本發明涉及一種合成l-天冬氨酸(3,3-d2)的方法，尤其涉及一種直接以廉價的l-天冬氨酸、氘水或氘代鹽酸等為原料合成l-天冬氨酸(3,3-d2)的方法。
背景技術：
l-天冬氨酸(3,3-d2)是重要的穩定同位素標記氨基酸，在生物醫藥、蛋白質代謝、多肽研究及化學等方面具有廣泛的應用。l-天冬氨酸(3,3-d2)可用于合成多種穩定同位素標記多肽化合物，也是新生兒篩查診斷試劑盒中所使用氨基酸的合成前體，在多肽等的生物代謝、疾病診斷與治療、醫療預防和氨基酸在細胞培養中的機理及作用等領域具有重要意義。同時，l-天冬氨酸(3,3-d2)也是合成其他氘代l-氨基酸的重要原料，如l-賴氨酸(3,3-d2)、l-亮氨酸(3,3-d2)、l-谷氨酸(3,3-d2)等；或者合成氘代非生物體α-l-氨基酸、氘代非生物體β-氨基酸等的重要起始原料。
目前合成l-天冬氨酸(3,3-d2)主要有以下幾種方法：
1、以l-天冬氨酸為原料，將羧基和氨基保護，然后用氫化鋰等強堿與氘水多次作用得到氘代保護產物，最后再脫保護即得到l-天冬氨酸(3,3-d2)；
該方法先將l-天冬氨酸的羧基和氨基保護起來，然后用氫化鋰或氫化鈉拔氫，再用氘水猝滅，反復多次，直到氘全部交換，然后再脫保護即得到l-天冬氨酸(3,3-d2)。但由此方法雖然可以使用較少量氘水得到產品，但是對氨基酸的保護與脫保護過程繁瑣，步驟較多，從而使綜合產率較低。
2、用鹵代乙酸乙酯(2,2-d2)與氨基酸合成子如二苯亞甲基氨基乙腈、乙酰氨基丙二酸二乙酯、(r)-3,6-二乙氧基-2-異丙基-2,5-二氫吡嗪等結合，然后在鹽酸存在的條件下水解得到l-天冬氨酸(3,3-d2)或dl-天冬氨酸(3,3-d2)。但此種方法步驟較長，且手性合成子合成成本高，非手性合成子則需要進行拆分，同時過多的無機鹽需要用樹脂進行純化，過程較為繁瑣。
綜上可知，目前合成l-天冬氨酸(3,3-d2)的方法均較為繁瑣，或需要進行拆分，或綜合產率嚴重偏低，不利于大量制備。
技術實現要素：
針對上述缺點，本發明的目的在于提供一種氘交換合成l-天冬氨酸(3,3-d2)的方法，該方法所用的原料價廉易得，操作簡單，便于大量生產，得到的產品提純方便，產率高，成本低。
一種合成l-天冬氨酸(3,3-d2)的方法，包括：
在酸性試劑的作用下，l-天冬氨酸或其鹽在氘水中升溫回流進行氫-氘交換反應，反應結束后經過后處理得到所述的l-天冬氨酸(3,3-d2)；
所述的酸性試劑為氘代鹽酸或者氯化亞砜。
所述的l-天冬氨酸鹽包括各種堿金屬或者堿土金屬的鹽，例如鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽等。
本發明直接采用l-天冬氨酸為原料，以價廉易得的氘水為氘源，通過采用特定的酸性試劑促進氫-氘交換反應，一步直接合成l-天冬氨酸(3,3-d2)，同時后處理簡單，可以得到純度很高的l-天冬氨酸(3,3-d2)純品。
本發明的具體的合成路線如下：
當所述的酸性試劑為氘代鹽酸時，其質量百分比為10-35％，氘代鹽酸的濃度會對反應效果產生一定的影響，采用該濃度可以得到較高豐度的l-天冬氨酸(3,3-d2)。此時，氘代鹽酸的溶劑為氘水，因此，不再需要額外加入氘水。
為了更進一步的降低成本，所述的酸性試劑也可以為氯化亞砜，此時，氯化亞砜與氘水摩爾比1:5～1:20。氯化亞砜的濃度也會對反應效果產生一定的影響，采用該濃度可以得到較高豐度的l-天冬氨酸(3,3-d2)。
本發明中，所述的氫-氘交換反應的回流時間為1～4天，此時，可以使氫-氘交換反應充分發生。
本發明中不需要采用樹脂進行純化，此時，所述的后處理過程如下：
反應完成后，減壓蒸餾回收氘代鹽酸，得到l-天冬氨酸(3,3-d2)鹽酸鹽粗品，然后將l-天冬氨酸(3,3-d2)鹽酸鹽粗品溶解、過濾，濾液用堿的醇溶液調節ph至2.5-3.0，最后用無水醇重結晶得到所述的l-天冬氨酸(3,3-d2)。該處理方法操作簡單，成本較低，便于大量生產。
作為優選，所述的堿為氫氧化鋰、碳酸鋰或者三乙胺，此時，可以提高合成效率，降低合成成本。
所述的無水醇優選為甲醇或者乙醇，用量一般為體積1-50倍體積。
本發明的氫-氘交換反應在惰性氣體的保護下進行，以防止空氣中的水分產生不利的影響。
本發明的方法還可以進行大量l-天冬氨酸(3,3-d2)的制備，當投料量較大時，氫-氘交換反應可能不能一次進行完全，此時，在一次反應結束后，產物的氘豐度未達標時，減壓蒸餾回收氘代鹽酸，加入新的氘水和酸性試劑繼續進行氫-氘交換反應。采用本發明的方法，氘豐度可以達到98％以上，若氘豐度達到這一程度，可以多次重復該過程，提高l-天冬氨酸(3,3-d2)的氘豐度。
同現有技術相比，本發明的有益效果體現在：
(1)本發明直接使用價廉易得的l-天冬氨酸(或l-天冬氨酸鹽)為起始原料，氘代鹽酸氘水溶液或氯化亞砜+氘水一步氫-氘交換合成了l-天冬氨酸(3,3-d2)，步驟簡單，易于操作；
(2)本發明避免使用樹脂純化，極大地簡化了純化步驟，節省了大量的溶劑和合成成本；
(3)本發明避免產生大量無機鹽，可直接減壓蒸去溶劑，補充新鮮氘代試劑后進行多次交換，這為大量合成l-天冬氨酸(3,3-d2)奠定了技術基礎。
具體實施方式
實施例1
向連有氬氣保護氣、冷凝管的100ml單口燒瓶中，加入300mgl-天冬氨酸，油泵置換三次，然后加入10ml15％氘代鹽酸氘水溶液，在氬氣條件下升溫回流2天，lc-ms監控反應。反應結束后，減壓蒸去氘代鹽酸(回收使用)，得到鹽酸鹽。將鹽酸鹽溶于2ml水中，先用微孔濾膜過濾除去少量固體，然后用氫氧化鋰乙醇溶液調節溶液ph值至2.5-3.0，加入10ml無水乙醇后，于0-10℃靜置冷藏結晶，析出白色固體。過濾，濾餅用無水乙醇洗滌，干燥，得到產品約260mg，產率85.2％，產品純度>98％，lc-ms和1hnmr確定氘豐度>98％。
實施例2
向連有氮氣保護氣、冷凝管的100ml單口燒瓶中，加入500mgl-天冬氨酸，油泵置換三次，然后加入15ml氘水，低溫下緩緩加入3ml氯化亞砜(事先氬氣氛下重蒸兩次)，并將體系中產生的二氧化硫氣體經冷凝管冷卻后用堿或高錳酸鉀吸收，停止放出氣體后，將體系密閉，在氬氣條件下升溫回流2天，lc-ms監控反應。反應結束后，減壓蒸去氘代鹽酸(由氯化亞砜與氘水生成的)(回收使用)，得到鹽酸鹽。將鹽酸鹽溶于3ml水中，先用微孔濾膜過濾除去少量固體，然后用三乙胺甲醇溶液調節溶液ph值至2.5-3.0，加入20ml無水甲醇后，靜置冷藏結晶，析出白色固體。過濾，濾餅用無水甲醇洗滌，干燥，得到產品約460mg，產率91.1％，產品純度>98％，lc-ms和1hnmr確定氘豐度>98％。
實施例3
向連有氬氣保護氣、冷凝管的100ml單口燒瓶中，加入5.0gl-天冬氨酸二鋰(事先由l-天冬氨酸與碳酸鋰在水中生成，旋干水，真空干燥)，油泵置換三次，然后加入15ml氘水，低溫下緩緩加入3ml氯化亞砜(事先氬氣氛下重蒸兩次)，并將體系中產生的二氧化硫氣體經冷凝管冷卻后用堿或高錳酸鉀吸收，停止放出氣體后，將體系密閉，在氬氣條件下升溫回流2天。反應結束后，減壓蒸去氘代鹽酸(回收使用)，得到鹽酸鹽。將鹽酸鹽固體在氬氣氛下油泵置換三次，如上述步驟依次加入15ml氘水、3ml氯化亞砜，待二氧化硫釋放完全后，密閉體系，在氬氣下升溫回流2天，lc-ms監控反應。反應結束后，減壓蒸去氘代鹽酸(回收使用)，得到鹽酸鹽。將鹽酸鹽溶于8ml水中，先用微孔濾膜過濾除去少量固體，然后用碳酸鋰固體調節溶液ph值至2.5-3.0，加入100ml無水乙醇后，靜置冷藏結晶，析出大量白色固體。過濾，濾餅用無水乙醇洗滌，干燥，得到產品約4.76g，產率94.2％，產品純度>98％，lc-ms和1hnmr確定氘豐度>98％。
對比例1
向連有氮氣保護氣、冷凝管的100ml單口燒瓶中，加入500mgl-天冬氨酸，油泵置換三次，然后加入15ml氘水，低溫下緩緩加入3ml磺酰氯(事先氬氣氛下重蒸兩次)，將體系密閉，在氬氣條件下升溫回流2天，lc-ms監控反應。反應結束后，減壓蒸去部分氘水(回收使用)，然后用微孔濾膜過濾除去少量固體，然后用三乙胺甲醇溶液調節溶液ph值至2.5-3.0，加入20ml無水甲醇后，靜置冷藏結晶，析出白色固體。過濾，濾餅用無水甲醇洗滌，干燥，得到產品約400mg，產率79.8％，產品純度>98％，lc-ms和1hnmr確定氘豐度約為90％。