CN100339367C - 2－氨基甲基吡啶衍生物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
通式(Ⅰ)所示的2-氨基甲基吡啶衍生物的制备方法，式(Ⅰ)中n表示0、1、2或3，X表示卤原子，各个Y可以相同或不同，且可以为卤原子、卤代烷基、烷氧基羰基或烷基磺酰基。
Description
本发明涉及由二苯酮和甘氨酸烷基酯盐酸盐制备2-氨基甲基吡啶衍生物的新方法。上述的衍生物可用作制备农药的中间体化合物。
专利申请WO 99/42447揭示了由二苯酮甘氨酸亚胺烷基酯制备2-氨基甲基吡啶的制备方法，但该文献没有揭示二苯酮甘氨酸亚胺烷基酯的制备方法。
肽研究杂志(2000)，55(4)第300-307页中曾报导了二苯酮甘氨酸亚胺烷基酯的一些制备方法。该文章揭示了二苯酮亚胺与氨基乙酸烷基酯反应，制备二苯酮甘氨酸亚胺烷基酯。但该文献中没有揭示使用二苯酮。使用二苯酮亚胺的缺点是它太贵。另外，在制备2-氨基甲基吡啶化合物的过程中，这种化合物会转化成二苯酮化合物，从而导致了在循环之前将二苯酮转化成二苯酮亚胺的额外步骤。这一步骤在工厂中是不合需要的。
我们现已发现了另一种制备2-氨基甲基吡啶衍生物的方法。这种方法克服了上述问题，并可应用到工业规模操作中。
因此，本发明涉及一种通式(I)所示的2-氨基甲基吡啶衍生物或其盐的制备方法，
式(I)中：
n表示0、1、2或3，
X表示卤原子，
Y可以相同或不同，且可以为卤原子、卤代烷基、烷氧基羰基或烷基磺酰基；
该方法包括：
(A)反应方程式1所示的第一步：
方程式1
其中，二苯酮(BP)与甘氨酸烷基酯盐酸盐(GAE.HCl)在非极性溶剂中在酸催化剂和三烷基胺碱的存在下回流反应，产生二苯酮甘氨酸亚胺衍生物(BPGI)，所述的溶剂能与水形成共沸混合物，BP/GAE.HCl的摩尔比为1～4；
(B)反应方程式2所示的第二步：
方程式2
其中，X、Y和n如上所述，
z是离去基团，
包括在干法无机碱、催化剂和非质子极性溶剂的存在下第一步中得到的二苯酮甘氨酸亚胺衍生物(BPGI)溶液与吡啶衍生物(Py-z)反应，将混合物加热回流，得到吡啶甘氨酸亚胺衍生物(PyGI)；
(C)反应方程式3所示的第三步：
方程式3
其中X、Y和n如上所述，
包括在高达25℃的温度下向上述的吡啶甘氨酸亚胺衍生物(PyGI)溶液中加入盐酸水溶液，得到吡啶甘氨酸酯盐酸盐衍生物(PyGE.HCl)，HCl/PyGI的摩尔比至少为1；
(D)第四步，包括通过加热回流水将吡啶甘氨酸酯盐酸盐衍生物(PyGE.HCl)转化为通式(I)表示的化合物。
对于本发明的目的：
Alk表示C1～C5烷基，优选为乙基；
卤代烷基是指用一个或多个卤素原子取代的C1～C6烷基；
烷氧羰基是指C1～C6烷氧羰基。这种基团的合适例子可以是甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙氧基羰基和异丙氧基羰基；
烷基磺酰基是指C1～C6烷基磺酰基；
“催化剂”是指相对于各个反应物或中间体化合物用量为0.01～0.2摩尔当量，优选为0.01～0.1摩尔当量的化合物。
卤原子可以是溴原子、氯原子、碘原子或氟原子。
在按照本发明由PyGI制备PyGE.HCl过程中，二苯酮可以被回收，并可以直接循环用于制备二苯酮甘氨酸亚胺烷基酯。按照本发明，二苯酮不需要被循环为二苯酮亚胺，从而避免了高成本的额外步骤。另外，用本发明方法获得的产物的产率大于用现有技术中已知的方法所能达到的产率。
本发明涉及通式(I)表示的化合物的制备方法。优选的是，通式(I)表示的化合物的不同特征可以相互独立地选择为：
-关于X，X是氯；
-关于n，n为1；
-关于Y，Y是卤代烷基，Y优选为三氟甲基；
更优选地，本发明涉及通式(I)表示的化合物的制备方法，其中：
-X是氯；
-n为1；
-Y是三氟甲基。
本发明的方法特别适合于制备2-氨基甲基-3-氯-5-三氟甲基吡啶。
本发明方法的第一步(步骤A)需要使用能与水形成共沸混合物的溶剂。合适的溶剂包括甲苯或乙苯。本发明方法的步骤A需要使用酸催化剂，优选是对甲苯磺酸催化剂。本发明方法的步骤A也需要使用三烷基胺碱。优选的三烷基胺碱是N，N-二异丙基-N-乙胺。
本发明方法的第二步(步骤B)包括第一步中得到的二苯酮甘氨酸亚胺衍生物(BPGI)与吡啶衍生物(Py-z)反应，式中z是离去基团，优选为卤原子，更优选是氯原子。本发明方法的步骤B需要使用干法无机碱。合适的干法无机碱包括干法K2CO3或NaH。本发明方法的步骤B需要使用催化剂，优选是相转移催化剂。合适的相转移催化剂可以是NEt4Br。本发明方法的步骤B也需要使用非质子极性溶剂。合适的溶剂是丙腈。
本发明方法的第三步(步骤C)在25℃以下，优选为20～25℃的温度下进行。步骤C在HCl/PyGI摩尔比至少为1，优选为1～5的条件下进行。
可以处理本发明方法不同步骤中得到的产物流，以分离和循环有用的化合物。这些后处理步骤可以按照本领域中普通技术人员熟知的方法进行。具体地说，可以将步骤A得到的混合物冷却，然后用水洗涤，以溶解三烷基胺碱盐酸盐。然后将两个液相分离。可以分离含有三烷基胺碱盐酸盐的下层水相，用氢氧化钠水溶液处理，以回收循环三烷基胺碱。含有BPGI和过量二苯酮的溶剂层可以通过共沸蒸馏溶剂和水进行干燥。干燥的BPGI溶液然后可以用于与Py-z的偶合反应。
步骤B完成后，真空下蒸馏非质子极性溶剂，用于可能的循环。将PyGI、非极性溶剂和过量干法无机碱的混合物冷却到20℃左右，然后用水洗涤，以分离两个相。含有过量干法无机碱(dry inorganic base)的下层水层可以丢弃。PyGI在非极性溶剂中的溶液和上述步骤中产生的过量二苯酮然后可用于步骤C的酸化反应。
步骤C完成后，可以分离两个相，即含有PyGE.HCl的下层水相和含有二苯酮的上层非极性溶剂相。下层水相可用于脱羧反应(步骤D)。非极性溶剂和二苯酮可以回收循环，用于PBGI的制备。
本发明方法D部分中PyGE.HCl转化为通式(I)表示的化合物可以按已知的方法进行，如WO 99/42447中所述的方法。上述文献参考结合于本申请中。
在按本发明由PyGI制备PyGE.HCl过程中，可以回收二苯酮，用于直接循环到二苯酮甘氨酸亚胺烷基酯的制备过程中。按照本发明，二苯酮不需要被循环为二苯酮亚胺，从而避免了高成本的额外步骤。
因此，按照本发明的另一方面，提供按照上述反应方程式1～3进行的吡啶甘氨酸酯盐酸盐衍生物的制备方法。
现在参照如下实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：制备二苯酮甘氨酸亚胺乙酯。
在一个装有蒸馏部分和迪安-斯达克分水器的1升玻璃反应器中，加入182克(1摩尔)二苯酮、70.1克(0.5摩尔)甘氨酸乙酯盐酸盐、4.75克(0.05摩尔)对甲苯磺酸和249克甲苯。
在大气压力下将该混合物加热到110～115℃，从而在甲苯中良好回流。用泵加入97克(1.05摩尔)N，N-二异丙基-N-乙胺，历时4小时。在反应过程中，形成水，并以水-甲苯共沸混合物的形式蒸馏掉。水在迪安-斯达克分水器中倾析出来，而甲苯返回到反应器中。胺加完后，再反应1小时，并用液相色谱监测反应的完成。
当反应完成时，将反应混合物冷却至20℃。然后用335克水洗涤该混合物，并用倾折法分离两个液相。含有所有N，N-二异丙基-N-乙胺盐酸盐的下层水相用氢氧化钠水溶液处理，以回收N，N-二异丙基-N-乙胺，用于循环。
将含有二苯酮甘氨酸亚胺乙酯和过量二苯酮的上层甲苯相进行浓缩，期间操作水(operation water)与甲苯一起作为共沸混合物除去。用液相色谱化验二苯酮甘氨酸亚胺乙酯的干燥甲苯溶液：相对于甘氨酸乙酯盐酸盐，得到91％产率的二苯酮甘氨酸亚胺乙酯。
实施例2：制备N-二苯基亚甲基-2-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶)甘氨酸乙酯
在一个装有蒸馏部分和迪安-斯达克分水器的玻璃反应器中，加入185(3摩尔当量)碳酸钾和300克甲苯。通过在甲苯中回流，并在110℃的浴温下蒸馏掉水-甲苯共沸混合物，将碳酸钾干燥，以除去水。
向碳酸钾的干燥悬浮液中加入4.75克(0.05摩尔当量)溴化四乙基铵、310克丙腈和380克(1摩尔当量BPGI中间体)上述的二苯酮甘氨酸亚胺乙酯的干燥甲苯溶液。将该混合物回流加热(105℃)，并用泵加入99克(1摩尔当量二苯酮甘氨酸亚胺乙酯中间体)2，3-二氯-5-三氟甲基吡啶，历时3小时。同时保持回流，在迪安-斯达克冷凝器分离冷凝物，把溶剂返回到反应器中，并放掉水。用液相色谱监测反应是否完成。加完吡啶后，继续回流3小时，同时除去水。然后在300毫巴减压下蒸馏掉丙腈。将该反应混合物冷却至20℃，加入315克水，然后分离两个液相。下层水相含有所有未处理的碳酸钾，将其丢弃。含有N-二苯基亚甲基-2-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶)甘氨酸乙酯的上层甲苯相用液相色谱进行化验。相对于2，3-二氯-5-三氟甲基吡啶，得到85％产率的N-二苯基亚甲基-2-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶)甘氨酸乙酯。
实施例3：制备2-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶基)甘氨酸乙酯
20℃时向上述实施例中得到的N-二苯基亚甲基-2-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶)甘氨酸乙酯甲苯溶液中加入290克10％盐酸水溶液。将反应混合物搅拌1小时。用液相色谱监测N-二苯基亚甲基-2-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶)甘氨酸乙酯是否完全转化成2-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶基)甘氨酸乙酯盐酸盐。
分离两个液相。分离含有2-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶基)甘氨酸乙酯盐酸盐的下层水相，并用于下述的脱羧反应(制备2-氨基甲基-3-氯-5-三氟甲基吡啶盐酸盐)。上层有机相含有由N-二苯基亚甲基-2-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶)甘氨酸乙酯产生的二苯酮和制备BPGI时过量的二苯酮。回收二苯酮，并将其循环到第1步中。相对于制备二苯酮甘氨酸亚胺乙酯时加入的182克(1摩尔)，得到回收率为93％的二苯酮。
实施例4：制备2-氨基甲基-3-氯-5-三氟甲基吡啶盐酸盐
将上述的2-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶基)甘氨酸乙酯水溶液加热回流7小时。排出反应时形成的CO2。反应完成后，2-氨基甲基-3-氯-5-三氟甲基吡啶盐酸盐相对于PyGI的回收率为86％。
Claims (20)
1.如下通式表示的化合物或其盐的制备方法：
式中：
n表示0、1、2或3，
X表示卤原子，
Y可以相同或不同，且可以为卤原子、卤代烷基、烷氧基羰基或烷基磺酰基；
该方法包括：
(A)反应方程式1所示的第一步：
方程式1
其中，二苯酮(BP)与甘氨酸烷基酯盐酸盐GAE.HCl在非极性溶剂中在酸催化剂和三烷基胺碱的存在下回流反应，产生二苯酮甘氨酸亚胺衍生物BPGI，所述的溶剂能与水形成共沸混合物，BP/GAE.HCl的摩尔比为1～4；
(B)反应方程式2所示的第二步：
方程式2
其中，X、Y和n如上所述，
z是离去基团，
包括在干法无机碱的存在下第一步中得到的二苯酮甘氨酸亚胺衍生物BPGI溶液与吡啶衍生物Py-z反应，其中加入催化剂和非质子极性溶剂，将混合物加热回流，得到吡啶甘氨酸亚胺衍生物PyGI；
(C)反应方程式3所示的第三步：
方程式3
其中X、Y和n如上所述，
包括在高达25℃的温度下向上述的吡啶甘氨酸亚胺衍生物PyGI溶液中加入盐酸水溶液，得到吡啶甘氨酸酯盐酸盐衍生物PyGE.HCl，HCl/PyGI的摩尔比至少为1。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法还包括(D)第四步，包括通过加热回流水将吡啶甘氨酸酯盐酸盐衍生物PyGE.HCl转化为通式(I)表示的化合物
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于X为氯。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于n为1。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于Y为卤代烷基。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于Y是三氟甲基。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于X是氯，n为1，且Y为三氟甲基。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于X是氯，n为1，且Y为三氟甲基。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于通式(I)表示的化合物是2-氨基甲基-3-氯-5-三氟甲基吡啶。
10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于第一步中的酸催化剂是对甲苯磺酸催化剂。
11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于第一步中能与水形成共沸混合物的溶剂是甲苯或乙苯。
12.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的三烷基胺碱是N，N-二异丙基-N-乙胺。
13.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于第二步中，z为卤原子。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于z是氯原子。
15.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于第二步中干法无机碱是K2CO3或NaH。
16.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于第二步中的催化剂床是相转移催化剂。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述的相转移催化剂是NeEt4Br。
18.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于第二步中的极性溶剂是丙腈。
19.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于第三步中的温度为20-25℃。
20.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于第三步中HCl/PyGI的摩尔比为1～5。
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