CN108147994B - 一种6,7,8,9-四氢-5H-吡啶并[2,3-d]氮杂卓的关键中间体及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种6,7,8,9‑四氢‑5H‑吡啶并[2,3‑d]氮杂卓的关键中间体(化合物I)及其制备方法和应用,包括以下步骤:以2,3‑双(氯甲基)吡啶(化合物II)为原料,先通过氰基化反应得到化合物III;再经过水解酯化得到化合物I。化合物I还原得到化合物IV;再与酰氯反应得到化合物V;化合物V与氨试剂发生关环反应制得6,7,8,9‑四氢‑5H‑吡啶并[2,3‑d]氮杂卓(化合物VI)。
Description
技术领域
本发明涉及药物中间体合成领域,具体地说涉及一种6,7,8,9-四氢-5H-吡啶并[2,3-d]氮杂卓的中间体及其制备方法和应用。
背景技术
6,7,8,9-四氢-5H-吡啶并[2,3-d]氮杂卓是医药合成的一种重要中间体。可以用来制备吡唑并嘧啶衍生物代谢型谷氨酸受体拮抗剂、制备取代的1,2,4-三唑类衍生物作为mGluR5受体的变构调节剂等,因此6,7,8,9-四氢-5H-吡啶并[2,3-d]氮杂卓是一种非常有潜力的医药中间体。
Gottschling,Dirk等人在WO2013144172A中报道了6,7,8,9-四氢-5H-吡啶并[2,3-d]氮杂卓合成方法:
(a)Et3N,Pd/C,MeOH,室温,6h,收率99%。
WO2008009125报道了化合物XVI的合成方法:
试剂和条件:(b)1,3-丙酮二羧酸二乙酯,Na2CO3,H2O,0℃~室温,3天,收率:68%;(c)Ag2CO3,MeI,CHCl3,50℃,过夜,粗收率:100%;(d)LiAlH4,THF,0℃~回流,1.5h,收率:91.3%;(e)MsCl,Et3N,DCM,-30℃~室温,过夜,收率:96%;(f)NaCN,DMSO,0℃~室温,过夜,收率:60%;(g)AlCl3,LiAlH4,Et2O,THF,-78℃,DIPEA,ACN,30℃,收率:52.7%;(h)DIPEA,BOC2O,DCM,-50℃~室温,2h,收率:71%;(i)HBr,AcOH,EtOH,88℃,1d,收率:81.7%;(j)POCl3,120℃,1h,收率4.69%。
该方法以丙炔酰胺(化合物VII)为原料,先经过关环、甲基化、还原酯、上Ms基、氰基取代、关环、上Boc基、脱甲基、氯代、还原脱氯共计9步反应制备得到化合物XVI,总收率只有0.515%。化合物XII制备:需要用到氰化钠,该化合物剧毒,不环保。化合物XIII制备:用到AlCl3/LiAlH4在-78℃下关环反应,反应条件要求比较高,不适合工业化生产。
发明内容
发明目的:本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足,提供合成6,7,8,9-四氢-5H-吡啶并[2,3-d]氮杂卓的新的中间体及其制备方法和应用,该方法操作简便、收率高,适于大规模制备。
本发明提供了一种结构式(I)的化合物:
其中:R1为甲基或者乙基。
化合物I的制备方法,包括:
其中:R1为甲基或者乙基;醇为甲醇或者乙醇。酸为氯化亚砜或者浓硫酸。
化合物II制备化合物III的步骤中可以加入氟化盐。氟化盐为四丁基氟化铵、氟化钾或者氟化铯。
化合物II制备化合物III的步骤中,反应温度范围10~70℃。化合物II与三甲基氰硅烷的摩尔比为1∶2~1∶10。
化合物III制备化合物I的步骤中,反应温度范围40~80℃;化合物III与酸的摩尔比为1∶5~1∶10。
化合物I制备结构式(VI)的化合物的制备方法,包括:
其中:R1为甲基或者乙基;R2为苯磺酰基、对甲苯磺酰基或者甲磺酰基。
化合物I制备化合物IV的步骤中,所述的还原剂为四氢铝锂、硼氢化钠、二异丁基氢化铝或者红铝。
化合物IV制备化合物V的步骤中,所述的酰氯为甲磺酰氯、苯磺酰氯或者对甲苯磺酰氯;所述的碱为三乙胺、碳酸钠、碳酸钾或者二异丙基乙胺。化合物IV制备化合物V的步骤中,反应温度范围为-40~30℃;化合物IV、碱与酰氯的摩尔比范围1∶2~5∶2~5。
化合物V制备化合物VI的步骤中,所述的氨试剂为氨水或者氨气。反应压力为1个大气压~10个大气压。反应温度范围50~120℃,溶剂为乙腈、甲醇或者异丙醇。
以2,3-双(氯甲基)吡啶(化合物II)为原料,先通过氰基化反应得到化合物III;再经过水解酯化得到化合物I;化合物I还原得到化合物IV;再与酰氯反应得到化合物V;化合物V与氨试剂发生关环反应制得6,7,8,9-四氢-5H-吡啶并[2,3-d]氮杂卓(化合物VI)。
有益效果
本发明以2,3-双(氯甲基)吡啶(化合物II)为原料,先通过氰基化反应得到化合物III;再经过水解酯化得到新的化合物I。新的化合物I还原得到化合物IV;再与酰氯反应得到化合物V;化合物V与氨试剂发生关环反应制得6,7,8,9-四氢-5H-吡啶并[2,3-d]氮杂卓(化合物VI)。化合物VI的制备总路线共计5步反应,总收率可达32.9%,产品纯度高达99%以上。本发明路线步骤短,条件温和,操作简便,工艺稳定,纯化方便,易于放大生产,更为突出的是,有效避免了现有技术中所使用的剧毒化学品氰化钠,使整个合成工艺安全,环保。
说明书中涉及到的反应试剂的缩写如下所示:
DCM:二氯甲烷;
THF:四氢呋喃;
DMSO:二甲基亚砜;
PE:石油醚
EA:乙酸乙酯;
ACN:乙腈;
DIPEA:二异丙基乙胺;
MsCl:甲磺酰氯;
TsCl:对甲苯磺酰氯;
TBAF:四丁基氟化铵。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐明本发明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
化合物III的合成:
三甲基氰硅烷(140.88g,1.42mol,5.0e.q.)溶于乙腈(300mL)中,在10℃下将化合物II(50.00g,0.284mol,1.0e.q.)滴加至其中,最后在30℃下搅拌反应15小时。LC-MS显示反应完毕,旋干反应液,残留物倒入水中,充分搅拌,分液,水相用DCM萃取,合并有机相,饱和NaCl溶液洗涤,分液,有机相用无水Mg2SO4干燥后,减压蒸除溶剂,得到化合物III为棕色固体40.00g,收率:89.6%。
化合物I的合成:
将化合物III(40.00g,0.254mol,1.0e.q.)溶于甲醇(400mL)中,滴加SOCl2(151.32g,1.27mol,5.0e.q.),滴加完毕,40℃下搅拌反应12小时。TLC显示反应完毕,旋干反应液,残留物倒入1L水中,充分搅拌,用EA萃取,合并有机相,饱和Na2CO3溶液洗涤,分液,有机相用无水Mg2SO4干燥后,减压蒸除溶剂,(PE/EA)重结晶得到化合物I-1为淡黄色固体37.28g,收率:65.74%。1HNMR(400M Hz,CDCl3,δppm)8.54-8.53(d,1H),7.57-7.59(d,1H),7.10-7.13(dd,1H),4.15(s,2H),4.03(s,2H),3.72(s,3H),3.73(s,3H);(ESI-TOF)m/z:[M+H]+calcd for C11H13NO4:223.23;found:224。
实施例2
化合物III的合成:
三甲基氰硅烷(56.35g,0.568mol,2.0e.q.)溶于乙腈(400mL)中,在10℃下将化合物II(50.00g,0.284mol,1.0e.q.)滴加至其中,最后在70℃下搅拌反应16小时。LC-MS显示反应完毕,旋干反应液,残留物倒入水中,充分搅拌,分液,水相用DCM萃取,合并有机相,饱和NaCl溶液洗涤,分液,有机相用无水Mg2SO4干燥后,减压蒸除溶剂,得到化合物III为棕色固体35.84g,收率:80.3%。
化合物I的合成:
将化合物III(35.84g,0.228mo,1.0e.q.)溶于乙醇(500mL)中,滴加浓H2SO4(167.58g,1.71mol,7.5e.q.),滴加完毕,60℃下搅拌反应14小时。TLC显示反应完毕,旋干反应液,残留物倒入1L水中,充分搅拌,用EA萃取,合并有机相,饱和Na2CO3溶液洗涤,分液,有机相用无水Mg2SO4干燥后,减压蒸除溶剂,(PE/EA)重结晶得到化合物I-2为淡黄色固体40.50g,收率:70.7%。1HNMR(400M Hz,CDCl3,δppm)8.65-8.64(d,1H),7.68-7.66(d,1H),7.12-7.15(dd,1H),4.12(q,4H),3.84(s,2H),3.51(s,2H),1.3(t,6H);(ESI-TOF)m/z:[M+H]+calcd for C13H17NO4:251.28;found:252。
实施例3
化合物III的合成:
三甲基氰硅烷(281.76g,2.84mol,10.0e.q.)溶于乙腈(400mL)中,在10℃下将化合物II(50.00g,0.284mol,1.0e.q.)滴加至其中,最后在10℃下搅拌反应18小时。LC-MS显示反应完毕,旋干反应液,残留物倒入水中,充分搅拌,分液,水相用DCM萃取,合并有机相,饱和NaCl溶液洗涤,分液,有机相用无水Mg2SO4干燥后,减压蒸除溶剂,得到化合物III为棕色固体24.82g,收率:55.6%。
化合物I-1的合成:
将化合物III(24.82g,0.158mol,1.0e.q.)溶于甲醇(300mL)中,滴加SOCl2(189.15g,1.59mol,10.0e.q.),滴加完毕,60℃下搅拌反应16小时。TLC显示反应完毕,旋干反应液,残留物倒入1L水中,充分搅拌,用EA萃取,合并有机相,饱和Na2CO3溶液洗涤,分液,有机相用无水Mg2SO4干燥后,减压蒸除溶剂,(正庚烷/乙酸乙酯)重结晶得化合物I-1为淡黄色固体22.16g,收率:62.83%。1HNMR(400M Hz,CDCl3,δppm)8.54-8.53(d,1H),7.57-7.59(d,1H),7.10-7.13(dd,1H),4.15(s,2H),4.03(s,2H),3.72(s,3H),3.73(s,3H);(ESI-TOF)m/z:[M+H]+calcd for C11H13NO4:223.23;found:224。
实施例4
化合物III的合成:
将TBAF(179.22g,0.568mol,2.0e.q.)分散在乙腈(400mL)中,10℃下,滴加三甲基氰硅烷(56.34g,0.568mol,2.0e.q.),控制温度10~20℃,滴加完毕后,反应液室温搅拌反应0.5小时。然后在10℃下将化合物II(50.00g,0.284mol,1.0e.q.)滴加至其中,最后在10℃下搅拌反应12小时。LC-MS显示反应完毕,旋干反应液,残留物倒入水中,充分搅拌,分液,水相用DCM萃取,合并有机相,饱和NaCl溶液洗涤,分液,有机相干燥后,减压蒸除溶剂,得化合物III为棕色固体43.97g,收率:98.5%。
化合物I-1的合成:
将化合物III(43.97g,0.280mol,1.0e.q.)溶于甲醇(500mL)中,滴加SOCl2(166.41g,1.40mol,5.0e.q.),滴加完毕,40℃下搅拌反应18小时。TLC显示反应完毕,旋干反应液,残留物倒入1L水中,充分搅拌,用EA萃取,合并有机相,饱和Na2CO3溶液洗涤,分液,有机相用无水Mg2SO4干燥后,减压蒸除溶剂,(正庚烷/乙酸乙酯)重结晶得化合物I-1为淡黄色固体39.27g,收率:62.83%。1HNMR(400M Hz,CDCl3,δppm)8.54-8.53(d,1H),7.57-7.59(d,1H),7.10-7.13(dd,1H),4.15(s,2H),4.03(s,2H),3.72(s,3H),3.73(s,3H);(ESI-TOF)m/z:[M+H]+calcd for C11H13NO4:223.23;found:224。
实施例5
化合物III的合成:
将氟化铯(215.70g,1.42mol,5.0e.q.)分散在乙腈(400mL)中,10℃下,滴加三甲基氰硅烷(140.88g,1.42mol,5.0e.q.),控制温度10~20℃,滴加完毕后,反应液室温搅拌反应0.5小时。然后在10℃下将化合物II(50.00g,0.284mol,1.0e.q.)滴加至其中,最后在40℃下搅拌反应12小时。LC-MS显示反应完毕,旋干反应液,残留物倒入水中,充分搅拌,分液,水相用DCM萃取,合并有机相,饱和NaCl溶液洗涤,分液,有机相用无水Mg2SO4干燥后,减压蒸除溶剂,得化合物III为棕色固体44.00g,收率:98.6%。
化合物I的合成:
将化合物III(40.00g,0.254mol,1.0e.q.)溶于乙醇(500mL)中,滴加浓H2SO4(187.05g,1.91mol,7.5e.q.),滴加完毕,60℃下搅拌反应18小时。TLC显示反应完毕,旋干反应液,残留物倒入1L水中,充分搅拌,用EA萃取,合并有机相,饱和Na2CO3溶液洗涤,分液,有机相用无水Mg2SO4干燥后,减压蒸除溶剂,(正庚烷/乙酸乙酯)重结晶得化合物I-2为淡黄色固体40.6g。收率:63.0%。1HNMR(400M Hz,CDCl3,δppm)8.65-8.64(d,1H),7.68-7.66(d,1H),7.12-7.15(dd,1H),4.12(q,4H),3.84(s,2H),3.51(s,2H),1.3(t,6H);(ESI-TOF)m/z:[M+H]+calcd for C13H17NO4:251.28;found:252。
实施例6
化合物III的合成:
将氟化钾(165.0g,2.84mol,10.0e.q.)分散在乙腈(600mL)中,10℃下,滴加三甲基氰硅烷(281.8g,2.84mol,10.0e.q.),控制温度10~20℃,滴加完毕后,反应液室温搅拌反应0.5小时。然后在10℃下将化合物II(50.00g,0.284mol,1.0e.q.)滴加至其中,最后在70℃下搅拌反应12小时。LC-MS显示反应完毕,旋干反应液,残留物倒入水中,充分搅拌,分液,水相用DCM萃取,合并有机相,饱和NaCl溶液洗涤,分液,有机相用无水Mg2SO4干燥后,减压蒸除溶剂,得化合物III为棕色固体42.00g,收率:94.09%。
化合物I的合成:
将化合物III(42.00g,0.267mo,1.0e.q.)溶于乙醇(500mL)中,滴加浓SOCl2(317.76g,2.67mol,10e.q.),滴加完毕,80℃下搅拌反应14小时。TLC显示反应完毕,旋干反应液,残留物倒入1L水中,充分搅拌,用EA萃取,合并有机相,饱和Na2CO3溶液洗涤,分液,有机相用无水Mg2SO4干燥后,减压蒸除溶剂,(PE/EA)重结晶得化合物I-2为淡黄色固体36.97g。收率:55.1%。1HNMR(400M Hz,CDCl3,δppm)8.65-8.64(d,1H),7.68-7.66(d,1H),7.12-7.15(dd,1H),4.12(q,4H),3.84(s,2H),3.51(s,2H),1.3(t,6H);(ESI-TOF)m/z:[M+H]+calcd for C13H17NO4:251.28;found:252。
实施例7
化合物IV的合成:
将LiAlH4(19.05g,0.50mol,5e.q.)分散于THF(730mL)中,降温至-20℃左右,滴加入化合物I-1(22.39g,0.099mol,1.0e.q.)的THF(200mL)溶液,滴加完毕,-20~10℃下搅拌反应1小时,LC-MS显示反应完毕。将反应液冷却至0℃,滴加入19.05mL水,19.05g 15%NaOH,57.15mL水淬灭反应,过滤,减压蒸除溶剂,得化合物IV为棕色液体13.01g,收率:77.86%。
化合物V的合成:
将化合物IV(13.01g,0.077mol,1.0e.q.)溶于DCM(300mL)中,加入Et3N(15.74g,0.15mol,2e.q.),-40℃下,滴加入MsCl(17.61g,0.15mol,2.0e.q.),滴加完毕,升温至0℃,搅拌反应2小时,LC-MS显示反应完毕,反应液用水洗涤,无水Mg2SO4干燥,旋干得化合物V-1为棕色液体25.19g,直接投入下一步反应中。
化合物VI的合成:
将化合物V-1(25.19g,0.077mol,,1.0e.q.)溶于氨水(300mL)和乙腈(300mL)中,在高压釜中,80℃,5个大气压下,搅拌反应14h,LC-MS显示反应完全,旋干反应液,得棕黑色固液混合物,柱层析(DCM∶MeOH=10∶1),得化合物VI为淡黄色液体7.41g,两步收率:65%,纯度99%。1HNMR(400M Hz,DMSO-d6,δppm)8.22-8.21(d,J=4.1Hz,1H),7.49-7.47(d,J=8.1Hz,1H),7.10-7.07(dd,J=4.0Hz,8.0Hz,1H),5.39(s,1H),3.05-3.02(m,2H),2.82-2.77(m,6H);(ESI-TOF)m/z:[M+H]+calcd for C9H12N2:148.209;found:149。
实施例8
化合物IV的合成:
化合物I-1(22.39g,0.099mol,1.0e.q.)溶于THF(400mL)中,降温至0℃左右,分批加入NaBH4(37.45g,0.99mol,10e.q.),加完,40℃下搅拌反应6小时,LC-MS显示反应完毕。将反应液冷却至0℃,滴加甲醇淬灭反应,过滤,减压蒸除溶剂,得化合物IV为棕色液体11.74g,收率:70.26%。
化合物V的合成:
将化合物IV(11.74g,0.069mol,1.0e.q.)溶于DCM(300mL)中,加入DIPEA(26.89g,0.208mol,3e.q.),0℃下,滴加入TsCl(39.67g,0.207mol,3.0e.q.),滴加完毕,升温至10℃,搅拌反应2小时,LC-MS显示反应完毕,反应液用水洗涤,无水Mg2SO4干燥,减压蒸除溶剂,得化合物V-2为棕色液体33.39g,直接投入下一步反应中。
化合物VI的合成:
将化合物V-2(33.39g,0.070mol,1.0e.q.)溶于300mL氨气/甲醇(3.0M)溶液中,50℃,1个大气压,搅拌反应16h,LC-MS显示反应完毕,减压蒸除溶剂,得棕黑色固液混合物,柱层析(DCM∶MeOH=10∶1),得化合物VI为淡黄色液体4.92g,两步收率:47.4%,纯度99%。1HNMR(400M Hz,DMSO-d6,δppm)8.22-8.21(d,J=4.1Hz,1H),7.49-7.47(d,J=8.0Hz,1H),7.10-7.07(dd,J=4.0Hz,8.0Hz,1H),5.39(s,1H),3.05-3.02(m,2H),2.82-2.77(m,6H);(ESI-TOF)m/z:[M+H]+calcd for C9H12N2:148.209;found:149。
实施例9
化合物IV的合成:
红铝(226.4g,1.12mol,5e.q.)溶于THF(800mL)溶液,-20℃下滴加入化合物I-1(50.01g,0.224mol,1.0e.q.)的THF(200mL)溶液,滴完0℃反应2.0h。TLC检测反应完全,滴加60mL水淬灭反应,搅拌,过滤,减压蒸除溶剂,得化合物IV为棕色液体27.08g,收率:72.29%。
化合物V-3的合成:
将化合物IV(27.08g,0.16mol,1.0e.q.)溶于DCM(300mL)中,加入Na2CO3(84.95g,0.8mol,5e.q.),0℃下,滴加入苯磺酰氯(141.3g,0.8mol,5.0e.q.),滴加完毕,升温至30℃,搅拌反应2小时,LC-MS显示反应完毕,反应液用水洗涤,无水Mg2SO4干燥,减压蒸除溶剂,得化合物V-3为棕色液体71.6g,直接投入下一步反应中。
化合物VI的合成:
将化合物V-3(71.6g,0.16mol,1.0e.q.)溶于500mL氨气/异丙醇(3.0M)溶液中,在高压釜中,10个大气压下120℃搅拌反应20h,LC-MS显示反应完毕,减压蒸除溶剂,得棕黑色固液混合物,柱层析(DCM∶MeOH=10∶1),得化合物VI为淡黄色液体17.21g,两步收率:72.6%,纯度99%。1HNMR(400M Hz,DMSO-d6,δppm)8.22-8.21(d,J=4.0Hz,1H),7.49-7.47(d,J=8.0Hz,1H),7.10-7.07(dd,J=4.0Hz,8.0Hz,1H),5.39(s,1H),3.05-3.02(m,2H),2.82-2.77(m,6H);(ESI-TOF)m/z:[M+H]+calcd for C9H12N2:148.209;found:149。
实施例10
化合物IV的合成:
化合物I-1(22.39g,0.099mol,1.0e.q.)溶于THF(400mL)中,降温至0℃左右,滴加入二异丁基氢化铝甲苯溶液(1.5M)(666mL,0.99mol,10e.q.),加完,40℃下搅拌反应6小时,LC-MS显示反应完毕。将反应液冷却至0℃,滴加甲醇淬灭反应,过滤,减压蒸除溶剂,得化合物IV为棕色液体10.53g,收率:63.6%。
化合物V-1的合成:
将化合物IV(10.53g,0.063mol,1.0e.q.)溶于DCM(300mL)中,加入DIPEA(40.71g,0.315mol,5e.q.),0℃下,滴加入甲磺酰氯(36.08g,0.315mol,5.0e.q.),滴加完毕,升温至30℃,搅拌反应2小时,LC-MS显示反应完毕,反应液用水洗涤,无水Mg2SO4干燥,减压蒸除溶剂,得化合物V-1为棕色液体20.37g,直接投入下一步反应中。
化合物VI的合成:
将化合物V-1(20.37g,0.063mol,1.0e.q.)溶于300mL氨气/异丙醇(3.0M)溶液中,在高压釜中,10个大气压下120℃搅拌反应10h,LC-MS显示反应完毕,减压蒸除溶剂,得棕黑色固液混合物,柱层析(DCM∶MeOH=10∶1),得到化合物VI为淡黄色液体6.61g,两步收率:70.5%,纯度99%。1HNMR(400M Hz,DMSO-d6,δppm)8.22-8.21(d,J=4.2Hz,1H),7.49-7.47(d,J=8.1Hz,1H),7.10-7.07(dd,J=4.0Hz,8.0Hz,1H),5.39(s,1H),3.05-3.02(m,2H),2.82-2.77(m,6H);(ESI-TOF)m/z:[M+H]+calcd for C9H12N2:148.209;found:149。
Claims (8)
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:化合物II制备化合物III的步骤中,加入的氟化盐为四丁基氟化铵、氟化钾或者氟化铯。
3.根据权利要求1或者2所述的制备方法,其特征在于:化合物II制备化合物III的步骤中,反应温度范围10℃~70℃。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:化合物II制备化合物III的步骤中,化合物II与三甲基氰硅烷的摩尔比为1∶2~1∶10。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:化合物III制备化合物I的步骤中,反应温度范围40~80℃;化合物III与氯化亚砜或浓硫酸的摩尔比为1∶5~1∶10。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:化合物IV制备化合物V的步骤中,反应温度范围为-40~30℃;化合物IV、碱与酰氯的摩尔比范围1∶2~5∶2~5。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:化合物V制备VI的步骤中,反应压力为1个大气压~10个大气压。
8.根据权利要求1或者权利要求7所述的制备方法,其特征在于:化合物V制备VI的步骤中,反应温度范围50~120℃,溶剂为乙腈、甲醇或者异丙醇。
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