CN109369493A - 3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法 - Google Patents

3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及有机合成技术领域,尤其涉及3‑氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法,包括:马来酸酐与R1NH2进行胺化反应,脱水后得到如式(I)所示的N‑取代马来酰亚胺;在碱和路易斯酸的作用下,将N‑取代马来酰亚胺与R2NH2进行加成反应得到如式(II)所示的N‑取代吡咯烷‑2,5‑二酮;在氮气保护下,采用还原剂还原N‑取代吡咯烷‑2,5‑二酮得到如式(III)所示的N‑取代吡咯烷‑3‑胺;在催化剂的作用下,对N‑取代吡咯烷‑3‑胺进行氢化反应得到如式(IV)所示的3‑氨基吡咯烷;3‑氨基吡咯烷与盐酸成盐后得到如式(V)所示的3‑氨基吡咯烷盐酸盐;R1与R2独立地为烷基、芳基、芳烷基、烷基磺酰基、芳基磺酰基或烷氧羰基。该合成方法工艺简单、成本低、收率高、污染少。

Description

3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域,尤其涉及一种3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法。
背景技术
3-氨基吡咯烷及其衍生物是重要的精细化工中间体,广泛应用于农药、医药、精细化学品的合成等,具有良好的市场前景。通过3-氨基吡咯烷可以合成具有杀菌作用的诺氟沙星、克林沙星、AB-T719等喹诺酮类抗菌药;而具有光学活性的3-氨基吡咯烷乙酰化衍生物是农业化学品和药物活性物质(如:乙烯基吡咯烷酮-头孢菌类衍生物)的重要中间体。目前该类化合物的合成方法主要有以下路线:
(1)、沈润溥,陈新志等人报道了,以苄胺和丙烯酸乙酯为原料,经加成,N-烷基化;然后经狄克曼缩合,脱羧;再经肟化,还原得到3-氨基-1-苄基-吡咯烷;进一步可以制得3-氨基吡咯烷。该反应路线比较复杂,具体反应过程如下:
(2)、陈新志和陈延蕾在2005年申请的专利CN200510060483.5中,以1,2,4-丁三醇为主要起始原料,经卤化、氨解,最后合成3-氨基吡咯烷及其二盐酸盐。该反应路线的反应条件比较苛刻,具体反应过程如下:
(3)、Basilea于2003年申请的专利WO2004013097中介绍了3-氨基吡咯烷在合成乙酰吡咯烷酮头孢菌素类药物中的应用。这些化合物具有高效的抗菌活性,尤其是对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的抗菌性。该反应过程所使用的催化剂(例如Raney Ni)比较易燃,具体反应过程如下:
发明内容
本发明提供一种工艺简单、成本低、收率高、污染少的3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法。
具体技术方案如下:
一种3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法,包括以下步骤:
(1)马来酸酐与R1NH2进行胺化反应,脱水后得到如式(I)所示的N-取代马来酰亚胺;
(2)在碱和路易斯酸的作用下,将所述的N-取代马来酰亚胺与R2NH2进行加成反应,得到如式(II)所示的N-取代吡咯烷-2,5-二酮;
(3)在氮气保护下,采用还原剂还原所述的N-取代吡咯烷-2,5-二酮,得到如式(III)所示的N-取代吡咯烷-3-胺;
(4)在催化剂的作用下,对所述的N-取代吡咯烷-3-胺进行氢化反应,得到如式(IV)所示的3-氨基吡咯烷;
(5)所述的3-氨基吡咯烷与盐酸成盐后,得到如式(V)所示的3-氨基吡咯烷盐酸盐;
其中,R1与R2独立地为烷基、芳基、芳烷基、烷基磺酰基、芳基磺酰基或烷氧羰基;
该合成方法的反应路线如下:
本发明中,R1与R2独立地为烷基、芳基、芳烷基、烷基磺酰基、芳基磺酰基或烷氧羰基是指二者可以相同也可以不同。
本发明的合成方法使用便宜易得的马来酸酐作为起始原料,先通过与伯胺胺化反应后脱水得到N-取代马来酰亚胺,再与伯胺加成反应得到N-取代吡咯烷-2,5-二酮,继而通过还原剂还原得到N-取代吡咯烷-3-胺,然后催化氢化得到3-氨基吡咯烷,最后与盐酸成盐得到所述的3-氨基吡咯烷盐酸盐。本发明合成方法的合成步骤较少,操作简单,反应条件温和,并且原料便宜易得,因此可以有效地降低生产的成本。
步骤(1)中:
反应在有机溶剂中进行,所述的溶剂为乙醚、四氢呋喃、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺或甲醇;溶剂的用量为马来酸酐用量的0.3~10倍。
反应温度为0~100℃,反应时间为1~2h;进一步优选的,反应温度为0~40℃;再进一步优选的,反应温度为10~30℃。
所述的马来酸酐与R1NH2的摩尔比为0.5~1.5∶1;最优选的,所述的马来酸酐与R1NH2的摩尔比为1∶1。
采用无水乙酸钠的乙酸酐溶液对胺化反应产物进行脱水。
步骤(2)中:
反应在有机溶剂中进行,所述的溶剂为乙醚、四氢呋喃、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺或甲醇;溶剂的用量为N-取代马来酸亚胺用量的0.3~10倍。
所述的路易斯酸为氯化物、氟化物和氢氧化物中的至少一种;进一步的,所述的路易斯酸为三氯化铝、三氯化铁、三氟化硼、氯化锂、五氯化铌、五氟化锑、五氟化砷、三氟甲磺酸锂、四氟硼酸锂、盐酸三乙胺、氢氧化锂和六氟磷酸锂中的至少一种。
所述路易斯酸与N-取代马来酰亚胺的摩尔比0.05~0.5∶1;进一步优选的,所述路易斯酸与N-取代马来酰亚胺的摩尔比0.1∶1。
所述的碱为有机碱和无机碱;进一步的,所述碱为三乙胺、碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、吡啶、叔丁醇钾、丁基锂、苯基锂和二异丙基胺基锂中的至少一种。
所述碱与N-取代马来酰亚胺的摩尔比0.05~0.5∶1;进一步优选的,所述路易斯酸与N-取代马来酰亚胺的摩尔比0.1∶1。
反应温度为0~100℃,反应时间为1~3h;进一步优选的,反应温度为0~40℃;再进一步优选的,反应温度为10~30℃。
反应结束后,对反应液进行抽滤,用乙酸乙酯洗涤,浓缩。
步骤(3)中:
反应在有机溶剂中进行,所述的溶剂为乙醚、四氢呋喃、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺或甲醇;溶剂的用量为N-取代马来酸亚胺用量的1~10倍。
所述的还原剂为非金属氢化物或金属氢化物;优选的,所述的还原剂为氯化锡、草酸、硼氢化钾、硼氢化钠、四氢铝锂、红铝、四氢铝钠、硼烷甲基硫醚和二甲基乙基甲硅烷中的至少一种。
所述还原剂与N-取代吡咯烷-2,5-二酮的摩尔比为1~10∶1。
反应温度为-100~100℃,反应时间为30~120min。
优选的,步骤(3)中,在氮气保护下,将N-取代吡咯烷-2,5-二酮溶于溶剂后在冰水浴冷却下向其中缓慢加入还原剂。
步骤(3)反应结束后,在冰水浴中向反应液中加入碱溶液,去除残余的还原剂。
步骤(4)中:
反应在有机溶剂中进行,所述的溶剂为C1~C4的醇(如甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇等)、四氢呋喃、1,4-二氧六环、乙酸或二甲氧基乙烷;溶剂的用量为N-取代吡咯烷-3-胺用量的1~10倍。
所述的催化剂为Pd/C、Pd/BaSO4、PdO、Pd(OH)2/C和PtO2中的至少一种;所述催化剂和N-取代吡咯烷-3-胺的质量比为0.01~0.2∶1。
反应温度为20~100℃,反应时间为5~25h;反应压力为1~10MPa。
优选的,步骤(4)中,将N-取代吡咯烷-3-胺溶于溶剂并置于反应釜中,加入催化剂,先用氮气置换,再用氢气置换后加压到1~10MPa,升温到20~100℃,反应时间5~25h,氢化至不再吸氢为止。
步骤(5)中:
反应在溶剂中进行,所述的溶剂为水、C1~C4的醇(如甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇等)、四氢呋喃、1,4-二氧六环、乙酸和二甲氧基乙烷中的至少一种。
步骤(5)中,将3-氨基吡咯烷溶于溶剂中,加入盐酸调节至pH至1~4,进行成盐反应。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)所使用的原料廉价易得,减少了制备成本;
(2)反应过程简单,反应条件比较温和,易于操作。
具体实施方式
实施例1
3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法如下:
(1)、酰胺化反应:取顺丁烯二酸酐(20mmol,1.96g)和25mL乙醚加到100mL三颈烧瓶,待溶解后,将40mmol苄胺溶解在5mL乙醚中,滴入顺丁烯二酸酐的乙醚溶液。在室温下搅拌1h,TLC监测。反应结束后,冷却,过滤,干燥,加入无水乙酸钠(0.2461g,3mmol)的乙酸酐(4mL)溶液,加热搅拌30min,冷却,然后倒入100mL冰水中,过滤,冰水洗涤,干燥。粗品N-苄基马来酰亚胺用乙醇/水重结晶得到白色固体,收率91%。
N-苄基马来酰亚胺结构式为其核磁数据如下:
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ7.36-7.27(m,5H),6.71(s,2H),4.69(s,2H);13C NMR(125MHz,CDCl3):δ170.39,136.18,134.19,128.68,128.37,127.85,41.42.
(2)、加成反应:在25mL单口圆底烧瓶中,加入N-苄基马来酰亚胺(1mmol,0.187g),加入2mL DCM溶解,依次加入AlCl3(1mmol,0.1333g),NaHCO3(1mmol,0.0840g),在室温下搅拌1h,TLC监测。反应结束后,抽滤,DCM洗涤,浓缩,得到淡黄色的粘稠液体,为1-苄基-3-(苄胺)吡咯烷-2,5-二酮,收率为93%。
1-苄基-3-(苄胺)吡咯烷-2,5-二酮的结构式为其核磁数据如下:
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ7.27-7.39(m,10H),4.68(d,J=14.20Hz,1H),4.65(d,J=14.20Hz,1H),3.89(d,J=13.2Hz,1H),3.84(d,J=13.2Hz,1H),3.76(dd,J1=5.0Hz,J2=8.2Hz,1H),2.87(dd,J1=8.25Hz,J2=17.95Hz,1H),2.53(dd,J1=5.0Hz,J2=17.95Hz,1H),2.20(br,1H);13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:177.60,174.81,138.69,135.51,128.76,128.64,128.63,128.24,127.98,127.51,55.48,51.78,42.39,36.39.
(3)、还原反应:N2保护,在25mL的两口圆底烧瓶中加入溶于8mL DCM的1-苄基-3-(苄胺)吡咯烷-2,5-二酮(1mmol,0.293g),室温下缓慢加入NaBH4(0.1mmol,0.0378g),TLC监测反应。反应结束后,将反应瓶置于冰水浴中,向反应液中加入5mL的15%NaOH和7mL水,DCM萃取,MgSO4干燥,柱层析(PE∶EA=1∶1),得到棕黄的液体,为N,1-二苄基吡咯烷-3-胺,产率为82%。
N,1-二苄基吡咯烷-3-胺的结构式为其核磁数据如下:
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ7.31-7.21(m,10H),3.74(d,J=13.06Hz,1H),3.71(d,J=13.06Hz,1H),3.63(d,J=12.82Hz,1H),3.58(d,J=12.82Hz,1H),3.38-3.32(m,1H),2.75(dd,J1=6.75Hz,J2=9.35Hz,1H),2.62-2.66(m,1H),2.50-2.54(m,1H),2.41(dd,J1=4.91Hz,J2=9.38Hz,1H),2.10-2.17(m,1H),1.58-1.65(m,1H);13C NMR(125MHz,CDCl3):δ140.30,139.04,128.80,128.36,128.19,126.89,60.72,60.51,56.76,53.06,52.07,32.16.
(4)、氢化反应:N,1-二苄基-3-氨基吡咯烷(20mmol,5.32g)溶于乙醇(20mL)中,加入有5%Pd/C(0.532g)的反应瓶中,加完后装好反应釜,先用氮气置换三次,再用氢气置换三次后加压到1.0MPa,升温到60~70℃,反应时间为20~25h,氢化至不再吸氢为止,停止反应,冷却到20~30℃后过滤,浓缩,得到3-氨基吡咯烷。产率为82%。
3-氨基吡咯烷的结构式为其核磁数据如下:
1H NMR(500MHz,D2O):δ4.24-4.19(m,1H),3.88-3.84(m,1H),3.53-3.48(m,3H),2.63-2.57(m,1H),2.27-2.20(m,1H);13C NMR(125MHz,D2O):δ48.7,47.7,44.7,28.6.
(5)、成盐:3-氨基吡咯烷(10mmol,0.86g)溶于乙醇(10mL),加入盐酸至PH为1~4,抽滤,得到3-氨基吡咯烷盐酸盐,收率为87%。
实施例2
与实施例1相比,不同之处仅在于步骤(3):
步骤(3):N2保护,在25mL的两口圆底烧瓶中加入溶于8mL THF的1-苄基-3-(苄胺)吡咯烷-2,5-二酮(1mmol,0.293g),室温下缓慢加入红铝(0.1mmol,0.0202g),TLC监测反应。反应结束后,将反应瓶置于冰水浴中,向反应液中加入5mL的15%NaOH和7mL水,DCM萃取,MgSO4干燥,柱层析(PE∶EA=1∶1),得到棕黄的液体,产率为81%。
实施例3
与实施例1相比,不同之处仅在于步骤(3):
步骤(3):N2保护,在25mL的两口圆底烧瓶中加入溶于8mL乙酸乙酯的1-苄基-3-(苄胺)吡咯烷-2,5-二酮(1mmol,0.293g),室温下缓慢加入LiAlH4(1mmol,0.0380g),TLC监测反应。反应结束后,将反应瓶置于冰水浴中,向反应液中加入5mL的15%NaOH和7mL水,DCM萃取,MgSO4干燥,柱层析(PE∶EA=1∶1),得到棕黄的液体,产率为83%。
实施例4
与实施例1相比,不同之处仅在于步骤(4):
步骤(4):N,1-二苄基-3-氨基吡咯烷(20mmol,5.32g)溶于甲醇(20mL)中,加入有20%Pd(OH)2/C(0.532g)的反应瓶中,加完后装好反应釜,先用氮气置换三次,再用氢气置换三次后加压到3.0MPa,升温到60~70℃,反应时间为20~25h,氢化至不再吸氢为止,停止反应,冷却到20~30℃后过滤,浓缩,得到3-氨基吡咯烷,产率为80%。
实施例5
与实施例1相比,不同之处仅在于步骤(4):
步骤(4):N,1-二苄基-3-氨基吡咯烷(20mmol,5.32g)溶于甲醇(20mL)中,加入有20%Pd(OH)2/C(0.532g)的反应瓶中,滴加几滴醋酸,加完后装好反应釜,先用氮气置换三次,再用氢气置换三次后加压到0.3MPa,升温到60~70℃,反应时间为20~25h,氢化至不再吸氢为止,停止反应,冷却到20~30℃后过滤,浓缩,得到3-氨基吡咯烷,产率为84%。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明,应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)马来酸酐与R1NH2进行胺化反应,脱水后得到如式(I)所示的N-取代马来酰亚胺;
(2)在碱和路易斯酸的作用下,将所述的N-取代马来酰亚胺与R2NH2进行加成反应,得到如式(II)所示的N-取代吡咯烷-2,5-二酮;
(3)在氮气保护下,采用还原剂还原所述的N-取代吡咯烷-2,5-二酮,得到如式(III)所示的N-取代吡咯烷-3-胺;
(4)在催化剂的作用下,对所述的N-取代吡咯烷-3-胺进行氢化反应,得到如式(IV)所示的3-氨基吡咯烷;
(5)所述的3-氨基吡咯烷与盐酸成盐后,得到如式(V)所示的3-氨基吡咯烷盐酸盐;
其中,R1与R2独立地为烷基、芳基、芳烷基、烷基磺酰基、芳基磺酰基或烷氧羰基;
2.根据权利要求1所述的3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法,其特征在于,步骤(1)中,反应温度为0~100℃,反应时间为1~2h。
3.根据权利要求1或2所述的3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法,其特征在于,步骤(1)中,采用无水乙酸钠的乙酸酐溶液对胺化反应产物进行脱水。
4.根据权利要求1所述的3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的路易斯酸为氯化物、氟化物和氢氧化物中的至少一种;所述路易斯酸与N-取代马来酰亚胺的摩尔比0.05~0.5∶1。
5.根据权利要求1所述的3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的碱为有机碱和无机碱;所述碱与N-取代马来酰亚胺的摩尔比0.05~0.5∶1。
6.根据权利要求1、4或5所述的3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法,其特征在于,步骤(2)中,反应温度为0~100℃,反应时间为1~3h。
7.根据权利要求1所述的3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法,其特征在于,步骤(3)中,所述的还原剂为氯化锡、草酸、硼氢化钾、硼氢化钠、四氢铝锂、红铝、四氢铝钠、硼烷甲基硫醚和二甲基乙基甲硅烷中的至少一种;所述还原剂与N-取代吡咯烷-2,5-二酮的摩尔比为1~10∶1。
8.根据权利要求1或7所述的3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法,其特征在于,步骤(3)中,反应温度为-100~100℃,反应时间为30~120min。
9.根据权利要求1所述的3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法,其特征在于,步骤(4)中,所述的催化剂为Pd/C、Pd/BaSO4、PdO、Pd(OH)2/C和PtO2中的至少一种;所述催化剂和N-取代吡咯烷-3-胺的质量比为0.01~0.2∶1。
10.根据权利要求1或9所述的3-氨基吡咯烷盐酸盐的合成方法,其特征在于,步骤(4)中,反应温度为20~100℃,反应时间为5~25h;反应压力为1~10MPa。
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