发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的产品收率较低的不足,在现有美金刚胺盐酸盐的合成路线的基础上,通过改进工艺条件和工艺参数,提供一种路线简单、产品纯度好和收率高,且能毒副产物少的盐酸美金刚的生产工艺。
为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
本发明的盐酸美金刚的生产工艺包括以下步骤:
(1)乙酰氨基化反应:在反应釜中,按照设计的投料比加入1-溴-3,5-二甲基金刚烷和乙腈,搅拌均匀。加入浓硫酸,在浓硫酸的作用下,使1-溴-3,5-二甲基金刚烷和乙腈发生乙酰氨基化反应,得1-乙酰氨基-3,5-二甲基金刚烷。其中,浓硫酸作用下,乙酰氨基化反应的温度为5~10℃。
(2)水解反应:1-乙酰氨基-3,5-二甲基金刚烷与多元醇,在碱性条件下发生水解反应,得1-氨基-3,5-二甲基金刚烷;
(3)酸化、提纯:1-氨基-3,5-二甲基金刚烷与盐酸反应成盐,重结晶纯化得到盐酸美金刚。
本发明的盐酸美金刚的生产工艺,通过控制1-溴-3,5-二甲基金刚烷的乙酰氨基化温度为5~10℃,在保证反应速率前提下,减少副反应的发生,提高目标产物的收率。当反应温度低于5℃时,乙腈与1-溴-3,5-二甲基金刚烷发生乙酰氨基化反应的速度大大减慢,基本处于不反应的状态,而相应的副反应速度基本不变,副产物的比率大大增加。同时乙酰氨基化的反应温度也不宜高于10℃,因为反应温度超过10℃后,副反应速度加快的比例明显增加,严重影响目标化合物的生成速度及比例,不利于收率的提高及成品的分离。
进一步,步骤(1)中,加入0.7-1.5倍于反应液体积量的浓硫酸,浓硫酸的用量较大,保证加入的浓硫酸浓度。所述浓硫酸是质量分数大于95%的硫酸,优选,质量分数大于98%的硫酸。浓硫酸在反应中兼作催化剂和脱水剂使用,促进反应快速向正平衡移动,选用更高浓度的浓硫酸可以加快反应的速度和反应的平衡度。
进一步,步骤(1)中,加入浓硫酸时,以滴加的方式进行加入。浓硫酸与其它溶液混合时会释放出大量的热量,滴加浓硫酸有利于控制反应温度,防止溶液温度超过设计值,避免副反应增加,同时也减少碳化发生率,提高反应的总收率。滴加浓硫酸后,室温搅拌8~14小时,1-溴-3,5-二甲基金刚烷与乙腈的反应速度较慢,加入浓硫酸以后,通过充分搅拌使1-溴-3,5-二甲基金刚烷与乙腈完全反应。与乙腈的乙酰氨基化反应速度通常控制在较低的水平,充分搅拌使反应完全,减少未反应底物的比例,节省后续提纯工艺工作量。
然后,将反应液倒入冰水中,搅拌析晶6~24小时,优选8~12小时。乙酰氨基化反应后,反应液中包含1-溴-3,5-二甲基金刚烷、1-乙酰氨基-3,5-二甲基金刚烷、乙腈和浓硫酸。在冰水中,1-乙酰氨基-3,5-二甲基金刚烷的溶解度远远低于其他成分的溶解度,经过搅拌后静置,产物1-乙酰氨基-3,5-二甲基金刚烷在冰水中逐渐结晶析出。由于硫酸、乙腈易溶于水,所以结晶颗粒中杂质含量极低,而且目标产物在冰水中溶解性低,产物基本是完全析出。而且反应液与冰水混合后,搅拌均匀,再静置析晶,得到的晶粒大小更加均匀、晶粒中更不易包裹杂质,有效的减少了杂质对成品药物制剂的影响。
进一步,步骤(1)中,以10~15滴/min的速率向1-溴-3,5-二甲基金刚烷与乙腈的混合溶液中滴加浓硫酸,并将其混合均匀。通过控制浓硫酸得速滴加率为10~15滴/min,可以使乙酰氨基化的反应平稳,不会出现剧烈的放热现象,进而避免局部温度过高,减少副反应,提高整个工艺总收率。
进一步,步骤(1)中所述的1-溴-3,5-二甲基金刚烷由1,3-二甲基金刚烷与溴发生取代反应制备得到。1,3-二甲基金刚烷来源广泛,容易进行采购,且1,3-二甲基金刚烷与溴反应过程相对比较简单,现制现用,减少库存保管的压力。
进一步,步骤(2)中,所述多元醇为乙二醇、丙二醇或丙三醇,优选乙二醇。上述低分子多元醇,具有价格便宜,稳定性好等特点。尤其是乙二醇来源广泛,无毒无害,水解速度快,水解效率高。
进一步,步骤(2)中,1-乙酰氨基-3,5-二甲基金刚烷时,多元醇与水的摩尔比为1:8-15,优选1:10。在溶液呈碱性的条件下,1-乙酰氨基-3,5-二甲基金刚烷发生水解,生产1-氨基-3,5-二甲基金刚烷和乙醇。碱性溶液中,乙二醇和水的摩尔比为1:10时,1-氨基-3,5-二甲基金刚烷和乙醇的溶解度差异最大,水解反应更容易进行,1-氨基-3,5-二甲基金刚烷的产品得率最高。
进一步,步骤(2)中,所述碱性环境是指在反应溶液中加入氢氧化钠或氢氧化钾,使氢氧根离子与乙二醇的摩尔比达到1-2:1。氢氧根离子是乙二醇、乙酰氨基二甲基金刚烷之间反应的辅助试剂,为了有效的保障反应的溶液环境达到合适的碱性,添加大量的碱性化合物促进反应的正向平衡。
进一步,步骤(2)中,水解反应的温度为120-160℃,优选150℃。1-乙酰氨基-3,5-二甲基金刚烷中酰氨键的水解势能较高,反应温度适当升高更有利于反应的进行。水解反应的时间控制在6-24小时,优选12小时,也可以搅拌过夜。酰氨键水解过程较慢,要强碱性平衡促进条件下,通过连续反应才能够达到充分水解,水解后的小分子的分离也比较容易,是优良的生长工艺。
进一步,步骤(2)中,水解反应完成后,转入冰水中,搅拌均匀,静置,用石油醚萃取1-3次,合并石油醚层。向石油醚中加入干燥剂(干燥剂优选为硫代硫酸钠),过滤,滤液浓缩至干,得1-氨基-3,5-二甲基金刚烷。乙酰氨基水解完成后,用石油醚提取1-氨基-3,5-二甲基金刚烷,选择性好。如果选用氯仿那么容易出现,可以避免提取过程中发生乳化现象分离效果好,提高1-氨基-3,5-二甲基金刚烷的收率和纯度。
进一步,步骤(3)中,酸化过程,向反应液中通入干燥的氯化氢,直到反应液的pH=4~6,优选pH=6。酸化过程避免使用盐酸,直接选用干燥的氯化氢对1-氨基-3,5-二甲基金刚烷进行盐酸酸化成盐,避免引入水分,防止盐酸美金刚溶解于水中,提高盐酸美金刚的收率。
进一步,步骤(3)中,用氯仿对盐酸美金刚进行重结晶纯化。重结晶纯化过程将盐酸美金刚重结晶数次,直到盐酸美金刚的纯度达到97%以上,优选重结晶至盐酸美金刚纯度达到99%以上,更优选99.5%。高纯度的盐酸美金刚具有更高的医药价值,在重结晶过程中,还对盐酸美金刚的重结晶溶液进行回收,返用到连续的重结晶生产线上。优选,重结晶溶液重复利用3~5次后进行蒸馏纯化处理。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
1. 本发明的盐酸美金刚的生产工艺,通过设置乙酰氨基化反应的温度为5~10℃可以减少乙酰氨基化反应过程中副反应的发生,提高了盐酸美金刚的产品得率。
2. 采用滴完浓硫酸后室温搅拌12小时,然后将反应液倒入冰水中,静置10小时,的方式析晶收集1-乙酰氨基-3,5-二甲基,析出的晶体小而均匀,生成的晶粒不易包裹杂质,避免了杂质对后续水解、酸化反应的影响,提高了盐酸美金刚的收率。
3. 使用石油醚萃取1-氨基-3,5-二甲基金刚烷,不发生乳化现象,萃取效率高,产物收率和纯度均较高,且石油醚的毒性低,环境影响小。
4. 使用干燥的氯化氢气体与1-氨基-3,5-二甲基金刚烷反应,不引入额外的水分,减少后续分离水分的问题,也避免了对最终产品的收率的影响。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。本发明未特别说明的百分比均为重量百分比。
实施例1
1-溴-3,5-二甲基金刚烷与乙腈在浓硫酸的作用下发生乙酰氨基化反应
具体如下:在500ml的反应瓶中,加入36.5g 1-溴-3,5-二甲基金刚烷(0.15mol)和105.75g乙腈,然后以10~15滴/分的速率缓慢滴加280ml浓硫酸(97%),搅拌。控制反应温度为5℃;滴完后室温搅拌12小时,然后将反应液倒入冰水中,静置10小时,有白色沉淀析出;抽滤,将滤饼干燥,得1-乙酰氨基-3,5-二甲基金刚烷粗品32.49g,收率97.73%。
实施例2
1-乙酰氨基-3,5-二甲基在碱性条件下水解得1-氨基-3,5-二甲基金刚烷
具体如下:在500ml的反应瓶中,加入22.1g(0.1mol)如实施例1所述方法制备得到的1-乙酰氨基-3,5-二甲基金刚烷,20.1g乙二醇,20g氢氧化钠和55ml水,缓慢升温并搅拌使氢氧化钠溶解;控制温度为150℃并搅拌反应12小时;停止搅拌,反应液冷却至室温后转入冰水中,搅匀,静置1小时,有油状物析出;用50ml的石油醚重复提取3次,合并3次的石油醚层,石油醚层用无水硫酸钠干燥,然后蒸出石油醚得淡黄色的油状物液体即为1-氨基-3,5-二甲基金刚烷。
实施例3
1-氨基-3,5-二甲基金刚烷经酸化得盐酸美金刚
具体如下:取实施例2制备得到的油状物,通入干燥氯化氢,有白色固体析出,溶液pH=6时停止通氯化氢气体,将析出的白色固体抽滤干燥,得盐酸美金刚粗品19.93g,收率92.37%(注:结合实施例2、3的综合收率)。
纯化:用氯仿重结晶两次得到出品18.84g,收率87.32%(注:结合实施例2、3的综合收率)。
上述实施例1-3连续过程制得的盐酸美金刚,最终产品的综合收率为85.33%,远远高于现有技术中国专利CN 1335299 A实施例1制备的盐酸美金刚的最终产品得率79%。本发明的制备盐酸美金刚的生产工艺,通过改进工艺条件和优选试剂,提高了产品的收率。
实施例4
1,3-二甲基金刚烷与溴反应制备1-溴-3,5-二甲基金刚烷
在500ml反应瓶中加入16.43g 1,3-二甲基金刚烷(0.1mol),缓慢滴加24g溴水(0.15mol),搅拌回流反应10小时,反应完全后,减压蒸馏至干,加入氯仿提取3次,常压出氯仿,得1-溴-3,5-二甲基金刚烷21.38g,收率87.86%。
实施例5
1-溴-3,5-二甲基金刚烷与乙腈在浓硫酸的作用下发生乙酰氨基化反应
具体如下:在500ml的反应瓶中,加入36.5g 1-溴-3,5-二甲基金刚烷(0.15mol)和105.75g乙腈,然后以13~16滴/分的速率缓慢滴加300ml浓硫酸(95%),搅拌。控制反应温度为10℃;滴完后室温搅拌9小时,然后将反应液倒入冰水中,静置11小时,有白色沉淀析出;抽滤,将滤饼干燥,得1-乙酰氨基-3,5-二甲基金刚烷粗品31.27g,收率94.06%。
实施例6
1-乙酰氨基-3,5-二甲基在碱性条件下水解得1-氨基-3,5-二甲基金刚烷
具体如下:在500ml的反应瓶中,加入22.1g(0.1mol)如实施例5制备得到的1-乙酰氨基-3,5-二甲基金刚烷,18.6g乙二醇,21g氢氧化钠和60ml水,缓慢升温并搅拌使氢氧化钠溶解;控制温度为160℃并搅拌反应8小时;停止搅拌,反应液冷却至室温后转入冰水中,搅匀,静置2小时,有油状物析出;用50ml的石油醚重复提取3次,合并3次的石油醚层,石油醚层用无水硫酸钠干燥,然后蒸出石油醚得淡黄色的油状物液体即为1-氨基-3,5-二甲基金刚烷。
取上述油状物(1-氨基-3,5-二甲基金刚烷),通入干燥氯化氢,有白色固体析出,溶液pH=5.4时停止通氯化氢气体,将析出的白色固体抽滤干燥,得盐酸美金刚粗品18.36g,收率85.09%。