CN103539714A - 1-巯甲基环丙基乙酸及其中间体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备1-巯甲基环丙基乙酸(I)的方法,环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)用硫代乙酸钾开环得到化合物(IV),化合物(Ⅳ)与甲磺酰氯或对甲苯磺酰氯进行磺酸酯化反应得到化合物(III),化合物(III)通过氰基取代得到化合物(II),化合物(II)在碱性条件下水解得到1-巯甲基环丙基乙酸(I),
Description
技术领域
本发明涉及预防和治疗哮喘的药物孟鲁司特中间体技术领域,特别涉及1-巯甲基环丙基乙酸技术领域,具体是指一种1-巯甲基环丙基乙酸及其中间体的制备方法。
背景技术
孟鲁司特(Montelukast)是一种预防和治疗哮喘、炎症、心绞痛、大脑性痊孪、肾小球性肾炎、肝炎、内毒素血症、眼色素层炎和同种异体移植排斥的药物,而1-巯甲基环丙基乙酸是合成孟鲁司特的重要中间体。
关于1-巯甲基环丙基乙酸(I)的合成方法,美国专利US5614632A最早报道了它的合成路线,如路线1所示。它以环丙基二甲醇(VI)为原料,先与氯化亚砜反应生成环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V),再用氰化钠开环得到1-羟甲基环丙基乙腈(VIII),然后通过甲磺酰氯保护羟基,硫代乙酸钾取代,得到化合物(II),最后水解掉乙酰基和氰基,得到了产物1-巯甲基环丙基乙酸(I)。
路线1
这个方法是目前工业上主要的生产方法之一,其中环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)用氰化钠开环得到1-羟甲基环丙基乙腈(VIII)这一步,由于氰基的亲核反应活性较低,反应需要在较高的温度下反应较长时间,工艺条件苛刻,同时需要加入一定量的碘化物促进反应,增加了工艺成本。
以后的专利基本上都是以1-羟甲基环丙基乙腈(VIII)为基础的,如PCT申请WO2007088545中先用三溴化磷与1-羟甲基环丙基乙腈(VIII)反应,得到的溴化物再与硫脲反应,再水解得到产物的,如路线2所示。美国专利US 6512140中的方法也和这个方法类似。
路线2
另外美国专利US7271268报道了改进的合成1-羟甲基环丙基乙腈(VIII)的方法,再用路线1中的方法得到产物1-巯甲基环丙基乙酸(I)。
以上各种方法都需要先合成1-羟甲基环丙基乙腈(VIII),而这个化合物的合成要么反应难操作,要么选择性不好。针对这个问题,需要提供一种1-巯甲基环丙基乙酸的制备方法,其工艺流程简单易行,可以大大降低生产成本,有利于工业化生产。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点,提供一种1-巯甲基环丙基乙酸及其中间体的制备方法,该1-巯甲基环丙基乙酸及其中间体的制备方法设计巧妙,起始原料便宜易得,工艺流程简单易行,可以大大降低生产成本,有利于工业化生产,适于大规模推广应用。
为了克服现有技术中的缺点,本发明设计了新的合成路线,如路线3所示。
路线3
以环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)为原料,直接与硫代乙酸钾反应实现开环,以较高的收率得到中间体化合物(Ⅳ)即1-羟甲基环丙基硫甲基乙酸酯。化合物(IV)与甲磺酰氯或对甲苯磺酰氯(路线3中R为甲基或对甲苯基)反应得到化合物(III),然后用氰基取代成化合物(II),最后在碱性条件下水解得到1-巯甲基环丙基乙酸(I)。
环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)开环得到1-羟甲基环丙基硫甲基乙酸酯(IV)所用的溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺等,反应温度为0~100℃。
化合物(IV)与甲磺酰氯或对甲苯磺酰氯反应得到化合物(III)所用的溶剂为甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃等,反应体系中加入三乙胺作碱,反应温度为-78~20℃。
化合物(III)与氰化物反应得到化合物(II),所用的氰化物为氰化钠、氰化钾,溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺等,反应温度为0~100℃。
化合物(II)在碱性条件下水解得到1-巯甲基环丙基乙酸(I),所用的碱为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液等,反应所用的水溶液及后处理用的有机溶剂必须进行脱氧处理,才能保证反应能正常进行。
另外一方面,本发明提供了一种制备环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)的方法。其特点是,以二溴新戊二醇(VII)为起始原料,在锌粉的存在下环合得到环丙基二甲醇(VI),然后环丙基二甲醇(VI)与氯化亚砜反应得到环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V),
二溴新戊二醇(VII)与锌粉进行环合反应得到环丙基二甲醇(VI)所用的溶剂为C1-4的醇,特别是甲醇、乙醇,反应温度为回流。在后处理时通过氨气络合反应产生的锌离子,再通过减压蒸馏的方法得到产物环丙基二甲醇(VI)。
环丙基二甲醇(VI)反应得到环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)所用的溶剂为甲苯或二氯甲烷等,反应体系中加入三乙胺作碱,反应温度为0~30℃。
本发明的有益效果具体在于:
1、本发明的1-巯甲基环丙基乙酸的制备方法以环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)为原料,直接与硫代乙酸钾反应实现开环,以较高的收率得到中间体化合物(IV)即1-羟甲基环丙基硫甲基乙酸酯。化合物(Ⅳ)与甲磺酰氯或对甲苯磺酰氯(路线3中R为甲基或对甲苯基)反应得到化合物(III),然后用氰基取代成化合物(II),最后在碱性条件下水解得到1-巯甲基环丙基乙酸(I),设计巧妙,起始原料便宜易得,工艺流程简单易行,可以大大降低生产成本,有利于工业化生产,适于大规模推广应用。
2、本发明的制备环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)的方法以二溴新戊二醇(VII)为起始原料,在锌粉的存在下环合得到环丙基二甲醇(VI),然后环丙基二甲醇(VI)与氯化亚砜反应得到环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V),设计巧妙,起始原料便宜易得,工艺流程简单易行,可以大大降低生产成本,有利于工业化生产,适于大规模推广应用。
具体实施方式
本发明的制备1-巯甲基环丙基乙酸(I)的方法的总的合成路线如下:
以二溴新戊二醇(VII)为起始原料,在锌粉的存在下环合得到环丙基二甲醇(VI),再与氯化亚砜反应得到环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)。环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)用硫代乙酸钾开环得到化合物(Ⅳ),再与甲磺酰氯或对甲苯磺酰氯反应得到化合物(III),然后用氰基取代成化合物(II),最后在碱性条件下水解得到1-巯甲基环丙基乙酸(I)。
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容,特举以下实施例详细说明。
实施例1:环丙基二甲醇(1-2)的制备
将原料二溴新戊二醇(1-1)(苏州晶华化工)25g溶于150mL乙醇中,加入10g锌粉。在氮气保护下加热到100°C,回流4小时,至TLC(PE:EA=1:1高锰酸钾显色)显示原料点消失。抽滤,除去锌粉后,在10°C左右通入氨气,大量白色固体析出,继续通入氨气至出气口有氨溢出为止。保温搅拌30min,抽滤,用少量乙醇洗涤,滤液浓缩至干得乳白色油状物,油泵减压蒸馏可得环丙基二甲醇(1-2)8.3g,为无色液体。GC98%,摩尔收率85%。1H NMR(CDCl3,500Hz)δ4.02(s,2H),3.56(s,4H),0.48(s,4H);MS(ESI)m/z=103(M++1).
实施例2:环丙基二甲醇(1-2)的制备
将原料二溴新戊二醇(1-1)(苏州晶华化工)25g溶于150mL甲醇中,加入10g锌粉。在氮气保护下加热到80°C,回流6小时,至TLC(PE:EA=1:1高锰酸钾显色)显示原料点消失。抽滤,除去锌粉后,在10°C左右通入氨气,大量白色固体析出,继续通入氨气至出气口有氨溢出为止。保温搅拌30min,抽滤,用少量乙醇洗涤,滤液浓缩至干得乳白色油状物,油泵减压蒸馏可得环丙基二甲醇(1-2)7.3g,为无色液体。GC99%,摩尔收率75%。谱图数据见实施例1。
实施例3:环丙基二甲醇环亚硫酸酯(3-1)的制备
在氮气所保护下,将15.6g环丙基二甲醇(1-2)加入150mL二氯甲烷中,搅拌溶解后再加入三乙胺32.5g,降温至0°C左右,缓慢滴加氯化亚砜18.2g,滴完后自然升温至20°C搅拌半小时,至TLC检测(PE:EA=1:3,高锰酸钾显色)原料点消失。将反应体系倒入200ml PH为7.2的缓冲液中(PH为7.2缓冲液:0.2摩尔的磷酸氢二钠为72%,0.2摩尔的磷酸二氢钠为28%)搅拌10分钟,分层,有机相依次用水洗、饱和食盐洗水后,干燥、浓缩,得白色固体环丙基二甲醇环亚硫酸酯(3-1)20g,GC88%,摩尔收率88%。MS(EI)m/z=149(M++1).
实施例4:环丙基二甲醇环亚硫酸酯(3-1)的制备
在氮气所保护下,将10g环丙基二甲醇(1-2)加入100mL甲苯中,搅拌溶解后再加入三乙胺20.0g,降温至0°C左右,缓慢滴加氯化亚砜11.7g,滴完后自然升温至30°C搅拌半小时,至TLC检测(PE:EA=1:3,高锰酸钾显色)原料点消失。将反应体系倒入150ml PH为7.2的缓冲液中(PH为7.2缓冲液:0.2摩尔的磷酸氢二钠为72%,0.2摩尔的磷酸二氢钠为28%)搅拌10分钟,分层,有机相依次用水洗、饱和食盐洗水后,干燥、浓缩,得白色固体环丙基二甲醇环亚硫酸酯(3-1)12g,GC90%,摩尔收率82%。谱图数据见实施例3。
实施例5:1-羟甲基环丙基硫甲基乙酸酯(5-1)的制备
在氮气所保护下,将环丙基二甲醇环亚硫酸酯(3-1)50.0g加入到500mL二甲亚砜中,搅拌下加入硫代乙酸钾135g。反应混合物在0℃反应7小时,至TLC(PE:EA=5:1,高锰酸钾显色)显示原料点消失。反应完成后将反应液倒入水中,用乙酸乙酯萃取三次,合并的有机相依次用水洗、饱和食盐洗水后,无水硫酸钠干燥、浓缩,得油状物1-羟甲基环丙基硫甲基乙酸酯(5-1)44.6g,摩尔收率82%。1HNMR(CDCl3,500Hz)δ3.45(2H,d,J=6.4Hz),3.01(2H,s),2.53(t b r,J=6.4Hz),2.39(3H,s);0.54(4H,m);MS(ESI)m/z=161(M++1).
实施例6:1-羟甲基环丙基硫甲基乙酸酯(5-1)的制备
在氮气所保护下,将环丙基二甲醇环亚硫酸酯(3-1)20.0g加入到100mL的DMF中,搅拌下加入硫代乙酸钾25g。反应混合物在100℃反应4小时,至TLC(PE:EA=5:1,高锰酸钾显色)显示原料点消失。反应完成后将反应液倒入水中,用乙酸乙酯萃取三次,合并的有机相依次用水洗、饱和食盐洗水后,无水硫酸钠干燥、浓缩,得油状物1-羟甲基环丙基硫甲基乙酸酯(5-1)16.3g,摩尔收率75%。谱图数据见实施例5。
实施例7:1-羟甲基环丙基硫甲基乙酸酯(5-1)的制备
在氮气所保护下,将环丙基二甲醇环亚硫酸酯(3-1)10.0g加入到50mL的DMSO中,搅拌下加入硫代乙酸钾15g。反应混合物在50℃反应6小时,至TLC(PE:EA=5:1,高锰酸钾显色)显示原料点消失。反应完成后将反应液倒入水中,用乙酸乙酯萃取三次,合并的有机相依次用水洗、饱和食盐洗水后,无水硫酸钠干燥、浓缩,得油状物1-羟甲基环丙基硫甲基乙酸酯(5-1)9.1g,摩尔收率84%。谱图数据见实施例5。
实施例8:1-甲磺酰氧甲基环丙基硫甲基乙酸酯(8-1)的制备
在氮气的保护下,将1-羟甲基环丙基硫甲基乙酸酯(5-1)5.0g加入到50mL二氯甲烷中,体系降温至0℃,再加入三乙胺4.8g。保持0℃滴加甲磺酰氯4.3g,约30min加完。加完后保温0℃反应1h,至原料基本消失。加入50mL水分层,有机相依次用水洗、饱和食盐洗水后,无水硫酸钠干燥、浓缩,得油状物1-甲磺酰氧甲基环丙基硫甲基乙酸酯(8-1)6.24g,摩尔收率83%。此化合物不是很稳定,直接投入下一步。MS(ESI)m/z=239(M++1)。
实施例9:1-巯乙酰基甲基环丙基乙腈(9-1)的制备
将1-甲磺酰氧甲基环丙基硫甲基乙酸酯(8-1)6.0g加入到50mL的DMF中,抽真空充氮气后,加入氰化钠1.85g,反应混合物在0℃搅拌4小时,至TLC(PE:EA=8:1磷钼酸显色)显示原料消失为止。反应体系中加入水和EA,分层。有机相依次用水洗、饱和食盐洗水后,无水硫酸钠干燥、浓缩,得油状物1-巯乙酰基甲基环丙基乙腈(9-1)2.69g,摩尔收率63%。产物直接投入下一步水解。MS(ESI)m/z=170(M++1)。
实施例10:1-对甲苯磺酰氧甲基环丙基硫甲基乙酸酯(10-1)的制备
在氮气的保护下,将1-羟甲基环丙基硫甲基乙酸酯(5-1)6.0g加入到40mL四氢呋喃中,体系降温至0℃,再加入三乙胺5.8g。用干冰丙酮浴将体系降至-78℃,然后缓慢滴加含对甲苯磺酰氯8.6g的20mL四氢呋喃溶液,约30min加完。加完后体系慢慢升温至0℃,反应2h,至原料基本消失。加入50mL水和50mL乙酸乙酯分层,有机相依次用水洗、饱和食盐洗水后,无水硫酸钠干燥、浓缩,得油状物1-对甲苯磺酰氧甲基环丙基硫甲基乙酸酯(10-1)8.4g,摩尔收率85%。此化合物直接投入下一步。MS(ESI)m/z=315(M++1)。
实施例11:1-对甲苯磺酰氧甲基环丙基硫甲基乙酸酯(10-1)的制备
在氮气的保护下,将1-羟甲基环丙基硫甲基乙酸酯(5-1)8.0g加入到50mL四氢呋喃中,再加入三乙胺7.8g。常温(20℃)下,缓慢滴加含对甲苯磺酰氯11.5g的30mL四氢呋喃溶液,约30min加完。反应2h,至原料基本消失。加入80mL水和80mL乙酸乙酯分层,有机相依次用水洗、饱和食盐洗水后,无水硫酸钠干燥、浓缩,得油状物1-对甲苯磺酰氧甲基环丙基硫甲基乙酸酯(10-1)10.3g,摩尔收率78%。谱图数据见实施例10。
实施例12:1-巯乙酰基甲基环丙基乙腈(9-1)的制备
将1-对甲苯磺酰氧甲基环丙基硫甲基乙酸酯(10-1)8.4g加入到50mL的DMSO中,抽真空充氮气后,加入氰化钾2.1g,反应混合物在100℃搅拌2小时,至TLC(PE:EA=8:1磷钼酸显色)显示原料消失为止。反应体系中加入水和乙酸乙酯,分层。有机相依次用水洗、饱和食盐洗水后,无水硫酸钠干燥、浓缩,得油状物1-巯乙酰基甲基环丙基乙腈(9-1)2.6g,摩尔收率58%。产物直接投入下一步水解。MS(ESI)m/z=170(M++1)。
实施例13:1-巯乙酰基甲基环丙基乙腈(9-1)的制备
将1-对甲苯磺酰氧甲基环丙基硫甲基乙酸酯(10-1)10.3g加入到60mL的DMSO中,抽真空充氮气后,加入氰化钾2.6g,反应混合物在50℃搅拌3小时,至TLC(PE:EA=8:1磷钼酸显色)显示原料消失为止。反应体系中加入水和乙酸乙酯,分层。有机相依次用水洗、饱和食盐洗水后,无水硫酸钠干燥、浓缩,得油状物1-巯乙酰基甲基环丙基乙腈(9-1)3.6g,摩尔收率65%。产物直接投入下一步水解。MS(ESI)m/z=170(M++1)。
实施例14:1-巯甲基环丙基乙酸(14-1)的制备
将1-巯乙酰基甲基环丙基乙腈(9-1)2.69g溶解于30mL甲苯中,抽真空,通入氮气反复置换三次,加入脱氧的5mol/L的NaOH水溶液32mL,该混合物在30℃搅拌10小时,至GC监测原料点消失,然后分出水相。水相加热至90℃反应12小时,再次用GC确认中间体消失,反应终止。降温至室温,体系中加入脱氧的正庚烷,用5mol/L的脱氧的硫酸氢钾调节PH至3,分去水层,用少量正庚烷萃取水相一遍,合并的有机相用无水硫酸钠干燥、抽滤,滤液浓缩至干得料2.1g,加入2.5ml正庚烷,降温至0°C,析出白色固体,抽滤得白色固体1-巯甲基环丙基乙酸(14-1)1.7g,收率73%。1HNMR(CDCl3,500Hz)δ11.8(br s,1H),2.64(d,2H),2.52(s,2H),1.36(t,1H),0.64-0.52(m,4H);MS(ESI)m/z=147(M++1).
由于现有技术中的各种方法都需要先合成1-羟甲基环丙基乙腈(VIII),而这个化合物的合成要么反应难操作,要么选择性不好。针对这个问题,本发明设计了新的合成路线,绕过1-羟甲基环丙基乙腈(VIII)这个中间体,用硫代乙酸钾直接与环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)反应,再通过常规的反应得到最终产物。本工艺流程简单易行,可以大大降低生产成本,有利于工业化生产。
综上,本发明的1-巯甲基环丙基乙酸及其中间体的制备方法设计巧妙,起始原料便宜易得,工艺流程简单易行,可以大大降低生产成本,有利于工业化生产,适于大规模推广应用。
在此说明书中,本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是,很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此,说明书应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (8)
2.根据权利要求1所述的1-巯甲基环丙基乙酸(I)的制备方法,其特征在于,开环所用的溶剂为二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺,反应温度为0~100℃。
3.根据权利要求1所述的1-巯甲基环丙基乙酸(I)的制备方法,其特征在于,化合物(III)所示的磺酸酯为甲基磺酸酯或对甲苯磺酸酯。
4.根据权利要求1所述的1-巯甲基环丙基乙酸(I)的制备方法,其特征在于,磺酸酯化反应所用的溶剂为甲苯、二氯甲烷或四氢呋喃,并加入三乙胺作碱,反应温度为-78~20℃。
5.根据权利要求1所述的1-巯甲基环丙基乙酸(I)的制备方法,其特征在于,氰基来自氰化钠或氰化钾,氰基取代所用的溶剂是二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺,反应温度为0~100℃。
6.一种环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)的制备方法,其特征在于,以二溴新戊二醇(VII)为起始原料,在锌粉的存在下环合得到环丙基二甲醇(VI),然后环丙基二甲醇(VI)与氯化亚砜反应得到环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V),
7.根据权利要求6所述的环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)的制备方法,其特征在于,二溴新戊二醇(VII)与锌粉环合所用的溶剂为C1-4的醇,反应温度为回流。
8.根据权利要求6所述的环丙基二甲醇环亚硫酸酯(V)的制备方法,其特征在于,环丙基二甲醇(VI)与氯化亚砜反应所用的溶剂为甲苯或二氯甲烷,并加入三乙胺作碱,反应温度为0~30℃。
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XINCHAO CHEN ET AL.: "Revision of Absolute Configuration of Enantiomeric (Methylenecyclopropyl)carbinols Obtained from (R)-(-)- and (S)-(+)-Epichlorohydrin and Methylenetriphenylphosphorane. Implications for Reaction Mechanism and Improved Synthesis of Antiviral", 《JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY》 * |
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