CN100488949C - N-取代基-4-哌啶醇的合成方法 - Google Patents

N-取代基-4-哌啶醇的合成方法 Download PDF

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Abstract

N-取代基-4-哌啶醇的合成方法涉及一种N-取代基-4-哌啶醇(I)的制备方法,式中R为C1~C8的烷基、苄基或苯乙基,其合成方法包括以下步骤:(1)将伯胺加入丙烯酸乙酯,反应得二次加成物(2)向二次加成产物中加入环合剂,环合结束后加入浓盐酸,成盐脱羧得N-取代基-4-哌啶酮的盐酸盐(3)在质子性溶剂中用大孔型阳离子交换树脂体系还原N-取代基-4-哌啶酮的盐酸盐,调节pH值,提取得到N-取代基-4-哌啶醇。(4)回收树脂,处理后循环再利用。本发明所用初始原料来源广泛、反应条件温和,操作简单,生产成本低,各步收率较高,是一种很有工业应用前景的制备N-取代基-4-哌啶醇的方法。

Description

N-取代基—4—哌啶醇的合成方法
技术领域
本发明涉及一种N—取代基—4—哌啶醇的制备方法,这些化合物用作制备药物的有效成分,属于制药技术领域。
背景技术
N—取代基—4—哌啶醇是重要的药物中间体,广泛应用于各种药物的合成,如临床治疗使用较多的抗皮肤过敏药氯雷他定、阿扎他定、二苯拉林、赛庚啶、开思亭;抗哮喘药酮替芬;高铁血红蛋白血症用药盐酸丙哌维林片。
目前报道较多的是通过还原相应的哌啶酮来合成此类化合物。原料哌啶酮主要是通过双酯缩合、成盐、水解、中和等反应制得,反应步骤较多,中间产物处理复杂,产品损耗较多,收率较低。在还原方法上,采用催化氢化法还原一般产率较高,但需在高温、高压条件下催化加氢,对设备要求高,工艺过程中也存在一定的危险性;采用LiAlH4作还原剂,虽然反应速度快,产率高,但价格高昂,需在无水环境下操作,无法工业化推广;采用NaBH4作还原剂,价格相对于LiAlH4降低了很多,反应条件较温和,工业操作方便,但产率较低,且还原时NaBH4的需要量较大,使生产成本提高。
另有文献Helv Chem Acta,1966,49(1)690-695报道以吡咯并[1,2—α]吡啶酮为原料经还原得4—哌啶醇后再与碘化物发生取代反应得相应的目标化合物,此法其原料制备较复杂,还原收率较低,而且取代所用的碘化物价格也较贵,不适合工业化推广。
发明内容
技术问题:本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种经济、高效、快捷地合成N-取代基—4—哌啶醇的方法。
技术案:本发明是先以1).将伯胺加入丙烯酸乙酯,反应得二次加成物,2).向二次加成产物中加入环合剂,环合结束后加入浓盐酸,成盐脱羧得N-取代基-4-哌啶酮的盐酸盐,3).在质子性溶剂中用NaBH4-Amberlyst-15(H+)体系还原N-取代基-4-哌啶酮的盐酸盐,调节pH值,提取得到N-取代基-4-哌啶醇,4).回收树脂,处理后循环再利用。
本发明的方法通过以下技术方案实现:
(1)双酯的制备
将溶剂与丙烯酸乙酯的混合液升温至60—70℃,向其中滴加伯胺,滴加完毕后保温1-2小时,常压蒸馏回收低沸物后得高沸点的二次加成产物。其反应式为:
Figure C200510094194D00051
所说的溶剂主要选自三乙胺、1,4—二氧六环或四氢呋喃的一种;参加反应的各物料的摩尔比为:伯胺:丙烯酸乙酯=(1:2.5~3)。
(2)N-取代基-4-哌啶酮的盐酸盐的制备
将二次加成产物、环合剂、溶剂放入反应瓶中,加热回流至反应体系中蒸气温度接近溶剂沸点温度,反应中用分水器不断地将乙醇与溶剂的混合液分出,冷却,加入浓盐酸静置半小时,将反应物倒入分液漏斗中,分出有机层,水层加热回流脱羧至FeCl3试验不变色,经过一定的后处理,得N-取代基-4-哌啶酮盐酸盐的粗产品,用乙醇-丙酮按一定比例的混合液重结晶2~3次得高纯度的N-取代基-4-哌啶酮的盐酸盐。其反应式为:
Figure C200510094194D00052
所说的溶剂主要选自苯、甲苯、对甲苯中的一种;所用的环合剂主要选自钠、甲醇钠、乙醇钠、氢化钠中的一种;适当的后处理是指脱羧结束后减压蒸去酸水至稠状,加入乙醇加热溶解后过滤,将滤液蒸至胶状,回收乙醇,向胶状物中加入丙酮,有大量白色固体析出,过滤烘干得N—取代基—4—哌啶酮盐酸盐的粗产品;重结晶所用的混合溶剂为:乙醇:丙酮=(1:2.5~3);参加反应的各物料的摩尔比为:双酯:环合剂=(1:1.5~2)。
(3)N-取代基-4-哌啶醇的制备
将N-甲基-4-哌啶酮盐酸盐溶解于溶剂中,加入大孔树脂搅拌混匀,将NaBH4粉末缓慢加入到反应器中,常温下反应30—40分钟,加入稀盐酸水解,调节pH,抽滤,用溶剂洗涤滤渣,合并滤液,蒸馏浓缩,用混合溶剂提取浓缩液,合并提取液,无水Na2SO4干燥,减压回收提取剂得N-取代基-4-哌啶醇。其反应式为:
所用的溶剂主要选自乙醇、一甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚其中的一种;提取剂为乙酸乙酯与乙醇按5:1混合的配比液;参加反应的各物料的摩尔比为:N—取代基—4—哌啶酮盐酸盐:NaBH4=(1:2~2.5);每摩尔哌啶酮需50~60g大孔树脂。
(4)回收树脂,处理后循环再利用
水洗除去废树脂上的可溶性固体,用3M盐酸浸泡24h,水洗,然后用3MNaOH溶液浸泡12h,水洗后再用3M盐酸浸泡12h,最后水洗至中性,烘至半干,与新鲜树脂按一定比例混合可循环使用。
回收处理过的树脂与新鲜树脂按3:1配比循环使用效果较好。
有益效果:本发明与现有技术比较具有的优点是:(1)双酯合成时,加入适当的溶剂如三乙胺、1,4—二氧六环或四氢呋喃,双加成产物的收率有了较大的提高;后处理只需减压蒸去低沸物避免了高真空蒸馏,同时回收的低沸物可循环使用,节约原料;(2)浓盐酸的加入既能成盐又为脱羧提供了酸性环境,高效快捷地合成N—取代基—4—哌啶酮盐酸盐的粗产品,无需纯化,可直接用于下步还原反应;(3)采用NaBH4-Amberlyst-15(H+)体系还原哌啶酮的盐酸盐,反应条件温和,速度较快,产物收率较高,还原剂NaBH4的用量也有所减少,节约了生成成本;(4)用过的树脂可回收经过处理后与新鲜树脂混合再利用,降低了生成成本。
具体实施方式
下面将通过实施例对本发明作进一步的说明:
实施例1
(1)将200g的丙烯酸乙酯(含阻聚剂)和100ml的三乙胺加入反应瓶中,加热升温至70℃,恒温搅拌下通入干燥的甲胺气体,通气3h后搅拌片刻,结束反应。减压蒸馏回收低沸物,蒸至内温120℃/3mmHg,无馏出液,冷至室温,取样作GC分析,双酯含量为92.3%,得橙色液体N,N-双(β-丙烯酸乙酯)甲胺212.4g,收率84.6%。
(2)将5ml的乙醇和3.5g钠加入反应瓶中,反应10min后加入70ml甲苯,加热至回流,搅拌下将上述制备的25g双酯与30ml甲苯的混合液慢慢地滴加到反应体系中,当混合液滴加完毕后,保温回流,反应过程中不断地用分水器将甲苯与乙醇的混合液分出,待反应体系中的蒸汽温度接近110℃时结束反应,静置冷却至室温,分批用浓盐酸(50ml×3)提取,合并盐酸回流脱羧直至用FeCl3试验不变色,蒸馏溶液成糖浆状,加入乙醇溶解回流,趁热过滤,蒸馏滤液至胶状,回收乙醇,向胶状物中加入丙酮后出现大量的白色固体,过滤,滤饼用乙醇—丙酮的混合液重结晶后得白色针状晶体N-甲基-4-哌啶酮盐酸盐13.2g,熔点88—90℃,收率87.8%。
(3)将7.5g N-甲基-4-哌啶酮盐酸盐溶解于100ml乙醇中,向其中加入30g大孔树脂,搅拌混匀,3.0g NaBH4粉末缓慢加入到反应器中,搅拌反应1h,得到乳白色浑浊液。加入50ml 1M的盐酸水解,冰浴中NaOH调节PH值至强碱性,抽滤,乙醇(60ml×2)洗涤滤渣,合并滤液,减压蒸馏浓缩,回收乙醇,用乙酸乙酯与乙醇按5:1比例混合的体(60ml×4)萃取浓缩液,合并萃取液,无水Na2SO4干燥,减压蒸馏,回收萃取液,收集102℃/25mmHg的馏分5.2g,收率85.1%。
实施例2
(1)将200g的丙烯酸乙酯(含阻聚剂)和100ml的1,4—二氧六环加入反应瓶中,加热升温至70℃,搅拌下慢慢滴加36g乙胺,滴加完毕后保温搅拌1h,结束反应。减压蒸馏回收低沸物,蒸至内温120℃/3mmHg。无馏出液,冷至室温,取样作GC分析,双酯含量为90.6%,得橙色液体N,N-双(β-丙烯酸乙酯)乙胺173.4g,收率80.3%。
(2)将5ml的甲醇和3.5g钠加入反应瓶中,反应10min后加入70ml甲苯,加热至回流,搅拌下将上述制备的27g双酯与30ml甲苯的混合液慢慢地滴加到反应体系中,当混合液滴加完毕后,保温回流,反应过程中不断地用分水器将甲苯与醇的混合液分出,待反应体系中的蒸汽温度接近110℃时结束反应,静置冷却至室温,分批用浓盐酸(50ml×3)提取,合并盐酸回流脱羧直至用FeCl3试验不变色,蒸馏溶液成糖浆状,加入乙醇溶解回流,趁热过滤,蒸馏滤液至胶状,回收乙醇,向胶状物中加入丙酮后出现白色固体,过滤,滤饼用乙醇—丙酮的混合液重结晶后得白色针状晶体N-乙基-4-哌啶酮盐酸盐14.8g,熔点98~100℃,收率89.2%
(3)将8.3g N-乙基-4-哌啶酮盐酸盐溶解于100ml一甘醇二甲醚中,向其中加入30g大孔树脂,搅拌混匀,3.0g NaBH4粉末缓慢加入到反应器中,搅拌反应1h,得到乳白色浑浊液。加入50ml 1M的盐酸水解,冰浴中NaOH调节PH值至强碱性,抽滤,一甘醇二甲醚(60ml×2)洗涤滤渣,合并滤液,减压蒸馏浓缩,回收一甘醇二甲醚,用乙酸乙酯与乙醇按5:1比例混合的液体(60ml×4)萃取浓缩液,合并萃取液,无水Na2SO4干燥,减压蒸馏,收集102~103℃/11mmHg的馏分5.6g,收率86.6%。
实施例3
(1)将200g的丙烯酸乙酯(含阻聚剂)和100ml的四氢呋喃加入反应瓶中加热升温至60℃,搅拌下慢慢滴加85.6g苄胺,滴加完毕后保温搅拌1h,结束反应。减压蒸馏回收低沸物,蒸至内温130℃/3mmHg。无馏出液,冷至室温,取样作GC分析,双酯含量90.8%,得橙色液体N,N-双(β-丙烯酸乙酯)苄胺238.0g,收率88.2%。
(2)将5ml的乙醇和3.5g钠加入反应瓶中,反应10min后加入70ml苯,加热至回流,搅拌下将34g双酯与30ml苯的混合液慢慢地滴加到反应体系中,当混合液滴加完毕后,保温回流,反应过程中不断地用分水器将苯与乙醇的混合液分出,待反应体系中的蒸汽温度接近78℃时结束反应,静置冷却至室温,分批用浓盐酸(50ml×3)提取,合并盐酸回流脱羧直至用FeCl3试验不变色,蒸馏溶液成糖浆状,加入乙醇溶解回流,趁热过滤,蒸馏滤液至胶状,回收乙醇,向胶状物中加入丙酮后出现大量的白色固体,过滤得N-苄基-4-哌啶酮盐酸盐的粗产品23g。
(3)将12.2g N-苄基-4-哌啶酮盐酸盐溶解于100ml二甘醇二甲醚中,向其中加入30g大孔树脂,搅拌混匀,3.0g NaBH4粉末缓慢加入到反应器中,搅拌反应1小时,得到乳白色浑浊液。加入50ml 1M的盐酸水解半个小时,冰浴中NaOH调节PH值至强碱性,抽滤,二甘醇二甲醚(60ml×2)洗涤滤渣,合并滤液,减压蒸馏浓缩,回收二甘醇二甲醚,用乙酸乙酯与乙醇按5:1比例混合的液体(60ml×4)萃取浓缩液,合并萃取液,无水Na2SO4干燥,减压蒸馏,收集127-128℃/12mmHg的馏分8.0g。收率83.7%。
实施例4
(1)操作同实施例1。
(2)操作同实施例1。
(3)将实施例1所用过的树脂回收,水洗除去废树脂上的可溶性固体,用3M盐酸浸泡24h,水洗,然后用3M NaOH溶液浸泡12h,水洗后再用3M盐酸浸泡12h,最后水洗至中性,烘至半干,称量得23g,向其中加入8g新鲜树脂,搅匀。
将7.5g N-甲基-4-哌啶酮盐酸盐溶解于100ml乙醇中,向其中加入30g上述混合的大孔树脂,搅拌混匀,3.0g NaBH4粉末缓慢加入到反应器中,搅拌反应1h,得到乳白色浑浊液。加入50ml1M的盐酸水解半个小时,冰浴中NaOH调节PH值至强碱性,抽滤,乙醇(60ml×2)洗涤滤渣,合并滤液,减压蒸馏浓缩,回收乙醇,用乙酸乙酯与乙醇按5:1比例混合的液体(60ml×4)萃取浓缩液,合并萃取液,无水Na2SO4干燥,减压蒸馏,收集102℃/25mmHg的馏分4.7g,收率83.2%。
实施例5
(1)操作同实施例1。
(2)操作同实施例1。
(3)将实施例4所用过的树脂回收,水洗除去废树脂上的可溶性固体,用3M盐酸浸泡24h,水洗,然后用3M NaOH溶液浸泡12h,水洗后再用3M盐酸浸泡12h,最后水洗至中性,烘至半干,称量得23.6g,向其中加入6g新鲜树脂,搅匀。
将3.8g N-甲基-4-哌啶酮盐酸盐溶解于50ml乙醇中,向其中加入15g上述回收处理过的大孔树脂,搅拌混匀,1.5g NaBH4粉末缓慢加入到反应器中,搅拌反应1h,得到乳白色浑浊液。加入25ml 1M的盐酸水解半个小时,冰浴中NaOH调节PH值至强碱性,抽滤,乙醇(30ml×2)洗涤滤渣,合并滤液,减压蒸馏浓缩,回收乙醇,用乙酸乙酯与乙醇按5:1比例混合的液体(30ml×4)萃取浓缩液,合并萃取液,无水Na2SO4干燥,减压蒸馏,收集102℃/25mmHg的馏分2.2g。收率78.6%。
无需进一步详细阐述,相信采用前面所公开的内容,本领域技术人员可最大限度应用本发明。因此,前面的实施方案应理解为仅是举例说明,而非以任何方式限制本发明的范围。

Claims (4)

1.一种N-取代基-4-哌啶醇的合成方法,其特征在于N-取代基-4-哌啶醇的结构式为:
Figure C200510094194C00021
其中:R为C1~C8的烷基,苄基或苯乙基,
合成方法包括以下步骤:
第一步:酯的制备
将选自三乙胺、1,4—二氧六环或四氢呋喃其中的一种溶剂与丙烯酸乙酯混合后升温至60—70℃,向其中慢慢滴加伯胺,滴加完毕后保温1-2小时,蒸馏回收低沸物得高沸点的二次加成产物,其反应式为:
Figure C200510094194C00022
第二步:N-取代基-4-哌啶酮盐酸盐的制备
将二次加成产物、环合剂、溶剂放入反应瓶中,加热回流至反应体系中蒸气温度接近溶剂沸点温度,反应中用分水器不断地将乙醇与溶剂的混合液分出,冷却,加入浓盐酸静置半小时,将反应物倒入分液漏斗中,分出有机层,水层加热回流脱羧至FeCl3试验不变色,减压蒸去酸水至稠状,加入乙醇加热溶解后过滤,将滤液蒸至胶状,回收乙醇,向胶状物中加入丙酮,有大量白色固体析出,过滤烘干得N—取代基—4—哌啶酮盐酸盐的粗产品;用乙醇-丙酮混合液重结晶2~3次得高纯度的N-取代基-4-哌啶酮的盐酸盐,其反应式为:
Figure C200510094194C00023
第三步:N-取代基-4-哌啶醇的制备
将N-甲基-4-哌啶酮盐酸盐溶解于溶剂中,加入Amberlyst-15(H+)搅拌混匀,将NaBH4粉末缓慢加入到反应器中,常温下反应1小时,加入稀盐酸水解,调节pH,抽滤,用溶剂洗涤滤渣,合并滤液,蒸馏浓缩,将乙醇和乙酸乙酯混合作为提取剂提取浓缩液,合并提取液,无水Na2SO4干燥,减压回收提取剂,得无色液体N-取代基-4-哌啶醇,其反应式为:
第四步:回收树脂,水洗除去废树脂上的可溶性固体,用3M盐酸浸泡24小时,水洗,然后用3M NaOH溶液浸泡12小时,水洗后再用3M盐酸浸泡12小时,最后水洗至中性,烘至半干,与新鲜树脂按比例3~4:1混合循环使用。
2.根据权利要求1所述的N-取代基-4-哌啶醇的合成方法,其特征在于第一步反应所说的选自三乙胺、1,4—二氧六环或四氢呋喃其中的一种溶剂,加入量以每一摩尔丙烯酸乙酯中加入50ml溶剂;参加反应的各物料的摩尔比为:伯胺:丙烯酸乙酯=1:2.5~3。
3.根据权利要求1所述的N-取代基-4-哌啶醇的合成方法,其特征是:第二步反应所说溶剂选自苯、甲苯中的一种;所用的环合剂选自钠、甲醇钠、乙醇钠、氢化钠中的一种;重结晶所用的混合溶剂指乙醇与丙酮按1:3组成的混合液;参加反应的各物料的摩尔比为:二次加成产物:环合剂=1:1~1.5。
4.根据权利要求1所述的N-取代基-4-哌啶醇的合成方法,其特征是:第三步反应所用的溶剂选自乙醇、一甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚其中的一种;提取剂为乙酸乙酯与乙醇按5:1配比的混合液;参加反应的各物料的摩尔比为:N—取代基—4—哌啶酮盐酸盐:NaBH4=1:2~2.5;每摩尔哌啶酮需50~60g Amberlyst-15(H+)。
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