头孢中间体7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域,特别涉及一种头孢中间体7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备方法。
背景技术
7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸,简称7-AMCA,是生产头孢类抗生素头孢泊肟酯的母核,头孢泊肟酯具有良好的药效和广阔的市场潜力。其结构式如下:
目前所报道的7-AMCA的合成方法主要为以7-氨基头孢烷酸(7-ACA)为起始原料进行制备:
1、7-ACA先将氨基保护,再进行反应(JP82192392、US4482710):
该法需要将7-ACA的7位氨基用苯乙酰基保护起来,再与碳酸氢钠或氯化钙的甲醇溶液反应,最后经脱去7位氨基保护,得到目标产物7-AMCA。该法得到的目标产物的收率大约不超过20%,并且需要较多的操作步骤。
2、7-ACA与甲烷磺酸甲醇混合物反应(JP84163387):
用7-ACA与甲烷磺酸和甲醇的混合物反应,该方法也是收率低,大约30%,并且由于反应过程中内酯的产生和β-内酰胺环的分解,导致目标产物的纯度低,约为30~40%。
3、7-ACA在BF3及其混合物存在下与低级醇反应(EP0204657):
该方法需要大量的BF3和较高的反应温度,所得的目标产物收率约60%,但质量差,不利于产物的纯化和后续反应的进行。
4、7-ACA在Sb或者Zn的卤化物的存在下与低级醇反应(EP0262744):
该方法中,7-ACA或其被保护的形式在一定量的路易斯酸存在下,例如SbCl5,BiCl3,FeCl3,ZnCl2等,与低级醇反应,所得目标产物收率约为40%,由于最终产物需要经过柱纯化处理,该法不适合用于工业生产。
5、7-ACA与BF3甲醇反应(JP88115887、JP89242590):
7-ACA与BF3甲醇在卤代磺酸或烷基磺酸或ZnCl2-甲醇的存在下反应,该方法有比较高的收率约60%,但目标产物纯度低,不适合工业化生产。
6、7-ACA与质子酸或路易斯酸或硼酸盐反应(EP0343926):
以7-ACA为起始原料,以环丁砜为溶剂,混合Lewis酸(SbCl5、FeCl3或ZnCl2等和浓硫酸及三甲基硼烷)做催化剂,直接甲氧基化得到7-AMCA。该法需要用到较昂贵的五氯化锑和硼酸三甲酯,不经济适用;该方法产率较高,为83%,但浓硫酸对设备有腐蚀作用,对环境有污染,所以不利于工业化。
7、7-ACA与甲氧基磺酸和硼酸三甲酯反应(EP0485204):
该法同样需要用到98%的硼酸三甲酯,价格比较贵,该原料使用时,工业生产上可控性差。
综上,这些方法都存在一些问题:或合成方法复杂,所用溶剂价格昂贵,或产品纯度不高,不宜分离,且所得的产品中有内酯及其他副产物,分离除去要消耗大量有机溶剂,易对环境造成污染,或产品收率低,有的还涉及保护与脱保护反应,增加了反应步骤,反应时间较长2~10小时,工艺繁琐,降低了目标产物的收率和纯度,均不适合安全经济的工业化生产。因此,寻找一种环境友好的低成本、高产率、高纯度的制备7-AMCA的方法成为当前研究的热点。
发明内容
本发明的目的是提供一种头孢中间体7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备方法,以提高7-AMCA的收率和质量,缩短反应时间,降低生产成本。
本发明是通过如下技术方案实现的:
一种头孢中间体7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备方法,其特征在于:是将反应物7-氨基头孢烷酸在BF3及其混合物催化下,加入碱金属甲氧基化物作为甲氧基化试剂反应,结晶,过滤,洗涤,干燥,即得。
所述的头孢中间体7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备方法,其特征在于按以下步骤进行:
1)将反应物7-氨基头孢烷酸用适当的溶媒稀释待用;所述的溶媒包括但不限于环丁砜、醚、腈和有机酸酯或者其混合液,反应物与溶媒的质量体积比为1:3~30;
2)向上述反应物的稀释液中加入催化剂;所述的催化剂包括BF3及其混合物,7-氨基头孢烷酸与催化剂的摩尔比为1:1~5;
3)控温在-40~80℃,向上述反应液中加入碱金属甲氧基化物,反应时间0~10min;所述的碱金属甲氧基化物包括但不限于甲醇钠、甲醇锂或甲醇钾,其中,7-氨基头孢烷酸与碱金属甲氧基化物的摩尔比为1:1~10;
4)反应完成后,将反应液倒入冰水中,用碱液调pH值至2~3.5,结晶沉淀,过滤,洗涤,干燥,即得;其中,所用的碱液包括但不限于Na2CO3、NaHCO3、NaOH或氨水;
5)或者在步骤3)中反应完成后,向反应液中加入有机溶媒,用有机碱调pH至2~3.5,结晶沉淀,过滤,干燥,即得;其中,所用的有机溶媒包括但不限于甲醇、二氯甲烷、丙酮等,所用的有机碱包括但不限于三乙胺、三丁胺、二甲胺或环己胺。
进一步的,上述制备方法中,所述步骤3)中控温在-20~30℃。
本发明的有益效果:本发明采用甲醇钠等碱金属甲氧基化试剂加快了反应的速度和进程,该工艺的反应收率可以达到80%以上,产品纯度达97%以上。本工艺具有反应时间短、工艺简单、条件温和、操作方便、污染小、能耗低、成本低等特点,适合于产业化生产。
具体实施方式
下述实施例仅用于说明本发明,不用于限制本发明的范围。
实施例1:7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备
1)取7-ACA 27.2g(0.10mol)于反应瓶中,以有机溶媒碳酸二甲酯136ml稀释,搅拌下加入40%的BF3-甲醇34g(0.20mol)。控温20~25℃,缓慢滴加含量为29.5%的甲醇钠的甲醇溶液41.4ml(0.22mol)。加完后,继续控温在10~15℃,计时搅拌5min。
2)反应完成后,将反应液倒入冰水中,用氨水调pH=3.0,结晶沉淀,搅拌降温,于0~10℃养晶1h,过滤,洗涤,干燥,即得目标产物7-AMCA白色固体粉末20g,收率82%,纯度97.6%。1HNMR(CF3COOD)δ:3.63(3H,s,-CH2-O-CH3); 3.77(2H,s,-CH2-S-);4.86(2H,s,-CH2-OCH3);5.43(2H,s,-CH-CH-S-)。
实施例2:7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备
1)取7-ACA 27.2g(0.10mol)于反应瓶中,以有机溶媒碳酸二甲酯136ml稀释,搅拌下加入40%的BF3-甲醇17g(0.10mol)。控温20~30℃,缓慢滴加含量为29.5%的甲醇钠的甲醇溶液20.7ml(0.11mol)。加完后,继续控温在10~15℃,计时搅拌10min。
2)反应完成后,将反应液倒入冰水中,用氨水调pH=2.8,结晶沉淀,搅拌降温,于0~10℃养晶1h,过滤,洗涤,干燥,即得目标产物7-AMCA白色固体粉末19.7g,收率80.7%,纯度97.8%。1HNMR(CF3COOD)δ:3.63(3H,s,-CH2-O-CH3); 3.77(2H,s,-CH2-S-);4.86(2H,s,-CH2-OCH3);5.43(2H,s,-CH-CH-S-)。
实施例3:7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备
1)取7-ACA 27.2g(0.10mol)于反应瓶中,以有机溶媒环丁砜82ml稀释,搅拌下加入40%的BF3-甲醇17g(0.10mol)。控温20~25℃,缓慢滴加含量为29.5%的甲醇钠的甲醇溶液20.7ml(0.11mol)。加完后,继续控温在20~25℃,计时搅拌10min。
2)反应完成后,将反应液倒入冰水中,用氨水调pH=3.0,结晶沉淀,搅拌降温,于0~10℃养晶1h,过滤,洗涤,干燥,即得目标产物7-AMCA白色固体粉末19.8g,收率81%,纯度97.5%。1HNMR(CF3COOD)δ:3.63(3H,s,-CH2-O-CH3); 3.77(2H,s,-CH2-S-);4.86(2H,s,-CH2-OCH3);5.43(2H,s,-CH-CH-S-)。
实施例4: 7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备
1)取7-ACA27.2g(0.10mol)于反应瓶中,以有机溶媒环丁砜272ml稀释,搅拌下加入40%的BF3-甲醇34g(0.2mol)。控温25~30℃,缓慢滴加含量为29.5%的甲醇钠的甲醇溶液56.5ml(0.3mol)。加完后,继续控温在0~5℃,计时搅拌10min。
2)反应完成后,将反应液倒入冰水中,用Na2CO3调pH=2.2,结晶沉淀,搅拌降温,于0~10℃养晶1h,过滤,洗涤,干燥,即得目标产物7-AMCA白色固体粉末19.5g,收率80%,纯度97.7%。1HNMR(CF3COOD)δ:3.63(3H,s,-CH2-O-CH3); 3.77(2H,s,-CH2-S-);4.86(2H,s,-CH2-OCH3);5.43(2H,s,-CH-CH-S-)。
实施例5: 7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备
1)取7-ACA27.2g(0.10mol)于反应瓶中,以有机溶媒环丁砜136ml稀释,搅拌下加入40%的BF3-甲醇51g(0.3mol)。控温25~30℃,缓慢滴加含量为29.5%的甲醇钾的甲醇溶液41.4ml(0.22mol)。加完后,继续控温在0~5℃,计时搅拌10min。
2)反应完成后,将反应液倒入冰水中,用Na2CO3调pH=3.5,结晶沉淀,搅拌降温,于0~10℃养晶1h,过滤,洗涤,干燥,即得目标产物7-AMCA白色固体粉末19.6g,收率80.3%,纯度97.2%。1HNMR(CF3COOD)δ:3.63(3H,s,-CH2-O-CH3); 3.77(2H,s,-CH2-S-);4.86(2H,s,-CH2-OCH3);5.43(2H,s,-CH-CH-S-)。
实施例6: 7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备
1)取7-ACA 27.2g(0.10mol)于反应瓶中,以有机溶媒环丁砜136ml稀释,搅拌下加入40%的BF3-甲醇17g(0.10mol)。控温20~25℃,缓慢滴加含量为29.5%的甲醇钠的甲醇溶液20.7ml(0.11mol)。加完后,继续控温在20~25℃,计时搅拌10min。
2)反应完成后,向反应液中加入二氯甲烷,用三乙胺调pH=3.0,结晶沉淀,搅拌降温,于0~5℃养晶1h,过滤,洗涤,干燥,即得目标产物7-AMCA白色固体粉末20.5g,收率84%,纯度97.5%。1HNMR(CF3COOD)δ:3.63(3H,s,-CH2-O-CH3);3.77(2H,s,-CH2-S-);4.86(2H,s,-CH2-OCH3);5.43(2H,s,-CH-CH-S-)。
实施例7: 7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备
1)取7-ACA 27.2g(0.10mol)于反应瓶中,以有机溶媒碳酸二甲酯136ml稀释,搅拌下加入40%的BF3-甲醇17g(0.10mol)。控温20~25℃,缓慢滴加含量为29.5%的甲醇钠的甲醇溶液20.7ml(0.11mol)。加完后,继续控温在20~25℃,计时搅拌10min。
2)反应完成后,向反应液中加入二氯甲烷,用氨水调pH=2.0,结晶沉淀,搅拌降温,于0~5℃养晶1h,过滤,洗涤,干燥,即得目标产物7-AMCA白色固体粉末19.8g,收率81%,纯度97.7%。1HNMR(CF3COOD)δ:3.63(3H,s,-CH2-O-CH3);3.77(2H,s,-CH2-S-);4.86(2H,s,-CH2-OCH3);5.43(2H,s,-CH-CH-S-)。
实施例8: 7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备
1)取7-ACA 27.2g(0.10mol)于反应瓶中,以有机溶媒碳酸二甲酯136ml稀释,搅拌下加入40%的BF3-甲醇34g(0.20mol)。控温20~25℃,缓慢滴加含量为29.5%的甲醇钠的甲醇溶液94ml(0.5mol)。加完后,继续控温在10~15℃,计时搅拌10min。
2)反应完成后,向反应液中加入甲醇,用三乙胺调pH=3.0,结晶沉淀,搅拌降温,于0~5℃养晶1h,过滤,洗涤,干燥,即得目标产物7-AMCA白色固体粉末20.2g,收率83%,纯度97.6%。1HNMR(CF3COOD)δ:3.63(3H,s,-CH2-O-CH3);3.77(2H,s,-CH2-S-);4.86(2H,s,-CH2-OCH3); 5.43(2H,s,-CH-CH-S-)。
实施例9: 7-氨基-3-甲氧甲基-2-头孢烯-2-羧酸的制备
1)取7-ACA 27.2g(0.10mol)于反应瓶中,以有机溶媒环丁砜136ml稀释,搅拌下加入40%的BF3-甲醇34g(0.20mol)。控温20~25℃,缓慢滴加含量为29.5%的甲醇钠的甲醇溶液41.4ml(0.22mol)。加完后,继续控温在10~15℃,计时搅拌5min。
2)反应完成后,向反应液中加入甲醇,用三乙胺调pH=2.8,结晶沉淀,搅拌降温,于0~5℃养晶1h,过滤,洗涤,干燥,即得目标产物7-AMCA白色固体粉末19.8g,收率81%,纯度97.9%。1HNMR(CF3COOD)δ:3.63(3H,s,-CH2-O-CH3);3.77(2H,s,-CH2-S-);4.86(2H,s,-CH2-OCH3);5.43(2H,s,-CH-CH-S-)。
根据本发明所公开的内容,本领域技术人员可最大限度地应用本发明。因此,上述优选具体实施方式仅是举例说明,而非以任何方式限制本发明的范围。