CN1038637A - 2-氧化亚氨基-3-氧代丁酸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种以工业规模大量制备2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁配的优异方法，2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸可用作合成例如氨基噻唑类头孢菌素的中间体，该方法的特征在于，在无水有机溶剂中使2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯与卤化氢反应。
Description
本发明涉及一种以工业规模大量制备2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸的优异方法，2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸在头孢菌素类化合物的合成中可用作中间体。
2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸是合成氨基噻唑类头孢菌素（例如特别是头孢甲肟）的重要中间体。作为具有很广抗菌谱的抗菌素，有几种氨基噻唑类头孢菌素已在市场上出售并广泛应用于临床。例如，关于其结构，药理作用和制备方法的叙述见Angewandte Chemie，International Edition in English，24，180-202（1985）和Journal of Antibiotics，38，1738-1751（1985）。是这类2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸在上述氨基噻唑类头孢菌素的氨基噻唑部分合成中用作中间体。
在先有技术中，2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸的合成方法是用碱（例如氢氧化钠）水解相应的2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸酯〔GB2012276〕，或用三氟乙酸水解相应的2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯〔U.S.P.4107380，U.S.P.4191673〕。
然而，这两种方法对于工业上大规模制备2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸都是不利的。用碱水解原料2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸酯方法的不利之处在于产率低，而用三氟乙酸水解方法的不利之处在于三氟乙酸是一种昂贵的试剂，而且必须过量使用。
为了详尽阐述有利于工业上大量制备2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸的方法，本发明人进行了广泛的研究，结果发现2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯与卤化氢在无水有机溶剂中反应，可以高纯度和高产率得到所需的2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸，而不需使用昂贵的原料，因此，与该反应有关的以低成本制备2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸的方法比已知方法更为有利。基于上述发现完成了本发明。
因此，本发明提供了制备2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸的方法，该方法包括使2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯与卤化氢在无水有机溶剂中反应。
2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯是实施本发明所述方法的原料，优选实例为下式化合物：
其中R是氢原子或可以有选择取代的烷基。在化合物（Ⅰ）中，R代表氢原子或可以有选择取代的烷基。以R表示的烷基例如为，具有1-4个碳原子的直链或支链烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基或丁基。以R表示的烷基可以被取代。因此，所述基团可以带有一个或两个各自独立地选自以下的取代基：羧基、C1-4烷氧羰基（例如甲氧羰基、乙氧羰基）、3-6个碳原子的环烷基（例如环丙基）、杂环基（例如五元杂环基，如咪唑-5-基）等等。“可以有选择取代的烷基”以R表示，尤其包括甲基、乙基、环丙基甲基、咪唑-5-基甲基、甲氧羰基甲基、乙氧羰基甲基、1-甲氧羰基-1-甲乙基和1-乙氧羰基-1-甲乙基。化合物（Ⅰ）的典型实例为2-甲氧亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯等等。
所需产物，即2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸的优选实例为下式化合物：
其中R定义同上。在式（Ⅱ）中，R代表氢原子或如上面式（Ⅰ）所述的可以有选择取代的烷基。化合物（Ⅱ）的典型实例为2-甲氧亚氨基-3-氧代丁酸等。
可用作卤化氢的化合物为氯化氢，溴化氢等等。其中，优选氯化氢。
上述化合物（Ⅰ）和（Ⅱ）各自可为顺式构型。
或为反式构型
或为顺式构型和反式构型混合物的形式。应该注意任何形式或构型均包括在本发明的范围之内。
反应是在无水有机溶剂中进行的。有机溶剂可以是任何一种对反应无不利影响的溶剂。因此，可用作有机溶剂的例子有腈（如乙腈），醚（如四氢呋喃、1，2-二甲氧基乙烷、二噁烷和乙醚），卤代烃（如二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷和四氯化碳），酯（如乙酸乙酯和乙酸丁酯），酰胺（如N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺），烃（如苯、甲苯、二甲苯、己烷和戊烷），以及这些物质的混合物。其中，在大多数情况下，优选卤代烃（特别是氯代烃，如二氯甲烷）。上述有机溶剂的常用量为每摩尔2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯用0.1～10升，最好是0.5～2升。由于反应混合物中有水存在可促进副产物的生成，所以反应混合物的含水量应尽可能减少。为此，上述有机溶剂按照需要基本上应是无水的，水分尽量减少。
使2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯在无水有机溶剂中与卤化氢进行反应。因此，反应通常按下述方法进行：在无水有机溶剂中，使2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯与气态卤化氢接触，例如将卤化氢气体通入原料和溶剂的混合物中，需要的话可加压或搅拌。反应也可按下述方法进行：预先将卤化氢溶于所用的无水有机溶剂中，需要的话可加压或搅拌，然后将2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯加到制得的溶液中。卤化氢的常用量为每摩尔2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯用1-10摩尔，最好是1-6摩尔，但该用量随所用有机溶剂的不同而改变。特别是，当使用亚烷基氯化物（如二氯甲烷，为优选的有机溶剂）时，卤化氢的常用量为每摩尔2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯用1-3摩尔，最好是1.2-2摩尔。
反应温度不是关键的。唯一的必要条件是反应可在所用温度下进行。但反应通常在-50℃～80℃，最好是0℃～30℃下进行。一般在0.5～20小时，最好是2-10小时内将卤化氢通入原料和溶剂的混合物中，但通入卤化氢的时间应根据反应温度、溶剂和卤化氢的用量而改变。然后，最好搅拌反应混合物或通常将反应混合物放置1-24小时，最好是2-15小时。如果预先将卤化氢溶于溶剂中，例如将卤化氢通入溶剂，则加入2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯后所得的混合物一般应搅拌1-40小时，最好是2-20小时。
反应最终生成的2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸可用作合成的中间体，它既可以反应混合物的形式使用，也可以用已知方法（如浓缩、PH调节、溶剂萃取、结晶、重结晶、层析等）从反应混合物中分离和纯化后使用。
用作合成中间体的实例是，在无水酸催化剂存在下，将本发明所述方法得到的2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸例如与卤化剂反应，得到4-卤代-2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸，后者可作为合成的中间体，最好为下式化合物：
其中X是卤原子，例如Cl，Br或I，R定义同上，下式
如上所述，表示化合物（Ⅲ）可以是顺式或反式构型化合物或为顺式和反式的混合物形式。
在上述反应中可用作卤化剂的有例如卤素（氯、溴、碘等），硫酰卤（硫酰氯等），N-卤代琥珀酰亚胺（N-溴代琥珀酰亚胺、N-氯代琥珀酰亚胺等）和1，3-二溴-5，5-二甲基乙内酰脲。其中，在大多数情况下，优选溴、硫酰氯、N-溴代琥珀酰亚胺等等。上述卤化剂的常用量为每摩尔2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸用0.5-1.5摩尔。卤化反应一般在溶剂中进行。溶剂可以是任一种对反应无不利影响的溶剂。可用作溶剂的有例如烃（如己烷、苯、甲苯和二甲苯），醚（如四氢呋喃、异丙醚、二噁烷和乙醚），卤代烃（如二氯甲烷、氯仿和四氯化碳），酯（如乙酸乙酯），酮（如丙酮），酰胺（如N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺），以及它们的混合物。其中，优选的溶剂为卤代烃（如二氯甲烷）和醚（如四氢呋喃）。反应温度不是关键的。唯一的必要条件是卤代反应可在所用温度下进行。一般使用的温度为-50℃～80℃，最好是-20℃～30℃。无水酸催化剂例如为，无机酸（如氯化氢、溴化氢、硫酸、磷酸或二氯磷酸），有机酸（如甲酸、乙酸、对甲苯磺酸、甲磺酸或三氟乙酸），或路易斯酸（如氟化硼、氯化铝或四氯化钛）。市场上可以买得到的溴化氢乙酸溶液是无水酸催化剂的优选实例。按本发明所述方法形成的2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸可以反应混合物的形式进行上述卤代反应，在这种情况下，用于实施本发明所述方法的过量卤化氢可作为卤代反应的无水酸催化剂。因此，在实施本发明所述的方法以后进行该卤代反应时，可有利于工业上大量制备4-卤代-2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸。反应时间应根据所用溶剂、卤化剂、无水酸催化剂、反应温度和其它因素而变化，一般为0.5-20小时，最好是1-6小时。
如此得到的4-卤代-2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸可用作合成的中间体，它既可以所得到的反应混合物的形式使用，也可以用已知方法（如浓缩、PH调节、溶剂萃取、结晶、重结晶、层析等）分离和纯化后使用。
可用上述方法得到的4-卤代-2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸的典型实例如下：
（ⅰ）4-氯-2-甲氧亚氨基-3-氧代丁酸，
（ⅱ）4-溴-2-甲氧亚氨基-3-氧代丁酸，和
（ⅲ）4-碘-2-甲氧亚氨基-3-氧代丁酸。
2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯是实施本发明所述方法的原料，例如可按照U.S.P.4107380和U.S.P.4191673中所述的方法或所述方法的改进方法合成。
本发明所述作为工业制备2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸的方法是非常有用的，因为从以下几方面看，它优于先有技术的方法：
（1）可使用廉价的原料;
（2）可以高纯度和高产率得到所需产物;和
（3）可有利地进行下一步的卤代反应。
因此，本发明所述的方法可作为工业上制备所需最终产物的合成中间体的优异方法，其中2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸用作中间体。例如，7β-〔2-（2-氨基噻唑-4-基）-（Z）-2-取代氧化亚氨基乙酰氨基〕-3-未取代或取代-3-头孢烯-4-羧酸或其盐或酯，它具有极好的抗菌活性，可从2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸制备，2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸可按本发明所述方法获得，例如用上述方法将其卤化，如此得到的4-卤代-2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸与硫脲反应，如果需要，将得到的（Z）-2-取代氧化亚氨基-2-（氨基噻唑-4-基）乙酸转变为其带有活化羧基的反应衍生物，并且使该酸或反应衍生物与7-氨基-3-未取代或取代-3-头孢烯-4-羧酸或其盐或酯反应，或者如果需要，将4-卤代-2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸转变为其带有活化羧基的反应衍生物，使该酸或反应衍生物与7-氨基-3-未取代或取代-3-头孢烯-4-羧酸或其盐或酯反应，并且使所得反应产物与硫脲反应（U.S.P.4098888，GB1580621，U.S.P.4166115，U.S.P.4294960，U.S.P.4278793，U.S.P.4152433，GB2012276，U.S.P.4614819和U.S.P.4656287）。
下列实施例进一步详细说明本发明，但并不限制本发明的范围。
在实施例和参考实施例中分别应用的符号其含义如下：
S：单峰;CDCl3：氘氯仿;%：重量%;NMR（核磁共振）谱是在90MHz下用四甲基硅作为内标物测定的，并以δ值（ppm）给出化学位移值。
实施例1
将2-甲氧亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯（805g）溶于2.8升二氯甲烷中。在3-6℃下，于8小时内将氯化氢（210g）通入溶液中。然后，生成的混合物在5℃下放置15小时。将上清液浓缩至干，得到556g2-甲氧亚氨基-3-氧代丁酸，为结晶状固体。产率95.8%。NMR（CDCl3）：δ4.17（3H，S），2.44（3H，S）ppm。
实施例2
在15℃下将氯化氢通入150ml1，4-二噁烷中，直到基本饱和状态为止。用172ml1，4-二噁烷稀释得到的氯化氢溶液，得到363ml4N氯化氢在1，4-二噁烷中的溶液。
将200ml上述4N氯化氢在1，4-二噁烷中的溶液加入到35.0g2-甲氧亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯中，并将如此得到的溶液在23-25℃搅拌13小时。浓缩上清液，将200ml二氯甲烷加到残余物中使之溶解，将30ml20%含水氯化钠加到所得到的上清液中，振摇混合物，并分出有机层，用12g无水硫酸镁干燥并减压浓缩至干，得到21.8g2-甲氧亚氨基-3-氧代丁酸，产率：86.4%。
该产物的核磁共振谱与实施例1中所得到的核磁共振谱一致。
参考实施例
将460g按实施例1方法得到的2-甲氧亚氨基-3-氧代丁酸溶解在3升二氯甲烷中。向该溶液中加入46ml25%溴化氢的乙酸溶液。在2小时内，于7-15℃，向所得溶液中滴加372g溴素在372ml二氯甲烷中的溶液。然后在7-8℃向该混合物中激烈通入氮气30分钟，以除去副产物溴化氢。将硅胶（Kies-elgel60，70-230目筛，Merck产品;80g）和活性炭（较大颗粒A级Shirasagi，Takeda Chemical Industries产品;30g）加到所得上清液中。该混合物在10-15℃下搅拌30分钟并过滤除去不溶物。减压浓缩滤液，将油状残余物溶于685ml二甲苯中，并将该溶液在5℃放置15小时。过滤收集生成的结晶状沉淀，用100ml二甲苯和正己烷的1∶1（体积比）混合液洗涤，然后用200ml正己烷洗涤，并减压干燥，得到434g4-溴-2-甲氧亚氨基-3-氧代丁酸。减压浓缩滤液（母液），并加入238ml二甲苯和正己烷的100∶15（体积比）混合液使油状残余物结晶，又得到82.3g4-溴-2-甲氧亚氨基-3-氧代丁酸。产率72.7%。NMR（CDCl3）：δ4.36（2H，S），4.20（3H，S）ppm。
Claims (11)
1、制备2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸的方法，该方法包括在无水有机溶剂中使2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯与卤化氢反应。
2、按照权利要求1所述的方法，其中2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸为下式化合物：
其中R为氢原子或可以有选择取代的烷基。
3、按照权利要求1所述的方法，其中2-取代氧化亚氨基-3-氧代丁酸叔丁酯为下式化合物：
其中R为氢原子或可以有选择取代的烷基。
4、按照权利要求2或3所述的方法，其中可以有选择取代的烷基是具有1-4个碳原子的直链或支链烷基，该烷基可被一个或两个选自以下的取代基所取代：羧基、C1-4烷氧基-羰基、3-6个碳原子的环烷基和五元杂环基。
5、按照权利要求4所述的方法，其中五元杂环基是咪唑-5-基。
6、按照权利要求2或3所述的方法，其中可以有选择取代的烷基是甲基、乙基、环丙基甲基、咪唑-5-基甲基、甲氧羰基甲基、乙氧羰基甲基、1-甲氧羰基-1-甲乙基或1-乙氧羰基-1-甲乙基。
7、按照权利要求2或3所述的方法，其中R是甲基。
8、按照权利要求1所述的方法，其中卤化氢是氯化氢。
9、按照权利要求1所述的方法，其中无水有机溶剂是腈、醚、卤代烃、酯、酰胺、烃或其混合物。
10、按照权利要求1所述的方法，其中无水有机溶剂是卤代烃。
11、按照权利要求10所述的方法，其中卤代烃是二氯甲烷。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |