CN103304406A - 一种2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种沙格列汀中间体2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法，属于药物合成技术领域。本发明解决了现有技术中制备2-（1-金刚烷基）乙醛酸的反应步骤繁琐，反应中使用危险试剂，收率低等问题。该制备方法的步骤为：取代反应：将1-金刚烷甲酸进行取代反应得1-金刚烷甲酰氯；氰代反应：将1-金刚烷甲酰氯在氰化剂的作用下进行氰代反应得1-金刚烷甲酰腈；氰基水解反应：将1-金刚烷甲酰腈在碱性体系下进行氰基水解反应得2-（1-金刚烷基）乙醛酸。本发明2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法，使用试剂价廉易得，绿色环保，反应条件温和，反应时间短，后处理操作简单，转化率、产率和纯度高，产品质量好。
Description
技术领域
本发明涉及一种沙格列汀中间体的制备方法，具体涉及一种沙格列汀中间体2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法，属于药物合成技术领域。
背景技术
沙格列汀（Saxagliptin），商品名称Onglyza，化学名为(1S,3S,5S)-2-[(2S)-2-氨基-2-(3-羟基三环[3.3.1.13,7]癸烷-1-基)乙酰基]-2-氮杂双环[3.1.0]己烷-3-腈，是由Bristol-Myers Squibb公司与Astra Zeneca公司联合开发，2009年7月经FDA批准上市，是一种高选择性、可逆性的竞争性二肽基肽酶IV（DPP-IV）抑制剂，耐受性好且不引起肥胖，临床用于治疗2型糖尿病。
2-（1-金刚烷基）乙醛酸是合成沙格列汀一种重要的中间体。2-（1-金刚烷基）乙醛酸，CAS登记号为：16091-98-8，熔点为101-103℃，其结构式为：
现有技术中有关制备2-（1-金刚烷基）乙醛酸的文献主要有以下：如中国专利申请（CN201210319579.9）中提供了一种用溴代金刚烷与Mg在醚溶剂中制成格氏试剂，与草酸二酯化合物在低温下反应后，直接与NaOH溶液反应，再酸化得2-（1-金刚烷基）乙醛酸的合成方法。上述方法虽然合成路线短，但其合成过程中需要使用大部分为毒性危险性的草酸二酯（如草酸二甲酯、草酸二乙酯），且反应需在低于-70℃的氮气环境下进行，不利于操作，且反应过程中的产物损失大，使合成2-（1-金刚烷基）乙醛酸的产率较低，仅为69%。
又如PCT专利申请（公开号：WO2010032129A1），该专利申请中涉及了2-（1-金刚烷基）乙醛酸的合成方法，具体步骤为：a、用氯化亚砜对1-金刚烷甲酸进行氯代反应得1-金刚烷甲酰氯；b、用氰化三甲基硅烷对1-金刚烷甲酰氯进行氰代反应得1-金刚烷甲酰腈；c、1-金刚烷甲酰腈上的氰基在氢溴酸的醋酸溶液中水解成酰胺，然后在酸中加热将酰胺水解成羧酸得2-（1-金刚烷基）乙醛酸；合成路线如下：
上述方法虽然最终制得了2-（1-金刚烷基）乙醛酸，但该方法合成步骤繁琐，既使用了对人身体有害的危险物品氯化亚砜，又使用了较昂贵的液体活性的氰化三甲基硅烷，且在上述方法中先将1-金刚烷甲酰腈上的氰基水解成酰胺，再将酰胺水解成羧酸得2-（1-金刚烷基）乙醛酸，反应过程中的产物损失大，使合成2-（1-金刚烷基）乙醛酸的产率较低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的的不足，提供一种产率高，试剂易得，反应条件温和的2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法。
本发明的上述目的可以通过下列技术方案来实现：一种2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
S1：取代反应：将1-金刚烷甲酸溶于溶剂形成反应液，待反应液冷却至-5～5℃时加入取代剂，加完后将反应液升温至15～35℃进行取代反应得1-金刚烷甲酰氯；
S2：氰代反应：将1-金刚烷甲酰氯溶于溶剂形成反应液，在氰化剂的作用下进行氰代反应，用HPLC监控反应完全，将反应液分层、萃取，合并有机相后干燥、过滤、浓缩得1-金刚烷甲酰腈；
S3：氰基水解反应：将1-金刚烷甲酰腈在碱性体系下溶于醇类溶剂形成反应液，将反应液升温至60～100℃进行氰基水解反应8～12小时，浓缩回收醇类溶剂，剩余水相滴加酸调pH至1～2，萃取、浓缩、重结晶、过滤、烘干后得2-（1-金刚烷基）乙醛酸。
现有技术中合成2-（1-金刚烷基）乙醛酸会使用对人身体有害及昂贵的试剂，而本发明所使用的试剂价廉易得，取用简便。且，本发明将步骤S2中制得的1-金刚烷甲酰腈在强碱性醇类溶剂中加热，直接将氰基水解成羧基，提高最终产品的产率，通过浓缩又可回收醇类溶剂，实现试剂的循环利用。
其中步骤S1中的取代反应与现有技术相比，所用的试剂加料方便，反应产率较高。所述的取代反应在15～35℃的条件下反应更彻底。取代反应速度随反应温度的增高而加快，但若反应温度过高，反应杂质会变多，产率将降低，而反应温度过低，取代反应速度很慢，延长反应周期。
步骤S2中所用的溶剂为水溶性好的溶剂与油溶性好的溶剂一起混合使用的，对氰化剂的溶解性更好。而本发明选用的氰化剂易得且取用方便。
步骤S3中将1-金刚烷甲酰腈在碱性体系下溶于醇类溶剂中，是利用相似相溶的原理，醇与水混溶，不仅可以调节1-金刚烷甲酰腈的溶解度，醇还可以溶解1-金刚烷甲酰腈，使反应在同相中进行，提高反应效果。氰基水解反应在60～100℃时进行反应更彻底，反应温度过低、反应时间过短会导致反应不完全，降低产率。
在上述2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法中，步骤S1中所述取代反应的温度为20～30℃，反应时间为1～3小时。
在上述2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法中，作为优选，步骤S1中所述的溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃、甲苯、乙腈、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺中的一种。进一步优选，所述的溶剂为二氯甲烷。与其他溶剂相比，二氯甲烷的沸点低，在反应后容易除去。
在上述2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法中，作为优选，步骤S1中所述的取代剂为磺酰氯、草酰氯、三氯氧磷、三溴氧磷中的一种。其中，所述的1-金刚烷甲酸与取代剂的摩尔比为1：0.5～2。进一步优选，所述的取代剂为磺酰氯。磺酰氯在本反应中的反应效果高，可提高本反应的收率。
在上述2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法中，作为优选，步骤S2中所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜、乙腈、1，4-二氧六环中任意一种与甲基叔丁基醚、乙醚、异丙醚中任意一种的混合溶剂。进一步优选，所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和甲基叔丁基醚。N，N-二甲基甲酰胺和甲基叔丁基醚是两种安全性极好的常规溶剂，价廉易得。
在上述2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法中，作为优选，步骤S2中所述的氰化剂为氰化钠，氰化钾，氰化亚铜中的一种。其中，所述的1-金刚烷甲酰氯与氰化剂的摩尔比为1：0.5～2。进一步优选，所述的氰化剂为氰化钠。氰化钠是工业生产中最常用的，价廉易得的氰化剂。
在上述2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法中，步骤S3中所述氰基水解反应的温度为70～90℃，反应时间为8～10小时。
在上述2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法中，作为优选，步骤S3中所述的醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇中的一种。进一步优选，所述的醇类溶剂为甲醇。
在上述2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法中，作为优选，步骤S3中所述滴加的酸为盐酸、硫酸、冰醋酸、磷酸、甲酸、乙酸、乙二酸、柠檬酸中的一种，滴加酸调水相pH至1.5。进一步优选，所述滴加的酸为盐酸，浓度为1mol/L。
本发明2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法的化学反应式如下：
综上所述，本发明具有以下优点：
1、在本发明2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法中，使用的试剂价廉易得，绿色环保，反应条件温和，反应时间短，后处理操作简单。
2、本发明2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法中，转化率高，最终得到的2-（1-金刚烷基）乙醛酸的产率和纯度高，产品质量好。
附图说明
图1为采用本发明制备得到的2-（1-金刚烷基）乙醛酸的液相色谱图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
取代反应：将50g1-金刚烷甲酸加入反应瓶中溶于300mL二氯甲烷，搅拌至1-金刚烷甲酸全部溶解得反应液。将反应液冷却至0℃，向反应液中加入41.3g磺酰氯，加完后将反应液升温至25℃搅拌2小时至反应完全。将反应完全后的反应液直接浓缩得55.1g1-金刚烷甲酰氯，产率为100%。
氰代反应：将上述制得的55.1g1-金刚烷甲酰氯加入反应瓶中，溶于100mL甲基叔丁基醚与20mLN,N-二甲基甲酰胺中，搅拌至1-金刚烷甲酰氯全部溶解得反应液。向反应液中分批加入14.9g氰化钠，加完后继续搅拌5小时至反应完全。将液相色谱检测原料反应完全的反应液倒入500mL水中，搅拌0.5小时后静置分层，水相用200mL甲基叔丁基醚萃取一次，合并有机相后用无水硫酸钠干燥，过滤得滤液，浓缩滤液得50g1-金刚烷甲酰腈，产率为95%。
氰基水解反应：将上述制得的50g1-金刚烷甲酰腈溶于200mL甲醇和40%氢氧化钠水溶液的混合溶液中，搅拌至1-金刚烷甲酰腈全部溶解后形成反应液，将反应液升温至80℃继续反应10小时。浓缩除去甲醇，剩余的水相用1mol/L盐酸调节PH至1～2，用200mL甲基叔丁基醚萃取，浓缩溶剂后得粗产品。将粗产品加入300mL水中重结晶，冷却至室温后过滤、烘干得49.5g最终产品2-（1-金刚烷基）乙醛酸，产率为90%，纯度为98.7%。
实施例2
取代反应：将45.1g1-金刚烷甲酸加入反应瓶中溶于300mL三氯甲烷，搅拌至1-金刚烷甲酸全部溶解得反应液。将反应液冷却至-2℃，向反应液中加入35.1g草酰氯，加完后将反应液升温至22℃搅拌1.5小时至反应完全。将反应完全后的反应液直接浓缩得49.5g1-金刚烷甲酰氯，产率为100%。
氰代反应：将上述制得的49.5g1-金刚烷甲酰氯加入反应瓶中，溶于100mL乙醚与20mLN,N-二甲基乙酰胺中，搅拌至1-金刚烷甲酰氯全部溶解得反应液。向反应液中分批加入17.6g氰化钾，加完后继续搅拌5小时至反应完全。将液相色谱检测原料反应完全的反应液倒入500mL水中，搅拌0.5小时后静置分层，水相用200mL乙醚萃取一次，合并有机相后用无水硫酸钠干燥，过滤得滤液，浓缩滤液得46.3g1-金刚烷甲酰腈，产率为98%。
氰基水解反应：将上述制得的46.3g1-金刚烷甲酰腈溶于180mL乙醇和40%氢氧化钠水溶液的混合溶液中，搅拌至1-金刚烷甲酰腈全部溶解后形成反应液，将反应液升温至75℃继续反应8小时。浓缩除去乙醇，剩余的水相用1mol/L硫酸调节PH至1～2，用200mL乙醚萃取，浓缩溶剂后得粗产品。将粗产品加入300mL水中重结晶，冷却至室温后过滤、烘干得43.0g最终产品2-（1-金刚烷基）乙醛酸，产率为89%，纯度为98.5%。
实施例3
取代反应：将63.1g1-金刚烷甲酸加入反应瓶中溶于350mL1,2-二氯乙烷，搅拌至1-金刚烷甲酸全部溶解得反应液。将反应液冷却至0℃，向反应液中加入63.2g三氯氧磷，加完后将反应液升温至20℃搅拌2.5小时至反应完全。将反应完全后的反应液直接浓缩得69.5g1-金刚烷甲酰氯，产率为100%。
氰代反应：将上述制得的69.5g1-金刚烷甲酰氯加入反应瓶中，溶于120mL异丙醚与30mLN,N-二甲基甲酰胺中，搅拌至1-金刚烷甲酰氯全部溶解得反应液。向反应液中分批加入68.9g氰化亚铜，加完后继续搅拌6小时至反应完全。将液相色谱检测原料反应完全的反应液倒入600mL水中，搅拌0.6小时后静置分层，水相用250mL异丙醚萃取一次，合并有机相后用无水硫酸钠干燥，过滤得滤液，浓缩滤液得60.8g1-金刚烷甲酰腈，产率为91.7%。
氰基水解反应：将上述制得的60.8g1-金刚烷甲酰腈溶于250mL丙醇和40%氢氧化钠水溶液的混合溶液中，搅拌至1-金刚烷甲酰腈全部溶解后形成反应液，将反应液升温至85℃继续反应9小时。浓缩除去丙醇，剩余的水相用1mol/L甲酸调节PH至1～2，用250mL异丙醚萃取，浓缩溶剂后得粗产品。将粗产品加入350mL水中重结晶，冷却至室温后过滤、烘干得59.5g最终产品2-（1-金刚烷基）乙醛酸，产率为89%，纯度为97.8%。
实施例4
取代反应：将72.1g1-金刚烷甲酸加入反应瓶中溶于400mL四氢呋喃，搅拌至1-金刚烷甲酸全部溶解得反应液。将反应液冷却至2℃，向反应液中加入59.4g磺酰氯，加完后将反应液升温至28℃搅拌3小时至反应完全。将反应完全后的反应液直接浓缩得79.4g1-金刚烷甲酰氯，产率为100%。
氰代反应：将上述制得的79.4g1-金刚烷甲酰氯加入反应瓶中，溶于150mL甲基叔丁基醚与35mL N-甲基吡咯烷酮中，搅拌至1-金刚烷甲酰氯全部溶解得反应液。向反应液中分批加入23.5g氰化钠，加完后继续搅拌7小时至反应完全。将液相色谱检测原料反应完全的反应液倒入800mL水中，搅拌0.8小时后静置分层，水相用300mL甲基叔丁基醚萃取一次，合并有机相后用无水硫酸钠干燥，过滤得滤液，浓缩滤液得69.7g1-金刚烷甲酰腈，产率为91.9%。
氰基水解反应：将上述制得的69.7g1-金刚烷甲酰腈溶于300mL异丙醇和40%氢氧化钠水溶液的混合溶液中，搅拌至1-金刚烷甲酰腈全部溶解后形成反应液，将反应液升温至78℃继续反应12小时。浓缩除去异丙醇，剩余的水相用1mol/L乙酸调节PH至1～2，用300mL甲基叔丁基醚萃取，浓缩溶剂后得粗产品。将粗产品加入400mL水中重结晶，冷却至室温后过滤、烘干得67.6g最终产品2-（1-金刚烷基）乙醛酸，产率为88%，纯度为98.6%。
对比例
将2.6gMg加入到20mL四氢呋喃中，在氮气保护下，按照常规格氏试剂制备引发后，剧烈搅拌，升温至40℃，滴加21.4g溴代金刚烷溶解于100mL四氢呋喃，期间形成弱回流，滴加完毕后，回流反应lh，冷至室温，形成格氏试剂四氢呋喃溶液。
将29.2g草酸二乙酯加入到80mL四氢呋喃中，冷却至-70℃，氮气保护下，将上述制备的格氏试剂四氢呋喃溶液在此温度下慢慢滴加至该溶液中，约2h滴加完毕，继续在此温度反应4h。慢慢加入100mL5mol／L的NaOH溶液，同时温度渐渐升至室温，过滤除去不溶物，滤液继续在室温下搅拌8h，用6mol／L盐酸调节pH至7，减压浓缩至约20mL，用浓盐酸调节pH至l左右，乙酸乙酯提取溶液层，每次30mL，共三次。合并有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，残留物用水／乙醇复合体系重结晶，得14．3g2-（1-金刚烷基）乙醛酸，产率69％。
随即抽取采用本发明制备方法制备得到的2-（1-金刚烷基）乙醛酸样品通过液相色谱进行检测。
检测条件：仪器：安捷伦1100高效液相色谱仪；
色谱柱：Luna C18,4.6mm×250mm,5μm；
柱温：25℃；
流速：1.0ml/min；
检测波长：210nm；
进样体积：5.0ul；
流动相：乙腈：0.1%磷酸水溶液=60：40(v/v)；
运行时间：30min。
检测后样品的液相色谱图如图1所示；分析结果如表1所示。
表1：采用本发明制备方法得到的2-（1-金刚烷基）乙醛酸样品色谱分析结果
| 峰号 | 保留时间 | 峰面积 | 峰高（uV） | 纯度（%） |
| （min） | （uV*s） | |||
| 1 | 11.29 | 45.78 | 7.46 | 0.72 |
| 2 | 13.18 | 10.34 | 1.55 | 0.16 |
| 3 | 13.59 | 6292.58 | 1128.61 | 98.74 |
| 4 | 14.96 | 11.71 | 1.15 | 0.18 |
| 5 | 20.81 | 12.36 | 1.62 | 0.19 |
| 总计 | 6372.77 | 1293.84 | 99.99 |
从图1和表1可以看出：采用本发明制备方法制得的2-（1-金刚烷基）乙醛酸纯度较高，达到98.74%。
将实施例1～3与对比例进行比较，得本发明实施例1～3制备2-（1-金刚烷基）乙醛酸的试剂价廉易得，绿色环保，反应条件简单，后处理操作简便，最终得到的2-（1-金刚烷基）乙醛酸的产率和纯度高，产品质量好。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (9)
1.一种2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：
S1：取代反应：将1-金刚烷甲酸溶于溶剂形成反应液，待反应液冷却至-5～5℃时加入取代剂，加完后将反应液升温至15～35℃进行取代反应得1-金刚烷甲酰氯；
S2：氰代反应：将1-金刚烷甲酰氯溶于溶剂形成反应液，在氰化剂的作用下进行氰代反应，用HPLC监控反应完全，将反应液分层、萃取，合并有机相后干燥、过滤、浓缩得1-金刚烷甲酰腈；
S3：氰基水解反应：将1-金刚烷甲酰腈在碱性体系下溶于醇类溶剂形成反应液，将反应液升温至60～100℃进行氰基水解反应8～12小时，浓缩回收醇类溶剂，剩余水相滴加酸调pH至1～2，萃取、浓缩、重结晶、过滤、烘干后得2-（1-金刚烷基）乙醛酸。
2.根据权利要求1所述的2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述取代反应的温度为20～30℃，反应时间为1～3小时。
3.根据权利要求1或2所述的2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃、甲苯、乙腈、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的取代剂为磺酰氯、草酰氯、三氯氧磷、三溴氧磷中的一种，所述的1-金刚烷甲酸与取代剂的摩尔比为1：0.5～2。
5.根据权利要求1所述的2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜、乙腈、1，4-二氧六环中的任意一种与甲基叔丁基醚、乙醚、异丙醚中的任意一种的混合溶剂。
6.根据权利要求1或5所述的2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的氰化剂为氰化钠，氰化钾，氰化亚铜中的一种，所述的1-金刚烷甲酰氯与氰化剂的摩尔比为1：0.5～2。
7.根据权利要求1所述的2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述氰基水解反应的温度为70～90℃，反应时间为8～10小时。
8.根据权利要求1所述的2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述的醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇中的一种。
9.根据权利要求1或8所述的2-（1-金刚烷基）乙醛酸的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述滴加的酸为盐酸、硫酸、冰醋酸、磷酸、甲酸、乙酸、乙二酸、柠檬酸中的一种，滴加酸调水相pH至1.5。
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