CN102321042B - 3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法 - Google Patents
3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,以取代苯胺为起始物质,与3-取代-1,2-丙二醇通过缩合反应合成中间体(R)-(+)-3-取代苯氨基-1,2-丙二醇,二步反应制备3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮。所得产物3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮是商业上生产噁唑烷酮类抗菌剂的重要中间体。本发明二步反应制备3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮的方法,具有步骤少、操作简单、原料价廉易得、反应条件温和等特点,不仅提高了生产效率、降低了生产能耗,而且也提高了安全生产系数,降低了生产成本,减少了环境污染,是一种环境友好、低碳的绿色合成方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种药物中间体的制备方法,具体涉及一种制备噁唑烷酮抗菌剂的关键中间体3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法。
背景技术
噁唑烷酮类抗菌剂是一类作用机制不同于其他各种抗菌剂的新型抗菌剂。3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮是合成这一类药物所必需的关键中间体(参见:Steven JB,et a1.J Med Chem,1996,39(3):673—679;孟庆国、王琪、刘浚,药学学报,2003,38(10):754~759;Barbachyn,MR等,WO9507271; Barbachyn,MR等, ZL94193313.x;佩尔曼,BA等,ZL97193658.7;佩尔曼,BA等,ZL01133003.1;徐广宇等,ZL200410017127.0;Barbachyn,MR等,ZL200510048548.4)。
现有技术中,3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,大多数采用取代苯胺先与氯甲酸苄酯反应,生成的取代苯基-氨基甲酸苄酯再与缩水甘油丁酸酯反应(Steven JB,et a1.J Med Chem,1996,39(3):673—679;ZL94193313.x、WO9507271;药学学报,2003,38(10):754~759),反应式如下:
该方法的反应条件比较苛刻,需要使用丁基锂试剂和超低温(-78℃);在工业化生产时,法玛西雅厄普约翰公司的佩尔曼等对反应进行了改进,反应温度可以升高到-10℃~-28℃(ZL01133003.1、ZL03159474.3、ZL97193658.7),并用S-(+)-3-氯-1,2-丙二醇或缩水甘油取代缩水甘油丁酸酯,生产工艺更为简单。反应式如下:
中国科学院上海药物研究所的徐广宇等用取代苯胺与丙酮保护的(S)-甘油醛反应,生成的亚胺用10%钯-碳氢化,然后用氯化氢乙醇脱保护基,最后用三光气环合得到3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮(ZL200410017127.0);该方法虽然不再使用丁基锂这样的试剂,但是步骤较多,比较麻烦;反应式如下:
其中的产物Ⅲ在该文中未被公开。
郑州大学的黄强等使用取代苯胺与光气反应生成取代苯基异腈酸酯,然后与丁酸缩水甘油酯反应,最后碳酸氢钠水溶液水解得到3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮(ZL200510048548.4),该方法需要使用溴化锂和三丁基氧化磷。反应式如下:
上述方法存在各种不足,有些方法反应条件苛刻,有些方法步骤复杂;并且,其共同的缺点是使用试剂的碳原子利用率较低,例如,最早的氯甲酸苄酯-缩水甘油丁酸酯路线,试剂氯甲酸苄酯的碳原子利用率只有1/8,而总的原子利用率也只有1/9;缩水甘油丁酸酯的碳原子利用率为3/7,总的原子利用率为5/11。改良后的氯甲酸苄酯-3-氯丙二醇路线,并没有改变氯甲酸苄酯的原子利用率,而使用3-氯丙二醇最大优点是原子利用率很高,总的原子利用率提高到11/13;国内学者改良的缩水甘油醛路线,缩水甘油醛的碳原子率只有1/2;而异腈酸酯路线使用了原子利用率不高的缩水甘油丁酸酯。碳原子利用率不高,意味着反应过程中产生了有机副产物,因此,也就意味着浪费了资源,并且造成了环境的污染,不仅生产成本较高,也不符合低碳、环保绿色合成的发展趋势。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,在简化制备工艺、使反应条件温和的同时,提高碳原子的利用率,以减少对环境的污染。
为达到上述发明目的,本发明采用的技术方案是:一种3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,所述3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮的结构式为:
式中,R1为卤素,优选氟;R2为含氮杂环或取代芳环;
式中Z1为O、S或NR4,R4为胺保护基,如苄基、取代苄基、甲酸酯基、羧酸酰基、磺酰基;Z1优选O或S;
R3为C1-C4的烷基;
其中R6为C1-C6的烷基;R7为胺保护基,如苄基、取代苄基、甲酸酯基、羧酸酰基、磺酰基;R8为胺保护基,如苄基、取代苄基、甲酸酯基、羧酸酰基、磺酰基;
以结构式II的取代苯胺为原料,
式中R1、R2的定义同上,
与3-取代-1,2-丙二醇通过缩合反应合成获得中间体(R)-(+)-3-取代苯氨基-1,2-丙二醇,所述3-取代-1,2-丙二醇的结构式为,
式中,X1为离去基团,选自卤素或磺酸酯基;
所述(R)-(+)-3-取代苯氨基-1,2-丙二醇的结构式为,
式中R1、R2的定义同上,
再将化合物Ⅲ与羰基衍生物反应,即得到目标化合物,所述羰基衍生物的结构式为,
其中,X2、X3为离去基团,选自卤素、卤素取代的C1~C4烷氧基、苯甲氧基、苯氧基、邻位或间位或对位卤素或硝基取代的苯氧基、或咪唑基,X2、X3可以相同,也可以不同。
上述技术方案可以表示为:
上述技术方案中,X1选自氯、溴、甲磺酸酯基、苯磺酸酯基、对甲苯磺酸酯基、邻氯苯磺酸酯基、对氯苯磺酸酯基、邻溴苯磺酸酯基、对溴苯磺酸酯基、邻硝基苯磺酸酯基、间硝基苯磺酸酯基或对硝基苯磺酸酯基。
上述技术方案中,所述羰基衍生物选自光气、二光气、三光气、氯甲酸甲酯、氯甲酸乙酯、氯甲酸丙酯、氯甲酸丁酯、氯甲酸苄酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、氯甲酸苯酯、氯甲酸邻氯苯酯、氯甲酸对氯苯酯、氯甲酸间氯苯酯、氯甲酸邻溴苯酯、氯甲酸对溴苯酯、氯甲酸溴氯苯酯、氯甲酸邻硝基苯酯、氯甲酸对硝基苯酯、氯甲酸硝基氯苯酯、碳酸二苯酯、碳酸双邻氯苯酯、碳酸双间氯苯酯、碳酸双对氯苯酯、碳酸双邻溴苯酯、碳酸双间溴苯酯、碳酸双对溴苯酯、碳酸双邻氯硝基苯酯、碳酸双间硝基苯酯、碳酸双对硝基苯酯或碳酰二咪唑。
优选地,所述羰基衍生物选自三光气、二光气、氯甲酸苄酯、氯甲酸甲酯、氯甲酸乙酯或碳酰二咪唑。
上述技术方案中,所述取代苯胺与3-取代-1,2-丙二醇反应时,加入无机碱或有机碱作为脱酸剂,脱酸剂选自碱金属或碱土金属氢氧化物、碱金属或碱土金属碳酸盐或碳酸氢盐或有机胺。
优选地,所述脱酸剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、吡啶、喹啉或三乙胺。
上述技术方案中,所述取代苯胺与3-取代-1,2-丙二醇反应时,取代苯胺、3-取代-1,2-丙二醇、脱酸剂的物质的量的比为0.8~5:1:1~2,反应所用溶剂选自醇、醚或甲酰胺,反应温度为20~100℃。
优选地,取代苯胺、3-取代-1,2-丙二醇、脱酸剂的物质的量的比为0.8~1.5:1:1~1.5;反应所用溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、四氢呋喃、二异丙醚或DMF,反应温度为60~80℃。
上述技术方案中,(R)-(+)-3-取代苯氨基-1,2-丙二醇与羰基衍生物的物质的量的比为1:1~2;所用有机溶剂选自醇、醚或甲酰胺;反应温度为-20~20℃。
优选的技术方案,(R)-(+)-3-取代苯氨基-1,2-丙二醇与羰基衍生物的物质的量的比为1:1.5;所用有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、四氢呋喃、二异丙醚或DMF;反应温度为-5~5℃。
进一步的技术方案,(R)-(+)-3-取代苯氨基-1,2-丙二醇中间体与羰基衍生物VI反应过程中,加入脱酸剂,脱酸剂选自无机碱或有机碱;脱酸剂与中间体的摩尔比为0~4:1。
优选地,脱酸剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、吡啶、喹啉或三乙胺;脱酸剂与中间体的摩尔比为0~2.4:1。
上述技术方案中,所使用试剂3-取代-1,2-丙二醇(结构式IV)的构型为S构型,中间体(R)-(+)-3-取代苯氨基-1,2-丙二醇(结构式III)的构型为R构型,产物3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮(通式I)的构型为R构型。
本发明的产物是合成利奈唑胺(Linezolid)、雷得唑胺(Radezolid)、妥拉唑胺(Torarolide)、雷贝唑胺(Ranbezolid)等噁唑烷酮类抗菌剂的有用的关键中间体。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
本发明以结构式II之取代苯胺为原料,通过中间体(R)-(+)-3-取代苯氨基-1,2-丙二醇,二步反应制备通式I的 3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮的方法与文献方法比较,具有步骤少、操作简单、原料价廉易得、反应条件温和,避免了诸如丁基锂、叔丁醇钾这样的试剂,以及超低温、绝对无水这样的苛刻反应条件,不仅反应效率高、能耗低,而且也提高了安全生产系数,降低了生产成本,同时,本发明制备过程中所使用的试剂原子利用率高,碳原子利用率达到100%,因此,生产过程中不产生有机副产物,唯一的副产物氯化钠,对环境污染小。
因此,本发明合成效率高,能耗低,三废污染少,是一种环保友好、低碳的绿色合成方法。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述:
实施例一:
在500ml装有搅拌,冷凝器和温度计的四口瓶中加入3-氟-4-(4-吗啉基)苯胺29.4g(0.15mol),(S)-3-氯-1,2-丙二醇11.05g(0.1mol),氢氧化钠4.4g(0.11mol)和200ml乙醇,搅拌加热回流12hrs。
减压脱除溶剂,加入200ml水,搅拌1hr。抽滤,得化合物(2)的水溶液,可直接用于下步环合反应。经定量分析,内含(R)-(+)-3-(3-氟-4-吗啉苯氨基)-1,2-丙二醇23.06g。收率85.4%。
在1000ml装有搅拌,滴液漏斗和温度计的四口瓶中加入实例1中内含23.06g化合物(2)的水溶液约350ml(0.0854mol),100ml二氯乙烷。在冰盐浴冷却下,控制液温在0~5℃,缓慢滴加含11g三光气的二氯乙烷溶液120ml(0.11mol)。滴加结束,在5℃以下保温搅拌1hr。然后在该温度下滴加100g 15%氢氧化钠水溶液。滴加结束,升温至室温,保温搅拌2hrs。
反应结束,静置分层,分取有机层,水相用150ml×2二氯乙烷萃取二次。弃水相,合并有机相,用100ml饱和食盐水洗涤一次。
减压脱除二氯乙烷,脱至100ml左右加入含10g 36%盐酸的200ml水溶液,继续脱除二氯乙烷,脱尽溶剂,加入适量活性炭,搅拌脱色1hr。
抽滤,滤除不溶物。滤液中加入150ml二氯乙烷,在10℃左右用液碱调溶液PH≥11。搅拌30min,静置分层,水相用100ml×2二氯乙烷萃取二次。合并有机相,用100ml饱和食盐水洗涤一次。
减压脱除二氯乙烷,脱尽二氯乙烷,残液用乙酸乙酯/石油醚重结晶,得3-(3-氟-4-吗啉苯基)-5-羟甲基噁唑烷-2-酮,灰白色结晶21g,收率83.07%。
经检测,产品熔点127~129℃,旋光 -55°(C=0.99,CHCl3)。FAB-MSm/z:297.1[M+](100). 'H-NMR(CDCL3,300MHz) δ:7.43(dd.1H,Ar-H), 7.09(dd,!H,Ar-H), 6.96(t,1H,Ar-H), 4.73(m,3H,H-4-CH2OH), 3.87(t,4H,-CH2OCH2-), 3.76(d,1H.4-H), 3.06(t,4H,-CH2NCH2-)。
实施例二:
除3-氟-4-(4-吗啉基)苯胺的用量为19.6g(0.1mol),其余同实施例一。得化合物(R)-(+)-3-(3-氟-4-吗啉苯氨基)-1,2-丙二醇的水溶液,可直接用于下步环合反应。经定量分析,内含(R)-(+)-3-(3-氟-4-吗啉苯氨基)-1,2-丙二醇17.55g。收率65%。
实施例三:
除了用异丙醇代替乙醇外,其余同实施例一。得化合物(R)-(+)-3-(3-氟-4-吗啉苯氨基)-1,2-丙二醇的水溶液,可直接用于下步环合反应。经定量分析,内含(R)-(+)-3-(3-氟-4-吗啉苯氨基)-1,2-丙二醇19.04g。收率70.5%。
实施例四:
除了用碳酰二咪唑代替三聚光气并且不加氢氧化钠脱羧剂外,其余同实施例一。得3-(3-氟-4-吗啉苯基)-5-羟甲基噁唑烷-2-酮, 18.96g。收率75%。
实施例五:
除了用3-氟-4-(N-叔丁氧羰基哌嗪基)苯胺代替3-氟-4-(4-吗啉基)苯胺,投料摩尔比不变,其余同实施例一。得到3-[3-氟-4-(N-叔丁氧羰基哌嗪基)苯基]-5-羟甲基噁唑烷-2-酮,25.68g.收率65%。(以(S)-3-氯-1,2-丙二醇)
Claims (10)
1. 一种3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,所述3-取代苯基-5-羟甲基噁唑烷-2-酮的结构式为:
式中,R1为卤素;R2为含氮杂环或取代芳环;
式中Z1为O、S或NR4,R4为胺保护基;
R3为C1-C4的烷基;
其中R6为C1-C6的烷基;R7为胺保护基;R8为胺保护基;
其特征在于:以结构式II的取代苯胺为原料,
式中R1、R2的定义同上,
与3-取代-1,2-丙二醇通过缩合反应合成获得中间体(R)-(+)-3-取代苯氨基-1,2-丙二醇,所述3-取代-1,2-丙二醇的结构式为,
式中,X1为离去基团,选自卤素或磺酸酯基;
所述(R)-(+)-3-取代苯氨基-1,2-丙二醇的结构式为,
式中R1、R2的定义同上,
再将化合物Ⅲ与羰基衍生物反应,即得到目标化合物,所述羰基衍生物的结构式为,
其中,X2、X3为离去基团,选自卤素、卤素取代的C1~C4烷氧基、苯甲氧基、苯氧基、邻位或间位或对位卤素或硝基取代的苯氧基、或咪唑基,X2、X3可以相同,也可以不同。
2. 根据权利要求1所述3-取代苯基-5-(R)-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,其特征在于:X1选自氯、溴、甲磺酸酯基、苯磺酸酯基、对甲苯磺酸酯基、邻氯苯磺酸酯基、对氯苯磺酸酯基、邻溴苯磺酸酯基、对溴苯磺酸酯基、邻硝基苯磺酸酯基、间硝基苯磺酸酯基或对硝基苯磺酸酯基。
3. 根据权利要求1所述3-取代苯基-5-(R)-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,其特征在于:所述羰基衍生物选自光气、二光气、三光气、氯甲酸甲酯、氯甲酸乙酯、氯甲酸丙酯、氯甲酸丁酯、氯甲酸苄酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、氯甲酸苯酯、氯甲酸邻氯苯酯、氯甲酸对氯苯酯、氯甲酸间氯苯酯、氯甲酸邻溴苯酯、氯甲酸对溴苯酯、氯甲酸溴氯苯酯、氯甲酸邻硝基苯酯、氯甲酸对硝基苯酯、氯甲酸硝基氯苯酯、碳酸二苯酯、碳酸双邻氯苯酯、碳酸双间氯苯酯、碳酸双对氯苯酯、碳酸双邻溴苯酯、碳酸双间溴苯酯、碳酸双对溴苯酯、碳酸双邻氯硝基苯酯、碳酸双间硝基苯酯、碳酸双对硝基苯酯或碳酰二咪唑。
4. 根据权利要求3所述3-取代苯基-5-(R)-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,其特征在于:所述羰基衍生物选自三光气、二光气、氯甲酸苄酯、氯甲酸甲酯、氯甲酸乙酯或碳酰二咪唑。
5. 根据权利要求1所述3-取代苯基-5-(R)-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,其特征在于:所述取代苯胺与3-取代-1,2-丙二醇反应时,加入无机碱或有机碱作为脱酸剂,脱酸剂选自碱金属或碱土金属氢氧化物、碱金属或碱土金属碳酸盐或碳酸氢盐或有机胺。
6. 根据权利要求5所述3-取代苯基-5-(R)-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,其特征在于:所述取代苯胺与3-取代-1,2-丙二醇反应时,取代苯胺、3-取代-1,2-丙二醇、脱酸剂的物质的量的比为0.8~5:1:1~2,反应所用溶剂选自醇、醚或甲酰胺,反应温度为20~100℃。
7. 根据权利要求6所述3-取代苯基-5-(R)-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,其特征在于:取代苯胺、3-取代-1,2-丙二醇、脱酸剂的物质的量的比为0.8~1.5:1:1~1.5;反应所用溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、四氢呋喃、二异丙醚或DMF,反应温度为60~80℃。
8. 根据权利要求1所述3-取代苯基-5-(R)-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,其特征在于:(R)-(+)-3-取代苯氨基-1,2-丙二醇与羰基衍生物的物质的量的比为1:1~2;所用有机溶剂选自醇、醚或甲酰胺;反应温度为-20~20℃。
9. 根据权利要求8所述3-取代苯基-5-(R)-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,其特征在于:(R)-(+)-3-取代苯氨基-1,2-丙二醇与羰基衍生物的物质的量的比为1:1.5;所用有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、四氢呋喃、二异丙醚或DMF;反应温度为-5~5℃。
10. 根据权利要求1所述3-取代苯基-5-(R)-羟甲基噁唑烷-2-酮的制备方法,其特征在于:(R)-(+)-3-取代苯氨基-1,2-丙二醇中间体与羰基衍生物VI反应过程中,加入脱酸剂,脱酸剂选自无机碱或有机碱;脱酸剂与中间体的摩尔比为0~4:1。
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