CN107141290A - 一种1,3‑二乙基‑3,7‑二氢嘌呤‑2,6‑二酮的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及1,3‑二乙基‑3,7‑二氢嘌呤‑2,6‑二酮的合成方法，主要解决现有合成方法存在的使用保险粉还原导致收率不稳定、环境污染大，使用昂贵金属催化剂导致原材料成本高，以及贵金属回收不易控制的技术问题。本发明合成方法包括以下步骤：以1,3‑二乙基脲和氰基乙酸的参与下环合反应，得到6‑胺基‑1,3‑二乙基‑1H‑嘧啶‑2,4‑二酮；然后与亚硝酸钠在有机酸条件下进行亲电加成反应，得到6‑胺基‑1,3‑二乙基‑5‑亚硝基‑1H‑嘧啶‑2,4‑二酮；之后在锌粉和甲酸的作用下，还原和酰化反应得到N‑(6‑氨基‑1,2,4‑二乙基‑1,2,3,4‑四氢嘧啶‑5‑基)‑甲酰胺；最后在强碱性条件下闭环，再酸化得到1,3‑二乙基‑3,7‑二氢嘌呤‑2,6‑二酮。该类化合物在很多新药研究领域是重要的药物化合物前期原料和中间体。
Description
技术领域
本发明涉及黄嘌呤衍生物的合成方法，特别涉及1,3-二乙基-3,7-二氢嘌呤-2,6-二酮(CAS No. 5169-95-9)的合成方法，该类化合物应用于多种新药研究领域是重要的药物化合物中间体结构。
背景技术
黄嘌呤的各种衍生物在有机合成领域是一类受广泛关注的化合物，作为非常广泛的医药中间体具有化学性质特殊、反应活性高、结构独特的特点。在生物医药研究领域，具有黄嘌呤衍生物化合物在合成多种抑郁剂、哮喘、多种炎症、免疫失调、循环性疾病和胃肠炎症等疾病方面有较多的应用。
这类化合物通常合成方法为：（1）脲衍生物和氰乙酸经缩合、环化制得4-氨基脲嘧啶衍生物；(2)与亚硝酸盐经亲电加成制得4-氨基-5-亚硝基脲嘧啶衍生物；(3)经还原、酰化、闭环及酸化合成黄嘌呤衍生物。
下面是其中的一种合成方法：
1.《生物有机化学与医药化学》和《杂环化学杂志》等杂志公开了用保险粉（连二亚硫酸钠）还原、原甲酸三甲（乙）酯或甲酸闭环及酸化合成黄嘌呤衍生物（式1，Bioorganic &Medicinal Chemistry Letters 23 (2013) 3427–3433和Journal of HeterocyclicChemistry, 1998 ,vol. 35,# 4p. 949 - 954）；
该方法虽然用到保险粉还原，原材料成本低，但是反应时用到水溶液，考虑到中间体水溶性好，导致收率不稳定，溶解在水里的产品很难回收，同时较大的废水使用会带来环境污染，环境不友好；
式1：
。
2. 《俄罗斯应用化学杂志》在1994年公布的杂志中用钯碳催化剂还原亚硝基同时在胺上甲酰化，再闭环酸化得到产品，（式2，Russian Journal of Applied Chemistry,1994 ,vol. 67,# 8.2p. 1223 - 1224）；
该方法和式2一样，虽然解决收率不稳定和废水量大的问题，而已已经应用到大生产，但是用到了昂贵的贵金属铂,虽然工业生产贵金属可以回收利用，但是原材料成本还是增加了，同时还多了步回收贵金属的步骤；
式2：
。
3. 德国拜耳公司在1998年在美国专利中公布用铂碳催化剂还原亚硝基同时在胺上甲酰化，再闭环酸化得到产品,该方法已经应用到几百公斤放大级别，（式3，US4777255;(1988);(A1)英语）；该方法虽然解决收率不稳定（收率达到96%）和废水量大的问题，但是用到了昂贵的贵金属钯,操作繁琐，同时大大增加了原材料成本；
式3：
。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种可以高收率低成本得到黄嘌呤衍生物1,3-二乙基3,7-二氢嘌呤-2,6-二酮的合成方法，主要解决现有合成方法存在的收率不稳定、对环境高污染，以及使用昂贵金属催化剂导致成本高的技术问题。
本发明技术方案： 一种1,3-二乙基-3,7 -二氢嘌呤-2,6-二酮合成方法，包括以下步骤：第一步，以1,3-二乙基脲为原料与氰基乙酸在醋酐条件下缩合闭环反应，得到6-胺基-1,3-二乙基- 1H-嘧啶-2,4-二酮；第二步，6-胺基-1,3-二乙基- 1H-嘧啶-2,4-二酮与亚硝酸钠在有机酸条件下经亲电加成反应，得到6-胺基-1,3-二乙基-5-亚硝基-1H-嘧啶-2,4-二酮；第三步，6-胺基-1,3-二乙基-5-亚硝基-1H-嘧啶-2,4-二酮在锌粉和甲酸的作用下，还原和酰化反应得到N-(6-氨基-1,2,4 -二乙基- 1,2,3,4 -四氢嘧啶-5-基)-甲酰胺；第四步，N-(6-氨基-1,2,4 -二乙基- 1,2,3,4 -四氢嘧啶-5-基)-甲酰胺在强碱性条件下闭环，再酸化得到1,3-二乙基-3,7-二氢嘌呤-2,6-二酮(1,3-二乙基黄嘌呤)。
反应式如下：
所述有机酸条件（第二步）涉及的有机酸为甲酸、乙酸或三氟乙酸中的一种。所述强碱（第四步）可以为氢氧化钠或氢氧化钾。所述的酸化条件（第四步）涉及化合物为硫酸、盐酸、磷酸、甲酸或乙酸中的一种。
本发明的有益效果：本发明中用到的原辅料锌粉和甲酸价格便宜、易得，设备操作要求低，制备成本非常低廉，避免使用昂贵的稀有重金属催化剂，很大程度降低了反应对环境的污染。通过四步常规反应，第一步将醋酐当量降到了最低，另外第三步和第四步反应操作可以连做，后处理简单，主要以浓缩和过滤为主，产品易得到，可操控性和重复性都很好。
具体实施方式
实施例1
1）6-胺基-1,3-二乙基- 1H-嘧啶-2,4-二酮
在一个配有氮气流保护，油浴，冷凝管和机械搅拌干燥的20 L 四口瓶中，加入7000mL醋酐开启搅拌，接着加入1,3-二乙基脲3400g和2740g氰基乙酸。油浴缓慢升温至75～85℃，保温搅拌2小时。液相中控显示原料残留1.6%。浓缩反应液移除溶剂，大概蒸出7000mL溶剂。转入50L玻璃反应釜中，冰水降温至5～10℃，控温低于20℃下滴加已经配好的34L质量百分浓度5%氢氧化钠水溶液，加完再降温至5～10℃搅拌1小时。过滤，用少量冰水洗涤滤饼得湿产品，湿品在鼓风烘箱65℃烘料24小时得5000g黄色固体6-胺基-1,3-二乙基- 1H-嘧啶-2,4-二酮，纯度：95%；收率：93.3%。1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ4.88 (s, 1H), 4.87 (s,2H), 3.96-3.87 (m, 4H), 1.25-1.21 (t, 3H), 1.17-1.13 (t, 3H)。
）6-胺基-1,3-二乙基-5-亚硝基-1H-嘧啶-2,4-二酮
在一个配有机械搅拌和氮气保护的5000 mL 三口瓶中，加入650 g 6-胺基-1,3-二乙基- 1H-嘧啶-2,4-二酮，加入冰醋酸2.6L，开启搅拌。缓慢滴加亚硝酸钠溶液（294g亚硝酸钠溶液650mL水中），滴加1小时，控制温度20～35℃，滴加完毕保温20～25℃搅拌1小时。液相中控显示反应完毕。将反应液用冰盐水降温至-5～0℃搅拌1小时。过滤，少量冰水洗涤滤饼（滤饼有橙色变成紫色即可，不宜多洗涤）得1kg湿产品。真空烘箱65℃干燥20小时，得570g产品6-胺基-1,3-二乙基-5-亚硝基-1H-嘧啶-2,4-二酮，纯度：93.7%，收率：75.7%。1H-NMR (300 MHz, CD3OD): δ4.13-3.99 (m, 4H), 1.30-1.24 (m, 6H)。
）N-(6-氨基-1,2,4 -二乙基- 1,2,3,4 -四氢嘧啶-5-基)-甲酰胺
在一个干燥的10L三口瓶中，加入6L甲酸室温搅拌，加入1kg 6-胺基-1,3-二乙基-5-亚硝基-1H-嘧啶-2,4-二酮，油浴加热至70～80℃。分批缓慢加入920g锌粉，2.5小时加完，控制反应瓶内温在90～100℃，加完锌粉保温搅拌半小时。液相中控显示原料小于1%，停止加热，换冰水浴降温至5～15℃。过滤，少量甲酸洗涤滤饼。收集滤液减压浓缩至干得到3.89kg粗品N-(6-氨基-1,2,4 -二乙基- 1,2,3,4 -四氢嘧啶-5-基)-甲酰胺，纯度：74%，无需纯化直接做下一步反应。
）1,3-二乙基-3,7-二氢嘌呤-2,6-二酮
在一个50 mL反应釜中，加入3.2 kg N-(6-氨基-1,2,4 -二乙基- 1,2,3,4 -四氢嘧啶-5-基)-甲酰胺粗品，接着缓慢加入质量百分浓度10%氢氧化钠溶液13L。油浴加热至90℃，保温反应3小时。液相中控显示反应完全，停止加热，降温时室温。过滤，收集滤液，将滤液转回到50L反应釜，用冰水降温至0～10℃，缓慢滴加浓盐酸至pH=3～4，析出大量黄色固体。继续搅拌1小时，pH值不变。过滤，少量水洗涤滤饼得湿产品。湿品在鼓风烘箱55℃烘料24小时，得1.3 kg产品，纯度：95.5%，两步收率：53%。1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ13.57(s, 1H), 8.05 (s, 1H), 4.08-4.03 (dd, 2H), 3.97-3.92 (dd, 2H), 1.26-1.22 (t,3H), 1.16-1.12 (t, 3H)。
实施例2，第二步有机酸为甲酸，第四步碱性条件涉及化合物为氢氧化钾，酸性条件涉及化合物为硫酸，其余同实施例1。
实施例3，第二步有机酸为三氟乙酸，第四步酸性条件涉及化合物为甲酸，其余同实施例1。
Claims (4)
1.一种1,3-二乙基-3,7-二氢嘌呤-2,6-二酮的合成方法，其特征是包括以下步骤：第一步，以1,3-二乙基脲与氰基乙酸在醋酐为原料条件下缩合闭环反应，得到6-胺基-1,3-二乙基- 1H-嘧啶-2,4-二酮；第二步，6-胺基-1,3-二乙基- 1H-嘧啶-2,4-二酮与亚硝酸钠在有机酸条件下经亲电加成反应，得到6-胺基-1,3-二乙基-5-亚硝基-1H-嘧啶-2,4-二酮；第三步，6-胺基-1,3-二乙基-5-亚硝基-1H-嘧啶-2,4-二酮在锌粉和甲酸的作用下，还原和酰化反应得到N-(6-氨基-1,2,4 -二乙基- 1,2,3,4 -四氢嘧啶-5-基)-甲酰胺；第四步，N-(6-氨基-1,2,4 -二乙基- 1,2,3,4 -四氢嘧啶-5-基)-甲酰胺在强碱性条件下闭环，再酸化得到1,3-二乙基-3,7-二氢嘌呤-2,6-二酮，反应式如下：
。
2.根据权利要求1所述的一种1,3-二乙基-3,7-二氢嘌呤-2,6-二酮的合成方法，其特征是第二步所述有机酸涉及化合物为甲酸、乙酸或三氟乙酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种1,3-二乙基-3,7-二氢嘌呤-2,6-二酮的合成方法，其特征是第四步所述强碱涉及化合物为氢氧化钠或氢氧化钾。
4.根据权利要求1所述的一种1,3-二乙基-3,7-二氢嘌呤-2,6-二酮的合成方法，其特征是第四步所述酸化涉及化合物为盐酸、硫酸、磷酸、甲酸或乙酸中的一种。
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