CN111303018A - 一种奥美拉唑中间体的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种奥美拉唑中间体的合成方法，更具体地说，它涉及奥美拉唑中间体的合成方法，其技术方案要点是：以3,5‑二甲基‑4‑硝基吡啶‑N‑氧化物为起始原料，经甲氧基化反应、甲基化反应、重排反应、氯化反应得到2‑氯甲基‑3，5‑二甲基‑4‑甲氧基吡啶。本发明的奥美拉唑中间体的合成方法，收率较高，可达78.9%。

Description

一种奥美拉唑中间体的合成方法
技术领域
本发明涉及奥美拉唑合成领域，更具体地说，它涉及一种奥美拉唑中间体的合成方法。
背景技术
奥美拉唑，主要用于十二指肠溃疡和卓-艾综合征，也可用于胃溃疡和反流性食管炎；静脉注射可用于消化性溃疡急性出血的治疗；与阿莫西林和克林霉素或与甲硝唑与克拉霉素合用，以杀灭幽门螺杆菌。2-氯甲基-3，5-二甲基-4-甲氧基吡啶是制备奥美拉唑的关键中间体。
Junggren等[US4255431]和Brandstrom等[US4620008]描述了奥美拉唑及其中间体2-氯甲基-3，5-二甲基-4-甲氧基吡啶盐酸盐的合成：
Figure BDA0002412331680000011
2001年，刘田春等[精细化工，2001，18(7)：388-390]在美国专利[US4472409，US5670526] 基础上描述了以2，3，5-三甲基吡啶为原料，经氧化、硝化“一锅法”合成2，3，5-三甲基 -4-硝基吡啶-N-氧化物；2，3，5-三甲基-4-硝基吡啶-N-氧化物经氯化得到2-氯甲基-4-硝基-3， 5-二甲基吡啶-N-氧化物[应用化学，2009，26(2)：178-181]：
Figure BDA0002412331680000012
2004年，徐宝财等[精细化工，2004，21(1)：67-69]描述了2，3，5-三甲基吡啶先通过用过氧化氢/冰醋酸氧化生成吡啶-N-氧化物；2，3，5-三甲基吡啶-N-氧化物再硝化和甲氧基取代；然后经乙酸酐酯化和水解得到2-羟甲基-3，5-二甲基-4-甲氧基吡啶，最后二氯亚砜氯代制备 2-氯甲基-3，5-二甲基-4-甲氧基吡啶盐酸盐，6步反应总收率37.4％：
Figure BDA0002412331680000021
2004年，戴桂元等[中国医药工业杂志，2004，35(5)：261-262]优化了反应条件及后处理工艺，制得奥美拉唑中间体2-氯甲基-3，5-二甲基-4-甲氧基吡啶盐酸盐，总收率63.6％：
Figure BDA0002412331680000022
2007年，马楠等[合成化学，2007，15(3)：385-387]描述了2，3，5-三甲基-4-甲氧基吡啶-N- 氧化物直接还原和氯化一步得到2-氯甲基-3，5-二甲基-4-甲氧基吡啶合成工艺：使用 POCl3/CH2 Cl2/Et3N体系氯化2，3，5-三甲基-4-甲氧基吡啶-N-氧化物，得到2-氯甲基-3，5- 二甲基-4-甲氧基吡啶，合成工艺总收率67.8％：
Figure BDA0002412331680000023
2012年，英君伍在硕士论文中没有采用马楠等报道的2，3，5-三甲基-4-甲氧基吡啶-N-氧化物直接还原和氯化一步法得到2-氯甲基-3，5-二甲基-4-甲氧基吡啶的合成工艺；英君伍[双氧水催化氧化法合成奥美拉唑的研究[D].大连理工大学，2012]描述还是使用POCl3作氯化剂，2， 3，5-三甲基-4-甲氧基吡啶-N-氧化物经乙酸酐取代、水解和POCl3氯化等三步反应制得2-氯甲基-3，5-二甲基-4-甲氧基吡啶盐酸盐，POCl3氯化得到的2-氯甲基-3，5-二甲基-4-甲氧基吡啶盐酸盐不经过分离处理直接与苯并咪唑中间体合成硫醚。描述的前五步反应收率如下：
Figure BDA0002412331680000031
李祖文等[山西化工，2005，25(4)：9-10]描述了以3，5-二甲基吡啶为起始原料的合成方法， 4-位甲氧基化后，在2位引入羟甲基，再氯化合成2-氯甲基-3，5-二甲基-4-甲氧基吡啶盐酸盐，总收率25％-28％；从3,5-二甲基吡啶-N-氧化物开始计算产率则总收率在33％左右，合成路线如下：
Figure BDA0002412331680000032
以上发明合成路线的总收率整体而言并不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种奥美拉唑的中间体-2-氯甲基-3，5-二甲基-4-甲氧基吡啶的合成方法，整体收率较高。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种奥美拉唑中间体的合成方法，其特征在于：以3,5-二甲基-4-硝基吡啶-N-氧化物为起始原料，经甲氧基化反应、甲基化反应、重排反应、氯化反应得到，其中，各个步骤的反应式如下，
甲氧基化反应：
Figure BDA0002412331680000041
甲基化反应、重排反应：
Figure BDA0002412331680000042
氯化反应:
Figure BDA0002412331680000043
具体工艺步骤如下：
步骤1，甲基化反应：在甲氧基化反应釜中投入3,5-二甲基-4-硝基吡啶-N-氧化物和甲醇，搅拌溶解，升温至回流60～70℃，滴加30％甲醇钠甲醇溶液，3小时滴加结束，回流保温反应 12小时。降温至室温，将物料转至稀释釜中，加入水稀释，常压蒸馏回收甲醇，滴加酸类物质中和过量的甲醇钠，用多氯代烃萃取剂萃取，静置分层，得甲氧基化物多氯代烃溶液。
步骤2，甲基化反应、重排反应：在甲基化反应釜中投入甲氧基化物多氯代烃溶液，升温至50℃，滴加硫酸二甲酯，3小时滴加结束，升温至回流65-70℃保温反应3小时。先常压后减压蒸馏回收三氯甲烷，加入水稀释，将料液转至重排反应釜中，泵入有机溶剂，滴加50％过硫酸铵，升温至回流反应3小时，降温，转至水解釜中，常压蒸馏回收甲醇，加入强碱类物质分解过量的硫酸二甲酯和并加入甲苯，升温回流110℃反应3小时，降温，静置分层，得到羟甲基物甲苯溶液。
步骤3，氯化反应：在氯化反应会釜中泵入羟甲基物甲苯溶液，降温至0～5℃，滴加氯化亚砜或草酰氯，滴加时间约2小时，升温至30℃，保温反应2小时，减压蒸馏回收甲苯，加入有机溶剂，升至回流55-60℃打浆1小时，降温至0～5℃，离心，真空干燥得到奥美拉唑中间体。
通过上述技术方案，重排反应选用重排试剂过硫酸铵，在试验中发现，过硫酸铵能够极大地提高了收率，其反应更加温和，极大地减少了副反应的发生。另外步骤1、步骤2反应完进过处理后，都用溶剂萃取后直接做下一步反应，减少了中间损耗及提纯过程中蒸馏、结晶等设备，提高了产品收率，反应总收率78％左右。
优选的，所述甲基化反应过程中的各个物料的包含以下重量份所得到的配比：
3,5-二甲基-4-硝基吡啶-N-氧化物400份；
30％甲醇钠溶液500份；
甲醇1300份；
水1000份；
酸类物质25份；
多氯代烃萃取剂1500份；
所述酸类物质可以是乙酸、盐酸或硫酸中的任意一种，所述的多氯代烃萃取剂碳原子数在2 以下的多氯代烷烃。
通过上述技术方案，500份的30％甲醇钠溶液，再加入甲醇稀释，减少了副反应，将甲基化反应的收率提高至94％左右。
优选的，所述多氯代烃萃取剂为三氯甲烷、二氯甲烷或二氯乙烷中的一种。
通过上述技术方案，三氯甲烷、二氯甲烷或二氯乙烷都是下一步反应所需要的溶剂，用这几种溶剂萃取，能够提高收率，这样的操作过程中，不需要把中间体提纯处理，减少了物料损耗及设备使用，在提高收率的同时还降低了成本。
优选的，所述甲基化反应、重排反应过程中的各个物料的包含以下重量份所得到的配比：
三氯甲烷1800-1880份；
硫酸二甲酯300份；
水1000份；
有机溶剂1000份；
50％过硫酸铵水溶液1000份；
甲苯1500份；
强碱类物质200份；
所述的有机溶剂可以为甲醇、乙醇、丙酮或乙腈中的任意一种，所述的强碱类物质可以为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钾中的任意一种。
通过上述技术方案，上述各个物料配比和种类的选择，能够最大限度地减少副反应，把甲基化反应、重排反应的收率提高至93％左右。
优选的，所述氯化反应的中的各个物料的包含以下重量份所得到的配比：
甲苯1800-1860份；
氯化亚砜/草酰氯250份；
有机溶剂1500份；
所述有机溶剂可以为甲醇、乙醇、丙酮、乙腈中的任意一种。
通过上述技术方案，上述各个物料配比和种类的选择，能够最大限度地减少副反应，把氯化反应的收率提高至89％左右。
最优选的，上述氯化反应中，选用草酰氯作为氯化反应试剂。
通过上述技术方案，草酰氯的氯化效果好，副反应最少，能够将整个氯化反应步骤的收率提高至90％左右。
综上所述，本发明具有的有益效果为：
其一，该方法提取所得到的奥美拉唑中间体收率高，
其二，该种奥美拉唑中间体的合成方法能够适合于进行工业化合成。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1
一种奥美拉唑中间体的合成方法，以3,5-二甲基-4-硝基吡啶-N-氧化物为起始原料，经甲氧基化反应、甲基化反应、重排反应、氯化反应得到，其中，具体工艺步骤如下：
步骤1，甲基化反应：在甲氧基化反应釜中投入3,5-二甲基-4-硝基吡啶-N-氧化物(可以简称硝基物)和甲醇，搅拌溶解，升温至回流60～70℃，滴加30％甲醇钠甲醇溶液，3小时滴加结束，回流保温反应12小时。降温至室温，将物料转至稀释釜中，加入水稀释，常压蒸馏回收甲醇，滴加乙酸中和过量的甲醇钠，用三氯甲烷萃取，静置分层，得甲氧基化物三氯甲烷溶液。
步骤2，甲基化反应、重排反应：在甲基化反应釜中投入甲氧基化物三氯甲烷溶液，升温至50℃，滴加硫酸二甲酯，3小时滴加结束，升温至回流65-70℃保温反应3小时。先常压后减压蒸馏回收三氯甲烷，加入水稀释，将料液转至重排反应釜中，泵入甲醇，滴加50％过硫酸铵，升温至回流反应3小时，降温，转至水解釜中，常压蒸馏回收甲醇，加入氢氧化钠分解过量的硫酸二甲酯，并加入甲苯，升温回流110℃反应3小时，降温，静置分层，得到羟甲基物甲苯溶液。
步骤3，氯化反应：在氯化反应会釜中泵入羟甲基物甲苯溶液，降温至0～5℃，滴加氯化亚砜，滴加时间约2小时，升温至30℃，保温反应2小时，减压蒸馏回收甲苯，加入丙酮，升至回流55-60℃打浆1小时，降温至0～5℃，离心，真空干燥得到奥美拉唑中间体。
其中，本实施例中的甲基化反应过程中的各个物料的按照下表进行配料：
表1
序号 物料名称 投料量/份
1 3,5-二甲基-4-硝基吡啶-N-氧化物 400
2 30％甲醇钠甲醇溶液 500
3 甲醇 1300
4 水 1000
5 乙酸 25
6 三氯甲烷 1500
本实施例中的甲基化反应、重排反应过程中的各个物料的按下表进行配料：
表2
Figure BDA0002412331680000071
Figure BDA0002412331680000081
本实施例中的氯化反应的中的各个物料的包含以下重量份所得到的配比：
表3
序号 物料名称 投料量/份
1 甲苯萃取液 1800-1860
2 氯化亚砜 250
3 丙酮 1500
本实施例的化学反应式可以用以下方式进行表示：
甲氧基化反应：
Figure BDA0002412331680000082
甲基化反应、重排反应：
Figure BDA0002412331680000083
氯化反应:
Figure BDA0002412331680000084
本实施例所得到的奥美拉唑中间体的总收率为78.1％，纯度为99.33％。
实施例2
本实施例的奥美拉唑中间体的合成方法与实施例1基本相同，其区别仅在于，本实施例将实施例1中的甲氧基化反应中所用到的乙酸替换为盐酸，将实施例1中甲氧基化反应中的三氯甲烷替换为二氯甲烷，将实施例1中甲基化反应、重排反应中的甲醇替换为乙醇，将实施例 1中甲基化反应、重排反应中用到的氢氧化钠替换为氢氧化钾，将实施例1中氯化反应用到的氯化亚砜替换为草酰氯，将实施例1中氯化反应用到的丙酮替换为甲醇。
本实施例所得到的奥美拉唑中间体的总收率为78.9％，纯度为99.41％。
实施例3
本实施例的奥美拉唑中间体的合成方法与实施例1基本相同，其区别仅在于，本实施例将实施例1中的甲氧基化反应中所用到的乙酸替换为硫酸，将实施例1中甲氧基化反应中的三氯甲烷替换为二氯乙烷，将实施例1中甲基化反应、重排反应中的甲醇替换为丙酮，将实施例 1中氯化反应用到的氯化亚砜替换为草酰氯，将实施例1中氯化反应用到的丙酮替换为乙醇。
本实施例所得到的奥美拉唑中间体的总收率为77.8％，纯度为99.27％。
实施例4
本实施例的奥美拉唑中间体的合成方法与实施例1基本相同，其区别仅在于，本实施例将实施例1中的甲氧基化反应中所用到的乙酸替换为硫酸，将实施例1中甲氧基化反应中的三氯甲烷替换为二氯乙烷，将实施例1中甲基化反应、重排反应中的甲醇替换为乙氰，将实施例 1中甲基化反应、重排反应中用到的氢氧化钠替换为碳酸钾，将实施例1中氯化反应用到的丙酮替换为乙氰。
本实施例所得到的奥美拉唑中间体的总收率为78.2％，纯度为99.31％
本发明所提供的一种奥美拉唑中间体的合成方法，通过更加精细化的操作步骤，以及更加更加优良的物料选择和配比，使得本发明收率较高，最高总收率可达78.9％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种奥美拉唑中间体的合成方法，其特征在于：以3,5-二甲基-4-硝基吡啶-N-氧化物为起始原料，经甲氧基化反应、甲基化反应、重排反应、 氯化反应得到，其中，具体工艺步骤如下：
步骤1，甲基化反应：在甲氧基化反应釜中投入 3,5-二甲基-4-硝基吡啶-N-氧化物和甲醇，搅拌溶解，升温至回流 60~70℃，滴加 30%甲醇钠甲醇溶液，3 小时滴加结束，回流保温反应 12 小时；
降温至室温，将物料转至稀释釜中，加入水稀释，常压蒸馏回收甲醇， 滴加酸类物质中和过量的甲醇钠，用多氯代烃萃取剂萃取，静置分层，得甲氧基化物多氯代烃溶液；
步骤2，甲基化反应、重排反应：在甲基化反应釜中投入甲氧基化物多氯代烃溶液，升温至 50℃，滴加硫酸二甲酯， 3 小时滴加结束，升温至回流 65-70℃保温反应 3 小时；
先常压后减压蒸馏回收三氯甲烷，加入水稀释，将料液转至重排反应釜中，泵入有机溶剂，滴加 50%过硫酸铵，升温至回 流反应 3 小时，降温，转至水解釜中，常压蒸馏回收甲醇，加入强碱类物质分解过量的硫酸二甲酯和并加入甲苯，升温回流 110℃反应 3 小时，降温，静置分层，得到羟甲基物甲苯溶液；
步骤3，氯化反应：在氯化反应会釜中泵入羟甲基物甲苯溶液，降温至 0~5℃，滴加氯化亚砜或草酰氯，滴加时间约 2 小时，升温至 30℃，保温反应 2 小时，减压蒸馏回收甲苯，加入有机溶剂，升至回流 55-60℃打浆 1 小时，降温至 0~5℃，离心，真空干燥得到奥美拉唑中间体。
2.根据权利要求1所述的一种奥美拉唑中间体的合成方法，其特征在于：所述甲基化反应过程中的各个物料的包含以下重量份所得到的配比：
3,5-二甲基-4-硝基吡啶-N-氧化物400份；
30%甲醇钠溶液500份；
甲醇1300份；
水1000份；
酸类物质25份；
多氯代烃萃取剂1500份；
所述酸类物质可以是乙酸、盐酸或硫酸中的任意一种，所述的多氯代烃萃取剂碳原子数在2以下的多氯代烷烃。
3.根据权利要求2所述的一种奥美拉唑中间体的合成方法，其特征在于：所述多氯代烃萃取剂为三氯甲烷、二氯甲烷或二氯乙烷中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种奥美拉唑中间体的合成方法，其特征在于：所述甲基化反应、重排反应过程中的各个物料的包含以下重量份所得到的配比：
三氯甲烷1800-1880份；
硫酸二甲酯300份；
水1000份；
有机溶剂1000份；
50%过硫酸铵水溶液1000份；
甲苯1500份；
强碱类物质200份；
所述的有机溶剂可以为甲醇、乙醇、丙酮或乙腈中的任意一种，所述的强碱类物质可以为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钾中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种奥美拉唑中间体的合成方法，其特征在于：所述氯化反应的中的各个物料的包含以下重量份所得到的配比：
甲苯1800-1860份；
氯化亚砜/草酰氯250份；
有机溶剂1500份；
所述有机溶剂可以为甲醇、乙醇、丙酮、乙腈中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的一种奥美拉唑中间体的合成方法，其特征在于：上述氯化反应中，选用草酰氯作为氯化反应的试剂。
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