CN113387863A - 一种3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸的制备方法 - Google Patents

一种3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种3‑(三氟甲基)‑4‑吲哚甲酸的制备方法。所述方法包括步骤：(1)使吲哚4‑甲酸通过苄基保护羧酸得到结构如式1所示的化合物；(2)使结构如式1所示的化合物通过氨基保护得到结构如式2所示的化合物；(3)使结构如式2所示的化合物经碘代得到结构如式3所示的化合物；(4)使结构如式3所示的化合物与三氟甲基化试剂混合、反应得到结构如式4所示的化合物；(5)使结构如式4所示的化合物脱氨基保护和苄基得到3‑(三氟甲基)‑4‑吲哚甲酸。

Description

一种3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸的制备方法
技术领域
本发明涉及化合物合成领域，尤其涉及一种3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸的合成。
背景技术
含氟吲哚类化合物在药物合成上应用广泛，合成设计通常有两种：一种直接用含三氟甲基原料关环得到三氟甲基吲哚,但是4位羧酸或者羧酸酯原料无法直接得到；另一种取代的吲哚,常用的设计思路3位是卤代烃(特别是碘)和三氟甲基化试剂偶联得到三氟甲基,常用的三氟甲基化试剂有三氟甲基亚磺酸钠、1-(三氟甲基)-1,2-苯碘酰-3(1H)-酮和钯催化、三氟甲基亚磺酸锌、三氟溴/碘甲烷和贵金属催化剂醋酸钯或者氯化三(2,2′-联吡啶)钌(Ⅱ)偶联等。
这些方法的主要缺点是需要使用昂贵催化剂,反应条件苛刻,更重要的是如果3位无溴或者碘,三氟价基的定位不佳,会有2位和3位取代的混合物。
因此，本领域迫切需要提供一种更令人满意的3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸的合成方法。
发明内容
本发明旨在提供一种3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸的制备方法。
本发明提供一种3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸的制备方法，所述方法包括步骤：
(1)使吲哚4-甲酸通过苄基保护羧酸得到结构如式1所示的化合物；
(2)使结构如式1所示的化合物通过氨基保护得到结构如式2所示的化合物；
(3)使结构如式2所示的化合物经碘代得到结构如式3所示的化合物；
(4)使结构如式3所示的化合物与三氟甲基化试剂混合、反应得到结构如式4所示的化合物；和
(5)使结构如式4所示的化合物脱氨基保护和苄基得到3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸；
Figure BDA0003153994930000021
在另一实施方式中，步骤(1)在室温下进行1-12小时。
在另一实施方式中，步骤(1)得到的结构如式1所示的化合物经结晶或打浆进行纯化。
在另一实施方式中，将步骤(1)得到的结构如式1所示的化合物经打浆后直接用于步骤(2)。
在另一实施方式中，步骤(3)中用于碘化的试剂包括NIS、单质碘、碘化亚铜。
在另一实施方式中，步骤(3)中使用1.0-2.0当量用于碘化的试剂。
在另一实施方式中，步骤(4)中所述三氟甲基化试剂包括氟磺酰基二氟乙酸甲酯、Togni试剂(TMS-CF3)、氟磺酰钠、三氟碘甲烷、1-(三氟甲基)-1,2-苯碘酰-3(1H)-酮(CAS887144-94-7)。
在另一实施方式中，步骤(4)中使用3.0-5.0当量的三氟甲基化试剂。
在另一实施方式中，步骤(4)的反应温度为90-120℃。
在另一实施方式中，步骤(5)在室温下进行。
据此，本发明提供了一种更令人满意的3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸的合成方法。
附图说明
图1是本发明实施例的制备方法流程示意图。
图2是本发明研发中尝试失败的制备方法流程示意图。
具体实施方式
发明人经过广泛而深入的研究，发现以吲哚4-甲酸为起始物，通过苄基保护羧酸，再碘代和三氟甲基化，可以简便、有效地获得目标化合物3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸。在此基础上，完成了本发明。
具体地，本发明提供的一种3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸制备方法包括步骤：
第一步，使吲哚4-甲酸与苄基保护试剂反应得到结构如式1所示的化合物；
第二步，使结构如式1所示的化合物与氨基保护试剂反应得到结构如式2所示的化合物；
第三步，使结构如式2所示的化合物与碘代试剂反应得到结构如式3所示的化合物；
第四步，使结构如式3所示的化合物与三氟甲基化试剂混合、反应得到结构如式4所示的化合物；
第五步，使结构如式4所示的化合物脱去氨基保护得到结构如式5所示的化合物；
第六步，使结构如式5所示的化合物脱苄基得到结构如式6所示的目标化合物3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸。
上述第一步中可使用的苄基保护试剂包括溴苄、氯苄等。
在本发明的一种实施方式中，上述第一步的反应时间为1-12小时，例如但不限于，2-10小时、3-11小时、4-8小时、5-7小时、6-9小时等。
在本发明的一种实施方式中，上述第一步是将吲哚4-甲酸和碱性试剂混合后，滴加苄基保护试剂得到反应液，然后使反应液在室温下反应；所述碱性试剂包括碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、磷酸钾、叔丁醇钾等。
在本发明的一种实施方式中，上述第一步的反应溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃(THF)、N,N-二甲基甲酰胺/二氯甲烷中的一种或两种以上的混合。
在本发明的一种实施方式中，上述第一步反应得到的结构如式1所示的化合物可以进行重结晶，也可以经打浆后直接用于第二步；所述用于重结晶的溶剂包括石油醚、甲基叔丁基醚、正己烷、无水乙醚、甲苯等；所述用于打浆的溶剂包括石油醚、甲基叔丁基醚、正己烷、无水乙醚、甲苯等。
上述第二步中可使用的氨基保护剂包括对甲苯磺酰氯(TsCl)、二碳酸二叔丁酯(Di-tert-butyl pyrocarbonate，Boc2O)、三甲基氯硅烷(TMSCl)、叔丁基二苯基氯硅烷(PBMCl)、叔丁基二甲基氯硅烷(TBSCl)、3,5-二甲基氯苄(DMBCl CAS 6652-32-0)等。
在本发明的一种实施方式中，上述第二步在0-10℃含有结构如式1所示的化合物的溶液中加入钠氢，然后加入对甲苯磺酰氯，室温下反应至少12小时，得到结构如式2所示的化合物；可用于形成含有结构如式1所示的化合物的溶液的溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、NMP、THF中的一种或两种以上的混合。
在本发明的一种实施方式中，上述第二步反应得到的结构如式2所示的化合物粗品可以通过柱层析和/或重结晶进行纯化，例如但不限于，使用石油醚与乙酸乙酯的混合溶剂进行重结晶，所述石油醚与乙酸乙酯的混合比例(W/V)为1:5-15。
上述第三步可使用的碘代试剂包括NIS、单质碘、碘化亚铜等。
在本发明的一种实施方式中，在含有结构如式2所示的化合物的溶液中加入NIS，室温下搅拌10-20小时(例如但不限于，11-15小时、12-17小时等)得到结构如式3所示的化合物；NIS的用量为1.0-2.0当量，例如但不限于1.2-1.6当量、1.1-1.8当量等；可用于形成含有结构如式2所示的化合物的溶液的溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、NMP、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺/二氯甲烷中的一种或两种以上的混合。
上述第四步的三氟甲基化试剂包括氟磺酰基二氟乙酸甲酯、Togni试剂(TMS-CF3)、氟磺酰钠、三氟碘甲烷、1-(三氟甲基)-1,2-苯碘酰-3(1H)-酮(CAS887144-94-7)等；优选氟磺酰基二氟乙酸甲酯。
在本发明的一种实施方式中，上述第四步将结构如式3所示的化合物、氟磺酰基二氟乙酸甲酯和碘化亚铜在溶剂中混合得到反应溶液，然后将反应溶液加热到90-120℃(例如但不限于，100-115℃等)反应10-20小时(例如但不限于，11-15小时、12-17小时等)，得到结构如式4所示的化合物；氟磺酰基二氟乙酸甲酯的用量为3.0-5.0当量，例如但不限于3.5-4.0当量、3.8-4.5当量等；反应溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、NMP、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺/二氯甲烷中的一种或两种以上的混合。
可以使用本领域常规的方法脱去氨基保护剂和脱苄，在本发明的一种实施方式中，上述第五步在含有结构如式4所示的化合物的溶液中加入氢氧化锂，室温下搅拌过夜，调节pH 4-6后加水搅拌得到结构如式5所示的化合物；上述第六步将结构如式5所示的化合物溶解在有机溶剂中，然后加入催化量的钯碳，室温反应1-4小时得到结构如式6所示的化合物，所述有机溶剂可以为低级醇，如甲醇、乙醇等，以反应体系的总重量计，加入的钯碳量为0.01-0.05w/w％，例如但不限于，0.01-0.03w/w％、0.02-0.04w/w％等。
上述每一步的反应结束后都可以使用本领域常规的方法获得相关化合物的固体(一般为粗品)，例如但不限于，洗涤、萃取、浓缩、过滤等。
在本文中，“室温”是指10-40℃，例如但不限于，20-30℃、15-25℃等。
在本文中，“结构如式1所示的化合物”与“化合物1”可以互换使用、“结构如式2所示的化合物”与“化合物2”可以互换使用。以此类推，都是指下述编号所对应的结构的化合物。
Figure BDA0003153994930000051
Figure BDA0003153994930000061
为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
在本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征，如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
本发明提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，只要这些特征的组合不存在矛盾，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。
本发明的主要优点在于：
1、羧酸苄基保护,一来氢化易脱去苄基保护,二来引入苄基对吲哚类的溶解度提高,结晶性能更好,化合物纯化更简单,适合放大，且环境友好。
2、碘代化试剂采用温和的NIS。
3、使用高效便宜的氟磺酰基二氟乙酸甲酯作为三氟甲基化试剂,达到3位上三氟甲基化高收率的反应。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分数、比率、比例、或份数按重量计。本发明中的重量体积百分比中的单位是本领域技术人员所熟知的，例如是指在100毫升的溶液中溶质的重量。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例1
步骤1：
室温下，向三口烧瓶中加4-吲哚甲酸(4.3g,26.7mmol)，碳酸钾(3.68g,26.7mmol)，N,N-二甲基甲酰胺(50mL)，滴加溴苄(4.56g,26.7mmol)，反应液室温搅拌2小时。加入水(50mL)，乙酸乙酯萃取(50mL x 3)；有机相合并，用水(50mL x 2)和饱和食盐水(50mL)洗涤，硫酸钠干燥，过滤。滤液旋干，石油醚打浆得化合物1(5.6g,收率83.4％，白色固体)，直接用于下一步反应。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.51(br s,1H),7.96(d,J＝11.2Hz,2H),7.56-7.08(m,9H),7.48-7.44(m,2H),5.43(s,2H).MS(ESI)M/Z:252.3[M+H+]
步骤2：
将化合物1(5.58g,22.2mmol)溶于N,N-二甲基甲酰胺(60mL)中，冰水浴下分批加入钠氢(60％1.07g,26.6mmol)，然后加入对甲苯磺酰氯(4.23g,22.2mmol)，反应液室温搅拌12小时。倒入冰水(100ml)，析出固体，过滤，固体用石油醚：乙酸乙酯(1:10，10W/V)重结晶，干燥得到化合物2(9.55g,收率81.2％，灰白色固体)。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.20(d,J＝8.0Hz,1H),8.00(d,J＝8.0Hz,1H),7.72(d,J＝8.8Hz,2H),7.67(d,J＝4.0Hz,1H),7.50-7.31(m,7H),7.23-7.19(m,2H),5.39(s,2H),2.36(s,3H).MS(ESI)M/Z:405.2[M+]
步骤3：
将化合物2(4.05g,10mmol)于N,N-二甲基甲酰胺(40mL)中，加入NIS(2.47g,12mmol)，反应液室温搅拌12小时。倒入0.5％亚硫酸钠(100ml)，水相用乙酸乙酯(50ml)萃取三次,合并有机相，饱和食盐水洗涤，有机相干燥，浓缩得到粗品，柱层析(洗脱剂石油醚：乙酸乙酯10:1)纯化,得到化合物3(4.45g,收率84.1％，黄色固体)1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.13(dd,J＝10.8,1.2Hz,1H),7.84(s,1H),7.76(d,J＝11.2Hz,2H),7.54-7.51(m,1H),7.48-7.44(m,2H),7.39-7.33(m,4H),7.24-7.23(m,2H),5.45(s,2H),2.36(s,3H).MS(ESI)M/Z:532.1[M+H+]
步骤4：
将化合物3(2.8g,5.27mol)与氟磺酰基二氟乙酸甲酯(4.04g,21mmol)和碘化亚铜(1.2g,6.3mmol)溶于DMF(30mL)，反应混合液加热到110度反应12小时，冷却到室温，倒入冰水中，乙酸乙酯(50ml)萃取三次,合并有机相，饱和食盐水洗涤，有机相干燥，浓缩得到粗品，柱层析(洗脱剂二氯甲烷：甲醇＝50:1)纯化得到化合物4(1.8g,收率72％，黄色固体)。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.25(m,2H),7.88(d,J＝10.8Hz,2H),7.68(d,J＝1.2Hz,1H),7.49-7.28(m,8H),5.38(s,2H),2.38(s,3H).19F NMR,δ-57.00
步骤5：
室温下，将化合物4(1.2g,2.53mmol)溶于四氢呋喃/水(3:1，10ml)中,加入氢氧化锂(100mg,2.53mmol)，室温下搅拌过夜。向反应体系中加柠檬酸(30ml)调节pH＝5，再加水(20ml)搅拌，有黄色固体析出，过滤,干燥得到化合物5(710mg,88.0％yield).1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.98(br s,1H),,7.66(d,J＝10.0Hz,1H),7.58(m,1H),7.49-7.44(m,3H),7.39-7.31(m,3H),7.25(dd,J＝10.4,,1H),5.44(s,2H).19F NMR,δ-55.31MS(ESI)M/Z:320.3[M+H+]
步骤6：
将化合物5(485mg,1.52mmol)溶解到甲醇(10毫升)中，加入10％钯碳(0.01％W/W,催化量)，加氢室温反应2小时。硅藻土过滤，滤液旋干得到化合物6(297mg,白色固体，收率85.3％)。MS(ESI)M/Z:227.81[M-H-].1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ12.90(br s,1H),12.28(brs,1H),8.05(s,1H),7.67(d,J＝10.4Hz,1H),7.51(d,J＝9.6Hz,1H),7.28(dd,J＝10.4Hz,1H),19F NMR,δ-52.53MS(ESI)M/Z:228.3[M-H-]
实施例2
步骤1所述吲哚4-甲酸和溴苄反应时间是12小时，收率81.2％，步骤3所述NIS碘代试剂当量为1.0当量,收率62.2％，步骤4所述氟磺酰基二氟乙酸甲酯当量为3.0当量反应温度为90℃，收率61.4％；步骤6所述的脱苄基条件钯碳用量0.05％，溶剂是甲醇，其余同实施例1；收率80.3％。
实施例3
步骤3所述NIS碘代，试剂当量为2.0当量,收率72.8％，步骤4所述氟磺酰基二氟乙酸甲酯当量为5.0当量,反应温度为120℃，收率69.5％,；步骤6所述的脱苄基条件钯碳用量0.02％，溶剂甲醇，收率79.5％，其余同实施例1。
实施例4
步骤3所述NIS碘代，试剂当量为1.5当量,收率69.5％，步骤4所述氟磺酰基二氟乙酸甲酯当量为3.0当量,反应温度为120℃，收率65.6％；步骤6所述的脱苄基条件钯碳用量0.02％，溶剂乙醇，收率72.7％，其余同实施例1。
对比例
发明人曾以原料吲哚4-甲酸甲酯开始(参见附图2)，经吲哚保护，NIS上碘得碘代产物化合物8，三氟甲基化后得到化合物9，然后脱保护得到化合物9，期望再皂化到目标分子化合物6，经过高温酸或者碱回流,都没有得到期望的产品，可能是4位取代基的影响，即使用强碱加热或者其他条件都无法水解到酸,同理化合物8到11也没有得到。
发明人也曾将结构如式2所示的化合物进行溴代物，反应转化率很低，几乎没有反应；如果2-位没有取代基直接用三氟甲基化试剂反应，反应很杂，主要是不反应的原料和取代2,3不同位置的混合物及杂质，很难分离纯化：
Figure BDA0003153994930000091
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。

Claims (10)

1.一种3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
(1)使吲哚4-甲酸通过苄基保护羧酸得到结构如式1所示的化合物；
(2)使结构如式1所示的化合物通过氨基保护得到结构如式2所示的化合物；
(3)使结构如式2所示的化合物经碘代得到结构如式3所示的化合物；
(4)使结构如式3所示的化合物与三氟甲基化试剂混合、反应得到结构如式4所示的化合物；
(5)使结构如式4所示的化合物脱氨基保护和苄基得到3-(三氟甲基)-4-吲哚甲酸；
Figure FDA0003153994920000011
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)在室温下进行1-12小时。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)得到的结构如式1所示的化合物经结晶或打浆进行纯化。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将步骤(1)得到的结构如式1所示的化合物经打浆后直接用于步骤(2)。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中用于碘化的试剂包括NIS、单质碘、碘化亚铜。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中使用1.0-2.0当量用于碘化的试剂。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述三氟甲基化试剂包括氟磺酰基二氟乙酸甲酯、Togni试剂(TMS-CF3)、氟磺酰钠、三氟碘甲烷、1-(三氟甲基)-1,2-苯碘酰-3(1H)-酮(CAS 887144-94-7)。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中使用3.0-5.0当量的三氟甲基化试剂。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)的反应温度为90-120℃。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)在室温下进行。
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