CN104478779A - 促智药吡拉西坦的合成新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化学合成领域,涉及一种吡拉西坦合成方法。以α-吡咯烷酮为原料,在减压条件下滴加甲醇钠的甲醇溶液(28.4% w/w),减压和常压蒸馏甲醇溶剂,待甲醇全部蒸干,缓慢滴加氯乙酸甲酯的甲苯溶液,控制反应温度为20~110oC,保温反应5.0 h。冷却至室温,抽滤,滤液减压蒸馏,收集100~105oC的馏份。上述馏分与氨气/甲醇溶液混合后,于50-70oC反应3-18小时,热滤,得到一次粗品,再将滤液减压浓缩后过滤得到二次粗品,将上述粗品合并用醇类溶剂重结晶,过滤和烘干得白色结晶,即得;其中α-吡咯烷酮、氯乙酸甲酯的摩尔比为1:(1.0~2.0)。该方法反应条件温和、生产操作简便、合成原料及溶剂廉价易得,适合大规模工业化生产;重结晶之后,收率可达到82.4%(以α-吡咯烷酮计),纯度>99.9%。
Description
技术领域:
本发明属于化学合成技术领域,具体涉及一种吡拉西坦合成方法。
背景技术:
吡拉西坦(Piracetam,商品名为脑复康),由比利时UCB研究所于1963年首次研制合成,1980年由东北制药总厂首仿生产上市。研究表明吡拉西坦具有激活、保护和修复神经细胞作用,是唯一的一类作用于中枢神经系统被称为“nootropic”(益智药)的药物,是目前临床广泛应用的治疗脑病后遗症的药物及促智药,对多种原因所致的记忆减退及轻、中度脑功能障碍、老年性痴呆、儿童智能发育迟缓等有明显的改善记忆作用。
化学名:2-(2-氧代吡咯烷酮)乙酰胺
分子式:C6H10N2O2
分子量:142.16
CAS No.:7491-74-9
文献报道吡拉西坦的合成路线依据原料来源的不同,可分为α-吡咯烷酮法、甘氨酸法、以及丁二酸酐法和一步合成法四种合成方法:
1.α-吡咯烷酮法,2-吡咯烷酮是一种内酰胺,它与强碱(氢化钠或氢化钾,甲醇钠)作用可生成吡咯烷酮金属盐,该盐可进一步与卤代酯或卤代酰胺反应,生成N-烷基化产物。
1966年报道了以氢钠为强碱、吡咯烷酮与氯乙酰胺在1,4-二氧六环中反应制得吡拉西坦的方法,具体合成路线如Scheme 1所示:
该工艺中,由于二恶烷价格昂贵,工业化生产尚有困难。徐云根在上述工艺的基础上,使用二甲基亚砜为溶剂,甲醇钠为缚酸剂,在相转移催化剂氯化苄基三乙基铵存在下,合成吡拉西坦。因溶剂回收困难,使得该路线成本较高。
1981年,周仁兴等以甲醇钠作强碱,在甲苯中分馏带出甲醇,将吡咯烷酮转化成相应的钠盐,再与氯乙酸乙酯反应,所得的吡咯烷酮乙酸乙酯经氨解,即可生成吡拉西坦,具体合成路线如Scheme 2所示。
因氨解是在氨气的甲醇溶液中进行,氨解时生成的计算量乙醇污染所使用的氨的甲醇溶液,影响氨的甲醇溶液的循环使用,因此也不利于工艺化生产。
2.甘氨酸法,甘氨酸及其衍生物可作为吡乙酰胺合成的起始原料。甘氨酸经γ-氯化丁酰化,氨化和环合可制得吡拉西坦。
据1979年英国专利报道,甘氨酸三甲基硅酯先与γ-氯化丁酰氯缩合,相应的酰氯经氨解,最后环合即可生成吡拉西坦,具体合成方法如Scheme 3所示
该类合成路线中,部分原料不易购得,制约了工业化生产。
3.丁二酸法,丁二酸加热脱水生成丁二酸酐,丁二酸酐再与甘氨酸反应生成氨解产物,氨解产物经四氟硼酸钠还原,氨解可合成吡拉西坦,具体合成路线如Scheme4所示。
由于用四氟硼酸钠作还原剂,价格昂贵,工业化生产规模难以扩大。丁二酰亚胺在金属钠作用下生成钠盐,其钠盐与氯代乙酰胺反应生成N-烷基化产物,烷基化产物电解还原即可得到吡拉西坦。由于电解还原在我国还处于研究阶段,该法生产成本较高。
4.一步合成法,用4-氯正丁酸乙酯在碳酸氢钠存在下,以无水乙醇为溶剂,与甘氨酰胺盐酸盐加热回流反应可一步得到吡拉西坦,具体合成路线如Scheme5所示。
在该路线中,甘氨酰胺盐酸盐极易吸潮结块而影响反应速度,且该反应不易控制,因此难以实现工业化生产。
发明内容:
本发明目的在于提供一种吡拉西坦合成新方法,该方法原料易得、操作简单、污染小、成本低、条件温和,适合企业安全生产。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
合成吡拉西坦的方法,其包括以下步骤:
以α-吡咯烷酮为原料,滴加甲醇钠的甲醇溶液(28.4%w/w),蒸除甲醇溶剂,滴加氯乙酸甲酯的甲苯溶液,控制反应温度为20~110℃,保温反应5.0h。冷却至室温,抽滤,滤液减压蒸馏,收集馏份。上述馏分与氨气/甲醇溶液混合后,于50-70℃反应3-18小时,热滤,得到一次粗品,再将滤液减压浓缩后过滤得到二次粗品,将上述粗品合并用醇类溶剂重结晶,过滤和烘干得白色结晶,即为吡拉西坦。
具体的,所述的醇类有机溶剂优选为甲醇,乙醇,异丙醇,叔丁醇,乙二醇单甲醚等。
本发明方法的合成工艺路线如下:
和现有技术相比,本发明的有益效果:1)反应条件较温和、生产操作简便;2)对环境友好,符合现代工业化生产理念;3)合成原料及溶剂廉价易得,适合进行大规模工业化生产;4)重结晶之后,收率可达到80%以上(以α-吡咯烷酮计),纯度>99.9%。
具体实施方式:
以下以通过优选实例对本发明工艺作进一步的详细说明,但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
合成吡拉西坦的方法,其包括以下步骤:
α-吡咯烷酮钠盐的制备:将1000mL三颈瓶配备机械搅拌、恒压滴液漏斗及刺形分馏柱。分馏柱上端连接温度计、冷凝器和500mL接收瓶。机械搅拌下,向该三颈瓶中依次加入α-吡咯烷酮46mL(0.60mol)和甲苯250mL。当反应体系温度至70℃时,减压条件下滴加甲醇钠的甲醇溶液(28.4%(w/w));114.0g;0.60mol),并收集馏出液。滴加完毕,升温,常压蒸馏直至馏分完全馏出,反应结束。
α-吡咯烷酮乙酸甲酯的制备:拆除分馏装置,连接温度计、冷凝器,冷凝器上方连接滴液漏斗。待反应体系温度降至60℃时,缓慢滴加氯乙酸甲酯58mL(0.66mol)的甲苯溶液,控制反应温度为80-100℃。滴加完毕,保温反应5.0h。冷却至室温,抽滤,滤液减压蒸馏,收集100~105℃的馏分(18mmHg),得到α-吡咯烷酮乙酸甲酯,并用高效液相测其含量(面积归一化法)。[纯度测定采用C18柱(4.6mm×200mm,5μm);以乙腈-磷酸氢二钾/磷酸缓冲溶液(10:90)为流动相(磷酸调PH值为6.0);流速为1.0mL/min;检测波长为205nm;进样量为20μL]
吡拉西坦的制备:将约130mL甲醇置于500mL三颈瓶中,通氨气至饱和。将得到的氨气/甲醇溶液与100.0g α-吡咯烷酮乙酸甲酯混合置于反应釜中,于50~65℃反应10h,放冷,抽滤,滤饼干燥。
吡拉西坦的纯化:在500mL三颈瓶中依次加入25.50g粗品吡拉西坦和100mL异丙醇,加热回流40min,加入活性炭,回流搅拌,热过滤,得到性状均为白色粉末状固体,真空干燥箱50℃干燥滤饼过夜,得白色固体20.85g,收率为81.76%(以α-吡咯烷酮计,下同)。
实施例2
α-吡咯烷酮钠盐的制备:将1000mL三颈瓶配备机械搅拌、恒压滴液漏斗及刺形分馏柱。分馏柱上端连接温度计、冷凝器和500mL接收瓶。机械搅拌下,向该三颈瓶中依次加入α-吡咯烷酮46mL(0.60mol)和甲苯250mL。当反应体系温度至100℃时,减压条件下滴加甲醇钠的甲醇溶液(28.4%(w/w));114.0g;0.60mol),并收集馏出液。滴加完毕,补加甲苯,升温,常压蒸馏直至馏分完全馏出,反应结束。
α-吡咯烷酮乙酸甲酯的制备:拆除分馏装置,连接温度计、冷凝器,冷凝器上方连接滴液漏斗。待反应体系温度降至60℃时,缓慢滴加氯乙酸甲酯63mL(0.72mol)与甲苯30mL的混和溶液,控制反应温度为80~100℃。滴加完毕,保温反应5.0h。冷却至室温,抽滤,滤液减压蒸馏,收集100~105℃的馏份(18mmHg),得到α-吡咯烷酮乙酸甲酯,并用高效液相测其含量(面积归一化法)。[纯度测定采用C18柱(4.6mm×200mm,5μm);以乙腈-磷酸氢二钾/磷酸缓冲溶液(10:90)为流动相(磷酸调PH值为6.0);流速为1.0mL/min;检测波长为205nm;进样量为20μL]
吡拉西坦的制备:将约130mL甲醇置于250mL三颈瓶中,通氨气至饱和。将得到的氨气/甲醇溶液与50.0g α-吡咯烷酮乙酸甲酯混合置于反应釜中,于50~65℃反应12h,放冷,抽滤,滤饼干燥。
吡拉西坦的纯化:在500mL三颈瓶中依次加入25.50g粗品吡拉西坦和75mL甲醇,加热回流40min,加入活性炭0.5g,回流搅拌1h,热过滤,在磁力搅拌条件下滤除活性炭,得到性状均为白色粉末状固体,真空干燥箱50℃干燥滤饼过夜,得白色固体21.02g,收率为82.42%。
实施例3
α-吡咯烷酮钠盐的制备:将1000mL三颈瓶配备机械搅拌、恒压滴液漏斗及刺形分馏柱。分馏柱上端连接温度计、冷凝器和1000mL接收瓶。机械搅拌下,向该三颈瓶中依次加入α-吡咯烷酮46mL(0.60mol)和甲苯250mL。当反应体系温度至70℃时,减压条件下滴加甲醇钠的甲醇溶液(28.4%(w/w));114.0g;0.60mol),并收集馏出液。滴加完毕,升温,常压蒸馏直至馏分完全馏出,反应结束。
α-吡咯烷酮乙酸甲酯的制备:拆除分馏装置,连接温度计、冷凝器,冷凝器上方连接滴液漏斗。缓慢滴加氯乙酸甲酯79mL(0.90mol)与50mL甲苯的混和溶液,控制反应温度为70-90℃。滴加完毕,保温反应5.0h。冷却至室温,抽滤,滤液减压蒸馏,收集100~105℃的馏份(18mmHg),得到α-吡咯烷酮乙酸甲酯,并用高效液相测其含量(面积归一化法)。[纯度测定采用C18柱(4.6mm×200mm,5μm);以乙腈-磷酸氢二钾/磷酸缓冲溶液(10:90)为流动相(磷酸调PH值为6.0);流速为1.0mL/min;检测波长为205nm;进样量为20μL]
吡拉西坦的制备:将约130mL甲醇置于250mL三颈瓶中,通氨气至饱和。将得到的氨气/甲醇溶液与100.0g α-吡咯烷酮乙酸甲酯混合置于反应釜中,于50~65℃反应14h,放冷,抽滤,滤饼干燥。
吡拉西坦的纯化:在500mL三颈瓶中依次加入25.50g粗品吡拉西坦和125mL乙醇,加热回流40min,加入活性炭0.5g,回流搅拌1h,热过滤,在磁力搅拌条件下滤除活性炭,得到性状均为白色粉末状固体,真空干燥箱50℃干燥滤饼过夜,得白色固体20.24g,收率为79.37%。
实施例4
α-吡咯烷酮钠盐的制备:将1000mL三颈瓶配备机械搅拌、恒压滴液漏斗及刺形分馏柱。分馏柱上端连接温度计、冷凝器和500mL接收瓶。机械搅拌下,向该三颈瓶中依次加入α-吡咯烷酮46mL(0.60mol)和甲苯250mL。当反应体系温度至60℃时,减压条件下滴加甲醇钠的甲醇溶液(28.4%(w/w));114.0g;0.60mol),并收集馏出液。滴加完毕,升温,常压蒸馏直至馏分完全馏出,反应结束。
α-吡咯烷酮乙酸甲酯的制备:拆除分馏装置,连接温度计、冷凝器,冷凝器上方连接滴液漏斗。缓慢滴加氯乙酸甲酯105mL(1.20mol)与70mL甲苯的混和溶液,控制反应温度为60~70℃。滴加完毕,保温反应5.0h。冷却至室温,抽滤,滤液减压蒸馏,收集100~105℃的馏份(18mmHg),得到α-吡咯烷酮乙酸甲酯,并用高效液相测其含量(面积归一化法)。[纯度测定采用C18柱(4.6mm×200mm,5μm);以乙腈-磷酸氢二钾/磷酸缓冲溶液(10:90)为流动相(磷酸调PH值为6.0);流速为1.0mL/min;检测波长为205nm;进样量为20μL]
吡拉西坦的制备:将约130mL甲醇置于500mL三颈瓶中,通氨气至饱和。将得到的氨气/甲醇溶液与100.0g α-吡咯烷酮乙酸甲酯混合置于反应釜中,于50~65℃反应16h,放冷,抽滤,滤饼干燥。
吡拉西坦的纯化:在500mL三颈瓶中依次加入25.50g粗品吡拉西坦和100mL甲醇,加热回流40min,加入活性炭,回流溶解,热过滤,得到性状均为白色粉末状固体,真空干燥箱50℃干燥滤饼过夜,得白色固体20.69g,收率为81.13%。
对上述各实施例合成所得的白色晶体进行化学分析,得到的物性值如下,由此证实合成产物为吡拉西坦。
熔点:151.6-152.0℃
ESI-MS m/z:165.06[M+Na]+
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,ppm)δ:7.38(s,1H),7.09(s,1H),3.74(s,2H),3.36(t,J=7.08Hz,2H),2.23(t,J=7.84Hz,2H),1.93(m,2H).
13C-NMR(100MHz,DMSO-d6,ppm)δ:17.80,30.42,45.28,47.74,170.21,174.90.
Claims (4)
1.吡拉西坦的合成新方法,其特征在于,通过如下方法制备;
a.以α-吡咯烷酮为原料,在减压条件下滴加甲醇钠的甲醇溶液(28.4% w/w),蒸除甲醇溶剂,待甲醇全部蒸干得到α-吡咯烷酮钠盐(1);
b. (1)将氯乙酸甲酯缓慢滴加至(1)中,控制反应温度,保温反应5.0 h;
冷却至室温,抽滤,滤液减压蒸馏,收集100~105oC的馏份,得到α-吡咯烷酮乙酸甲酯(2);
c. (2)与氨气/甲醇溶液混合后,于50-70oC反应2-18小时,热滤,得到一次粗品,再将滤液减压浓缩后过滤得到二次粗品,将上述粗品合并用醇类溶剂重结晶,过滤和烘干得白色结晶,即为目标产物吡拉西坦(3);
其反应式如下:
。
2.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,步骤a中的溶剂为甲苯、四氢呋喃中任意一种,优选甲苯,反应温度为50-70oC。
3.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,步骤b中的溶剂为甲苯、四氢呋喃中任意一种,优选甲苯;反应温度为40~110oC。
4.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,步骤c中所述的溶剂为甲苯,甲醇中任意一种;反应温度优选60oC;反应时间优选10-14小时;重结晶所用醇类溶剂为甲醇,乙醇,异丙醇,乙二醇单甲醚中任意一种或混合溶剂,优选异丙醇;重结晶醇类溶剂用量按每1g(3)添加3-7mL醇类有机溶剂计。
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王礼深等: ""吡乙酰胺合成工艺改进"", 《现代应用药学》 * |
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