CN1036953A - 2,3-二氮杂萘乙酸酯衍生物及新中间体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制备式(IV)的2,3-二氮杂萘乙酸酯
衍生物的方法,其中R为(C1—C4)烷基。本发明还
涉及新化合物1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,
3-二氮杂萘乙酸,该化合物是本发明的方法中形成
的一种中间体,可用来制备式IV的2,3-二氮杂萘乙
酸酯衍生物。式IV化合物可用来制备某些杂环氧代
2,3-二氮杂萘基乙酸及其酯。
Description
本发明涉及具有下式的2,3-二氮杂萘乙酸酯衍生物的制备方法:
其中R为(C1-C4)烷基。
本发明还涉及具有下式的新化合物1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸,该化合物是在本发明方法中形成的一种中间体,可用来制备式Ⅳ的2,3-二氮杂萘乙酸酯衍生物。式Ⅳ化合物可用于制备某些杂环氧代-2,3-二氮杂萘基乙酸及其酯。
1986年10月7日提交的未决美国专利申请916,127,特别是以本申请的受让人为申请人并于1987年5月20日公开的相 应欧洲专利申请222,576,公开了具有以下通式的某些杂环氧代-2,3-二氮杂萘基乙酸及其酯和它们的某些药学上可接受的盐,并公开了它们可用作醛糖还原酶抑制剂。
其中X为氧或硫,Z为共价键、O、S、NH或CH2;R1为羟基或前药基团;R2为杂环基,R3和R4为氢或相同或不同的取代基,R5为氢或甲基。上述美国专利申请是1985年11月7日提交的美国申请796,039(现已放弃)的分案申请,现已转让给其受让人。该申请的公开内容在此列为参考文献。该专利申请还公开了某些2,3-二氮杂萘乙酸酯的制备方法,该方法包括,将某些邻苯二甲酸酐类化合物与(乙氧羰基亚甲基)三苯基正膦或(甲氧羰基亚甲基)三苯基正膦发生维悌希反应,然后使生成的乙酸酯衍生物与肼反应,该反应最好在40℃至120℃下在水性溶剂中进行。
Schroeder等人公开了一种由邻苯二甲酸酐与乙酸钾和乙酸酐反应制备(Z)-3-氧代-1(3H)-异苯并呋喃亚基乙酸的方法(Schroeder,H.E.et al.,J.Amer.Chem.Soc.,78∶446,1956)。
Vaughan和Baird公开了一种由邻苯醛酸或邻羧基苯乙酮酸与肼反应制备某些2,3-二氮杂萘酮类化合物的方法 (Vaughan,W.R.and Baird,Jr.,S.L.,J.Amer.Chem.Soc.,68∶1314,1946)。
Foldeak等人公开了一种制备4(3H)-2,3-二氮杂萘酮-1-乙酸的方法,该方法是在KHCO3水溶液中将(Z)-3-氧代-1(3H)-异苯并呋喃亚基乙酸与N2H4-H2SO4一起加热2小时。
本发明涉及一种制备具有下式的2,3-二氮杂萘乙酸酯衍生物的方法:
其中R为(C1-C4)烷基,该方法包括,在溶剂存在下使式(Ⅲ)的(Z)-3-氧代-1(3H)-异苯并呋喃亚基乙酸与肼反应,生成一种混合物,它含有式(Ⅰ)的新中间体1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸和式(Ⅱ)的3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸;
在溶剂存在下使这样得到的混合物与酸反应,将1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸转化为3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸;再在式ROH(R定义如前)的醇存在下使3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸与酸反应,生成式Ⅳ化合物。
本发明还涉及式Ⅰ的新中间体的一种制备方法,该方法包括在溶剂存在下使式Ⅲ的(Z)-3-氧代-1(3H)-异苯并呋喃亚基乙酸与肼反应。
此外,本发明还涉及式Ⅱ的3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸的制备方法,这些方法包括:(a)在溶剂存在下,使式Ⅲ的(Z)-3-氧代-1(3H)-异苯并呋喃亚基乙酸与肼反应;或(b)使式Ⅰ和式Ⅱ化合物的混合物与酸反应。
利用本发明方法制备的2,3-二氮杂萘乙酸酯,可作为中间体 而用于制备某些杂环氧代2,3-二氮杂萘基乙酸类化合物及酯类化合物,例如前面式Ⅴ所示的某些酯。
本发明的总方法由若干方法组成,如下面反应图A中反应步骤(1-4)所示。起始化合物(Ⅲ)由邻苯二甲酸酐、乙酸酐和乙酸钾按Schroeder等人所述的反应来制备(Schroeder,et al.,J.Amer.Chem.Soc.,78∶446,1956)。在反应步骤1中,式Ⅲ的(Z)-3-氧代-1(3H)-异苯并呋喃亚基乙酸以浆状物形式在溶剂存在下与肼反应。适当的溶剂为至少能溶解部分反应物的溶剂。所用的溶剂优选低级烷基醇,最为优选的溶剂是乙醇。但应认为,本领域专业人员熟知的另一些适当的反应惰性溶剂也可以采用。此外,优选2摩尔当量的肼用于该反应中。该反应的温度由于放热而提高,因此,为减少不需要的吡唑啉酮酰肼的生成,也由于肼具有爆炸性质,最好控制反应温度在约40℃以下。反应温度控制在约20℃至约30℃较好,温度范围在约25℃至约30℃更好。步骤1的反应生成式Ⅱ的3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸和式Ⅰ的新化合物1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸的混合物,该混合物可全部利用本领域专业人员熟知的常规方法进行过滤、洗涤和干燥而回收,得到固态混合物。
虽然在一定的分离条件下会从式Ⅰ化合物中脱去肼而生成式Ⅱ化合物,但新化合物1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸(Ⅰ)仍可用于制备所要的上述式Ⅳ的酯,因为对式Ⅰ化合物的使用或本发明的新方法来说,使式Ⅰ化合物与混合物中的3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸(Ⅱ)分离 既不必要,也非优选。按此处所述的条件,当(Z)-3-氧代-1(3H)-异苯并呋喃亚基乙酸Ⅲ与肼反应时,根据高分辨率(high yield)NMR分析,所回收的混合物中含>80%Ⅰ和<20%Ⅱ。
反应式A
按反应步骤1生成式Ⅰ化合物和式Ⅱ化合物后,本发明方法的反应图分成两条可能的路线,在反应图A中以步骤2和4或步骤3和4表示。
按照包含步骤2和4的路线,将3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸(Ⅱ)和1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸(Ⅰ)的混合物溶于水或NaOH水溶液中,加热至约40℃,冷却至室温后进行酸化(最好用盐酸),使肼基加合物转化为3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸(Ⅱ)。加入酸而开始成粒后,利用标准技术如过滤回收固体产物,然后洗涤并干燥。然后使得到的3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸(Ⅱ)在溶剂ROH(其中R为(C1-C4)烷基)存在下与酸反应,生成式Ⅳ的酯。所用的酸最好为无水盐酸。最好将反应物加热至醇溶剂的回流温度,而且使用约1.0摩尔当量的无水盐酸。溶剂最好为甲醇或乙醇。本说明书和所附的权利要求书通篇中所用的术语乙醇,将包括无水乙醇和其它市售乙醇,如2B乙醇。
或者最好的是,可以将1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸(Ⅰ)和3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸(Ⅱ)的混合物在溶剂R′OH(其中R′为(C1-C4)烷基)存在下与酸反应。此反应如反应图A的步骤3所示,它生成3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸(Ⅱ)和式Ⅳ′酯的混合物。
因为此反应生成某些式Ⅳ′的酯,所以最好选择适当的溶剂,使该反应生成所要的式Ⅳ的酯。因此,该反应所用的溶剂R′OH中,R′最好与终产物式Ⅳ酯中R所代表的基团一致。这样就不必有额外的步 骤来纯化3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸(Ⅱ)而除去式Ⅳ′的酯。此外,在步骤3的操作中最好使用无水盐酸。更好的是,使用约0.1摩尔当量的无水盐酸,并将反应物加热至溶剂的回流温度。此外,更好的是采用甲醇或乙醇作溶剂。如果R′与R相同,则反应步骤3生成的化合物Ⅱ和Ⅳ′的混合物不需分离,而是将其与外加的酸在同一溶剂中反应。此处最好还是使用无水盐酸,并且最好再加入1.0摩尔当量的无水盐酸,并将反应物加热至溶剂的回流温度。然后利用标准技术如过滤回收酯,然后洗涤并干燥。如果必要或需要,可利用标准技术将所得固体进一步纯化。例如,可将固体产物在水中研碎,过滤回收,用氯仿萃取水性滤液,将萃取液与滤饼一起合并入氯仿中。然后可将该氯仿溶液作Darco处理,在约60℃至64℃下蒸馏,同时分步加入己烷,得到一个浆状物。然后将此浆状物冷却至约25℃,使其成粒。利用标准技术如过滤回收固体,然后洗涤并干燥,得到固体的酯。
如果R′不同于R,则必须分离化合物Ⅱ和Ⅳ′,此分离步骤可以按本领域专业人员熟知的方法进行。然后使分离出的3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸(Ⅱ)在如上所述的溶剂ROH存在下与酸反应,生成相应的酯Ⅳ。
下列实例用来说明本发明,但不应认为本发明的范围仅限于所列举的实施方案。核磁共振谱(NMR)是以氘化二甲亚砜(DMSO-d6)溶液来测定的,峰的位置以距四甲硅烷低场的ppm数表示。峰的形状表示如下:s,单峰;t,三重峰;q,四重峰;m,多重峰。
制备A
(Z)-3-氧代-1(3H)-异苯并呋喃亚基乙酸
在2升三颈瓶中加入402毫升(4.26摩尔)乙酸酐,再向其中加入150.0克(1.01摩尔)邻苯二甲酸酐和124克(1.26摩尔)乙酸钾。将得到的浆状物在130℃-135℃下加热1小时20分钟,然后冷却至75℃-80℃,再加入1500毫升甲苯。将浆状物冷却至30℃,并成粒1小时。过滤回收固体,用300毫升二氯甲烷洗涤并风干。将干燥的固体在20℃-25℃下在1500毫升H2O中研磨,令其成粒1小时,于50℃下鼓风烘干过夜,得标题化合物,产率为52%(100.0克)。
mp245-250℃;
NMR(DMSO-d6,60mHz):δ7.68-8.5(m,4,芳香H);
6.33(s,1, ).
实例1
3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮
杂萘乙酸和4-肼基-1,2,3,4-
四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸
A.(ⅰ)向装有250毫升乙醇(2B)的500毫升圆底烧瓶中加入25克(132毫摩尔)(Z)-3-氧代-1(3H)-异苯并呋喃亚基乙酸。在25℃下,于10分钟内向所得浆状物中加入11.8毫升肼(132摩尔)在乙醇(2B)中的54%溶液。将反应物搅拌30分钟,取样做薄层层析(TLC),用4∶1∶2氯仿/甲醇/乙酸溶剂系统,显示有两个产物生成。过滤浆状反应物,用50毫升乙醇(2B)洗涤,在真空烘箱中通氮气于40℃下干燥, 得25.2克固体混合物。用4∶1∶0.1氯仿/甲醇/乙酸行薄层层析,示此固体混合物由两种强极性化合物组成。极性较强的化合物经与真实样品比较,鉴定为3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸,此真实样品是由乙基酯衍生物皂化而制备的。该混合物中极性较弱的化合物由下列实验来鉴定:
A.(ⅱ)在配有机械搅拌器、温度计和回流冷凝器的125毫升三颈圆底烧瓶中加入50毫升二氯甲烷,再向其中加入10克上述A.(ⅰ)得到的固体混合物。将烧瓶加热至回流(约40℃)并回流1小时,冷却至室温,将内容物迅速滤过布氏漏斗。将固体洗涤两次,每次用25毫升二氯甲烷,在约40℃的真空烘箱中通氮气干燥2小时,得到9克(回收率为90%)实质上并未改变的固体混合物。
A.(ⅲ)在配有机械搅拌器、温度计和回流冷凝器的150毫升三颈圆底烧瓶中加入42.5毫升二氯甲烷,再向其中加入8.5克上面A.(ⅱ)中得到的固体混合物。将此烧瓶加热至回流(约40℃)并回流1小时,然后令其缓慢冷却至室温。令内容物成粒1小时,然后用布氏漏斗过滤,用二氯甲烷洗涤两次,每次用21.25毫升,然后在约40℃的真空烘箱中通氮气干燥,得8.06克(回收率为94.8%)棕黄色固体。用4∶1∶0.1氯仿/甲醇/乙酸行薄层层析,再一次揭示出此固体为两种化合物的混合物,其中与上述相同的极性较小的化合物为主要成分。在用该混合物的DMSO-d6溶液进行300mHz NMR分析时,除了相应于3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸的亚甲基质子的δ3.64处的单峰外,还在δ2.74和δ2.27处观察到两个非等价的亚甲基质子,这表明它们是与一个不对称碳原子相连,并且是与一个酸 官能团相连。根据燃烧分析,该固体混合物中含23.7%的氮,证明掺入了第二个肼分子。由这一分析数据确定了第二个新化合物的结构,即1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸(Ⅰ)。
实例2
3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮
杂萘乙酸和1-肼基-1,2,3,4-
四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸
向装有500毫升乙醇(2B)的1升三颈瓶中加入50.0克(263毫摩尔)(Z)-3-氧代-1(3H)-异苯并呋喃亚基乙酸。然后于10-15分钟内将31毫升(526毫摩尔,2当量)54.4%肼的乙醇(2B)溶液加入烧瓶中,此后由于放热而使反应温度升至41℃。在25℃-30℃下将该浆状物搅拌1.5小时,过滤,用100毫升乙醇(2B)洗涤,于40℃下真空并通氮气烘干过夜,得到57.79克标题化合物的混合物。
实例3
3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮
杂萘乙酸和1-肼基-1,2,3,4-
四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸
向装有500毫升乙醇(2B)的1升三颈瓶中,加入50.0克(263毫摩尔)(Z)-3-氧代-1(3H)-异苯并呋喃亚基乙酸。然后于10分钟内缓慢加入23毫升54%肼(395毫摩尔)的乙醇(2B)溶液。反应温度由于放热而升至42℃,将其冷却到室温并搅拌1.5小时。过滤回收所得固体,用100毫升乙醇(2B)洗涤,于40℃真空烘箱中通氮气干燥过夜,得47.14克标题化合物的固体混合物。
实例4
3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮
杂萘乙酸
如实例1的A.(ⅰ)部分所述制备3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸和4-肼基-3,4-二氢-2,3-二氮杂萘乙酸的混合物,将含4.50克该混合物的水溶液用12NHCl水溶液将pH由6.0调至1.5。几分钟内便发生结晶,使所得浆状物在室温下成粒1小时。过滤收集固体,用水洗涤,干燥后得1.01克纯化合物Ⅱ:
mp179-181℃
元素分析:C10H8N2O3:
计算值:C,58.82;H,3.95;N,13.72。
实测值:C,59.23;H,3.92;N,13.56。
实例5
3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮
杂萘乙酸
向带有磁力搅拌器和加热器的三角瓶中加入12毫升H2O和6毫升12.5%NaOH,再加入实例1的A.(ⅰ)部分得到的0.3克3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸和1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸的混合物。过滤该溶液,加热至40℃,冷却至室温,然后用20毫升3N HCl 酸化,之后开始形成固体。成粒0.5小时后,固体用布氏漏斗过滤,用H2O洗两次,在40℃真空烘箱中通氮气干燥。上述反应的母液贮存过夜后,形成白色细结晶。过滤回收晶体并用H2O洗涤。薄层层析表明,第一批产物主要是3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸,并带有痕量式(Ⅰ)的相应肼加合物,而分离出的第二批结晶产物中只有2-H-2,3-二氮杂萘-1-酮-4-酮-4-乙酸。
实例6
3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮
杂萘乙酸
在一个配有机械搅拌器、温度计、热电偶(thermowatch)和加热罩的500毫升三颈圆底烧瓶中,于氮气氛下加入250毫升乙醇(2B)和25克(0.106摩尔)3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸和1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸的混合物。然后将1.929克(0.053摩尔,0.5当量)HCl通入50毫升乙醇(2B)中,并将该溶液加入烧瓶中。将该烧瓶加热至60℃,使反应进行约22小时,届时取样进行薄层层析(TLC)分析(12∶3∶1氯仿/甲醇/乙酸),在254nm下检测。TLC表明不再有残存的1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸存在,而主要是3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸,它的一些乙基酯也存在。
实例7
3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮
杂萘乙酸乙酯
在一个配有机械搅拌器、温度计、热电偶和加热罩的500毫升三颈圆底烧瓶中,于氮气氛下加入250毫升乙醇(2B)和25克(0.106摩尔)3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸和1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸的混合物。然后将0.386克(0.0106摩尔,0.1当量)HCl通入50毫升乙醇(2B)中,并将该溶液加入烧瓶中。将反应混合物加热回流(78℃)约3小时,然后冷却到39℃。3小时后从反应混合物中取样进行TLC(12∶3∶1氯仿/甲醇/乙酸),示样品中无TLC可检测到的1-肼基-1,2,3,4-四氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸残留,而主要是3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸,它的一些乙基酯也存在。然后将3.85克(0.106摩尔,1当量)HCl气体通入反应混合物,再将反应物加热回流约4.75小时,之后令反应混合物冷却并于23℃下搅拌过夜。滤出固体,用50毫升乙醇(2B)洗涤一次,在40℃下置于真空干燥器中干燥,得26.1克淡棕色固体。然后取样进行HPLC分析(Nova Pak(Millipore公司的商标,制造厂家为Millipore Corporation,Waters Chromatography Division,34 Maple Street,Milford,Massachusetts 01757,U.S.A.)C18柱;55%0.05M KH2PO4(pH3),25%CH3CN,20%CH3OH;流速:0.35毫升/分;229nm紫外检测),结果 表明,这些固体按其峰面积百分比计分别为:1.74%3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸,2.09%4-甲基-1(2H)-2,3-二氮杂萘酮,95.99%3,4-二氢-4-氧代-2,3-二氮杂萘乙酸乙基酯,峰保留时间分别为2.86分,4.13分和5.66分。将上面得到的所有26.1克浅棕色固体都加入至210毫升23℃的H2O中,研磨约30分钟。用棉布快速过滤回收固体,并用40毫升H2O洗涤一次。用氯仿(2×65毫升)提取H2O滤液,将氯仿萃取液与固体湿滤饼合并,再加一些氯仿使总体积达500毫升。搅拌该溶液,而后使其分为两层。水层用50毫升氯仿萃取一次,将氯仿相与上述氯仿溶液回并。向该氯仿溶液中加入1.2克Darco G-60、2.5克MgSO4和2.5克滤槽(filter cell)。然后用棉布过滤混合物,并用100毫升氯仿洗涤一次。合并滤液和洗涤液,在约60℃-64℃下常压蒸馏约30分钟,并分别在约20分钟、25分钟和27分钟后滴加100毫升、150毫升和150毫升己烷。将所得浆状物冷却至25℃并成粒2小时。滤出固体,用125毫升己烷洗涤,在40℃真空烘箱中干燥,得标题化合物,为灰白色固体:
m.p.177-179℃.
NMR(DMSO-d6,300mHz):δ12.68(s,1,N-H);8.24-7.89(m,4,芳香H);4.08(s,2,-N=C-CH2);4.10(q,2,-OCH2-);1.13(t,3,-CH3).
Claims (21)
2、根据权利要求1的方法,其特征在于,使用约2摩尔当量的肼。
3、根据权利要求2的方法,其特征在于,溶剂为甲醇或乙醇。
4、根据权利要求3的方法,其特征在于,反应温度控制在低于约40℃。
5、根据权利要求3的方法,其特征在于,反应温度控制在从约25℃至约30℃。
7、根据权利要求6的方法,其特征在于,所述酸为盐酸。
8、一种制备式(Ⅱ)化合物的方法,
该方法包括在一种溶剂存在下使式(Ⅰ)化合物与酸反应。
9、根据权利要求8的方法,其特征在于,所述酸为无水盐酸。
10、根据权利要求9的方法,其特征在于,所用的无水盐酸的量约为0.1摩尔当量,反应物加热至溶剂的回流温度。
11、根据权利要求10的方法,其特征在于,溶剂为甲醇或乙醇。
13、根据权利要求12的方法,其特征在于,使用约2摩尔当量的肼,所述酸为无水盐酸。
14、根据权利要求13的方法,其特征在于,所用的无水盐酸的量约为0.1摩尔当量,反应加热至溶剂的回流温度。
15、根据权利要求14的方法,其特征在于,溶剂为甲醇或乙醇。
16、一种制备式(Ⅳ)化合物的方法,该方法包括根据权利要求12的方法,其中的溶剂为ROH而R的定义如前;并加入额外的酸。
其中R为(C1-C4)烷基
17、根据权利要求16的方法,其特征在于,使用约2摩尔当量的肼,所述酸为无水盐酸。
18、根据权利要求17的方法,其特征在于,所用的无水盐酸的初始量约为0.1摩尔当量,与酸的反应加热至溶剂的回流温度。
19、根据权利要求18的方法,其特征在于,R为CH3或CH2CH3。
20、根据权利要求18的方法,其特征在于,额外的无水盐酸的量约为1.0摩尔当量。
21、根据权利要求19的方法,其特征在于,额外的无水盐酸的量约为1.0摩尔当量。
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