CN102206224B - 制备(1aR,2aS,5aS,5bS)-四氢-1aH-环氧[2’,3’:3,4]环戊烷并[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2′,3′:3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮的方法。该方法包括:1)将(3aR,6aS)-3,3a,6,6a-四氢2H-环戊烷[b]呋喃2-酮于溶剂中与NBS进行反应,得到(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮;2)将(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮于有机溶剂中与碱性化合物水溶液和四丁基溴化铵进行反应,得到所述产物。本发明以Corey内酯为原料,在DMSO/H2O体系中,以NBS为亲电试剂,从exo方向进攻形成中间体,溶剂中的水再作为亲核试剂从反向开环得到稳定化合物,在弱碱处理后得到目标产物。该方法制备步骤简便,操作方便,中间体式II化合物为结晶性固体,便于提纯。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备(1aR,2aS,5aS,5bS)-四氢-1aH-环氧[2’,3’:3,4]环戊烷并[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮的方法。
背景技术
将Corey内酯1(3aR,6aS)-3,3a,6,6a-四氢2H-环戊烷[b]呋喃2-酮((3aR,6aS)-3,3a,6,6a-tetrahydro-2H-cyclopenta[b]furan-2-one)进行选择性环氧化的产物21aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2’,3’:3,4]环戊烷并[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮(1aR,2aS,5aS,5bS-tetrahydro-1aH-oxireno[2’,3’:3,4]cyclopenta[1,2-b]furan-4(5bH)-one),是前列腺素合成中的重要中间体,可与适当的有机金属化合物反应,得到连接ω链的产物3,反应式如下:
因Corey内酯1(3aR,6aS)-3,3a,6,6a-四氢-2H-环戊烷并[b]呋喃-2-酮((3aR,6aS)-3,3a,6,6a-tetrahydro-2H-cyclopenta[b]furan-2-one)中两个五元环处于顺式连接,采用常规的过酸氧化法,氧化试剂无法从空间狭小的endo面接近双键,只能从exo方向进攻得到构型错误的环氧产物4(1aS,2aS,5aS,5bR)-四氢-1aH-环氧[2′,3′:3,4]环戊烷并[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮(1aS,2aS,5aS,5bR)-tetrahydro-1aH-oxireno[2′,3′:3,4]cyclopenta[1,2-b]furan-4(5bH)-one),反应式如下:
为得到环氧产物2((1aR,2aS,5aS,5bS-tetrahydro-1aH-oxireno[2′,3′:3,4]cyclopenta[1,2-b]furan-4(5bH)-one),目前一般采用Corey的碘内酯化方法,将内酯先水解,通过碘内酯化反应得到产物6(3aS,4S,6S,6aS)-4-羟基-6-碘代六氢-2H-环戊烷并[b]呋喃-2-酮((3aS,4S,6S,6aS)-4-hydroxy-6-iodohexahydro-2H-cyclopenta[b]furan-2-one),再经内酯水解,环氧化等多步反应得到目标产物(Tetrahedron LettersNo.4,PP.311-313,1970.Pergamon Press.Printed in Great Britain.A total synthesis ofprostaglandin F2a(d1)From 2-OXABICYCLO[3.3.0]OCT-6-EN-3-ONE E.J.Corey andRyozi Noyori Department of Chemistry,Harvard University,Cambridge,Massachusetts02138),反应式如下:
该过程反应步骤多,五元环内酯水解得到的羟基酸不稳定,在酸和热等条件下极易脱水环和为内酯。所以在后处理过程中需低温处理及小心控制pH值,另外,反应以水为溶剂,而各中间体及产物在水中都有相当的溶解度,所以后处理时提取困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2′,3′:3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮的方法。
本发明提供的制备1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2′,3′:3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮的方法,包括如下步骤:
1)将式I所示(3aR,6aS)-3,3a,6,6a-四氢2H-环戊烷[b]呋喃2-酮((3aR,6aS)-3,3a,6,6a-tetrahydro-2H-cyclopenta[b]furan-2-one)于溶剂中与NBS(N-溴代琥珀酰亚胺)进行反应,反应完毕得到式II所示(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮((3aS,4R,5R,6aS)-4-bromo-5-hydroxyhexahydro-2H-cyclopenta[b]furan-2-one);
(式I) (式II)
2)将所述步骤1)所得式II所示(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮于有机溶剂中与碱性化合物的水溶液和四丁基溴化铵进行反应,反应完毕后得到所述式III所示1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2′,3′:3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮,
(式III)。
上述方法的步骤1)中,所述溶剂为由二甲基亚砜和水组成的混合液,所述二甲基亚砜和水的体积比为50-90∶3,优选70∶3;所述(3aR,6aS)-3,3a,6,6a-四氢2H-环戊烷[b]呋喃2-酮、所述溶剂与NBS的用量比为10g∶50-90ml∶18g,具体可为10g∶50-70ml∶18g或10g∶70-90ml∶18g,优选10g∶70ml∶18g;反应步骤中,温度为0-30℃,具体为20-25℃、20-30℃或25-30℃,优选25℃,时间为1-16小时,具体可为1-4小时、 1-10小时或4-10小时,优选1小时。
所述步骤2)中,所述有机溶剂选自四氢呋喃和丙酮中的至少一种,优选四氢呋喃;所述碱性化合物的水溶液中,碱性化合物选自无水碳酸钾、无水碳酸钠和二氮杂二环(DBU)中的至少一种,优选无水碳酸钾。所述步骤1)所得化合物(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮、有机溶剂、碱性化合物的水溶液和四丁基溴化铵的用量比为1-3g∶15-20ml∶10-15ml∶0.3g-3.0g,具体可为1-2g∶15-20ml∶10-ml∶0.5g-2.8g或2-3g∶20ml∶10-15ml∶0.5-1.0g,优选2g∶20ml∶10ml∶0.5g;所述反应步骤中,温度为10-40℃,具体可为20-38℃、20-35℃或35-38℃,优选20℃,时间为3-6小时,优选4小时。
所述制备1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2′,3′:3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮的方法,还包括如下步骤:在所述步骤2)反应完毕后,调节反应体系中的水相pH值至中性后,用二氯甲烷萃取,萃取完毕后将有机相干燥,得到所述1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2′,3′:3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮。
本发明以Corey内酯(3aR,6aS)-3,3a,6,6a-四氢2H-环戊烷[b]呋喃2-酮((3aR,6aS)-3,3a,6,6a-tetrahydro-2H-cyclopenta[b]furan-2-one)为原料,在DMSO/H2O体系中,以NBS为亲电试剂,从exo方向进攻形成中间体化合物(式II‘)(该化合物为反应中的活性中间体,非稳定存在的化合物),溶剂中的水再作为亲核试剂从反向开环得到稳定化合物9((3aS,4R,5R,6aS)-4-bromo-5-hydroxyhexahydro-2H-cyclopenta[b]furan-2-one),在弱碱处理后得到目标产物21aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2′,3′:3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮,反应方程式如下:
(式I) (式II‘) (式II) (式III)
本发明提供的制备1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2′,3′:3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮的方法,步骤简便,操作方便,中间体式II化合物为结晶性固体,可以使用通用的提纯方法提纯,方便得到纯度高的产品。
附图说明
图1a、图1b和图1c均为实施例1制备所得化合物(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代 六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮的核磁氢谱。
图2为实施例1制备所得化合物(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮的红外检测谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明并不限于以下实施例。下述实施例中所述方法如无特别说明,均为常规方法,所述原料如无特别说明,均能从公开商业途径购买得到。
实施例1
1)取10克式I所示(3aR,6aS)-3,3a,6,6a-四氢2H-环戊烷[b]呋喃2-酮溶于由70毫升DMSO和3毫升水组成的混合液中,冰水浴下,缓慢加入18克NBS,略有升温,控制温度不超过30℃,加完后于25℃搅拌反应1小时至TLC检测无原料,减压蒸去大部分溶剂,控制加热温度不超过65度。剩余物用200毫升乙酸乙酯溶解,用盐水洗2次,合并有机相,用无水硫酸钠干燥,浓缩,柱层析,用体积比为1∶2的由乙酸乙酯和二氯甲烷组成的混合液淋洗,产物用二氯甲烷重结晶,得到化合物(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮的白色晶体12克。该化合物的核磁氢谱检测结果如图1a、图1b和图1c所示,红外检测结果如图2所示,由图1a、图1b、图1c和图2可知,所得化合物结构正确,为式II所示(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮。
2)取2克步骤1)所得化合物(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮溶于20毫升有机溶剂四氢呋喃THF,缓慢滴加3克无水碳酸钾溶于10毫升水的溶液,略有升温,再加入0.5g的四丁基溴化铵作为催化剂,20℃搅拌反应4小时,TLC检测无原料,分出上层的有机相,水相用1N盐酸调至中性,用二氯甲烷萃取2次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,浓缩得到1.1克本发明提供的1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2′,3′:3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮,产率为86.8%,纯度97.4%。该产物的核磁氢谱检测结果如下所示:H-NMR:(【α】D-115°);δ2.15(1H,ddd,J 4,51.1,J5.5,16.1,and J5,6 6.7Hz,5-Hexo),2.51(1H,d,5-Hendo),2.75-2.6(3H,m,9-Hz),3.00(1H,m,1-H),3.62(1H,s,4-H),3.63(1H,s,2-H),4.98(1H,dt,6-H).The spectrumwas identical to that of an authentic sample(cf.also ref.27)。由上可知,该化合物结构正确,为式III所示目标化合物1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2′,3′:3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮。
实施例2
1)取10克式I所示(3aR,6aS)-3,3a,6,6a-四氢2H-环戊烷[b]呋喃2-酮溶于由50毫 升DMSO和3毫升水组成的混合液中,冰水浴下,缓慢加入18克NBS,略有升温,控制温度不超过30℃,加完后于30℃搅拌反应4小时至TLC检测无原料,减压蒸去大部分溶剂,控制加热温度不超过65度。剩余物用200毫升乙酸乙酯溶解,用盐水洗2次,合并有机相,用无水硫酸钠干燥,浓缩,柱层析,用体积比为1∶2的由乙酸乙酯和二氯甲烷组成的混合液淋洗,产物用二氯甲烷重结晶,得到式II所示化合物(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮的白色晶体12克。
2)取1克步骤1)所得化合物(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮溶于15毫升丙酮,缓慢滴加3克无水碳酸钠溶于10毫升水的溶液,略有升温,再加入2.8g的四丁基溴化铵作为催化剂,35℃搅拌反应4小时,TLC检测无原料,分出上层的有机相,水相用1N盐酸调至中性,用二氯甲烷萃取2次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,浓缩得到0.51克本发明提供的式III所示1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2′,3′:3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮,产率为80.5%,纯度为97.7%。该产物的核磁氢谱检测结果与实施例1所得核磁氢谱检测结果无实质性差别,此处不再熬述。
实施例3
1)取10克式I所示(3aR,6aS)-3,3a,6,6a-四氢2H-环戊烷[b]呋喃2-酮溶于由90毫升DMSO和3毫升水组成的混合液中,冰水浴下,缓慢加入18克NBS,略有升温,控制温度不超过30℃,加完后于20℃搅拌反应10小时至TLC检测无原料,减压蒸去大部分溶剂,控制加热温度不超过65度。剩余物用200毫升乙酸乙酯溶解,用盐水洗2次,合并有机相,用无水硫酸钠干燥,浓缩,柱层析,用体积比为1∶2的由乙酸乙酯和二氯甲烷组成的混合液淋洗,产物用二氯甲烷重结晶,得到式II所示化合物(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮的白色晶体12克。
2)取3克步骤1)所得化合物(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮溶于40毫升THF,缓慢滴加6克DBU于38℃搅拌反应4小时,TLC检测无原料,分出上层的有机相,水相用1N盐酸调至中性,用二氯甲烷萃取2次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,浓缩得到1.39克本发明提供的式III所示1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2′,3′:3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮,产率为73%,纯度为96.9%。该产物的核磁氢谱检测结果与实施例1所得核磁氢谱检测结果无实质性差别,此处不再熬述。
Claims (11)
1.一种制备式III所示1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2',3':3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮的方法,包括如下步骤:
1)将式I所示(3aR,6aS)-3,3a,6,6a-四氢2H-环戊烷[b]呋喃2-酮于溶剂中与NBS进行反应,反应完毕得到式II所示(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮;
2)将所述步骤1)所得式II所示(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮于有机溶剂中与碱性化合物的水溶液和四丁基溴化铵进行反应,反应完毕后得到所述式III所示1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2',3':3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮,
所述步骤1)中,所述溶剂为由二甲基亚砜和水组成的混合液,所述二甲基亚砜和水的体积比为50-90:3;所述(3aR,6aS)-3,3a,6,6a-四氢2H-环戊烷[b]呋喃2-酮、所述溶剂与NBS的用量比为10g:50-90ml:18g。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述二甲基亚砜和水的体积比为70:3;所述(3aR,6aS)-3,3a,6,6a-四氢2H-环戊烷[b]呋喃2-酮、所述溶剂与NBS的用量比为10g:70ml:18g。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤1)反应步骤中,温度为0-30℃,时间为1-16小时。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:所述步骤1)反应步骤中,温度为 25℃,时间为1小时。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤2)中,所述有机溶剂选自四氢呋喃和丙酮中的至少一种;所述碱性化合物的水溶液中,碱性化合物选自无水碳酸钾、无水碳酸钠和二氮杂二环中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述步骤2)中,所述有机溶剂选自四氢呋喃;所述碱性化合物的水溶液中,碱性化合物选自无水碳酸钾。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤2)中,所述(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮、有机溶剂、碱性化合物的水溶液和四丁基溴化铵的用量比为1-3g:15-20ml:10-15ml:0.3g-3g。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:所述步骤2)中,所述(3aS,4R,5R,6aS)-4-溴-5-羟基代六氢-2H-环戊烷[b]呋喃-2酮、有机溶剂、碱性化合物的水溶液和四丁基溴化铵的用量比为2g:20ml:10ml:0.5g。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤2)反应步骤中,温度为10-40℃,时间为3-6小时。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:所述步骤2)反应步骤中,温度为20℃,时间为4小时。
11.根据权利要求1-10任一所述的方法,其特征在于:所述制备1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2',3':3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮的方法,还包括如下步骤:在所述步骤2)反应完毕后,调节反应体系中的水相pH值至中性后,用二氯甲烷萃取,萃取完毕后将有机相干燥,得到所述1aR,2aS,5aS,5bS-四氢-1aH-环氧[2',3':3,4]环戊烷[1,2-b]呋喃-4(5bH)-酮。
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