CN105330517A - 一种合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法，在碱和溶剂的环境中，3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)使用过渡金属络合物作为催化剂进行催化加氢反应，生成3,5-双三氟甲基苯乙醇(Ⅱ)，其中过渡金属络合物的通式为MLnL′XY，是以具NH2-N(sp2)或NH2-NH2结构特征的配体与过渡金属配位而形成的氮膦过渡金属。该合成方法仅用一步催化加氢反应即可得到高纯度的产物，合成路线简洁、催化剂用量少、反应工艺稳定、环保经济，具有很高的产业化价值。

Description

一种合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法
技术领域
本发明属于医药化工中间体合成领域，主要涉及一种合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法。
背景技术
阿瑞吡坦(aprepitant)及其前体药物福沙吡坦(fosaprepitant)是由美国Merck&Co公司开发的神经激肽-1(NK-1)受体拮抗剂，在2003年阿瑞吡坦经美国FDA批准以商品名Emend上市，在2008年1月静脉用福沙吡坦二甲葡胺注射液经美国FDA批准上市，主要用于治疗或预防肿瘤化疗所引起的急性和延迟性恶心、呕吐。
阿瑞吡坦的化学名为5-[[(2R,3S)-2-[(1R)-1-[3,5-双(三氟甲基)苯基]乙氧基]-3-(4-氟苯基)-4--吗啉基]甲基]-1,2-二氢-3H-1,2,4-三氮唑-3-酮，其结构式如下：
美国Merck&Co公司在J.Org.Chem.2002,67,6743-6747和J.AM.CHEM.SOC,2003,125:2129-2135中均公开了阿瑞吡坦的合成路线。从这些合成路线可见，(R)-3,5-双三氟甲基苯乙醇是合成阿瑞吡坦的关键中间体之一。
J.AM.CHEM.SOC,2003,125:2129-2135报道了(R)-3,5-双三氟甲基苯乙醇的两种制备方法，其中一种是通过具有(1S,2R)-顺-氨基-2-茚醇配体的金属钌络合物催化转移氢化3,5-双三氟甲基苯乙酮，该法也在Merck&Co公司的专利WO01/02326A1中公开，另一种是利用S构型的噁唑硼烷催化的硼烷还原3,5-双三氟甲基苯乙酮。这两种方法都可以以较好的收率和纯度制备得到(R)-3,5-双三氟甲基苯乙醇，但是转移氢化法纯度相对较低，重结晶纯化会降低收率，而硼烷还原法需要相对较多的催化剂，反应的冷却过程以及使用大量硼烷试剂所产生副产物二甲硫醚会污染环境。
印度Dr.Reddy’sLaboratories公司在SyntheticCommunications,2007,37:3439-3446也公开了通过酶催化的动力学拆分法制备(R)-3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法，申请号为201410463584.6的中国专利也公开了类似的方法，这种方法主要是利用酶选择性地催化3,5-双三氟甲基苯乙醇合成(R)-3,5-双三氟甲基苯乙醇酯，然后再水解得到(R)-3,5-双三氟甲基苯乙醇。该法对环境友好，但是反应路线较长，收率相对较低。
此外，还有文献如ApplMicrobiolBiotechnol,2013,97:6685–6692和JournalofMolecularCatalysisB:
Enzymatic,2013,92:1-6公开了以生物催化的不对称还原3,5-双三氟甲基苯乙酮制备得到(R)-3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法。此类方法一般收率不高，且后续的分离纯化较为困难。
发明内容
本发明旨在提供一种效率高、成本低、产品质量好的合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法。
为实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：
中山奕安泰医药科技有限公司在国际申请号为PCT/CN2012/081037、国际公布号为WO2014/036702A1的国际专利中公开了一种新型含膦、氮配体金属钌络合物，通过改变具有NH2-N(sp2)结构特征的双氮配体，可高效、高对映选择性地催化芳基酮的氢化生成相应的手性醇。本发明使用该金属钌络合物作为催化剂进行催化加氢反应制备3,5-双三氟甲基苯乙醇。具体方案如下：
一种合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供反应原料3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)；
提供过渡金属络合物作为催化剂，所述过渡金属络合物的通式为MLnL′XY，其中，M为Ru，X为氯、溴、碘或氢，Y为氯、溴、碘或BH4，L、L′为R构型、S构型或消旋体，n＝1或2；当n＝1时，L为BINAP、MeO-BIPHEP、DIOP或SegPhos；当n＝2时，L为P(C6H5)3或P(C6H4-4-CH3)3；L′为DPEN、DAIPEN、1,2-环己二胺、或L′具有式Ⅲ结构：
式Ⅲ中，Z是NH或O；R1，R2是氢或1～12个碳原子的烃基，1～12个碳原子的烃基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、叔丁基、环戊基、环己基、环庚基、苯基、苄基、烷基取代的苄基，当为环烃基时，是亚丙基或亚丁基；
在碱和溶剂的环境中，以过渡金属络合物作为催化剂，3,5-双三氟甲基苯乙酮进行催化加氢反应，生成3,5-双三氟甲基苯乙醇。
优选地，过渡金属络合物选自Ⅳ～Ⅶ结构：
当过渡金属络合物选自Ⅳ～Ⅶ结构中时，制备得到的3,5-双三氟甲基苯乙醇的结构为R构型(Ⅱ)，所述反应式为：
优选地，过渡金属络合物选自Ⅸ～Ⅻ结构：
当过渡金属络合物选自Ⅸ～Ⅻ结构中时，制备得到的3,5-双三氟甲基苯乙醇的结构为S构型(Ⅷ)，所述反应式为：
优选地，上述得到R构型或S构型的3,5-双三氟甲基苯乙醇的反应过程中，所述3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)与过渡金属络合物的摩尔比为20000～1000000。
优选地，上述得到R构型或S构型的3,5-双三氟甲基苯乙醇的反应过程中，所述碱为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、吡啶、三乙胺、二乙胺、1,2-乙二胺或烷氧基碱。所述烷氧基碱为叔丁醇钾、叔丁醇钠、叔丁醇锂、2,2,4-3-甲基-戊烷氧基钾、2,2,4-3-甲基-戊烷氧基钠或2,2,4-3-甲基-戊烷氧基锂。
优选地，上述得到R构型或S构型的3,5-双三氟甲基苯乙醇的反应过程中，所述碱的浓度为5～200mmol/L。
优选地，上述得到R构型或S构型的3,5-双三氟甲基苯乙醇的反应过程中，所述溶剂为非质子性溶剂、或质子性溶剂与非质子性溶剂的混合溶剂，所述非质子性溶剂为二氯甲烷、甲苯、四氢呋喃、甲基叔丁基醚或甲基异丁基醚，所述质子性溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或叔丁醇。所述混合溶剂中，所述质子性溶剂与非质子性溶剂的体积比为1:10～10:1。
优选地，上述得到R构型或S构型的3,5-双三氟甲基苯乙醇的反应过程中，所述催化加氢反应的反应压力为0.5MPa～10MPa，反应温度为25～100℃，反应时间为4～24小时。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明以3,5-双三氟甲基苯乙酮为原料，使用一种新型含膦、氮配体金属钌络合物作为催化剂进行催化加氢反应制备得到3,5-双三氟甲基苯乙醇。与目前报道的、或产业化的合成工艺相比，该合成方法路线仅用一步催化加氢反应即可得到高纯度的产物，大大缩短工艺周期，催化剂用量少，生产成本低，反应条件温和且工艺稳定，转化率高，反应产生环境污染少，利于实现工业化生产。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方案，对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方案仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
过渡金属络合物催化剂采用结构IV；碱采用叔丁醇钾；溶剂采用甲苯。反应原料3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)和过渡金属络合物的摩尔比为30000。
100L不锈钢高压反应釜中，加入3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)、甲苯，在N2氛围下，加入催化剂[RuCl2((R,R)-DIOP){(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)ethanamine}]及叔丁醇钾；置换氢气后，充H2至5atm，100℃搅拌反应，当氢气压力恒定不变时(约4小时)，停止搅拌，将反应釜内的H2放空，对反应溶液取样，进行常规后处理(过滤、离心、洗涤、分液、浓缩、干燥等操作)，得到固体产物，通过手性柱进行产物转化率和ee值的检测，产物的绝对构型由旋光仪确定为R构型，产物的转化率99.5％，对映体过量值为96％，绝对构型为R构型。
表1-1原辅料及用量列表
实施例2：
过渡金属络合物催化剂采用结构V；碱采用三乙胺；溶剂采用四氢呋喃。反应原料3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)和过渡金属络合物的摩尔比为240000。
100L不锈钢高压反应釜中，加入3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)、四氢呋喃，在N2氛围下，加入催化剂[RuCl2((R)-SegPhos){(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)ethanamine}]及三乙胺；置换氢气后，充H2至10atm，30℃搅拌反应，当氢气压力恒定不变时(约8小时)，停止搅拌，将反应釜内的H2放空，对反应溶液取样，进行常规后处理，得到固体产物，采用液相色谱法检测，反应的转化率为98.7％。对映体过量值为96.3％，绝对构型为R构型。
表1-2原辅料及用量列表
实施例3：
过渡金属络合物催化剂采用结构VI；碱采用碳酸钾；溶剂采用二氯甲烷。反应原料3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)和过渡金属络合物的摩尔比为40000。
100L不锈钢高压反应釜中，加入3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)、二氯甲烷，在N2氛围下，加入催化剂[RuCl2((R,R)-DIOP){(S,S)-2-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)cyclopentanamine}](过渡金属络合物)及碳酸钾；置换氢气后，充H2至60atm，25℃搅拌反应，当氢气压力恒定不变时(约18小时)，停止搅拌，将反应釜内的H2放空，对反应溶液取样、进行常规后处理，得到固体产物，采用液相色谱法检测，反应的转化率为99.5％。对映体过量值为98.6％，绝对构型为R构型。
表1-3原辅料及用量列表
实施例4：
过渡金属络合物催化剂采用结构VII；碱采用氢氧化钾；溶剂采用甲基叔丁基醚。反应原料3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)和过渡金属络合物的摩尔比为80000。
100L不锈钢高压反应釜中，加入3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)、甲基叔丁基醚，在N2氛围下，加入催化剂[RuCl2((R)-SegPhos){(S,S)-2-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)cyclopentanamine}](过渡金属络合物)及氢氧化钾；置换氢气后，充H2至60atm，25℃搅拌反应，当氢气压力恒定不变时(约18小时)，停止搅拌，将反应釜内的H2放空，对反应溶液取样、进行常规后处理，得到固体产物，采用液相色谱法检测，反应的转化率为99.5％。对映体过量值为98.6％，绝对构型为R构型。
表1-4原辅料及用量列表
实施例5：
过渡金属络合物催化剂采用结构IX；碱采用叔丁醇钾；溶剂采用甲苯。反应原料3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)和过渡金属络合物的摩尔比为30000。
100L不锈钢高压反应釜中，加入3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)、甲苯，在N2氛围下，加入催化剂[RuCl2((S,S)-DIOP){(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)ethanamine}]及叔丁醇钾；置换氢气后，充H2至5atm，80℃搅拌反应，当氢气压力恒定不变时(约5小时)，停止搅拌，将反应釜内的H2放空，对反应溶液取样，进行常规后处理(过滤、离心、洗涤、分液、浓缩、干燥等操作)，得到固体产物，通过手性柱进行产物转化率和ee值的检测，产物的绝对构型由旋光仪确定为R构型，产物的转化率98％，对映体过量值为95％，绝对构型为S构型。
表1-5原辅料及用量列表
实施例6：
过渡金属络合物催化剂采用结构X；碱采用三乙胺；溶剂采用四氢呋喃。反应原料3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)和过渡金属络合物的摩尔比为240000。
100L不锈钢高压反应釜中，加入3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)、四氢呋喃，在N2氛围下，加入催化剂[RuCl2((S)-SegPhos){(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)ethanamine}]及三乙胺；置换氢气后，充H2至10atm，30℃搅拌反应，当氢气压力恒定不变时(约8小时)，停止搅拌，将反应釜内的H2放空，对反应溶液取样，进行常规后处理，得到固体产物，采用液相色谱法检测，反应的转化率为98.7％。对映体过量值为96.3％，绝对构型为S构型。
表1-6原辅料及用量列表
原辅料 分子量 质量/体积 物质的量
3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ) 186 1.34kg 7.2mol
[RuCl2((S)-SegPhos){(1H-benzo[d]imidazol-2-yl) 958.79 28.76mg 0.03mmol
ethanamine}](过渡金属络合物))(结构X)
三乙胺(碱) 101.19 20g 197.6mmol
四氢呋喃(溶剂) 20L
实施例7：
过渡金属络合物催化剂采用结构XI；碱采用碳酸钾；溶剂采用二氯甲烷。反应原料3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)和过渡金属络合物的摩尔比为40000。
100L不锈钢高压反应釜中，加入3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)、二氯甲烷，在N2氛围下，加入催化剂[RuCl2((S,S)-DIOP){(R,R)-2-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)cyclopentanamine}](过渡金属络合物)及碳酸钾；置换氢气后，充H2至60atm，25℃搅拌反应，当氢气压力恒定不变时(约18小时)，停止搅拌，将反应釜内的H2放空，对反应溶液取样、进行常规后处理，得到固体产物，采用液相色谱法检测，反应的转化率为99.5％。对映体过量值为98.6％，绝对构型为S构型。
表1-7原辅料及用量列表
实施例8：
过渡金属络合物催化剂采用结构XII；碱采用氢氧化钾；溶剂采用甲基叔丁基醚。反应原料3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)和过渡金属络合物的摩尔比为80000。
100L不锈钢高压反应釜中，加入3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)、甲基叔丁基醚，在N2氛围下，加入催化剂[RuCl2((S)-SegPhos){(R,R)-2-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)cyclopentanamine}](过渡金属络合物)及氢氧化钾；置换氢气后，充H2至60atm，25℃搅拌反应，当氢气压力恒定不变时(约18小时)，停止搅拌，将反应釜内的H2放空，对反应溶液取样、进行常规后处理，得到固体产物，采用液相色谱法检测，反应的转化率为99.5％。对映体过量值为98.6％，绝对构型为S构型。
表1-8原辅料及用量列表
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明以3,5-双三氟甲基苯乙酮为原料，使用一种新型含膦、氮配体金属钌络合物作为催化剂进行催化加氢反应制备得到3,5-双三氟甲基苯乙醇。与目前报道的、或产业化的合成工艺相比，该合成方法路线仅用一步催化加氢反应即可得到高纯度的产物，大大缩短工艺周期，催化剂用量少，生产成本低，反应条件温和且工艺稳定，转化率高，反应产生环境污染少，利于实现工业化生产。
本申请有关膦配体化学名称缩略表如下，以方便对应理解：
BINAP＝2,2'-bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphthyl
DIOP＝4,5-Bis(diphenylphosphinomethyl)-2,2-dimethyl-1,3-dioxolane
MeO-BIPHEP＝5,5'-Dichloro-6,6'-dimethoxy-2,2'-bis(diphenylphosphino)-1,1'-biphenyl
SegPhos＝5,5'-Bis(diphenylphosphino)-4,4'-bi-1,3-benzodioxole
PhanePHOS＝4,12-Bis(diphenylphosphino)-[2.2]-paracyclophane
DIPAMP＝1,2-Bis[(2-methoxyphenyl)(phenyl)phosphino]ethane
Me-DuPHOS＝1,2-Bis((2S,5S)-2,5-dimethylphospholano)benzene
Tunephos＝1,13-Bis(diphenylphosphino)-7,8-dihydro-6H-dibenzo[f,h][1,5]dioxonin
BDPP＝2,4-Bis(diphenylphosphino)pentane
CHIRAPHOS＝Bis(diphenylphosphino)butane
PYRPHOS＝3,4-bis(diphenylphosphino)-Pyrrolidine
Norphos＝2,3-Bis(diphenylphosphino)-bicyclo[2.2.1]hept-5-ene
PPM＝4-(diphenylphosphino)-2-[(diphenylphosphino)methyl]-Pyrrolidine
Josiphos＝1-[Diarylphosphano]-2-[1-(dicyclohexylphosphano)ethyl]ferrocene
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供反应原料3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)；
提供过渡金属络合物作为催化剂，所述过渡金属络合物的通式为MLnL′XY，其中，M为Ru，X为氯、溴、碘或氢，Y为氯、溴、碘或BH4，L、L′为R构型、S构型或消旋体，n＝1或2；当n＝1时，L为BINAP、MeO-BIPHEP、DIOP或SegPhos；当n＝2时，L为P(C6H5)3或P(C6H4-4-CH3)3；L′为DPEN、DAIPEN、1,2-环己二胺、或L′具有式Ⅲ结构：
式Ⅲ中，Z是NH或O；R1，R2是氢或1～12个碳原子的烃基，1～12个碳原子的烃基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、叔丁基、环戊基、环己基、环庚基、苯基、苄基、烷基取代的苄基，当为环烃基时，是亚丙基或亚丁基；
在碱和溶剂的环境中，以过渡金属络合物作为催化剂，3,5-双三氟甲基苯乙酮进行催化加氢反应，生成3,5-双三氟甲基苯乙醇。
2.根据权利要求1所述的合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法，其特征在于，所述过渡金属络合物选自Ⅳ～Ⅶ结构中时，所述3,5-双三氟甲基苯乙醇的结构为R构型(Ⅱ)，所述反应式为：
所述过渡金属络合物的Ⅳ～Ⅶ结构为：
3.根据权利要求1所述的合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法，其特征在于，所述过渡金属络合物选自Ⅸ～Ⅻ结构中时，所述3,5-双三氟甲基苯乙醇的结构为S构型(Ⅷ)，所述反应式为：
所述过渡金属络合物的Ⅸ～Ⅻ结构为：
4.根据权利要求1或2或3所述的合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法，其特征在于，所述3,5-双三氟甲基苯乙酮(Ⅰ)与过渡金属络合物的摩尔比为20000～1000000。
5.根据权利要求1或2或3所述的合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法，其特征在于，所述碱为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、吡啶、三乙胺、二乙胺、1,2-乙二胺或烷氧基碱。
6.根据权利要求5所述的合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法，其特征在于，所述烷氧基碱为叔丁醇钾、叔丁醇钠、叔丁醇锂、2,2,4-3-甲基-戊烷氧基钾、2,2,4-3-甲基-戊烷氧基钠或2,2,4-3-甲基-戊烷氧基锂。
7.根据权利要求1或2或3所述的合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法，其特征在于，所述碱的浓度为5～200mmol/L。
8.根据权利要求1或2或3所述的合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法，其特征在于，所述溶剂为非质子性溶剂、或质子性溶剂与非质子性溶剂的混合溶剂，所述非质子性溶剂为二氯甲烷、甲苯、四氢呋喃、甲基叔丁基醚或甲基异丁基醚，所述质子性溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或叔丁醇。
9.根据权利要求8所述的合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法，其特征在于，所述混合溶剂中，所述质子性溶剂与非质子性溶剂的体积比为1:10～10:1。
10.根据权利要求1或2或3所述的合成3,5-双三氟甲基苯乙醇的方法，其特征在于，所述催化加氢反应的反应压力为0.5MPa～10MPa，反应温度为25～100℃，反应时间为4～24小时。
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