CN104693157A - 一种2-c-甲基-d-核糖酸-1,4-内酯的制备方法 - Google Patents

一种2-c-甲基-d-核糖酸-1,4-内酯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法,包括一个以D-葡萄糖为原料合成1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖的步骤,一个通过1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖发生重排反应得到2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的步骤。本发明的方法工艺合理,操作简单,成本低廉,产率得到了一定的提高,并且可以很好的实现工业化。

Description

一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法
技术领域
本发明属于化工领域,尤其涉及一种内酯化合物,具体来说是一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法
背景技术
2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯是一种重要的医药中间体,可以用于制备核苷类药物。核苷类药物在抗病毒、抗肿瘤方面有广泛的应用领域,如抗丙型肝炎病毒(简称HCV)药物。
2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯
分子式:C6H10O5,分子量:162.14,结构式如下:
目前对上述结构内酯已知的制备方法:可由D-果糖(R.L.Wistler,《Methods Carbohud Chem.》,1963,2,484-485》)为原料,产率在10%左右,该路线使用剧毒试剂氰化钠,危险性很高,并且得到的产物为2号碳上的两种异构体,分离麻烦。
或是以乙基-2-C-D-核糖酸酯(F.J.Lopez Aparicio,Carbohyd.Res.,1984,129,99-109)为原料来合成,该方法所用原料比较昂贵,且需要从其他起始原料制备,费用较高。
或是以2,3-O-亚异丙基-D-甘油醛(F.J.Lopea-Herrera,J.Carbohyd.Chem.1994,13(3),767-775)为原料,第一步是将甘油醛与格式试剂进行反应,所得产物再与氰化钠反应得到目标产物,第一步中格式试剂的反应需要超低温(-78℃),对设备要求较高,费用昂贵,第二步要用到剧毒物质氰化钠,危险性高。
或是以D-葡萄糖(Yang,B.Y;Montgomery,R.Carbohydr.Res.1996,280,27-45)为原料,第一步是将D-葡萄糖转化为D-果糖,再经一系列转化得到目标产物,其产率仅为0.4%,不适合大规模生产。
综上所述,以上几种制备2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的合成方法,均存在着一些问题,或是产率低,或是成本昂贵,或是危险系数高等等,均不适宜于工业化生产。因此, 开发一种新型高效且适合工业化生产的合成方法迫在眉睫。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题,本发明提供了一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法,所述的这种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法解决了现有技术中的制备2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的方法产率低、成本昂贵、危险系数高的技术问题。
本发明一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法,包括以下步骤:
(1)以D-葡萄糖为原料合成1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖;
(2)1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖发生重排反应得到2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯。
进一步的,步骤(1)是在室温下,将原料D-葡萄糖加入到冰醋酸和乙醇中,搅拌呈悬浊液,冰盐浴冷却至-5~0℃后,滴加二甲胺乙醇溶液,控制温度小于17℃,随后控制温度至75~80℃,反应30~40min,再控制温度于55~60℃下,继续反应2~2.5h,所述的D-葡萄和二甲胺的摩尔比1~2:1。
具体的,原料D-葡萄糖、冰醋酸和乙醇的质量体积比为176~352g:56ml:250ml。
具体的,反应过程中,使用薄层色谱跟踪至原料消失,停止加热,降温至室温,反应液旋干至无乙醇即可,得到棕色粘稠油状物粗品(1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖),无需精制,直接进行下一步反应。
步骤(1)反应式如下所示:
进一步的,步骤(2)是步骤(1)所得的棕色粘稠油状物粗品(1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖)发生Amadori重排反应,即将得到的棕色粘稠油状物粗品同CaO粉末搅拌溶解在去离子水中,在40~48℃下,反应8~14小时,所述的1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖与氧化钙的摩尔比为0.9~1.1:1.5。
反应过程中使用薄层色谱跟踪至原料消失,降温至-5~0℃,滴加浓硫酸,调节pH至2~3后,升温至45~50℃下继续反应过夜,然后停止加热,降温至15℃以下,静置,过滤,洗涤,浓缩,得到棕色油状物,油状物用丙酮回流溶解,冷冻析出晶体,得到土黄色 粗品,再用丙酮加热溶解,活性炭脱色,冷冻得到类白色固体产品2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯。
步骤(2)反应式如下所示:
进一步的,步骤(2)是在保护气下,将所得棕色粘稠油状产物溶于水中,开动搅拌,冰盐浴冷却至温度小于0℃,分多次加入氧化钙粉末,控制内温小于10℃,随后升温至40~50℃,在40~48℃的温度下反应过夜。
进一步的,步骤(2)所得棕色油状物用丙酮和水溶解,加入硅藻土和活性炭,回流2~2.5h,趋热过滤,浓缩至无溶剂,得到油状物。
进一步的,步骤(2)所得油状物用丙酮回流溶解,冷冻析出土黄色粗品晶体。
进一步的,步骤(2)所得土黄色粗品晶体再用丙酮回流溶解,活性炭脱色,冷冻析晶,得到类白色固体产品2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯。
本发明以D-葡萄糖为原料,采用二甲胺路线,通过两步反应,得到2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯。
本发明和已有技术相比,其技术进步是显著的。本发明解决了现有技术中的2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯合成反应产率低、成本昂贵、危险性高、不能工业化生产的问题。本发明的方法工艺合理、操作简单、成本低廉,产率得到了一定的提高,易于工业化大生产。
附图说明
附图1为本发明实施例1得到的产品的GC谱
附图2为本发明实施例1得到的产品的HPLC谱
具体实施方式
为了进一步阐述本发明,下面结合具体实施例对本发明进行阐述:
实施例1:
(1)第一步反应投料如下表所示:
原料名称 规格 MW(g/mol) 投料量 mol%(eq)
D-葡萄糖 99% 180.16 352g 2.0
二甲胺 CP. 45 45/250ml 1.02
冰醋酸 CP. 60 56ml 1.0
乙醇 CP. -- 250ml 1.5(v/m)
25℃下,在带有磁力搅拌和温度计的1L四口瓶中加入D-葡萄糖,冰醋酸和乙醇,搅拌呈悬浊液,冰盐浴冷却至-5~0℃后,滴加二甲胺乙醇溶液(D-葡萄和二甲胺的摩尔比近2:1),保持温度小于17℃,恒定15min后,30min内升温至75℃,反应30min,再30min内降温至55℃,继续反应2h,使用薄层色谱跟踪至原料完全转化后,停止加热,降温至25℃,反应液旋干(水泵,50℃)至无乙醇即可。得到棕色粘稠油状物粗品(1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖),共279g,未精制直接进行下一步反应。
(2)第二步反应投料如下表所示:
物料名称 规格 MW(g/mol) 投料量 mol(eq)
1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖 -- 207 150g 1.0
氧化钙 99% 56 40.3 1.5
去离子水 -- -- 184ml 1.3
浓硫酸 98%. -- 48.5ml 1.9
丙酮 CP. -- 1L 7(v/m)
N2保护下,在装有机械搅拌和温度计的1L四口反应瓶中加入第一步反应得到的棕色粘稠油状产物(1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖)和去离子水,开动搅拌,冰盐浴冷却至温度小于0℃后,分4次加入CaO粉末,控制内温小于10℃,加毕,待温度在10℃下恒定30min后,升温至40℃,在40~48℃下,反应18h,使用薄层色谱跟踪至原料完全消失,降温至0℃,滴加98%的浓硫酸调节pH至2~3,内温保持0~10℃,待内温恒定后,30min内升温至45℃,反应12h,停止加热,冰浴冷却至15℃以下,静置30min,过滤,滤饼用250ml水和100ml丙酮打浆,过滤,再用50ml丙酮洗涤一次,合并滤液,浓缩(油泵,50℃)得到棕色油状物共126g,油状物用40ml水和400ml丙酮溶解,再加入50g硅藻土和10g活性炭,回流2h,稍冷,趁热过滤,滤饼用200ml 5%的丙酮溶液回流打浆,趁热过滤,合并滤液,浓缩至无溶剂(油泵,50℃),得到63g油状物,油状物用180ml丙酮 回流溶解,冷冻析晶,得到土黄色粗品共10g;上述粗品再用10倍体积的丙酮加热溶解,活性炭脱色得到类白色固体。
最终共得到7.0g白色产物(2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯),其熔点为161.7℃。
两步总收率12%
实施例2:
(1)第一步反应投料如下表所示:
原料名称 规格 MW(g/mol) 投料量 mol%(eq)
D-葡萄糖 99% 180.16 176g 1.0
二甲胺 CP. 45 45/250ml 1.02
冰醋酸 CP. 60 56ml 1.0
乙醇 CP. -- 250ml 1.5(v/m)
25℃下,在带有磁力搅拌和温度计的1L四口瓶中加入D-葡萄糖,冰醋酸和乙醇,搅拌呈悬浊液,冰盐浴冷却至-5~0℃后,滴加二甲胺乙醇溶液(D-葡萄和二甲胺的摩尔比近1:1),反应放热,保持温度小于17℃,恒定15min后,30min内升温至75℃,反应30min,再30min内降温至55℃,继续反应2h,使用薄层色谱跟踪至原料完全转化后,停止加热,降温至25℃,反应液旋干(水泵,50℃)至无乙醇即可。得到棕色粘稠油状物粗品(1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖),共300g,未精制直接进行下一步反应。
(2)第二步反应投料如下表所示:
物料名称 规格 MW(g/mol) 投料量 mol(eq)
1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖 -- 207 150g 1.0
氧化钙 99% 56 40.3 1.5
去离子水 -- -- 184ml 1.3
浓硫酸 98%. -- 48.5ml 1.9
丙酮 CP. -- 1L 7(v/m)
N2保护下,在装有机械搅拌和温度计的1L四口反应瓶中加入第一步反应得到的棕色粘稠油状产物(1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖)和去离子水,开动搅拌,冰盐浴冷却至温度小于0℃后,分4次加入CaO粉末,控制内温小于10℃,加毕,待温度在10℃下恒定30min后,升温至40℃,在40~48℃下,反应18h,使用薄层色谱跟踪至原料完全消失, 降温至0℃,滴加98%的浓硫酸调节pH至2~3,内温保持0~10℃,待内温恒定后,30min内升温至45℃,反应12h,停止加热,冰浴冷却至15℃以下,静置30min,过滤,滤饼用250ml水和100ml丙酮打浆,过滤,再用50ml丙酮洗涤一次,合并滤液,浓缩(50℃,油泵)得到棕色油状物共126g油状物用40ml水和400ml丙酮溶解,再加入50g硅藻土和10g活性炭,回流2h,稍冷,趁热过滤,滤饼用200ml 5%的丙酮溶液回流打浆,趁热过滤,合并滤液,浓缩至无溶剂(油泵,50℃),得到63g油状物;油状物用180ml丙酮回流溶解,冷冻析晶,得到土黄色粗品共11g;上述粗品再用10倍体积的丙酮加热溶解,活性炭脱色得到类白色固体。
最终共得到7.5g白色产物(2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯),其熔点为161.7℃,两步总收率9.5%。
实施例3:
(1)第一步反应投料如下表所示:
原料名称 规格 MW(g/mol) 投料量 mol%(eq)
D-葡萄糖 99% 180.16 176g 1.0
二甲胺 CP. 45 90/250ml 2.04
冰醋酸 CP. 60 56ml 1.0
乙醇 CP. -- 250ml 1.5(v/m)
25℃下,在带有磁力搅拌和温度计的1L四口瓶中加入D-葡萄糖,冰醋酸和乙醇,搅拌呈悬浊液,冰盐浴冷却至-5~0℃后,滴加二甲胺乙醇溶液(D-葡萄和二甲胺的摩尔比近1:2),反应放热,保持温度小于17℃,恒定15min后,30min内升温至75℃,反应30min,再30min内降温至55℃,继续反应2h,使用薄层色谱跟踪至原料完全转化后,停止加热,降温至25℃,反应液旋干(水泵,50℃)至无乙醇即可。得到棕色粘稠油状物粗品(1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖),共283g,未精制直接进行下一步反应。
(2)第二步反应投料如下表所示:
物料名称 规格 MW(g/mol) 投料量 mol(eq)
1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖 -- 207 150g 1.0
[0056] 
氧化钙 99% 56 40.3 1.5
去离子水 -- -- 184ml 1.3
浓硫酸 98%. -- 48.5ml 1.9
丙酮 CP. -- 1L 7(v/m)
N2保护下,在装有机械搅拌和温度计的1L四口反应瓶中加入第一步反应得到的棕色粘稠油状产物(1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖)和去离子水,开动搅拌,冰盐浴冷却至温度小于0℃后,分4次加入CaO粉末,控制内温小于10℃,加毕,待温度在10℃下恒定30min后,升温至40℃,在40~48℃下,反应18h,使用薄层色谱跟踪至原料完全消失,降温至0℃,滴加98%的浓硫酸调节pH至2~3,内温保持0~10℃,待内温恒定后,30min内升温至45℃,反应12h,停止加热,冰浴冷却至15℃以下,静置30min,过滤,滤饼用250ml水和100ml丙酮打浆,过滤,再用50ml丙酮洗涤一次,合并滤液,浓缩(50℃,油泵)得到棕色油状物共126g油状物用40ml水和400ml丙酮溶解,再加入50g硅藻土和10g活性炭,回流2h,稍冷,趁热过滤,滤饼用200ml 5%的丙酮溶液回流打浆,趁热过滤,合并滤液,浓缩至无溶剂(油泵,50℃),得到63g油状物;油状物用180ml丙酮回流溶解,冷冻析晶,得到土黄色粗品共11g;上述粗品再用10倍体积的丙酮加热溶解,活性炭脱色得到类白色固体。
最终共得到7.3g白色产物(2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯),其熔点为161.7℃。
两步总收率15%。

Claims (9)

1.一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
以D-葡萄糖为原料合成1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖;
1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖发生 重排反应得到2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯。
2.根据权利要求1所述的一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法,其特征在于:步骤(1)是在室温下,将原料D-葡萄糖加入到冰醋酸和乙醇中,搅拌呈悬浊液,冰盐浴冷却至-5~0℃后,滴加二甲胺乙醇溶液,控制温度小于17℃,随后控制温度至75~80℃,反应30~40min,再控制温度于55~60℃下,继续反应2~2.5h,所述的D-葡萄和二甲胺的摩尔比1~2:1。
3.根据权利要求2所述的一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法,其特征在于:反应过程中,使用薄层色谱跟踪至原料消失,停止加热,降温至室温,反应液旋干至无乙醇即可,得到棕色粘稠油状物粗品1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖。
4.根据权利要求1所述的一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法,其特征在于:步骤(2)是将得到的棕色粘稠油状物粗品同CaO粉末搅拌溶解在去离子水中,在40~48℃下,反应8~14小时,所述的1-脱氧-1-(N,N氨基)-D-果糖与氧化钙的摩尔比为0.9~1.1:1.5,反应过程中使用薄层色谱跟踪至原料消失,降温至-5~0℃,滴加浓硫酸,调节pH至2~3后,升温至45~50℃下继续反应过夜,然后停止加热,降温至15℃以下,静置,过滤,洗涤,浓缩,得到棕色油状物,油状物用丙酮回流溶解,冷冻析出晶体,得到土黄色粗品,再用丙酮加热溶解,活性炭脱色,冷冻得到类白色固体产品2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯。
5.根据权利要求4所述的一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法,其特征在于:步骤(2)是在保护气下,将所得棕色粘稠油状产物溶于水中,开动搅拌,冰盐浴冷却至温度小于0℃,分多次加入氧化钙粉末,控制内温小于10℃,随后升温至40~50℃,在40~48℃的温度下反应过夜。
6.根据权利要求4所述的一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法,其特征在于:步骤(2)所得棕色油状物用丙酮和水溶解,加入硅藻土和活性炭,回流2~2.5h,趋热过滤,浓缩至无溶剂,得到油状物。
7.根据权利要求6所述的一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法,其特征在于:步骤(2)所得油状物用丙酮回流溶解,冷冻析出土黄色粗品晶体。
8.根据权利要求7所述的一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法,其特征在于:步骤(2)所得土黄色粗品晶体再用丙酮回流溶解,活性炭脱色,冷冻析晶,得到类白色固体产品2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯。
9.根据权利要求2所述的一种2-C-甲基-D-核糖酸-1,4-内酯的制备方法,其特征在于:原料D-葡萄糖、冰醋酸和乙醇的质量体积比为176~352g:56ml:250ml。
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