本發(fā)明涉及一種2-噻吩乙胺的合成方法，尤其是一種以地衣芽孢桿菌生物催化還原2-硝基乙烯基噻吩合成2-噻吩乙胺的方法，屬于化工和醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
2-噻吩乙胺是合成心腦血管疾病的藥物鹽酸噻氯吡啶的重要中間體，也是其它降血脂藥、血小板凝集抑制劑、心血管舒張藥、5-脂氧合酶抑制劑和多種抗菌藥等生物活性藥物中間體。目前文獻(xiàn)報(bào)道的最常見的合成方法是以噻吩為原料，制備2-噻吩甲醛，然后與硝基甲烷反應(yīng)得到2-硝基乙烯基噻吩，最后經(jīng)還原得到2-噻吩乙胺。在這條設(shè)計(jì)的合成路線中，最后一步還原反應(yīng)既要還原雙鍵，又要還原硝基，且分子中含有硫，造成此合成步驟成本高、且反應(yīng)條件苛刻。目前主要的還原方法有以下三種：（1）以硼氫化鈉為還原劑還原：該方法收率75%，但還原劑和溶劑用量大，成本高；（2）以氫化鋁鋰為還原劑還原：該還原劑易于引起爆炸，且價(jià)格昂貴，一般僅供實(shí)驗(yàn)室使用；（3）以氫氣為還原劑還原：該方法需分步進(jìn)行硝基還原和雙鍵還原，催化劑活性被噻吩硫抑制，收率偏低，且工藝需在高溫高壓下進(jìn)行，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。
上述方法都不符合有機(jī)合成的高效還原性、原子經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)性三大趨勢(shì)。本發(fā)明采用生物催化還原的方法，該方法具有效率高、選擇性強(qiáng)、成本低、裝置簡(jiǎn)單、環(huán)境污染少等特點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)顯著。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有化學(xué)合成技術(shù)成本高的不足，提供一種反應(yīng)條件溫和、操作簡(jiǎn)單、收率高、成本低廉的合成方法，特別是使用幾乎沒有環(huán)境污染的微生物將2-硝基乙烯基噻吩還原為2-噻吩乙胺的合成方法。
本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種生物催化合成2-噻吩乙胺的方法，所述方法是按下列步驟進(jìn)行的：
1）地衣芽孢桿菌培養(yǎng)基的配制
將水、葡萄糖、磷酸氫二鈉和磷酸二氫鉀以質(zhì)量比為1000∶30∶7∶6的比例加入到器皿中配成水溶液，調(diào)節(jié)ph=8，滅菌30min，冷卻得地衣芽孢桿菌培養(yǎng)基；
2）地衣芽孢桿菌的活化
按照地衣芽孢桿菌培養(yǎng)基的溶液∶地衣芽孢桿菌的質(zhì)量比為10∶1加入地衣芽孢桿菌，在搖床中恒溫37℃，以轉(zhuǎn)速180轉(zhuǎn)/min活化1小時(shí)；
3）2-噻吩乙胺的合成
將2-硝基乙烯基噻吩溶于四氫呋喃中，以5g/l的反應(yīng)物量加入到活化的培養(yǎng)基中，在37℃，轉(zhuǎn)速為180轉(zhuǎn)/分的搖床中生物催化反應(yīng)96小時(shí)，反應(yīng)期間保持ph=8，反應(yīng)后離心分離反應(yīng)液，上清液用乙酸乙酯萃取、洗滌、干燥、減壓蒸餾得產(chǎn)物2-噻吩乙胺。
其中，所述地衣芽孢桿菌菌液濃度為：5.0*109cfu/ml。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述所提供的一種生物催化合成2-噻吩乙胺的方法，與現(xiàn)有化學(xué)方法合成2-噻吩乙胺相比，具有以下三個(gè)實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。
一是本方法采用地衣芽孢桿菌一步還原2-硝基乙烯噻吩中的雙鍵和硝基，極大地降低了成本，而且反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)便。
二是本方法合成路線環(huán)境友好，無污染。用化學(xué)方法還原制備2-噻吩乙胺均會(huì)造成一定程度的環(huán)境污染，使用地衣芽孢桿菌無毒無害，且收率較高。
三是本方法使用過的地衣芽孢桿菌經(jīng)活化后重復(fù)使用，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
為了清楚說明本發(fā)明中的方案，下面進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。
實(shí)施例1
將3g葡萄糖、0.7g磷酸氫二鈉和0.6g磷酸二氫鉀溶于100ml水中，調(diào)節(jié)ph=8，滅菌30min，冷卻得地衣芽孢桿菌培養(yǎng)基；
向上述培養(yǎng)基中加入10g地衣芽孢桿菌，在搖床中以轉(zhuǎn)速180轉(zhuǎn)/分，37℃恒溫條件下，活化1小時(shí)。
將0.5g2-硝基乙烯基噻吩溶于5ml四氫呋喃中，然后加入到活化的培養(yǎng)基溶液中，在37℃，轉(zhuǎn)速為180轉(zhuǎn)/分的搖床中生物催化反應(yīng)96小時(shí)，反應(yīng)期間保持ph=8，反應(yīng)后離心分離反應(yīng)液，上清液用乙酸乙酯溶劑萃取、飽和食鹽水洗滌、無水硫酸鈉干燥、減壓蒸餾得產(chǎn)物2-噻吩乙胺，收率為75.5%。
實(shí)施例2
地衣芽孢桿菌的活化及重復(fù)利用
將3g葡萄糖、0.7g磷酸氫二鈉和0.6g磷酸二氫鉀溶于100ml水中，調(diào)節(jié)ph=8，滅菌30min，冷卻得地衣芽孢桿菌培養(yǎng)基；
向上述培養(yǎng)基中加入由實(shí)施例1離心分離得到的濕地衣芽孢桿菌15g，再加入0.5g2-硝基乙烯基噻吩與5ml四氫呋喃組成的溶液，在搖床中37℃，轉(zhuǎn)速為180轉(zhuǎn)/分生物催化反應(yīng)96小時(shí)，反應(yīng)期間保持ph=8，反應(yīng)后離心分離反應(yīng)液，上清液用乙酸乙酯溶劑萃取、飽和食鹽水洗滌、無水硫酸鈉干燥、減壓蒸餾得產(chǎn)物2-噻吩乙胺，收率為73.0%。
對(duì)比實(shí)施例1
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，向培養(yǎng)基溶液中加入酵母菌，替代地衣芽孢桿菌，其它實(shí)驗(yàn)步驟、反應(yīng)條件與實(shí)施例1相同，得到2-噻吩乙胺的收率為65.8%。收率低于實(shí)施例1。
對(duì)比實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，在培養(yǎng)基配制過程中和生物催化過程中通過滴加10%的naoh溶液或者2mol/l的hcl溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的ph值，分別為ph=4，ph=5，ph=6，ph=7和ph=9，其它實(shí)驗(yàn)步驟、反應(yīng)條件與實(shí)施例1相同，得到2-噻吩乙胺的收率分別為25.8%，34.5%，58.9%，72.3%和53.2%。收率均低于實(shí)施例1。
對(duì)比實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，在生物催化反應(yīng)過程中，改變反應(yīng)溫度為30℃，32℃，35℃，40℃和42℃，其它實(shí)驗(yàn)步驟、反應(yīng)條件與實(shí)施例1相同，得到2-噻吩乙胺的收率分別為53.2%，58.3%，65.9%，67.8%和40.2%。收率均低于實(shí)施例1。
對(duì)比實(shí)施例4
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，在生物催化反應(yīng)過程中，改變反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)，48小時(shí)，72小時(shí)，120小時(shí)，144小時(shí)和168小時(shí)，其它實(shí)驗(yàn)步驟、反應(yīng)條件與實(shí)施例1相同，得到2-噻吩乙胺的收率分別為20.7%，45.9%，65.8%，71.3%，66.6%和52.0%。收率均低于實(shí)施例1。
對(duì)比實(shí)施例5
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，將不同質(zhì)量分別為0.2g，0.4g，0.6g，0.8g和1.0g的原料2-硝基乙烯基噻吩，溶于5ml四氫呋喃中。其它實(shí)驗(yàn)步驟、反應(yīng)條件與實(shí)施例1相同，得到2-噻吩乙胺的收率分別為45.9%，74.3%，66.5%，52.0%和35.7%。收率均低于實(shí)施例1。
對(duì)比實(shí)施例6
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，將不同質(zhì)量的地衣芽孢桿菌分別為5g，8g，12g，15g和20g加入到培養(yǎng)基溶液中，在搖床中以轉(zhuǎn)速180轉(zhuǎn)/分，37℃恒溫條件下，活化1小時(shí)得活化后的地衣芽孢桿菌培養(yǎng)液。其它實(shí)驗(yàn)步驟、反應(yīng)條件與實(shí)施例1相同，得到2-噻吩乙胺的收率分別為45.5%，68.3%，74.6%，62.0%和55.7%。收率均低于實(shí)施例1。
對(duì)比實(shí)施例7
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，分別用不同的溶劑甲醇、乙醇和二氧六環(huán)溶解2-硝基乙烯基噻吩。其它實(shí)驗(yàn)步驟、反應(yīng)條件與實(shí)施例1相同，得到2-噻吩乙胺的收率分別為56.2%，65.4%和68.1%。收率均低于實(shí)施例1。
由實(shí)施例1至對(duì)比實(shí)施例7可以看出，本發(fā)明所述反應(yīng)工藝，是實(shí)現(xiàn)2-硝基乙烯基噻吩生物催化反應(yīng)制得2-噻吩乙胺的最優(yōu)工藝，改變反應(yīng)條件，都導(dǎo)致產(chǎn)物收率降低。
顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。