CN104876872B - 一种制备1‑叔丁氧基羰基‑3‑羟甲基吲唑的方法及应用 - Google Patents
一种制备1‑叔丁氧基羰基‑3‑羟甲基吲唑的方法及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种大规模制备1‑叔丁氧基羰基‑3‑羟甲基吲唑的方法,该方法以3‑吲唑甲酸酯为起始原料,用叔丁氧基羰基(Boc)保护氨基后,采用硼氢化钠和催化剂在室温下还原酯基为醇而得到1‑叔丁氧基羰基‑3‑羟甲基吲唑;本发明具有反应试剂廉价易得,反应条件温和,操作工艺简单,后处理简便,所得产品纯度和收率高,适合工业化大规模生产等特点,本发明制得的1‑叔丁氧基羰基‑3‑羟甲基吲唑可用于制备具有生物活性的化合物。
Description
技术领域
本发明涉及医药与精细化工领域,具体涉及1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑的制备方法与应用。
背景技术
吲唑衍生物是一种非常重要的医药与精细化工中间体,其应用范围及其广泛。由于其独特的化学结构及理化性质,吲唑类化合物目前已被发现有多种药理活性:抗肿瘤、抗细菌、抗炎、抗病毒、抗血小板聚集和血管舒展活性、治疗糖尿病和肥胖证、治疗骨质疏松和神经退行性疾病等作用。目前,吲唑类化合物的合成备受关注,已报道了大量吲唑类化合物的合成方法。
本发明的化合物1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑,它作为中间体,具有重要的应用价值,通过它可以合成出许多不同结构的吲唑衍生物以作生物活性筛选。
发明内容
本发明的目的是提供一种反应原料廉价易得,反应条件温和,操作工艺简单,后处理简便,所得产品纯度和收率高,可进行大规模工业化制备1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑的方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实施的:一种大规模制备1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑(III)的方法,由如下所示步骤构成:
;
步骤一:以3-吲唑甲酸酯(Ⅰ)为原料,在溶剂存在下,用二碳酸二叔丁酯即(Boc)2O保护氨基得到化合物(Ⅱ),其中3-吲唑甲酸酯: 二碳酸二叔丁酯:碱:催化剂的摩尔比为1:1.1~1.5:1.0~2.1:0.1~0.5,反应温度为0~50℃,反应时间为4~8小时;
步骤二:在还原剂与催化剂存在下,将化合物(Ⅱ)还原为1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑(Ⅲ) ,其中化合物Ⅱ:还原剂:催化剂的摩尔比为1:1.1~2.8:0.01~0.2,反应温度为-10~80℃,反应时间为2~22小时。
本发明中所述步骤一中使用了溶剂,碱和催化剂,所用溶剂为四氢呋喃、二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、水、甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺一种或两种的任意比混合物;所用碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或三乙胺;所用催化剂为正四丁基溴化铵、正四丁基碘化铵、三甲基苄基氯化铵、三甲基苄基溴化铵、N,N-二甲基苯胺或N,N-二甲基吡啶。
本发明步骤二中使用了溶剂,还原剂和催化剂。所用溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙醚、异丙醚、甲基特丁基醚、四氢呋喃、二氧六环、乙腈、甲苯、二甲苯、乙苯、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甘醇二甲醚、氮-甲基吡咯烷酮中一种或两种的任意比混合物;所用还原剂为硼氢化锂、硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化钙或硼氢化锌;所用催化剂为碘、硫酸、乙酸、三氟乙酸、四甲基乙二胺、N,N-二甲基苯胺、邻苯二酚、硫酸铜、氯化铜、氯化锂、氯化铋、氯化锌、氯化钴、氯化镁、氯化钙、氯化钡、氯化镍、溴化镍、氯化锡、氯化铈、七水合氯化铈、氯化锡、氯化铝、四氯化钛、四氯化锆或四异丙氧基钛。
本发明方法步骤二中所用还原剂以硼氢化钠为最优;所用催化剂以七水合氯化铈最优;反应温度优选为0~40℃。
本发明所述的1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑的制备方法,具有反应试剂廉价易得、反应条件温和,产品后处理和提纯方法操作简便,产率和纯度高,对环境污染小,易于工业化生产等特点。
本发明的另一个目是将上述方法制得的1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑作为中间体应用于合成具有生物活性的吲唑衍生物中。
例如,具有抗HIV-1活性的化合物3-(5-((1H-吲唑-3-基)甲氧基)-2-氯苯氧基)-5- 氯苯腈(G),一般按照如下反应路线合成(U.S. Patent 2007/0021442A1):
,
其中,从化合物A到B 的反应中,是以乙二醇为溶剂,底物A与无水肼在165℃下反应40小时得到B, 该反应存在如下问题:所用试剂无水肼在国内属于高危禁运品,易燃易爆,反应比较危险;且该反应需长时间在高温下反应,存在安全隐患,生产成本高,不适合大规模制备。
此外,从化合物C到D的反应中,副产物较多,在产物的纯化过程中需柱层析,不利于放大,而且收率较低,只有60%左右。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为:可以通过如下路线合成化合物3-(5-((1H-吲唑-3-基)甲氧基)-2-氯苯氧基)-5- 氯苯腈(G):
;
该技术方案采用本发明所提供的易大规模制备的1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑为关键中间体,和化合物E经Mitsunobu反应一步生成化合物F,再脱保护得到化合物G。
与现有技术相比,本发明的优点在于,吲唑中间体廉价易得,故能方便快捷地合成多种吲唑衍生物以供活性筛选。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1: 本制备1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑的方法,具体操作如下:
(1)1-叔丁氧基羰基-3-吲唑甲酸甲酯(化合物II)的制备
在1000mL三颈瓶中依次加入3-吲唑甲酸酯35g、N,N-二甲基吡啶4.9克、二碳酸二叔丁酯52克、三乙胺30 mL、乙腈600 mL,室温搅拌5小时后,TLC跟踪反应物3-吲唑甲酸酯消失,停止反应,将反应液倒入400 mL水中,加入300 mL乙酸乙酯,静置,分出有机层,有机层分别用水和饱和食盐水洗三次,经无水硫酸钠干燥后旋干,得白色固体52.6克,HPLC纯度98%,可直接用于下一步反应,收率:95%;熔点:122.7 ℃;1H NMR (300 MHz,CDCl3) δppm1.75 (s, 9H, C(CH 3)3), 4.05 (s, 3H, OCH 3), 7.41-7.61 (m, 2H), 8.20-8.28 (dd,2H);
;
(2)1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑(III)的制备
将14克1-叔丁氧基羰基-3-吲唑甲酸甲酯溶于300 mL乙醇,加入0.4克七水合三氯化铈和3.8克硼氢化钠,室温搅拌反应,TLC跟踪约18小时原料点消失,停止反应,旋干溶剂,剩余物用100 mL 0.5 mol/L盐酸水解,用200 mL乙酸乙酯萃取3次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,旋干得类白色固体11.2克,HPLC纯度99%,收率:90%;熔点:130.1 ℃;1H NMR (300MHz,DMSO-d 6) δppm 1.64 (s, 9H, C(CH 3)3), 4.81 (d, 2H, J = 5.9 Hz, CH 2OH), 5.55(t, 1H, J = 5.9 Hz, CH2OH), 7.38 (dd, 1H), 7.60 (dd, 1H), 7.96 (d, 1H, J =7.9Hz), 8.08 (d, 1H, J = 8.3 Hz);
。
实施例2: 本制备1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑的方法,具体操作如下:
(1)1-叔丁氧基羰基-3-吲唑甲酸甲酯(化合物II)的制备
在1000mL三颈瓶中依次加入3-吲唑甲酸酯35克、正四丁基溴化铵6.4克、二碳酸二叔丁酯48克、氢氧化钠16克、乙醇600 mL,5℃搅拌7小时后,TLC跟踪反应物3-吲唑甲酸酯消失,停止反应,旋去溶剂,剩余物加水400 mL,用300 mL乙酸乙酯萃取,分出有机层,有机层分别用水和饱和食盐水洗三次,经无水硫酸钠干燥后旋干,得白色固体48.9克,HPLC纯度98%,可直接用于下一步反应,收率:87%;熔点:122.7 ℃;1H NMR (300 MHz,CDCl3) δppm1.75 (s, 9H, C(CH 3)3), 4.05 (s, 3H, OCH 3), 7.41-7.61 (m, 2H), 8.20-8.28 (dd,2H);
(2)1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑(III)的制备
将14克1-叔丁氧基羰基-3-吲唑甲酸甲酯溶于250 mL四氢呋喃,加入3.8克硼氢化钠,室温搅拌下滴入含碘2.5克的四氢呋喃溶液50 mL,滴毕继续室温下反应,TLC跟踪约15小时原料点消失,停止反应,旋干溶剂,剩余物用100 mL 0.5 mol/L盐酸水解,用200 mL乙酸乙酯萃取3次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,旋干得类白色固体10.8克,HPLC纯度96%,收率82%;熔点:130.1 ℃;1H NMR (300 MHz,DMSO-d 6) δppm 1.64 (s, 9H, C(CH 3)3), 4.81(d, 2H, J = 5.9 Hz, CH 2OH), 5.55 (t, 1H, J = 5.9 Hz, CH2OH), 7.38 (dd, 1H),7.60 (dd, 1H), 7.96 (d, 1H, J = 7.9Hz), 8.08 (d, 1H, J = 8.3 Hz)。
实施例3:本制备1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑的方法,具体操作如下:
(1)1-叔丁氧基羰基-3-吲唑甲酸甲酯(化合物II)的制备
在1000mL三颈瓶中依次加入3-吲唑甲酸酯35克、三甲基苄基氯化铵18.4克、二碳酸二叔丁酯65克、碳酸钾30克、二氯甲烷水溶液(体积浓度50%)600 mL,45℃搅拌4小时后,TLC跟踪反应物3-吲唑甲酸酯消失,停止反应,将反应液倒入200 mL水中,加入300 mL乙酸乙酯,静置,分出有机层,有机层分别用水和饱和食盐水洗三次,经无水硫酸钠干燥后旋干,得白色固体51.6克,HPLC纯度97%,可直接用于下一步反应,收率:91%;熔点:122.7 ℃;1HNMR (300MHz,CDCl3) δppm 1.75 (s, 9H, C(CH 3)3), 4.05 (s, 3H, OCH 3), 7.41-7.61(m, 2H),8.20-8.28 (dd, 2H);
(2)1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑(III)的制备
将14克1-叔丁氧基羰基-3-吲唑甲酸甲酯溶于250 mL乙醇, 0℃下加入3克硼氢化钾和0.05克氯化铜,加毕升至室温继续搅拌反应6小时,随后升温至60℃反应10小时,TLC检测原料点消失,停止反应,旋干溶剂,剩余物用100 mL 0.5 mol/L盐酸水解,用200 mL乙酸乙酯萃取3次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,旋干得类白色固体9.6克,HPLC纯度94%,收率72%;熔点:130.1 ℃;1H NMR (300 MHz,DMSO-d 6) δppm 1.64 (s, 9H, C(CH 3)3), 4.81(d, 2H, J = 5.9 Hz, CH 2OH), 5.55 (t, 1H, J = 5.9 Hz, CH2OH), 7.38 (dd, 1H),7.60 (dd, 1H), 7.96 (d, 1H, J = 7.9Hz), 8.08 (d, 1H, J = 8.3 Hz)。
实施例4:本制备1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑的方法,具体操作如下:
(1)1-叔丁氧基羰基-3-吲唑甲酸甲酯(化合物II)的制备
在1000mL三颈瓶中依次加入3-吲唑甲酸酯35克、N,N-二甲基苯胺3克、二碳酸二叔丁酯52克、碳酸氢钠35克、丙酮600 mL,回流反应8小时后,TLC跟踪反应物3-吲唑甲酸酯消失,停止反应,旋去溶剂,剩余物加水400 mL,用300 mL乙酸乙酯萃取,分出有机层,有机层分别用水和饱和食盐水洗三次,经无水硫酸钠干燥后旋干,得白色固体51克,HPLC纯度98%,可直接用于下一步反应,收率:91%;熔点:122.7 ℃;1H NMR (300 MHz,CDCl3) δppm 1.75(s, 9H, C(CH 3)3), 4.05 (s, 3H, OCH 3), 7.41-7.61 (m, 2H), 8.20-8.28 (dd, 2H);
(2)1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑(III)的制备
将14克1-叔丁氧基羰基-3-吲唑甲酸甲酯溶于250 mL甲苯,40℃下加入1.2克硼氢化锂和0.16克硫酸铜,加毕继续反应,TLC跟踪约18小时原料点消失,停止反应,旋干溶剂,剩余物用100 mL 0.5 mol/L盐酸水解,用200 mL乙酸乙酯萃取3次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,旋干得类白色固体10.3克,HPLC纯度97%,收率79%,熔点:130.1 ℃;1H NMR (300MHz,DMSO-d 6) δppm 1.64 (s, 9H, C(CH 3)3), 4.81 (d, 2H, J = 5.9 Hz, CH 2OH), 5.55(t, 1H, J = 5.9 Hz, CH2OH), 7.38 (dd, 1H), 7.60 (dd, 1H), 7.96 (d, 1H, J =7.9Hz), 8.08 (d, 1H, J = 8.3 Hz)。
以上所述仅是本发明的优选或部分实施方式。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的前提下,还可进行若干改进和补充,这些可能的改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种制备1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑的方法,其特征在于按如下步骤进行:
(1)以3-吲唑甲酸酯为原料,在溶剂存在下,用二碳酸二叔丁酯保护氨基得到化合物Ⅱ,其中3-吲唑甲酸酯:二碳酸二叔丁酯:碱:催化剂的摩尔比为 1:1.1~1.5:1.0~2.1:0.1~0.5,反应温度为0~50℃,反应时间为4~8小时;
;
(2)在还原剂与催化剂存在下,将化合物Ⅱ还原为1-叔丁氧基羰基-3-羟甲基吲唑,其中化合物Ⅱ:还原剂:催化剂的摩尔比为1:1.1~2.8:0.01~0.2,反应温度为-10~80℃,反应时间为2~22小时;
;
所述步骤(1)中溶剂为四氢呋喃、二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、水、甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中一种或两种的混合物;碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或三乙胺;催化剂为正四丁基溴化铵、正四丁基碘化铵、三甲基苄基氯化铵、三甲基苄基溴化铵、N,N-二甲基苯胺或N,N-二甲基吡啶;
所述步骤(2)中溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙醚、异丙醚、甲基特丁基醚、四氢呋喃、二氧六环、乙腈、甲苯、二甲苯、乙苯、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甘醇二甲醚、氮-甲基吡咯烷酮中一种或两种的混合物;还原剂为硼氢化锂、硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化钙或硼氢化锌;催化剂为碘、硫酸、乙酸、三氟乙酸、四甲基乙二胺、N,N-二甲基苯胺、邻苯二酚、硫酸铜、氯化铜、氯化锂、氯化铋、氯化锌、氯化钴、氯化镁、氯化钙、氯化钡、氯化镍、溴化镍、氯化锡、氯化铈、七水合氯化铈、氯化锡、氯化铝、四氯化钛、四氯化锆或四异丙氧基钛。
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