CN107759540A - 一种丁内酯衍生物的制法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种丁内酯衍生物的制法，包括以下步骤：(1)将式(II)所示的戊酸经手性锂化反应后与溴乙酸乙酯反应，获得式(III)所示的化合物；(2)将式(III)所示的化合物经硼烷还原羧基，获得式(IV)所示的化合物；(3)将式(IV)所示的化合物经脱水环合反应，得式(I)所示的丁内酯衍生物。本发明的优点在于提供一种全新的丁内酯衍生物合成方法，合成原料戊酸的成本低廉，仅需3步反应，且立体选择性良好，所以可以明显降低生产成本。合成路线如下：

Description

一种丁内酯衍生物的制法
技术领域
本发明涉及有机物合成技术领域，更具体涉及一种丁内酯衍生物的制法。
背景技术
下式(I)所示的丁内酯衍生物是新型抗癫痫药物布瓦西坦(Brivaracetam)合成的关键中间体。
目前，已有多篇文献报道了上述丁内酯衍生物的合成方法，例如，专利文献WO2016/191435中报道了如下合成方法，其中以R-环氧氯丙烷为原料，与丙二酸二乙酯缩合，再与乙基溴化镁反应，最后脱羧得到关键中间体丁内酯衍生物，但其成本较为昂贵。
又如，文献Hughes，G.等人，J.Am.Chem.Soc.2003，125，11253-11258中报道以正戊醛为原料，经环合，还原，最后经不对称还原得到上述丁内酯衍生物，其中用到贵重的手性催化剂和配体，且难以保持极高的手性纯度。且文献Rudroff，F.等人，Adv.Synth.Catal.2007，349，1436-1444中报道以1-戊烯为原料，环合后使用昂贵的生物酶催化剂，氧化扩环得到上述丁内酯衍生物。
因此，寻找一种步骤简单、生产成本低、区域选择性强、收率高的丁内酯衍生物的合成方法是目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种新的丁内酯衍生物的制法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种丁内酯衍生物的制法，包括以下步骤：
(1)将式(II)所示的戊酸经手性锂化反应后与溴乙酸乙酯反应，获得式(III)所示的化合物；
(2)将式(III)所示的化合物经硼烷还原羧基，获得式(IV)所示的化合物；
(3)将式(IV)所示的化合物经脱水环合反应，得式(I)所示的丁内酯衍生物；
优选地，所述制法包括以下步骤：
(1)将二异丙基胺溶于乙醚中，冷却至-60～-90℃，加入正丁基锂的正己烷溶液，于-60～-90℃下搅拌均匀后，再加入手性含氮配体，继续搅拌均匀，加入式(II)所示的戊酸的乙醚溶液，随后在-30～-50℃下搅拌均匀，再冷却至-60～-90℃，加入溴乙腈的乙醚溶液，于-60～-90℃搅拌均匀后，在4～6h内升温至0℃，终止反应，经洗涤、干燥、旋干溶剂，并柱层析后，获得式(III)所示的化合物；
(2)将式(III)所示的化合物溶于四氢呋喃中并冷却至0℃，加入四氢呋喃硼烷络合物，20～30℃搅拌12～14h后滴加盐酸水溶液，搅拌0.5～2小时，稀释后洗涤、干燥并旋干溶剂，再柱层析，获得式(IV)所示的化合物；
(3)将式(IV)所示的化合物溶于甲苯中，加入对甲苯磺酸，回流2～4h，然后洗涤、旋干溶剂、再减压蒸馏，获得式(I)所示的丁内酯衍生物。
3、根据权利要求2所述的丁内酯衍生物的制法，其特征在于，在步骤(1)中，所述手性含氮配体选自(-)-鹰爪豆碱或式(V)所示的化合物
优选地，在步骤(1)中，二异丙基胺：正丁基锂：手性含氮配体：戊酸：溴乙酸乙酯的摩尔当量比为2～4:2～5:2～5:1:1。
优选地，在步骤(1)中，终止反应的试剂为饱和氯化铵水溶液；和/或
洗涤的过程为依次用水、饱和食盐水洗涤。
优选地，在步骤(2)中，每1g式(III)所示的化合物中加入15～30mL四氢呋喃硼烷络合物。
优选地，在步骤(2)中，所述稀释的过程为用甲基叔丁基醚稀释；和/或
洗涤的过程为依次用盐酸水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水洗涤。
优选地，在步骤(3)中，式(IV)所示的化合物与对甲苯磺酸的摩尔当量比为5～15:1。
优选地，在步骤(3)中，洗涤的过程为依次用饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水洗涤。
本发明所述的合成方法获得的丁内酯衍生物在制备布瓦西坦中的用途。
本发明相比现有技术具有以下优点：提供一种全新的丁内酯衍生物合成方法，合成原料戊酸的成本低廉，仅需3步反应，所以可以明显降低生产成本。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1式(III)所示的化合物的合成
将二异丙基胺(6.1g，3当量)溶于30mL乙醚中，冷却至-78℃，加入40mL正丁基锂的正己烷溶液(1.6M正己烷溶液，3.2当量)，于此温度下搅拌30min后，再加入(-)-鹰爪豆碱(3.2当量)，再于此温度下搅拌30min，加入20mL式(II)所示的戊酸的乙醚溶液(2.0g戊酸，1当量)，随后在-40℃下搅拌1h，再冷却至-78℃，加入20mL溴乙酸乙酯的乙醚溶液(3.3g溴乙酸乙酯，1当量)，于-78℃搅拌2h后，在5h内升温至0℃，滴加50mL饱和氯化铵水溶液终止反应，依次用75mL水、75mL饱和食盐水洗涤，干燥，旋干溶剂，并柱层析后，获得式(III)所示的化合物(收率59％，e.r.值为95:5，e.r.指表示两种对映异构体的比例)。高分辨质谱(ESI+)：C9H15O4-理论值为187.0976，实测值为187.0970。
实施例2式(III)所示的化合物的合成
将二异丙基胺(6.1g，3当量)溶于30mL乙醚中，冷却至-78℃，加入40mL正丁基锂的正己烷溶液(1.6M正己烷溶液，3.2当量)，于此温度下搅拌30min后，再加入式(V)所示的化合物(3.2当量)，再于此温度下搅拌30min，加入20mL式(II)所示的戊酸的乙醚溶液(2.0g戊酸，1当量)，随后在-40℃下搅拌1h，再冷却至-78℃，加入20mL溴乙酸乙酯的乙醚溶液(3.3g溴乙酸乙酯，1当量)，于-78℃搅拌2h后，在5h内升温至0℃，滴加50mL饱和氯化铵水溶液终止反应，依次用75mL水、75mL饱和食盐水洗涤，干燥，旋干溶剂，并柱层析后，获得式(III)所示的化合物(收率50％，e.r.值为92:8，e.r.指表示两种对映异构体的比例)。高分辨质谱(ESI+)：C9H15O4-理论值为187.0976，实测值为187.0970。
实施例3
将实施例1制备的式(III)所示的化合物(5g，1当量)溶于50mL四氢呋喃中并冷却至0℃，加入106mL四氢呋喃硼烷络合物(1M四氢呋喃，4当量)，20～30℃搅拌12h后滴加50mL1N(mol/L)盐酸水溶液，搅拌1小时，用100mL甲基叔丁基醚稀释，依次用100mL 1N盐酸水溶液、100mL饱和碳酸氢钠水溶液、100mL饱和食盐水洗涤，干燥并旋干溶剂，再柱层析，获得式(IV)所示的化合物(3.6g，收率78％)。高分辨质谱(ESI+)：C9H19O3+理论值为175.1329，实测值为175.1322。
将式(IV)所示的化合物(26g，1当量)溶于320mL甲苯中，加入对甲苯磺酸(2.6g，0.1当量)，回流3小时，将反应液依次用150mL饱和碳酸氢钠水溶液和150mL饱和食盐水洗涤，旋干溶剂并减压蒸馏，得到式(I)所示的丁内酯衍生物(11.5g，收率60％)。高分辨质谱(ESI+)：C7H13O2+理论值为129.0910，实测值为129.0903。
实施例4
将实施例2制备的式(III)所示的化合物(5g，1当量)溶于50mL四氢呋喃中并冷却至0℃，加入106mL四氢呋喃硼烷络合物(1M四氢呋喃，4当量)，20～30℃搅拌12h后滴加50mL1N(mol/L)盐酸水溶液，搅拌1小时，用100mL甲基叔丁基醚稀释，依次用100mL 1N盐酸水溶液、100mL饱和碳酸氢钠水溶液、100mL饱和食盐水洗涤，干燥并旋干溶剂，再柱层析，获得式(IV)所示的化合物(3.6g，收率78％)。高分辨质谱(ESI+)：C9H19O3+理论值为175.1329，实测值为175.1322。
将式(IV)所示的化合物(26g，1当量)溶于320mL甲苯中，加入对甲苯磺酸(2.6g，0.1当量)，回流3小时，将反应液依次用150mL饱和碳酸氢钠水溶液和150mL饱和食盐水洗涤，旋干溶剂并减压蒸馏，得到式(I)所示的丁内酯衍生物(11.5g，收率60％)。高分辨质谱(ESI+)：C7H13O2+理论值为129.0910，实测值为129.0903。
实施例3-4所获得的丁内酯衍生物可用于制备布瓦西坦。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种丁内酯衍生物的制法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将式(II)所示的戊酸经手性锂化反应后与溴乙酸乙酯反应，获得式(III)所示的化合物；
(2)将式(III)所示的化合物经硼烷还原羧基，获得式(IV)所示的化合物；
(3)将式(IV)所示的化合物经脱水环合反应，得式(I)所示的丁内酯衍生物；
2.根据权利要求1所述的丁内酯衍生物的制法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将二异丙基胺溶于乙醚中，冷却至-60～-90℃，加入正丁基锂的正己烷溶液，于-60～-90℃下搅拌均匀后，再加入手性含氮配体，继续搅拌均匀，加入式(II)所示的戊酸的乙醚溶液，随后在-30～-50℃下搅拌均匀，再冷却至-60～-90℃，加入溴乙腈的乙醚溶液，于-60～-90℃搅拌均匀后，在4～6h内升温至0℃，终止反应，经洗涤、干燥、旋干溶剂，并柱层析后，获得式(III)所示的化合物；
(2)将式(III)所示的化合物溶于四氢呋喃中并冷却至0℃，加入四氢呋喃硼烷络合物，20～30℃搅拌12～14h后滴加盐酸水溶液，搅拌0.5～2小时，稀释后洗涤、干燥并旋干溶剂，再柱层析，获得式(IV)所示的化合物；
(3)将式(IV)所示的化合物溶于甲苯中，加入对甲苯磺酸，回流2～4h，然后洗涤、旋干溶剂、再减压蒸馏，获得式(I)所示的丁内酯衍生物。
3.根据权利要求2所述的丁内酯衍生物的制法，其特征在于，在步骤(1)中，所述手性含氮配体选自(-)-鹰爪豆碱或式(V)所示的化合物
4.根据权利要求2所述的丁内酯衍生物的制法，其特征在于，在步骤(1)中，二异丙基胺：正丁基锂：手性含氮配体：戊酸：溴乙酸乙酯的摩尔当量比为2～4:2～5:2～5:1:1。
5.根据权利要求2所述的丁内酯衍生物的制法，其特征在于，在步骤(1)中，所述终止反应的试剂为饱和氯化铵水溶液；和/或
所述洗涤的过程为依次用水、饱和食盐水洗涤。
6.根据权利要求2所述的丁内酯衍生物的制法，其特征在于，在步骤(2)中，每1g式(III)所示的化合物中加入15～30mL四氢呋喃硼烷络合物。
7.根据权利要求2所述的丁内酯衍生物的制法，其特征在于，在步骤(2)中，所述稀释的过程为用甲基叔丁基醚稀释；和/或
所述洗涤的过程为依次用盐酸水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水洗涤。
8.根据权利要求2所述的丁内酯衍生物的制法，其特征在于，在步骤(3)中，式(IV)所示的化合物与对甲苯磺酸的摩尔当量比为5～15:1。
9.根据权利要求2所述的丁内酯衍生物的制法，其特征在于，在步骤(3)中，所述洗涤的过程为依次用饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水洗涤。
10.权利要求1至9中任一项所述的合成方法获得的丁内酯衍生物在制备布瓦西坦中的用途。
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