-Xyl-P-Phos RuCl2(R)-DAIPEN]催化α-甲氨基-間羥基乙酰苯（8）的不對(duì)稱氫化反應(yīng)得到L-去氧腎上腺素。(R)-Xyl-P-Phos（9）為C 手性雙膦配體，(R)-DAIPEN（10）為手性二胺配體，S/C 為20000，反應(yīng)時(shí)間為16h，產(chǎn)品光學(xué)純度為96% ee（圖11 Ⅱ）。2011年馮文化等[38]利用商品化的(R)-BINAP-Ru(II)類催化劑催化合成了L-去氧腎上腺素。(R)-BINAP（11）為C-手性雙齒雙膦配體，S/C 值為2000，反應(yīng)時(shí)間為45h，還原所得粗品光學(xué)純度為75% ee，經(jīng)甲醇結(jié)晶后可達(dá)96% ee（圖11 Ⅲ）。

可以看出，Hossein 等的研究相對(duì)于McGarrity及馮文化的報(bào)道多了一個(gè)先酸化再堿化的過程。而馮文化的報(bào)道雖然催化劑廉價(jià)易得，但還原后只能得到75% ee 的產(chǎn)品，需經(jīng)甲醇結(jié)晶才能得到96% ee的產(chǎn)品。相比而言， McGarrity 的研究不僅可一次還原得到96% ee 的產(chǎn)品，并且S/C 值為20000，反應(yīng)時(shí)間為16h，均優(yōu)于Hossein 與馮文化的研究。這些研究也都是在3MPa 左右的壓力下進(jìn)行的。

通過上文，可知德國 Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG 公司發(fā)明的銠手性雙膦催化工藝和McGarrity 發(fā)明的釕手性雙膦催化工藝是相對(duì)較優(yōu)良的工藝。然而兩者比較而言，McGarrity的工藝省略了脫芐等步驟，合成路線更為簡(jiǎn)短，所用的釕手性雙膦催化劑價(jià)格更便宜，催化劑的用量也降低了一倍。

2.1.2 其他化學(xué)不對(duì)稱合成法合成L-去氧腎上腺素 除不對(duì)稱催化氫化反應(yīng)外，Sharpless 不對(duì)稱雙羥基化[39]和不對(duì)稱Henry 反應(yīng)[40]也成功地應(yīng)用到L-去氧腎上腺素的合成中。例如，Rajesh Kumar Pandey 等[41]以間羥基苯甲醛（1）為起始原料，以Sharpless 不對(duì)稱雙羥基化反應(yīng)為關(guān)鍵步驟合成了L-去氧腎上腺素，所得產(chǎn)品的光學(xué)純度為98% ee（圖12）。2012年Kureshy 等[42]以間甲氧基苯甲醛（12）為原料，利用Cu(Ⅱ)-大環(huán) Salen 絡(luò)合物[43]催化醛與硝基甲烷的不對(duì)稱Henry 反應(yīng)生成手性硝基醇，之后經(jīng)三步簡(jiǎn)便的反應(yīng)就可得到L-去氧腎上腺素，并有效地對(duì)Salen 催化劑進(jìn)行了回收，產(chǎn)率為85%，產(chǎn)品光學(xué)純度為95% ee（圖13）。

圖12 Sharpless 不對(duì)稱雙羥基化合成路線

圖13 不對(duì)稱Henry 反應(yīng)合成路線

以上兩種方法均以芳香醛衍生物為原料，成功避開了帶壓操作，反應(yīng)溫和。相比而言，Sharpless不對(duì)稱雙羥基化法在不對(duì)稱氧化之前，需要先經(jīng)過Wittig 反應(yīng)形成雙鍵，而不對(duì)稱Henry 反應(yīng)法不僅可直接通過芳香醛與硝基甲烷的加成反應(yīng)得到手性醇，并且成功引入了氮原子，使氨基的構(gòu)建更為方便，同時(shí)該反應(yīng)還實(shí)現(xiàn)了Salen 催化劑的回收復(fù)用。

2.1.3 路線綜合對(duì)比

將不對(duì)稱催化氫化法、Sharpless 雙羥基化法、不對(duì)稱Henry 反應(yīng)法進(jìn)行綜合對(duì)比，如表1 所示。

從表1 中可以看出，以上幾種方法中，不對(duì)稱催化氫化法以芳基氨基酮為原料，后續(xù)步驟不用構(gòu)建氨基，而Sharpless 不對(duì)稱雙羥基化法和不對(duì)稱Henry 反應(yīng)法均需在后續(xù)步驟構(gòu)建氨基。從反應(yīng)類型而言，不對(duì)稱催化氫化法為還原反應(yīng)，Sharpless不對(duì)稱雙羥基化法為氧化反應(yīng)，不對(duì)稱Henry 反應(yīng)法為加成反應(yīng)。就反應(yīng)條件而言，不對(duì)稱催化氫化法需2～3MPa 的壓力，Sharpless 雙羥基化法和不對(duì)稱Henry 反應(yīng)法則可有效避免壓力反應(yīng)。這3 種方法均能達(dá)到較高的ee 值和產(chǎn)率。從涉及的過渡金屬而言，不對(duì)稱Henry 反應(yīng)法所需的Cu 比不對(duì)稱催化氫化法和Sharpless 不對(duì)稱雙羥基化法所需的銠、釕、鋨廉價(jià)。整體而言，這3 種方法都需要價(jià)格較貴的催化劑，大都涉及銠、釕、鋨等貴金屬。因此開發(fā)非貴金屬元素催化劑，實(shí)現(xiàn)催化劑的高效回收利用是今后研究的主要內(nèi)容。

表1 化學(xué)不對(duì)稱合成路線對(duì)比

2.2 生物不對(duì)稱合成法合成L-去氧腎上腺素

生物催化具有高選擇性、反應(yīng)條件溫和等特點(diǎn)。近年來，不斷有生物催化合成L-去氧腎上腺素的報(bào)道[44-47]。目前醇氰裂解酶、全細(xì)胞酶、酮還原酶、醇脫氫酶等已成功應(yīng)用到L-去氧腎上腺素的合成工藝中。

LenoX 等[48]提出R-醇氰裂解酶催化的不對(duì)稱氰醇路線合成L-去氧腎上腺素。他們利用從巴丹苦杏仁提取的R-醇氰裂解酶（PaHNL）為生物催化劑，在pH 值為5.5，溫度為0℃的條件下，催化HCN和間甲氧基苯甲醛（12）的加成反應(yīng)，得到R-手性氰醇，之后通過氰基還原、胺基?；Ⅳ驶€原、三溴化硼脫甲基等一系列反應(yīng)，得到L-去氧腎上腺素，產(chǎn)品的光學(xué)純度為99% ee（圖14）。

Tokoshima 等[49]以全細(xì)胞酶作為生物催化 劑[50]，在安伯萊特XAD-7 樹脂[51]存在的條件下，選擇性還原2-氯-1-(3-硝基苯基)乙酮（14）為(L)-2-氯-1-(3-硝基苯基)乙醇（15）。其中安伯萊特XAD-7樹脂可以作為固體“雙相有機(jī)溶劑”并儲(chǔ)存所述底物和產(chǎn)物。該步驟可達(dá)99.2% ee 的光學(xué)純度以及87%的分離收率。(L)-2-氯-1-(3-硝基苯基)乙醇（15）再經(jīng)環(huán)氧化、胺化、氨基保護(hù)[52]、硝基還原、重氮 化[53]、水解反應(yīng)可得到L-去氧腎上腺素（圖15）。

王波等[54]以商品化酮還原酶KRED 185 作為生物催化劑，以NADP（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）作為電子供體，催化底物1-(3-羥基苯基)-2-[甲基(苯基甲基)氨基]乙酮（16）為手性醇，再利用無水甲醇和濕鈀碳進(jìn)行脫芐得到L-去氧腎上腺素，光學(xué)純度為99.99% ee（圖16）。

圖14 R-醇氰裂解酶催化的不對(duì)稱氰醇路線

2013年巴斯夫歐洲公司的Breuer 等[55]公開了固氮弧菌屬物種EBN1 的醇脫氫酶催化合成L-去氧腎上腺素的方法，該酶可在大腸桿菌中重組制備。該路線是以間羥基苯乙酮（2）為起始原料，丙醇存在的情況下與磺酰氯反應(yīng)得到α-氯代-3-羥基苯乙酮（17），之后以固氮弧菌屬物種EBN1 的醇脫氫酶作為生物催化劑，以NADP 作為電子供體，在葡萄糖脫氫酶和異丙醇存在的條件下，將α-氯代-3-羥基苯乙酮（17）還原成手性醇，甲胺胺化后得到L-去氧腎上腺素，產(chǎn)品光學(xué)純度大于99% ee（圖17）。

以上路線對(duì)比如表2 所示。

與化學(xué)法相比，生物法催化L-去氧腎上腺素的不對(duì)稱合成，具有很高的選擇性，通常ee 值都在99%以上，在王波等[54]利用酮還原酶KRED 185 合成L-去氧腎上腺素的研究中，最終產(chǎn)品ee 值甚至接近100%。此外，這些方法中不對(duì)稱催化的步驟均是在常壓下進(jìn)行的，反應(yīng)條件溫和。王波報(bào)道的酮還原酶催化工藝和Breuer等報(bào)道的乙醇脫氫酶催化工藝，均不需要保護(hù)基，路線很簡(jiǎn)短。雖然生物法具有高選擇性、反應(yīng)溫和的優(yōu)勢(shì)，但也存在著不可避免的問題，如容量低、產(chǎn)率低、反應(yīng)速度慢、后處理時(shí)存在相分離、酶的穩(wěn)定性和使用壽命受限以及酶的回收再生等問題，還處于實(shí)驗(yàn)研究階段，尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

圖16 酮還原酶催化合成路線

圖17 醇脫氫酶催化合成路線

表2 生物不對(duì)稱合成路線對(duì)比

3 結(jié)語與展望

隨著醫(yī)藥行業(yè)的不斷發(fā)展，L-去氧腎上腺素的各種新功能不斷被開發(fā)，應(yīng)用范圍越來越廣，需求量也不斷增加?？v觀L-去氧腎上腺素合成的歷史，截止到2015年，經(jīng)歷了由拆分法到化學(xué)不對(duì)稱合成法，再到生物不對(duì)稱合成法的發(fā)展過程，并取得了很大的進(jìn)展。

拆分法是合成L-去氧腎上腺素的傳統(tǒng)工業(yè)方法，包括外消旋體的合成和外消旋體的拆分兩部分，整體步驟繁雜，導(dǎo)致收率低、成本高，所得產(chǎn)品的光學(xué)純度也比較低。Teerawutgulrag 提出的雙鍵環(huán)氧化胺化以及雙鍵的羥鹵化加成胺化合成外消旋去氧腎上腺素的新路線（圖4）簡(jiǎn)化了外消旋合成工藝。動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)拆分方法可用于L-去氧腎上腺素拆分工藝的改造（圖9）。消旋體合成工藝的革新、動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)拆分等新技術(shù)的應(yīng)用，將使拆分法在L-去氧腎上腺素的生產(chǎn)中繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

化學(xué)不對(duì)稱合成法具有高催化活性、高原子經(jīng)濟(jì)性、高選擇性的特點(diǎn)，但也需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜、含貴金屬元素的手性催化劑，并且催化條件苛刻。因此探索更加溫和的催化體系，采用價(jià)格便宜、環(huán)境友好的金屬代替銠、釕等貴金屬或開發(fā)不含金屬元素的手性催化劑，并且實(shí)現(xiàn)催化劑的高效回收復(fù)用是未來發(fā)展的重要方向。若取得突破，該方法可成為最具經(jīng)濟(jì)性的方法，在未來將保持良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

生物不對(duì)稱合成法步驟簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，合成的產(chǎn)品具有很高的光學(xué)純度，極具競(jìng)爭(zhēng)性，是未來的一個(gè)發(fā)展方向。然而，該法尚處于研究的初期階段，還存在著很多亟待解決的難題，如容量低、產(chǎn)率低、反應(yīng)速度慢、后處理時(shí)存在相分離、酶的穩(wěn)定性和使用壽命受限以及酶的回收再生等問題。隨著這些難題的逐步解決，生物不對(duì)稱合成法將逐步從實(shí)驗(yàn)室和基礎(chǔ)研究階段步入應(yīng)用。

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