[发明专利]由海洋废弃生物质制备3-乙酰氨基呋喃及其衍生物的方法

说明书

本发明公开了一种由海洋废弃生物质制备3‑乙酰氨基呋喃及其衍生物的方法，以海洋废弃生物质甲壳素或其降解产物乙酰氨基葡萄糖为原料，在碱性催化剂作用下，经环化脱水、脱乙酰基反应形成3‑乙酰氨基呋喃，进一步水解后获得3‑氨基呋喃。本发明采用海洋废弃生物质来制备目标产物，反应步骤简单，原料廉价可再生、操作方便，产物收率高，为海洋废弃生物质的利用提供了新方法。

技术领域

本发明涉及化学品的制备，尤其涉及一种3-乙酰氨基呋喃及其衍生物的制备方法。

技术背景

3-乙酰氨基呋喃及其水解产物3-氨基呋喃是一种重要的有机小分子，常用于药物合成。例如：通过酰胺键的方式引入到药物分子中；通过加氢获得3-氨基四氢呋喃应用于抗心律失常药物CVT-510中等。但由于3-氨基呋喃不稳定，易形成亚胺共振结构，从而发生更多副反应，所以更多时候是以酰基保护的形式出现。

已有报道制备3-乙酰基呋喃或3-氨基呋喃的方法。例如：Granik等人通过氰基醚的环化反应制备了3-氨基呋喃的衍生物。该小组通过用强碱处理氰基乙烯基醚制备了稳定的多取代3-氨基呋喃衍生物。但是，为了稳定呋喃胺结构，该方法制得的所有衍生物都在2位均需要具有吸电子取代基。

Gilman等人通过还原方式由2-取代-3-硝基呋喃制备带取代基的3-氨基呋喃及其衍生物（H. Gilman and G. F. Wright，1934）。通过以铂碳为催化剂，在乙醇溶剂中将衍生物2-乙酰氨基-3-硝基基-5-糠酸酯加氢还原为2-乙酰氨基-3-氨基-5-糠酸酯，产率仅为10%。此后，Schuisky等人使用H₂和Raney镍还原2-烯基取代-3-硝基呋喃制备呋喃胺，但产品未经表征（P. Schuisky, W. Twistel, and S. Grivas, Heterocycles, 1998, 48,1431）。

此后，研究者将更多的注意力集中在3-叠氮呋喃的还原上，这种方法可以高收率获得3-氨基呋喃。叠氮化合物可通过含微量碱（哌啶）的H₂S/EtOH还原体系还原为 3-氨基呋喃衍生物（S. Gronowitz, C. Westerlund, and A. B. Hornfeldt, Acta Chem.Scand.B, 1975, 29, 224）。但叠氮化合物的获取需要通过3-溴呋喃进行衍生，原料成本较高，反应步骤较多，操作较为繁琐，大大提高了生产成本。

Padwa及其合作者提出了一条制备酰基化3-氨基呋喃衍生物的新途径。采用铜催化3-溴呋喃对四种不同酰胺进行的取代反应得到了呋喃-3-酰胺（A. Padwa, K. R.Crawford, P. Rashatasakhon, and M. Rose, J. Org.Chem., 2003, 68, 2609），其中使用苯甲酰胺产量高达98%。但由于3-溴呋喃原料价格较高，限制了3-氨基呋喃的产业化生产。

因此，总体来说，以现有工艺制备3-氨基呋喃或多或少存在着反应步骤复杂、反应收率较低、原料价格较高、催化剂用量较大的问题，导致生产成本高，难以规模化生产，同时还存在环境污染问题。

甲壳素及其单体 N-乙酰氨基葡萄糖（NAG）是重要的氨基糖类生物质。作为地球上第二大生物质资源，其作为有机碳的来源转化用于生产化学品和材料对于构建低碳社会具有重要意义。甲壳素分子中含有宝贵的天然氮元素，将甲壳素转化为含氮化合物，可用于制药、化妆品、纺织、日常清洁、水处理以及二氧化碳捕获等方面，不仅能给现代社会带来巨大的经济利益，也为替代传统的化石原料，如煤炭、石油、天然气等提供了物质资源，而且对于废弃物处理和环境保护也有重要的意义。