CN102372533A

CN102372533A - 酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法

Info

Publication number: CN102372533A
Application number: CN2011103388161A
Authority: CN
Inventors: 王世辉; 李斌; 徐远; 孔剑波; 张芳
Original assignee: ZHEJIANG XINHUA PHARMACEUTICAL CO Ltd
Current assignee: Zhejiang Langhua Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2031-11-01
Also published as: CN102372533B

Abstract

酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，属于精细化工合成技术领域。它由酒石酸衍生物手性配体与端炔锌试剂在非质子溶剂中，在-40-80℃保温反应0.5-24小时，再加含氟烷基芳酮底物，继续在-40-80^oC保温反应0.5-48小时，抽滤得到产品粗品。粗品通过精馏或者重结晶、柱层析等方法加以分离纯化。本发明提供的方法采用酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对羰基的不对称加成不需要在超低温下反应，在零度左右就能很好地完成，反应条件温和，产物光学纯度高达99.9%；且手性配体的回收利用很方便，能大幅度降低其工艺成本，具有十分广阔的工业应用前景。

Description

酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法

技术领域

本发明属于精细化工合成技术领域，具体涉及一种酒石酸衍生物用作手性配体催化端炔锌试剂对含氟烷基芳基酮的不对称加成方法，该方法尤其适用于环丙乙炔锌对4-氯-2-(三氟乙酰基)苯胺的不对称加成，该加成产物为抗HIV药依法韦仑（Efavirenz）的关键中间体。

背景技术

手性叔醇是许多天然活性物质的结构单元或合成中间体，在有机合成中，构建这样一种手性中心是一个严峻挑战，一直以来对有机合成化学家有着独特的吸引力。在合成手性叔醇的众多方法中，最直观简洁的方法就是有机金属试剂对酮的 1 , 2 -不对称加成反应。相比有机锂、有机镁等试剂而言，有机锌试剂反应活性温和，且能与其他一些活泼的官能团共存，因而通过有机锌试剂对酮的不对称加成从而构建光活性叔醇的方法，一直是业界讨论与关注的热点。

Kitamura和Noyori 1989年发表于J. Am. Chem. Soc, 111, 4028～4036的文献中详细阐明了有机锌试剂对醛的不对称加成反应机理。与醛相比，酮的反应活性低，空间位阻大，反应的立体选择性难于控制，因而使得开发酮的不对称加成的研究进展缓慢。1998年，Dosa和 Fu首次于J. Am. Chem. Soc，120, 445～446报道了氨基醇配体（+）-DAIB可以催化二苯基锌与酮的不对称加成反应，同时指出在反应体系中加入一定量的甲醇，可以很好地提高产率及立体选择性。自此以后，越来越多的手性配体被设计出来并应用于有机锌对酮的不对称加成反应中。

端炔化合物中，炔氢的酸性较强，端炔锌试剂作为特殊的一类有机锌试剂，其制备方法比较多样而容易得到。在已经公开的文献当中，常用方法有端炔与烷基锌试剂、烷氧基锌试剂于惰性溶剂中直接反应生成；也可以通过端炔的锂盐、钠盐等在极性非质子溶剂中与无水氯化锌、溴化锌等作用得到；还可以通过端炔的格氏试剂直接与无水氯化锌制备。

Pier Giorgio Cozzi和Robert Hilgraf等人于Eur. J. Org. Chem, 2004, 4095～4105文献中总结了端炔锌在各种手性配体的作用下对醛、酮化合物的不对称加成反应。

在已经公开的手性配体当中，主要集中于β-氨基醇类、磺酰胺类、噁唑啉类、BINOL类、手性Salen类及脯氨酸系列。

人体免疫系统缺陷病毒（HIV, Human immunodeficiency virus）易发生突变，这会导致耐药性的产生。众所周知，已经有一些转移酶抑制剂药物被发现且用于HIV及类似病的治疗，比如azidothymidine or AZT。Efavirenz是第二代非核苷类转移酶抑制剂且已在多个国家上市销售使用。

(S)-1-(2-氨基-5-氯苯基)-1-三氟甲基-3-环丙基-2-丙炔-1-醇为合成Efavirenz关键中间体，从结构可以看出，它具有光活性叔醇手性中心（结构式如下所示）。

Figure DEST_PATH_770513DEST_PATH_IMAGE001

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供酒石酸衍生物手性配体用于端炔锌试剂对含氟烷基芳基酮的不对称加成的方法，产物的高光学活性及非常温和的反应条件使该工艺具有很好的工业化前景。尤其是用于直接合成光学活性的Efavirenz的前体的工艺应用，即通过酒石酸手性配体参与的端炔锌对三氟甲基芳基酮中间体的不对称加成而生成光活性叔醇，该化合物经简便的转化即生成产物HIV转移酶抑制剂药物Efavirenz。

所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

1）所述的酒石酸衍生物手性配体为（2S，3S）-（-）-酒石酸衍生物或（2R，3R）-（+）-酒石酸衍生物，如式（Ⅰ）、式（Ⅱ）所示，端炔锌试剂、含氟烷基芳酮如式（Ⅲ）、式（Ⅳ）所示：

Figure DEST_PATH_477307DEST_PATH_IMAGE002

Figure DEST_PATH_291679DEST_PATH_IMAGE003

Figure DEST_PATH_176458DEST_PATH_IMAGE004

Figure DEST_PATH_443492DEST_PATH_IMAGE005

（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）（Ⅳ）

式中：R₁、R₂为C1-C30的烷基或取代烷基，R₃、R₄为H、C1-C30的烷基或取代烷基，R₅为含氟烷基，可以含一个或者一个以上的氟原子，R₆-R₁₀为芳环上的取代基，可以是氢、卤素、烷基或任意不含羟基或活性烷基酮类的取代基，R₁₁为氢或者任意不含羟基或活性烷基酮类的取代基；酒石酸衍生物手性配体简称Chiral ligand。当制备S-构型叔醇时，通常选取（2S，3S）-（-）-酒石酸衍生物为Chiral ligand,而制备R-构型时，则选取（2R，3R）-（+）-酒石酸衍生物。

2）将如式（Ⅰ）和式（Ⅱ）所示的酒石酸衍生物手性配体与如式（Ⅲ）所述的端炔锌试剂加入非质子溶剂中，在-40-80℃保温反应0.5-24小时，所述的酒石酸衍生物手性配体与端炔锌试剂的投料摩尔比为0.05-3：1，本发明所述的端炔锌试剂也可以在反应体系中以端炔通过相关反应原位生成端炔锌试剂，如端炔与碱金属，如钠、钾、锂在三乙胺等有机碱、吡啶等于非质子溶剂中生成；也可以通过端炔直接与烷基锌，如二甲基锌、二乙基锌于非质子溶剂中生成；还可以通过端炔格氏与无水卤化锌生成；还可以通过其它相关反应制备，如端炔与Zn(OTf)₂和有机碱反应等方法。

3）向步骤2）的反应液中加入如式（Ⅳ）所示的含氟烷基芳酮底物，继续在-40-80℃保温反应0.5-48小时至反应结束，所述的底物与端炔锌试剂的投料摩尔比为0.5-1.1：1；

4）步骤3）反应结束后，向反应液中加入质子源淬灭反应，通过有机溶剂萃取或者直接抽滤的方法得到产品粗品。粗品通过精馏或者重结晶、柱层析等方法加以分离纯化。所述的质子源为氯化铵水溶液、水、盐酸水溶液，或者柠檬酸水溶液中的任意一种，有机溶剂为与水分层且对产品溶解性好的单一溶剂或者两种及其以上的混合溶剂，如甲苯，乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿、甲基叔丁基醚、丁酮等；

5）本发明的工艺合成路线如下：

Figure DEST_PATH_642392DEST_PATH_IMAGE006

。

所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤1）所述的当为烷基时，推荐碳原子数目，R1、R2为C6-C18的烷基或取代烷基， R3、R4为C1-C10的烷基或取代烷基。

所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤1）所述的当为烷基时，推荐碳原子数目，R1、R2为C6-C10的烷基或取代烷基， R3、R4为C1-C5的烷基或取代烷基。

所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤1）所述的R1、R2 、R3和R4中的取代基为烷氧基、硅氧基或环状烷基，也可以为有机官能团取代的烷基，当有环状烷基存在时，可以是芳香环、杂环等其它环状物，而且其环上可以有其它取代基，其中R3、R4可以同为氢原子或者同为烷基，也可以一个是氢原子，另一个是烷基。

所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤2）所述的非质子溶液推荐为THF、甲苯、正庚烷或者石油醚中的一种或一种以上混合溶剂。

所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤2）所述的酒石酸衍生物手性配体与端炔锌试剂的投料摩尔比为0.1-1.2：1。

所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤2）所述的反应温度为-10-60℃，反应时间为2-4小时。

所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤2）所述的底物与端炔锌试剂的投料摩尔比为0.8-1：1。

所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤2）所述的反应温度为-10-30oC，反应时间为4-15小时。

所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤4）所述的质子源与端炔锌试剂投料摩尔比为1～10：1。

上述酒石酸衍生物手性配体用作端炔锌对含氟烷基芳基酮的不对称加成反应可表述如下：

Figure DEST_PATH_124320DEST_PATH_IMAGE006

通过采用上述技术,与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）酒石酸来源广价格低，通过与不同的烷基醇酯化或者醚化即能制备出所需要的各种手性配体，与现在的手性配体相比，其结构相对简单，酒石酸衍生物来源更广且不受易制毒管制限制；

（2）采用酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对羰基的不对称加成不需要在超低温下反应，在零度左右就能很好地完成，反应条件温和，产物光学纯度高达99.9%，收率85 %以上，HPLC纯度99 %以上；

（3）手性配体的回收利用很方便，通过萃取、抽滤或者重结晶等方法就能方便地实现产物与配体的分离，分离出来的手性配体可以再次循环使用；

（4）与现有工艺麻黄碱环氢化物加二烷基锌相比，环丙乙炔锌的制备方法多样，除了采用昂贵且危险的二甲基锌、二乙基锌外，还可以采用多种无机锌盐来制备。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的描述，便于更好的理解本发明的内容，但并非对本专利的发明内容进行限制。

实施例1：(2S)-4-cyclopropyl-1,1,1-trifluoro-2-phenylbut-3-yn-2-ol的合成

Figure DEST_PATH_117684DEST_PATH_IMAGE007

向50 ml浓度为1N的二乙基锌甲苯溶液中滴加6.6g (0.1 mol)环丙乙炔,滴加完毕，30～40 ℃保温反应1小时。保温结束后降至室温再向反应液中滴加16.6 g（0.05 mol）diphenyl (2S,3S)-2-ethoxy-3-Hydroxylsuccinate (ligand-1)的THF溶液100 ml,全部滴加完毕，升温至55～60℃保温反应2小时,降温至-10～-5℃,滴加8.7g（0.05mol）三氟甲基苯乙酮,滴加完毕在此温度下反应15小时。反应结束，滴加1N柠檬酸水溶液25 ml，室温搅拌2小时，分层，水层再用甲苯萃取一次，合并有机层，无水MgSO₄干燥，减压回收甲苯，残留物上硅胶柱，用1:4乙酸乙酯-正庚烷洗脱，分离得产品10.8 g，收率90 %，HPLC纯度99.2 %，ee值99.92 %。

实施例2：(2S)-2-(3-chlorophenyl)-4-cyclopropyl-1,1,1-trifluorobut-3-yn-2-ol的合成

向50 ml浓度为1N的二乙基锌甲苯溶液中滴加6.6g (0.1 mol)环丙乙炔,滴加完毕，55～60 ℃保温反应1小时。保温结束后降至室温再向反应液中滴加3.3 g（0.01 mol）diphenyl (2S,3S)-2-ethoxy-3-Hydroxylsuccinate (ligand-1)的THF溶液20 ml,全部滴加完毕，升温至55～60℃保温反应2小时,降温至-15～-10℃,滴加10.4g（0.05mol）间氯三氟甲基苯乙酮,滴加完毕在此温度下反应15小时。反应结束，滴加1N柠檬酸水溶液50 ml，室温搅拌2小时，分层，水层再用甲苯萃取一次，合并有机层，无水MgSO₄干燥，减压回收甲苯，残留物上硅胶柱，用1:5乙酸乙酯-正庚烷洗脱，分离得产品13 g，收率95 %，HPLC纯度99.5 %，ee值99.93%。

实施例3：(2S)-1,1,1-trifluoro-2-(4-methylphenyl)hept-3-yn-2-ol的合成

Figure DEST_PATH_671342DEST_PATH_IMAGE009

6.8 g戊炔（0.1 mol）的甲苯溶液中加入三乙胺12.1 g(0.12 mol),升温至30～35 ℃,分批加入32.7 g Zn(OTf)₂ (0.09 mol),加完后于30～35℃保温反应3小时。保温结束后，滴加34.4 g dibenzyl (2S,3S) -2-hydroxy-3-methoxysuccinate（ligand-2, 0.1 mol）的THF溶液。滴加完毕，该混合物于75～80 ℃保温反应3小时，再降温至0 ℃，滴加对甲苯基三氟甲基酮16.9 g（0.09 mol）,滴加完毕，于0 ^oC保温反应12小时。反应结束，滴加1N柠檬酸水溶液300 ml，室温搅拌2小时，分层，水层再用甲苯萃取一次，合并有机层，无水MgSO₄干燥，减压回收甲苯，底物上硅胶柱，用1:5乙酸乙酯-正庚烷洗脱，分离得产品19.6 g,收率85 %，HPLC纯度99.2 %，ee值99.90 %。

实施例4：（2S)-2-(2-amino-5-chlorophenyl)-4-cyclopropyl-1,1,1-trifluorobut-3-yn-2-ol

的合成（依法韦仑中间体）

150 ml干燥THF中加入28.8 g镁屑（1.2 mol），加入晶体碘4粒，加热至微回流，滴加几滴溴乙烷引发格氏反应。反应引发后，滴加130 g溴乙烷的甲苯溶液（1.2 mol），控制滴加速度使温度保持在45～50 ℃。滴加完毕，再保温反应2小时，降至室温后滴加72.6 g环丙乙炔的THF溶液（1.1 mol）,滴完后室温反应3小时。

另一反应瓶内置无水氯化锌150 g(1.1 mol),以干燥THF为溶剂，控温0～5 ℃，搅拌下将前述格氏试剂滴加入其中。滴完后于0 ℃保温反应2小时再升至室温，滴加 394.2 g diphenyl (2S,3S)-2,3- diethoxysuccinate（ligand-3, 1.1mol）的THF溶液，滴加完毕，升温至50～60 ℃保温反应2小时，再降至-5～0 ℃保温1小时，此时滴加246g 1-(2-amino-5-chlorophenyl)-2,2,2-trifluoroethanone (1.1 mol)的THF溶液，滴加完毕于该温度下保温反应12小时。反应结束，滴加1N柠檬酸水溶液3000 ml，室温搅拌2小时，分层，水层再用甲苯萃取一次，合并有机层。有机层用2N盐酸1000ml于室温下搅拌洗涤半小时，静置分液，水层再用甲苯萃洗一次，合并有机层并浓缩，加乙酯乙酯800ml回流溶解，缓慢降温至0℃结晶2小时，抽滤得白色固体354g.即得回收的手性配体ligand-3,回收率90%。水层用稀氨水调节PH至8.0，甲苯分两次萃取，合并有机层，无水MgSO₄干燥，减压回收甲苯，底物中加正庚烷500～600 ml室温打浆2小时，析出大量白色固体。该固体用10 %甲苯-正庚烷重结晶，60℃真空干燥过夜得产260.7 g收率90 %，HPLC纯度99.6%，ee值99.9 %。

实施例5：（2S)-2-(2-amino-5-chlorophenyl)-4-cyclopropyl-1,1,1-trifluorobut-3-yn-2-ol的合成

Figure DEST_PATH_936156DEST_PATH_IMAGE010

4g钠氢（60%含量）投入干燥反应瓶内，加入100ml干燥THF,搅拌均匀并降温至-25～-20℃，缓慢滴加6.6g环丙乙炔（0.1mol）的THF溶液，滴加完毕，继续于该温度下反应半小时。分批加入氯化锌13.6g(0.1mol)，加毕，反应2小时。一次性加入3.58g diphenyl (2S,3S)-2,3- diethoxysuccinate（ligand-3, 0.01mol），保持-25～-20℃反应4小时。保温结束，滴加22.4 g 1-(2-amino-5-chlorophenyl)-2,2,2-trifluoroethanone (0.1 mol)的THF溶液，滴加完毕于该温度下保温反应40小时，反应结束。后处理方案同实施例4，得产品24.5g,收率85%，HPLC纯度99.4%，ee值99.9%。

Claims

1.酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）（Ⅳ）

式中：R₁、R₂为C1-C30的烷基或取代烷基，R₃、R₄为H、C1-C30的烷基或取代烷基，R₅为含氟烷基，R₆-R₁₀为芳环上的取代基，可以是氢、卤素、烷基或任意不含羟基或烷基酮类的取代基，R₁₁为氢或者任意不含羟基或烷基酮类的取代基；

2）将如式（Ⅰ）和式（Ⅱ）所示的酒石酸衍生物手性配体与如式（Ⅲ）所述的端炔锌试剂加入非质子溶剂中，在-40-80℃保温反应0.5-24小时，所述的酒石酸衍生物手性配体与端炔锌试剂的投料摩尔比为0.05-3：1；

3）向步骤2）的反应液中加入如式（Ⅳ）所示的含氟烷基芳酮底物，继续在-40-80^oC保温反应0.5-48小时至反应结束，所述的底物与端炔锌试剂的投料摩尔比为0.5-1.1：1；

4）步骤3）反应结束后，向反应液中加入质子源淬灭反应，通过有机溶剂萃取或者直接抽滤的方法得到产品粗品，粗品通过精馏或者重结晶、柱层析等方法加以分离纯化，所述的质子源为氯化铵水溶液、水、盐酸水溶液或者柠檬酸水溶液中的任意一种，有机溶剂为与水分层且对产品溶解性好的单一溶剂或者两种及其以上的混合溶剂；

5）本发明的工艺合成路线如下：

Figure 2011103388161100001DEST_PATH_IMAGE005

。

2.根据权利要求1所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤1）所述的当为烷基时，推荐碳原子数目，R₁、R₂为C6-C18的烷基或取代烷基， R₃、R₄为C1-C10的烷基或取代烷基。

3.根据权利要求1所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤1）所述的当为烷基时，推荐碳原子数目，R₁、R₂为C6-C10的烷基或取代烷基， R₃、R₄为C1-C5的烷基或取代烷基。

4.根据权利要求1所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤1）所述的R₁、R₂ 、R₃和R₄中的取代基为烷氧基、硅氧基或环状烷基。

5.根据权利要求1所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤2）所述的非质子溶液推荐为THF、甲苯、正庚烷或者石油醚中的一种或一种以上混合溶剂。

6.根据权利要求1所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤2）所述的酒石酸衍生物手性配体与端炔锌试剂的投料摩尔比为0.1-1.2：1。

7.根据权利要求1所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤2）所述的反应温度为-10-60℃，反应时间为2-4小时。

8.根据权利要求1所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤2）所述的底物与端炔锌试剂的投料摩尔比为0.8-1：1。

9.根据权利要求1所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤2）所述的反应温度为-10-30^oC，反应时间为4-15小时。

10.根据权利要求1所述的酒石酸衍生物催化端炔锌试剂对含氟烷基芳酮的不对称加成方法，其特征在于步骤4）所述的质子源与端炔锌试剂投料摩尔比为1～10：1。