(三)发明内容
本发明的目的是提供一种反应条件温和、操作简便、反应收率高、环境友好的、具有较好推广应用前景的3-(2-氯乙基)-2-甲基-9-苄氧基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的合成方法。
本发明在前述文献报道路线二的基础上,改用双(三氯甲基)碳酸酯(BTC)替代三氯氧磷,在催化剂的作用下与9-羟基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮进行氯代反应,从源头上革除了磷污染源,反应过程中只产生二氧化碳和氯化氢,并且氯化氢可通过两级降膜吸收制备稀盐酸用于其他合成用途,因而环境相对友好。
为实现本发明目的,本发明采用技术方案如下:
一种帕潘立酮中间体——如式(I)所示的9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的化学合成方法:如式(II)所示的9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮和双(三氯甲基)碳酸酯以有机溶剂为反应溶剂,在催化剂条件下,于50-90℃反应2~4小时,反应完毕,反应液经分离纯化得到如式(I)所示的9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮;所述催化剂为下列化合物之一或两种以上任意组合的混合物:N,N-二甲基甲酰胺(III)、N-甲酰基吗啉(IV)、N-甲基-N-甲酰基苯胺(V),N-甲酰基苯骈三氮唑(VI)或N-甲酰基-3-甲基苯骈吡唑(VII),所述的9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮、双(三氯甲基)碳酸酯、催化剂投料物质的量比为1∶0.34~2∶0.05~1.0。
本发明的反应过程推荐以TLC跟踪反应,检测反应终点。
进一步,本发明推荐的合成方法步骤如下:如式(II)所示的9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮和催化剂溶于有机溶剂A中,在50-90℃下滴加溶解了双(三氯甲基)碳酸酯的有机溶剂B的溶液,滴完后继续在此温度下反应2~4小时,反应完毕反应液经分离纯化得到如式(I)所示的9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮;所述的有机溶剂A与有机溶剂B相同,所述的有机溶剂A和有机溶剂B为下列之一:甲苯、氯苯、二甲苯、2-甲基四氢呋喃、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷或1,1,2,2-四氯乙烷等,优选为2-甲基四氢呋喃或甲苯。这里所说的有机溶剂A与有机溶剂B只是指反应过程中不同步骤中的有机溶剂,在本发明中有机溶剂A、有机溶剂B推荐取相同的有机溶剂。
更进一步,本发明所用的反应溶剂的总质量(指有机溶剂A和有机溶剂B的总质量)为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的4~25倍,优选4~13倍。所述的有机溶剂A的用量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的1~10倍,优选1~5倍;有机溶剂B的用量为双(三氯甲基)碳酸酯质量的3~15倍,优选3~8倍。
再进一步,本发明所述的9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为的物质的量比为1∶0.34~2∶0.05~1.0,优选为1∶0.34~1.0∶0.05~0.2。
本发明所述的分离纯化方法为:反应液倒入冰水中,冰水质量约为9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的1~5倍,然后用20-30%的氢氧化钠水溶液中和至pH为6~7,搅拌,静置分层,分离得到有机层A与水层,水层用与反应溶剂一致的有机溶剂萃取,分离得到的有机层B与前部分有机层A合并,然后用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,蒸去溶剂后加入9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量1~3倍的异丙醇重结晶,得到产物9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮。
较为具体的,推荐所述的9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的化学合成方法按照如下步骤进行:
如式(II)所示的9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮和催化剂溶于以2-甲基四氢呋喃或甲苯为反应溶剂的有机溶剂A中,在50-90℃下滴加溶解了双(三氯甲基)碳酸酯的反应溶剂B的溶液,滴完后继续在此温度下反应2~4小时,反应液倒入冰水中,冰水质量约为9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的2~4倍,然后用20-30%的氢氧化钠水溶液中和至pH为6~7,搅拌,静置分层,分离得到有机层A,水层用与反应溶剂一致的有机溶剂萃取,分离得到的有机层B与前部分有机层A合并,然后用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,蒸去溶剂后加入9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量1~3倍的异丙醇重结晶,得到产物9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮。所述的9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮、双(三氯甲基)碳酸酯、催化剂的物质的量比为1∶0.34~0.4∶0.1~0.15;通常所述的反应溶剂的总质量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的4~13倍,其中有机溶剂A的用量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的1~5倍,有机溶剂B的用量为双(三氯甲基)碳酸酯质量的3~8倍。
本发明与现有的9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的化学合成方法相比,具有以下有益效果:
1、采用环境友好的氯代试剂双(三氯甲基)碳酸酯(BTC)替代三氯氧磷在催化剂的作用下与9-羟基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮进行氯代反应,从源头上革除了磷污染源。
2、生产工艺环境友好,反应过程操作方便,与采用三氯氧磷的现有工艺相比,分离纯化过程中有机层与水层分层界面清晰,减少了产品流失,降低了提纯难度,提高了目标产物收率。
(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:
实施例一
投料物质的量比为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂=1∶0.34∶0.05;所用有机溶剂为1,2-二氯乙烷,溶解9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的有机溶剂的质量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的1倍,用于溶解双(三氯甲基)碳酸酯的有机溶剂的质量为双(三氯甲基)碳酸酯质量的3倍;催化剂为N,N-二甲基甲酰胺。
在装有温度计、回流冷凝管和机械搅拌的500ml四口烧瓶内,加入9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮(100.0g,0.32mol)、N,N-二甲基甲酰胺(1.17g,0.016mol)、1,2-二氯乙烷(100.0g),控制在50-55℃下滴加溶解了双(三氯甲基)碳酸酯(32.3g,0.11mol)的1,2-二氯乙烷(96.9g)溶液,滴完后继续在此温度下反应TLC跟踪反应,检测反应终点,反应2小时,,反应液倒入200ml冰水中,用20%的氢氧化钠水溶液中和至pH为6,搅拌,静置分层,分离得到有机层A与水层,水层用与反应溶剂一致的有机溶剂萃取,分离得到的有机层B与前部分有机层A合并,然后用100ml饱和食盐水洗涤,20g无水硫酸钠干燥,蒸去溶剂后加入127ml异丙醇重结晶,得到9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮产物63.6g,收率60.6%,含量92.3%(HPLC)。1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)=8.60(dd,J=1.2,4.8Hz,1H,ArH),7.47-7.33(m,5H,ArH),6.91(dd,J=2.0,6.8Hz,2H,ArH),5.40(s,2H,CH2),3.83(t,J=5.6Hz,2H,CH2),3.21(t,J=5.6Hz,2H,CH2),2.65(s,3H,CH3);13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)=162.0,157.9,150.6,143.5,135.5,128.8,128.3,126.9,119.2,113.9,112.9,112.6,71.5,42.6,30.6,23.3;MS(ESI)m/z:329.2[(M+1)+];
实施例二
有机溶剂更改为三氯甲烷,溶解9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的有机溶剂的质量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的1倍,用于溶解双(三氯甲基)碳酸酯的有机溶剂的质量为双(三氯甲基)碳酸酯质量的3倍;其他配比及操作同实施例一,得到9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮产物65.7g,收率62.6%,含量92.8%(HPLC),其他谱图数据同实施例一。
实施例三
有机溶剂更改为1,1,2,2-四氯乙烷,溶解9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的有机溶剂的质量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的1倍,用于溶解双(三氯甲基)碳酸酯的有机溶剂的质量为双(三氯甲基)碳酸酯质量的3倍;滴加双(三氯甲基)碳酸酯溶液的温度更改为65~70℃,其他配比及操作同实施例一,得到9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮产物62.0g,收率59.0%,含量91.6%(HPLC),其他谱图数据同实施例一。
实施例四
投料物质的量比为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂=1∶0.4∶0.2;9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮(100.0g,0.32mol),所用有机溶剂为甲苯,溶解9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的有机溶剂的用量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的3倍,用于溶解双(三氯甲基)碳酸酯的有机溶剂的用量为双(三氯甲基)碳酸酯质量的8倍;催化剂为N-甲基-N-甲酰基苯胺;反应容器更改为2000ml四口烧瓶;滴加双(三氯甲基)碳酸酯溶液的温度更改为65~70℃。
其他操作同实施例一,得到9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮产物86.1g,收率82.0%,含量97.0%(HPLC)。
实施例五
投料物质的量比为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂=1∶0.4∶0.2;9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮(100.0g,0.32mol),所用有机溶剂为二甲苯,溶解9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的有机溶剂的用量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的3倍,用于溶解双(三氯甲基)碳酸酯的有机溶剂的用量为双(三氯甲基)碳酸酯质量的8倍;催化剂为N-甲基-N-甲酰基苯胺;反应容器更改为2000ml四口烧瓶;滴加双(三氯甲基)碳酸酯溶液的温度更改为85~90℃,滴完后保温反应时间为3小时。
其他操作同实施例一,得到9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮产物85.1g,收率81.0%,含量96.8%(HPLC)。
实施例六
投料物质的量比为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂=1∶0.68∶0.2;9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮(100.0g,0.32mol),所用有机溶剂为甲苯,溶解9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的有机溶剂的用量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的3倍,用于溶解双(三氯甲基)碳酸酯的有机溶剂的用量为双(三氯甲基)碳酸酯质量的8倍;催化剂为N-甲基-N-甲酰基苯胺;反应容器更改为2000ml四口烧瓶;滴加双(三氯甲基)碳酸酯溶液的温度更改为65~70℃,滴完后保温反应时间为4小时。
其他操作同实施例一,得到9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮产物84.0g,收率80.0%,含量96.6%(HPLC)。
实施例七
投料物质的量比为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂=1∶0.4∶0.15;9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮(100.0g,0.32mol),所用有机溶剂为2-甲基四氢呋喃,溶解9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的有机溶剂的用量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的4倍,用于溶解双(三氯甲基)碳酸酯的有机溶剂的用量为双(三氯甲基)碳酸酯质量的6倍;催化剂为N-甲酰基苯骈三氮唑;反应容器更改为2000ml四口烧瓶;滴加双(三氯甲基)碳酸酯溶液的温度更改为60~65℃,滴完后保温反应时间为4小时。
其他配比及操作同实施例一,得到9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮产物89.3g,收率85.0%,含量97.2%(HPLC)。
实施例八
投料物质的量比为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂=1.0∶2.0∶1.0;9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮(100.0g,0.32mol),所用有机溶剂为2-甲基四氢呋喃,溶解9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的有机溶剂的用量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的3倍,用于溶解双(三氯甲基)碳酸酯的有机溶剂的用量为双(三氯甲基)碳酸酯质量的10倍;催化剂为N-甲酰基苯骈三氮唑;反应容器更改为2000ml四口烧瓶;滴加双(三氯甲基)碳酸酯溶液的温度更改为60~65℃,滴完后保温反应时间为2小时。
其他操作同实施例一,得到9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮产物79.8g,收率76.0%,含量95.2%(HPLC)。
实施例九
投料物质的量比为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂=1.0∶0.4∶0.2;9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮(100.0g,0.32mol),所用有机溶剂为氯苯,溶解9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的有机溶剂的用量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的3倍,用于溶解双(三氯甲基)碳酸酯的有机溶剂的用量为双(三氯甲基)碳酸酯质量的15倍;催化剂为N-甲酰基-3-甲基苯骈吡唑;反应容器更改为3000ml四口烧瓶;滴加双(三氯甲基)碳酸酯溶液的温度更改为85~90℃,滴完后保温反应时间为3小时。
其他操作同实施例一,得到9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮产物81.9g,收率78.0%,含量97.2%(HPLC)。
实施例十
投料物质的量比为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂=1.0∶0.4∶0.15;9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮(100.0g,0.32mol),所用有机溶剂为2-甲基四氢呋喃,溶解9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的有机溶剂的用量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的10倍,用于溶解双(三氯甲基)碳酸酯的有机溶剂的用量为双(三氯甲基)碳酸酯质量的5倍;催化剂为N-甲酰基苯骈三氮唑;反应容器更改为2000ml四口烧瓶;滴加双(三氯甲基)碳酸酯溶液的温度更改为60~65℃,滴完后保温反应时间为2小时。
其他操作同实施例一,得到9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮产物83.5g,收率79.5%,含量96.7%(HPLC)。
实施例十一
投料物质的量比为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂=1.0∶0.4∶0.15;9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮(100.0g,0.32mol),所用有机溶剂为甲苯,溶解9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮的有机溶剂的用量为9-苄氧基-3-(2-羟乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮质量的3倍,用于溶解双(三氯甲基)碳酸酯的有机溶剂的用量为双(三氯甲基)碳酸酯质量的5倍;催化剂为N-甲酰基苯骈三氮唑;反应容器更改为2000ml四口烧瓶;滴加双(三氯甲基)碳酸酯溶液的温度更改为70~75℃,滴完后保温反应时间为4小时。
其他操作同实施例一,得到9-苄氧基-3-(2-氯乙基)-2-甲基-4H-吡啶并[1,2-a]嘧啶-4-酮产物92.9g,收率88.5%,含量98.2%(HPLC)。