CN102675310B

CN102675310B - 制备吡唑并芳杂环化合物的方法

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Publication number: CN102675310B
Application number: CN201210141125.7A
Authority: CN
Inventors: 林辉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2032-05-09
Also published as: CN102675310A

Abstract

本发明涉及一种制备吡唑并芳杂环化合物的方法。所述方法包括以下步骤：(1)将起始原料2、甲氧基胺盐酸盐和碳酸钾以1∶(1～1.1)∶(1～1.3)的摩尔比分别加入四氢呋喃中，在室温下搅拌过夜，过滤并浓缩滤液以得到化合物3；(2)将肼与化合物3以至少2∶1的摩尔比混合，回流过夜，蒸发过量的肼以得到混合物，将水加入混合物以析出沉淀，过滤，用水洗涤沉淀并干燥以得到化合物4；(3)将酸加入化合物4的四氢呋喃溶液中，回流30分钟～4小时，浓缩反应混合物，并用水和非极性溶剂洗涤，以得到吡唑并杂环化合物1，其中，R代表H、OCH₃、Br或Cl。根据本发明实施例的制备吡唑并芳杂环化合物的方法，反应条件温和、易于大规模工业化生产。

Description

制备吡唑并芳杂环化合物的方法

技术领域

本发明属于医药化工领域，具体地，本发明涉及一种制备吡唑并芳杂环化合物的方法。

背景技术

吡唑并芳杂环化合物是一种重要的有机合成中间体，广泛应用于制备医药、农药等化合物。

目前吡唑并芳杂环化合物的合成方法有如下几种：

以上路线，原料成本高，目标产物收率低，最终产品纯度不高。

有文献报道(J Org Chem 2006，71，8166-8172；J Org Chem 2009，74，6331-6334；Tetrahedron Letters 2009，50，383-385)按照以上方程式进行反应，由于wolff、1.Kishner、N.M反应的竞争，目标产物不是主要产物，而是副产物另外在参考文献中必须用到无水肼，无水肼的制备过程危险，容易导致爆炸。并且反应温度高。

因此，目前的吡唑并芳杂环化合物的合成方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明提供一种工艺简单、反应条件温和、生产成本低、目标产物的产率和纯度高、环境污染小、易于大规模工业化生产的制备吡唑并芳杂环化合物的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种制备吡唑并芳杂环化合物的方法。所述吡唑并杂环化合物的合成路线为：

所述方法包括以下步骤：

(1)将起始原料起始原料2、甲氧基胺盐酸盐和碳酸钾以1∶(1～1.1)∶(1～1.3)的摩尔比分别加入四氢呋喃中，在室温下搅拌过夜，过滤并浓缩滤液以得到化合物3；

(2)将肼与所述化合物3以至少2∶1的摩尔比混合，回流过夜，蒸发过量的肼以得到混合物，将水加入所述混合物以析出沉淀，过滤，用水洗涤沉淀并干燥以得到化合物4；

(3)将酸加入所述化合物4的四氢呋喃溶液中，回流30分钟～4小时，浓缩反应混合物，并用水和非极性溶剂洗涤，以得到所述吡唑并杂环化合物1，其中，R代表H、OCH₃、Br或Cl。

根据本发明的实施例的制备吡唑并芳杂环化合物的方法，工艺简单，能够有效克服由于肼和醛发生wolff、1.Kishner、N.M反应带来的不良影响，不需要使用易燃易爆的无水肼以及高温等苛刻的反应条件，反应可以在温和的条件下进行，生产成本低，环境污染小，易于分离纯化，目标产物的产率显著提高，目标产物的纯度也能达到95％以上，适于大规模工业化生产。

根据本发明的实施例，起始原料2、甲氧基胺盐酸盐和碳酸钾的摩尔比不受特别限制，只要能够使起始原料2能够基本上完全发生反应即可。根据本发明的一个实施例，起始原料2、甲氧基胺盐酸盐和碳酸钾的摩尔比可以为1∶1.05∶1.2，由此，能够使起始原料2能够基本上完全发生反应并转化为所述化合物3。

根据本发明的实施例，所述肼与所述化合物3的摩尔比不受特别限制，只要能够使所述化合物3基本上完全反应即可。根据本发明的一个实施例，所述肼与所述化合物3的摩尔比可以为至少(2～4)∶1，由此，能够使所述化合物3基本上完全反应并转化为所述化合物4。根据本发明的实施例，所述肼的类型不受特别限制，只要能够参与步骤(2)中的化学反应即可。根据本发明的一些实施例，所述肼可以为选自无水肼和含量为30重量％～98重量％的水合肼水溶液中的至少一种。根据本发明的一个实施例，所述肼可以为选自含量为30重量％～98重量％的水合肼水溶液中的至少一种，由此，可以避免使用易燃易爆的无水肼，保证安全生产。根据本发明的实施例，将所述肼与所述化合物3混合的具体方法不受特别限制。根据本发明的一个实施例，将肼与所述化合物3以至少2∶1的摩尔比混合包括：将所述肼滴加到所述化合物3中，由此，能够保证反应顺利进行。

根据本发明的实施例，所述酸的类型不受特别限制，只要能够参与步骤(3)中的化学反应即可。根据本发明的一些实施例，所述酸可以为选自甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、硝酸和三氟乙酸中的至少一种，由此，可以使用常用的较便宜的试剂，从而降低成本。根据本发明的一个实施例，所述酸可以为三氟乙酸。本申请的发明人通过大量实验意外地发现，使用三氟乙酸使所述化合物4进行酸解反应，反应速度较快，产率较高，所述吡唑并杂环化合物1的纯度较高。根据本发明的实施例，所述酸的用量不受特别限制，只要能够使所述化合物4基本上完全反应即可。根据本发明的一个实施例，所述酸的用量为催化量，由此，能够在使用较少量的试剂下得到较高产率的所述吡唑并杂环化合物1，成本较低。

根据本发明的实施例，在步骤(3)中，所述化合物4与所述酸的反应时间不受特别限制，只要能够使所述化合物4基本上完全反应即可。根据本发明的一个实施例，所述化合物4与所述酸的反应时间为40分钟。根据本发明的实施例，所述非极性溶剂的类型不受特别限制，只要能够纯化所述吡唑并杂环化合物1即可。根据本发明的一些实施例，所述非极性溶剂可以为选自石油醚、正戊烷、正己烷、正庚烷、乙醚和叔丁基甲醚中的至少一种，由此，能够显著提高所述吡唑并杂环化合物1的纯度。根据本发明的一个实施例，所述非极性溶剂可以为叔丁基甲醚，由此，可以降低成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，需要说明的是下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。另外，如果没有明确说明，在下面的实施例中所采用的所有试剂均为市场上可以购得的，或者可以按照本文或已知的方法合成的，对于没有列出的反应条件，也均为本领域技术人员容易获得的。

所述方法包括以下步骤：

根据本发明的实施例的制备吡唑并芳杂环化合物的方法，工艺简单，能够有效克服由于肼和醛发生wolff、1.Kishner、N.M反应带来的不良影响，不需要使用易燃易爆的无水肼以及高温等苛刻的反应条件，反应可以在温和的条件下进行，生产成本低，环境污染小，易于分离纯化，目标产物的产率显著提高，产品的含量也能达到95％以上，适于大规模工业化生产。

在步骤(1)中，起始原料2(即，2位取代或未取代的5-氟-4-吡啶甲醛)与甲氧基胺盐酸盐在弱碱性有机溶剂(例如，四氢呋喃)中发生亲核取代反应而生成亚胺(即，化合物3)。根据本发明的实施例，起始原料2、甲氧基胺盐酸盐和碳酸钾的摩尔比不受特别限制，只要能够使起始原料2能够基本上完全发生反应即可。根据本发明的一个实施例，起始原料2、甲氧基胺盐酸盐和碳酸钾的摩尔比可以为1∶1.05∶1.2，由此，能够使起始原料2能够基本上完全发生反应并转化为所述化合物3。根据本发明的实施例，在步骤(1)中，起始原料2、甲氧基胺盐酸盐和碳酸钾的反应时间不受特别限制，只要能够使起始原料2能够基本上完全发生反应即可。根据本发明的一个实施例，使起始原料2、甲氧基胺盐酸盐和碳酸钾在四氢呋喃中在室温下搅拌过夜(大约8～13小时)。在具体实验中，可以通过LC-MS监控反应的进行，只要起始原料2基本上完全被消耗，就可停止反应，而不限于使起始原料2反应过夜。步骤(1)中的反应结束之后，过滤反应混合物，并将滤液浓缩，以得到化合物3。

在步骤(2)中，所述化合物3和所述肼发生加成、缩合反应成环。根据本发明的实施例，所述肼与所述化合物3的摩尔比不受特别限制，只要能够使所述化合物3基本上完全反应即可。根据本发明的一个实施例，所述肼与所述化合物3的摩尔比可以为至少(2～4)∶1，由此，能够使所述化合物3基本上完全反应并转化为所述化合物4。根据本发明的实施例，所述肼的类型不受特别限制，只要能够参与步骤(2)中的化学反应即可。根据本发明的一些实施例，所述肼可以为选自无水肼和含量为30重量％～98重量％的水合肼水溶液中的至少一种。根据本发明的一个实施例，所述肼可以为选自含量为30重量％～98重量％的水合肼水溶液中的至少一种，由此，可以避免使用易燃易爆的无水肼，保证安全生产。根据本发明的实施例，将所述肼与所述化合物3混合的具体方法不受特别限制。根据本发明的一个实施例，将肼与所述化合物3以至少2∶1的摩尔比混合包括：将所述肼滴加到所述化合物3中，由此，能够保证反应顺利进行。

根据本发明的实施例，在步骤(2)中，所述化合物3与所述肼的反应时间不受特别限制，只要能够使所述化合物3能够基本上完全发生反应即可。根据本发明的一个实施例，使所述化合物3与所述肼回流搅拌过夜(大约8～13小时)。在具体实验中，可以通过LC-MS监控反应的进行，只要所述化合物3基本上完全被消耗，就可停止反应，而不限于使所述化合物3反应过夜。步骤(2)中的反应结束之后，蒸发过量的肼以得到混合物，将水加入所述混合物以析出沉淀，过滤，用水洗涤沉淀并干燥以得到化合物4的固体。

在步骤(3)中，所述化合物4在酸性条件下发生酸解反应，消除甲氧基以得到所述吡唑并杂环化合物1。本申请的发明人通过大量实验意外地发现，如果只进行前两个步骤中的反应，得到的所述吡唑并杂环化合物1较少，产率较低，无法实现大规模工业化生产；而如果向所述化合物4添加少量(例如催化量)酸，能够显著地提高所述吡唑并杂环化合物1的产率和纯度，易于纯化，从而实现大规模工业化生产。

根据本发明的实施例，所述酸的类型不受特别限制，只要能够参与步骤(3)中的化学反应即可。根据本发明的一些实施例，所述酸可以为选自甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、硝酸和三氟乙酸中的至少一种，由此，可以使用常用的较便宜的试剂，从而降低成本。根据本发明的一个实施例，所述酸可以为三氟乙酸。本申请的发明人通过大量实验意外地发现，使用三氟乙酸使所述化合物4进行酸解反应，反应速度较快，产率较高，所述吡唑并杂环化合物1的纯度较高。根据本发明的实施例，所述酸的用量不受特别限制，所述酸的用量可以根据需要制备的所述吡唑并杂环化合物1的量确定，只要能够使所述化合物4基本上完全反应即可。根据本发明的一个实施例，所述酸的用量为催化量，由此，能够在使用较少量的试剂下得到较高产率的所述吡唑并杂环化合物1，成本较低。如本文所使用的，术语“催化量”是指1滴(即，约0.05mL)～100mL，例如0.05mL～15mL。

根据本发明的实施例，在步骤(3)中，所述化合物4与所述酸的反应时间不受特别限制，只要能够使所述化合物4基本上完全反应即可。根据本发明的一个实施例，所述化合物4与所述酸的反应时间为40分钟。在具体实验中，可以通过LC-MS监控反应的进行，只要所述化合物4基本上完全被消耗，就可停止反应。步骤(3)中的反应结束之后，浓缩反应混合物，并用水和非极性溶剂洗涤，以得到淡黄色的吡唑并杂环化合物1。

根据本发明的实施例，所述非极性溶剂的类型不受特别限制，只要能够纯化所述吡唑并杂环化合物1即可。根据本发明的一些实施例，所述非极性溶剂可以为选自石油醚、正戊烷、正己烷、正庚烷、乙醚和叔丁基甲醚中的至少一种，由此，能够显著提高所述吡唑并杂环化合物1的纯度。根据本发明的一个实施例，所述非极性溶剂可以为叔丁基甲醚，由此，可以降低成本。

下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细的说明。

实施例1

在室温下，将2-甲氧基-5-氟-4-醛基吡啶(0.49mol，73.0g)、甲氧基胺盐酸盐(0.51mol，42.6g)和碳酸钾(0.59mol，81.5g)分别加入到装有1L四氢呋喃溶液的反应釜中。在室温下搅拌过夜后，过滤，浓缩滤液以得到残留物。将30重量％的水合肼水溶液(1mol)滴加到残留物后回流过夜，用LC-MS监控反应的进行，直到反应结束。蒸发掉过量的肼后向混合物加入1L水，析出沉淀后，过滤，用水洗涤沉淀后干燥，以得到灰色固体。将灰色固体用四氢呋喃溶解后加5mL三氟乙酸回流40分钟后，浓缩反应混合物，用水和叔丁基甲醚洗涤三次后得到浅灰色的吡唑并杂环化合物(即，2-甲氧基-吡唑并杂环化合物)的粉末，收率85％，纯度大于95％。¹H-NMR(CD₃OD-d₄，400MHz)δ：3.94(s，3H)，7.08(s，1H)，8.04(s，1H)，8.62(s，1H)。

实施例2

在室温下，将2-氯-5-氟-4-醛基吡啶(0.49mol，75.0g)、甲氧基胺盐酸盐(0.51mol，42.6g)和碳酸钾(0.59mol，81.5g)分别加入到装有1L四氢呋喃溶液的反应釜中。在室温下搅拌过夜后，过滤，浓缩滤液以得到残留物。将85重量％的水合肼水溶液(1.47mol)滴加到残留物后回流过夜，用LC-MS监控反应的进行，直到反应结束。蒸发掉过量的肼后向混合物加入1L水，析出沉淀后，过滤，用水洗涤沉淀后干燥，以得到灰色粉末。将灰色粉末用四氢呋喃溶解后加10mL三氟乙酸回流1小时后，浓缩反应混合物，用水和叔丁基甲醚洗涤三次后得到浅灰色粉末的吡唑并杂环化合物(即，2-氯-吡唑并杂环化合物)的粉末，收率86％，纯度大于95％。¹H-NMR(CD₃OD-d₄，400MHz)δ：7.82(s，1H)，8.15(s，1H)，8.80(s，1H)。

实施例3

在室温下，将2-溴-5-氟-4-醛基吡啶(0.49mol，97g)、甲氧基胺盐酸盐(0.51mol，42.6g)和碳酸钾(0.64mol，88g)分别加入到装有1L四氢呋喃溶液的反应釜中。在室温下搅拌过夜后，过滤，浓缩滤液以得到残留物。将50重量％的水合肼水溶液(1.96mol)滴加到残留物后回流过夜，用LC-MS监控反应的进行，直到反应结束。蒸发掉过量的肼后向混合物加入1L水，析出沉淀后，过滤，用水洗涤沉淀后干燥，以得到绿色稻草状固体。将绿色稻草状固体用四氢呋喃溶解后加15mL三氟乙酸回流30分钟后，浓缩反应混合物，用水和叔丁基甲醚洗涤三次后得到亮黄色的吡唑并杂环化合物(即，2-溴-吡唑并杂环化合物)的粉末，收率87％，纯度大于95％。¹H-NMR(CD₃OD-d₄，400MHz)δ：7.98(s，1H)，8.15(s，1H)，8.80(s，1H)。

实施例4

在室温下，将3-氟-4-醛基吡啶(0.49mol，58.6g)、甲氧基胺盐酸盐(0.51mol，42.6g)和碳酸钾(0.64mol，88g)分别加入到装有1L四氢呋喃溶液的反应釜中。在室温下搅拌过夜后，过滤，浓缩滤液以得到残留物。将90重量％的水合肼水溶液(1.96mol)滴加到残留物后回流过夜，用LC-MS监控反应的进行，直到反应结束。蒸发掉过量的肼后向混合物加入1L水，析出沉淀后，过滤，用水洗涤沉淀后干燥，以得到浅黄色固体。将浅黄色固体用四氢呋喃溶解后加15mL三氟乙酸回流30分钟后，浓缩反应混合物，用水和叔丁基甲醚洗涤三次后得到亮黄色的吡唑并杂环化合物(R＝H)的粉末，收率84％，纯度大于95％。¹H-NMR(CD₃OD-d₄，400MHz)δ：8.20(m，2H)，7.79(d，1H)，8.99(s，1H)。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种制备吡唑并芳杂环化合物的方法，其特征在于，所述吡唑并杂环化合物的合成路线为：

所述方法包括以下步骤：

(1)将起始原料2、甲氧基胺盐酸盐和碳酸钾以1：(1～1.1)：(1～1.3)的摩尔比分别加入四氢呋喃中，在室温下搅拌过夜，过滤并浓缩滤液以得到化合物3；

(2)将肼与所述化合物3以至少2：1的摩尔比混合，回流过夜，蒸发过量的肼以得到混合物，将水加入所述混合物以析出沉淀，过滤，用水洗涤沉淀并干燥以得到化合物4；

(3)将酸加入所述化合物4的四氢呋喃溶液中，回流30分钟～4小时，浓缩反应混合物，并用水和非极性溶剂洗涤，以得到所述吡唑并杂环化合物1，其中，R代表H、OCH₃、Br或Cl，所述酸为选自甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、硝酸和三氟乙酸中的至少一种，所述酸的用量为催化量。

2.根据权利要求1所述的制备吡唑并杂环化合物的方法，其特征在于，起始原料2、甲氧基胺盐酸盐和碳酸钾的摩尔比为1：1.05：1.2。

3.根据权利要求1所述的制备吡唑并杂环化合物的方法，其特征在于，所述肼与所述化合物3的摩尔比为至少(2～4)：1。

4.根据权利要求1所述的制备吡唑并杂环化合物的方法，其特征在于，所述肼为选自无水肼和含量为30重量％～98重量％的水合肼水溶液中的至少一种。

5.根据权利要求1或4所述的制备吡唑并杂环化合物的方法，其特征在于，将肼与所述化合物3以至少2：1的摩尔比混合包括：

将所述肼滴加到所述化合物3中。

6.根据权利要求1所述的制备吡唑并杂环化合物的方法，其特征在于，所述酸为三氟乙酸。

7.根据权利要求1所述的制备吡唑并杂环化合物的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述化合物4与所述酸的反应时间为40分钟。

8.根据权利要求1所述的制备吡唑并杂环化合物的方法，其特征在于，所述非极性溶剂为选自石油醚、正戊烷、正己烷、正庚烷、乙醚和叔丁基甲醚中的至少一种。