CN105367547B - 一种噁唑啉酮抗生素的新合成工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明的方法使用甲基四氮唑吡啶溴化物(2)与频哪醇联硼在过渡金属催化下反应得硼酸频哪醇酯(3)。化合物(3)经过分离或不经过分离,与Cbz‑保护的溴苯(4)在过渡金属催化下反应得到泰地唑胺的关键中间体(1)。其优势在于化合物(3)不经分离纯化,与化合物(4)在一釜中反应生成化合物(1)。
Description
技术领域
本发明涉及泰地唑胺中间体的新合成方法。
背景技术
泰地唑胺磷酸酯于2014年6月被美国FDA批准用于由耐甲氧西林金球菌引起的复杂皮肤和软组织感染。泰地唑胺磷酸酯是细菌蛋白合成抑制剂,是利奈唑胺的升级品种。与传统抗生素不同,泰地唑胺磷酸酯选择性与细菌的50S亚单位核糖体结合,干扰包括mRNA、30S核糖体及起始因子等的70S起始复合物的形成,从而抑制细菌蛋白合成。由于此抑制过程处于蛋白翻译的早期阶段,因此不易与其它机理的抗生素发生交叉耐药。
专利WO2005058886和文献Eur.J.Med.Chem.,2011,46,1027-1039报告了泰地唑胺磷酸酯的合成工艺,该专利先构建羟甲基噁唑啉酮环,然后通过Stille反应,生成泰地唑胺,最后成泰地唑胺磷酸酯。
但是,该策略以稳定性不佳的噁唑啉酮环为起始物料,不利于大生产中的物料采购和储存;另外,反应中需要使用毒性较大的硒试剂,不但增加反应步骤、降低效率、抬升成本,更加严重的问题是对产品安全性造成威胁,不利于工业化生产。
专利WO2010042887报道了泰地唑胺磷酸酯的另一种合成策略。以Cbz-保护苯胺为起始原料,在丁基锂作用下生成Cbz-氨基苯硼酸,然后在Pd试剂催化下与甲基四氮唑吡啶溴化物发生Suzuki偶联,得到关键中间体(1)。中间体(1)与丁酰缩水甘油反应, 形成泰地唑胺的噁唑啉酮环,随后形成磷酸酯。
此工艺较早期工艺的主要改进在于摒弃了毒性较大的硒试剂,从而使反应对环境更加友好。但是Suzuki反应所需的硼酸需要使用丁基锂制备,对大生产的安全性造成了巨大隐患。此外,Suzuki反应中需要使用对氧极为敏感的三环己基膦,对工艺操作和过程控制提出了很高要求,工艺鲁棒性不够,为工业化生产留下隐患。
发明内容
本发明所用的策略是,通过分析Suzuki反应的两个砌块分子的电子云密度,决定反转硼酸-溴化物,改变早期工艺的反应顺序,将甲基四氮唑吡啶溴化物在安全且温和的Miyaura反应条件下制成硼酸频哪醇酯(3)。反应结束后,化合物(3)可分离,也可不经分离,在一釜中直接加入Cbz-氨基邻氟溴苯和第二批钯源或不加入第二批钯源,并通过调控碱的强度控制一釜中Miyaura和Suzuki反应顺次发生,最大限度地降低了自身偶联产物的形成。
本发明所用的反应条件不使用丁基锂,增加了反应的安全性。同时,革除丁基锂的同时也可以避免使用零下78度的低温及严格无水的THF,前者使反应更易于控制、减少低温反应造成的大量能耗;后者彻底消除了THF中过氧化物对大生产造成的隐患,且由于使用Pd催化剂的Miyaura反应对二氧六环的无水要求并不是非常严格,也有利于减少试剂预处理过程中的工作量,进而降低人力成本,缩短生产时间。相比于零下78度这样的低温,加热至80摄氏度对于工业生产而言相对简单,且能耗较低温更加经济。此外,在我们对专利WO2010042887的研究中发现,丁基锂反应的时间不能过长,当反应时间延长时,由于冷却介质的消耗,体系内温上升,导致锂化温度高于零下70摄氏度,进而生成较多的脱溴化合物,降低反应收率,浪费物料。相反,我们在研究反应时间对反应的影响时发现,将Miyaura反应延长至24小时,Suzuki反应延长至60小时时,对反应均无不利影响。这样的反应时间,有利于后期工业化生产时车间的灵活排班,在一定程度上降低劳动强度。
在开发的早期阶段,我们仅调换了硼酸和溴化物的顺序,先验证对电子云密度预测的准确性。正性结果证实了我们的猜测。由于Miyaura和Suzuki反应使用相近的反应条件和相同的Pd源,减少了原材料和试剂的种类,利于生产时对物料的质量控制。且由于反应条件近似,生产环境和设备控制更加简便,利于小试、中试和大生产的衔接。更重要的是,通过改变反应物参与反应的顺序,间接增加了反应活性和反应试剂在面对反应条件时的稳定性,避免了使用WO0042887专利中的Pd2(dba)3和极易被氧化的三环己基膦。
WO2010042887中,使用丁基锂时,硼酸的产率为66%,我们的Pd催化反应的产率为63%,虽然底物有所不同,但这个结果仍然进一步证明了本发明方法的有效性。在获得初步的肯定性结果之后,我们发现Miyaura反应后,硼酸酯在粗品状态下的纯度也很好,通过验证性试验发现,粗品硼酸酯的纯度也可以保证后续Suzuki反应不受不利影响。因此,我们开始探索在一釜中合成硼酸酯并继续Suzuki反应的可能性,结果令人满意。在确定一釜法的策略可以成功后,我们对反应条件进行了进一步优化,首先时将Pd催化剂的载量从10%降低到5%,发现反应不受影响,收率几乎不变。随后,我们分析,根据反应机理,Pd在反应过程中是循环的,只要反应条件控制到位,Pd试剂的活性不会由大幅度的降低。基于这点推测,我们略去了在Suzuki反应前补加Pd源的步骤,仅使用Miyaura反应中加入的Pd源,供两步反应使用,结果同样令人满意。最后一釜法、5%Pd试剂载量、单次加入Pd源的工艺,以88%的收率得到目标中间体,而在 WO2010042887中,两步法的最终总收率为57%,本发明方法具有明显的优势。
综上所述,本发明所用的条件较先前的工艺更加温和、安全、易于控制且环境友好。采用一釜法合成工艺,简化了操作;使用常规Pd试剂和不易氧化的廉价配体,降低成本、增加工艺鲁棒性。以上优势使本发明的工艺更适于工业大生产,保证泰地唑胺磷酸酯生产原料的质量和持续供应。
本发明所用的条件较先前的工艺更加温和、安全、易于控制且环境友好。采用一釜法合成工艺,简化了操作;使用常规Pd试剂和不易氧化的廉价配体,降低成本、增加工艺鲁棒性。以上优势使本发明的工艺更适于工业大生产,保证泰地唑胺磷酸酯生产原料的质量和持续供应。
缩写列表
Pd(PPh3)4 四(三苯基膦)钯
Pd(PPh3)2Cl2 二(三苯基膦)二氯化钯
Pd2(dba)3 三(二亚苄基丙酮)二钯
Pd(dppf)2Cl2·CH2Cl2 1,1′-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物
Pd(OAc)2 醋酸钯
BINAP (±)-2,2′-双-(二苯膦基)-1,1′-联萘
X-Phos 2-二环己基磷-2,4,6-三异丙基联苯
Xant-Phos 4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽
DPPF 1,1′-双(二苯基膦)二茂铁
DMF N,N-二甲基甲酰胺
DMSO 二甲基亚砜
HMPT 六甲基膦酰三胺
NMP N-甲基吡咯烷酮
THF 四氢呋喃
具体实施方式
实施例1:3-氟-4-(6-(2-甲基-2H-四氮唑-5-基)吡啶-3-基)苯基氨基甲酸苄酯(化合物1)的合成
将化合物2(2.4g,10mmol)、醋酸钾(2.9g,30mmol)和频哪醇联硼(3g,12mmol)置于500mL三口瓶中,加入1,4-二氧六环(70mL)和Pd(dppf)2Cl2·CH2Cl2(800mg,1mmol)。氮气保护后,加热至80℃,反应3小时。液质联用检测确定化合物2完全转化为化合物3后,加入化合物4(2.93g,9mmol)、Pd(dppf)2Cl2·CH2Cl2(800mg,1mmol)、碳酸钾(3.45g,25mmol)和水(20mL),重新氮气保护,加热至80℃反应12小时。LCMS确定反应完全。抽滤,滤除固体物质,所得滤液在旋转蒸发仪上减压蒸除1,4-二氧六环,然后用二氯甲烷萃取(100mL×2),合并有机相,无水硫酸钠干燥。抽滤,滤除干燥剂,粗品用柱层析纯化(固定相为100-200目柱层析硅胶,流动相为甲醇/二氯甲烷=1/100),得化合物1(3.4g,84%),黄色固体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.95(s,1H),8.32(d,1H),8.05(dd,1H),7.54(d,1H),7.40-7.35(m,3H),7.19(d,2H),6.93(d,2H),5.24(s,2H),4.47(s,3H).
实施例2:3-氟-4-(6-(2-甲基-2H-四氮唑-5-基)吡啶-3-基)苯基氨基甲酸苄酯(化合物1)的合成
将化合物2(120g,0.5mol)、醋酸钾(145g,0.5mol)和频哪醇联硼(150g,0.6mol)置于10L四口瓶中,加入1,4-二氧六环(3L)和Pd(dppf)2Cl2·CH2Cl2(20g,25mmol)。 氮气保护后,加热至80℃,反应3小时。液质联用检测确定化合物2完全转化为化合物3后,加入化合物4(146g,0.45mol)、碳酸钾(173g,1.2mol)和水(1L),重新氮气保护,加热至80℃反应12小时。LCMS确定反应完全。抽滤,滤除固体物质,所得滤液在旋转蒸发仪上减压蒸除1,4-二氧六环,向水相中加入500mL乙醇,打浆过夜。抽滤,滤饼用冷乙醇洗,减压干燥4小时。粗品置于乙酸乙酯中,加热回流,保持5分钟,热滤。然后降至室温,打浆过夜,过滤,滤饼用乙酸乙酯洗,得化合物1(177g,88%),黄色固体。
实施例3:3-氟-4-(6-(2-甲基-2H-四氮唑-5-基)吡啶-3-基)苯基氨基甲酸苄酯(化合物1)的合成
步骤1:5-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼戊烷-2-基)-2-(2-甲基-2H-四氮唑-5-基)吡啶的合成
将化合物2(2.4g,10mmol)、醋酸钾(2.9g,30mmol)和频哪醇联硼(3g,12mmol)置于250mL三口瓶中,加入1,4-二氧六环(70mL)和Pd(dppf)2Cl2·CH2Cl2(800mg,1mmol)。氮气保护后,加热至80℃,反应3小时。液质联用检测确定化合物2完全转化为化合物3后,将反应体系温度降至室温,过滤,滤液蒸干。加入50mL水,用乙酸乙酯萃取。合并有机相,用饱和食盐水洗(200mL×1),无水硫酸钠干燥。抽滤,滤液用旋转蒸发仪减压蒸干。粗品用柱层析纯化(固定相为200-300目柱层析硅胶,流动相为甲醇/二氯甲烷=1/100),得化合物3(1.8g,62.7%),浅黄色固体。
步骤2:3-氟-4-(6-(2-甲基-2H-四氮唑-5-基)吡啶-3-基)苯基氨基甲酸苄酯(化合物1)的合成
将化合物3(1.8g,6.27mmol)和Pd(dppf)2Cl2·CH2Cl2(511mg,0.627mmol)、碳酸钾(2.6g,18.8mmol)、化合物4(2.43g,7.52mmol)置于1,4-二氧六环(40mL)和水 (10mL)的混合溶剂中,氮气保护,80摄氏度反应12小时。LCMS确定反应达到终点,降温,过滤,滤液在旋转蒸发仪上浓缩至1,4-二氧六环除去。加入100mL水,用二氯甲烷萃取(100mL×2),合并有机相,无水硫酸钠干燥。抽滤,滤除干燥剂,粗品用柱层析纯化(固定相为100-200目柱层析硅胶,流动相为甲醇/二氯甲烷=1/100),得化合物1(2.1g,81%),黄色固体。
Claims (15)
1.一种泰地唑胺中间体(化合物1)的合成方法
其特征在于使用如下步骤并且是一釜法:
其特征在于化合物(2)在过渡金属催化剂、配体、碱的作用下,在溶剂中与频哪醇联硼反应生成化合物(3),不经分离纯化,直接在反应体系中加入化合物(4)和过渡金属催化剂、配体、碱,一釜法合成化合物(1)。
2.一种泰地唑胺中间体(化合物1)的合成方法
其特征在于使用如下步骤并且是一釜法:
其特征在于化合物(2)在过渡金属催化剂、配体、碱的作用下,在溶剂中与频哪醇联硼反应生成化合物(3),不经分离纯化,直接在反应体系中加入化合物(4)和碱,一釜法合成化合物(1)。
3.如权利要求1或2中所述的合成方法,其中的过渡金属催化剂中的过渡金属选自钯、钌、铑和铱。
4.如权利要求3中所述的合成方法,其中的过渡金属催化剂选自Pd(0 )和Pd(II)。
5.如权利要求3中所述的合成方法,其中的过渡金属催化剂选自Pd(PPh3)4、Pd(PPh3)2Cl2、Pd2(dba)3、Pd(dppf)2Cl2·CH2Cl2和Pd(OAc)2。
6.如权利要求1或2中所述的合成方法,其中的配体选自单齿和双齿配体。
7.如权利要求6中所述的合成方法,其中的配体选自单齿和双齿膦配体。
8.如权利要求6中所述的合成方法,其中的配体选自BINAP、X-Phos、Xant-Phos、三环己基膦、三叔丁基膦和DPPF。
9.如权利要求1或2中所述的合成方法,其中的碱选自有机碱和无机碱。
10.如权利要求9中所述的合成方法,其中的碱选自有机弱碱和无机弱碱。
11.如权利要求9中所述的合成方法,其中的碱选自醋酸钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、氟化钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钾、磷酸钠、磷酸氢钠和磷酸二氢钠。
12.如权利要求1或2中所述的合成方法,其中的溶剂选自有机溶剂和水。
13.如权利要求12中所述的合成方法,其中的溶剂选自水、1,4-二氧六环、DMF、DMSO、HMPT、NMP和THF。
14.如权利要求1或2中所述的合成方法,其中反应温度为0-150摄氏度。
15.如权利要求1或2中所述的合成方法,其中反应时间为1-100小时。
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