一种5,6,7,8-四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯的制备方法
技术领域
本发明涉及5,6,7,8-四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯的合成方法。
背景技术
5,6,7,8-四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯及相关的衍生物在药物化学及有机合成中具有广泛应用。目前5,6,7,8-四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯的合成方法【美国专利:US2008/318935 A1】主要是通过由2,2-二甲氧基乙酸乙酯经过胺酯交换,脱水,关环,脱保护,还原氨化,氯代反应,烷基化,脱苄反应得到5,6,7,8-四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯。这一条合成方法主要存在以下问题:(1)反应路线长,收率较低;(2)纯化困难;(3)实验操作不便;(4)总体收率较低。 反应式如下:
因此,需要开发一个路线短,总体收率高,易于操作的合成方法。
发明内容
本发明的目的是开发一种具有高收率的5,6,7,8-四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯的合成方法。主要解决目前合成工艺路线长,收率低,实验操作不便等技术问题。
本发明的技术方案:一种5,6,7,8-四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯的制备方法,包括以下步骤:
(1):2-甲硫基吡嗪的制备步骤;将2-氯吡嗪溶解于四氢呋喃中,然后加入甲硫醇钠水溶液,反应液在回流状态下反应至原料反应完全,冷却,萃取,水洗,干燥,过滤,滤液减压浓缩后得到目标产物2-甲硫基吡嗪。
(2):甲硫基的氧化反应步骤;将2-甲硫基吡嗪溶解于四氢呋喃、甲醇和水的混合溶剂中,然后在0℃~-10℃下将的氧化剂过硫酸氢钾(Oxone)分批加入其中,搅拌反应完毕后,过滤,滤液浓缩,在搅拌下,加入乙酸乙酯和水稀释, 静置分层,有机相用水洗两次,饱和盐水洗一次,无水Na2SO4干燥,浓缩后所得目标化合物2-甲基砜基吡嗪的粗品。
(3):甲基砜基的关环反应步骤:在0℃~-10℃下,将2-甲基砜基吡嗪和异氰乙酸乙酯的乙二醇二甲醚溶液滴加到搅拌下的NaH的乙二醇二甲醚溶液中。滴加完毕后,反应液在氮气保护下,搅拌反应完毕后,向反应混合物中加入适量水,二氯甲烷萃取,静置分层,有机相用水洗两次,饱和盐水洗一次,无水Na2SO4干燥,浓缩后所得粗品经柱层析分离纯化得到目标化合物咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯。
(4):吡嗪的氢化还原反应步骤:将咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯溶解于甲醇中,然后加入催化剂Pd/C或Pd(OH)2,反应液在室温(20~30℃)、氢气加压条件下,氢化至原料反应完全,过滤,滤液减压浓缩后得到目标产物5,6,7,8-四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯。
(5):5,6,7,8-四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯可以进一步进行化学修饰,如烷基化,酰基化,酯水解,酸胺缩合等,得到不同的5,6,7,8-四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯-衍生物。
反应式如下:
步骤1甲硫醇钠质量百分浓度为21%,回流反应2小时。步骤2四氢呋喃、甲醇和水体积比2:2:1,过硫酸氢钾加入量为1.5~2.0当量(摩尔比),室温搅拌16小时。步骤3搅拌16小时。步骤4催化剂Pd/C或 Pd(OH)2加入量为咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯重量的10%~50%,氢气压力20Psi~50Psi。
本发明的有益效果:本发明解决了目前既知的合成工艺路线长,收率低,实验操作不便等缺点。采用新的合成方法缩短了合成路线提高了总收率且易于放大,可以实现5,6,7,8 -四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯实验室快速制备及工业上的规模化生产。
具体实施方式
化合物2的合成:
实施例1:将200 g (1.75 mol)的2-氯吡嗪溶解于1 L的四氢呋喃中,然后加入1L质量百分浓度为21%的甲硫醇钠水溶液, 将此混合液在回流状态下,搅拌反应2-3小时后,冷却,乙酸乙酯(1000 ml*3)萃取,有机相用饱和盐水洗两次,合并有机相,无水Na2SO4干燥,过滤,滤液减压浓缩后得180 g 2-甲硫基吡嗪粗品,收率:81%。
实施例2:将100 g ( 0.87 mol)的2-氯吡嗪溶解于1 L的四氢呋喃中,然后加入600 mL质量百分浓度为21%的甲硫醇钠水溶液, 将此混合液在回流状态下,搅拌反应2-3小时后,冷却,乙酸乙酯(1000 ml*3)萃取,有机相用饱和盐水洗两次,合并有机相,无水Na2SO4干燥,过滤,滤液减压浓缩后得89.5 g 2-甲硫基吡嗪粗品,收率:80.5%。
实施例3:将100 g ( 0.87 mol)的2-氯吡嗪溶解于1 L的四氢呋喃中,然后加入800 mL质量百分浓度为21%的甲硫醇钠水溶液, 将此混合液在回流状态下,搅拌反应2-3小时后,冷却,乙酸乙酯(1000 ml*3)萃取,有机相用饱和盐水洗两次,合并有机相,无水Na2SO4干燥,过滤,滤液减压浓缩后得89 g 2-甲硫基吡嗪粗品,收率:80%。
化合物3的合成:
实施例1:将180 g(1.43 mol)的2-甲硫基吡嗪溶解于四氢呋喃(1000 ml)、甲醇(1000 ml)和水(500 ml)的混合溶剂中,然后在0℃下将 1758 g(2.86 mol)氧化剂过硫酸氢钾(Oxone)分批加入其中,最后将反应液在室温下搅拌16小时。反应完毕后,过滤,滤液浓缩,在搅拌下,加入乙酸乙酯(2000 ml*3)和水(1000 ml)稀释, 静置分层,有机相用饱和盐水洗两次,无水Na2SO4干燥,浓缩后得到200 g 2-甲基砜基吡嗪的粗品,收率:88.5%。
实施例2:将180 g(1.43 mol)的2-甲硫基吡嗪溶解于四氢呋喃(1000 ml)、甲醇(1000 ml)和水(500 ml)的混合溶剂中,然后在-5℃下将 1318 g(2.145 mol)氧化剂过硫酸氢钾(Oxone)分批加入其中,最后将反应液在室温搅拌16小时。反应完毕后,过滤,滤液浓缩,在搅拌下,加入乙酸乙酯(2000 ml*3)和水(1000 ml)稀释, 静置分层,有机相用饱和盐水洗两次,无水Na2SO4干燥,浓缩后得到195 g 2-甲基砜基吡嗪的粗品,收率:86%。
实施例3:将180 g(1.43 mol)的2-甲硫基吡嗪溶解于四氢呋喃(1000 ml)、甲醇(1000 ml)和水(500 ml)的混合溶剂中,然后在-10℃下将 1318 g(2.145 mol)氧化剂过硫酸氢钾(Oxone)分批加入其中,最后将反应液在室温搅拌16小时。反应完毕后,过滤,滤液浓缩,在搅拌下,加入乙酸乙酯(2000 ml*3)和水(1000 ml)稀释, 静置分层,有机相用饱和盐水洗两次,无水Na2SO4干燥,浓缩后得到190 g 2-甲基砜基吡嗪的粗品,收率:84.2%。
化合物4的合成:
实施例1:在-10度下,在氮气保护条件下,将100 g (0.633 mol) 2-甲基砜基吡嗪和73 g (0.64 mol) 的异氰乙酸乙酯的乙二醇二甲醚(500 mL)溶液,滴加到38 g (0.95 mol)的NaH溶于1500 ml乙二醇二甲醚溶液中。滴加完毕后,反应液室温搅拌16小时。反应完毕后,将反应混合物加入到含氯化铵的冰水(5 L)混合物中,用二氯甲烷(2000 ml*3)萃取,静置分层,有机相用水洗两次,饱和盐水洗一次,无水Na2SO4干燥,浓缩后所得粗品经柱层析分离纯化得到48 g 咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯,收率:39.6%。
实施例2:在0℃下,在氮气保护条件下,将100 g (0.633 mol) 2-甲基砜基吡嗪和73 g (0.64 mol) 的异氰乙酸乙酯的乙二醇二甲醚(500 mL)溶液,滴加到38 g (0.95 mol)的NaH溶于1500 ml乙二醇二甲醚溶液中。滴加完毕后,反应液室温搅拌16小时。反应完毕后,将反应混合物加入到含氯化铵的冰水(5 L)混合物中,用二氯甲烷(2000 ml*3)萃取,静置分层,有机相用水洗两次,饱和盐水洗一次,无水Na2SO4干燥,浓缩后所得粗品经柱层析分离纯化得到47.5 g 咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯,收率:39.2%。
实施例3:在-5℃下,在氮气保护条件下,将100 g (0.633 mol) 2-甲基砜基吡嗪和108.2 g (0.949 mol) 的异氰乙酸乙酯的乙二醇二甲醚(500 mL)溶液,滴加到38 g (0.95 mol)的NaH溶于1500 ml乙二醇二甲醚溶液中。滴加完毕后,反应液室温搅拌16小时。反应完毕后,将反应混合物加入到含氯化铵的冰水(5 L)混合物中,用二氯甲烷(2000 ml*3)萃取,静置分层,有机相用水洗两次,饱和盐水洗一次,无水Na2SO4干燥,浓缩后所得粗品经柱层析分离纯化得到47.8 g 咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯,收率:39.6%。
实施例4:在0℃下,在氮气保护条件下,将100 g (0.633 mol) 2-甲基砜基吡嗪和108.2 g (0.949 mol) 的异氰乙酸乙酯的乙二醇二甲醚(500 mL)溶液,滴加到38 g (0.95 mol)的NaH溶于1500 ml乙二醇二甲醚溶液中。滴加完毕后,反应液室温搅拌16小时。反应完毕后,将反应混合物加入到含氯化铵的冰水(5 L)混合物中,用二氯甲烷(2000 ml*3)萃取,静置分层,有机相用水洗两次,饱和盐水洗一次,无水Na2SO4干燥,浓缩后所得粗品经柱层析分离纯化得到47.7 g 咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯,收率:39.4%。
化合物5的合成:
实施例1:将20 g (0.105 mol) 咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯溶解于甲醇(250 mL)中,然后加入10g催化剂Pd/C,反应液在室温、氢气压力为50Psi条件下,氢化至原料反应完全,过滤,滤液减压浓缩后得到18 g 5,6,7,8-四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯,收率:87.9%。
实施例2:将20 g (0.105 mol) 咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯溶解于甲醇(250 mL)中,然后加入5g催化剂Pd(OH)2,反应液在室温、氢气压力为35Psi条件下,氢化至原料反应完全,过滤,滤液减压浓缩后得到17.8 g 5,6,7,8-四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯,收率:86.9%。
实施例3:将20 g (0.105 mol) 咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯溶解于甲醇(250 mL)中,然后加入2 g催化剂Pd(OH)2,反应液在室温、氢气压力为20Psi条件下,氢化至原料反应完全,过滤,滤液减压浓缩后得到17.5 g 5,6,7,8-四氢-咪唑并[1,5-a]吡嗪-1-羧酸乙酯,收率:85.6%。