CN105439941A - 一种槟榔碱的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种槟榔碱的一种制备方法。在有机碱的存在下，烟酸等反应原料在有机溶剂中与能够提供烷基的化合物同时进行酯化和烷基化反应，然后经过还原反应及后处理，即可制得一种槟榔碱。本发明将酯化和N-甲基化两道工序合二为一，缩短了制备一种槟榔碱的工艺路线。该方法操作条件简单，中间处理比较方便；反应原料可以回避价格较高的卤代烷（如碘甲烷），选用价格较低的硫酸脂类或者磷酸酯类化合物，同样具有好的实施效果，所得产品更具成本优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种槟榔碱的制备方法，属于化学合成技术领域。
背景技术
槟榔碱（Arecoline）化学名为“N-甲基-1,2,5,6-四氢烟酸甲酯”，其结构如(式Ⅰ)所示，它是一种M、N受体激动剂，对中枢神经系统有抗胆碱作用，也可作为合成其它M受体激动剂的原料。因此，槟榔碱是一种有着很大应用价值的化合物，其制备方法历来为人们所关注。
美国专利US2506458较早地介绍了槟榔碱的合成方法，它是以3,3’-亚氨基二丙腈为原料，经N-甲基化、腈解、缩合环化、催化氢化等步骤制得槟榔碱。这种方法原料难得、制备过程比较繁琐，目前人们已经不再使用。
文献Compt.rent.1951,233,1200-1202及KhimFarmZh,1976,10(11):90-91及J.Org.Chem.1955,1761-1766和美国专利US6132286介绍槟榔碱的另一条制备路线，即：以烟酸（式Ⅱ）为原料，经过酯化、N-甲基化，然后在相应的酸碱性条件下用NaBH4等还原剂进行还原，其工艺路线如(式Ⅲ)所示。由于该方法所使用的原料都是工业化产品，整个操作过程较为简单，因而这条制备路线业已成为现有技术中槟榔碱的主要制备方法。而且，采用这条工艺路线还可以以异烟酸等为原料，制备槟榔碱类似物（J.Org.chem.1955,1761-1766）。
然而，现有技术中制备槟榔碱及其类似物的这条主要路线仍存在诸多缺陷，一是工艺路线偏长，每道工序均需要进行严格处理，二是在N-甲基化过程中需要使用价格较为昂贵的碘甲烷，使得产品的加工成本比较高。
（式Ⅰ)
（式Ⅱ）
(式Ⅲ)
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种工艺路线短、操作方便、原料价格低的制备槟榔碱或者槟榔碱类似物的方法。
本发明的目的通过以下技术解决方案来实现：
一种槟榔碱的制备方法，包括以下步骤：
（式Ⅳ）（式Ⅴ）
①在有机碱的存在下，式Ⅳ所示化合物在有机溶剂中，与能够提供烷基的化合物同时进行酯化和烷基化反应；
②加入水和还原剂，使步骤①所得中间产物进行还原反应；
③分离水层和有机层，洗涤、提取，合并、浓缩有机相，即得式Ⅴ所示一种槟榔碱。
本发明的目的通过以下技术解决方案来进一步实现：
上述的一种槟榔碱的制备方法，其中，步骤①所述有机碱是有机胺，尤其是三乙胺。
进一步地，上述的一种槟榔碱的制备方法，其中，步骤①所述能够提供烷基的化合物是硫酸脂类化合物、磷酸酯类化合物或者卤代烷，尤其是硫酸二甲酯或碘甲烷。
再进一步地，上述的一种槟榔碱的制备方法，其中，步骤①所述有机溶剂是醇、腈、卤代烃、醚或者芳烃，尤其是甲苯。
再进一步地，上述的一种槟榔碱的制备方法，其中，步骤②所述还原剂是硼氢化钠、硼氢化钾，或者三乙酸硼氢化钠。
再进一步地，上述的一种槟榔碱的制备方法，其中，式Ⅳ和式Ⅴ当中，基团R为H或者C1～C6的烃基，基团R1为C1～C6的烃基；式Ⅳ优选吡啶的取代羧酸，如烟酸、异烟酸等。
更进一步地，当基团R为H、基团R1为甲基时，本发明便演变成槟榔碱的制备方法，其优选方案是：以甲苯为溶剂、在三乙胺的存在下，烟酸与硫酸二甲酯同时进行酯化和烷基化反应，反应温度控制在20～120℃；然后加入水，以及硼氢化钠、硼氢化钾或者三乙酸硼氢化钠中的至少一种物质作为还原剂，在室温下进行还原反应，反应完毕分离水层和有机层，洗涤、提取，合并、浓缩有机相，即可制得槟榔碱。
本发明提供了槟榔碱的一种制备方法，其最大特点是找到了比较理想的反应条件和试剂，将现有技术中酯化和N-甲基化两道工序合二为一，缩短了制备一种槟榔碱的工艺路线。该方法操作条件简单，在步骤①和步骤②之间，既可以将中间产物分离出来进行还原反应，也可以不进行分离而直接进行下一步还原反应，处理起来更为方便。此外，该制备方法的反应原料当中，可以回避价格较高的卤代烷（如碘甲烷），选用价格较低的硫酸脂类或者磷酸酯类化合物替代卤代烷，同样起到好的反应效果，所得产品更具成本优势。
附图说明
图1为应用本发明制备得到的槟榔碱的NMR图谱。
具体实施方式
本发明从简化一种槟榔碱的制备工艺出发，经过探索和试验，找到了比较理想的反应条件和试剂，将这类物质现有制备方法中的酯化和N-甲基化两道工序合二为一，形成一条经济、可靠的制备方法。其主要步骤是：①在有机碱的存在下，式Ⅳ所示化合物在有机溶剂中，与能够提供烷基的化合物同时进行酯化和烷基化反应；②加入水和还原剂，使步骤①所得中间产物进行还原反应；③分离水层和有机层，洗涤、提取，合并、浓缩有机相，即得式Ⅴ所示一种槟榔碱。其中，步骤①为了保证反应原料能够同时进行比较充分的酯化和N-甲基化反应，反应需在较高温度下反应，因此，可以选择甲苯等沸点相对较高的物质作为有机溶剂；在步骤①和步骤②之间，既可以将中间产物分离出来进行还原反应，也可以不进行分离而直接进行下一步还原反应，处理起来非常方便。
下面是三个具体实施例，通过它们可以进一步理解本发明技术方案。但本发明的实施方式并不仅仅局限于此，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
〖实施例一〗
50g（0.406mol）的烟酸，45.2g（0.447mol）三乙胺加入500ml甲苯中，升温70℃，在此温度滴加112.6g（0.894mol）硫酸二甲酯，滴加完毕，升温到100℃，反应3Hr，冷却至室温。由于硼氢化反应是在苯、水混合溶液中进行（文献J.Org.chem.1955,1761-1766），上一步的反应物不必经过处理得到纯的N-甲基烟酸甲酯或N-甲基烟酸甲酯硫酸单甲酯即可进行硼氢化反应。向上述反应后形成的体系当中加入500ml水，35-38℃下加入31gNaBH4（0.82mol），1hr左右分批加完，加完后室温反应4小时。整个反应过程如式Ⅵ所示：
（式Ⅵ）。
然后静置分层，有机相为甲苯层，水层用200ml甲苯洗涤一次，合并甲苯层，用200ml水洗涤一次，再用10％盐酸100ml提取两次；合并水层，用40％浓度的NaOH调节PH至12，再用100ml甲苯提取两次。最后合并甲苯层，用10ml水洗涤一遍后减压浓缩至干，得22g槟榔碱，收率35％，其NMR图谱见图1。HNMR（CDCl3）δ：7.00（t，1H，CH），3.73（s，3H，-COOCH3），3.18(s，2H，-CH2-)，2.45(s，3H，N－CH3)，2.40—2.55（t，4H，-CH2-）。
〖实施例二〗
50g（0.406mol）的烟酸，45.2g（0.447mol）三乙胺加入500ml甲苯中，室温下加入116.4g（0.82mol）碘甲烷，滴加完毕，升温到50℃，反应3Hr，冷却至室温。加入500ml水，35-38℃下加入158g的NaBH（OAc）3（0.82mol），1hr左右分批加完，加完后室温反应4小时。整个反应过程如式Ⅶ所示：
（式Ⅶ）。
然后静置分层，有机相为甲苯层，水层用200ml甲苯洗涤一次，合并甲苯层，用200ml水洗涤一次，再用10％盐酸100ml提取两次；合并水层，用40％浓度的NaOH调节PH至12，再用100ml甲苯提取两次。最后合并甲苯层，用10ml水洗涤一遍后减压浓缩至干，得18.5g槟榔碱，收率29.3％。
〖实施例三〗
50g（0.406mol）的异烟酸，45.2g（0.447mol）三乙胺加入500ml甲苯中，升温到70℃，在此温度滴加112.6g（0.894mol）硫酸二甲酯，滴加完毕，升温到100℃，反应3Hr，冷却至室温。加入500ml水，35-38℃下加入45gKBH4（0.82mol），1hr左右分批加完，加入过程中保持PH为8.5-9，加完后室温下反应4小时，整个反应过程如式Ⅷ所示：
式Ⅷ。
然后静置分层。有机相为甲苯层，水层用200ml甲苯洗涤一次，合并甲苯层之后用200ml水洗涤一次，再用10％盐酸100ml提取两次；合并水层，用40％浓度的NaOH调节PH至12，用100ml甲苯提取两次，合并甲苯层，再用10ml水洗涤一遍，减压浓缩至干，得N-甲基-1,2,5,6-四氢异烟酸甲酯19g，收率30.2％。
Claims (10)
1.一种槟榔碱的制备方法，包括以下步骤：
式Ⅳ式Ⅴ
①在有机碱的存在下，式Ⅳ所示化合物在有机溶剂中，与能够提供烷基的化合物同时进行酯化和烷基化反应；
②加入水和还原剂，使步骤①所得中间产物进行还原反应；
③分离水层和有机层，洗涤、提取，合并、浓缩有机相，即得式Ⅴ所示一种槟榔碱。
2.根据权利要求1所述的一种槟榔碱的制备方法，其特征在于：步骤①所述有机碱是有机胺。
3.根据权利要求2所述的一种槟榔碱的制备方法，其特征在于：所述有机胺是三乙胺。
4.根据权利要求1所述的一种槟榔碱的制备方法，其特征在于：步骤①所述能够提供烷基的化合物是硫酸脂类化合物、磷酸酯类化合物，或者卤代烷。
5.根据权利要求4所述的一种槟榔碱的制备方法，其特征在于：步骤①所述能够提供烷基的化合物是硫酸二甲酯，或者碘甲烷。
6.根据权利要求1所述的一种槟榔碱的制备方法，其特征在于：步骤①所述有机溶剂是醇、腈、卤代烃、醚，或者芳烃。
7.根据权利要求6所述的一种槟榔碱的制备方法，其特征在于：步骤①所述有机溶剂是甲苯。
8.根据权利要求1所述的一种槟榔碱的制备方法，其特征在于：步骤②所述还原剂是硼氢化钠、硼氢化钾，或者三乙酸硼氢化钠。
9.根据权利要求1所述的一种槟榔碱的制备方法，其特征在于：式Ⅳ和式Ⅴ当中，基团R为H或者C1～C6的烃基，基团R的位置为吡啶环2-6号位除羧酸所在位置以外的其他位置，基团R1为C1～C6的烃基。
10.一种槟榔碱的制备方法，包括以下步骤：以甲苯为溶剂、在三乙胺的存在下，烟酸与硫酸二甲酯同时进行酯化和烷基化反应，反应温度控制在20～120℃；然后加入水，以及硼氢化钠、硼氢化钾或者三乙酸硼氢化钠中的至少一种物质作为还原剂，在室温下进行还原反应，反应完毕分离水层和有机层，洗涤、提取，合并、浓缩有机相，即可制得槟榔碱。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160330 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |