(二)背景技术
去甲氨噻肟酸乙酯主要用于合成头孢类药物,是头孢噻肟、头孢曲松、头孢他啶等药物的重要中间体。
在本发明作出之前,现有技术中合成去甲氨噻肟酸乙酯主要有以下路线:
(一)以乙酰乙酸乙酯为原料,主要有两条途径:
1)先肟化、后卤代、再环合。具体为:在二氯甲烷中,稀硫酸促进下与亚硝酸钠进行肟化反应,所得2-羟肟基乙酰乙酸乙酯再与亚硫酰氯或者溴素进行卤化,反应毕减压除去过量的卤化剂和有机溶剂;最后与硫脲环合,制得去甲氨噻肟酸乙酯(JP782254;JP797368)。该工艺操作繁琐、分离纯化困难、产品色泽不佳、收率中等。
2)先卤代、后肟化、再环合。具体为:在二氯甲烷中,用溴素或硫酰氯进行卤代,得4-卤代乙酰乙酸乙酯,然后在稀硫酸中与亚硝酸钠反应制得4-氯-2-羟肟基乙酰乙酸乙酯;最后与硫脲环合制得去甲氨噻肟酸乙酯(JP797369;JP841041;JP967353)。先卤代,易发生2-位、4-位以及多卤代的竞争反应,从而使环合产物杂质明显增多、外观颜色较深,收率偏低。
(二)以其它原料制备,主要有:
1)以乙酰羰基甲酸乙酯为起始原料,经卤化得卤代乙酰羰基甲酸乙酯,然后与硫脲缩合成环,再经过羟胺肟化反应制得去甲氨噻肟酸乙酯,收率只有30%(Farmaco.Ed.Sci.,1982,37(1),685~700;J Prakt.Chem.,1981,323(5),853~856)。由于原料乙酰羰基甲酸乙酯不易获得,总收率偏低,不利于工业化生产;
2)以双乙烯酮为原料,经卤代、酯化制备4-卤代乙酰乙酸乙酯,再用亚硝酸钠和酸肟化,最后与硫脲环合制备去甲氨噻肟酸乙酯(山东化工,2007,36(10),4~6)。该工艺能耗较高、单元操作多、生产周期长、后处理较麻烦。
(三)发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点,提供一种工艺合理、条件温和、反应收率高、操作简便、生产周期短、后处理简便、生产成本低的去甲氨噻肟酸乙酯的制备方法。
本发明采用的技术方案是:
一种去甲氨噻肟酸乙酯的制备方法,所述方法包括如下顺序步骤:
(1)于-20~80℃下将C1~C6的亚硝酸酯滴入乙酰乙酸乙酯(I)的C1~C6的醇溶液A中,进行肟化反应1~12小时,制得2-羟亚氨基乙酰乙酸乙酯(II)的醇溶液;(2)于-20~50℃下往步骤(1)所得反应液中滴加溴素的C1~C6的醇溶液B,进行溴代反应1~10小时,制得4-溴代-2-羟亚氨基乙酰乙酸乙酯(III)的醇溶液;(3)将步骤(2)所得反应液于-5~40℃下滴入硫脲的水溶液中,调节pH为4.0~5.0、进行环合反应2~12小时后,调节pH为7.0±0.2,过滤取滤渣,得到淡黄色的去甲氨噻肟酸乙酯(IV);所述乙酰乙酸乙酯、亚硝酸酯、溴素、硫脲物质的量之比为1.0∶0.8~4.0∶0.5~2.0∶0.5~4.0。
本发明涉及反应式如下:
所述C1~C6的亚硝酸酯优选为亚硝酸正丙酯。
所述C1~C6的醇优选为乙醇。
所述的步骤(1)中的醇溶液A的质量为乙酰乙酸乙酯质量的0.2~10倍,所述的步骤(2)中的醇溶液B的质量为乙酰乙酸乙酯质量的0.2~10倍。
所述硫脲的水溶液的质量浓度为5~30%。
所述乙酰乙酸乙酯、亚硝酸酯、溴素、硫脲物质的量之比优选为1.0∶1.5~2.0∶1.1~1.3∶1.5~2.0。
所述步骤(3)中,以10%的无机碱溶液调节反应体系pH值,所述无机碱为下列之一或其中两种以上的混合物:碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾。
所述无机碱优选为碳酸氢钠。
优选的,所述步骤(1)中肟化反应在-2~5℃下进行,反应时间6~8小时;所述步骤(2)中溴代反应在5~10℃下进行,反应时间6~8小时;所述步骤(3)中环合反应在25~30℃下进行,反应时间7~9小时。
优选的,所述方法按如下顺序步骤进行:(1)于0℃下将亚硝酸正丙酯滴入乙酰乙酸乙酯的乙醇溶液中,进行肟化反应7小时;(2)于8℃下往步骤(1)所得反应液中滴加溴素的乙醇溶液,进行溴代反应6小时;(3)将步骤(3)所得反应液于28℃下滴入20%硫脲水溶液中,同时滴加10%的碳酸氢钠溶液调节反应体系pH为4.0~5.0,进行环合反应时间为8小时后,用10%碳酸氢钠溶液调节反应体系pH为7.0±0.2,过滤取滤渣,得所述去甲氨噻肟酸乙酯;所述乙酰乙酸乙酯、亚硝酸正丙酯、溴素、硫脲的物质的量之比为1.0∶1.5∶1.3∶2.0,所述的步骤(1)中的乙醇溶液A的质量为乙酰乙酸乙酯质量的3~6倍,所述的步骤(2)中的乙醇溶液B的质量为乙酰乙酸乙酯质量的3~6倍。
本发明与现有技术相比,其创新点在于:
a)采用亚硝酸酯替代亚硝酸钠作肟化剂,在醇溶液中与乙酰乙酸乙酯进行肟化反应,所得中间体无需分离提纯,可直接用于溴代反应。
b)先肟化后溴代,避免了竞争性溴代反应的发生,而且所得溴代中间体无需分离提纯,可直接用于环合反应,简化了操作工序。
c)该方法从源头上避免使用二氯甲烷、三氯甲烷、硫酰氯、醋酸钠、亚硝酸钠、氨水等试剂,大大降低了“三废”产生量。
本发明有益效果主要体现在:肟化及溴代中间体均无需分离纯化,直接用于下一步反应,从而简化了操作工序,路线先进、反应条件温和、简化了操作工序、避免单元操作、后处理简单、生产成本低、收率较高、“三废”产生量少,具有较大的实施价值和社会经济效益。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此:
实施例1:
投料物质的量之比为乙酰乙酸乙酯∶亚硝酸正丙酯∶溴素∶硫脲=1.0∶1.5∶1.3∶2.0。无机碱为碳酸氢钠;醇类溶剂为乙醇,总用量为乙酰乙酸乙酯投入质量的6倍。
(1)在3L三口烧瓶中,加入乙酰乙酸乙酯(208.0g,1.6mol)、乙醇(624.0g),0℃(t1)下缓慢滴加亚硝酸正丙酯(213.6g,2.4mol),肟化反应时间为8小时(T1),所得反应液直接用于溴代反应。
(2)在8℃下(t2),滴加溴素(332.8g,2.08mol)和乙醇(624.0g)的混合液,溴代反应时间为6小时(T2),所得反应液直接用于环合反应。
(3)在3L四口烧瓶中,加入硫脲(243.2g,3.2mol)的水溶液(浓度20%),控温28℃(t3),同时滴加上述反应液和10%碳酸氢钠水溶液,调节体系pH值为4.0~5.0,环合反应为9小时(T3),继续用10%碳酸氢钠水溶液调体系pH值为7.0±0.2。过滤、真空干燥,得淡黄色固体,收率为77.4%,熔点为185.5~186.0℃,HPLC纯度为99.37%。
实施例2:
投料物质的量比为乙酰乙酸乙酯∶亚硝酸正丙酯∶溴素∶硫脲=1.0∶2.0∶1.1∶1.5。无机碱为碳酸钠;醇类溶剂为正丙醇,总用量为乙酰乙酸乙酯投入质量的6倍(步骤(1)和步骤(2)中正丙醇用量各为乙酰乙酸乙酯质量的3倍)。
其他同实施例1。收率为77.1%,熔点为185.5~186.1℃,HPLC纯度为99.45%。
实施例3:
投料物质的量比为乙酰乙酸乙酯∶亚硝酸正丙酯∶溴素∶硫脲=1.0∶0.8∶1.1∶4.0。无机碱为氢氧化钠;醇类溶剂为甲醇,总用量为乙酰乙酸乙酯投入质量的15倍(步骤(1)中甲醇用量为乙酰乙酸乙酯的10倍,步骤(2)中甲醇用量为乙酰乙酸乙酯的5倍)。
其他同实施例1。制得去甲氨噻肟酸乙酯,收率为72.6%,熔点为185.6~186.1℃,HPLC纯度为99.51%。
实施例4:
投料物质的量比为乙酰乙酸乙酯∶亚硝酸异丙酯∶溴素∶硫脲=1.0∶4.0∶2.0∶4.0。无机碱为氢氧化钠;醇类溶剂为正戊醇,总用量为乙酰乙酸乙酯投入质量的20倍(步骤(1)中正戊醇用量为乙酰乙酸乙酯的10倍,步骤(2)中正戊醇用量为乙酰乙酸乙酯的10倍)。
其他同实施例1。收率为70.3%,熔点为185.4~186.1℃,HPLC纯度为99.36%。
实施例5:
投料物质的量比为乙酰乙酸乙酯∶亚硝酸正丁酯∶溴素∶硫脲=1.0∶0.8∶0.5∶0.5。无机碱为碳酸氢钾;有机溶剂为正丁醇,总用量为乙酰乙酸乙酯投入质量的0.4倍(步骤(1)中正丁醇用量为乙酰乙酸乙酯的0.2倍,步骤(2)中正丁醇用量为乙酰乙酸乙酯的0.2倍)。
其他同实施例1。收率为37.5%,熔点为185.5~186.1℃,HPLC纯度为99.21%。
实施例6:
投料物质的量比为乙酰乙酸乙酯∶亚硝酸异丁酯∶溴素∶硫脲=1.0∶1.5∶1.3∶1.5。无机碱为碳酸氢钠;醇类溶剂为乙二醇∶乙醇=1∶1(V/V),总用量为乙酰乙酸乙酯投入质量的10倍(步骤(1)中醇用量为乙酰乙酸乙酯的5倍,步骤(2)中醇用量为乙酰乙酸乙酯的5倍)
其他同实施例1。收率为75.0%,熔点为185.6~186.1℃,HPLC纯度为99.32%。
实施例7:
投料物质的量比为乙酰乙酸乙酯∶亚硝酸正丙酯∶溴素∶硫脲=1.0∶1.5∶1.3∶2.0。无机碱为碳酸氢钠;醇类溶剂为乙醇,总用量为乙酰乙酸乙酯投入质量的10倍(步骤(1)中乙醇用量为乙酰乙酸乙酯的5倍,步骤(2)中乙醇用量为乙酰乙酸乙酯的5倍)。硫脲水溶液的浓度为30%。反应温度t1=5℃,t2=5℃,t3=30℃;反应时间T1=6h,T2=8h,T3=7h。
其他同实施例1。收率为77.2%,熔点为185.6~186.1℃,HPLC纯度为99.43%。
实施例8:
投料物质的量比为乙酰乙酸乙酯∶亚硝酸叔丁酯∶溴素∶硫脲=1.0∶2.0∶1.1∶1.5。无机碱为碳酸钾;醇类溶剂为异丁醇,总用量为乙酰乙酸乙酯投入质量的15倍(步骤(1)中异丁醇用量为乙酰乙酸乙酯的5倍,步骤(2)中异丁醇用量为乙酰乙酸乙酯的10倍)。硫脲水溶液的浓度为5%。反应温度t1=-20℃,t2=50℃,t3=35℃;反应时间T1=12h,T2=1h,T3=2h。
其他同实施例1。收率为70.1%,熔点为185.1~186.3℃,HPLC纯度为99.09%。
实施例9:
投料物质的量比为乙酰乙酸乙酯∶亚硝酸正戊酯∶溴素∶硫脲=1.0∶2.0∶1.3∶1.5。无机碱为氢氧化钾;醇类溶剂为叔丁醇,总用量为乙酰乙酸乙酯投入质量的15倍(步骤(1)中叔丁醇用量为乙酰乙酸乙酯的5倍,步骤(2)中叔丁醇用量为乙酰乙酸乙酯的10倍);硫脲水溶液的浓度为10%;反应温度t1=80℃,t2=-20℃,t3=-5℃;反应时间T1=1h,T2=10h,T3=12h。
其他同实施例1。收率为77.0%,熔点为185.5~186.0℃,HPLC纯度为99.32%。
实施例10:
投料物质的量比为乙酰乙酸乙酯∶亚硝酸新戊酯∶溴素∶硫脲=1.0∶4.0∶1.3∶4.0。无机碱为碳酸钠;醇类溶剂为异丙醇,总用量为乙酰乙酸乙酯投入质量的20倍(步骤(1)中异丙醇用量为乙酰乙酸乙酯的10倍,步骤(2)中异丙醇用量为乙酰乙酸乙酯的10倍);硫脲水溶液的浓度为15%;反应温度t1=-2℃,t2=10℃,t3=25℃;反应时间T1=7h,T2=6h,T3=8h。
其他同实施例1。收率为76.9%,熔点为185.5~186.1℃,HPLC纯度为99.36%。
实施例11:
投料物质的量比为乙酰乙酸乙酯∶亚硝酸异戊酯∶溴素∶硫脲=1.0∶1.5∶1.5∶2.0。无机碱为碳酸氢钠;醇类溶剂为新戊醇,总用量为乙酰乙酸乙酯投入质量的10倍(步骤(1)中新戊醇用量为乙酰乙酸乙酯的5倍,步骤(2)中新戊醇用量为乙酰乙酸乙酯的5倍);硫脲水溶液的浓度为25%;反应温度t1=-2℃,t2=5℃,t3=30℃;反应时间T1=8h,T2=8h,T3=7h。
其他同实施例1。收率为73.5%,熔点为185.5~186.1℃,HPLC纯度为99.21%。
实施例12:
投料物质的量比为乙酰乙酸乙酯∶亚硝酸正丙酯∶溴素∶硫脲=1.0∶0.8∶1.1∶1.5。无机碱为碳酸氢钾;醇类溶剂为异戊醇,总用量为乙酰乙酸乙酯投入质量的3倍(步骤(1)中异戊醇用量为乙酰乙酸乙酯的2倍,步骤(2)中异戊醇用量为乙酰乙酸乙酯的1倍);硫脲水溶液的浓度为30%;反应温度t1=5℃,t2=-20℃,t3=40℃;反应时间T1=6h,T2=10h,T3=2h。
其他同实施例1。收率为65.8%,熔点为185.0~186.3℃,HPLC纯度为99.02%。
实施例13:
投料物质的量比为乙酰乙酸乙酯∶亚硝酸正丙酯∶溴素∶硫脲=1.0∶1.5∶1.3∶1.0。无机碱为碳酸氢钠∶氢氧化钠=1∶2(质量比);醇类溶剂为乙醇,总用量为乙酰乙酸乙酯投入质量的6倍(步骤(1)中乙醇用量为乙酰乙酸乙酯的3倍,步骤(2)中乙醇用量为乙酰乙酸乙酯的3倍);硫脲水溶液的浓度为30%;反应温度t1=0℃,t2=-20℃,t3=30℃;反应时间T1=7h,T2=10h,T3=7h。
其他同实施例1。收率为72.6%,熔点为185.5~186.2℃,HPLC纯度为99.37%。