摘要：研究了生物素合成中的格利雅反应，着重讨论了接侧链反应的工艺条件，优化并确立了反应条件，实现了工业化生产，解决了放大生产中产生的一系列问题，对溶剂进行了回收套用。研究表明，在多数情况下，绿色化学的目标与追求经济效益的目标是一致的。

关键词：生物素；格利雅试剂；羧丁基侧链；四氢呋喃

生物素（biotin）又称维生素H（Vitamin H）、辅酶R（Coenzyme R），是1935 年由Kogl 等［1］从蛋黄中分离得到的一种可溶性维生素， 广泛应用于医疗、多维制剂及饲料添加剂方面。它是配制饲料的关键组分之一。其分子式为C10H16N2O3S，分子量为244．31， 系统命名为六氢－2－氧化－1H－噻吩并［3，4－d］咪唑－4－戊酸。结构式如下：生物素的全合成是有机合成中全合成的理想目标。

自1949 年Goldberg 和Sternbach 的发明首次实现了工业合成生物素［2］后，国内外对其合成法进行了大量的研究和改进［3］［4］，经过60 多年来化学工作者的不懈努力，生物素的全合成取得了长足的进步。在众多化学教授和博士的帮助下，我们确立了一条工业上最具竞争力的且步骤

最少的路线：以反丁烯二酸为起始原料，经过溴加成、苄胺取代、环合、合成酰亚胺、还原、合成内酯、硫代、上侧链、催化加氢、脱苄基十步反应合成得到D－生物素。其中，将羧丁基侧链连接于环体系，是生物素全合成的重点和难点之一，下面着重讨论如何把接侧链技术与工业合成进行实际的结合。

1 实验方案的确立

经过大量文献的查阅， 我们认为默克专利股份有限公司的J． 埃克斯及其同事报道的一种方法［5］很具有工业潜力。该法以1，4－二氯丁烷与车床切削的镁屑为格利雅试剂， 四氢呋喃为溶剂，与硫代内酯反应，用二氧化碳后处理，经硫酸中和、脱水，制备D－（＋）－生物素中间体

环外烯烃。

2 实验部分

2．1 实验仪器和试剂

实验所需仪器见表1。

表1 实验主要仪器

1 数字熔点测定仪WRR 型上海精密科学仪器有限公司

2 红外光谱仪Nicolet iS10Thermo Fisher Scientific赛默飞世尔科技公司

3 紫外分光光度计GENESYS10UVS美国热电公司

4 高效液相色谱仪Agilent 1200LC安捷伦科技有限公司

5 气相色谱仪Agilent7890A -CTC安捷伦科技有限公司

6数字自动指示旋光仪WZZ-2S上海精密科学仪器有限公司

表2 实验主要试剂

1 内酯自制

2 N、N—二甲基甲酰胺山东华鲁恒升化工股份有限公司

3 硫代乙酸钾成都贝斯特试剂有限公司

4 甲苯宁波镇海炼化有限公司12 盐酸杭州电化集团有限公司

5 异丙醇台州市友邦化学有限公司

6 镁条上海鑫利翔金属材料有限公司

7 四氢呋喃山西三维集团股份有限公司

8 1,4-二氯丁烷盐城市龙升精细化工厂

9 二氧化碳三门制氧厂

10 硫酸上海华谊集团上硫化工有限公司

11 氢氧化钠淄博聚兴化工有限公司

因实验的目的，主要是为了规模化生产，故本研究采用的原料规格均为工业级。

2．2 原料硫代内酯的制备

2．2．1 反应过程

2．2．2 反应步骤

在干燥的反应瓶中加入30 mL 的N，N－二甲基甲酰胺和20 g 的内酯， 搅拌升温至120 ℃，加入8．1 g 的硫代乙酸钾，升温至148 ℃，保持148

～ 150 ℃ 反应40 min 后， 冷却至室温， 加入200mL 甲苯和80 mL 水搅拌1 ／ 2 h， 静置15 min，分层，水层用甲苯100 mL 萃取2 遍，合并甲苯层，0用100 mL 水洗涤2 遍后减压回收甲苯至干，加人40 mL 异丙醇打浆，过滤得硫代内酯19．3 g，收率90．3 ％ ，熔点121 ～ 126 ℃，［a］D20 ＝ 88 ～ 92°，HPLC 含量≥90 ％ 。

2．3 环外烯烃的制备

2．3．1 反应过程

反应过程分五步进行：1）由1，4－二卤丁烷制备双格利雅试剂；2） 硫代内酯与双格利雅试剂的一端反应；3）通入二氧化碳，与格利雅试剂的另一端反应；4）加入无机酸，水解，形成一个羟基和一个羧基；5）受热脱去一分子水，生成环外烯烃。

2．3．2 反应步骤

在干燥的反应瓶中加入镁条8．4 g 和110 mL四氢呋喃，加热，在回流状态下滴加24 g 1，4－二氯丁烷与380 mL 四氢呋喃的混合液， 继续加热

回流45 min，随后降至室温搅拌1 h。冷却至－15℃， 在－14℃ ～ －16℃之间的温度下， 将200 mL 溶有40 g 硫代内酯的四氢呋喃溶液滴加到格利雅试剂中，搅拌3 h。将反应液冷却至－20℃，通入二氧化碳，温度缓慢升至室温。在反应液中加入200 g 30 ％ 的硫酸，加热温度缓慢升至52 ℃ ，保持温度在52 ～ 56 ℃ 之间，搅拌70 min 后，静止，分层，真空浓缩有机层至干，加入甲苯溶解，加入水洗涤有机层。之后，用1 mol ／ L 的氢氧化钠溶液处理。取水相，加盐酸调节pH ＝ 5 ～ 6，并用甲苯萃取2 遍后，真空浓缩有机相，得所需产物45 g 。［a］D20 ≥ 200°，HPLC 含量≥ 95 ％ 。

2．3．3 反应条件的优化

2．3．3．1 配料比

在接羧丁基侧链中， 硫代内酯与双格利雅试剂的配料比是关键。格利雅试剂的用量偏少，其两端的碳负离子都与硫代内酯反应的概率增大；格

利雅试剂的用量偏大， 则会与二氧化碳反应产生己二酸等副产物，造成原料的浪费，同时增加后处理的难度。改变1，4—二氯丁烷与硫代内酯的配料比，得到下列实验结果，见表3（其中配料比为1，4－二氯丁烷摩尔数：硫代内酯摩尔数）。