CN110551147B - 一种3-环丙基苯硼酸的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3‑环丙基苯硼酸的合成方法,属于有机合成技术领域。该方法以3‑氯溴苯和环丙基硼酸为起始原料经钯催化偶联,或以3‑氯溴苯和环丙基格氏试剂为起始原料,经镍催化偶联生成3‑环丙基氯苯,接着将其与四羟基二硼在镍催化下反应得到3‑环丙基苯硼酸,采用醇与水纯化后,产品纯度高达99.8%以上。本发明根据溴氯活性差异,通过采用不同金属接力,或者均在廉价金属镍存下偶联,反应条件温和,产品纯度高,可作为潜在的工业化放大路线。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域,具体涉及一种3-环丙基苯硼酸的合成方法。
背景技术
由于环丙基环特殊的化学结构可以增强代谢稳定性,因此其常在药物设计中被当做分子砌块,其中一些已经被FDA批准上市,比如用于治疗高尿酸血症和痛风的雷西纳德。其分子结构如下:
3-环丙基苯硼酸是合成环丙基取代芳基类药物候选分子常用的中间体,目前文献报道这类硼酸主要是通过环丙基取代芳基溴代物与正丁基锂在-70℃的超低温条件下发生锂化,接着在硼酸酯条件下进行硼酸化反应制备。由于反应条件苛刻需要液氮或者干冰降温,所用锂化试剂正丁基锂怕水易燃,有安全隐患。
因此寻找一种条件温和、避免超低温、安全可靠的3-环丙基苯硼酸的合成方法很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应条件温和、安全隐患小、对反应设备的要求低、适合工业化生产的3-环丙基苯硼酸的合成方法。以3-氯溴苯和环丙基硼酸为起始原料经钯催化偶联,或以3-氯溴苯和环丙基格氏试剂为起始原料,经镍催化偶联生成3-环丙基氯苯,接着将其与四羟基二硼在镍催化下反应得到3-环丙基苯硼酸,采用醇与水纯化后,产品纯度高达99.8%以上。
反应路线如下:
包括如下步骤:
第一步:3-氯溴苯与环丙基硼酸在PdCl2(dppf)催化下,或与环丙基卤化镁在NiCl2(dppp)催化下,在有机溶剂中反应生成3-环丙基氯苯;
第二步:3-环丙基氯苯与四羟基二硼在NiCl2(dppp)催化下,在有机溶剂中反应后得到3-环丙基苯硼酸。
进一步地,在上述技术方案中,所述第一步中,采用环丙基硼酸时,加入无机碱偶联;其中:3-氯溴苯、环丙基硼酸、PdCl2(dppf)与无机碱投料摩尔比为1.0:1.0-1.2:0.01-0.03:1.5-3.0。
进一步地,在上述技术方案中,所述无机碱选自:碳酸钾、碳酸钠、磷酸钾或碳酸铯。
进一步地,在上述技术方案中,所述第一步中,采用与环丙基溴化镁时:3-氯溴苯、环丙基溴化镁、NiCl2(dppp)摩尔比为1.0:2.0-3.0:0.03-0.2。
进一步地,在上述技术方案中,所述第一步中,反应温度为0-120℃。
进一步地,在上述技术方案中,所述第一步中,有机溶剂选自:MTBE、1,4-二氧六环、四氢呋喃、甲苯、DMSO或DMF。
进一步地,在上述技术方案中,所述第二步偶联反应中,还加入三苯基膦和有机碱;其中,3-环丙基氯苯、四羟基二硼、NiCl2(dppp)、有机碱、三苯基膦投料摩尔比为1.0:1.0-2.0:0.01-0.05:3-6:0.02-0.1。
进一步地,在上述技术方案中,所述第二步中,有机碱选自:三乙胺,二异丙基乙基胺、四甲基乙二胺或者四甲基胍;反应温度控制在20-90℃。
进一步地,在上述技术方案中,所述第二步中,有机溶剂选自乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇单甲醚、四氢呋喃、二氧六环或环戊基甲基醚。
进一步地,在上述技术方案中,所述第二步中,3-环丙基苯硼酸采用醇溶解,然后加水析出,提纯产品至99.8%以上纯度。
本发明还对采用NiCl2(dppp)将两步反应合在一起进行了工艺简化,在反应结束后,先加入醇溶剂将剩余格氏试剂淬灭后,再加入有机碱,随着反应进行再分批将四羟基二硼加入,收率比分步法可提高11-14%。
四羟基二硼由于自身的特点,在醇类溶剂中容易自身缓慢分解,产生氢气。一次性加入四羟基二硼的方式,随着反应规模增加,需要额外补入四羟基二硼至约2.0当量时,反应方可进行完全。然而,采用额外加入乙二醇或丙二醇时,一次性加入和分批加入,对收率基本没有影响,加入1.1当量即可达到反应完全。推测原因可能是二乙醇或丙二醇与四羟基二硼形成了环酯,达到动态平衡,有利于四羟基二硼的稳定。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明的反应条件温和,不需要使用危险系数高的正丁基锂,对设备要求低,易于实现工业化生产。
2、本发明中采用金属镍两步偶联方法,成本较低,反应结束后,通过过滤可以将催化剂除去,具备竞争优势。
3、产品采用加入醇溶解,然后加水析出的方法,可将产品提纯至99.8%以上。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤:
第一步:250mL三口瓶,配备好温度计和冷凝管,氮气保护下,投入3-氯溴苯9.57g(0.05mol)、1,4-二氧六环70mL和水15mL,开启搅拌,依次向反应瓶加入磷酸钾31.84g(0.15mol)、PdCl2(dppf)1.83g(0.0025mol)和环丙基硼酸6.44g(0.075mol)。投料完毕,氮气置换三次,开启加热在80℃下反应4.0h。送样,气相检测3-氯溴苯原料残留无变化停止反应,加入乙酸乙酯萃取,有机层硅藻土过滤,将溶剂蒸干后,接着升温减压蒸馏得到3-环丙基氯苯6.94g(0.045mol),收率为91.0%,1H NMR(CDCl3,400MHz):δ7.21-7.12(m,2H),7.07(s,1H),6.97(d,J=7.5Hz,1H),1.92-1.86(m,1H),1.03-0.98(m,2H),0.74-0.69(m,2H)。
第二步:250mL三口瓶,配备好温度计和冷凝管,氮气保护下,投入3-氯环丙基苯6.33g(0.041mol)和乙醇80mL中,开启搅拌依次加入NiCl2(dppp)1.12g(2.07mmol)、三苯基膦1.09g(4.15mmol)、四羟基二硼5.56g(0.062mol)、三乙胺16.60g(0.16mol)。投料完毕,氮气置换三次,氮气保护下保持30℃搅拌反应6.0h。液相检测3-氯环丙基苯残留无变化停止加热,浓缩反应液,浓缩液加入乙酸乙酯,硅藻土过滤,滤液减压浓缩至干,加入甲醇3.5mL,搅拌下,完全溶解后,再加入25mL水搅拌至固体全部析出,过滤,干燥后得到3-环丙基苯硼酸5.91g(0.036mol),收率为88.0%,纯度99.90%。1H NMR(CD3OD,400MHz):δ7.51-7.44(1H,m),7.37-7.29(1H,m),7.24-7.15(1H,m),7.11-7.06(1H,m),1.95-1.84(1H,m),0.98-0.88(2H,m),0.69-0.62(2H,m)。
实施例2
本实施例包括以下步骤:
第一步:250mL三口瓶,配备好温度计和冷凝管,氮气保护下,投入3-氯溴苯9.57g(0.05mol)、四氢呋喃64mL和水16mL,开启搅拌,依次向反应瓶加入碳酸钾20.7g(0.15mol)、PdCl2(dppf)1.10g(0.0015mol)和环丙基硼酸6.44g(0.075mol)。投料完毕,氮气置换三次,开启加热在60℃下反应4.0h。送样,气相检测3-氯溴苯原料残留无变化停止反应,加入乙酸乙酯萃取,有机层硅藻土过滤,将溶剂蒸干后,接着升温减压蒸馏得到3-氯环丙基苯6.71g(0.043mol),收率为88.0%;
第二步:250mL三口瓶,配备好温度计和冷凝管,氮气保护下,投入间氯环丙基苯6.33g(0.041mol)和异丙醇78mL中,开启搅拌依次加入NiCl2(dppp)0.56g(1.03mmol)、三苯基膦0.54g(2.07mmol)、四羟基二硼4.41g(0.049mol)、二异丙基乙基胺21.19g(0.16mol)。投料完毕,氮气置换三次,氮气保护下保持40℃搅拌反应5.0h。液相检测3-氯环丙基苯残留无变化停止加热,浓缩反应液,浓缩液加入乙酸乙酯,硅藻土过滤,滤液减压浓缩至干,加入乙醇4.0mL,搅拌下,完全溶解后,再加入30mL水搅拌至固体全部析出,过滤,干燥后得到3-环丙基苯硼酸5.54g(0.034mol),收率为83.5%,纯度99.88%。
实施例3
本实施例包括以下步骤:
第一步:250mL三口瓶,配备好温度计和冷凝管,氮气保护下,投入3-氯溴苯9.57g(0.05mol)、DMF 65mL和水15mL,开启搅拌,依次向反应瓶加入碳酸钠10.60g(0.10mol)、PdCl2(dppf)0.37g(0.0005mol)和环丙基硼酸4.72g(0.055mol)。投料完毕,氮气置换三次,开启加热在120℃下反应8.0h。送样,气相检测3-氯溴苯原料残留无变化停止反应,加入乙酸乙酯萃取,有机层硅藻土过滤,将溶剂蒸干后,接着升温减压蒸馏得到3-氯环丙基苯6.52g(0.042mol),收率为85.5%;
第二步:250mL三口瓶,配备好温度计和冷凝管,氮气保护下,投入间氯环丙基苯6.33g(0.041mol)和四氢呋喃68mL中,开启搅拌依次加入NiCl2(dppp)0.44g(0.82mmol)、三苯基膦0.43g(1.64mmol)、四羟基二硼5.56g(0.062mol)、四甲基乙二胺23.82g(0.205mol)。投料完毕,氮气置换三次,氮气保护下保持50℃搅拌反应8.0h。液相检测3-氯环丙基苯残留无变化停止加热,浓缩液加入乙酸乙酯,硅藻土过滤,滤液减压浓缩至干,加入乙醇4.0mL,搅拌下,完全溶解后,再加入30mL水搅拌至固体全部析出,过滤,干燥后得到3-环丙基苯硼酸5.65g(0.035mol),收率为85.1%,纯度99.87%。
实施例4
本实施例包括以下步骤:
第一步:250mL三口瓶,配备好温度计和冷凝管,氮气保护下,投入制备好的环丙基溴化镁的四氢呋喃溶液(1.0mol/L,100mL)、NiCl2(dppp)1.83g(0.0025mol)和三苯基膦1.31g(0.005mol),冰浴降温至0-5℃,保持0-5℃开始滴加3-氯溴苯9.57g(0.05mol)、,滴加大约需要1.0h,滴加完毕,升温至25℃搅拌4.0h。送样,气相检测3-氯溴苯原料残留无变化停止反应,加入稀盐酸淬灭反应,乙酸乙酯萃取,有机层硅藻土过滤,将溶剂蒸干后,接着升温减压蒸馏得到3-氯环丙基苯6.64g(0.043mol),收率为87%;
第二步:参考实施例1第二步。
实施例5
本实施例包括以下步骤:
250mL三口瓶,配备好温度计和冷凝管,氮气保护下,投入制备好的环丙基溴化镁的四氢呋喃溶液(1.0mol/L,100mL)、NiCl2(dppp)1.83g(0.0025mol)、三苯基膦1.31g(0.005mol)冰浴降温至0-5℃,保持0-5℃开始滴加3-氯溴苯9.57g(0.05mol),滴加大约需要1.0h,滴加完毕,升温至25℃搅拌4.0h。送样,气相检测3-氯溴苯原料残留无变化停止反应,加入少量甲醇淬灭过量的格氏试剂。氮气保护下向反应体系加入三乙胺15.2g(0.15mol)、四羟基二硼6.7g(0.75mol),反应体系加热至50℃,搅拌反应4.0h,送样检测有大量的中间体残留,分两次补加四羟基二硼2.24g(0.05mol),继续反应3.0h,送样检测至中间体3-氯环丙基苯残留无变化停止加热,浓缩反应液,浓缩液加入乙酸乙酯,有机层硅藻土过滤,滤液减压浓缩至干,加入甲醇3.5mL,搅拌下,完全溶解后,再加入25mL水搅拌至固体全部析出,过滤,干燥后得到3-环丙基苯硼酸7.48g(0.046mol),总收率为92.4%,纯度99.90%。
实施例6
本实施例包括以下步骤:
250mL三口瓶,配备好温度计和冷凝管,氮气保护下,投入制备好的环丙基溴化镁的四氢呋喃溶液(1.0mol/L,100mL)、NiCl2(dppp)1.83g(0.0025mol)、三苯基膦1.31g(0.005mol)冰浴降温至0-5℃,保持0-5℃开始滴加3-氯溴苯9.57g(0.05mol),滴加大约需要1.0h,滴加完毕,升温至25℃搅拌4.0h。送样,气相检测3-氯溴苯原料残留无变化停止反应,加入少量甲醇淬灭过量的格氏试剂。氮气保护下向反应体系加入三乙胺15.2g(0.15mol)、四羟基二硼4.93g(0.055mol)、乙醇30.5g和乙二醇3.72g(0.06mol),反应体系加热至50℃,搅拌反应4.0h。送样检测至中间体3-氯环丙基苯残留无变化停止加热,浓缩反应液,浓缩液加入乙酸乙酯,有机层硅藻土过滤,滤液减压浓缩至干,加入甲醇4.5mL,搅拌下,完全溶解后,再加入30mL水搅拌至固体全部析出,过滤,干燥后得到3-环丙基苯硼酸7.57g(0.047mol),总收率为93.5%,纯度99.92%。
实施例7
本实施例包括以下步骤:
250mL三口瓶,配备好温度计和冷凝管,氮气保护下,投入制备好的环丙基溴化镁的四氢呋喃溶液(1.0mol/L,100mL)、NiCl2(dppp)1.83g(0.0025mol)、三苯基膦1.31g(0.005mol)冰浴降温至0-5℃,保持0-5℃开始滴加3-氯溴苯9.57g(0.05mol),滴加大约需要1.0h,滴加完毕,升温至25℃搅拌4.0h。送样,气相检测3-氯溴苯原料残留无变化停止反应,加入少量甲醇淬灭过量的格氏试剂。氮气保护下向反应体系加入三乙胺15.2g(0.15mol)、四羟基二硼4.93g(0.055mol)、乙醇30.5g和乙二醇6.83g(0.11mol),反应体系加热至50℃,搅拌反应4.0h。送样检测至中间体3-氯环丙基苯残留无变化停止加热,浓缩反应液,浓缩液加入乙酸乙酯,有机层硅藻土过滤,滤液减压浓缩至干,加入甲醇4.5mL,搅拌下,完全溶解后,再加入30mL水搅拌至固体全部析出,过滤,干燥后得到3-环丙基苯硼酸7.56g(0.047mol),总收率为93.3%,纯度99.92%
实施例8
本实施例包括以下步骤:
250mL三口瓶,配备好温度计和冷凝管,氮气保护下,投入制备好的环丙基溴化镁的四氢呋喃溶液(1.0mol/L,100mL)、NiCl2(dppp)1.83g(0.0025mol)、三苯基膦1.31g(0.005mol)冰浴降温至0-5℃,保持0-5℃开始滴加3-氯溴苯9.57g(0.05mol),滴加大约需要1.0h,滴加完毕,升温至25℃搅拌4.0h。送样,气相检测3-氯溴苯原料残留无变化停止反应,加入少量甲醇淬灭过量的格氏试剂。氮气保护下向反应体系加入三乙胺15.2g(0.15mol)、四羟基二硼4.93g(0.055mol)、乙醇30.5g和丙三醇5.52g(0.06mol),反应体系加热至50℃,搅拌反应4.0h。送样检测至中间体3-氯环丙基苯残留无变化停止加热,浓缩反应液,浓缩液加入乙酸乙酯,有机层硅藻土过滤,滤液减压浓缩至干,加入甲醇4.5mL,搅拌下,完全溶解后,再加入30mL水搅拌至固体全部析出,过滤,干燥后得到3-环丙基苯硼酸7.47g(0.046mol),总收率为92.2%,纯度99.94%。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
2.根据权利要求1所述3-环丙基苯硼酸的合成方法,其特征在于:所述第一步中,采用环丙基硼酸时,加入无机碱偶联;其中:3-氯溴苯、环丙基硼酸、PdCl2(dppf)与无机碱投料摩尔比为1.0:1.0-1.2:0.01-0.03:1.5-3.0。
3.根据权利要求2所述3-环丙基苯硼酸的合成方法,其特征在于:所述无机碱选自:碳酸钾、碳酸钠、磷酸钾或碳酸铯。
4.根据权利要求1所述3-环丙基苯硼酸的合成方法,其特征在于:所述第一步中,采用与环丙基溴化镁时:3-氯溴苯、环丙基溴化镁、NiCl2(dppp)摩尔比为1.0:2.0-3.0:0.03-0.2。
5.根据权利要求2或4所述3-环丙基苯硼酸的合成方法,其特征在于:所述第一步中,反应温度为0-120℃。
6.根据权利要求1所述的一种3-环丙基苯硼酸的合成方法,其特征在于:所述第一步中,有机溶剂选自:MTBE、1,4-二氧六环、四氢呋喃、甲苯、DMSO或DMF。
7.根据权利要求1所述3-环丙基苯硼酸的合成方法,其特征在于:所述第二步偶联反应中,还加入三苯基膦和有机碱;其中,3-环丙基氯苯、四羟基二硼、NiCl2(dppp)、有机碱、三苯基膦投料摩尔比为1.0:1.0-2.0:0.01-0.05:3.0-6.0:0.02-0.1。
8.根据权利要求7所述3-环丙基苯硼酸的合成方法,其特征在于:所述第二步中,有机碱选自:三乙胺、二异丙基乙基胺、四甲基乙二胺或者四甲基胍;反应温度控制在20-90℃。
9.根据权利要求1所述3-环丙基苯硼酸的合成方法,其特征在于:所述第二步中,3-环丙基苯硼酸采用醇溶解,然后加水析出,提纯产品至99.8%以上纯度。
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