乐贝霉素农用抗生素衍生物酯化合成反应的研究

 乐贝霉素农用抗生素衍生物酯化合成反应的研究

董富金

南通博亿化工有限公司  江苏  226400

乐贝霉素为甲基和乙基化物的混合物，属于农用抗生素衍生物，其在农业化学中具有活性高、对环境污染小、不易富集等优点，具有很好的使用前途。本次，采用CM-001X（A3甲基异构体和A4乙基异构体混合物）和z-MPA（(Z)-2-甲氧亚胺基-2-苯乙酸）为原料，讨论酯化反应合成的研究，主要讨论酯化反应催化剂的选择、催化剂与原料的配比比例、催化剂的添加方式对反应的影响，结果中发现采用甲磺酸作为催化剂、催化剂/原料液质量比例为20%、先原料再滴催化剂的反应顺序，对反应活性最好。

关键词：乐贝霉素酯化反应甲磺酸添加方式

一、背景

乐贝霉素作为农用抗生素衍生物，在农业化学中，具有活性高、对环境负作用小、可共用工艺生产设备等优点，可以作为生物农药的重要品种，对农业发展具有很好的前途[1][2][3]。由于在当前行业内，生产工艺路线中存在复杂化、能耗高、三废处理成本大、环境友好性差等缺点，不能很好的适应当前的社会发展，因此，本次以采用CM-001X（A3甲基异构体和A4乙基异构体混合物）和z-MPA（(Z)-2-甲氧亚胺基-2-苯乙酸）为原料，加入催化剂高效合成，主要讨论酯化反应催化剂的选择、催化剂与原料的配比比例、催化剂的添加方式对反应的影响，以取得最优反应条件。

二、实验内容

反应瓶中加入500g溶剂2-甲基四氢呋喃（MeTHF）、投入500g原料CM-001X和原料z-MPA，采用多种投料方式（催化剂先投入再滴加原料、催化剂和原料同时滴加、先加入原料再滴催化剂三种方式）投入催化剂，开冷媒降温至温度0-5℃，搅拌10h。之后，滴加液碱（浓度32%）中和至pH=7，静置分层，之后在60℃、-0.09Mpa进行减压蒸馏回收溶剂MeTHF，蒸出的MeTHF，得到粗品浓缩液，经气相色谱仪分析确定即为目标产物：乐贝霉素。

三、实验结果与讨论

3.1 不同催化剂对反应的影响

表1 不同催化剂对反应的影响

本次加入催化剂，采用先加入原料，再滴加催化剂方式进行反应，不同催化剂对乐贝霉素酯化合成反应的影响结果详见表1，从上述实验结果看出使用甲基磺酸作为催化剂，在反应条件一定下，CM-001X+z-MPA的转化率达到98.3%，使用其他两种催化剂，转化率明显偏低，说明甲基磺酸对反应结果最为有利，这可能是酯化反应所需酸度、以及酸性基团类型对反应产生了影响。

3.2 催化剂/CM-001X+z-MPA物料比例对反应的影响

图1 催化剂/CM-001X+z-MPA物料比例对反应的影响结果

本次仍然采用先加入原料，再滴加催化剂方式进行反应，不同的催化剂/CM-001X+z-MPA物料比例对反应结果影响详见上述图1，结果发现，催化剂的含量在20%（质量比例）时，对酯化反应转化率最好，能够达到96.2%，但再提高含量，对转化率的影响没有明显增加，因此根据经济考虑下（主要考虑催化剂用量和催化剂三废的处理），可以将催化剂的含量控制在20%，对反应最为有利。

3.3 催化剂投料方式对反应的影响

表2催化剂投料方式对反应的影响

采用三种不同方式进行反应，根据实验结果，发现先加入原料，再滴加催化剂反应顺序，对反应最有利，而采取其他两种方式，对反应转化率均达不到96.2%，这可能是由于反应时，催化剂滴加混合浓度对反应产生的影响，催化剂浓度过高，不利于原料的酯化反应，在催化剂先投入再滴加原料反应时，发现存在明显放热情况，可能与反应的热效应有关联，因此为了转化率和可控性，可以将催化剂投料方式调整成先加入原料，再滴加催化剂，此方法对酯化反应效果最佳。

四、总结

本次研究采用CM-001X（A3甲基异构体和A4乙基异构体混合物）和z-MPA（(Z)-2-甲氧亚胺基-2-苯乙酸）作为原料，通过改变催化剂的类型、催化剂与原料的配比比例、催化剂的添加方式，找到酯化反应的优化条件，根据研究结果，采用甲磺酸作为催化剂、催化剂/原料液的质量比例为20%、先原料再滴催化剂方式操作，对反应转化率效果最好。

五、参考文献

[1] 林璧润,谢双大,姚汝华.半合成农用抗生素[J].中国生物防治,1999(04):174-177.

[2] 任兴超.农用抗生素类型及在现代农业生产中的应用[J].安徽农业科学,2014,42(17):5465-5466+5544.DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2014.17.058.

[3] 陈敏纯,廖美德,夏汉祥.农用抗生素作用机理简述[J].世界农药,2011,33(03):13-16.