CN105481863B - 2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂*的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种2‑甲基‑6‑(4‑甲基苯磺酰基)‑1,4,5,6‑四氢咪唑并[4,5‑d][1]苯并氮杂的合成方法,使式I化合物(4‑溴‑1‑[(4‑甲基苯基)磺酰基]‑1,2,3,4‑四氢‑5H‑1‑苯并氮杂

Description

2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d] [1]苯并氮杂*的合成方法
技术领域
本发明涉及2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂的合成方法,属于药物化合物制备领域。
背景技术
盐酸考尼伐坦(Conivaptanhydrochkoride)是精氨酸加压素(AVP)V1a和V2受体的一种非肽类双重抑制剂,主要用于血容量正常的低钠血症(常伴发于抗利尿激素异常分泌综合征患者、甲状腺机能减退患者、肾上腺机能减退患者或肺部疾病患者)住院病人的治疗。该药品的注射剂于2005年12月29日获得美国食品,药品监督管理局(FDA)批准上市,商品名为Vaprisol,由AstellasPharma公司生产。盐酸考尼伐坦(Conivaptanhydrochkoride)结构式如下:
已报道的盐酸考尼伐坦合成路线主要有两类:
第一类合成路线是以中国专利CN94192831.4报道的合成路线为代表。
该合成路线中咪唑环在最后一步形成,副反应产物较多,导致此合成路线的收率非常低。
第二类是以文献Heterocycles,2004,Vol.63,No.5,p1113-1122.(A newsynthetic route to YM087,an arginine vasopressin antagonist)和文献OrganicProcess Research&Development,2005,9,593-598.(A Scalable Process for theSynthesis of2-Methyl-1,4,5,6-tetrahydroimidazo[4,5-d][1]benzazepineMonohydrate and4-[(Biphenyl-2-ylcarbonyl)amino]benzoic Acid:Two New KeyIntermediates forthe Synthesis of the AVP Antagonist ConivaptanHydrochloride)报道的合成方法为代表,这类合成路线在中间步骤形成咪唑环。
文献Heterocycles,2004,Vol.63,No.5,p1113-1122.的合成路线示例如下:
Organic Process Research&Development,2005,9,593-598.的合成路线示例如下:
第二类合成路线的总体收率较第一类有较大提高,逐渐在工业生产中获得应用。
在第二类合成路线中,2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂的合成是非常关键的步骤。文献Heterocycles,2004,Vol.63,No.5,p1113-1122和Organic Process Research&Development,2005,9,p593-598都对该步骤有报道。
Heterocycles,2004,Vol.63,No.5,p1113-1122通过α-溴代酮(15)与盐酸乙脒在加入碳酸钾的条件下,在氯仿溶液中回流反应4d,进行亲核加成反应和胺的烃化反应,引进咪唑环,得到2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂(16)。该反应反应时间长,收率只有53%,产品纯度为99.6%。
Organic Process Research&Development,2005,9,p593-598采用连续反应方式,通过α-溴代酮与盐酸乙脒在加入碳酸钾的条件下,加热至95-110℃反应3h,得到产物粗品。加入甲醇,水,浓盐酸,搅拌分离。用碳酸钠将水层变为碱性,萃取,浓缩至干。将残余物溶于2-丙醇,然后加入浓盐酸,冷却,将所得晶体过滤,干燥。该文献声称其反应收率为69%,产品纯度为99.5%。本发明人严格按照该文献制备方法重复,限定反应条件和反应时间3小时,结果发现虽然原料反应完全了,但产物很杂,导致实际收率仅为17%,产品纯度为98.5%。即使存在实验差异,也从另一个方面表明该文献的反应条件非常苛刻,工业生产中很难重复并达到该文献宣称的收率,且该反应中加热温度仍然过高,反应时间较长。
发明内容
本发明2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂(式II)的合成路线如下:用式I化合物(4-溴-1-[(4-甲基苯基)磺酰基]-1,2,3,4-四氢-5H-1-苯并氮杂-5-酮)与盐酸乙脒反应。
在此类反应中,脒有时会与酸成盐,因此为了促进此类反应正向进行,通常会在反应体系中添加缚酸剂,例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾等无机碱或强碱的弱酸盐,或吡啶、二异丙基乙胺、1,5-二氮二环[4.3.0]壬-5-烯等有机碱。
对于上述2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂的合成反应而言,盐酸乙脒会与生成的氢溴酸成盐,干扰反应正向进行。通过研究,发明人发现碳酸铯作为2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂合成中的缚酸剂,能使上述合成反应的反应温度更低,反应时间更短,提高反应效率。
本发明提供一种合成2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂的方法,该方法包括:式I化合物与盐酸乙脒在碳酸铯存在下,在反应溶剂中反应:
其中式I化合物:盐酸乙脒:碳酸铯的摩尔比是1:1~10:1~10;优选为1:2~8:2~8;再优选为1:3~7:3~7;更优选为1:4~6:5~7;特别优选1:4.8~5.3:6.1~6.6,最优选为1:4.9~5.1:6.3~6.5。
本发明所述反应溶剂为混合溶剂,混合溶剂由有机溶剂和水组成,其中有机溶剂选自氯仿或甲苯或乙腈,更优选为甲苯。水的加入量由式I化合物的投入量决定,式I化合物与水的摩尔比为1:1~10;优选为1:2~8;再优选为1:3~7;更优选为1:4~6;最优选为1:5.0~5.8。
反应温度优选为85-94℃,更优选为86-92℃。
通过检测反应原料判断反应结束的时间,所述检测手段可以是常规检测方法,例如HPLC,TLC等,优选TLC检测,进一步优选TLC检测采用的展开剂为:二氯甲烷/甲醇=10/1。
本发明进一步提供一种合成2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂的方法,该方法包括:将式I化合物与混合溶剂混合搅拌,所述混合溶剂由有机溶剂和水组成,其中有机溶剂选自氯仿或甲苯或乙腈,更优选为甲苯。混合搅拌时间为1-8小时,优选1-5小时,更优选2-3小时;之后分液,分离出有机相。在有机相中加入盐酸乙脒,水和碳酸铯,其中式I化合物:盐酸乙脒:碳酸铯的摩尔比是1:1~10:1~10;优选为1:2~8:2~8;再优选为1:3~7:3~7;更优选为1:4~6:5~7;特别优选1:4.8~5.3:6.1~6.6,最优选为1:4.9~5.1:6.3~6.5。水的加入量由式I化合物的投入量决定,式I化合物与水的摩尔比为1:1~10;优选为1:2~8;再优选为1:3~7;更优选为1:4~6;最优选为1:5.0~5.8。检测反应原料反应状况直到反应结束,纯化分离得到所述式II化合物。
反应温度优选为85-94℃,更优选为86-92℃。
通过检测反应原料判断反应结束时间,所述检测手段可以是常规检测方法,例如HPLC,TLC等,优选TLC检测,进一步优选TLC检测采用的展开剂为:二氯甲烷/甲醇=10/1。
可以采用本领域常规的纯化分离手段,例如萃取、洗涤等操作。优选纯化分离的步骤为:反应完成,加入甲醇、水和浓盐酸搅拌,分液,有机相用浓盐酸和水萃取,合并水相,调节水相pH至8~9,用乙酸乙酯萃取,合并有机相,依次用水、饱和NaCl洗涤,优选进一步用无水硫酸钠干燥,活性炭脱色,浓缩至干,得棕色油状物。
本发明进一步提供一种合成2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂盐的方法,该方法包括:使用上述步骤制备得到2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂进一步与酸反应,得到盐产物。
优选,所述成盐步骤包括将2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂溶于异丙醇中,加入盐酸,生成2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂盐酸盐。
本发明进一步提供碳酸铯在制备2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂中的用途。
发明人在研究过程中发现,虽然理论上讲,缚酸剂的主要作用是络合反应中产生的酸,减少酸对产物或者原料的破坏,使反应正向进行,缚酸剂的碱性越强,会越有利于反应正向进行,但实际上,经过本发明的大量实验发现:在本发明的反应中,如果采用氢氧化钠或者氢氧化钾,因其碱性太强,使反应副产物极大增加,降低收率;如采用碳酸氢钠和碳酸氢钾则因为碱性弱,同样收率较低,不适用于该反应的缚酸剂。
而采用现有技术中的碳酸钾作为缚酸剂,同样存在反应时间长,反应条件苛刻且产率不高的情况。
本发明人在大量研究及对比实验基础上,意外发现碳酸铯作为缚酸剂的反应效果最佳,推测原因可能是:
1.碳酸铯比碳酸钾的碱性强一些。
2.由于铯原子半径较大,在有机溶剂中溶解性更好,使用碳酸铯替代碳酸钾能够增大反应的接触面积,使反应更容易正向进行,从而使上述反应的反应温度能更低,反应时间更短,提高反应效率。
3.由于碳酸铯的碱性适当,在促进反应正向进行的同时,其恰当的碱性还减少了反应副产物的产生,能够获得更高的终产物收率和纯度。
本发明的合成方法,反应温度更低,反应时间更短,提高了反应效率。另外,反应收率和产品纯度也有较大提高,具有较大的经济效益。
具体实施方式
纯度的检测方法是:
取实验品适量,用溶剂[乙腈-流动相A(40:60)]溶解并稀释制成每1ml中含0.2mg的溶液,作为供试品溶液;精密量取5ml,置100ml量瓶中,用溶剂稀释至刻度,摇匀,按照高效液相色谱法(中国药典2010年版二部附录ⅤD),用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂;以0.05mol/L磷酸氢二钠溶液为流动相A,乙腈为流动相B,按下表进行梯度洗脱;检测波长为240nm;按归一化法计算纯度。
实施例1
将式I化合物(100g,0.25mol)、甲苯(3.6L)、水(1L)加入5L三口瓶中,室温搅拌2h。分液,有机相加入5L三口瓶中,加热搅拌,T=80℃,依次加入盐酸乙脒(120g,1.27mol)、水(24.6g,1.37mol)、碳酸铯(520.6g,1.6mol),加毕升温至85~94℃反应1h,TLC检测反应完毕(展开剂:二氯甲烷/甲醇=10/1)。
停止加热,降温,T=25℃加入1L甲醇、2L水、300g浓盐酸搅拌,分液,有机相用浓盐酸(150g)、水(1L)萃取,合并水相,水相用碳酸钠调pH至8~9,用乙酸乙酯(1L×2)萃取,合并有机相,依次用水(800ml×2)、饱和NaCl(500ml×2)洗涤,无水硫酸钠干燥,活性炭脱色,浓缩至干,得棕色油状物,加入200ml异丙醇、21.7g浓盐酸,搅拌过夜,0~5℃搅拌2h,过滤,滤饼用乙醇淋洗,50℃鼓风干燥3h,得灰色固体2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂盐酸盐(70.2g)。收率71%,产品纯度99.1%。
实施例2
将式I化合物(100g,0.25mol)、氯仿(3.6L)、水(1L)加入5L三口瓶中,室温搅拌2h。分液,有机相加入5L三口瓶中,加热搅拌,T=81℃,依次加入盐酸乙脒(120g,1.27mol)、水(24.6g,1.37mol)、碳酸铯(520.6g,1.6mol),加毕升温至85~94℃反应1h,TLC检测反应完毕(展开剂:二氯甲烷/甲醇=10/1)。
后处理过程与实施例1相同,即,停止加热,降温,T=25℃加入1L甲醇、2L水、300g浓盐酸搅拌,分液,有机相用浓盐酸(150g)、水(1L)萃取,合并水相,水相用碳酸钠调pH至8~9,用乙酸乙酯(1L×2)萃取,合并有机相,依次用水(800ml×2)、饱和NaCl(500ml×2)洗涤,无水硫酸钠干燥,活性炭脱色,浓缩至干,得棕色油状物,加入200ml异丙醇、21.7g浓盐酸,搅拌过夜,0~5℃搅拌2h,过滤,滤饼用乙醇淋洗,50℃鼓风干燥3h。
得灰色固体2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂盐酸盐(68.2g)。收率69%。
对比例1:
将式I化合物(100g,0.25mol)、甲苯(3.6L)、水(1L)加入5L三口瓶中,室温搅拌2h。分液,有机相加入5L三口瓶中,加热搅拌,T=87℃,依次加入盐酸乙脒(120g,1.27mol)、水(24.6g,1.37mol)、碳酸钾(220.8g,1.6mol),加毕升温至95~100℃反应7h,TLC检测反应完毕(展开剂:二氯甲烷/甲醇=10/1)。
后处理过程与实施例1相同,即,停止加热,降温,T=25℃加入1L甲醇、2L水、300g浓盐酸搅拌,分液,有机相用浓盐酸(150g)、水(1L)萃取,合并水相,水相用碳酸钠调pH至8~9,用乙酸乙酯(1L×2)萃取,合并有机相,依次用水(800ml×2)、饱和NaCl(500ml×2)洗涤,无水硫酸钠干燥,活性炭脱色,浓缩至干,得棕色油状物,加入200ml异丙醇、21.7g浓盐酸,搅拌过夜,0~5℃搅拌2h,过滤,滤饼用乙醇淋洗,50℃鼓风干燥3h。
得灰色固体2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂盐酸盐(28.6g)。收率28.9%。
对比例2:
按照Organic Process Research&Development,2005,9,P593-598第597页右栏13b化合物的制备方法,重复制备过程实验如下:
在1-[(4-甲基苯基)磺酰基]-1,2,3,4-四氢-5H-1-苯并氮杂-5-酮(27g,85.6mmol)、48%氢溴酸(1.5g,8.9mmol)、乙酸(260g)的混合液中,控温滴加溴素(13.7g,85.6mmol),滴加温度25-35℃,1h内滴加完毕。反应液在25-35℃搅拌1h。加入甲苯(880ml),水(880ml),搅拌。将有机相分出,用5%的碳酸钠(880ml)洗涤,水(880ml)洗涤。加入340ml甲苯,盐酸乙脒(36.5g,386mmol),水(7.5g,417mmol),碳酸钾(67.1g,485mmol),加热到95-110℃,时间3h。TLC检测原料反应完全。(展开剂:二氯甲烷/甲醇=10/1)。
后处理过程与实施例1相同,根据原料投入量进行试剂用量的调整,即,停止加热,降温,T内=25℃加入0.3L甲醇、0.6L水、91g浓盐酸搅拌,分液,有机相用浓盐酸(46g)、水(0.3L)萃取,合并水相,水相用碳酸钠调pH至8~9,用乙酸乙酯(0.3L×2)萃取,合并有机相,依次用水(245ml×2)、饱和NaCl(150ml×2)洗涤,无水硫酸钠干燥,活性炭脱色,浓缩至干,得棕色油状物8.9g,加入60ml异丙醇、6.6g浓盐酸,搅拌过夜,0~5℃搅拌2h,过滤,滤饼用乙醇淋洗,50℃鼓风干燥3h,得灰色固体2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂盐酸盐(5.6g)。收率17%,产品纯度98.5%。
对比例3:
将式I化合物(100g,0.25mol)、乙腈(3.6L)、水(1L)加入5L三口瓶中,室温搅拌2h。分液,有机相加入5L三口瓶中,加热搅拌,T=58℃,依次加入盐酸乙脒(120g,1.27mol)、水(24.6g,1.37mol)、氢氧化钠(121.7g,3.04mol),加毕升温至60~70℃反应1h,TLC检测反应完毕(展开剂:二氯甲烷/甲醇=10/1)。
后处理过程与实施例1相同,即,停止加热,降温,T=25℃加入1L甲醇、2L水、300g浓盐酸搅拌,分液,有机相用浓盐酸(150g)、水(1L)萃取,合并水相,水相用碳酸钠调pH至8~9,用乙酸乙酯(1L×2)萃取,合并有机相,依次用水(800ml×2)、饱和NaCl(500ml×2)洗涤,无水硫酸钠干燥,活性炭脱色,浓缩至干,得棕色油状物,加入200ml异丙醇、21.7g浓盐酸,搅拌过夜,0~5℃搅拌2h,过滤,滤饼用乙醇淋洗,50℃鼓风干燥3h。
得灰色固体2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂盐酸盐(19.8g)。收率20%。
对比例4:
将式I化合物(100g,0.25mol)、乙腈(3.6L)、水(1L)加入5L三口瓶中,室温搅拌2h。分液,有机相加入5L三口瓶中,加热搅拌,T=69℃,依次加入盐酸乙脒(120g,1.27mol)、水(24.6g,1.37mol)、碳酸氢钠(255.7g,3.04mol),加毕升温至75~85℃反应4h,TLC检测未反应(展开剂:二氯甲烷/甲醇=10/1)。

Claims (20)

1.一种2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂的合成方法,其特征在于:式I化合物与盐酸乙脒在碳酸铯存在下,在反应溶剂中反应,得到产物:
其中,
式I化合物:盐酸乙脒:碳酸铯的摩尔比是1:1~10:1~10;反应溶剂为水与氯仿或者水与甲苯或者水与乙腈形成的混合溶剂,式I化合物与水的摩尔比为1:1~10。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,式I化合物:盐酸乙脒:碳酸铯的摩尔比为1:2~8:2~8。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,式I化合物:盐酸乙脒:碳酸铯的摩尔比为1:3~7:3~7。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,式I化合物:盐酸乙脒:碳酸铯的摩尔比为1:4~6:5~7。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,式I化合物:盐酸乙脒:碳酸铯的摩尔比为1:4.8~5.3:6.1~6.6。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,式I化合物:盐酸乙脒:碳酸铯的摩尔比为1:4.9~5.1:6.3~6.5。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法,其特征在于,式I化合物与水的摩尔比为1:2~8。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,式I化合物与水的摩尔比为1:3~7。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,式I化合物与水的摩尔比为1:4~6。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,式I化合物与水的摩尔比为1:5.0~5.8。
11.如权利要求1-6任一项所述的方法,其特征在于,反应溶剂为水与甲苯的混合溶剂。
12.如权利要求1-6任一项所述的方法,其特征在于,反应温度为85-94℃。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,反应温度为86-92℃。
14.如权利要求1-6任一项所述的方法,其特征在于,在加入盐酸乙脒和碳酸铯反应前,将式I化合物与混合溶剂混合搅拌,之后分液,分离出有机相,所述混合溶剂由有机溶剂和水组成,其中有机溶剂选自氯仿或甲苯。
15.如权利要求14所述的方法,所述有机溶剂为甲苯。
16.如权利要求14所述的方法,其中混合搅拌时间为1-8小时。
17.如权利要求16所述的方法,所述混合搅拌时间为1-5小时。
18.如权利要求17所述的方法,所述混合搅拌时间为2-3小时。
19.一种2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂盐的合成方法,其特征在于:根据权利要求1-18任一项所述方法制备2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂进一步与酸反应,得到盐产物。
20.如权利要求19所述的方法,所述成盐步骤包括将2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂溶于异丙醇中,加入盐酸,生成2-甲基-6-(4-甲基苯磺酰基)-1,4,5,6-四氢咪唑并[4,5-d][1]苯并氮杂盐酸盐。
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A Scalable Process for the Synthesis of 2-Methyl-1,4,5,6-tetrahydroimidazo[4,5-d][1]benzazepine Monohydrate and 4-[(Biphenyl-2-ylcarbonyl)amino]benzoic Acid: Two New Key Intermediates for the Synthesis of the AVP Antagonist Conivaptan Hydrochloride;Takashi Tsunoda;《Organic Process Research & Development》;20051130;第9卷(第6期);第593-598页 *
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