CN101100684B - (2s)-6-氟-3,4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种(2s)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸的制备方法，包括如下步骤：将式I的化合物在醇类溶剂中，酸催化剂存在下，回流反应，然后收集式II所示的反应产物在脂肪酶和乙腈水溶液中，水解反应，过滤，收集滤液，滤液减压浓缩，蒸干得到固体，固体用弱碱性水溶液溶解，过滤，滤液用盐酸调节pH＝1～2，收集析出的固体，即为(2s)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸。本发明原料来源丰富，价格低廉，避免了化学拆分中有毒化学品氯化亚砜和一些有毒试剂的使用，工艺较简单，反应条件温和，副反应少，工艺参数较易控制。反应式如下：
Description
技术领域
本发明涉及一种制备口服醛糖还原酶抑制剂非达司他(fidarestat)关键性中间体的方法，更具体地说涉及(2s)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸的制备方法。
背景技术
(2s)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸是是醛糖还原酶抑制剂非达司他(fidarestat)，化学名为(2S-顺式)-6-氟-2，3-二氢-2′，5′-二氧螺(4H-1-苯并吡喃-4，4′-咪唑烷)-2-酰胺的关键性中间产物。至今已报道的化学合成非达司他的方法有两种：路线一，以6-氟-1-苯并吡喃为起始原料，与溴反应得到溴化产物3-溴-6-氟-1-苯并吡喃酮，在三乙胺中发生2，3消去反应，在碘化锌催化下与三甲基硅氰发生加成反应，用浓盐酸催化酸解氰基转化为羧基得到6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸，与氰化钾和碳酸铵发生布赫奈-伯格斯反应得到6-氟-2，3-二氢-2′，5′-二氧螺(4H-1-苯并吡喃-4，4′-咪唑烷)-2-羧酸，在四氯化硅催化下与干燥氨气反应得到(2S，4S)-6-氟-2，3-二氢-2′，5′-二氧螺(4H-1-苯并吡喃-4，4′-咪唑烷)-2-酰胺。该方法的缺点：合成的终产物为外销旋体，拆分效果不明显，无法得到光学构型单一的目标产物，原料昂贵不容易购买。
路线二(中国专利申请号1038280A)：以对氟苯甲醚为原料，在AlCl3催化下与马来酸酐缩合，在碳酸氢钠水溶液中闭环得到(士)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸，在和SOCl2反应制得酰氯后在二氯甲烷中和(S)-(-)-1-苯乙胺反应，所得差向异构体酰胺混合物以无水乙醇拆分重结晶得到(2S)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-N-[(S)-1-苯乙基]-2H-1-苯并吡喃-2-酞胺，在二噁烷中用浓盐酸回流水解得到关键中间体(2S)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸，加KCN氢氰化、同时和(NH4)2CO3加热环合，与正丙醇酯化，在无水甲醇室温通氨气酰胺化即制得(2S-顺式)-6-氟-2，3-二氢-2′，5′-二氧螺(4H-1-苯并吡喃-4，4′-咪唑烷)-2-酰胺。该方法从(±)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸合成得到(2S)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸，步骤复杂，产率不高。需要使用昂贵的手性试剂左旋苯乙胺和有毒化学物质氯化亚砜。
糖尿病是一种严重危害健康的常见慢性终身疾病。世界卫生组织(WHO)统计，目前全球糖尿病患者至少有1.2亿。在欧美等发达国家中糖尿病是高发病，死亡率仅次于心血管疾病和肿瘤而位居第三位。中国的糖尿病患者约有2000万-3000万人，虽属于糖尿病低发病率国家，但糖尿病患者的绝对人数，居世界之首，并且发病率还在日益增高。糖尿病的预防和治疗已成为全世界医药界所共同关注的课题。
糖尿病神经病变是糖尿病最常见的并发症之一，鉴于糖尿病神经病变并发症的巨大危害，寻找筛选征服并发症的有效药物已成为当今医药学界竞相研究的热点。
已上市的有阿司他丁(alrestatin)、依帕司他(epalrestat)、泊那司他(ponalrestat)、索比尼尔(sorbinil)和托瑞司他(tolrestat)。这几种药物目前临床主要用于糖尿病性视网膜病，但是都具有一定的毒副作用和疗效不确切。与上述药品相比，非达司他(fidarestat)具有疗效好、作用时间长、不良反应小，适于长期用药。
由于手性药物的重要性和巨大的经济及社会效益，手性化技术的研究开发已引起各国的极大关注。目前国际上手性技术主要有三类：色谱法、化学不对称合成与拆分法，生物合成与拆分法。
前两种都需要使用手性试剂，手性配基等。因此成本比较高。特别是化学不对称合成法拆分需要使用的手性催化剂大多数含有重金属，在医药上受到一定限制。而生物合成与拆分却无此类问题。手性的生物合成与拆分的优点在于：反应条件温和，选择性强，副反应少，产率高，无污染。不论在研究开发还是在产业化进程上均有很大的优势。在国际上一致认为手性生物合成和拆分是首选的手性化技术。
生物合成与拆分主要包括酶促不对称合成、拆分及微生物转化：(1)酶法拆分是利用水解酶类如脂肪酶、酰胺酶等催化适当的外消旋衍生物进行不对称水解或在有机溶剂中的不对称合成反应进行拆分。酶作为一种特殊的催化剂，正越来越受到人们的重视，对其应用研究也更趋广泛。从生物体系的酶到非生物体系的酶的催化，从酶的固定化到非水相酶反应，酶的潜在能力正获得越来越多的开发和应用。由于大部分的药物是水不溶性的，所以利用非水相酶反应，对手性药物的消旋体进行拆分，进而形成具有光学活性的单一对映体。酶法拆分是利用水解酶的高度立体、位点、区域选择性、催化化学合成的外消旋体或衍生物中的某一对映体进行水解法合成反应，得到反应与未反应的光学异构体混合物，利用它们的物理化学性质差异，将两种对映体分离，获得两种单一光学活性的产物。拆分法主要用于制备手性醇、酸、胺、酯、酰胺等化合物，目的产物的理论收率为50％，但在实际操作中很难达到。为了将外消旋化合物转化为单一手性化合物，可将另一对映体消旋化，进行反复拆分。在拆分法中，最常用的酶是水解酶，如酯酶、脂肪酶、酰胺酶、酰化酶、腈水合酶、磷酯酶等。(2)生物合成方法是利用氧化还原酶、合成酶、裂解酶、水解酶、羟化酶、环氧化酶、醛缩酶等催化的不对称合成反应，将化学合成的前体转化为结构复杂的手性醇、酮、醛、胺、酸、酯、酰胺等衍生物，也可将含硫、磷、氮、卤素及金属的前体转化为手性化合物。理论转化率为100％。(3)生物转化方法是利用微生物和动植物细胞的单酶或多酶系统以及代谢途径将前体化合物转化为目的产物，有时可以用死细胞，这种情况往往是将细胞作为酶源使用；有时需要使用活细胞，多是为利用细胞的多酶系统或代谢途径，因在转化过程中需要辅因子或能量供给，有时需在细胞培养过程中进行转化，有时也可以使用培养好的细胞进行转化，而后者相对多的是用于复杂和天然化合物的转化。生物转化的优点是比较简单。但由于细胞中可能存在能够代谢产物的其他途径，可能会造成转化收率低，又可能在转化过程中，细胞的其他代谢产物或细胞的自溶物进入转化反应系统，增加产物的分离纯化难度。
由此可见制备一个手性化合物或药物可能有多种生物合成路线和方法，采用哪一种需要进行充分比较，择优使用。在满足能够催化产生目的手性化合物的要求的前提下，首先选择具有选择性高、性能优良、容易大规模工业化生产、成本低廉的酶，酶催化的反应简单、容易控制、操作稳定性好，生产效率高，原材料易得，产物容易分离纯化，整个工艺易于放大、适合工业化应用。另外手性化工艺易于与化学合成衔接，有利于生产总工艺的优化。可以预料随着手性生物合成与转化研究的发展，该技术在手性化合物及其相关产品的产业上发挥巨大作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种(2s)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸的制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明提供的方法，包括如下步骤：
(1)将式I的化合物在醇类溶剂中，在催化量的酸催化剂存在下，回流反应3～8小时，然后收集式II所示的反应产物；
所说的醇类溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇或异戊醇等，式I的化合物在醇类溶剂中的浓度为0.05～0.1g/ml；
所说的酸催化剂选自HCl气体、硫酸或对甲苯磺酸或SO4/ZrO2固体酸等；
所说的式I的化合物的化学名称为：(±)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸，可以采用Yamguchi T，Miura K，Usui T，et al.Synthesis and aldose reductase inhibitory activity of2-substituted-6-fluoro-2，3-dihydrospiro[4H-1-benzopyran-4，4’-imidazolidine]-2’，5’-dionse[J].Arzneim-Forsch，1994，44(3)：344-348.公开的方法进行制备。
(2)将收集的式II所示的反应产物在脂肪酶和乙腈水溶液中，20-50℃，优选37℃下水解反应4-48h，以12h为最佳，过滤，除去脂肪酶，收集滤液；滤液减压浓缩，蒸干得到固体。
反应体系的pH值为6-9，以pH＝7最佳；
所说的乙腈水溶液，乙腈的体积浓度为90～97％；
乙腈水溶液中，脂肪酶用量为式II所示的反应产物重量的5％～20％；
所说的脂肪酶优选脂肪酶NOVO 435，是由Novo(Denmark)公司将Candida antarctica脂肪酶固定化在聚丙烯酸树脂上，可以耐受80-100℃的高温。脂肪酶RMIM，是由诺优酶制剂公司在人造黄油制造中改变了加氢方法，将三甘油酯1、3位特异酯交换作用而成。可采用市售产品，如脂肪酶NOVO435为丹麦NOVO公司的产品；脂肪酶RMIM为日本诺优酶制剂公司的产品。
(3)将步骤(2)获得的固体用弱碱性水溶液溶解，0～10℃反应1～3小时，R-构型未被脂肪酶水解，不溶于水溶液，以固体析出，S-构型被脂肪酶水解，溶于弱碱性水溶液中，过滤，滤液用重量浓度为36～38％的盐酸调节pH＝1～2，收集析出的固体，(2s)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸；
所说的弱碱性水溶液选自重量浓度为2～5％的NaHCO3水溶液、Na2CO3水溶液、(NH4)2CO3水溶液、NH4HCO3水溶液或KHCO3水溶液等。
反应式如下：
本发明制备方法的突出特点是：
1.该制备方法所需的主要原料的大部分来源丰富，价格低廉，脂肪酶NOVO 435可以回收在利用。化学合成法中手性试剂左旋苯乙胺价格昂贵，不易购买。
2.避免了化学拆分中有毒化学品氯化亚砜和一些有毒试剂的使用。
3.该制备工艺较简单，反应条件温和，副反应少，工艺参数较易控制。简化了工艺步骤。
4.提高了反应收率，减少环境污染。
附图说明
图1为消旋的酸，即(士)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸的液相谱图。
图2为S-构型酸，即光学纯单体(2s)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸的液相谱图。
图3为消旋的酯，即化合物II的液相谱图。
图4为化合物II经过酶水解后的液相谱图。
具体实施方式
实施例1
脂肪酶采用脂肪酶NOVO 435，丹麦NOVO公司产品。
将5.0g化合物(±)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸、150ml甲醇，加入重量浓度为98％的硫酸0.1ml，回流反应4h，减压浓缩，用甲醇重结晶得到固体为化合物II 5.1g；
取上述固体1.0g，脂肪酶0.1g，乙腈9.5ml，水0.5ml，在37℃，pH值为7.0，反应12h，反应完毕后过滤除去脂肪酶，滤液中加入15ml重量浓度为2.5％NaHCO3溶液，冰浴中搅拌3h，过滤；
滤液用重量浓度为32％的盐酸调pH＝1，得到固体(2S)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸0.37g。
上述固体用高效液相进行检测，检测条件：使用手性柱AD-H，流动相为正己烷∶异丙醇＝87％∶13％。
熔点，mp 174-176℃；旋光：[α]D 20+56°(c 1.0，MeOH)核磁图谱1H-NMR(DMSO-d)：δ：3.1(d，2H)，5.2(t，1H)，7.1(m，1H)，7.3(m，1H)，7.5(dd，1H).
(士)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸的液相谱图见图1，(2S)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸见图2。消旋酯即化合物II见图3，化合物II经过脂肪酶水解后见图4。
实施例2
采用脂肪酶RMIM，日本诺优酶制剂公司的产品；
化合物(±)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸5.0g，乙醇150ml，通入干燥HCL气体30分钟，回流反应4h，减压浓缩，用甲醇重结晶得到固体5.4g，取上述固体1.0g，脂肪酶0.03g，乙腈9.7ml，水0.3ml，在30℃，pH值为6.0，反应6h，反应完毕后过滤除去脂肪酶，滤液中加入15ml重量浓度为2.5％Na2CO3溶液，冰浴中搅拌4h，过滤：滤液用浓盐酸调pH＝1得到固体(2S)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸0.20g。上述固体用高效液相进行检测，检测条件：使用手性柱AD-H，流动相为正己烷∶异丙醇＝87％∶13％。
熔点，mp 174-176℃；旋光：[α]D 20+56°(c 1.0，MeOH)核磁图谱1H-NMR(DMSO-d)：δ：3.1(d，2H)，5.2(t，1H)，7.1(m，1H)，7.3(m，1H)，7.5(dd，1H).
实施例3
脂肪酶采用脂肪酶NOVO 435，丹麦NOVO公司产品。
化合物(±)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸5.0g，正丙醇150ml，通入干燥HCL气体30分钟，回流反应6h，减压浓缩，用甲醇重结晶得到固体5.8g，取上述固体1.0g，脂肪酶0.04g，乙腈9.5ml，水0.5ml，在25℃，pH值为8.0，反应36h，反应完过滤除去脂肪酶，滤液中加入15ml2.5％KHCO3溶液，冰浴中搅拌4h，过滤：滤液用浓盐酸调pH＝1得到固体(2S)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸0.28g。上述固体用高效液相进行检测，检测条件：使用手性柱AD-H，流动相为正己烷∶异丙醇＝87％∶13％。
熔点，mp 174-176℃；旋光：[α]D 20+56°(c 1.0，MeOH)核磁图谱1H-NMR(DMSO-d)：δ：3.1(d，2H)，5.2(t，1H)，7.1(m，1H)，7.3(m，1H)，7.5(dd，1H)。
Claims (6)
1.(2s)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将式I的化合物在醇类溶剂中，在催化量的酸催化剂存在下，回流反应，然后收集式II所示的反应产物；
(2)将收集的式II所示的反应产物在脂肪酶和乙腈水溶液中，水解反应，过滤，收集滤液，滤液减压浓缩，蒸干得到固体；
(3)将步骤(2)的固体用弱碱性水溶液溶解，过滤，滤液用盐酸调节pH＝1～2，收集析出的固体，即为(2s)-6-氟-3，4-二氢-4-氧代-2H-1-苯并吡喃-2-羧酸，反应式如下：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的醇类溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇或异戊醇，式I的化合物在醇类溶剂中的浓度为0.05～0.1g/ml。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的酸催化剂选自HCl气体、硫酸、对甲苯磺酸或SO4/ZrO2固体酸。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，在20-50℃，水解反应4-48h，反应体系的pH值为6-9。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的弱碱性水溶液选自重量浓度为2～5％的NaHCO3水溶液、Na2CO3水溶液、(NH4)2CO3水溶液、NH4HCO3水溶液或KHCO3水溶液。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所说的脂肪酶为脂肪酶NOVO 435或脂肪酶RMIM。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Jiangsu Hi-stone Pharmaceutical Co., Ltd. Assignor: East China University of Science and Technology Contract record no.: 2011320000978 Denomination of invention: Method for preparing (2s)-6-fluoro-3,4-dihydro-4-oxy-2H-1-benzopyranyl-2-carboxylic acid Granted publication date: 20100519 License type: Exclusive License Open date: 20080109 Record date: 20110713 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100519 Termination date: 20150719 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |