CN112718002A - 一种芦卡帕利中间体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明以壳聚糖为载体，通过水热反应将纳米锆镍复合氧化物负载到壳聚糖中，得到催化剂；本发明的壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂，用于催化有机酚在芳环上进行硝基化反应制备芦卡帕利中间体。本发明通过优化反应条件，可使5‑氟‑2‑羟基‑3‑硝基苯甲酸甲酯的收率可达93％以上，与现有技术中报道的收率具有显著提升。

Description

一种芦卡帕利中间体的制备方法
技术领域
本发明属于化学药物技术领域，具体涉及一种芦卡帕利中间体的制备方法。
背景技术
芦卡帕利(RucaparibCamsylate)是一种聚(ADP-核糖)聚合酶抑制剂，该药物用于治疗RCA突变的晚期卵巢癌、原发性腹膜癌、输卵管癌和上皮性卵巢癌。2016年12月19日在美国FDA获得批准上市，商品名为Rubraca；2018年05月04日在欧盟获得EMA批准上市，商品名为Rubraca，目前未在中国上市。
5-氟-2-羟基-3-硝基苯甲酸甲酯是制备芦卡帕利的关键中间体，该中间体由5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯经过硝化反应制备所得，反应方程式如Scheme1所示：
Figure BDA0002865582930000011
癌症研究技术有限公司在US2006/0063926A1中以四甲基硝酸铵和三氟乙酸酐作为硝化剂，反应结束后采用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤析出固体得粗品，然后采用乙腈/水的混合液作为溶剂进行反溶剂结晶得5-氟-2-羟基-3-硝基苯甲酸甲酯，收率仅为57％，且后处理较为繁琐。传统硝化反应采用浓硫酸、醋酸等酸性条件下，采用浓硝酸作为硝化试剂，该类工艺反应不宜控制、且环境污染较大；固体硝化试剂通常采用高价金属的硝酸盐，如硝酸铈铵、硝酸铋、硝酸银，此类固体硝化剂虽然能够避免质子酸的使用，但是需引入化学计量的金属离子，而且无法回收利用，所以此类硝化剂的原子经济性差。
专利CN108976130B公开了一种制备治疗卵巢癌药物用中间体的方法：以锆酸四丁酯和氯化铁为原料在碱性条件下形成沉淀，然后经过热处理制备出锆铁复合氧化物纳米材料；通过水热反应将锆铁复合氧化物纳米材料负载到氧化石墨烯形成氧化石墨烯负载的锆铁纳米材料；该方法制备的氧化石墨烯负载的锆铁纳米材料可在硝酸盐的存在下催化有机酚在芳环上进行硝基化反应制备药物中间体，尽管杜绝了浓硫酸/浓硝酸硝化反应体系收率低、易碳化的缺陷，但是需要催化剂的负载量达到30Wt％才使得5-氟-2-羟基-3-硝基苯甲酸甲酯的产率达到84.7％，催化活性较低，并且催化剂制备的原料价格昂贵，不利于降低生产成本。
发明内容
针对现有技术中有机酚硝基化反应的不足，本发明的一个目的在于提供有机酚硝基化方法，更是提供一种芦卡帕利中间体的制备方法；本发明的另一目的在于提供一种用于有机酚硝基化反应的壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术手段：
一种壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将壳聚糖粉末溶于1％的乙酸溶液中，持续搅拌直至完全溶解，然后用1mol/L的NaOH溶液调节体系的pH值为5～6，保持磁力搅拌状态，用注射器吸取1mol/L的柠檬酸钠溶液并以15～30mL/h的速度缓慢滴入到上述溶液中，继续搅拌12～24h，分离，用去离子水洗涤固体产物并干燥，即得壳聚糖微球；
步骤二：将氟化锆和氯化镍溶解于乙醇中，加入氨水调节pH至8-9，然后升温至回流反应10-16小时，冷却至室温后，过滤并用去离子水洗涤至无卤素离子检出，然后干燥得前驱体，将干燥后的前驱体转移至马弗炉中，升温到200-300℃预煅烧3-5小时，然后升温到600℃煅烧2小时，随炉冷却至室温，即可得到纳米锆镍复合氧化物；
步骤三：将步骤一所得的壳聚糖微球分散在去离子水中，然后加入纳米锆镍复合氧化物和稀硝酸，通过在80℃下搅拌3小时后转移至水热釜中，在160-180℃下反应6-8小时，降温至室温后过滤，并依次用去离子水和乙醇洗涤，之后在40-60℃的真空烘箱中干燥，即可得到壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂。
优选的，步骤一中，壳聚糖与柠檬酸钠的物质的量之比为1:1；
优选的，步骤二中，氟化锆和氯化镍的物质的量之比为1-2:1；
优选的，步骤三中，壳聚糖微球、纳米锆镍复合氧化物和稀硝酸的质量比为3-5:0.5-2：0.1-0.2.
本发明以壳聚糖为载体，通过水热反应将纳米锆镍复合氧化物负载到壳聚糖中，得到催化剂；本发明的壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂，通过稀硝酸与壳聚糖上的氨基作用后，使得壳聚糖与纳米锆镍复合氧化物的金属间的化学键结合力与静电吸附力增强，有效避免了纳米锆镍复合氧化物的流失。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂的用途，在硝酸盐和溶剂的存在下，用于催化有机酚在芳环上进行硝基化反应。
优选的，所述有机酚为5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯；
具体硝基化反应包括如下步骤：
1)将5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯、壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂、硝酸盐和溶剂在60-80℃下反应；
2)HPLC检测反应液中5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯不再变化时，停止反应、过滤分离出壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂得滤液；
3)滤液进行浓缩后用二氯甲烷/正己烷＝1:3进行重结晶得5-氟-2-羟基-3-硝基苯甲酸甲酯。
优选的，所述硝酸盐为硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸镁或硝酸铁，所述硝酸盐用量为5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯摩尔量的1.1-1.5倍；所述硝酸盐进一步优选为硝酸钠；
优选的，壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂用量为5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯重量的0.5-30wt％，进一步优选为10-15wt％；
优选的，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯和四氢呋喃一种或两种的混合溶液；进一步优选为四氢呋喃。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)本发明制备的壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂可在硝酸盐的存在下催化有机酚进行硝基化反应，与浓硫酸/浓硝酸体系相比更加环保；与高价金属硝酸盐作为硝化剂相比，硝化反应结束后无对应的金属盐联产物生成，催化剂用量少，且可重复使用；并且催化剂制备原料廉价易得，催化效果好，有利于降低经济成本，提高经济效益。
2)本发明通过优化反应条件，可使5-氟-2-羟基-3-硝基苯甲酸甲酯的收率可达93％以上，与现有技术中报道的收率具有显著提升。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
壳聚糖来自华夏化学北京公司，纯度为99％；5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯来自于百灵威科技有限公司，含量为99.86％。5-氟2-羟基-3-硝基苯甲酸甲酯标准品是按照现有技术(US2006/0063926A1)中的教导进行自制所得，后经硅胶柱层析纯化至99.85％以上的纯度。
HPLC检测条件：色谱柱Agilent C18色谱柱(150mm×4.6mm,3.5μm)；流动相：甲醇和水梯度洗脱，0-5min(40v％甲醇)，5-15min(40v％-60V％甲醇)，15-30min(60V％甲醇)；流速1.0ml/min，柱温：35℃，检测波长260nm，进样量10微升。检测时反应液或者纯化后的产品用甲醇溶解稀释至约0.2μg/ml进行进样检测。
实施例1
壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将10g壳聚糖粉末溶于1％的乙酸溶液中，持续搅拌直至完全溶解，然后用1mol/L的NaOH溶液调节体系的pH值为5～6，保持磁力搅拌状态，用注射器吸取62mL1mol/L的柠檬酸钠溶液并以15mL/h的速度缓慢滴入到上述溶液中，继续搅拌24h，分离，用去离子水洗涤固体产物并干燥，即得壳聚糖微球；
步骤二：将10g氟化锆和5g氯化镍溶解于乙醇中，加入氨水调节pH至8，然后升温至回流反应16小时，冷却至室温后，过滤并用去离子水洗涤至无卤素离子检出，然后干燥得前驱体，将干燥后的前驱体转移至马弗炉中，升温到300℃预煅烧3小时，然后升温到600℃煅烧2小时，随炉冷却至室温，即可得到纳米锆镍复合氧化物；
步骤三：将10g壳聚糖微球分散在去离子水中，然后加入4g纳米锆镍复合氧化物和0.2g稀硝酸，通过在80℃下搅拌3小时后转移至水热釜中，在180℃下反应6小时，降温至室温后过滤，并依次用去离子水和乙醇洗涤，之后在60℃的真空烘箱中干燥，即可得到壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂。
本发明以转化率和收率为衡量指标对5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯进行硝基化反应来评估本发明制备的壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂及其对比催化材料的催化性能，方法如下：
反应瓶中加入5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯(1.7g，10mmol)、催化剂(0.2g)、硝酸钠(1.02g,12mmol)、丙酮20ml磁力搅拌，然后升温至回流反应，HPLC检测5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯不再转化时停止反应(每隔1h进行取样检测，前后两次取样检测浓度不再变化视为不再转化)，降温至室温、过滤去除催化剂得滤液；统计反应时间及其滤液中底物5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯和产物5-氟-2-羟基-3-硝基苯甲酸甲酯的面积百分比，结果如表1所示：
表1不同催化剂催化效果
Figure BDA0002865582930000031
Figure BDA0002865582930000041
试验结果表明，单纯的壳聚糖微球作为催化剂，底物基本无转化；用纳米锆镍复合氧化物作为催化剂，有10.8％的产物生成，用本发明所制备的催化剂催化效果良好，可以得到83.7％的产物，由此可见壳聚糖微球促进纳米锆镍复合氧化物的催化活性。
实施例2
本发明以转化率和收率为衡量指标对5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯进行硝基化反应，对壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂中的纳米锆镍材料负载量进行了优化，方法如下：
反应瓶中加入5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯(1.7g，10mmol)、催化剂(0.2g)、硝酸钠(1.02g,12mmol)、丙酮20ml磁力搅拌，然后升温至回流反应，HPLC检测5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯不再转化时停止反应(每隔1h进行取样检测，前后两次取样检测浓度不再变化视为不再转化)，降温至室温、过滤去除催化剂得滤液；统计反应时间及其滤液中底物5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯和产物5-氟-2-羟基-3-硝基苯甲酸甲酯的面积百分比，结果如表2所示：
表2催化剂中的纳米锆镍材料负载量对催化剂的影响
Figure BDA0002865582930000042
试验结果表明，催化剂中的纳米锆镍材料负载量为5％时基本底物反应较为彻底，当催化剂中的纳米锆镍材料负载量增大时，导致催化剂的孔径堵塞，以至于催化活性降低。
实施例3
反应瓶中加入5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯(1.7g，10mmol)、催化剂(0.2g)、硝酸钠(1.02g,12mmol)、溶剂20ml磁力搅拌，然后升温至回流反应，HPLC检测5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯不再转化时停止反应(每隔1h进行取样检测，前后两次取样检测浓度不再变化视为不再转化)，降温至室温、过滤去除催化剂得滤液；统计反应时间及其滤液中底物5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯和产物5-氟-2-羟基-3-硝基苯甲酸甲酯的面积百分比，结果如表3所示：
表3硝化反应条件优化
Figure BDA0002865582930000043
Figure BDA0002865582930000051
试验结果表明，硝酸盐采用硝酸钠，用量为底物用量的1.5倍；催化剂用量为底物5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯的12wt％，溶剂采用四氢呋喃可实现最优反应效果。
实施例4
1)将5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯(170.1g，1mol)、壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂(25.5g,12wt％)、硝酸钠(102.1g，1.8mol)和四氢呋喃置于10L双层玻璃反应釜中回流反应；
2)6h后HPLC检测反应液(底物0.15％，产物99.6％，余量为杂质)，停止反应、过滤分离出壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂得滤液；
3)滤液中加入3.0L二氯甲烷和3.0L纯化水进行搅拌20min，然后静置，分层取有机层；水层采用3.0L二氯甲烷萃取，弃除水层，有机层浓缩至干，然后加入乙酸乙酯2.0L加热至45-50℃搅拌溶解，固体完全溶解后采用蠕动泵滴加正庚烷4.5L，析出固体颗粒；滴加结束后降温至10-20℃保温搅拌30min，过滤、干燥至恒重得浅黄色固体194g，收率为90.2％，HPLC检测含量为99.98％。
1H-NMR(400MHz,CDCl3-d)δ4.04(s,3H),7.88-7.90(dd,1H),7.93-7.96(dd,1H),11.74(s,1H)；LC-MS(ESI)m/z:216[M+1]+。
将过滤分离出的壳聚糖负载纳米锆镍材料采用四氢呋喃洗涤后，干燥至恒重(回收率为98.2％)，并再次进行套用，结果表明，催化5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯硝基化收率为89.6％，与新鲜催化剂相当，所以本发明制备的壳聚糖负载纳米锆镍材料可重复使用。

Claims (8)

1.一种壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将壳聚糖粉末溶于1％的乙酸溶液中，持续搅拌直至完全溶解，然后用1mol/L的NaOH溶液调节体系的pH值为5～6，保持磁力搅拌状态，用注射器吸取1mol/L的柠檬酸钠溶液并以15～30mL/h的速度缓慢滴入到上述溶液中，继续搅拌12～24h，分离，用去离子水洗涤固体产物并干燥，即得壳聚糖微球；
步骤二：将氟化锆和氯化镍溶解于乙醇中，加入氨水调节pH至8-9，然后升温至回流反应10-16小时，冷却至室温后，过滤并用去离子水洗涤至无卤素离子检出，然后干燥得前驱体，将干燥后的前驱体转移至马弗炉中，升温到200-300℃预煅烧3-5小时，然后升温到600℃煅烧2小时，随炉冷却至室温，即可得到纳米锆镍复合氧化物；
步骤三：将步骤一所得的壳聚糖微球分散在去离子水中，然后加入纳米锆镍复合氧化物和稀硝酸，通过在80℃下搅拌3小时后转移至水热釜中，在160-180℃下反应6-8小时，降温至室温后过滤，并依次用去离子水和乙醇洗涤，之后在40-60℃的真空烘箱中干燥，即可得到壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，壳聚糖与柠檬酸钠的物质的量之比为1:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，氟化锆和氯化镍的物质的量之比为1-2:1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，壳聚糖微球、纳米锆镍复合氧化物和稀硝酸的质量比为3-5:0.5-2:0.1-0.2。
5.一种如权利要求1-4任一项所述壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂的用途，其特征在于：在硝酸盐和溶剂的存在下，用于催化有机酚在芳环上进行硝基化反应；
所述硝酸盐为硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸镁或硝酸铁；所述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯和四氢呋喃一种或两种的混合溶液。
6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于：催化5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯制备芦卡帕利中间体具体步骤如下：
1)将5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯、壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂、硝酸盐和溶剂在60-80℃下反应；
2)HPLC检测反应液中5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯不再变化时，停止反应、过滤分离出壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂得滤液；
3)滤液进行浓缩后用二氯甲烷/正己烷＝1:3进行重结晶得5-氟-2-羟基-3-硝基苯甲酸甲酯。
7.根据权利要求6所述的用途，其特征在于，壳聚糖负载纳米锆镍材料的催化剂用量为5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯重量的0.5-30wt％。
8.根据权利要求6所述的用途，其特征在于，所述硝酸盐用量为5-氟-2-羟基苯甲酸甲酯摩尔量的1.1-1.5倍。
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