CN105906529A

CN105906529A - 4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯及其制备方法

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Publication number: CN105906529A
Application number: CN201610398520.1A
Authority: CN
Inventors: 柴建华; 杨栽根; 鄢俊; 丁飞
Original assignee: JINGDEZHEN FUXIANG PHARMACEUTICAL CO Ltd
Current assignee: JINGDEZHEN FUXIANG PHARMACEUTICAL CO Ltd
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2036-06-07
Also published as: CN105906529B

Abstract

本发明公开了一种4‑卤代‑2‑重氮‑3‑氧代‑戊酸(4‑硝基苯)甲酯，其结构式如式(I)所示：其中，X代表F或Cl或Br或I。本发明还公开了化合物(I)的制备方法。本发明的4‑卤代‑2‑重氮‑3‑氧代‑戊酸(4‑硝基苯)甲酯的制备方法，步骤简单，适于工业化生产；由本发明的4‑卤代‑2‑重氮‑3‑氧代‑戊酸(4‑硝基苯)甲酯制备抗生素中间体A8时，收率高，步骤简单，成本低，具有较好的经济性和较好的市场前景。

Description

4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯及其制备方法

技术领域

本发明属于涉及抗生素药物的中间体制备技术领域，具体是涉及一种4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯及其制备方法。

背景技术

抗生素以前被称为抗菌素，事实上它不仅能杀灭细菌而且对霉菌、支原体、衣原体、螺旋体、立克次氏体等其它致病微生物也有良好的抑制和杀灭作用，通常将抗菌素改称为抗生素。抗生素可以是某些微生物生长繁殖过程中产生的一种物质，用于治病的抗生素除由此直接提取外；还有完全用人工合成或部分人工合成的。通俗地讲，抗生素就是用于治疗各种非病毒感染的药物。但是在临床使用中已经显现了许多副作用。

抗生素是指由细菌、霉菌或其它微生物在生活过程中所产生的具有抗病原体的抗生素药物或其它活性的一类物质。自1943年以来，青霉素应用于临床，现抗生素的种类已达几千种。在临床上常用的亦有几百种。其主要是从微生物的培养液中提取的或者用合成、半合成方法制造得到的。其分类有以下几种：

(一)β-内酰胺类：青霉素类和头孢菌素类的分子结构中含有β-内酰胺环。该类抗生素有较大发展，如硫酶素类(thienamycins)、单内酰环类(monobactams)、β-内酰酶抑制剂(β-lactamadeinhibitors)、甲氧青霉素类(methoxypeniciuins)、β-甲基碳青霉烯类等。

(二)氨基糖苷类：包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿斯霉素等。

(三)酰胺醇类：包括氯霉素、甲砜霉素等。

(四)大环内酯类：临床常用的有红霉素、白霉素、无味红霉素、乙酰螺旋霉素、麦迪霉素、交沙霉素等、阿齐红霉素(阿奇霉素)。

(五)多肽类抗生素：万古霉素、去甲万古霉素、替考拉宁，后者在抗菌活性、药代特性及安全性方面均优于前两者。

(六)硝基咪唑类：甲硝唑、替硝唑、奥硝唑。

(七)作用于G-菌的其他抗生素，如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、环丝氨酸、利福平等。

(八)作用于G+细菌的其他抗生素，如林可霉素、克林霉素、杆菌肽等.

(九)抗真菌抗生素：分为棘白菌素类、多烯类、嘧啶类、作用于真菌细胞膜上麦角甾醇的抗真菌药物、烯丙胺类、氮唑类。

(十)抗肿瘤抗生素：如丝裂霉素、放线菌素D、博莱霉素、阿霉素等。

(十一)抗结核菌类：利福平、异烟肼、吡嗪酰胺、利福布丁等。

(十二)具有免疫抑制作用的抗生素：环孢霉素等。

(十三)四环素类：包括四环素、土霉素、金霉素及强力霉素等。

抗生素药物中间体化合物A8结构式如下所示，是用于制备β-内酰胺抗生素的重要中间体：

结构式中R代表三甲基硅基或叔丁基二甲基硅基

该化合物目前工业化的生产普遍采用以下路线：

该路线以4-AA为起始原料，经螺环化的化合物I，再水解成4-BMA，4-BMA与镁盐反应生成化合物II，最后与叠氮化钠反应生成A8。该反应路线迂回曲折，步骤过长，总收率偏低，螺环物和羰基二咪唑利用率低下，虽实用但不经济。

目前急需要研发新的中间体或者新的合成路线。

发明内容

本发明提供了一种抗生素类药物的合成中间体化合物4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯。利用该中间可以通过简单的一步反应就可以得到中间体化合物A8，方法简单，收率较高。

本发明还提供了一种4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的制备方法，该方法简单，收率较高。

一种4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯，其结构式如式(I)所示：

结构式中X代表F(氟)或Cl(氯)或Br(溴)或I(碘)；进一步优选为F(氟)或Cl(氯)或Br(溴)。

所述4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯包括其旋光异构体，如式(II)和式(III)：

该化合物是用于制备抗生素药物的一种中间体。

本发明还涉及该化合物的一种4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的制备方法，包括：在无机碱、酰氯化物存在下，化合物B与重氮化试剂进行反应，反应完成后处理得到4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯；

所述化合物B选自以下三种化合物中的一种或任意多种化合物的混合物：

以上结构式中X代表F(氟)或Cl(氯)或Br(溴)或I(碘)。

作为优选，具体包括下列步骤：

(a)将重氮化试剂和无机碱溶于溶剂I得溶液A；

(b)将化合物B溶于溶剂II中，搅拌溶清；

(c)控温，滴加溶液A；

(d)再控温，滴加酰氯化物，滴毕反应完全；

(e)反应结束后，加入溶剂C，再加入水，搅拌，静置，分层；

(f)有机相依次加入碱水、纯化水搅拌，静置，分层；

(g)有机相脱水、脱色、脱溶；

(h)加入溶剂D结晶；

(i)抽滤，干燥，得4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯。

以4-氯-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯为例，反应过程如下式所示：

作为优选，所述重氮化试剂选自叠氮化钠、叠氮化钾中的一种或两种的混合物，优选为叠氮化钠。

作为优选，所述无机碱的选自碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钾、碳酸钾、氢氧化钾、氨水中的一种或任意多种的混合物，优选为碳酸氢钠。

作为优选，所述酰氯化物选自N烷基磺酰氯、对-N烷基苯磺酰氯、邻-N烷基苯磺酰氯、间-N烷基苯磺酰氯、氯磷酸二苯酯中的一种或任意多种的混合物，N代表烷基中碳原子的个数，选自C1～C20，优选为甲基磺酰氯、对甲基苯磺酰氯、氯磷酸二苯酯中的一种或多种。

作为优选，所述叠氮化钠与化合物B的摩尔比为(1.0～3.0)：1；进一步优选为(1.0～1.5)：1；更进一步优选为(1.0～1.2)：1；最为优选的范围为(1.0～1.05)：1。作为优选，所述无机碱与化合物B的摩尔比为(1.0～10.0)：1；进一步优选为(1.0～3.0)：1；更进一步优选为(1.0～1.5)：1；最为优选的范围为(1.0～1.1)：1。

作为优选，所述酰氯化物与化合物B的摩尔比为(1.0～4.0)：1；进一步优选为(1.0～2.0)：1；更进一步优选为(1.0～1.5)：1；最为优选的范围为(1.0～1.1)：1。

步骤(a)中，作为优选，所述的水的用量为：叠氮化钠/水＝1/0.5～50(W/V)；优选为1/(0.5～50)(Kg/L)；更进一步优选为1/(10～50)(Kg/L)；最为优选的范围为1/(20～30)(Kg/L)。

所述溶剂I选自水、DMF、乙腈中的一种或多种；进一步优选为水。所述溶剂II选自有丙酮、DMF、DMA、乙腈、DMSO中的一种或多种，进一步优选为丙酮。

作为优选，步骤(b)中，作为优选，所述的丙酮的用量为：化合物B/丙酮＝1/0.5～30(W/V)，优选为1/(0.5～30)(Kg/L)；更进一步优选为：1/(1～5)(Kg/L)；最为优选的范围为1/(1～2)(Kg/L)。

步骤(c)中，作为优选，所述的滴加溶液A所要控制的温度范围为-20～60℃，进一步优选为20～25℃。

步骤(d)中，作为优选，所述的滴加酰氯化物所要控制的温度范围为-20～60℃，进一步优选为-10～-5℃。滴加完成后，反应温度优选为-20～25℃；进一步优选为-10～10℃。

步骤(e)中，作为优选，所述的溶剂C选自C1～C4的卤代烷烃中的一种或任意多种的混合物，优选为二氯甲烷。溶剂C的用量为：化合物B/溶剂C＝1/(0.5～30)(W/V)，进一步优选为化合物B/溶剂C＝1/(0.5～30)(Kg/L)；更进一步优选为化合物B/溶剂C＝1/(1～5)(Kg/L)。步骤(e)中可根据需要补加水，加入的水量为：溶剂II/水＝1/0.5～10(V/V)，优选为1/5。

步骤(e)～(f)中，所述的搅拌的时间为1～100分钟，优选为30分钟。所述的静置的时间为1～100分钟，优选为60分钟。

步骤(f)中，所述的碱水的溶质选自碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钾、碳酸钾、氢氧化钾、氨水中的一种或任意多种的混合物，优选为碳酸氢钠。所述的碱水的质量分数为0.1-50％，优选为3％。所述的碱水的用量为：化合物B/碱水＝1/0.5～50(W/V)，优选为1/10(Kg/L)。

步骤(g)中，脱水采用的脱水剂为无水硫酸钠、无水硫酸镁、氧化钙、无水氯化钙、分子筛中的一种或任意多种的混合物，优选为无水硫酸钠。脱色采用的脱色剂为活性炭、硅藻土、硅胶中的一种或任意多种的混合物，优选为活性炭。脱溶方式为减压、常压中的一种或任意多种的混合方式，优选为减压。

步骤(h)中，所述的溶剂D为非极性溶剂，包括但不限于己烷、正己烷、正庚烷、环己烷、石油醚、甲基叔丁基醚、乙醚中的一种或任意多种的混合物，优选为正己烷、环己烷和正庚烷。结晶温度为-20～50℃，优选为20～25℃。结晶时间为0～300分钟，优选为60分钟。

步骤(i)中，干燥方式为减压、常压中的一种或任意多种的混合方式，优选为减压。所述的干燥温度为20～100℃，优选为40～45℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明的4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的制备方法，步骤简单，适于工业化生产；由本发明的4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯制备抗生素中间体A8时，收率高，步骤简单，成本低，具有较好的经济性和较好的市场前景。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将本发明的优选实施例子作进一步的详细描述，本发明包括但不限于以下实施例。

实施例1：

4-氯-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的制备：

将108.5kg 2-氯丙酸溶于550L二氯甲烷中，加入165kg N,N’-羰基二咪唑，控温18-20℃反应1h。反应完全后，降温至0℃，依次加入100kg氯化镁和239kg丙二酸单对硝基苄酯，于0℃反应15min，再升温至回流反应2h。反应结束后，加入质量分数为10％的盐酸，调pH值至3-4，静置分层，有机层加入500L质量分数为5％的碳酸钾水溶液洗涤，有机层再用质量分数为10％的氯化钠水溶液洗涤至中性。料液经无水硫酸镁脱水、活性炭脱色、减压脱溶后，加入500L正己烷于20-25℃结晶1h，再经离心、40℃烘干后得250kg的4-氯-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯，纯度98.0％。

4-氯-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的核磁数据为：

¹H-NMR(400MHz,DMSO,ppm):δ8.23(d,J＝8Hz,2H),7.65(d,J＝8Hz,2H),5.31(s,2H),4.86(q,J＝8Hz,1H),3.94-4.03(m,2H),1.54(d,J＝8 Hz,3H)；

¹³C-NMR(100MHz,DMSO,ppm):δ19.33,45.17,58.59,64.93,123.47,128.45,143.45,147.07,166.49,197.93。

4-氯-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的制备：

将叠氮化钠66g和碳酸氢钠84g溶于1680ml水得溶液A。向烧瓶中投入丙酮312ml，4-氯-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯286g，搅拌溶清。控温20～25℃，滴加溶液A。再控温-10～-5℃，滴加甲磺酰氯120g，滴毕于-10～-5℃反应5h。反应结束后，加入二氯甲烷624ml，搅拌20min，静置30min，分层。有机相依次用3％的碳酸氢钠水溶液500ml，纯化水500ml洗涤。有机相经无水硫酸钠脱水、活性炭脱色、减压脱溶。加入正己烷156ml于20-25℃搅拌2h。抽滤，于40-50℃干燥8h，得4-氯-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯300g，收率96％，纯度98.5％。

4-氯-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的核磁鉴定数据为：

¹³C NMR(400HMz,DMSO-d6):δ186.2,159.9,147.2,143.1,28.5,123.6,75.4,65.3,53.9,19.7。

¹H NMR(400MHz,CDCl₃-d):δ8.27(d,2H),7.55(d,2H),5.43～5.35(m,1H),5.38(s,2H)m,1.65(d,3H)。

实施例2：

4-氟-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯采用类似实施例1的方法制备得到；

将叠氮化钠66g和碳酸钾142g溶于2000ml水得溶液A。向烧瓶中投入丙酮312ml，4-氟-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯269g，搅拌溶清。控温20～25℃，滴加溶液A。再控温-10～-5℃，滴加对甲基苯磺酰氯195g，滴毕于0～5℃反应2h。反应结束后，加入二氯甲烷700ml，搅拌20min，静置30min，分层。有机相依次用3％的碳酸氢钾水溶液500ml，纯化水500ml洗涤。有机相经无水硫酸镁脱水、活性炭脱色、常压脱溶。加入环己烷156ml于20-25℃搅拌1h。抽滤，于40-50℃干燥8h，得4-氟-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯260g，收率88％，纯度98.1％。

实施例3：

将叠氮化钠66g和碳酸氢钠84g溶于1680ml水得溶液A。向烧瓶中投入丙酮312ml，4-氯-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯286g，搅拌溶清。控温20～25℃，滴加溶液A。再控温-10～-5℃，滴加氯磷酸二苯酯270g，滴毕于-10～-5℃反应1h。反应结束后，加入三氯甲烷624ml，搅拌30min，静置60min，分层。有机相依次用5％的碳酸钠水溶液500ml，纯化水500ml洗涤。有机相经无水硫酸镁脱水、硅胶脱色、减压脱溶。加入正庚烷156ml于20-25℃搅拌5h。抽滤，于20-30℃干燥10h，得4-氯-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯270g，收率为87％，纯度97.5％。

利用4-氯-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯(记为化合物2S-AM2)制备中间体化合物A8的方法如下：

将28.7kg化合物A溶于57L四氢呋喃中，在加入8.5kg锌粉，升温回流30min后，降温至10℃。再滴加入34.3kg化合物2S-AM2溶于103L四氢呋喃的溶液，于0℃反应3h。反应结束后，过滤除去不溶物。料液经减压脱溶后，加入150L二氯甲烷搅拌溶清，在加入50L 5％的稀盐酸洗涤一次，再用50L 5％的氯化钠水溶液洗涤至中性，洗好后减压脱溶至基本干，加入100L环己烷于20～25℃搅拌1h，再经离心，40℃烘干后得46.1kg的化合物A8-2，摩尔收率91.3％，纯度99.0％。同样，采用类似的方法，利用4-氟-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯制备中间体化合物A8，最后收率为84％，纯度98.5％。

同样，采用类似的方法，采用4-氟-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯制备中间体化合物A8，收率为82％，纯度98.3％。

Claims

1.一种4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯，其结构式如式(I)所示：

其中，X代表F或Cl或Br或I。

2.根据权利要求1所述的4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯，其特征在于，所述X代表F或Cl或Br。

3.一种4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的制备方法，其特征在于，包括：在无机碱、酰氯化物存在下，化合物B与重氮化试剂进行反应，得到4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯；

以上结构式中X代表F或Cl或Br或I。

4.根据权利要求3所述的4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

(a)将重氮化试剂和无机碱溶于溶剂I，得溶液A；

(b)将化合物B溶于溶剂II中；

(c)控温，向步骤(b)中滴加溶液A；

(d)控温，滴加酰氯化物；

(e)反应结束后，萃取，重结晶，得到4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯。

5.根据权利要求3或4所述的4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的制备方法，其特征在于，所述重氮化试剂选自叠氮化钠、叠氮化钾中的一种或两种的混合物；所述无机碱的选自碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钾、碳酸钾、氢氧化钾、氨水中的一种或任意多种的混合物。

6.根据权利要求3或4所述的4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的制备方法，其特征在于，所述酰氯化物选自M烷基磺酰氯、对-M烷基苯磺酰氯、邻-M烷基苯磺酰氯、间-M烷基苯磺酰氯、氯磷酸二苯酯中的一种或任意多种的混合物，M代表烷基中碳原子的个数，选自C1～C20。

7.根据权利要求3或4所述的4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的制备方法，其特征在于，所述叠氮化钠与化合物B的摩尔比为(1～3)：1；所述无机碱与化合物B的摩尔比为(1～10)：1；所述酰氯化物与化合物B的摩尔比为(1～4)：1。

8.根据权利要求4所述的4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的制备方法，其特征在于，所述溶剂I选自水、DMF、乙腈中的一种或多种；所述溶剂II选自有丙酮、DMF、DMA、乙腈、DMSO中的一种或多种。

9.根据权利要求4所述的4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的制备方法，其特征在于，滴加溶液A时所要控制的温度范围为-20～60℃；滴加酰氯化物时所要控制的温度范围为-20～60℃；滴加完成后，反应温度为-20～25℃。

10.根据权利要求4所述的4-卤代-2-重氮-3-氧代-戊酸(4-硝基苯)甲酯的制备方法，其特征在于，萃取溶剂选自C1～C4的卤代烷烃中的一种或任意多种的混合物；重结晶溶剂包括己烷、正己烷、正庚烷、环己烷、石油醚、甲基叔丁基醚、乙醚中的一种或任意多种的混合物。