CN1146572C - 制备双氢除虫菌素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过选择氢化除虫菌素并接着分离催化剂制备双氢除虫菌素的方法。

Description

制备双氢除虫菌素的方法
本发明涉及通过选择氢化除虫菌素并接着分离催化剂制备双氢除虫菌素(ivermectin)的方法。
双氢除虫菌素是一公知化合物，具有优良的生物活性，广泛用作治蠕虫药、杀外寄生虫剂、杀虫剂和杀螨剂。
人们已经公知(EP-A 0 001 689)由除虫菌素B1a和B1b通过选择性催化氢化制备双氢除虫菌素。借助于作为链霉菌素的除虫菌素，通过生物技术方法可制备除虫菌素，除虫菌素具有五个双键。为了通过这种起始原料制备双氢除虫菌素，仅仅氢化22，23-双键的选择性催化剂是必须的。
Figure C9718049400031
除虫菌素B1a(R：-乙基)
除虫菌素B1b(R：-甲基)
由EP-A 0 001 689可知，人们为了上述目的，使用通式[(R)3P]3RhX催化剂，优选使用Wilkinson催化剂[Ph3P]3RhCl。为了达到所需的氢化，可使用相对大量的这种催化剂(0.05至0.5mol/mol除虫菌素)。
在氢化之后，必须尽可能完全地将贵金属从产物中除去，从而得到与说明书一致的活性化合物(重金属含量＜10ppm)。
由于这种原因且因为铑成本昂贵，人们已经提出(EP-A 0 059616)使用特殊的回收方法，分离并循环大量的这种在制备双氢除虫菌素中所使用的贵金属。
EP-A 59 616中描述的这种方法包括：在高温(如95℃)下处理与某些有机硫化合物氢化之后得到的产物溶液数小时，接着冷却所得混合物至0-5℃，然后过滤沉淀的铑化合物，如果需要的话，可利用碳酸钠水溶液提取过滤后的粗溶液，从而进一步纯化。
以这种方法分离催化剂金属既费时又耗能量，除此之外，敏感性产物被置于应力下，包含在催化剂中的配体(膦)保留在产物中。在该步骤中，由于加入过量的有机硫化合物(5mol/mol铑)，所以产物进一步受到污染。为了制备纯的活性化合物，这些成分必须通过重结晶分离，这会使产物严重损失。
本发明提供了一种制备双氢除虫菌素的方法，该方法可将所使用的铑和催化剂体系中的有机成分从氢化后得到的产物溶液中容易地分离出来，由此得到处理时只有少量产物损失且可使用的活性化合物。
在该方法中，除虫菌素B1a和B1b被氢化，催化剂金属和催化剂体系中的有机成分可依容易的方法从所得反应溶液中分离出来。
在本发明方法中，除虫菌素B1a和B1b的混合物通过利用催化剂进行选择氢化反应，所述催化剂以本身公知的方法由铑盐或复合铑化合物和膦获得，作为膦，如果适当的话，可通过利用式(I)形成复合物的膦，加入肼或肼盐，
Figure C9718049400041
其中
R、R′和R″彼此独立地表示氢、烷基或任意烷基-、烷氧基-、卤素-或卤代烷基取代的芳烷基，
A、A′和A″彼此独立地表示任意烷基-或烷氧基-和/或任意卤素-或卤代烷基取代的二价芳族基团，
m1、m2和m3相同或不同且为0或1，
烷基和烷氧基中的碳原子总数至少为12，
得到双氢除虫菌素，然后利用亲脂溶剂从所得反应混合物中分离催化剂体系，如果适当的话，可在分离溶剂之后进行。
制备催化剂的方法是公知的(参见如Inorg.Synth.10，67(1967)和EP-A 0 086 040、EP-A 0 283 615和Tetrahedron Vol.7，No.19/20，P.2087-2089(1988))。适用作制备催化剂起始原料的铑化合物是已知的；可提及作为实例的铑盐为氯化铑(III)水合物和溴化铑(III)水合物；铑复合化合物系列得到的适宜前体为如氯化(1c，5c-环辛二烯)铑(I)二聚物、氯化(1，5-己二烯)铑(I)二聚物和氯化(2，5-降冰片二烯)铑(I)二聚物，以及乙酰丙酮酸(1，5-环锌二烯)铑(I)。
用于本发明的式(I)膦为公知的或可通过已知方法制备(参见Houben-Weyl，Methoden der Organischen Chemie，4th ed.，vol.XII/1，Georg Thieme Verlag Stuttgart，1963)。
在优选的用于本发明方法的式(I)膦中，
R、R′和R″彼此独立地表示氢或C1-C20-烷基或表示任意C1-C20-烷基-、C1-C20-烷氧基-、卤素-(特别是氯-、氟-、溴-)、1，5-卤代-C1-C4-烷基-(特别是三氟甲基-)取代的芳基-C1-C4-烷基(特别是苄基或苯乙基)，
A、A′和A″彼此独立地表示任意C1-C20-烷基-、C1-C20-烷氧基-、卤素-(特别是氟-或氯-)、1，5-卤代-C1-C4烷基-(特别是三氟甲基-)取代的二价芳族基团(特别是苯基)，以及
m1和m2为1及m3为0，烷基和烷氧基中的碳原子总数至少为12，优选至少为15，特别优选至少为18。
在特别优选的式(I)膦中，
R、R′和R″彼此独立地表示氢或C1-C20-烷基或表示任意C1-C20-烷基-、C1-C20-烷氧基-、卤素-(特别是氯-、氟-、溴-)、1，5-卤代-C1-C4-烷基-(特别是三氟甲基-)取代的芳基-C1-C4-烷基(特别是苄基或苯乙基)，
A、A′和A″彼此独立地表示任意C1-C20-烷基-、C1-C20-烷氧基-、卤素-(特别是氟-或氯-)、1，5-卤代-C1-C4-烷基-(特别是三氟甲基-)取代的二价芳族基团(特别是苯基)，以及
m1、m2、m3表示1，
烷基或烷氧基中的碳原子总数至少为12，优选至少为15，特别优选至少为18。
可提及的实例包括：
(2-十二烷基-苯基)-二苯基-膦，(3-十二烷基苯基)-二苯基-膦，(4-十二烷基苯基)-二苯基-膦，双-(4-叔丁基苯基)-(4-十二烷基)-膦，三-(4-叔丁基苯基)-膦，双-邻-甲苯基-(4-十二烷基苯基)-膦，(4-十八烷基苯基)-二苯基-膦，十二烷基-二苯基-膦，双-(十二烷基)-苯基-膦，甲基-双-(十二烷基苯基)-膦，(4-三氟甲基苯基)-双-(十二烷基)-苯基-膦，(4-十八烷基)-双-(4-氯苯基)-膦，双-(2-甲氧基苯基)-(4-十二烷基苯基)-膦，(4-十二烷氧基苯基)-二苯基-膦，十二烷基苄基-二苯基-膦，4-联苯基-双-(十二烷基苯基)-膦，三-(辛基苯基)-膦，三-(己基苯基)-膦，三-(壬基苯基)-膦，三-(癸基苯基)-膦，双-(十六烷基苯基)-苯基-膦，双-(十八烷基苯基)-苯基-膦。
在制备之后，可分离催化剂并以纯化形式用于氢化反应。然而，就地合成催化剂并将由此得到的溶液用于选择性氢化反应也是可能且特别有利的。向氢化反应原料中加入过量的用作配体的膦是有利的。
为了制备催化剂体系，所使用的铑盐与式(I)膦的摩尔比为1∶1至1∶20，优选1∶1至1∶15，特别优选1∶3至1∶15(特别参见EP-A0086 046)。如果适当的话，肼或其衍生物可基于铑盐以1∶1至1∶10摩尔比加入。
加入到本发明方法中的附加式(I)膦的量为每摩尔基质0.01至0.06数量级(参见EP-A 086 046)；然而通过试验，可容易确定其最佳量。
催化氢化可在常规溶剂中进行，例如醇类、芳烃类、醚类、酮类、酯类或溶剂混合物，如甲醇/烃或丙酮/烃混合物。
氢化反应温度为大约40至100℃，氢化反应压力为大约1至50bar。为了缩短反应时间，反应在超计大气压下进行有利，优选的压力为3至20bar。
由于用作本发明催化剂配体的膦的亲脂性能，所以可通过利用适当的亲脂性溶剂提取的简单方式，将催化剂体系从产物中分离出来，所制得的产物(双氢除虫菌素)在所述亲脂性溶剂中只有少量溶解或完全不溶。
因此可在氢化反应之后，通过真空蒸馏去除溶剂，接着通过利用亲脂性溶剂提取，将催化剂体系(金属复合物和膦)从残留的产物/催化剂混合物中分离出来。所得双氢除虫菌素基本上不含催化剂金属和配体膦；通过本身公知且可用于去除少量副产物的重结晶，可得到具有高纯度的产物。也可在基本上没有损失的条件下，通过色谱法，在分离催化剂体系之后进一步纯化产物。
作为实例，适合于选择性分离催化剂体系的亲脂性溶剂包括如脂烃-环己烷、甲基环己烷、异辛烷、石油醚，具有更大烃基的清洗用粗汽油，如叔辛基甲醚。
氢化之后分离催化剂体系的可变步骤是向选择性氢化之后得到的产物/催化剂溶液中加入选择性亲脂溶剂，以及蒸馏分离存在于氢化反应原料中的极性溶剂成分。这样可导致双氢除虫菌素在不混合条件下沉淀出来并可通过滗析或过滤从含催化剂体系的溶液中分离出来。
氢化步骤之后分离催化剂体系的进一步可变步骤包括接着制备两相混合物，这可将双氢除虫菌素从催化剂体系(催化剂复合物和过量的膦)中分离出来。至此，如果需要的话，为了保护产物混合物，用于氢化步骤的溶剂可通过蒸馏(优选在减压条件下进行)分离并由适合于分离的溶剂混合物替代。
适用于该分离步骤的溶剂混合物包括亲脂性成分(如上所述)及与水混溶的极性溶剂和水。适用于这类溶剂混合物的极性成分包括如甲醇、乙醇、丙酮、丁酮、乙腈、四氢呋喃、甲酰胺、二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮。根据成分的选择，这类溶剂混合物中的水含量可以变化，一般为5至60％，优选10至40％。
本发明发现，如果这类两相体系与氢化步骤的粗产物混合时，双氢除虫菌素主要富含于极性成分中，而催化剂体系主要富含于亲脂性成分中。在该实施方案中，使用萃取柱，在连续逆流中将催化剂体系从产物中分离出来。
本发明方法的进一步实施方案在于使用能够在与氢化条件对应的高温下溶解起始原料和产物及催化剂体系的溶剂或溶剂混合物，由此在充分冷却之后，所需产物(双氢除虫菌素)接着沉淀出来，但其中的金属复合催化剂和配位体膦甚至能够在低温下溶解。在这种情况下，基本上不含催化剂的产物可通过过滤从溶液残留物中分离；当通过蒸馏进行溶液残留物后处理时，可在蒸馏残留物中以简单的方法获得催化剂金属，该催化剂金属然后可循环使用。
这类溶剂具有两性性能，即既含亲脂部分，又含有极性基团。可提及的实例包括异辛醇、十二烷醇、甲基叔辛基醚、叔丁醇和异辛醇的混合物以及还包括叔丁基甲基醚和异辛烷。
本发明非常惊奇地发现，本发明所使用的催化剂或催化剂体系既可在具有优良选择性的条件下将除虫菌素氢化成双氢除虫菌素，又可通过简单的方法分离产物和催化剂体系。
实施例
实施例1
A)制备催化剂：
在氢气气氛下，于搅拌条件下加热7.5mg三氯化铑、30.9mg三-(己基苯基)-膦、3ml丙酮和15μl水合肼的混合物并回流冷却4小时。
B)氢化：
将(A)得到的催化剂溶液加入到4.3g除虫菌素(B1a和B1b混合物)在25ml的2∶1丙酮/环己烷混合物的溶液中。在加入51.4mg三-(己基苯基)-膦之后，于5bar氢气压力和88℃下，在钢制高压釜中进行氢化反应。在氢化4小时后，HPLC分析结果显示含起始原料8.9％、含双氢除虫菌素(B1a和B1b混合物)89.9％、含四氢除虫菌素＜0.1％。
C)分离催化剂体系
在蒸馏去除溶剂混合物后，将(B)得到的粗产物溶解在35ml甲醇和20ml水的混合物中，在分液漏斗中利用25ml环己烷萃取该溶液。分相并减压浓缩。这种萃取过程以相同的方法重复两次。结果：氢化步骤的粗产物含有            690ppm Rh
第一次萃取后得到的产物含有        39ppm Rh
第二次萃取后含有                  29ppm Rh
第三次萃取后含有                  22ppm Rh
从产物中提取的催化剂体系(催化剂和膦)含有6332ppm Rh。
实施例2
A)制备催化剂：
在氩气气氛下，于搅拌条件下加热7.5mg三氯化铑、45.6mg三-(辛基苯基)-膦(纯度为94％)、3ml丙酮和15μl水合肼的混合物并回流冷却4小时。
B)氢化：
在加入53.2mg三-(辛基苯基)-膦后，利用实施例1(B)所给出的条件，氢化4.3g除虫菌素(B1a和B1b混合物)。在氢化7小时后，根据HPLC分析，得到粗双氢除虫菌素产物，该产物含1.3％除虫菌素、94.8％双氢除虫菌素和2％四氢除虫菌素。
C)分离催化剂体系
利用实施例1(C)的方法处理所得产物。三次萃取后得到铑含量为9ppm的产物。

Claims (2)

1.制备双氢除虫菌素的方法，其特征在于通过利用催化剂将除虫菌素B1a和B1b的混合物进行选择氢化，所述催化剂以本身公知的方法，由铑盐或复合铑化合物和膦获得，作为膦，可通过利用式(I)形成复合物的膦，加入肼或肼盐，
其中
R、R′和R″彼此独立地表示氢、烷基或任意烷基-、烷氧基-、卤素-或卤代烷基取代的芳烷基，
A、A′和A″彼此独立地表示任意烷基-或烷氧基-和/或任意卤素-或卤代烷基取代的二价芳族基团，
m1、m2和m3相同或不同且为0或1，
烷基和烷氧基中的碳原子总数至少为12，
得到双氢除虫菌素，然后利用亲脂溶剂从所得反应混合物中分离催化剂体系。
2.权利要求1的方法，其中催化剂体系在除去溶剂后接着从反应混合物中除去。
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