CN107556287B - 卡格列净中间体合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种卡格列净中间体的制备方法,具体是以琥珀酸酐与氟苯为起始原料,经付克酰基化开环、噻吩环制备、付克酰基化偶联、还原等步骤,高收率、高纯度制备得到卡格列净关键中间体2‑(4‑氟苯基)‑5‑[(5‑卤‑2‑甲基苯基)甲基]噻吩。本发明采用廉价的琥珀酸酐制备噻吩环,避免了Suzuki偶联反应和格式反应,避免了使用钯等重金属试剂,简化了生产工艺,提高了产物收率和质量,减少了环境污染,降低了生产成本。

Description

卡格列净中间体合成方法
技术领域
本发明涉及药物合成领域,具体涉及一种卡格列净中间体的合成方法。
背景技术
卡格列净(canagliflozin),商品名为Invokana,由强生公司研发的新型SGLT2抑制剂,用于治疗Ⅱ型糖尿病,2013年3月29日,美国FDA批准了强生Invokana片(canagliflozin)用于治疗2型糖尿病成人患者;2013年9月,卡格列净获得了欧洲药品管理局(EMA)批准用于治疗成人2型糖尿病。
卡格列净为FDA批准的第一个SGLT2抑制剂,属于选择性钠-葡萄糖共转运体2(SGLT2)抑制剂的一类新药,钠-葡萄糖共转运体是一种葡萄糖转运蛋白有两种亚型,SGLT2为其中一个亚型,在近肾小管表达,参与大部分的管腔中滤过的葡萄糖的重吸收,卡格列净能抑制SGLT2,使肾小管中的葡萄糖不能顺利冲吸收,降低肾葡萄糖阈(RTG),从而降低血糖浓度。临床用于Ⅱ型糖尿病。卡格列净是上市的第一个SGLT2抑制剂,日服一次,即可达到降血糖效果具有良好的耐受性,药物相互作用低,具有广阔的临床应用前景。目前已在多个国家上市。
2-(4-氟苯基)-5-[(5-溴-2-甲基苯基)甲基]噻吩是合成卡格列净(Canagliflozin)的药物中间体。田边三菱制药株式会社在CN200480022007.8、CN200980151648.6、CN201310090402.0、CN201310358939.0等多个专利中公开了其作为中间体合成卡格列净的方法。
2-(4-氟苯基)-5-[(5-溴-2-甲基苯基)甲基]噻吩的合成方法目前有以下几种途径:
⑴傅-克反应。该反应典型的做法是2-取代噻吩和酰卤或酸酐在无水AlCl3的催化作用下,缩合反应,生成2位含取代基和5位含酰基的噻吩,如CN200980151648.6专利中,4-氟苯基溴化镁和2-溴噻吩反应,以及在5-碘-2-甲基苯甲酸和亚硫酰氯的进一步作用下,在含AlCl3的二氯甲烷溶液中,生成2-(4-氟苯基)-5-[(5-碘-2-甲基苯基)甲基]噻吩,该反应如下。
法国TFCHEM公司的WO2012160218专利中公开了另外一种合成工艺,其制备方法是先以5-溴-2-甲基苯甲酸合成5-溴-2-氯苯甲酰氯,后者与2-(4-氟苯基)噻吩在三环己基膦和三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd2(dba)3)两种催化剂的条件下生成目标产物(2-(4-氟苯基)-5-[(5-溴-2-甲基苯基)甲基]噻吩,下同),该方法也属于傅-克反应,反应如下。
⑵环合反应。该反应是卤代酮与3-二甲胺基-2-丙烯-1-硫醛发生反应,生成2位含羰基和5位有取代基的噻吩。如2-溴代苯乙酮与反应生成2-苯基-5-苯甲酰基噻吩(ComptesRendus des Seances de l′Academie des Sciences,Serie C:SciencesChimiques.1971,273,(2):48-51),但该环合反应的收率较低(文献报道为56%),且3-二甲胺基-2-丙烯-1-硫醛的原料不易获得。该反应如下:
另外一种环合方法是使用硫化剂。上海特化医药科技有限公司在CN200910247892.4专利中公开了一种2,5-二取代噻吩化合物的合成方法。该方法也是一种环合反应,是卤代酮(1-(5-溴-2-甲基苯基)-2-氯乙酮)与含α,β不饱和的醛(3-氯-3-(4-氟苯基)-2-丙烯醛)在硫化剂的作用下发生反应,生成目标产物。该反应使用的α,β不饱和的醛存在不易贮存(在空气中容易氧化)和收率收率低的问题。该反应如下:
文献Journal of Heterocyclic Chemistry,17(1),57-59,1980报道了一种2-位取代噻吩化合物的合成,在高沸点矿物油中,加热至200-210℃反应,反应收率40%,具体反应如下:
2-(4-氟苯基)噻吩合成的常用的方法为2-溴噻吩与苯基格式试剂反应、2-硼酸噻吩与卤代苯反应或者苯基硼酸与2-卤代噻吩反应。以上反应如下:
使用格式试剂法或者Suzuki偶联法制备2-(4-氟苯基)噻吩,均要大量使用格式试剂,而在工业生产上制备格式试剂的工艺较为复杂。Suzuki偶联法需要双三苯基膦二氯化钯作为催化剂,不但引入了重金属,并且2-溴噻吩或2-硼酸噻吩价格昂贵,不利于降低生产成本。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种环境友好,操作简便的生产工艺。
本发明是通过如下技术方案实现的:
其中,X选自溴或碘;
步骤a为琥珀酸酐开环步骤,氟苯与琥珀酸酐在三氯化铝的催化下进行付克酰基化反应得4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸;步骤a的反应溶剂选自二氯甲烷或三氯甲烷。其中,氟苯与无水三氯化铝的摩尔比为1:1,无水三氯化铝与琥珀酸酐的摩尔比为1.1:1。在上述投料比条件下,邻位取代副产物的含量最少。
任选的,步骤a制备的4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸可以用甲苯重结晶纯化。
步骤b为噻吩环合成步骤,4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸与五硫化二磷在甲苯中,微波辐射反应得到2-(4-氟苯基)噻吩;步骤b反应溶剂选自甲苯,微波辐射功率选自160-200瓦。
步骤c为噻吩4位取代步骤,2-(4-氟苯基)噻吩与5-卤-2-甲基苯甲酰氯在路易斯酸的催化下进行付克酰基化反应得(5-卤-2-甲基苯基)[2-(4-氟苯基)噻吩]甲酮;其中,5-卤-2-甲基苯甲酰氯由5-卤-2-甲基苯甲酸与草酰氯反应制得;步骤c的反应溶剂选自二氯甲烷或三氯甲烷,步骤c的路易斯酸优选无水三氯化铝。
步骤d为羰基还原步骤,(5-卤-2-甲基苯基)[2-(4-氟苯基)噻吩]甲酮经羰基还原得2-(4-氟苯基)-5-[(5-卤-2-甲基苯基)甲基]噻吩;步骤d的还原试剂选自硼氢化钠、硼氢化钾、三乙酰氧基硼氢化钠、甲硼烷、乙硼烷或三乙基硅烷-三氟化硼等常用的羰基还原试剂。
本发明还提供一种2-(4-氟苯基)噻吩的合成方法,具体包括以下步骤,
a、氟苯与琥珀酸酐在三氯化铝催化下反应得到4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸;
b、4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸与五硫化二磷在在微波辐射下反应得到2-(4-氟苯基)噻吩。
其中,步骤a为琥珀酸酐开环步骤,氟苯与琥珀酸酐在三氯化铝的催化下进行付克酰基化反应得4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸;步骤a的反应溶剂选自二氯甲烷或三氯甲烷。其中,氟苯与无水三氯化铝的摩尔比为1:1,无水三氯化铝与琥珀酸酐的摩尔比为1.1:1。在上述投料比条件下,邻位取代副产物的含量最少。
任选的,步骤a制备的4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸可以用甲苯重结晶纯化。
步骤b为噻吩环合成步骤,4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸与五硫化二磷在甲苯中,微波辐射反应得到2-(4-氟苯基)噻吩;步骤b反应溶剂选自甲苯,微波辐射功率选自160-200瓦。
本发明采用琥珀酸酐与氟苯经付克酰基化反应制备了1,4-二羰基化合物,然后经微波辐射将1,4-二羰基化合物高收率的关环为2-位取代噻吩,从而高收率、高纯度制备得到2-(4-氟苯基)噻吩,并进一步通过付克酰基化反应、羰基还原制得卡格列净关键中间体2-(4-氟苯基)-5-[(5-溴-2-甲基苯基)甲基]噻吩或2-(4-氟苯基)-5-[(5-碘-2-甲基苯基)甲基]噻吩。本发明采用廉价的琥珀酸酐制备噻吩环,避免了Suzuki偶联反应和格式反应,避免了使用钯等重金属试剂,简化了生产工艺,提高了产物收率和质量,减少了环境污染,降低了生产成本。
具体实施例
实施例1
在250ml反应瓶中加入二氯甲烷50ml,加入氟苯10.6g(0.11mol)、无水三氯化铝14.7g(0.11mol),在冰水浴中使反应液搅拌均匀,缓慢滴加琥珀酸酐10.1g(0.1mol)的二氯甲烷溶液100ml,滴加完毕,缓慢升温至回流,反应2小时。反应完毕,加入水150ml,冷却至0℃,加入浓盐酸100ml,室温搅拌1小时,静置分层,有机层依次用饱和碳酸氢钠水溶液和饱和盐水给150ml洗涤,减压浓缩至干,HPLC检测纯度98.0%,用甲苯重结晶纯化得4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸16.3g,收率83%。HPLC检测纯度99.8%,邻位取代副产物含量为0.03%。
实施例2
在250ml反应瓶中加入三氯甲烷50ml,加入氟苯10.6g(0.11mol)、无水三氯化铝14.7g(0.11mol),在冰水浴中使反应液搅拌均匀,缓慢滴加琥珀酸酐10.1g(0.1mol)的三氯甲烷溶液100ml,滴加完毕,缓慢升温至回流,反应1.5小时。反应完毕,加入水150ml,冷却至0℃,加入浓盐酸100ml,室温搅拌1小时,静置分层,有机层依次用饱和碳酸氢钠水溶液和饱和盐水各150ml洗涤,减压浓缩至干,HPLC检测纯度97.9%,用甲苯重结晶纯化得4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸15.9g,收率81%。HPLC检测纯度99.7%,邻位取代副产物含量为0.03%。
实施例3
微波反应器中加入按实施例1制备的4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸19.6g(0.1mol)、五硫化二磷17.8(0.04mol)、甲苯200ml,调整微波辐射功率为160瓦,反应30分钟。反应完毕,减压蒸馏回收甲苯,残余物乙酸乙酯200ml、5%氢氧化钠水溶液200ml,搅拌后静置分层,有机层依次用5%氢氧化钠水溶液100ml、水100ml、饱和盐水100ml洗涤后,减压浓缩至干得2-(4-氟苯基)噻吩15.1g,收率85%,HPLC检测纯度98.4%。
实施例4
微波反应器中加入按实施例2制备的4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸19.6g(0.1mol)、五硫化二磷17.8(0.04mol)、甲苯200ml,调整微波辐射功率为180瓦,反应30分钟。反应完毕,减压蒸馏回收甲苯,残余物乙酸乙酯200ml、5%氢氧化钠水溶液200ml,搅拌后静置分层,有机层依次用5%氢氧化钠水溶液100ml、水100ml、饱和盐水100ml洗涤后,减压浓缩至干得2-(4-氟苯基)噻吩14.9g,收率84%,HPLC检测纯度98.3%。
实施例5
500ml三口瓶中加入2-甲基-5-溴苯甲酸22g(0.1mol)、二氯甲烷200ml,搅拌下缓慢滴加草酰氯18.8g(0.15mol),室温搅拌2小时,TLC检测反应完全,减压蒸去过量草酰氯,冰盐浴降温至-15℃,加入二氯甲烷200ml、按实施例3制备的2-(4-氟苯基)噻吩17.8g(0.1mol)和无水三氯化铝16g(0.12mol),加入后自然升温并控温25-35℃反应4小时。TLC检测反应完毕,向反应液中加入冰水500ml,搅拌、静置分取有机层,水层用二氯甲烷100ml萃取1次,合并有机相,饱和盐水洗,无水硫酸钠干燥后减压蒸去溶剂得(5-溴-2-甲基苯基)[2-(4-氟苯基)噻吩]甲酮粗品,丙酮重结晶得成品30.1g,收率80%,HPLC检测纯度99.3%。
实施例6
500ml三口瓶中加入2-甲基-5-碘苯甲酸28.5g(0.1mol)、二氯甲烷200ml,加入DMF0.5ml,搅拌下缓慢滴加草酰氯18.8g(0.15mol),室温搅拌2小时,TLC检测反应完全,减压蒸去过量草酰氯,冰盐浴降温至-15℃,加入二氯甲烷200ml、按实施例3制备的2-(4-氟苯基)噻吩17.8g(0.1mol)和无水三氯化铝16g(0.12mol),加入后自然升温并控温25-35℃反应4小时。TLC检测反应完毕,向反应液中加入冰水500ml,搅拌、静置分取有机层,水层用二氯甲烷100ml萃取1次,合并有机相,饱和盐水洗,无水硫酸钠干燥后减压蒸去溶剂得(5-碘-2-甲基苯基)[2-(4-氟苯基)噻吩]甲酮粗品,丙酮重结晶得成品34.2g,收率81%,HPLC检测纯度99.3%。
实施例7
在250ml反应瓶中加入二氯甲烷50ml,加入氟苯9.6g(0.1mol)、无水三氯化铝14.7g(0.11mol),在冰水浴中使反应液搅拌均匀,缓慢滴加琥珀酸酐10.1g(0.1mol)的二氯甲烷溶液100ml,滴加完毕,缓慢升温至回流,反应2小时。反应完毕,加入水150ml,冷却至0℃,加入浓盐酸100ml,室温搅拌1小时,静置分层,有机层依次用饱和碳酸氢钠水溶液和饱和盐水给150ml洗涤,减压浓缩至干,HPLC检测纯度96.7%,用甲苯重结晶纯化得4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸14.9g,收率75%。HPLC检测纯度99.5%,邻位取代副产物含量为0.13%。
实施例8
将按实施例6制备的(5-碘-2-甲基苯基)[2-(4-氟苯基)噻吩]甲酮18.6g(0.44mol)溶于二氯甲烷-乙腈(1:1,v/v)600ml中,冰水浴降温至0℃,滴加加入三乙基硅烷100ml(0.63mol),然后缓慢加入47%三氟化硼乙醚42ml(0.33mol),滴加完毕缓慢升至20-35℃搅拌反应4小时,TLC检测反应完毕后,加入饱和碳酸轻拿溶液淬灭,用二氯甲烷萃取3次,合并有机相水洗、饱和盐水洗,减压蒸除溶剂,残余物用二氯甲烷-甲醇(1:1,v/v)重结晶得2-(4-氟苯基)-5-[(5-碘-2-甲基苯基)甲基]噻吩15.3g,收率85%,HPLC检测纯度99.7%,EI-MS:407.98[M]。
实施例9
将按实施例5制备的(5-溴-2-甲基苯基)[2-(4-氟苯基)噻吩]甲酮16.5g(0.44mol)溶于二氯甲烷-乙腈(1:1,v/v)600ml中,冰水浴降温至0℃,滴加加入三乙基硅烷100ml(0.63mol),然后缓慢加入47%三氟化硼乙醚42ml(0.33mol),滴加完毕缓慢升至20-35℃搅拌反应4小时,TLC检测反应完毕后,加入饱和碳酸轻拿溶液淬灭,用二氯甲烷萃取3次,合并有机相水洗、饱和盐水洗,减压蒸除溶剂,残余物用二氯甲烷-甲醇(1:1,v/v)重结晶得2-(4-氟苯基)-5-[(5-溴-2-甲基苯基)甲基]噻吩13.3g,收率84%,HPLC检测纯度99.7%,EI-MS:373.98,375.98[M]。

Claims (10)

1.式Ⅰ所示卡格列净中间体的合成方法,具体包括以下步骤:
a、氟苯与琥珀酸酐在三氯化铝催化下反应得到4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸;
b、4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸与五硫化二磷在在微波辐射下反应得到2-(4-氟苯基)噻吩;
c、2-(4-氟苯基)噻吩与式Ⅲ化合物反应得到式Ⅱ化合物;
d、式Ⅱ化合物还原得到式Ⅰ化合物;
其中,X选自溴或碘。
2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,步骤a的反应溶剂选自二氯甲烷或三氯甲烷。
3.根据权利要求1所述方法,其特征在于,任选的,步骤a制备的4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸用甲苯重结晶纯化。
4.根据权利要求1所述方法,其特征在于,步骤b反应溶剂选自甲苯。
5.根据权利要求1所述方法,其特征在于,步骤b微波辐射功率选自160-200瓦。
6.2-(4-氟苯基)噻吩的合成方法,具体包括以下步骤,
a、氟苯与琥珀酸酐在三氯化铝催化下反应得到4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸;
b、4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸与五硫化二磷在在微波辐射下反应得到2-(4-氟苯基)噻吩;
7.根据权利要求6所述方法,其特征在于,步骤a的反应溶剂选自二氯甲烷或三氯甲烷。
8.根据权利要求6所述方法,其特征在于,任选的,步骤a制备的4-(4-氟苯基)-4-氧代丁酸用甲苯重结晶纯化。
9.根据权利要求6所述方法,其特征在于,步骤b反应溶剂选自甲苯。
10.根据权利要求6所述方法,其特征在于,步骤b微波辐射功率选自160-200瓦。
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