CN102432616A - 一种制备l-脯氨酰胺及其中间体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备手性药物中间体L-脯氨酰胺及其中间体的方法,其是以L-脯氨酸作为起始原料,在无水四氢呋喃、1,4-二氧六环、二氯甲烷、氯仿、乙腈等溶剂中,与三光气、双光气或光气反应,先合成L-脯氨酸氨基甲酰氯中间态,在三乙胺存在下进一步缩合生成L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐,再经氨解得到L-脯氨酰胺。本发明提高了L-脯氨酰胺收率,降低了杂质的生成量,缩短了整个反应时间,减少了三废排放和污水处理费用,总体降低了L-脯氨酰胺的生产成本,更易于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备手性药物中间体L-脯氨酰胺及其中间体的方法。
技术背景
L-脯氨酰胺(L-Prolinamide)是合成多肽和手性药物的一个重要中间体,也作为不对称催化合成反应的手性配体,用于Robinson环化反应和Aldol反应等。
其结构式如下:
L-脯氨酰胺(L-Prolinamide)
已公开报道的L-脯氨酰胺的合成路线主要有两条。
以L-脯氨酸为起始原料与氯化亚砜反应得中间体L-脯氨酸甲酯盐酸盐,再通入氨气或氨溶液得到L-脯氨酰胺。此方法近几年报道较多,如US20050182262、US6271394、Indian Pat 2010CH00225、Tetrahedron: Asymmetry V18(17), 2091-2098 (2007)、化学试剂 V27(7), 441-442 (2005)、河北科技大学学报 V29(4), 325-327 (2008) 等均介绍了这个方法,其反应方程式如下所示。
在上述反应中,L-脯氨酸首先生成甲酯盐酸盐,在氨作用下常压或者高压进行氨解50小时以上,得到目标产物(1)。在生产中要使用氯化亚砜,反应过程中释放出大量氯化氢及二氧化硫气体,吸收后的酸性溶液无法继续使用,给环境带来极大危害。酰胺化过程中要用大大过量的氨水,且反应时间很长,给后续的废气和废水治理带来了极大的困难。由于反应时间过长,导致整个反应过程中生成过多副产物,需要通过多次结晶,才能得到高纯度的产品,工业化总收率不高。这是目前主要采用的工业化生产方法。
另外一种合成方法则是将得到的L-脯胺酸甲酯的氨基进行保护,然后进行酰胺化,最后再水解或还原脱除保护基,得到目标产品(1),此方法也被工业化采用。如美国专利US2005182262、US20110092415、EP176005、Letters in Drug Design & Discovery V6(4), 258-267 (2009)。如下反应方程式中,采用此方法得到的中间产物(4)可以进行纯化,中间产物(5)的收率和纯度均很高。但是,最后一步的脱保护基反应,则因反应条件的限制,使得最终产物的分离困难,收率较低。采用加氢还原的方法,生产成本相对过高,产品的纯化和重结晶也导致总收率不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对L-脯氨酰胺现有合成工艺中所存在的周期过长、污染严重的问题,提供一种收率高、周期短、成本低且污染少的制备L-脯氨酰胺及其中间体L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐的方法。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案:
一种制备L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐的方法,其具体步骤为:在非质子性溶剂中,L-脯氨酸与三光气、双光气或光气在10~40℃下反应1-5小时得到L-脯氨酸氨基甲酰氯活性中间态(2),控温-5~10℃加入缚酸剂反应得到L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐(3)。
(2) (3)
所述非质子性溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、二甲苯、1,2-二氯乙烷、甲基叔丁基醚、乙醚、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃、乙腈中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。
所述三光气的用量为L-脯氨酸摩尔量的0.34-0.4倍;所述双光气的用量为L-脯氨酸摩尔量的0.55-0.75倍,所述光气的用量为L-脯氨酸摩尔量的1.2-2倍,所述缚酸剂的用量为L-脯氨酸摩尔量的1.1-2倍。
所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、三丁胺、二乙基苄胺或二异丙基苄胺。
一种由L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐制备L-脯氨酰胺的方法,其具体步骤为:L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐在溶剂中与氨解剂于-20~40℃搅拌下反应0.5-2小时,氨解得到L-脯氨酰胺(1)。
(1)
所述氨解剂为氨气、氨水、氨气的醚类溶液、氨气的二氯甲烷溶液,氨气的三氯甲烷溶液或氨气的1,2-二氯乙烷溶液。
所述氨解剂的用量为L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐摩尔量的3-10倍。
所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲基叔丁基醚、乙醚、1,4-二氧六环或四氢呋喃,优选为四氢呋喃。
本发明采用上述技术方案取得的有益效果:以三光气为例,本发明制备L-脯氨酰胺的过程为:
本发明反应周期短,制备L-脯氨酰胺的周期仅为10小时,且反应转化完全,反应后处理和结晶步骤少,提高了反应的总收率,降低了三废排放,易于实现工业化生产。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。应该理解的是,本发明实施例的制备方法仅仅是用于说明本发明,而不是对本发明的限制。在本发明构思的前提下,对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。
实施例1:L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐(NCA)的制备
(3)
在干燥的500ml三口瓶中,氮气流下,加入250ml干燥的THF , 20~25℃加入L-脯氨酸(15g,0.13mol),三光气(13.5g,0.046mol),,得到悬浮液。搅拌状态下将此悬浮液缓慢升温至30~40oC,并继续保持70分钟。直至反应液成为透明的溶液,再恒温搅拌30分钟,即为L-脯氨酸氨基甲酰氯形成。然后减压浓缩(10~20o℃)30分钟除去HCl气体。将反应液冷却至0oC滴加干燥的三乙胺(15.5g,0.15mol),30分钟滴加完毕。反应物在0~5oC继续搅拌30分钟。氮气保护下过滤,固体(三乙胺盐酸盐)用50ml干燥的THF洗涤。即得L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐(NCA)的THF溶液。
实施例2:L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐(NCA)的制备
在干燥的1000ml三口瓶中,加入L-脯氨酸(30g,0.26mol),300ml干燥的甲基叔丁基醚,得到悬浮液。氮气流下,20-25℃下滴加三光气的THF溶液(三光气30g,0.10mol;THF150ml)将此悬浮液控温30~35oC搅拌2小时。反应液成为透明的溶液,再保温搅拌30分钟,即为L-脯氨酸氨基甲酰氯形成。然后减压浓缩除去溶剂及生成的HCl。加入250ml甲苯,保持5~10oC,滴加入二乙基苄胺(58.7g,0.36mol),40分钟滴加完毕。反应物在此温度下继续搅拌30分钟。氮气保护下过滤,固体(二乙基苄胺盐酸盐)用150ml甲苯洗涤。既得L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐(NCA)的甲苯溶液。
实施例3:L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐(NCA)的制备
在干燥的500ml三口瓶中,加入L-脯氨酸(15g,0.13mol),150ml干燥的三氯甲烷,得到悬浮液,氮气流下,控温10~15℃,滴加2M的光气甲苯溶液(78ml,0.156mol)完毕后20-25℃搅拌3小时得透明溶液,再保温搅拌30分钟,即得L-脯氨酸氨基甲酰氯溶液,然后减压浓缩至干。加入150ml甲基叔丁基醚,保持在0~5oC滴加入干燥的吡啶(20.54g,0.26mol),25分钟滴加完毕。反应物在5oC继续搅拌30分钟。氮气保护下过滤,固体(吡啶盐酸盐)用50ml甲基叔丁基醚洗涤。既得L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐(NCA)的甲基叔丁基醚溶液。
实施例4:L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐(NCA)的制备
其他条件同实施例3,不同之处在于滴加2M的光气甲苯溶液的量为130ml,0.26mol,搅拌1小时得透明溶液。
实施例5:L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐(NCA)的制备
在干燥的100ml三口瓶中,加入L-脯氨酸(3g,0.04mol),30ml干燥的THF,得到悬浮液,氮气流下,20-25℃条件下滴加0.5M的双光气乙二醇二甲醚溶液(52ml,0.026mol)30 oC搅拌20分钟得透明溶液,再保温搅拌30分钟,即得L-脯氨酸氨基甲酰氯溶液,然后减压浓缩至干。加入30ml干燥的THF,保持在-5~0oC滴加入干燥的三乙胺(8.1g,0.08mol),10分钟滴加完毕。反应物在0oC继续搅拌30分钟。氮气保护下过滤,固体(三乙胺盐酸盐)用10ml干燥的THF洗涤。既得L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐(NCA)的THF溶液。
实施例6:L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐(NCA)的制备
其他条件同实施例5,不同之处在于滴加0.5M的双光气乙二醇二甲醚溶液的量为44ml,0.022mol。
实施例7:L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐(NCA)的制备
其他条件同实施例5,不同之处在于滴加0.5M的双光气乙二醇二甲醚溶液的量为60ml,0.03mol。
实施例8:L-脯氨酰胺的制备
将实施例1中得到的L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐的THF溶液降温至-15℃,保持-15 ~ -10℃缓慢通入氨气(6.6g,0.39mol),完毕后20~25℃下搅拌30分钟,HPLC中控表明反应完全。升温至40℃搅拌1小时,除去过量氨气,缓慢降温至0℃,过滤得白色固体即L-脯氨酰胺粗品15.3g,粗品收率85%,纯度96.3%(HPLC面积归一法,色谱柱Si-C18柱(4.6mm×250mm, 5μm))。
实施例9:L-脯氨酰胺的制备
在实施例2中得到的L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐的甲苯溶液中滴加入氨的二氯甲烷溶液(200ml,4mol/L),控温-5~0℃,45分钟滴完。20-25℃搅拌15分钟,HPLC中控表明反应完全,减压蒸去溶剂得到近白色固体即L-脯氨酰胺粗品27.2g,粗品收率91.5%,纯度91.1%。
实施例10:L-脯氨酰胺的制备
将实施例3中得到的L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐的甲基叔丁基醚溶液滴加入350ml 2.2mol/L氨的THF溶液中,控温-15~-5℃,25分钟滴完。缓慢升至20-25℃搅拌15分钟,HPLC中控表明反应完全,减压蒸去溶剂得到白色固体即L-脯氨酰胺粗品13.9g,粗品收率93.3%,纯度89.3%。
实施例11 :L-脯氨酰胺的制备
将实施例3中得到的L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐的甲基叔丁基醚溶液滴加入350ml 2.2mol/L氨的THF溶液中,控温-15~-5℃,80分钟滴完。20分钟内升至20-25℃,继续搅拌20分钟,HPLC中控表明反应完全,减压蒸去溶剂得到白色固体即L-脯氨酰胺粗品14.1g,粗品收率94.6%,纯度90.0%。
实施例12:L-脯氨酰胺的制备
将实施例5中得到的L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐的溶液滴加入26ml 25%(w/v)的氨水中,控温30~40℃,15分钟滴完。保持此温度继续搅拌15分钟,HPLC中控表明反应完全,降温至20℃加入氯化钠至饱和,15ml×3二氯甲烷萃取,合并有机相5g无水硫酸镁干燥,过滤减压蒸去溶剂得到白色固体即L-脯氨酰胺粗品2.33g,粗品收率78.5%,纯度95.3%。
为了得到高纯度的L-脯氨酰胺,可以通过乙酸乙酯、甲苯或二甲苯重结晶的方法实现。
实施例13:L-脯氨酰胺的精制
将实施例6中得到的L-脯氨酰胺15g和乙酸乙酯75ml混合搅拌回流0.5小时。缓慢降温到-5℃,抽滤,滤饼50℃真空干燥4小时,得白色固体L-脯氨酰胺13.9g,收率为92.7%。mp 97~98.5℃,纯度99.3%(HPLC面积归一法,色谱柱Si-C18柱(4.6mm×250mm, 5μm)),光学纯度99.94%(色谱柱大赛璐AY-H柱(4.6mm×250mm, 5μm))。
L-脯氨酰胺的1H NMR (CDCl3): δ1.72 (m, 2H, C4-H2), 1.93 (m,1H, C3-H), 2.13 (m, 1H, C3-H), 2.22 (s, 1H, N1-H), 2.95 (m, 1H, C5-H), 3.01 (m, 1H, C5-H), 3.72 (m, 1H, C2-H), 6.11 (br s, 1H, N-H), 7.43 (br s, 1H, N-H)。
Claims (9)
1.一种制备L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐的方法,其特征在于其具体步骤为:在非质子性溶剂中,L-脯氨酸与三光气、双光气或光气在10~40℃下反应1-5小时得到L-脯氨酸氨基甲酰氯活性中间态,再控温-5~10℃加入缚酸剂反应得到L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐。
2.根据权利要求1所述的制备L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐的方法,其特征在于所述非质子性溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、二甲苯、1,2-二氯乙烷、甲基叔丁基醚、乙醚、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃、乙腈中的任意一种或两种以上的任意比例混合物。
3.根据权利要求1所述的制备L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐的方法,其特征在于所述三光气的用量为L-脯氨酸摩尔量的0.34-0.4倍;所述双光气的用量为L-脯氨酸摩尔量的0.55-0.75倍,所述光气的用量为L-脯氨酸摩尔量的1.2-2倍,缚酸剂的用量为L-脯氨酸摩尔量的1.1-2倍。
4.根据权利要求1或3所述的制备L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐的方法,其特征在于所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、三丁胺、二乙基苄胺或二异丙基苄胺。
5.一种由L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐制备L-脯氨酰胺的方法,其特征在于其具体步骤为:L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐在溶剂中与氨解剂于-20~40℃反应0.5-2小时,搅拌下,氨解得到L-脯氨酰胺。
6.根据权利要求5所述的由L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐制备L-脯氨酰胺的方法,其特征在于所述氨解剂为氨气、氨水、氨气的醚类溶液、氨气的二氯甲烷溶液,氨气的三氯甲烷溶液或氨气的1,2-二氯乙烷溶液。
7.根据权利要求5所述的由L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐制备L-脯氨酰胺的方法,其特征在于所述氨解剂的用量为L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐摩尔量的3-10倍。
8.根据权利要求5所述的由L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐制备L-脯氨酰胺的方法,其特征在于所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲基叔丁基醚、乙醚、1,4-二氧六环或四氢呋喃。
9.根据权利要求8所述的由L-脯氨酸-N-羧基-环内酸酐制备L-脯氨酰胺的方法,其特征在于所述溶剂为四氢呋喃。
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Denomination of invention: A method for preparing L-proline and its intermediates Effective date of registration: 20231115 Granted publication date: 20141217 Pledgee: China CITIC Bank Co.,Ltd. Shijiazhuang Branch Pledgor: HEBEI BRANT PHARMACEUTICAL CO.,LTD. Registration number: Y2023980065869 |