CN102850252A - 一种3,5,5’-三取代乙内酰脲的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种3,5,5’-三取代乙内酰脲的制备方法。该方法以α-氨基酸甲酯(V)作为原料,在溶剂中由三乙胺催化,与脂肪族胺或芳香族胺(III)通过与三光气在甲苯中回流而成的相应的异氰酸酯(IV)反应生成关键中间体(II),该中间体(II)在0~-40℃、溶剂中和氮气保护的条件下,由甲醇钠或碱金属氢化物催化反应2~60分钟得到3,5,5’-三取代乙内酰脲(I)。本发明所提供的方法,原料来源广泛,价格便宜,合成步骤简短,操作简便,反应条件温和,产物易于纯化,转化率和总分离收率较高;所提供的合成路线制备所得产物中保持原构型的产物,具有极高的光学纯度。
Description
技术领域
本发明涉及一种3,5,5’-三取代乙内酰脲的制备方法,属于化学技术领域。
背景技术
乙内酰脲,又名海妥因,英文名hydantoin,化学名为2,4-咪唑啉二酮,是一些天然产物和药物的重要结构单元,例如呋喃烯定、丹曲林钠、呋喃妥因、苯妥英钠、尼鲁米特和midpacamide等,结构如下所示:
目前,文献报道的3,5,5’-三取代乙内酰脲的几条主要合成路线如下:
1.合成路线1(J Org Chem.2006,71,1750-1753)
此方法以手性α-氨基酸甲酯为原料,经过碱催化下酯的胺解形成相应的酰胺,而后在CDI、氯甲酸-4-硝基苯酚酯、二(4-硝基苯基)碳酸酯或三光气等试剂的作用下,环合成为(±)-3,5-二取代乙内酰脲或构型保持的3,5-二取代乙内酰脲(5’-位为H)。
2.合成路线2(J Org Chem.2009,74,3406-3413)
此方法以氨基端保护的α-氨基酸为原料,与相应的醇缩合成酯,在乙氧羰基异硫氰酸酯的作用下形成上式中的硫脲中间体,此中间体在EDCI的作用下通过亚胺结构形成恶唑中间体,经重排后在过量的甲醇钠的作用下重新环合成5,5-二取代乙内酰脲(3-位为H)的外消旋体。步骤较长,总收率低,而且只有得到外消旋体的报道。
3.合成路线3(Molecule.2006,11,837-848)
此方法以α-氨基酸为原料,经氨基保护后,制成酰氯从而衍生成酰胺,而后在碳酸钠的作用下环合成3,5-二取代乙内酰脲(5’-位为H),文献中未提及光学纯度。
4.合成路线4(Tetrahydron.2007,63,7538-7544)
此方法以手性α-氨基酸为原料,采用一锅法,与噻吩的骈环衍生物缩合生成脲基中间体,而后在酸性条件下以微波催化,环合成构型保持的3-(噻吩-3-基)-乙内酰脲。
综上所述,以上文献所报道的合成路线,均有分离收率较低、无光学活性或光学纯度有待提高的缺陷。因此,在3,5,5’-三取代乙内酰脲的合成方面,仍需开发分离收率较高以及光学纯度较高的制备方法。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种反应条件温和、产物易于纯化、转化率和总分离收率高的3,5,5’-三取代乙内酰脲的制备方法。
本发明的技术方案如下:
一种3,5,5’-三取代乙内酰脲的制备方法,步骤如下:
以α-氨基酸甲酯(V)作为原料,在溶剂中由三乙胺催化,与脂肪族胺或芳香族胺(III)通过与三光气在甲苯中回流而成的相应的异氰酸酯(IV)反应生成关键中间体化合物(II),该中间体化合物(II)在0~-40℃、溶剂中和氮气保护的条件下,由甲醇钠或碱金属氢化物催化反应2~60分钟得到3,5,5’-三取代乙内酰脲(I)。
所述的碱金属氢化物为锂、钠或钾的氢化物;
所述的中间体化合物(II)与甲醇钠或碱金属氢化物的摩尔比为1.0∶(1.0~10.0);
所述溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、乙醚、甲苯、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚之一或其组合。
合成路线如下:
其中,R1为C1-12脂肪链烷基,C1-12芳香基,C1-12芳基烷基,C1-12杂芳基,C1-12杂芳基烷基;任选被一个或多个如下基团取代:羟基,卤素,硝基,氰基,胍基,羧基,卤C1-12烷基,C1-12烷氧基,C1-12烷基,C1-12环烷基,C1-12芳基,C1-12杂芳基,或芳基C1-12烷基。
R2为氢,C1-12脂肪链烷基,C1-12芳香基,C1-12芳基烷基,C1-12杂芳基,C1-12杂芳基烷基;任选被一个或多个如下基团取代:羟基,卤素,硝基,氰基,胍基,羧基,卤C1-12烷基,C1-12烷氧基,C1-12烷基,C1-12环烷基,C1-12芳基,C1-12杂芳基,或芳基C1-12烷基。
R3为氢,C1-12脂肪链烷基,C1-12芳香基,C1-12芳基烷基,C1-12杂芳基,C1-12杂芳基烷基;任选被一个或多个如下基团取代:羟基,卤素,硝基,氰基,胍基,羧基,卤C1-12烷基,C1-12烷氧基,C1-12烷基,C1-12环烷基,C1-12芳基,C1-12杂芳基,或芳基C1-12烷基。
其中,R2与R3可相同,亦可不同。
优选的,
R1为甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,异丁基,仲丁基,戊基,己基,苯基,呋喃基,噻吩基,吡咯基,哌啶基,哌嗪基,任选被一个或多个如下基团取代:羟基,卤素,C1-12烷基,C1-12烷氧基,C1-12芳基,C1-12杂芳基。
R2为氢,甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,异丁基,仲丁基,苯基,任选被一个或多个如下基团取代:羟基,卤素,C1-12烷基,C1-12烷氧基,C1-12芳基,C1-12杂芳基。
R3为氢,甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,异丁基,仲丁基,戊基,己基,苯基,任选被一个或多个如下基团取代:羟基,卤素,C1-12烷基,C1-12烷氧基,C1-12芳基,C1-12杂芳基。
其中,R2与R3可相同,亦可不同。
本发明所提供的方法,原料来源广泛,价格便宜,合成步骤简短,操作简便,反应条件温和,产物易于纯化,转化率和总分离收率较高(>70%);所提供的合成路线制备所得产物中保持原构型的产物,具有极高的光学纯度(ee>98%)。
具体实施方式
为了更详细地说明本方明,给出下述制备实例。但本发明的范围并不局限于此。
实施例1.苄基异氰酸酯的制备
将116g苄胺溶于20mL甲苯中,得到的溶液在室温下滴入2.22g三光气的甲苯溶液80mL,将该反应液回流4小时后,蒸干甲苯,得到黄色油状产物,无需进一步纯化,可直接用于下一步。
实施例2.苯丁基异氰酸酯的制备
将1.61g苯丁胺溶于20mL甲苯中,得到的溶液在室温下滴入2.22g三光气的甲苯溶液80mL,将该反应液回流4小时后,蒸干甲苯,得到黄色油状产物,无需进一步纯化,可直接用于下一步。
实施例3.2-(3-苄基脲基)-5-(2-甲基丙基)-乙酸甲酯的制备
冰浴下将苄基异氰酸酯的二氯甲烷溶液滴入含有2.72g L-亮氨酸甲酯盐酸盐和2.12g三乙胺的二氯甲烷溶液中,滴完后将该反应液在室温下搅拌,1小时后,蒸干二氯甲烷,残渣溶于乙酸乙酯后,用1N盐酸和饱和食盐水洗涤,用硫酸镁干燥有机相。得黄色油状物,以乙酸乙酯-正己烷进行重结晶,得到白色晶体2.42g,产率58%。1H-NMR(600MHz,CDCl3):δ7.34-7.25(m,5H),4.76(s,1H),4.53(s,1H),δ4.40(s,2H),3.71(s,3H),1.68-1.47(m,3H),0.93(d,6H,J=12Hz).
实施例4.2-(3-苯丁基脲基)-2-苄基乙酸甲酯的制备
冰浴下将苯丁基异氰酸酯的二氯甲烷溶液滴入含有3.23g L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐和2.12g三乙胺的二氯甲烷溶液中,滴完后将该反应液在室温下搅拌,1小时后,蒸干二氯甲烷,残渣溶于乙酸乙酯后,用1N盐酸和饱和食盐水洗涤,用硫酸镁干燥有机相。得黄色油状物,以乙酸乙酯-正己烷进行重结晶,得到白色晶体2.15g,产率49%。1H-NMR(300MHz,DMSO-d6):δ8.66(s,1H),7.36-7.18(m,10H),6.92(t,1H,J=7.5Hz),6.44(d,1H,J=8.1Hz),4.56-4.49(m,1H),3.64(s,3H),3.09-2.93(m,2H).
实施例5.(R,S)-3-苄基-5-(2-甲基丙基)-乙内酰脲的制备
室温下向溶有0.15g NaOMe的溶剂中滴加含有0.30g 2-(3-苄基脲基)-5-(2-甲基丙基)-乙酸甲酯的四氢呋喃溶液,加毕,搅拌20min后,蒸干四氢呋喃,残余物加入乙酸乙酯,用1N盐酸和饱和食盐水洗涤有机相并用硫酸镁干燥。浓缩有机相并加入正己烷重结晶,得白色晶体0.25g,产率95%。[α]D 25=0°(c=0.5,MeOH)。ESI-HRMS:247.1454[M+H]+。1H-NMR(600MHz,CDCl3):δ7.39-7.27(m,5H),5.44(s,1H),4.68-4.62(m,2H),4.06-4.04(m,1H),1.82-1.76(m,2H),1.52-1.49(m,1H),0.96-0.94(m,6H).
实施例6.(S)-3-苄基-5-(2-甲基丙基)-乙内酰脲的制备
0℃时在氮气保护下向溶有0.15g NaH的溶剂中滴加含有0.20g 2-(3-苄基脲基)-5-(2-甲基丙基)-乙酸甲酯的四氢呋喃溶液,加毕,剧烈搅拌5min后加入2N硫酸氢钠水溶液猝灭反应。然后蒸干四氢呋喃,水相以乙酸乙酯提取两次,用饱和食盐水洗涤有机相并用硫酸镁干燥。浓缩有机相并加入正己烷重结晶,得白色晶体0.25g,产率94%。光学纯度通过手性HPLC来确定,ee%>99%。[α]D 25=-60.0°(c=0.5,MeOH)。ESI-HRMS:247.1454[M+H]+。1H-NMR(600MHz,CDCl3):δ7.39-7.27(m,5H),5.44(s,1H),4.68-4.62(m,2H),4.06-4.04(m,1H),1.82-1.76(m,2H),1.52-1.49(m,1H),0.96-0.94(m,6H).
实施例7.(R,S)-3-苯丁基-5-苄基-乙内酰脲的制备
室温下向溶有0.15g NaOMe的溶剂中滴加含有0.30g 2-(3-苯丁基脲基)-2-苄基乙酸甲酯的四氢呋喃溶液,加毕,剧烈搅拌20min后,蒸干四氢呋喃,残余物加入乙酸乙酯,用1N盐酸和饱和食盐水洗涤有机相并用硫酸镁干燥。浓缩有机相并加入正己烷重结晶,得白色晶体0.24g,产率80%。[α]D 25=0°(c=0.5,MeOH)。ESI-HRMS:267.1142[M+H]+。1H-NMR(300MHz,DMSO-d6):δ8.52(s,1H),7.42-7.21(m,8H),6.97-6.95(m,2H),4.57-4.54(m,1H),3.12-3.01(m,2H).
实施例8.(S)-3-苯丁基-5-苄基-乙内酰脲的制备
-20℃时在氮气保护下向溶有0.15g NaH的溶剂中滴加含有0.30g2-(3-苯丁基脲基)-2-苄基乙酸甲酯的四氢呋喃溶液,加毕,剧烈搅拌5min后加入2N硫酸氢钠水溶液猝灭反应。然后蒸干四氢呋喃,水相以乙酸乙酯提取两次,用饱和食盐水洗涤有机相并用硫酸镁干燥。浓缩有机相并加入正己烷重结晶,得白色晶体0.22g,产率73%。光学纯度通过手性HPLC来确定,ee%>99%。[α]D 25=-156.0°(c=0.5,MeOH)。ESI-HRMS:267.1142[M+H]+。1H-NMR(300MHz,DMSO-d6):δ8.52(s,1H),7.42-7.21(m,8H),6.97-6.95(m,2H),4.57-4.54(m,1H),3.12-3.01(m,2H).
Claims (5)
1.一种3,5,5’-三取代乙内酰脲的制备方法,合成路线如下:
其中,R1为C1-12脂肪链烷基,C1-12芳香基,C1-12芳基烷基,C1-12杂芳基,C1-12杂芳基烷基;任选被一个或多个如下基团取代:羟基,卤素,硝基,氰基,胍基,羧基,卤C1-12烷基,C1-12烷氧基,C1-12烷基,C1-12环烷基,C1-12芳基,C1-12杂芳基,或芳基C1-12烷基;
R2为氢,C1-12脂肪链烷基,C1-12芳香基,C1-12芳基烷基,C1-12杂芳基,C1-12杂芳基烷基;任选被一个或多个如下基团取代:羟基,卤素,硝基,氰基,胍基,羧基,卤C1-12烷基,C1-12烷氧基,C1-12烷基,C1-12环烷基,C1-12芳基,C1-12杂芳基,或芳基C1-12烷基;
R3为氢,C1-12脂肪链烷基,C1-12芳香基,C1-12芳基烷基,C1-12杂芳基,C1-12杂芳基烷基;任选被一个或多个如下基团取代:羟基,卤素,硝基,氰基,胍基,羧基,卤C1-12烷基,C1-12烷氧基,C1-12烷基,C1-12环烷基,C1-12芳基,C1-12杂芳基,或芳基C1-12烷基;
步骤如下:
以α-氨基酸甲酯(V)作为原料,在溶剂中由三乙胺催化,与脂肪族胺或芳香族胺(III)通过与三光气在甲苯中回流而成的相应的异氰酸酯(IV)反应生成关键中间体化合物(II),该中间体化合物(II)在0~-40℃、溶剂中和氮气保护的条件下,由甲醇钠或碱金属氢化物催化反应2~60分钟得到3,5,5’-三取代乙内酰脲(I)。
2.如权利要求1所述的一种3,5,5’-三取代乙内酰脲的制备方法,其特征在于,R1为甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,异丁基,仲丁基,戊基,己基,苯基,呋喃基,噻吩基,吡咯基,哌啶基,哌嗪基,任选被一个或多个如下基团取代:羟基,卤素,C1-12烷基,C1-12烷氧基,C1-12芳基,C1-12杂芳基;
R2为氢,甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,异丁基,仲丁基,苯基,任选被一个或多个如下基团取代:羟基,卤素,C1-12烷基,C1-12烷氧基,C1-12芳基,C1-12杂芳基;
R3为氢,甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,异丁基,仲丁基,戊基,己基,苯基,任选被一个或多个如下基团取代:羟基,卤素,C1-12烷基,C1-12烷氧基,C1-12芳基,C1-12杂芳基;
其中,R2与R3相同或不同。
3.如权利要求1所述的一种3,5,5’-三取代乙内酰脲的制备方法,其特征在于,所述的碱金属氢化物为锂、钠或钾的氢化物。
4.如权利要求1所述的一种3,5,5’-三取代乙内酰脲的制备方法,其特征在于,所述的中间体化合物(II)与甲醇钠或碱金属氢化物的摩尔比为1.0∶(1.0~10.0)。
5.如权利要求1所述的一种3,5,5’-三取代乙内酰脲的制备方法,其特征在于,所述的溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、乙醚、甲苯、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚之一或其组合。
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