CN110818677A - 环己烷衍生物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环己烷衍生物的制备方法,包括下述步骤:(1)2‑(4‑氨基环己基)乙酸乙酯与N,N‑二甲氨基甲酰氯进行酰化反应,生成2‑(4‑(3,3‑二甲基脲基)环己基)乙酸乙酯;(2)2‑(4‑(3,3‑二甲基脲基)环己基)乙酸乙酯发生还原反应,生成3‑(4‑(2‑羟基乙基)环己基)‑1,1‑二甲基脲SM01B;(3)化合物SM01B经反应生成化合物SM01A;(4)化合物SM01A或SM01B与化合物SM02进行亲核取代反应,得到环己烷衍生物。本发明的产品中单甲基杂质含量低、收率高,有利于工业规模生产。
Description
技术领域
本发明属于药物合成领域,具体涉及一种环己烷衍生物的制备方法。
背景技术
CN106518841A中公开了一类环己烷衍生物或其立体异构体或盐,这些环己烷衍生物的结构如下式IB所示:
其中X为N或C;R为:
这些环己烷衍生物对多巴胺D3受体、5-羟色胺具有较强亲和力,而对D2受体亲和力较弱,表现出对D3/D2受体的高选择性,有较强的抗精神分裂症症状作用,并且仅有极低的毒性,安全性好,可用于制备神经精神类疾病药物。
在CN106518841A中,由哌嗪与R-Br对接形成式IV化合物,进而反应制得该些环己烷衍生物。然而,后续实验中发现,该反应会形成较多的双取代杂质。
此外,在CN106518841A中,在最后一步对接N,N-二甲氨基甲酰氯,然而,该步反应存在反应不完全的情况,并且产物中杂质较多,尤其是存在大量的掉甲基杂质。如何避免副产物的产生、提高产品收率是个急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的产物收率低、杂质含量高、纯度低等缺陷,本发明经过研究和反复试验,开发出一种合成式IB所示环己烷衍生物的新工艺,提供了一种单甲基杂质imp1和二聚物imp6杂质含量少、收率高的制备方法。具体而言,本发明采用以下技术方案。
一种制备式IB所示环己烷衍生物的方法,包括以下步骤:
(1)2-(4-氨基环己基)乙酸乙酯与N,N-二甲氨基甲酰氯进行酰化反应,生成2-(4-(3,3-二甲基脲基)环己基)乙酸乙酯;
(2)2-(4-(3,3-二甲基脲基)环己基)乙酸乙酯发生还原反应,生成式SM01B所示化合物3-(4-(2-羟基乙基)环己基)-1,1-二甲基脲(或称2-(4-(3,3-二甲基脲)环己基)乙醇);
(3)任选地,化合物SM01B经反应生成化合物SM01A;其中L为离去基团,较佳地为-OTs、-OMs、-Br、-Cl或-I;
(4)化合物SM01A或者化合物SM01B,与化合物SM02或化合物SM02的盐进行亲核取代反应,即得化合物IB;
合成路线为:
其中R为:
在一种实施方式中,步骤(1)中所述酰化反应在碱存在的条件下进行,所用的碱选自有机碱比如:三乙胺、DIPEA、DBU等;无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠,碱的当量为1~10eq。
上述步骤(1)中所述酰化反应的溶剂优选自二氯甲烷、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、DMF、乙腈、甲苯或者它们两种以上的混合物。
上述步骤(1)中所述酰化反应的反应温度优选为-20~100℃,反应时间优选为1-48h。
在一种实施方式中,上述步骤(2)中所述还原反应的还原剂选自硼氢化钠和/或硼氢化钾,还原剂的当量为1~10eq。
上述步骤(2)中所述还原反应的溶剂优选自甲醇、四氢呋喃、乙醇或者它们两种以上的混合物。
上述步骤(2)中所述还原反应的反应温度优选为-20~100℃,反应时间优选为1-48h。
在一种实施方式中,上述步骤(3)中所述反应的试剂选自对甲苯磺酰氯、甲磺酰氯、NBS、二氯亚砜、三氯氧磷、碘或三溴化磷。
上述步骤(3)中所述反应一般在碱存在下进行,所述碱优选自三乙胺、二异丙基乙基胺和咪唑中的一种或多种。
上述步骤(3)中所述反应的溶剂选自二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、氯仿、或者它们两种以上的混合物。
上述步骤(3)中所述反应的反应温度优选为-20~180℃,反应时间优选为1-48h。
在一种实施方式中,上述步骤(4)中,当SM01A与SM02或其盐进行反应时,所述亲核取代反应一般在碱存在下进行,所述碱优选自碳酸钾、碳酸钠、三乙胺和二异丙基乙基胺中的一种或多种。
上述步骤(4)中,当SM01A与SM02或其盐进行反应时,所述亲核取代反应的溶剂优选自乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、或者它们两种以上的混合物。
上述步骤(4)中,当SM01A与SM02或其盐进行反应时,所述亲核取代反应的反应温度优选为-20~180℃,反应时间优选为1-48h。
在另一种实施方式中,上述步骤(4)中,当SM01B与SM02或其盐进行反应时,所述亲核取代反应一般是在钌催化剂例如Ru3(CO)12的催化下进行,膦配体优选自Xantphos、Ruphos或Xphos等。
上述步骤(4)中,当SM01B与SM02或其盐进行反应时,所述亲核取代反应的溶剂优选自甲苯、二甲苯、或者它们的混合物。
上述步骤(4)中,当SM01B与SM02或其盐进行反应时,所述亲核取代反应的反应温度优选为-20~180℃,反应时间优选为1-48h。
在一种实施方式中,上述步骤(4)中,除化合物SM01A或者化合物SM01B外,另一反应原料为化合物SM02或者化合物SM02的盐。其中化合物SM02的盐优选自盐酸盐、硫酸盐、醋酸盐、磺酸盐、甲磺酸盐或对甲苯磺酸盐,更佳地为盐酸盐。
化合物SM02或其盐可按本领域常规方法制得。例如,SM02化合物的盐可由SM02化合物与酸反应制得,所述酸选自盐酸、硫酸、醋酸、磺酸、甲磺酸或对甲苯磺酸;或者,也可以由下式的SM02-A直接反应制得。相应地,SM02游离碱可以由SM02-A直接反应制得,或者,也可以由SM02-A的盐进一步游离制得。
在一种实施方式中,化合物SM02可以通过R-X与哌嗪进行偶联反应制得,合成路线为:
其中X为Cl、Br或I,优选X为Br。
按本领域常识,上述偶联反应一般是在钯催化剂的催化下,在强碱性物质的存在下进行。所述偶联反应的温度优选为50-150℃,哌嗪与R-X的摩尔比优选为1-5:1。
上述钯催化剂优选自Pd2(dba)3、四三苯基膦钯或dppf二氯化钯,膦配体为BINAP。所述强碱性物质优选自叔丁醇钾、叔丁醇钠、碳酸钾或碳酸铯。
在另一种可选的实施方式中,化合物SM02还可以通过包含下述步骤的方法制得:
①R-X与Pg-哌嗪进行偶联反应,生成SM02-A;
②SM02-A脱保护,得到化合物SM02,
合成路线为:
其中X为Cl、Br或I,优选X为Br;Pg是氨基保护基,优选自苄基Bn、甲酸苄酯CBz或叔丁氧羰基Boc。
按本领域常识,上述步骤①中所述偶联反应一般是在钯催化剂催化下进行,所述钯催化剂优选自Pd2(dba)3、四三苯基膦钯或dppf二氯化钯,膦配体为BINAP。
优选地,步骤①中所述偶联反应在碱存在下进行,所用的碱优选自叔丁醇钾、叔丁醇钠、碳酸钾或碳酸铯。
上述步骤①中所述偶联反应的溶剂优选自甲苯、二甲苯或者它们的混合物。
上述步骤①中所述偶联反应的反应温度优选为-20~180℃,反应时间优选为1-48h。
优选地,步骤②中所述脱保护反应一般在酸存在下进行,所用的酸优选自氯化氢(比如氯化氢乙醇溶液)、盐酸、硫酸或对甲苯磺酸。
上述步骤②中所述脱保护反应所用的溶剂优选自二氯甲烷、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、甲醇、乙醇、乙酸乙酯或者它们两种以上的混合物。
上述步骤②中所述脱保护反应温度优选为-80~100℃,反应时间优选为1-48h。
更具体地,步骤②中所述脱保护反应当Pg为叔丁氧羰基Boc时,加入酸来脱氨基保护基,所述酸为氯化氢有机溶液(比如氯化氢乙醇溶液)或三氟乙酸等;或者,当Pg为苄基Bn或甲酸苄酯CBz时,使用钯碳加氢来脱氨基保护基,加氢压力为0.1-1Mpa。
本发明制备的环己烷衍生物IB大大降低了二聚体杂质imp6以及单甲基杂质imp1的含量,几乎检测不出,而且反应条件温和,易于控制,操作简单、安全,因而更适合工业化大规模生产。
具体实施方式
本文中,有时将术语“式X所示化合物”表述为“化合物X”,这是本领域技术人员能够理解的。比如式SM01A所示化合物和化合物SM01A都是指代相同的化合物。类似地,式IB所示化合物和化合物IB都是指代相同的化合物。
本文中,化合物imp6和imp8属于二聚体杂质,化合物imp1属于单甲基杂质(或称掉甲基杂质、去甲基杂质、单杂)。
在优选的实施方式中,在上述各步骤反应完成后,可按本领域常识进行过滤、洗涤、干燥等纯化操作。
应理解,当式IB的环己烷衍生物具有特定的立体构型,则按照本领域常识,化合物SM01以及其相应的反应原料都具有相对应的立体构型。例如,在一具体实施方式中,式IB化合物为N’-[反式-4-[2-[7-(苯并[b]噻吩)-7-哌嗪基]乙基]环己基]-N,N-二甲基脲(下式IB-1)时,则SM01为1,1-二甲基-3-(反式-4-(2-氧代乙基)环己基)脲,可采用反式-2-(4-氨基环己基)乙酸乙酯制备该SM01。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
需说明的是,发明人还对包括CN106518841A在内的现有技术方法进行了验证,实验表明现有技术的方法中最后一步上脲基团,产物均存在单甲基杂质imp1;且采用烷基化路线先上脲,产物中均存在脲基团被亲核取代的二聚杂质imp6。
本发明的积极进步效果在于:本发明的制备方法能够以高收率制备得到式IB的环己烷衍生物,并且产物二聚体杂质imp6以及单甲基杂质imp1含量低(未检出)。而且,反应条件温和,易于控制,因而操作简单、安全。
以下通过实施例进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于举例说明目的,而不是对本发明的限制。本领域技术人员根据本发明构思对其作出的各种改变或调整,均应落入本发明的保护范围内。
本文中涉及到多种物质的添加量、含量及浓度,其中所述的百分含量,除特别说明外,皆指质量百分含量。
本文的实施例中,如果对于反应温度或操作温度没有做出具体说明,则该温度通常指室温(15-30℃)。
实施例
试剂:本发明实施例中使用的反应物和催化剂均为化学纯,可直接使用或根据需要经过简单纯化;有机溶剂等均为分析纯,直接使用。试剂均购自中国医药(集团)上海化学试剂公司。
检测仪器:
核磁共振仪型号:Bruker avance HD 600MHz,Bruker avance III 400MHz;
质谱仪(液质联用(LCMS)),型号:Agilent 6120B,检测器为DAD。
实施例1化合物SM01B-1和SM01A-1的制备
反式-2-(4-(3,3-二甲基脲)环己基)乙酸乙酯的制备:
于500ml单口烧瓶中,加入反式-2-(4-氨基环己基)乙酸乙酯盐酸盐(44.2g,0.2mol),三乙胺(84ml,0.6mol,3eq),二氯甲烷(250ml)混合搅拌,冰浴冷却至10℃以下,滴加N,N-二甲氨基甲酰氯的二氯甲烷溶液(N,N-二甲氨基甲酰氯32.2g,0.3mol,1.5eq溶于50ml二氯甲烷中)滴毕,自然升温,搅拌反应2h。取样检测原料反应完全,将反应液倒入100ml冰冷的1N稀盐酸中搅拌30min,分液,水相用二氯甲烷(100ml*2)萃取,合并有机相,依次用饱和碳酸氢钠水溶液、饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干得白色固体55g,即为反式-2-(4-(3,3-二甲基脲)环己基)乙酸乙酯。
反式-2-(4-(3,3-二甲基脲)环己基)乙醇(化合物SM01B-1)的制备:
于1L单口烧瓶中,加入上述反式-2-(4-(3,3-二甲基脲)环己基)乙酸乙酯(55g,0.2mol),四氢呋喃(500ml),搅拌溶清。分批加入硼氢化钠(38g,1mol,5eq)。加毕,搅拌15min后,滴加甲醇(250ml)。滴毕,升温回流反应过夜,取样检测原料反应完全,停止加热,待反应冷却至室温后,旋干反应液,残留物加水(300ml)和乙酸乙酯(250ml)搅拌溶清,分液,水相乙酸乙酯(150ml*2)萃取,合并有机相,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干得白色固体31.2g,即为化合物SM01B-1。
反式-2-(4-(3,3-二甲基脲)环己基)乙基-4甲基苯磺酸酯(化合物SM01A-1)的制备:
于100ml单口烧瓶中,加入化合物SM01B(3.3g,0.0154mol),三乙胺(4.7g,0.0463mol,3eq),二氯甲烷(40ml)混合搅拌,分批加入对甲苯磺酰氯(3.5g,0.0185mol,1.2eq)。加毕,搅拌反应过夜。取样检测原料反应完全后,将反应液倒入冰的1N稀盐酸(50ml)中,搅拌15min,分液,水相用二氯甲烷(40ml*2)萃取,合并有机相,一次用饱和碳酸氢钠水溶液,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干,得粗品,经柱层析纯化,洗脱剂:石油醚:乙酸乙酯=1:1~0:1,得到白色固体2.6g,即为化合物SM01A-1。
实施例2化合物SM02-1的制备
于500ml单口烧瓶中,加入7-溴苯并噻吩(21.2g,0.1mol),Boc哌嗪(20.5g,0.11mol,1.1eq),叔丁醇钾(16.8g,0.15mol,1.5eq),甲苯(300ml),混合搅拌,氮气置换3次。加入BINAP(3.74g),Pd2(dba)3(2g)后,氮气置换3次。放入油浴中升温至100℃,搅拌反应过夜(8h)。取样点板(展开剂:石油醚:乙酸乙酯=10:1),原料基本反应完全。停止加热,待反应液冷却至室温后,硅藻土抽滤,滤饼用甲苯(300ml)淋洗,合并滤液,饱和食盐水洗涤,旋干(水浴45℃~60℃)得到棕红色油状物38g。经柱层析纯化,洗脱剂:石油醚:乙酸乙酯=50:1~30:1,得到淡黄色油状物21.2g,即为化合物SM02-A1。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.55 1H d,7.42 1H d,7.33 2H m,6.93 1H d,3.67 4Hm,3.17 4H m,1.51 9H s
于500L单口烧瓶中,加入上述中间体SM02-A(21.2g),氯化氢乙醇溶液(20ml),无水乙醇(150ml)混合,油浴55℃加热反应2h,反应过程中有白色固体析出。取样点板(展开剂:石油醚:乙酸乙酯=10:1),原料基本反应完全。停止加热,待反应液冷却至室温后,抽滤,滤饼用乙醇淋洗,烘干后得到类白色固体15g,即为化合物SM02-1盐酸盐。
上述15g盐酸盐经氢氧化钠溶液游离后,DCM萃取,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤旋干后,得到黄色油状物12g,即为1-(苯并[b]噻吩-7-基)哌嗪(SM02-1)。
实施例3化合物IB-1的制备
于100ml单口烧瓶中,加入化合物SM01A-1(1.47g,0.004mol),化合物SM02-1(0.96g,0.0044mol,1.1eq),碳酸钾(1.1g,0.008mol,2eq),乙腈(40ml),混合搅拌,油浴75℃加热反应过夜。取样检测,原料反应完全后,停止加热。待反应液冷却至室温后,旋干溶剂,残留物加水(50ml)和二氯甲烷(30ml)搅拌溶清,分液。水相用二氯甲烷(50ml*2)萃取,合并有机相,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干,得到棕色固体2.5g。经柱层析纯化,洗脱剂:二氯甲烷:甲醇=50:1~30:1,得淡黄色固体1.8g,经乙酸乙酯重结晶,得到白色固体0.8g,即为化合物IB-1。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.52 1H d,7.41 1H d,7.32 2H m,6.94 1H d,4.12 1Hd,3.59 1H m,3.29 4H s,2.88 6H s,2.72 4H m,2.50 2H m,2.03 2H m,1.79 2H m,1.502H m,1.26 1H m,1.11 4H m;
MS(EI)m/z:M+1=415
HPLC:IB-1,86.35%;二聚物杂质imp8,13.22%。
产物中未检出掉甲基杂质imp1和双取代杂质imp6。
另一种方法制备化合物IB-1:
于100ml单口烧瓶中,加入化合物SM01B(2.14g,0.01mol),化合物SM02游离碱(2.4g,0.011mol,1.1eq),Ru3(CO)12(0.25g,0.0004mol,0.04eq),Xantphos(0.35g,0.0006mol,0.06eq),甲苯(20ml)混合搅拌。氮气置换后,加热回流反应过夜。旋干溶剂,柱层析纯化,洗脱剂:二氯甲烷:甲醇=50:1~30:1,得到淡黄色固体2g,上述固体用乙酸乙酯重结晶,得到白色固体0.8g,即为化合物IB-1。
实施例4-8合成不同R取代基的IB化合物
参照实施例1-3中的合成方法,按下述合成路线合成不同R取代基的IB化合物。相应的结构和收率见下表1。
表1、多种IB化合物的收率
经HPLC检测,实施例4-8所制得的产物中无单杂imp1和二聚体杂质imp6,IB化合物占85%以上。
对比例1用其他合成路线制备化合物IB-1
于2L单口烧瓶中,加入化合物A(100g),无水甲醇700ml,混合搅拌,加入氯化氢乙醇溶液(100ml)后,油浴升温55℃搅拌反应,随着反应有白色固体析出,反应2h后,取样检测中间体A反应完全,停止加热,待反应液冷却至室温后,抽滤,滤饼用乙醇淋洗,烘干后得到中间体B,类白色固体85g。
于2L单口烧瓶中,加入中间体B(62.28g,0.15mol),氢氧化钠水溶液(氢氧化钠60g,1.5mol,10eq,溶于375ml水中),二氯甲烷(375ml),混合,加入四丁基溴化磷(6g),搅拌溶清。冰浴冷却至5℃,滴加二甲氨基甲酰氯(64.2g,0.6mol,4eq),约45min滴完。滴毕,于25℃油浴升温搅拌反应过夜(8h)。取样检测,原料基本反应完全,反应液分液,水相用二氯甲烷(200ml*2)萃取,合并有机相,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干得到IB-1粗品100g,淡黄色粘稠固体。
HPLC:10.62min(imp1)32.25%;12.63min(IB-1)61.35%;29.52min(imp6)0.28%。
IB-1粗品经柱层析纯化,洗脱剂:二氯甲烷:甲醇=50:1~30:1,得到淡黄色固体80g,上述固体用800ml乙酸乙酯重结晶,得到IB-1白色固体35g。
HPLC:imp1 0.06%;目的产物99.64%;imp6 0.29%。
该路线最后一步中,与二甲氨基甲酰氯的反应,粗品中有约30%的单甲基杂质imp1,采用柱层析和乙酸乙酯重结晶进行纯化,均无法将该杂质降到0.05%以下。
上述实验表明,本发明的方法制备的产物中未检出imp6和单甲基杂质imp1,而且后处理简单,能够显著降低生产成本,因而更适合工业化大规模生产。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,L选自-OTs、-OMs、-Br、-Cl或-I。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中所述酰化反应在碱存在的条件下进行,所用的碱选自:三乙胺、DIPEA、DBU、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾和碳酸氢钠中的一种或多种,碱的当量为1~10eq。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)中所述还原反应的还原剂选自硼氢化钠和/或硼氢化钾,还原剂的当量为1~10eq。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)中所述反应的试剂选自对甲苯磺酰氯、甲磺酰氯、NBS、二氯亚砜、三氯氧磷、碘或三溴化磷;和/或,
步骤(3)在碱存在下进行,所述碱选自三乙胺、二异丙基乙基胺和咪唑中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(4)中,当SM01A与SM02或其盐进行反应时,所述亲核取代反应在碱存在下进行,所述碱选自碳酸钾、碳酸钠、三乙胺和二异丙基乙基胺中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(4)中,当SM01B与SM02或其盐进行反应时,所述亲核取代反应是在钌催化剂Ru3(CO)12的催化下进行,膦配体选自Xantphos、Ruphos或Xphos。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,化合物SM02通过R-X与哌嗪进行偶联反应制得,合成路线为:
其中X为Cl、Br或I。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述偶联反应是在钯催化剂的催化下,在强碱性物质的存在下进行,所述强碱性物质优选自叔丁醇钾、叔丁醇钠、碳酸钾或碳酸铯。
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