CN109776403B - 一种制备1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备1‑叔丁氧羰基‑4‑[3‑(烷基胺基)‑2‑吡啶基]哌嗪的方法,属于有机化学制备技术领域。本发明是将1‑叔丁氧羰基‑4‑(3‑硝基‑2‑吡啶基)哌嗪、催化剂、助催化剂和烷基酮混合,加入耐压釜中;依次用氮气、氢气置换耐压釜内空气,然后再继续通入氢气进行反应;将反应体系降至室温,过滤,分去下层水层,上层有机层干燥后过滤除去干燥剂,蒸馏浓缩,重结晶后得到目标产物。本发明以1‑叔丁氧羰基‑4‑(3‑硝基‑2‑吡啶基)哌嗪为起始原料,在烷基酮、催化剂、氢气存在条件下进行还原烷基化反应,在同一个反应器中制备1‑叔丁氧羰基‑4‑[3‑(烷基胺基)‑2‑吡啶基]哌嗪。该方法具有操作简便、收率高的特点。
Description
技术领域
本发明属于有机化学制备技术领域,具体涉及一种制备1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪的方法。
背景技术
1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪是一类具有特殊生物活性的有机物,是制备抗艾滋病药物地拉韦啶的重要中间体,文献中报道该中间体的制备方法有两篇文献,专利WO 2011103559报道了采用1-叔丁氧羰基-4-[3-胺基-2-吡啶基]哌嗪与丙酮进行还原烷基化制备该化合物的方法,中国医药工业杂志(42,648-650;2011)报道了采用1-叔丁氧羰基-4-[3-硝基-2-吡啶基]哌嗪经过还原、亚胺化、还原等多步反应制备该化合物的方法。这些制备方法的特点是都经过多步反应制备目标产物,包括硝基还原为氨基、氨基的亚胺化,亚胺还原等步骤,操作复杂,分离过程伴随着一些氧化、聚合等副反应的发生,影响了反应的产率。
另外多步反应操作难度较大,原料成本高、中间体胺不稳定,后处理步骤复杂,产品纯度差等缺点,另外分步操作增加反应时间与工序,且会严重增加成本与损耗。
本发明提供了一种还原、缩合、加氢一步法制备1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪的新路线,节省了分离与纯化的工序,提高了制备效率,降低了生产成本。虽然已有文献报道简单芳香族硝基化合物还原烷基化的反应,但未有该类型反应用于1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪类化合物的制备的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种以1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪为起始原料,通过还原、烷基化、还原等反应,在同一反应器中制备1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪的新方法。
为实现上述目的,本发明所采用的技术路线如下:
R1、R2为C1~C10的烷基,可以相同,也可以不同。
本发明所述的一种制备1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪的方法,其步骤如下:
a.将1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪、催化剂、助催化剂和烷基酮混合,加入耐压釜中;
b.室温下,依次用氮气置换耐压釜内空气3~5次,再用氢气置换耐压釜内氮气3~5次,置换后釜内的压力0.1MPa。
c.在一定温度条件下搅拌反应物,再继续通入氢气,反应压力0.5~6MPa,优选1~4MPa,反应至液相色谱检测原料1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪和中间体1-叔丁氧羰基-4-(3-氨基-2-吡啶基)哌嗪的剩余质量百分数小于1%,停止反应;
d.将反应体系降至室温,过滤,分去下层水层,上层有机层干燥后过滤除去干燥剂,蒸馏浓缩,重结晶后得白色固体产品,即1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪。
步骤d中,1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪的结构式如下所示:
R1、R2为C1~C10的烷基,可以相同,也可以不同。
步骤a中,催化剂为钯炭、铂炭、雷尼镍等催化剂,催化剂为市售催化剂,催化反应时可以是一种或几种催化剂的组合,催化剂用量是1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪摩尔数的0.01%~20%,优选为1%~5%;1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪与烷基酮的摩尔比为1﹕1~100,优选为1﹕5~10;烷基酮的结构为含碳原子数3~21的直链或带支链的酮,如丙酮、3-戊酮、异丁酮等;助催化剂可以是磺酸类化合物,如苯磺酸、对甲苯磺酸、萘磺酸等,其加入量是1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪的摩尔数的0.5~5%。
步骤a中,可以加入适量溶剂,加入量是1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪的质量的1~5倍,溶剂为甲苯、1,2-二氯乙烷、二甲苯、四氯化碳、三氯甲烷、四氢呋喃、甲醇、乙醇等;
步骤c中,体系反应温度为-40~150℃,优选-15~50℃。
本发明所述的方法提供一种通过一步法合成1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪的新方法,以1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪为起始原料,在烷基酮、催化剂、氢气存在条件下进行还原烷基化反应,在同一个反应器中制备1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪。该方法具有操作简便、收率高的特点。
具体实施方式
在下面的实施案例中,以实施案例的方式对本发明进行例证说明。实施案例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明,而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的内容。
实施例1 1-叔丁氧羰基-4-(3-异丙胺基-2-吡啶基)哌嗪
a.将1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪10.0g(32mmol)、催化剂Pd-C(Pd的含量10%,质量百分数)1.0g、助催化剂对甲苯磺酸0.5g、丙酮9.5g(163mmol)混合,加入不锈钢高压釜中。
b.室温下依次用氮气置换空气3次、氢气置换釜内氮气3次,置换釜内压力0.1MPa。
c.在50℃下搅拌反应物,通入氢气,釜内压力2.0MPa,反应至液相色谱检测原料1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪和中间体1-叔丁氧羰基-4-(3-氨基-2-吡啶基)哌嗪剩余质量百分比小于1%,停止反应。
d.反应体系降至室温,过滤,催化剂回收利用,液体分去下层水层,上层有机层干燥,过滤除去干燥剂,蒸馏浓缩,得黄色固体,加石油醚(30mL)重结晶,得白色固体1-叔丁氧羰基-4-[3-(异丙胺基)-2-吡啶基]哌嗪9.4g,收率90%。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.23(d,J=6.4Hz,6H,CH3),1.48(S,9H,CH3),2.99~3.01(m,4H,CH2),3.52~3.57(m,5H,CH\CH2),4.16(d,J=6.4Hz,1H,NH,D2O交换消失),6.80~6.91(m,2H,=CH),7.66~7.68(m,lH,=CH)。HPLC测定:HPLC条件,用十八烷基硅键合硅胶为填充剂(4.6mm×200mm,5μm),甲醇:水=85:15(1%乙酸)为流动相,检测波长为254nm,流速为0.8mL/min。出峰时间:4.13min,纯度:100%。
实施例2 1-叔丁氧羰基-4-(3-异丙胺基-2-吡啶基)哌嗪
a.将1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪10.0g(32mmol)、催化剂Pt-C(10%,质量百分数)1.0g、助催化剂对甲苯磺酸0.5g、丙酮9.5g(163mmol)混合,加入不锈钢高压釜中。
b.室温下依次用氮气置换空气3次、氢气置换釜内氮气3次,置换釜内压力0.1MPa。
c.在50℃下搅拌,通入氢气,压力2.0MPa,反应至液相色谱检测原料1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪和中间体1-叔丁氧羰基-4-(3-氨基-2-吡啶基)哌嗪剩余质量百分比小于1%,停止反应。
d.反应体系降至室温,过滤,催化剂回收利用,液体分去下层水层,上层有机层干燥,过滤除去干燥剂,蒸馏浓缩,得黄色固体,加石油醚(30mL)重结晶,得白色固体1-叔丁氧羰基-4-[3-(异丙胺基)-2-吡啶基]哌嗪9.7g,收率93%。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.23(d,J=6.4Hz,6H,CH3),1.48(S,9H,CH3),2.99~3.01(m,4H,CH2),3.52~3.57(m,5H,CH\CH2),4.16(d,J=6.4Hz,1H,NH,D2O交换消失),6.80~6.91(m,2H,=CH),7.66~7.68(m,lH,=CH)。HPLC测定:HPLC条件,用十八烷基硅键合硅胶为填充剂(4.6mm×200mm,5μm),甲醇:水=85:15(1%乙酸)为流动相,检测波长为254nm,流速为0.8mL/min。出峰时间:4.13min,纯度:100%。
实施例3 1-叔丁氧羰基-4-(3-异丙胺基-2-吡啶基)哌嗪
a.将1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪10.0g(32mmol)、催化剂Pt-C(10%,质量百分数)0.5g、Pd-C(10%,质量百分数)0.5g、助催化剂对甲苯磺酸0.5g、丙酮9.5g(163mmol)混合,加入不锈钢高压釜中。
b.室温下依次用氮气置换空气3次、氢气置换釜内氮气3次,置换釜内压力0.1MPa。
c.在50℃下搅拌,通入氢气,釜内压力4.0MPa,反应至液相色谱检测原料1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪和中间体1-叔丁氧羰基-4-(3-氨基-2-吡啶基)哌嗪剩余质量百分比小于1%,停止反应。
d.反应体系降至室温,过滤,催化剂回收利用,液体分去下层水层,上层有机层干燥,过滤除去干燥剂,蒸馏浓缩,得黄色固体,加石油醚(30mL)重结晶,得白色固体1-叔丁氧羰基-4-[3-(异丙胺基)-2-吡啶基]哌嗪9.6g,收率92%。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.23(d,J=6.4Hz,6H,CH3),1.48(S,9H,CH3),2.99~3.01(m,4H,CH2),3.52~3.57(m,5H,CH\CH2),4.16(d,J=6.4Hz,1H,NH,D2O交换消失),6.80~6.91(m,2H,=CH),7.66~7.68(m,lH,=CH)。HPLC测定:HPLC条件,用十八烷基硅键合硅胶为填充剂(4.6mm×200mm,5μm),甲醇:水=85:15(1%乙酸)为流动相,检测波长为254nm,流速为0.8mL/min。出峰时间:4.13min,纯度:100%。
实施例4 1-叔丁氧羰基-4-(3-异丙胺基-2-吡啶基)哌嗪
a.将1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪10.0g(32mmol)、催化剂Pt-C(10%,质量百分数)1.0g、助催化剂对甲苯磺酸0.5g、丙酮9.5g(163mmol)混合,加入不锈钢高压釜中。
b.室温下依次用氮气置换空气3次、氢气置换釜内氮气3次,置换釜内压力0.1MPa。
c.在50℃下搅拌,通入氢气,釜内压力4.0MPa,反应至液相色谱检测原料1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪和中间体1-叔丁氧羰基-4-(3-氨基-2-吡啶基)哌嗪剩余质量百分比小于1%,停止反应。
d.反应体系降至室温,过滤,催化剂回收利用,液体分去下层水层,上层有机层干燥,过滤除去干燥剂,蒸馏浓缩,得黄色固体,加石油醚(30mL)重结晶,得白色固体1-叔丁氧羰基-4-[3-(异丙胺基)-2-吡啶基]哌嗪9.6g,收率92%。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.23(d,J=6.4Hz,6H,CH3),1.48(S,9H,CH3),2.99~3.01(m,4H,CH2),3.52~3.57(m,5H,CH\CH2),4.16(d,J=6.4Hz,1H,NH,D2O交换消失),6.80~6.91(m,2H,=CH),7.66~7.68(m,lH,=CH)。HPLC测定:HPLC条件,用十八烷基硅键合硅胶为填充剂(4.6mm×200mm,5μm),甲醇:水=85:15(1%乙酸)为流动相,检测波长为254nm,流速为0.8mL/min。出峰时间:4.13min,纯度:100%。
实施例5 1-叔丁氧羰基-4-(3-异丙胺基-2-吡啶基)哌嗪
a.将1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪10.0g(32mmol)、催化剂Pt-C(10%,质量百分数)1.0g、助催化剂对甲苯磺酸0.5g、丙酮9.5g(163mmol)、甲醇溶剂10ml,加入不锈钢高压釜中。
b.室温下依次用氮气置换空气3次、氢气置换釜内氮气3次,置换釜内压力0.1MPa。
c.在50℃下搅拌,通入氢气,釜内压力4.0MPa,反应至液相色谱检测原料1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪和中间体1-叔丁氧羰基-4-(3-氨基-2-吡啶基)哌嗪剩余质量百分比小于1%,停止反应。
d.反应体系降至室温,过滤,催化剂回收利用,液体分去下层水层,上层有机层干燥,过滤除去干燥剂,蒸馏浓缩,得黄色固体,加石油醚(30mL)重结晶,得白色固体1-叔丁氧羰基-4-[3-(异丙胺基)-2-吡啶基]哌嗪9.6g,收率92%。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.23(d,J=6.4Hz,6H,CH3),1.48(S,9H,CH3),2.99~3.01(m,4H,CH2),3.52~3.57(m,5H,CH\CH2),4.16(d,J=6.4Hz,1H,NH,D2O交换消失),6.80~6.91(m,2H,=CH),7.66~7.68(m,lH,=CH)。HPLC测定:HPLC条件,用十八烷基硅键合硅胶为填充剂(4.6mm×200mm,5μm),甲醇:水=85:15(1%乙酸)为流动相,检测波长为254nm,流速为0.8mL/min。出峰时间:4.13min,纯度:100%。
实施例6 1-叔丁氧羰基-4-(3-戊胺基-2-吡啶基)哌嗪
a.将1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪10.0g(32mmol)、催化剂Pt-C(10%,质量百分数)1.0g、助催化剂对甲苯磺酸0.5g、3-戊酮14.0g(163mmol),加入不锈钢高压釜中。
b.室温下依次用氮气置换空气3次、氢气置换釜内氮气3次,置换釜内压力0.1MPa。
c.在40℃下搅拌,通入氢气,釜内压力3.0MPa,反应至液相色谱检测原料1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪和中间体1-叔丁氧羰基-4-(3-氨基-2-吡啶基)哌嗪剩余质量百分比小于1%,停止反应。
d.反应体系降至室温,过滤,催化剂回收利用,液体分去下层水层,上层有机层干燥,过滤除去干燥剂,蒸馏浓缩,得黄色固体,加石油醚(30mL)重结晶,得白色固体1-叔丁氧羰基-4-(3-戊胺基-2-吡啶基)哌嗪10.7g,收率95%。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.90(d,J=6.2Hz,6H,CH3),1.50(d,4H,CH2),1.48(S,9H,CH3),2.43(m,1H,CH),2.99~3.01(m,4H,CH2),3.50~3.57(m,5H,CH2),4.18(d,J=6.4Hz,1H,NH),6.79~6.90(m,2H,=CH),7.65~7.67(m,lH,=CH)。HPLC测定:HPLC条件,用十八烷基硅键合硅胶为填充剂(4.6mm×200mm,5μm),甲醇:水=85:15(1%乙酸)为流动相,检测波长为254nm,流速为0.8mL/min。出峰时间:6.11min,纯度:100%。
实施例7 1-叔丁氧羰基-4-(3-戊胺基-2-吡啶基)哌嗪
a.将1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪10.0g(32mmol)、催化剂Pt-C(10%,质量百分数)0.5g、Pd-C(10%,质量百分数)0.5g、助催化剂对甲苯磺酸0.5g、3-戊酮14.0g(163mmol),加入不锈钢高压釜中。
b.室温下依次用氮气置换空气3次、氢气置换釜内氮气3次,置换釜内压力0.1MPa。
c.在40℃下搅拌,通入氢气,釜内压力3.0MPa,反应至液相色谱检测原料1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪和中间体1-叔丁氧羰基-4-(3-氨基-2-吡啶基)哌嗪剩余质量百分比小于1%,停止反应。
d.反应体系降至室温,过滤,催化剂回收利用,液体分去下层水层,上层有机层干燥,过滤除去干燥剂,蒸馏浓缩,得黄色固体,加石油醚(30mL)重结晶,得白色固体1-叔丁氧羰基-4-(3-戊胺基-2-吡啶基)哌嗪10.7g,收率95%。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.90(d,J=6.2Hz,6H,CH3),1.50(d,4H,CH2),1.48(S,9H,CH3),2.43(m,1H,CH),2.99~3.01(m,4H,CH2),3.50~3.57(m,5H,CH2),4.18(d,J=6.4Hz,1H,NH),6.79~6.90(m,2H,=CH),7.65~7.67(m,lH,=CH)。HPLC测定:HPLC条件,用十八烷基硅键合硅胶为填充剂(4.6mm×200mm,5μm),甲醇:水=85:15(1%乙酸)为流动相,检测波长为254nm,流速为0.8mL/min。出峰时间:6.11min,纯度:100%。
实施例8 1-叔丁氧羰基-4-(3-异丙胺基-2-吡啶基)哌嗪
a.将1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪10.0g(32mmol)、催化剂Pt-C(10%,质量百分数)0.5g、Pd-C(10%,质量百分数)0.5g、助催化剂对甲苯磺酸0.5g、丙酮18.8g(324mmol)混合,加入不锈钢高压釜中。
b.室温下依次用氮气置换空气3次、氢气置换釜内氮气3次,置换釜内压力0.1MPa。
c.在50℃下搅拌,通入氢气,釜内压力4.0MPa,反应至液相色谱检测原料1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪和中间体1-叔丁氧羰基-4-(3-氨基-2-吡啶基)哌嗪剩余质量百分比小于1%,停止反应。
d.反应体系降至室温,过滤,催化剂回收利用,液体分去下层水层,上层有机层干燥,过滤除去干燥剂,蒸馏浓缩,得黄色固体,加石油醚(30mL)重结晶,得白色固体1-叔丁氧羰基-4-[3-(异丙胺基)-2-吡啶基]哌嗪9.9g,收率95%。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.23(d,J=6.4Hz,6H,CH3),1.48(S,9H,CH3),2.99~3.01(m,4H,CH2),3.52~3.57(m,5H,CH\CH2),4.16(d,J=6.4Hz,1H,NH,D2O交换消失),6.80~6.91(m,2H,=CH),7.66~7.68(m,lH,=CH)。HPLC测定:HPLC条件,用十八烷基硅键合硅胶为填充剂(4.6mm×200mm,5μm),甲醇:水=85:15(1%乙酸)为流动相,检测波长为254nm,流速为0.8mL/min。出峰时间:4.13min,纯度:100%。
Claims (4)
1.一种制备1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪的方法,其步骤如下:
a.将1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪、催化剂、助催化剂和烷基酮混合,并加入适量溶剂,然后加入耐压釜中;催化剂为钯炭、铂炭或雷尼镍中一种或几种的组合,催化剂用量是1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪摩尔数的0.01%~20%;烷基酮为含碳原子数3~21的直链或带支链的酮,1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪与烷基酮的摩尔比为1﹕1~100;助催化剂为磺酸类化合物,其加入量是1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪的摩尔数的0.5~5%;溶剂加入量是1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪的质量的1~5倍,溶剂为甲苯、1,2-二氯乙烷、二甲苯、四氯化碳、三氯甲烷、四氢呋喃、甲醇或乙醇;
b.室温下,依次用氮气置换耐压釜内空气3~5次,再用氢气置换耐压釜内氮气3~5次,置换后耐压釜内压力为0.05~0.15MPa;
c.在-40~150℃温度下搅拌耐压釜内反应物,再继续通入氢气,反应压力为0.5~6MPa,反应至1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪和中间体1-叔丁氧羰基-4-(3-氨基-2-吡啶基)哌嗪的剩余质量百分数小于1%,停止反应;
d.将反应体系降至室温,过滤,上层有机层干燥后过滤除去干燥剂,蒸馏浓缩,重结晶后得白色固体产品,即1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪,其结构式如下所示,
R1、R2为C1~C10的烷基,R1、R2相同或不相同。
2.如权利要求1所述的一种制备1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪的方法,其特征在于:烷基酮为丙酮、3-戊酮或异丁酮;助催化剂为苯磺酸、对甲苯磺酸或萘磺酸。
3.如权利要求1所述的一种制备1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪的方法,其特征在于:催化剂用量是1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪摩尔数的1%~5%,1-叔丁氧羰基-4-(3-硝基-2-吡啶基)哌嗪与烷基酮的摩尔比为1﹕5~10。
4.如权利要求1所述的一种制备1-叔丁氧羰基-4-[3-(烷基胺基)-2-吡啶基]哌嗪的方法,其特征在于:步骤c中反应温度为-15~50℃。
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