CN101245065B - 制备苯并异噁唑衍生物的方法及其中间体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了制备苯并异噁唑衍生物如利培酮、9-羟基利培酮的方法及其中间体,2,4-二氟苯基-4-哌啶基-甲酮肟或酸加成盐与取代的3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H吡啶并[1,2-α]嘧啶-4-酮反应,生成新的取代的吡啶并嘧啶酮衍生物,再经闭环、加氢还原反应,产生苯并异噁唑衍生物。
Description
技术领域
本发明涉及用于制备苯并异噁唑衍生物的方法和相关中间体,具体为制备利培酮或9-羟基利培酮方法及其中间体。
背景技术
苯并噁唑类抗精神病药物代表一大类抗精神病药物,其中利培酮、9-羟基利培酮具有优良的抗精神病活性,已作为抗精神分裂症药物在临床广泛使用。其结构如式(1)所示:
式(1)中:利培酮(R’=H),9-羟基利培酮(R’=OH)
US 4804663及EP 0368388分别描述了这两个化合物、其药理活性及合成方法。
在已知的不同的制备利培酮及9-羟基利培酮的方法中,典型的合成方法包括通过式(2)所述甲酮肟的闭环反应形成苯并异噁唑环,然后与式(6)化合物进行N-烃化缩合得到利培酮或9-羟基利培酮。US 4804663报道了合成路线一:
R′=H,OH
合成路线一
此路线合成步驟较少,但存在如下缺点:
缺点一、6-氟-3-(4-哌啶基)-1,2-苯并异噁唑在碱性条件下与3-(2-氯乙基)-6,7,8,9-四氢-2-甲基-4H吡啶并[1,2-α]嘧啶-4-酮缩合时,会发生自身分子间缩合生成如下副产物:
此副产物采用常规方法难以除去,影响终产品的含量。
缺点二、3-(2-氯乙基)-6,7,8,9-四氢-2-甲基-4H吡啶并[1,2-α]嘧啶-4-酮不易得,须由3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H吡啶并[1,2-α]嘧啶-4-酮经催化加氢而得,而加氢过程中,氯乙基上氯原子易被脱去,此外所得中间体3-(2-氯乙基)-6,7,8,9-四氢-2-甲基-4H吡啶并[1,2-α]嘧啶-4-酮为油状物,较难分离纯化,直接影响后续反应的收率。并且总收率较低(以二氟苯基哌啶基甲酮肟环合开始计),实际收率仅为25%。
文献EP 0368388报道了合成路线二,但未公开具体方法:
R′=H,OH
合成路线二
此路线与合成路线一相比,虽避免了生成式(a)所述副产物,但仍有合成路线一的缺点二。ES2050069描述了类似合成方法,总收率约为40%(以N-烃化缩合开始计)。
利培酮已上市多年,该药以其优良的抗精神病活性,较少的毒作用,成为目前全球精神分裂症处方量排名第一的产品,其活性代谢物9-羟基利培酮也于去年上市。提供一种新的制备利培酮及9-羟利培酮的有用方法和中间体,尤其能提供改善结果的方法和试剂,将是理想的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是研发一种制备苯并噁唑类衍生物的方法,该方法涉及制备利培酮与9-羟基利培酮及其相关的中间体。
为解决上问题,提供技术方案如下:
一种制备苯并异噁唑衍生物的方法,该方法包括:
a)碱性条件下,将式(2)化合物或其酸加成盐与式(3)化合物进行N-烃化缩合反应,产生式(4)化合物,
其中式(3)R与式(4)R相同,为氢或苯甲氧基;
b)式(4)化合物在碱性条件下经闭环反应,产生具有式(5)的苯并异噁唑衍生物,
其中式(4)R与式(5)R相同,为氢或苯甲氧基。
上述方法中,其式(2)化合物的制备方法包括:将(2,4)-二氟苯基)(4-哌啶基)甲酮盐酸盐与盐酸羟胺在三乙胺存在下,于弱酸性条件下,回流至少5小时,趁热过滤,得到Z-异构体多于E-异构体的式(2)化合物的盐酸盐。
该方法优选:其式(2)化合物的制备是在PH=3-5条件下,回流5-10小时,趁热过滤,得到Z-异构体的含量至少80%的式(2)化合物的盐酸盐;其a)步骤的N-烃化缩合反应中,反应温度20至200℃,反应时间至少15小时,溶剂为偶极质子溶剂;其b)步骤的闭环反应中,反应时间至少5小时,反应温度优选反应混合物的回流温度,溶剂选自水、C1-C6直链或支链的低级醇、C3-C6低级酮、C1-C6低级醚或环醚,或偶极质子溶剂中的一种或它们的混合物;产生的式(4)化合物中,Z-异构体多于E-异构体。
该方法更优选:其a)步骤的N-烃化缩合反应中,反应温度为反应混合物的回流温度,反应时间15-20小时,溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、吡啶、硝基苯或乙腈中一种或它们的混合物;其b)步骤的闭环反应中,反应时间5至10小时,反应温度为反应混合物的回流温度,溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙酮、1,4-二氧六环、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或它们的混合物;其式(4)化合物中,Z-异构体含量至少80%。
上述方法中,其式(5)化合物在常温常压下,经Pd/C或RanyNi的催化加氢反应,产生具有式(1)结构的苯并异噁唑衍生物:
其中R’为氢或羟基。
本发明包括式(4)化合物:
其中R是氢或苯甲氧基。
式(4)化合物的制备方法,该方法包括:
碱性条件下,式(2)化合物或其酸加成盐与式(3)化合物进行N-烃化缩合反应,产生具有式(4)结构的化合物,
式(3)与式(4)的R相同,为氢或苯甲氧基。反应温度20至200℃,反应时间至少15小时,溶剂为偶极质子溶剂。
本发明包括式(5-1)化合物:
其中R是苯甲氧基。
制备式(5)化合物的方法,该方法包括:
碱性条件下,式(4)化合物经闭环反应,产生式(5)化合物:
式(4)与式(5)的R相同,为氢或苯甲氧基。反应时间至少5小时,反应温度优选反应混合物的回流温度,溶剂选自水、C1-C6直链或支链的低级醇、C3-C6低级酮、C1-C6低级醚或脂环醚、偶极质子溶剂中的一种或它们的混合物。
一种制备高含量Z异构体的式(2)肟的酸加盐的方法,(2,4)-二氟苯基)(4-哌啶基)甲酮盐酸盐与盐酸羟胺在三乙胺存在下,于弱酸性条件下,回流至少5小时后,趁热过滤,得到Z-异构体含量比E-异构体多的式(2)肟的酸加盐
业已发现,式(4)所述肟存在Z/E异构体,肟基中的羟基靠近苯环上的氟原子(顺式)时,为Z-异构体;而E-异构体则相反,肟基中的羟基远离氟原子(反式)。
R=H,-OCH2Ph R=H,-OCH2Ph
Z-异构体 E-异构体
研究发现,式(4)的Z-异构体比E-异构体更易闭环;另外在制备式(2)化合物时,发现式(2)化合物也存在Z/E异构体,且其Z-异构体在生成过程中,较易从溶剂中析出,而且加热时间长有利于Z-异构体的生成。用Z-异构体含量高的式(2)化合物可轻易的得到Z-异构体含量较高的式(4)化合物。
本发明的另一方面涉及一种制备利培酮及9-羟基利培酮的方法,该方法如下式所述(式中OCH2Ph即苯甲氧基,全文同):
1、式(2)化合物的制备
(2,4)-二氟苯基)(4-哌啶基)甲酮盐酸盐与盐酸羟胺在弱碱存在条件下,缩合得到(2)化合物。本发明对(2)化合物Z/E异构体及如何得到Z-异构体含量高的式(2)化合物进行了研究。实验研究中发现,式(2)存在Z/E异构体,当反应体系呈酸性(即PH=3-5),并且延长加热时间,有利于Z-异构体的生成;此外,式(2)化合物的Z/E异构体盐酸盐存在溶解度差异,Z-异构体盐酸盐在反应过程中,边生成边从热溶液中析出,而E-异构体盐酸盐需在室温下才能析出。由此发明人经反复试验,发现酸性条件下,回流至少5小时,并采取趁热过滤可得到Z-异构体含量的高式(2)化合物盐酸盐。
2、由式(2)化合物的制备苯并异噁唑衍生物
R=H,OCH2Ph R′=H,OH
式(3)、式(4)与式(5)中R相同,可以是氢或苯甲氧基(OCH2Ph)。
该方法包括如下步骤:
a)碱性条件下,式(2)化合物与式(3)化合物在溶剂中加热经N-烃化缩合反应得到式(4)化合物。其中反应温度20至200℃,优选反应混合物的回流温度,反应时间至少15小时,优选15-20小时。本反应中式(3)化合物为固体,熔点139.5℃-140.5℃,易于纯化,可直接用乙醇或异丙醇精制,有市售,也可参照US4485107及EP 0368388中描述的方法制备得到。所述的碱选自碱金属的碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物、烷氧化物、氢化物或氨基物。如碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、氢化钠或氨基钠。优选碳酸氢盐如碳酸氢钠或碳酸氢钾;所述溶剂选自对本反应呈惰性的偶极质子溶剂,如N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、吡啶、硝基苯,优选乙腈。
b)碱性条件下,式(4)化合物在溶剂中加热经闭环反应得到式(5)化合物。所述碱选自碱金属的碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物、烷氧化物或氢化物,如碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、氢化钠,优选氢氧化物,如氢氧化钠或氢氧化钾;所述溶剂选自对本反应呈惰性的适宜溶剂,如水、低级醇如甲醇、乙醇,酮类如丙酮,醚类如1,4-二氧六环、四氢呋喃,偶极质子溶剂如N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜,优选水。反应时间至少5小时,优选5至10小时,更优选5-8小时。反应温度优选反应混合物的回流温度。
c)常温常压下,式(5)化合物在酸性条件下催化加氢,后经碱中和、溶剂精制得到利培酮或9-羟基利培酮。所述酸是指盐酸;所述催化加氢的催化剂为Pd/C或RanyNi;所述的碱选自碱金属的碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物,优选碳酸盐如碳酸钠或碳酸钾;反应温度10-50℃,优选室温;精制溶剂选自低级醇如甲醇、乙醇、异丙醇或低级醇/水混合溶剂,优选乙醇。
本发明所述的制备利培酮及9-羟基利培酮的方法具有三类优点:1)该方法操作简便,无需特殊设备,如防水反应器或低温反应槽、高压加氢设备等,反应条件温和,全部反应均是在室温或回流情况进行,如在常温常压下进行式(5)化合物的催化加氢;2)本发明制备过程中没有难以分离的中间体或终产物,所得中间产物和终产物均易从反应溶剂或重结晶溶剂中分离,且不产生如合成路线一中产生的式(a)所述难以去除的杂质;另外在N-烃化缩合中,用式(3)化合物取代式(6)化合物,避免了由式(3)化合物制备式(6)化合物过程中产生的其他杂质,并且式(3)化合物比式(6)化合物更易分离纯化;3)可以以较高收率(总收率60%以上,以N-烃化反应计)得到质量好的终产品,此外本发明的方法非常适于工业化生产。
具体实施方式
通过下述实施例有助于理解本发明,但并不限制本发明的内容。
本发明全部原料及试剂均为市售。
实施例1
(2,4-二氟苯基)(4-哌啶基)甲酮肟盐酸盐(式(2)化合物)的制备
于2L反应瓶中依次加入无水乙醇1.2L、(2,4)-二氟苯基)(4-哌啶基)甲酮盐酸盐(120g,0.5mol)和盐酸羟胺(120g,1.73mol),于搅拌下滴加三乙胺(150ml,1.08mol),控温在30℃以下。滴完后升温至回流,反应5hr,期间有白色固体生成。反应结束后,趁热滤出固体,于50℃左右烘干,得到目标物88g,收率80%。Z-异构体含量95%(HPLC)。
HPLC的结果(面积%)
Z-异构体 E-异构体 其它杂质
95% 3.5% 1.5%
实施例2
a)式(4)化合物(其中R=H,中间体1)的制备
取3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并(1,2-a)嘧啶-4-酮(9g,0.04mol),(2,4-二氟苯基)(4-哌啶基)甲酮肟盐酸盐11.2g(0.04mol),碳酸氢钠(10g,0.12mol),碘化钠0.5g,和乙腈250ml依次加到500ml反应瓶中,搅拌升温至回流反应20小时,降至0℃抽滤,干燥得到目标物16.6g(97.3%),熔点215.3-217.3℃,Z-异构体含量92%(HPLC)。
IR(KBr)v(cm-1):2945,2802,1664,1537,956
1H-NMR(CDCl3):10.85(s,1H),7.70-7.76(dd,1H),7.01-7.10(ddd,1H),6.9(s,2H),3.8(dd,2H),2.90(t,2H),2.64(s,2H)
HPLC的结果(面积%)
Z-异构体 E-异构体 其它杂质
92% 6% 2%
b)式(5)化合物(其中R=H,中间体2)的制备
取氢氧化钾(27g,0.48mol)和纯净水80ml加到250ml反应瓶中,搅溶后,再加中间体1(8g,o.o19mol),升温至回流反应8小时,然后降至室温,过滤,并用水洗涤,干燥得到目标物6.9g(90.8%),熔点174-176℃。
IR(KBr)v(cm-1):3061,2945,2802,1664,1532,1122
1H-NMR(CDCl3):7.70-7.78(dd,1H),7.20-7.28(dd,1H),7.01-7.10(ddd,1H),3.8(dd,2H),2.90(t,2H),2.64(s,2H),2.54(s,2H),1.87(s,6H)
实施例3
a)式(4)化合物(其中R=H,中间体1)的制备
取3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并(1,2-a)嘧啶-4-酮(9g,0.04mol),(2,4-二氟苯基)(4-哌啶基)甲酮肟盐酸盐11.2g(0.04mol),氢氧化钠(4.0g,0.10mol),碘化钠0.5g,和N,N-二甲基甲酰胺250ml依次加到500ml反应瓶中,搅拌升温至回流反应15小时,降至室温抽滤,得到目标物15.3g(90%),熔点215-216.8℃,Z-异构体含量90%(HPLC)。IR,1H-NMR测定结果与实施例2的式(4)化合物基本相同。
HPLC的结果(面积%)
Z-异构体 E-异构体 其它杂质
90% 7% 3%
b)式(5)化合物(其中R=H,中间体2)的制备
碳酸钾(50g,0.3mol)和乙醇150ml加到250ml反应瓶中,再加中间体1(8g,o.o19mol),升温至回流反应10小时,然后降至室温,过滤,并用水洗涤,干燥得到目标物6.5g(85%),熔点173-175℃。IR,1H-NMR测定结果与实施例2的式(5)化合物基本相同。
实施例4
a)式(4)化合物(其中R=H,中间体1)的制备
3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并(1,2-a)嘧啶-4-酮(9g,0.04mol),(2,4-二氟苯基)(4-哌啶基)甲酮肟盐酸盐11.2g(0.04mol),甲醇钠(5g,0.09mol),碘化钠0.5g,和硝基苯250ml依次加到500ml反应瓶中,搅拌升温至回流反应30小时,降至室温抽滤,得到目标物16g(94.5%),熔点214-217℃,Z-异构体含量93%(HPLC)。IR,1H-NMR测定结果与实施例2的式(4)化合物基本相同。
HP LC的结果(面积%)
Z-异构体 E-异构体 其它杂质
95% 4% 1%
b)式(5)化合物(其中R=H,中间体2)的制备
氢氧化钠(20g,0.5mol)和四氢呋喃150ml加到250ml反应瓶中,再加中间体1(8g,o.o19mol),升温至回流反应6小时,然后降至室温,过滤,并用水洗涤,干燥得到目标物6.85g(90%),熔点174-175.6℃。IR,1H-NMR测定结果与实施例2的式(5)化合物基本相同。
实施例5
a)式(4)化合物(其中R=OCH2Ph,中间体3)的制备
3-(2-氯乙基)-2-甲基-9-(苯甲氧基)-4H-吡啶(1,2-a)嘧啶-4-酮(53g,0.16mol),(2,4-二氟苯基)(4-哌啶基)甲酮肟盐酸盐(45g,0.16mol),碳酸氢钠(40g,0.48mol),碘化钠2g,和乙腈500ml依次加到1000ml反应瓶中,搅拌升温至回流反应20小时,降至0℃抽滤,得到目标物80.6g(93.7%),熔点186.7-187.7℃。Z-异构体含量93%(HPLC)。
IR(KBr)v(cm-1):2941,2806,1664,1542,965
1H-NMR(CDCl3):10.8(s,1H),7.71-7.74(dd,1H),7.01-7.08(ddd,1H),6.9(s,2H),5.40(s,2H),3.72(dd,2H),2.98(t,2H),2.76(s,2H)
HPLC的结果(面积%)
Z-异构体 E-异构体 其它杂质
93% 5% 2%
b)式(5)化合物(其中R=OCH2Ph,中间体4)的制备
氢氧化钾(100g,1.8mol)和纯净水400g加到1000ml反应瓶中,搅溶后,再加入中间体3(60g 0.11mol),升温至回流反应8小时,然后降至室温,过滤,并用水洗涤,干燥得目标物50g(86.6%),熔点174-175℃。
IR(KBr)v(cm-1):3427,2802,2761,1664,956
1H-NMR(CDCl3):7.39-7.46(dd,1H),6.84-6.93(ddd,1H),6.9(s,2H),5.38(s,2H),3.8(dd,2H),3.17(s,2H),2.97(t,2H),2.76(s,2H)
实施例6
a)式(4)化合物(其中R=OCH2Ph,中间体3)的制备
3-(2-氯乙基)-2-甲基-9-(苯甲氧基)-4H-吡啶(1,2-a)嘧啶-4-酮(53g,0.16mol),(2,4-二氟苯基)(4-哌啶基)甲酮肟盐酸盐(45g,0.16mol),氢氧化钠(13g,0.32mol),碘化钠2g,和N,N-二甲基甲酰胺500ml依次加到1000ml反应瓶中,搅拌升温至回流反应15小时,降至0℃抽滤,干燥得目标物77.8g(90.5%),熔点185-187℃。Z-异构体含量91%(HPLC)。IR,1H-NMR同实施例5
HPLC的结果(面积%)
Z-异构体 E-异构体 其它杂质
91% 7% 2%
b)式(5)化合物(其中R=OCH2Ph,中间体4)的制备
碳酸氢钾(200g,2mol)和乙醇150ml加到2000ml反应瓶中,搅溶后,再加入中间体3(6g,0.011mol),升温至回流反应8小时,然后降至室温,过滤,并用水洗涤,干燥得目标物48g(84.2%),熔点173.5-174.5℃。IR,1H-NMR同实施例5。
实施例7
3-{2-[4-(6-氟-苯并异噁唑-3-基)-哌啶-1-基]-乙基}-6,7,8,9-四氢-2-甲基-4H-吡啶[1,2-a]嘧啶-4-酮(利培酮)的制备
取3-{2-[4-(6-氟-苯并异噁唑-3-基)-哌啶-1-基]-乙基}-2-甲基-吡啶[1,2-a]嘧啶-4-酮(中间体2)(28g,0.068mol),0.25N的盐酸溶液450ml和10%的Pd/C加到1000ml反应瓶中,通氢反应约4小时,TLC监测反应完全后,停止通氢。过滤,滤液用碳酸钠中和后,析出固体。过滤,得到利培酮粗品,用乙醇和活性炭精制得到精品23.1g(83%),熔点170-172℃。经与利培酮标准品对照,鉴定为同一化合物,与文献US48O4668的利培酮熔点等理化数据相同。含量99.5%(HPLC)
实施例8
3-[2-[4-(6-氟-1,2-苯并异噁唑-3-基)-1-哌啶]乙基]-6,7,8,9-四氢-9-羟基-2-甲基-4H-吡啶[1,2-a]嘧啶-4-酮(9-羟基利培酮)的制备
3-{2-[4-(6-氟-苯并异噁唑-3-基)-哌啶-1-基]-乙基}-9-苯甲氧基-2-甲基-吡啶[1,2-a]嘧啶-4-酮(中间体4)(35g,0.068mol),0.25N的盐酸溶液450ml和10%的Pd/C加到1000ml反应瓶中,通氢反应约6小时,TLC监测反应完全后,停止通氢。过滤,滤液用碳酸钠中和后,析出固体。过滤,得到9-羟基利培酮粗品,用乙醇和活性炭精制得到精品23.6g(81%),熔点177.5-179.5℃(经与9-羟基利培酮标准品对照,鉴定为同一化合物,与文献EP0368388中9-羟基利培酮的熔点等理化数据相同)。含量99%(HPLC)
Claims (9)
2.权利要求1的方法,其中式(2)化合物的制备方法包括:将(2,4)-二氟苯基)(4-哌啶基)甲酮盐酸盐与盐酸羟胺在三乙胺存在下,于弱酸性条件下,回流至少5小时,趁热过滤,得到Z-异构体多于E-异构体的式(2)化合物的盐酸盐。
3.权利要求1的方法,其式(2)化合物的制备是在PH=3-5条件下,回流5-10小时,趁热过滤,得到Z-异构体的含量至少80%的式(2)化合物的盐酸盐;其a)步骤的N-烃化缩合反应中,反应温度20至200℃,反应时间至少15小时,溶剂为偶极质子溶剂;其b)步骤的闭环反应中,反应时间至少5小时,反应温度优选反应混合物的回流温度,溶剂选自水、C1-C6直链或支链的低级醇、C3-C6低级酮、C1-C6低级醚或环醚,或偶极质子溶剂中的一种或它们的混合物;产生的式(4)化合物中,Z-异构体多于E-异构体。
4.权利要求3的方法,其a)步骤的N-烃化缩合反应中,反应温度为反应混合物的回流温度,反应时间15-20小时,溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、吡啶或硝基苯中一种或它们的混合物;其b)步骤的闭环反应中,反应时间5至10小时,反应温度为反应混合物的回流温度,溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙酮、1,4-二氧六环、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或它们的混合物;其式(4)化合物中,Z-异构体含量至少80%。
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