CN111826677B - 一种阿立哌唑中间体的电还原制备方法 - Google Patents

一种阿立哌唑中间体的电还原制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阿立哌唑中间体——3‑[4‑[4‑(2,3‑二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺或其盐的电还原制备方法,包括在分隔式电解槽中,以1‑(2,3‑二氯苯基)‑4‑(4‑(3‑硝基苯氧基)丁基)哌嗪或其盐有机溶液和酸性溶液的混合液作为阴极电解液;阳极电解液选择酸性溶液;相对于参比电极,阴极工作电极电压为1.00V~2.50V;电解的电流密度在25.0mA/cm2~250.0mA/cm2之间,电解的温度在25℃~80℃之间;电解完全后得到3‑[4‑[4‑(2,3‑二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺或其盐。本发明电还原反应中无需有毒或危险的还原剂,是发展“绿色制药工业”的重要组成部分;通过改变电极电位,可以控制转化率和选择性,从而获得高纯度和高收率中间体。

Description

一种阿立哌唑中间体的电还原制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机电合成反应,具体是阿立哌唑或月桂酰阿立哌唑中间体——1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪电还原反应制备3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺或其盐的方法。
背景技术
阿立哌唑由大冢制药(Otsuka)研发[药学学报,2016,51(12):1809-1821],于2002年11月15日获得美国食品药品管理局(FDA)的批准上市,于2004年6月4日和2006年1月23日分别获得欧洲药物管理局(EMA)和日本医药品医疗器械综合机构(PMDA)的批准,商品名博思清,
Figure BDA0002370905760000011
阿立哌唑具有调节多巴胺能和5-羟色胺能系统的作用,为第三代抗精神病药物。
Figure BDA0002370905760000012
阿立哌唑的前药——月桂酰阿立哌唑也称阿立哌唑十二烷酸酯[中国药物化学杂志,2016,26,267;Results in Pharma Sciences,2014,4:19-25]。月桂酰阿立哌唑化合物专利:WO 2010151689A1,2010年6月24日。目前在美国和日本等获得授权,保护期至2024年。月桂酰阿立哌唑于2015年10月5日在美国上市,商品名Aristada;2015年10月,美国FDA批准奥克梅斯(Alkerme)公司的月桂酰阿立哌唑(aripiprazole lauroxil)缓释注射剂用于治疗精神分裂症成年患者。
Figure BDA0002370905760000013
月桂酰阿立哌唑经肌肉注射经酶水解转变成N-羟甲基阿立哌唑,再水解转变成阿立哌唑[中国药物化学杂志,2016,26:267]:
Figure BDA0002370905760000014
月桂酰阿立哌唑的合成路线都是在合成阿立哌唑的基础上进行的[Results inPharma Sciences,2014,4:19-25]:
Figure BDA0002370905760000021
经1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪中间体的阿立哌唑合成方法如下:
用3-(4-溴丁氧基)硝基苯与1-(2,3-二氯苯基)哌嗪盐酸盐反应制得1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪;后者采用锌粉在乙酸中经还原得3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺;还原产物与3-氯丙酰氯发生酰化反应,最后经傅克反应得阿立哌唑[一种阿立哌唑的制备方法.CN1569845,2005];还原反应的收率78.5%,总收率12%。
Figure BDA0002370905760000022
1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪(A)或其盐,经还原反应制得3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺(I)。常规的还原方法有:金属还原、硫化物还原、催化氢化、复氢化物(四氢铝锂、硼氢化钠)还原法[一种阿立哌唑的制备方法.CN1569845,2005]。
上述阿立哌唑的中间体I——3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺的化学合成或催化氢化制备方法中存在如下问题:
采用氯化亚锡还原剂的方法:氯化亚锡价格较贵,残留微量的氯化亚锡易与中间体I——3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺形成难以分离的络合物。
采用铁粉还原方法:由于采用大量铁粉作还原剂,产生大量铁泥对环境污染严重:铁泥吸附苯胺类化合物I——3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺,对环境破坏性强。
采用水合肼还原方法:水合肼的毒性强(有致癌毒性);残留的水合肼对环境破坏性强,也难以分离,水合肼有基因毒性;微量的水合肼严重影响中间体I——3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺和阿立哌唑产品的质量。
采用催化氢化方法:催化剂镍和钯与中间体I——3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺形成难以分离的络合物,影响了中间体的纯度和阿立哌唑产品中重金属超标。
发明内容
为克服上述现有技术中的缺点,本发明提供了一种采用电还原方法制备阿立哌唑中间体,绿色环保、操作条件温和,工艺可控,中间体的收率和纯度均得到了提高。
本发明提供了一种如结构式I所示阿立哌唑中间体——3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺或其盐的电还原制备方法,制备反应如下:
Figure BDA0002370905760000031
HY选自:HCl、H2SO4、H3PO4、HBr、4-CH3C6H4SO3H、CH3SO3H或CF3SO3H。
为了实现上述目的,本发明的阿立哌唑中间体——3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺或其盐电还原制备方法为:
在分隔式电解槽中,以1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪或其盐、有机溶剂和酸性溶液为阴极电解液;阳极电解液选择酸性溶液;经电还原反应得到3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺或其盐。
相对于参比电极,阴极工作电极电压为1.00V~2.50V;所述的阴极工作电极电流密度在25.0mA/cm2~250.0mA/cm2之间;电解温度在25℃~80℃之间。
优选的,所述分隔式电解槽的参比电极为饱和氯化钾甘汞电极。
所述分隔式电解槽的阴极为:黄铜电极、紫铜电极、钛网电极、镍、铅、锡、铂或石墨电极。
所述分隔式电解槽的阳极为DSA电极、铂网或钛基铂电极;其中DSA电极,金属氧化物阳极,主要为钛、锰、钴、贵金属钌、铱等的氧化物,基体为钛。
所述分隔式电解槽的隔膜为HF-101强酸型阳离子交换膜。
所述阴极电解液中的有机溶剂为乙酸乙酯、四氢呋喃、二氧六环、C1~C5直链醇、C3~C5支链醇、乙腈、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇单乙醚或乙二醇二乙醚中的任意一种或几种;
所述阴极电解液中的酸性溶液为:盐酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液、氢溴酸溶液、对甲苯磺酸溶液、甲磺酸溶液或三氟甲磺酸溶液。
优选的,所述阴极电解液中1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪或其盐的浓度在4.0g/L~16.0g/L之间,酸溶液浓度在0.05mol/L~1.0mol/L之间。
酸性溶液作为电还原反应的电解质,在此浓度范围内阴极电解液具有合适的导电性。
进一步优选,所述阴极电解液的配制方法为:1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪或其盐溶解于有机溶剂中得到有机溶液,所述的有机溶液与所述的酸性溶液按体积比1∶0.5~2混合,得到混合溶液。
优选的,所述的阳极电解液为磷酸溶液或硫酸溶液,酸性溶液利于质子移动。
优选的,所述阴极电解液和所述阳极电解液的液面处于同一水平。
所述的电还原反应终点采用薄层层析法(TLC)判断;经薄层层析后,当原料点基本消失时,停止电解;展开剂为V石油醚∶V乙酸乙酯=4∶1,紫外灯显色。
电解完全后,得到阿立哌唑的中间体I,3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺。
1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪的电还原反应原理,阴极在酸性条件下的反应式为:
Figure BDA0002370905760000041
分步反应和副反应如下:
Figure BDA0002370905760000042
在上述反应式中,结构式(A)为原料,结构式(B~G)为副产物;结构式I为主产物阿立哌唑中间体——3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺。
阳极在酸性条件下的反应式为:
6H2O→12H++3O2+12e
总反应式为:
Figure BDA0002370905760000043
本发明的有益效果,具体在于:
(1)1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪或其盐的电还原反应中无需有毒或危险的还原剂,“电子”就是清洁的反应试剂,是发展“绿色制药工业”的重要组成部分。
(2)在1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪或其盐电还原过程中,通过改变电极电位,可以控制转化率和选择性;从而获得高纯度和高收率中间体。
(3)在工业生产中既简化了工艺流程,操作条件温和,有机溶剂可回收利用,降低了生产成本,又安全环保,适于大规模推广应用。
附图说明
图1分隔式电解槽的结构示意图。
具体实施方式
下面通过几个具体实例对本发明作进一步说明,其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。
实施例1
3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺盐酸盐的电还原制备
Figure BDA0002370905760000051
安装分离式电解槽(图1),用质子交换膜分隔。阴极(紫铜)电解槽中加入磁力搅拌子,0.42g1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪溶解于60mL乙腈中,再加入60mL 1.0mol/L盐酸,阳极(铂网)电解槽中加入120mL 0.25mol/L硫酸。阴极用饱和甘汞电极(SCE)作参比电极,控制阴极与参比电极间恒电压1.2V,阴极(紫铜)和阳极(铂网)的有效电极面积各为4cm2,电流密度在60mA/cm2。在40℃水浴下搅拌,通电电解还原反应6.0h;阴极电解溶液中,用10%NaOH溶液中和,有灰白色固体析出,抽滤,乙醇重结晶,干燥得0.39g 3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺盐酸盐,mp 218~220℃,收率91%,1H NMR(400MHz,DMSO-d6+D2O)δ:7.37~6.07(m,7H,C6H4+C6H3),3.89(t,J=5.6Hz,2H,OCH2),3.54(br,2H,NCH2),3.16(br,8H,2×CH2NCH2),1.92~1.68(m,4H,2×CH2)。
实施例2
3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺的电还原制备
Figure BDA0002370905760000052
安装分离式电解槽(图1),用质子交换膜分隔。阴极(紫铜)电解槽中加入磁力搅拌子,0.85g 1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪溶解于60mL异丙醇中,60mL0.50mol/L硫酸溶液,搅拌使其完全溶解,阳极(DSA电极)电解槽中加入120mL0.20mol/L磷酸溶液。阴极用饱和甘汞电极(SCE)作参比电极,控制阴极与参比电极间恒电压2.0V,阴极(紫铜)和阳极(DSA电极)的有效电极面积各为4cm2,电流密度在70mA/cm2。在50℃水浴下搅拌,通电电解还原反应5.0h,阴极溶液取出,用2.0mol/LNaOH溶液调至pH=9,25~35℃搅拌2.0h,二氯甲烷萃取3次,合并有机层,有机层用水洗涤,有机相用硫酸钠干燥、抽滤、旋蒸回收溶剂,乙醇结晶,干燥得0.73g 3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺,熔点99~100℃,收率92%。
实施例3
3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺盐酸盐的电还原制备
Figure BDA0002370905760000061
安装分离式电解槽(图1),用质子交换膜分隔。阴极(紫铜)电解槽中加入磁力搅拌子,0.85g 1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪完全溶解于60mL乙腈中,再加入60mL 0.5mol/L盐酸,阳极(铂网)电解槽中加入120mL 0.125mol/L硫酸。阴极用饱和甘汞电极(SCE)作参比电极,控制阴极与参比间恒电压1.4V,阴极(紫铜)和阳极(铂网)的有效电极面积各为4cm2,电解,所述恒电流的电流密度在186mA/cm2~231mA/cm2之间。在40℃水浴下搅拌反应4h,阴极溶液取出,用氨水溶液调至pH=6,有灰白色固体析出,抽滤,干燥,得3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺盐酸盐0.79g,熔点218-220℃,收率91.8%。
实施例4(对照实验)
3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺的制备
Figure BDA0002370905760000062
按文献[一种阿立哌唑的制备方法,CN1569845,2005]方法制备:8.5g(20mmol)1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪、30ml 80%乙醇和2.0g(30.6mmol)锌粉,加热至45℃搅拌,滴加2.2g(36.6mmol)冰醋酸,滴加完毕,回流2h。反应完毕,旋蒸回收部分溶剂,用5mol/LKOH水溶液中和,使pH=9,用30ml二氯甲烷萃取3次,合并有机层,有机层用水20ml萃洗,用硫酸钠干燥、抽滤,滤除干燥剂、旋蒸回收溶剂,采用20ml石油醚-乙酸乙酯溶剂(V石油醚/V乙酸乙酯=8∶3)结晶,抽滤,干燥,获6.2g 3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺(浅黄色无定形粉末),mp 99.5~100.5℃,收率78.5%。
按文献[一种阿立哌唑的制备方法,CN1569845,2005]方法制备:取1.0g 3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺溶于5ml丙酮中,冰浴(0℃)下,慢慢加入盐酸乙醇溶液至pH=5,析晶,干燥得3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺盐酸盐0.87g,mp221~223℃,收率79.6%(以碱基3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺计)。
在本说明书中,本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是,很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此,说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种如结构式 I 所示的 3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺或其盐电还原制备方法,其特征在于,在分隔式电解槽中,以 1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基) 哌嗪或其盐、有机溶剂和酸性溶液为阴极电解液;阳极电解液选择酸性溶液;经电还原反应得到 3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺或其盐,制备反应如下:
Figure 163677DEST_PATH_IMAGE002
A I.HY
其中,HY 选自:HCl、HBr、H2SO4、H3PO4、4-CH3C6H4SO3H、CH3SO3H 或 CF3SO3H;
分隔式电解槽的参比电极为饱和氯化钾甘汞电极;阴极为黄铜电极、紫铜电极、钛网电极、镍、铅、锡、铂或石墨电极;阳极为 DSA 电极、铂网或钛基铂电极;隔膜为强酸型阳离子交换膜;
分隔式电解槽阴极的工作电压相对于参比电极为 1.00V~2.50V;阴极的电极电流密度在 25.0 mA/cm2 ~ 250.0 mA/cm2 之间;所述分隔式电解槽的工作温度在 25℃ ~ 80℃之间。
2.如权利要求 1 所述的 3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺或其盐电还原制备方法,其特征在于,所述阴极电解液中的有机溶剂为乙酸乙酯、四氢呋喃、二氧六环、C1~C5 直链醇、C3~C5 支链醇、乙腈、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇单乙醚或乙二醇二乙醚中的一种或几种。
3.如权利要求 1 所述的 3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺或其盐电还原制备方法,其特征在于,所述阴极电解液中的酸性溶液为:盐酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液、氢溴酸溶液、对甲苯磺酸溶液、甲磺酸溶液或三氟甲磺酸溶液。
4.如权利要求 1 所述的 3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺或其盐电还原制备方法,其特征在于,所述阴极电解液中 1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3-硝基苯氧基)丁基)哌嗪或其盐的浓度在 4.0g/L ~16.0g/L 之间,酸溶液浓度在 0.05mol/L ~1.0 mol/L之间。
5.如权利要求 1~4 任意一项所述的 3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺或其盐电还原制备方法,其特征在于,所述阴极电解液的配制方法为:1-(2,3-二氯苯基)-4-(4-(3- 硝基苯氧基)丁基)哌嗪或其盐溶解于有机溶剂中得到有机溶液,所述的有机溶液与所述的酸性溶液按体积比 1∶0.5 ~ 2 混合,得到阴极电解液。
6.如权利要求 1 所述的 3-[4-[4-(2,3-二氯苯基)哌嗪基]丁氧基]苯胺或其盐电还原制备方法,其特征在于,所述阳极电解液为磷酸溶液或硫酸溶液。
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