1.本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种单一构型烟碱的合成工艺。
背景技术：2.烟碱，又称尼古丁，是存在于烟叶中含量最多的生物碱。20世纪90 年代全球大力推广“尼古丁替代疗法”帮助人们在生理和心理上戒除对烟草的依赖。烟碱分为r型和s型，其中s型烟碱具有很高生物活性，r型烟碱活性较差。目前烟碱主要是通过从烟草等植物中提取纯化，此方法得到的烟碱含量较低，成本居高不下。
3.2021年2月李家全小组专利cn112409327a公布一种高光学纯度烟碱的制备方法，此方法利用生物酶催化不对称还原技术。以烟酸酯为原料经偶联、脱羧、环合反应制备麦司明，利用生物酶催化还原麦司明得到光学纯度降烟碱，经降烟碱氨甲基化得到s型烟碱，因其采用生物酶催化的缘故对温度及ph要求较多，同时反应时间较长。
4.2021年10月高爽小组专利cn113527187a公布一种尼古丁的不对称制备方法，此方法利用手性催化剂催化还原4-甲氨基-1-(3-吡啶)-丁酮盐酸盐，经高压反应还原酮羰基得到手性醇，经环合反应得到具有光学活性烟碱。该工艺需要高压反应同时使用昂贵的钌、铑、铱、钯等贵金属盐，其合成成本较高。
技术实现要素：5.本发明公开了一种单一构型烟碱的合成工艺，以缩短反应时间，提高不对称合成收率，提高产品纯度。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
7.一种单一构型烟碱的合成工艺，包括如下步骤：在氮气保护下，以麦司明为底物，在有机溶剂中利用铜盐-手性有机配体-氢源催化体系进行还原得到单一构型降烟碱，所述单一构型降烟碱经氨甲基化反应得到单一构型烟碱，
8.所述铜盐-手性有机配体-氢源催化体系中，铜盐和手性有机配体络合，氢源起还原作用，
9.所述单一构型烟碱的反应路线为：
[0010][0011]
进一步地，所述麦司明采用如下方法制得：以烟酸和氯化亚砜为原料反应制备烟酰氯，烟酰氯与吡咯烷酮偶联反应得到1-烟酰基-2-吡咯烷酮，1-烟酰基-2-吡咯烷酮经开环、脱羧、环合得到麦司明，其中，麦司明的反应路线为：
[0012][0013]
进一步地，所述催化剂选自氧化镁、氧化钙、氧化钡中的至少一种。
[0014]
进一步地，所述有机溶剂选自芳香烃、醚、腈中的至少一种，更进一步地，所述有机溶剂优选为甲苯、二甲苯、三甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷、乙醚、正辛烷、乙腈中的至少一种。
[0015]
进一步地，所述铜盐选自氟化亚铜(cuf)、氯化亚铜(cucl)、溴化亚铜(cubr)、无水氯化铜(cucl2)、硫酸铜(cuso4)、cuf(pph3)3·
2meoh 中的至少一种。
[0016]
进一步地，所述氢源选自聚甲基氢硅氧烷(pmhs)、四甲基二硅氮烷 (tmds)、苯硅烷(phsih3)、ph2sih2中的任意一种。
[0017]
进一步地，所述手性有机配体选自下式：l1-l15中至少一种，对应的手性有机配体的结构式如下所示：
[0018]
[0019]
进一步地，所述麦司明、铜盐、手性有机配体的重量比为1：(0.01-0.1)： (0.01-0.1)。
[0020]
进一步地，所述麦司明和氢源的物质的量比为1：(1.2-4)。
[0021]
本发明公开的一种单一构型烟碱的合成工艺的有益效果：
[0022]
1、在氮气保护下，以麦司明反应物，采用铜盐-手性有机配体催化剂，温和条件下进行还原反应得到单一构型降烟碱，单一构型降烟碱经氨甲基化反应得到单一构型烟碱，反应时间短，0.5小时即可反应完全，不对称合成收率可达90％以上，产品纯度和e.e值高，可达到99％，为合成单一构型烟碱提供生产新思路；
[0023]
2、本技术操作简单，无需高温、高压，安全性高，环境友好，具有极高的工业化价值；
[0024]
3、首次利用铜盐-手性有机配体-氢源催化体系选择性还原麦司明得到单一构型降烟碱，进一步得到高光学纯度烟碱。
附图说明
[0025]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]
图1为本技术公开的麦司明图谱；
[0027]
图2为本技术公开的3-(2-吡咯烷)吡啶(降烟碱)图谱；
[0028]
图3为烟碱图谱；
[0029]
图4为本技术实施例1公开的采用l11-(s)-dtbm-segphos配体合成 s-烟碱图谱；
[0030]
图5为本技术实施例2公开的采用l12-(s)-3，5-di-i-pr-meo-biphep配体合成s-烟碱图谱；
[0031]
图6为本发明实施例3公开的l10-(s)-binap配体合成s-烟碱图谱；
[0032]
图7为本技术实施例4公开的采用l5配体合成s-烟碱图谱。
具体实施方式
[0033]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图1-7，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
本技术中使用的原料均为市售，没有特殊的要求。
[0035]
原料及中间体的制备例
[0036]
麦司明的制备例
[0037]
麦司明的制备方法，以下以麦司明制备例1为例进行说明。
[0038]
麦司明制备例1提供一种麦司明的制备方法，其合成路线如下所示：
[0039]
具体的制备步骤为：
[0040]
在氮气保护下，向反应器中加入24.6g的烟酸，然后滴加二氯亚砜24.1g，滴加时间
为1-2h，滴加完成后，将反应体系升温至70℃，保温反应2h，减压除去过量的二氯亚砜，随后降温至25℃，得到烟酰氯28.2g；
[0041]
向四口瓶中加入三甲苯150g、吡咯烷酮18.5g和三乙胺22.4g，然后滴加烟酰氯28.2g，滴加时间为1-2h，滴加完成后，将反应体系升温至80℃，保温反应6h，随后降温至25℃，过滤除去不溶物(三乙胺盐酸盐)，得到滤液；
[0042]
向滤液中加入氧化钡4.0g，然后将反应体系升温至165℃，回流反应24h，随后降温至25℃，加入脱色白土16g，最后经过一次过滤、减压回收溶剂，再经柱层析分离得到淡黄色固体15.6g，对该所得产物先采用质谱确定其分子量c9h
10
n2+nh
4+
:164.2343，在通过核磁谱图分析，参照图1，可知，核磁解析数据如下：δ8.98(s，1h)为吡啶环a位置h的化学位移，8.64(d，1h)为吡啶环d位置h的化学位移受，8.18(d，1h)为吡啶环b位置h的化学位移， 7.34(t，1h)为吡啶环c位置h的化学位移，4.08(d，2h)为g位置h的化学位移，2.96(d，2h)为e位置h的化学位移，2.06(t，2h)为f位置h的化学位移，由此可证明，所得产物结构为：
[0043][0044]
即本制备例产物为麦司明，收率为53.4％，沸点82-84℃/1mmhg。
[0045]
单一构型烟碱的实施例
[0046]
单一构型烟碱的实施例1-4提供单一构型烟碱的制备方法，其合成路线如下所示：
[0047]
具体地：
[0048]
单一构型烟碱的实施例1
[0049]
具体的制备步骤为：
[0050]
在氮气保护下，向反应器中加入cuf(pph3)3·
2meoh固体2.0g、l11配体1g、四氢呋喃250g，在25℃下搅拌0.5h，加入pmhs液体20ml，并于25 ℃下搅拌0.5h至体系为深红色，然后将体系降温至-10℃，随后滴加50wt％麦司明四氢呋喃溶液50g(麦司明和四氢呋喃溶液1:1)，滴加时间为0.5h，滴毕于-10℃保温搅拌至体系变为黄色，此时麦司明反应完全；
[0051]
麦司明反应完全后，加入1.5mol/mol的nh4f溶液200ml，搅拌1.0h水解过量的pmhs，水解反应生成硅醚；
[0052]
用15g硅胶减压过滤除去溶液中的铜盐，并用二氯甲烷洗涤(2
×ꢀ
10mldcm)滤饼，滤液分相，用二氯甲烷萃取(3
×
100ml)水相，用饱和食盐水洗涤合并有机相后，对有机相用无水硫酸钠干燥，旋蒸浓缩，减压回收溶剂，油泵减压蒸馏得到油状液体24.54g，对该所得产物先采用质谱确定其分子量c9h
12
n2+nh
4+
:166.2431，后通过核磁共振谱图分析，参照图2，可知，核磁解析数据如下：核磁解析数据如下：δ8.54(s，1h)为吡啶环a位置 h的化学位移，8.41(d，1h)为吡啶环d位置h的化学位移，7.65(d，1h)为吡啶环b位置h的化学位移，7.18(t，1h)为吡啶环c位置h的化学位移，4.10(t， 1h)为e位置h的化学位移，3.10-3.16(m，2h)为h
位置h的化学位移，2.10(m，1h)/1.92(m，1h)为f位置h的化学位移，2.0(s，1h)为i位置h的化学位移， 1.52-1.76(m，2h)为g位置h的化学位移.由此证明目标产物结构为：
[0053][0054]
即为3-(2-吡咯烷)吡啶(降烟碱)，收率为96.8％。
[0055]
将3-(2-吡咯烷)吡啶(降烟碱)经氨甲基化反应得到油状液体23.5g，即为s构型烟碱，收率85％，e.e值为99.7％。
[0056]
单一构型烟碱的实施例2
[0057]
具体的制备步骤为：
[0058]
在氮气保护下，向反应器中加入cuf(pph3)3·
2meoh固体2.0g、l12配体1g、甲苯250g，在25℃下转速搅拌0.5h，加入pmhs液体20ml，并于25 ℃下搅拌0.5h至体系为深红色，然后将体系降温至0℃，随后滴加50wt％麦司明四氢呋喃溶液50g(麦司明和四氢呋喃溶液1:1)，滴加时间为0.5h，滴毕于0℃保温搅拌至体系变为黄色，此时麦司明反应完全；
[0059]
麦司明反应完全后，加入1.5mol/mol的nh4f溶液200ml，搅拌1.0h水解过量的pmhs，水解反应生成硅醚；
[0060]
用15g硅胶减压过滤除去溶液中的铜盐，并用二氯甲烷洗涤(2
×ꢀ
10mldcm)滤饼，滤液分相，用二氯甲烷萃取(3
×
100ml)水相，用饱和食盐水洗涤合并有机相后，对有机相用无水硫酸钠干燥，旋蒸浓缩，减压回收溶剂，油泵减压蒸馏得到油状液体23.81g，即为3-(2-吡咯烷)吡啶(降烟碱) 收率为94％；
[0061]
将3-(2-吡咯烷)吡啶(降烟碱)经氨甲基化反应得到油状液体22.94g，即为s构型烟碱，收率88％，e.e值为91.43％。
[0062]
单一构型烟碱的实施例3
[0063]
具体的制备步骤为：
[0064]
在氮气保护下，向反应器中加入cucl固体1.0g、l10配体1g、甲苯250g，在25℃下均速搅拌0.5h，加入pmhs液体20ml，并于25℃下搅拌0.5h至体系为深红色，然后将体系降温至0℃，随后滴加50wt％麦司明四氢呋喃溶液 50g(麦司明和四氢呋喃溶液1:1)，滴加时间为0.5h，滴毕于0℃保温均速搅拌至体系变为黄色，此时麦司明反应完全；
[0065]
麦司明反应完全后，加入1.5mol/mol的nh4f溶液200ml，搅拌1.0h水解过量的pmhs，水解反应生成硅醚；
[0066]
用15g硅胶减压过滤除去溶液中的铜盐，并用二氯甲烷洗涤(2
×ꢀ
10mldcm)滤饼，滤液分相，用二氯甲烷萃取(3
×
100ml)水相，用饱和食盐水洗涤合并有机相后，对有机相用无水硫酸钠干燥，旋蒸浓缩，减压回收溶剂，油泵减压蒸馏得到油状液体23.31g，即为3-(2-吡咯烷)吡啶(降烟碱) 收率为92％；
[0067]
将3-(2-吡咯烷)吡啶(降烟碱)经氨甲基化反应得到油状液体22.2g，即为s构型烟碱，收率87％，e.e值为22.1％。
[0068]
单一构型烟碱的实施例4
[0069]
具体的制备步骤为：
[0070]
在氮气保护下，向反应器中加入cuf固体1.0g、l5配体1g、四氢呋喃 250g，在25℃下均速搅拌0.5h，加入tmds液体22ml，并于25℃下搅拌0.5h 至体系为橙红色，随后滴加50wt％麦司明四氢呋喃溶液50g(麦司明和四氢呋喃溶液1:1)，滴加时间为0.5h，滴毕于25℃保温均速搅拌至体系变为黄色，此时麦司明反应完全；
[0071]
麦司明反应完全后，加入1.5mol/mol的nh4f溶液200ml，搅拌1.0h水解过量的tmds，水解反应生成硅醚；
[0072]
用15g硅胶减压过滤除去溶液中的铜盐，并用二氯甲烷洗涤(2
×ꢀ
10mldcm)滤饼，滤液分相，用二氯甲烷萃取(3
×
100ml)水相，用饱和食盐水洗涤合并有机相后，对有机相用无水硫酸钠干燥，旋蒸浓缩，减压回收溶剂，油泵减压蒸馏得到油状液体23.51g，即为3-(2-吡咯烷)吡啶(降烟碱) 收率为93％；
[0073]
将3-(2-吡咯烷)吡啶(降烟碱)经氨甲基化反应得到油状液体23.21g，即为s构型烟碱，收率90％，e.e值为87.6％。
[0074]
对上述实施例2-4的s构型烟碱先采用质谱确定其分子量c
10h14
n2+nh
4+
: 180.2611，后通过核磁共振图谱确定h个数。参照图3-7，核磁解析数据如下：δ8.51(s，1h)为吡啶环a位置h的化学位移，8.47(d，1h)为吡啶环d位置 h的化学位移，7.69(d，1h)为吡啶环b位置h的化学位移，7.24(t，1h)为吡啶环c位置h的化学位移，3.25(t，1h)为e位置h的化学位移，3.08(t， 1h)/2.26(m，1h)为h位置h的化学位移，2.30(m，1h)/1.95(m，1h)为f位置h的化学位移，2.15(s，3h)为i位置h的化学位移，1.71-1.82(m，2h) 为g位置h的化学位移，由此证明目标产物结构式为：
[0075][0076]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
技术特征：1.一种单一构型烟碱的合成工艺，其特征在于，包括如下步骤：在氮气保护下，以麦司明为底物，在有机溶剂中利用铜盐-手性有机配体-氢源催化体系进行还原得到单一构型降烟碱，所述单一构型降烟碱经氨甲基化反应得到单一构型烟碱，所述铜盐-手性有机配体-氢源催化体系中，铜盐和手性有机配体络合，氢源起还原作用；所述单一构型烟碱的反应路线为：2.根据权利要求1所述的一种单一构型烟碱的合成工艺，其特征在于，所述麦司明采用如下方法制得：以烟酸和氯化亚砜为原料反应制备烟酰氯，烟酰氯与吡咯烷酮偶联反应得到1-烟酰基-2-吡咯烷酮，1-烟酰基-2-吡咯烷酮在催化剂存在下经开环、脱羧、环合得到麦司明。3.根据权利要求2所述的一种单一构型烟碱的合成工艺，其特征在于，所述催化剂选自氧化镁、氧化钙、氧化钡中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种单一构型烟碱的合成工艺，其特征在于，所述有机溶剂选自芳香烃、醚、腈中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种单一构型烟碱的合成工艺，其特征在于，所述铜盐选自氟化亚铜(cuf)、氯化亚铜(cucl)、溴化亚铜(cubr)、无水氯化铜(cucl2)、硫酸铜(cuso4)、cuf(pph3)3·
2meoh中的至少一种。6.根据权利要求1所述的一种单一构型烟碱的合成工艺，其特征在于，所述氢源选自聚甲基氢硅氧烷(pmhs)、四甲基二硅氮烷(tmds)、苯硅烷(phsih3)、ph2sih2中的任意一种。7.根据权利要求1所述的一种单一构型烟碱的合成工艺，其特征在于，所述手性有机配体选自下式：l1-l15中至少一种：
8.根据权利要求1所述的一种单一构型烟碱的合成工艺，其特征在于，所述麦司明、铜盐、手性有机配体的重量比为1：(0.01-0.1)：(0.01-0.1)。9.根据权利要求1所述的一种单一构型烟碱的合成工艺，其特征在于，所述麦司明和氢源的物质的量比为1：(1.2-4)。
技术总结本发明公开了一种单一构型烟碱的合成工艺，包括如下步骤：在氮气保护下，以麦司明为底物，在有机溶剂中首次利用铜盐-手性有机配体-氢源催化体系选择性还原麦司明得到单一构型降烟碱。所述单一构型降烟碱经氨甲基化反应得到单一构型烟碱。本发明公开的一种单一构型烟碱的合成工艺，缩短了反应时间，通过不对称催化还原反应得到高光学纯度单一构型降烟碱，进一步得到高光学纯度烟碱，提高合成总收率。提高合成总收率。提高合成总收率。
技术研发人员：王崇年 刘长波 杨志勇 赵国荣 王越 江志强
受保护的技术使用者：大连天源基化学有限公司
技术研发日：2022.05.17
技术公布日：2022/7/5
