CN101486676B - 氰甲基吡啶化合物的制备方法 - Google Patents
氰甲基吡啶化合物的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种氰甲基卤代吡啶的制备方法,涉及制备医药中间体氰甲基卤代吡啶的方法。它由卤代吡啶甲酸化合物经过酯化反应,还原反应,卤代反应,最后氰基取代反应制得所需产物。本发明提供的方法不仅原料易得,操作简便,而且产率较高。
Description
技术领域
本发明涉及制备医药中间体氰甲基卤代吡啶的方法。
背景技术
氰甲基卤代吡啶,特别是邻位卤代的氰甲基吡啶,由于具有活泼的亚甲基、氰基和卤素等活性基团,在制备杂环并吡啶衍生物中是特别有价值的中间产物。而杂环并吡啶衍生物的特征是治疗心血管疾病、神经中枢系统疾病药物的基本骨架(US 2005/0054631A1)。
据已知方法,制备例如2-氯-3-氰甲基吡啶是如下进行的:
首先用3-溴吡啶和乙腈在KNH2作用下生成3-氰甲基吡啶,产率80%(IzvestiyaAkademii Nauk SSSR,Seriya Khimicheskaya,1981,12,2812-15)。3-氰甲基吡啶用双氧水氧化成3-氰甲基吡啶氮氧化物,产率87%(J.Am.Chem.Soc.1959,81,740-744)。然后,3-氰甲基吡啶氮氧化物再和三氯氧磷在二氯甲烷中反应生成2-氯-3-氰甲基吡啶,产率37%(Synthesis 1992,6,528-530)。此方法的缺点是产率比较低,而且用三氯氧磷氯化时容易同时生成4-氯-3-氰甲基吡啶和2-氯-5-氰甲基吡啶等副产物,造成产物分离困难,这使得难以应用于工业规模的生产中。
作为另一个替代方法,3-溴-4-氰甲基吡啶可根据下制备:
3-溴-4甲基吡啶用38%双氧水氧化生成3-溴-4-甲基氮氧化物。3-溴-4-甲基吡啶氮氧化物和对甲苯磺酰氯反应,紧接加入氰化钠反应,即生成3-溴-4-氰甲基吡啶,但是产率只有19%,还有10%的二聚物(Synthesis 1992,6,528-530)。这个方法不仅产率低,伴随生成的副产物含量太大,不适应工业化规模生产。
因此,希望得到的氰甲基卤代吡啶,特别是邻位卤代的氰甲基吡啶可行的制备方法,其可避免已知方法中的产率低,副产物多而导致分离纯化困难的问题。现在,这些已知的缺陷可用本发明的方法来解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原料易得,操作简便,而且产率较高的氰甲基卤代吡啶的制备方法。
本方法以结构式1所示的吡啶甲酸为原料,经过酰氯化,酯化,还原,卤代和氰基化得到结构式2所示的氰甲基吡啶,
其中X为氯,溴或碘,R为C1~C4的烷基。
与现有技术中已知的方法相比,根据本发明的方法的优点在于原料易得,每一步的反应条件都不苛刻,在工业化生产中很容易操作,总产率达到82.1%,显著提高了产率。
具体实施方式
基团X代表卤素中的氯,溴或碘,可在吡啶环上的任意位置,也就是在2-,3-,4-,5-,6-位。氰甲基也可以在吡啶环上的任意位置,也就是在2-,3-,4-,5-,6-位。卤素和氰甲基的相对位置可以是邻位,间位和对位的关系。
上述酰氯化试剂包括氯化亚砜,三氯化磷,五氯化磷,三氯氧磷,草酰氯;其中酰氯化试剂与物料的摩尔比为1∶1~5∶1;酰氯化反应温度为50~100℃。
上述酯化反应包括甲醇酯化,乙醇酯化,异丙醇酯化,叔丁醇酯化;其中酯化反应醇与物料的摩尔比1∶1~5∶1;酯化反应温度0~100℃。
上述还原反应试剂包括AlLiH4,NaBH4/红铝,NaBH4/MeOH,NaBH4/I2,NaBH4/AlCl3,NaBH4/ZnCl2,NaBH4/CaCl2,NaBH4/TiCl4,NaBH4/ZrCl4;其中还原剂与物料的摩尔比1∶1~12∶1,催化剂与物料摩尔比为0.01∶1~3∶1;还原反应温度为0~100℃。
上述卤代试剂包括氢氯酸,氢溴酸,氯化钠/浓硫酸,溴化钠/浓硫酸,氯化亚砜,溴化亚砜,三氯化磷,三溴化磷,五氯化磷,五溴化磷,三氯氧磷,三溴氧磷,草酰氯,草酰溴;其中卤代试剂与物料的摩尔比为1∶1~5∶1;卤代反应的温度为-10℃~30℃。
上述氰基化试剂包括氰化钠,氰化钠/碘化钠,氰化钾/碘化钾,氰化钠/碘化钾,氰化钾/碘化钠;氰基化反应溶剂包括甲醇,甲醇/水,乙醇,乙醇/水,异丙醇,异丙醇/水,二甲亚砜,二甲亚砜/水,N,N-二甲基甲胺,N,N-二甲基甲酰胺/水,N,N-二甲基乙酰胺,N,N-二甲基乙酰胺/水;其中氰基化试剂与物料的摩尔比为1∶1~12∶1,催化剂(碘化钾或碘化钠)与物料的摩尔比为0.1∶1~0.5∶1;反应温度为50~100℃。
例如2-氯-3-氰甲基吡啶的合成根据下:
以2-氯吡啶烟酸为原料,先经过酰氯化,酯化,还原,氯化,氰基化得到目标产物。具体而言是如下实现的:2-氯吡啶烟酸与3当量的氯化亚砜在甲苯溶剂中,70~100℃下反应生成2-氯吡啶甲酰氯,蒸出溶剂后,室温加入1.1当量的甲醇生成2-氯烟酸甲酯。接着2-氯烟酸甲酯在四氢呋喃溶剂中,70℃下经NaBH4/MeOH(3当量/2当量)还原生成2-氯-3-羟甲基吡啶。然后,2-氯-3-羟甲基吡啶在二氯甲烷溶剂中和3当量的氯化亚砜在0℃下反应生成2-氯3-氯甲基吡啶。最后,2-氯-3-氯甲基吡啶,5当量的氰化钠,DMSO作为溶剂,0.1当量的碘化钠作为催化剂,100℃下反应生成2-氯3-氰甲基吡啶。
与现有技术中已知的方法相比,根据本发明的方法的优点在于原料易得,每一步的反应条件都不苛刻,在工业化生产中很容易操作,总产率达到82.1%,显著提高了产率。
实施实例2-氯-3-氰甲基吡啶的合成
酰氯化,酯化得到2-氯-3-吡啶甲酯(1)
向500mL干燥的三口烧瓶中加入78.80g(0.50mol)2-氯吡啶甲酸,200mL甲苯和107mL(1.5mol)氯化亚砜,然后搅拌升温至75℃,半个小时后固体全部溶解,继续升温至110℃下反应2h。减压下蒸去过量的氯化亚砜和甲苯,得到淡黄色液体。在冰浴下加入300mL甲苯,搅拌下缓慢滴加45mL(1.1mol)甲醇,滴加完毕后恢复室温,继续搅拌1h,有大量白色固体析出。将固体过滤出来并溶于100ml水中,用二氯甲烷萃取2次(2×100mL),合并有机层,无水MgSO4干燥,过滤,蒸出溶剂后得到淡黄色的液体87.1g,产率100%。IR数据(KBr,cm-1):2955(vs),1738(vs),1580(m),1404(vs),1065(vs),743(m)。1H NMR(300.130MHz,CDCl3)δ:8.53(1H,dd,J=4.8,2.0Hz,H-6);8.18(1H,dd,J=2.0,7.8Hz,H-4);7.34(1H,dd,J=4.8,7.8Hz,H-5);3.97(2H,s,CH2)。可以认定实验生成的物质为2-氯-3-吡啶甲酯。
2-氯-3-羟甲基吡啶(2)
500mL三口烧瓶,氮气保护下加入上述所得的产物34.20g(0.20mol),400mL无水四氢呋喃,22.4g(0.60mol)硼氢化钠。将反应物加热升温至70℃,搅拌15min,400mL甲醇于恒压滴液漏斗中缓慢滴入,此时有大量气泡冒出。3h后滴加完毕,继续搅拌4h。冷却后倒入500mL的饱和氯化铵溶液中,分出有机层。水层用乙酸乙酯萃取2次(2×100mL),合并有机层,无水MgSO4干燥,过滤,滤液将溶剂旋蒸后得到淡黄色液体,冷冻后析出白色固体26.70g,产率93.0%,熔点52.6-53.4℃。IR数据(KBr,cm-1):3266(vs),2922(w),1572(m),1411(vs),1089(m),1044(vsl),798(m)。1H NMR(300.130MHz,CDCl3)δ:7.65(1H,dd,J=4.8,1.8Hz,H-6);7.32(1H,dd,J=1.8,7.8Hz,H-4);7.20(1H,dd,J=4.8,7.8Hz,H-5);4.60(2H,s,CH2)。可以认定实验生成的物质为2-氯-3-羟甲基吡啶。
2-氯-3-氯甲基吡啶(3)
250mL三口烧瓶中加入52.00g(0.36mol)2-氯-3-羟甲基吡啶和100mL二氯甲烷,0℃下搅拌溶解,77mL(1.08mol)氯化亚砜于恒压滴液漏斗中逐渐滴加入。保持0℃搅拌6h,TLC分析反应完全后,将过量的氯化亚砜蒸出,得到黄色残液。残液溶于100mL二氯甲烷中,用饱和的碳酸氢钠溶液洗涤,分出有机层并用无水MgSO4干燥,过滤,将滤液中有机溶剂蒸出得到黄色液体,冷冻后析出淡黄色结晶53.70g,产率92.1%,熔点31.6-32.0℃。IR数据(KBr,cm-1):2927(w),1565(w),1412(vs),1073(vs),753(m),697(w)。1H NMR(300.130MHz,CDCl3)δ:8.41(1H,dd,J=4.8,1.8Hz,H-6);7.89(1H,dd,J=1.8,7.8Hz,H-4);7.32(1H,dd,J=4.8,7.8Hz,H-5);4.73(2H,s,CH2)。可以认定实验生成的物质为2-氯-3-氯甲基吡啶。
2-氯-氰甲基吡啶(4)
250mL三口烧瓶中加入24.08g(0.16mol)2-氯-3-氯甲基吡啶和200mL二甲基亚砜。39.20g(0.80mol)氰化钠和2.40g(0.016mol)碘化钾溶于50mL水,加入反应瓶中,搅拌并升温至100℃。TLC跟踪,当底物2-氯-3-氯甲基吡啶消耗完后,停止反应。冷却室温后,加入乙酸乙酯分层,水层再用乙酸乙酯萃取2次(2×100mL)。合并有机层,无水MgSO4干燥,过滤,将滤液中溶剂旋蒸后得到淡黄色液体,冷冻,析出淡黄色的结晶23.20g,产率96.1%,熔点79.2-79.6℃(文献值85-86℃)。IR数据(KBr,cm-1):2951(m),2923(m),2244(m),1571(m),1409(vs),1075(vs),804(m)。1H NMR(300.130MHz,CDCl3)δ:8.44(1H,dd,J=4.8,0.96Hz,H-6);7.93(1H,dd,J=0.87,7.8Hz,H-4);7.37(1H,dd,J=4.8,7.8Hz,H-5);3.91(2H,s,CH2)。可认定实验生成的物质为2-氯-3-氰甲基吡啶。可类似于本实施例制备其他氰甲基吡啶化合物。
Claims (7)
2.根据权利要求1所述的氰甲基卤代吡啶的制备方法,其特征在于:卤代吡啶甲酸化合物包括吡啶环上有一个卤素取代基的吡啶甲酸,吡啶环上卤素和羧基的相对位置关系包括邻位,间位和对位。
3.根据权利要求1或2所述的氰甲基卤代吡啶的制备方法,其特征在于:酰氯化试剂包括氯化亚砜,三氯化磷,五氯化磷,三氯氧磷,草酰氯;其中酰氯化试剂与物料的摩尔比为1∶1~5∶1;酰氯化反应温度为50~100℃。
4.根据权利要求1或2所述的氰甲基卤代吡啶的制备方法,其特征在于:酯化反应包括甲醇酯化,乙醇酯化,异丙醇酯化,叔丁醇酯化;其中酯化反应醇与物料的摩尔比1∶1~5∶1;酯化反应温度0~100℃。
5.根据权利要求1或2所述的氰甲基卤代吡啶的制备方法,其特征在于:还原反应试剂包括AlLiH4,NaBH4/红铝,NaBH4/MeOH,NaBH4/I2,NaBH4/AlCl3,NaBH4/ZnCl2,NaBH4/CaCl2,NaBH4/TiCl4,NaBH4/ZrCl4;其中还原剂与物料的摩尔比1∶1~12∶1,催化剂与物料摩尔比为0.01∶1~3∶1;还原反应温度为0~100℃。
6.根据权利要求1或2所述的氰甲基卤代吡啶的制备方法,其特征在于:卤代试剂包括氢氯酸,氢溴酸,氯化钠/浓硫酸,溴化钠/浓硫酸,氯化亚砜,溴化亚砜,三氯化磷,三溴化磷,五氯化磷,五溴化磷,三氯氧磷,三溴氧磷,草酰氯,草酰溴;其中卤代试剂与物料的摩尔比为1∶1~5∶1;卤代反应的温度为-10℃~30℃。
7.根据权利要求1或2所述的氰甲基卤代吡啶的制备方法,其特征在于:氰基化试剂包括氰化钠,氰化钠/碘化钠,氰化钾/碘化钾,氰化钠/碘化钾,氰化钾/碘化钠;氰基化反应溶剂包括甲醇,甲醇/水,乙醇,乙醇/水,异丙醇,异丙醇/水,二甲亚砜,二甲亚砜/水,N,N-二甲基甲胺,N,N-二甲基甲酰胺/水,N,N-二甲基乙酰胺,N,N-二甲基乙酰胺/水;其中氰基化试剂与物料的摩尔比为1∶1~12∶1,催化剂与物料的摩尔比为0.1∶1~0.5∶1;反应温度为50~100℃。
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