CN115536593A - 4-羟基-n,n,2-三甲基苯并咪唑-6-甲酰胺的可放大生产方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及有机化学合成领域,具体涉及一种特戈拉赞关键中间体4-羟基-N,N,2-三甲基苯并咪唑-6-甲酰胺可放大生产方法。
背景技术
4-羟基-N,N,2-三甲基苯并咪唑-6-甲酰胺是合成质子泵抑制剂特戈拉赞(tegoprazan)的关键中间体。
目前这一中间体主要有一条合成路线。如下路线所示。该路线需要较为繁琐的基团保护,使用2-氨基-3-硝基-5-溴苯酚为起始物料,先进行O-苄基保护,之后对氨基进行乙酰化保护,在铁粉/乙酸条件下还原硝基并发生缩合关环得到苯并咪唑骨架;在过渡金属催化下将溴转化为氰基;随后水解氰基得到羧酸,与二甲胺经缩合剂反应得到酰胺;最终钯催化氢化脱O-苄基得到4-羟基-N,N,2-三甲基苯并咪唑-6-甲酰胺。
除了起始物料比较昂贵,该路线前两步需要依次对氧、氮原子进行保护,在还原硝基过程中使用铁粉/冰乙酸体系,大大增加了后处理难度;在引入羧基过程需要经过溴代、金属催化引入氰基,试剂处理危险性增加,且所得羧酸中间体极性大,难以纯化处理。
综上所述,制药行业的发展需要4-羟基-N,N,2-三甲基苯并咪唑-6-甲酰胺这一类医药中间体,然而其目前的合成方法还有较大改进空间。
发明内容
本发明针对现有的合成4-羟基-N,N,2-三甲基苯并咪唑-6-甲酰胺路线的后处理难度大、收率低、难以得到高纯度产品等问题,提供一种合成4-羟基-N,N,2-三甲基苯并咪唑-6-甲酰胺的新方法。
为改善现有路线的后处理难度大,收率低,难以得到高纯度产品等问题,提供一种合成4-羟基-N,N,2-三甲基苯并咪唑-6-甲酰胺的新方法。具体包括以下反应步骤:
1)式I的化合物与二甲胺盐酸盐在缩合剂的作用下得到酰胺,生成式II的化合物;
2)式II的化合物在酸性条件下经溴代,得到式Ⅲ的化合物;
3)式Ⅲ的化合物与冰乙酸在铁、锌等金属还原剂条件下发生还原、缩合关环反应,得到式IV的化合物;
4)式IV的化合物在碱的作用下发生取代反应,得到式Ⅴ的化合物;
5)式Ⅴ的化合物在过渡金属钯催化下发生miyaura硼酯化反应,得到式Ⅵ的化合物;
6)式Ⅵ的化合物在氧化剂作用下发生氧化、重排反应脱去硼酸酯,得到式Ⅶ的化合物;
7)式Ⅶ的化合物在酸性条件下经过渡金属催化氢化脱去苄基,得到式Ⅷ的化合物。
本发明优选实施方案:
步骤(1)所需的缩合试剂可以选择1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N,N'-二环己基碳二亚胺、N,N'-二异丙基碳二亚胺、2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯、1-丙基磷酸酐、N,N'-羰基二咪唑等,优选1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(该试剂生成的副产物易于水洗除去)。
步骤(2)所述酸为醋酸、盐酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸中的至少一种,优选醋酸(酸性弱、反应温和,无需单独对氨基进行乙酰化保护步骤,缩短了路线);所需的溴代试剂为溴素、N-溴代丁二酰亚胺、二溴海因中的至少一种,优选溴素。
步骤(3)所述的关环试剂乙酸,原乙酸酯(包括原乙酸三甲酯、原乙酸三乙酯中的一种),优选原子经济性高的乙酸;所述的过渡金属还原剂为铁粉、锌粉、氯化亚锡类化合物、铂碳、钯碳等,优选还原铁粉(试剂稳定、无毒,反应安全性好)。
步骤(4)所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢化钠、氢化钾、氢化锂、二异丙基胺基锂、二异丙基胺基钠、二异丙基胺基钾、丁基锂中的至少一种,优选氢化钠(使用氢化钠原子经济性高、易于保存)。
步骤(5)所述的催化剂为三(二亚苄丙酮)二钯、醋酸钯、三苯基膦氯化钯、四三苯基膦钯、[1,1'-双(二苯基膦)二茂铁]二氯化钯、二乙腈氯化钯、氯化钯中的至少一种,优选三(二亚苄丙酮)二钯。
步骤(6)所述的氧化剂为过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化脲、间氯过氧苯甲酸、过氧乙酸中的至少一种,优选过氧化氢(使用30%过氧化氢,原子经济性高)。
步骤(7)所述的催化剂为钯碳、氢氧化钯中的至少一种,优选钯碳(非均相催化剂,易于分离,便于产品纯化),所述的酸为盐酸、冰乙酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸、甲磺酸、对甲苯磺酸中的一种,优选三氟乙酸;优选组合为钯碳、三氟乙酸。
具体技术方案如下:
1)向反应釜中加入二氯甲烷、式I的化合物、4-二甲氨基吡啶、二甲胺盐酸盐、三乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐,室温搅拌反应,反应4~6h后加入水搅拌洗涤,分液。
2)将二氯甲烷层减压浓缩,向浓缩后的残留物中加入正庚烷打浆、过滤、干燥,得到式II的化合物。
3)向反应釜中加入冰乙酸、式II的化合物搅拌,降温至0~10℃(温度高于范围则导致杂质生成,温度低于范围则无法反应完全),滴加液溴,滴加完毕后在室温下反应12~16小时。
4)加入硫代硫酸钠水溶液淬灭,搅拌,减压浓缩除去冰乙酸,加入水搅拌2~4h,过滤、干燥,得到式Ⅲ的化合物。
5)在氮气的保护下向反应釜中加入冰乙酸、式Ⅲ的化合物,搅拌,加入还原铁粉,升温至100~110℃(温度低于范围则关环反应不彻底),控温反应12~16小时,反应完毕后降温至室温,搅拌。
6)过滤,滤除不溶物,滤液减压浓缩除去冰乙酸,向浓缩残留物中加入乙酸乙酯打浆,过滤、干燥,得到式Ⅳ的化合物。
7)向反应釜中加入N-甲基吡咯烷酮、氢化钠悬浮搅拌,抽真空,用氮气置换3次,将式Ⅳ的化合物溶于N-甲基吡咯烷酮中滴加到反应釜中,之后向反应釜中滴加溴化苄(反应放热,缓慢滴加控制),滴加完毕后在20~30℃反应10小时。
8)向反应釜中缓慢滴加水淬灭,搅拌,离心过滤、干燥后得到式Ⅴ的化合物。
9)向反应釜中加入甲苯、式Ⅴ的化合物、三(二亚苄丙酮)二钯、2-二环己基膦-2',4',6'-三异丙基联苯、联硼酸频那醇酯、醋酸钾,抽真空,用氮气置换3次,升温至100℃反应12小时。
10)向反应釜中加入水搅拌,分液,对甲苯层减压浓缩,加入乙酸乙酯/正庚烷结晶、过滤、干燥,制得式Ⅵ的化合物。
11)向反应釜中加入四氢呋喃、式Ⅵ的化合物,抽真空,用氮气置换3次,降温至10℃搅拌,滴加过氧化氢,之后滴加氢氧化钠水溶液,滴加完毕继续反应4~6小时。
12)向反应液中滴加盐酸、搅拌,调节pH至6~7过滤,干燥,制得式Ⅶ的化合物。
13)向反应釜中加入甲醇、式Ⅶ的化合物、10%钯碳、三氟乙酸,抽真空后用氮气置换3次,然后用氢气置换3次,将氢气加压到0.2MPa,反应6小时。
14)过滤,滤液加入碳酸钠水溶液至pH为7,过滤,滤饼粗品加入乙酸乙酯打浆、过滤、干燥,制得式Ⅷ的化合物。本发明合成4-羟基-N,N,2-三甲基苯并咪唑-6-甲酰胺的方法,具有工艺路线新颖、原料价廉易得、化学纯度≥99%、易于生产放大的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显然,下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例,而非对本发明的限制。
图1为实施例中制备的化合物Ⅷ核磁氢谱图。
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白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓,本发明并不局限于附图和以下实施例。
实施例1
S1:脱水缩合
向反应瓶中加入二氯甲烷700mL、3-硝基-4-氨基苯甲酸75g、盐酸二甲胺40g、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐120g、4-二甲氨基吡啶10g、三乙胺84g。在氮气保护下保温25℃搅拌反应。反应完毕后加入水搅拌,静置分液,二氯甲烷层经硅藻土过滤,滤液浓缩,加入正庚烷打浆,干燥,得到化合物Ⅱ82g,收率95%。
(1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.17–7.10(m,1H),6.60–6.48(m,1H),5.47(s,1H),2.94(s,3H).
对比实施例:
向反应瓶中加入二氯甲烷700mL、3-硝基-4-氨基苯甲酸75g、盐酸二甲胺40g、N,N'-二环己基碳二亚胺130g、4-二甲氨基吡啶10g、三乙胺84g。在氮气保护下保温25℃搅拌反应。反应完毕后加入水搅拌,静置分液,二氯甲烷层减压浓缩,浓缩残留物需经硅胶柱层析纯化(除去副产物二环己基脲),收集产品洗脱液浓缩至析出固体,过滤、干燥,得到化合物Ⅱ76g,收率88%。在对比实施例中,由于副产物二环己基脲的存在,柱层析过程除去该副产物时损失部分产物,导致收率降低。
S2:溴代反应
向反应瓶中加入化合物Ⅱ50g,醋酸350mL,降温至10℃,滴加溴素76g,滴加完毕后加热至25℃反应6小时。加入硫代硫酸钠水溶液搅拌淬灭,滴加碳酸钠水溶液调节pH=7,用乙酸乙酯萃取,合并萃取液用少量硅胶过滤,浓缩滤液得到粗品,加入少量正庚烷打浆、过滤,干燥后得到化合物Ⅲ60g,收率88%。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.53(s,1H),4.78(s,1H),3.07(s,4H).
对比实施例:
向反应瓶中加入化合物Ⅱ50g,醋酸350mL,控温35~45℃,滴加溴素76g,滴加完毕后保温25℃反应6小时。加入硫代硫酸钠水溶液搅拌淬灭,滴加碳酸钠水溶液调节pH=7,用乙酸乙酯萃取,用硅胶过滤,浓缩滤液得到粗品,加入少量正庚烷打浆、过滤,干燥后得到化合物Ⅲ46g,收率67%。
S3:还原关环
向反应瓶中加入化合物Ⅲ50g,冰乙酸500mL,加入还原铁粉58g,加热至115℃反应6小时。降温至室温搅拌,过滤,滤饼用冰乙酸淋洗;对滤液减压浓缩,向残留物中加入乙酸乙酯打浆、过滤、干燥后得到化合物Ⅳ44g,收率90%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ12.72(s,1H),7.47(s,1H),7.36(d,J=1.4Hz,1H),2.97(s,6H),2.53(s,3H).
对比实施例:
N-乙酰基保护阶段:向反应瓶中加入化合物Ⅲ50g,冰乙酸250mL,加入醋酸酐25mL,80℃下搅拌反应0.5~1h,冷却至室温后加入水1250mL搅拌,过滤,水洗滤饼,干燥后得到3-乙酰胺基-5-溴-N,N-二甲基-4-硝基苯甲酰胺中间体51g,收率89%;
还原关环阶段:向反应瓶中加入上述3-乙酰胺基-5-溴-N,N-二甲基-4-硝基苯甲酰胺中间体51g、冰乙酸500mL,加入还原铁粉43g,加热至115℃反应6小时。降温至室温搅拌,过滤,滤饼用冰乙酸淋洗;对滤液减压浓缩,向残留物中加入乙酸乙酯打浆、过滤、干燥后得到化合物Ⅳ40g,收率92%。
对比实施例两步反应的总收率为81.88%,对比实施例收率低于实施例收率(90%)。
S4:N-苄基保护
向反应瓶1中加入N-甲基吡咯烷酮130mL、氢化钠11g悬浮搅拌,抽真空,用氮气置换3次,降温至0℃,在反应瓶2中将化合物Ⅳ50g溶于N-甲基吡咯烷酮300mL中,将所得溶液滴加到反应瓶1中,之后向反应瓶1中滴加溴化苄34g,滴加完毕加热至25℃反应10小时。向反应瓶中滴加水淬灭,过滤,滤饼水洗、干燥后得到化合物Ⅴ61g,收率92%。1HNMR(400MHz,Methanol-d4):δ7.23(s,1H),6.93(s,1H),3.14(s,3H),3.03(s,3H),2.86(s,3H).)
对比实施例:
向反应瓶中加入N-甲基吡咯烷酮250mL、化合物Ⅳ50g搅拌溶解,抽真空,用氮气置换3次,降温至0℃;控温0℃下加入氢化钠11g搅拌0.5~1h,之后向瓶中滴加溴化苄34g,滴加完毕加热至25℃反应10小时。向反应瓶中滴加水淬灭,过滤,滤饼水洗得到粗品,加入异丙醇打浆,过滤、干燥后得到化合物Ⅴ53g,收率80%。
S5:硼酯化反应
向反应瓶中加入化合物Ⅴ30g,联硼酸频那醇酯52g、甲苯150mL、三(二亚苄丙酮)二钯0.74g、2-二环己基膦-2',4',6'-三异丙基联苯0.77g、醋酸钾12g,抽真空,用氮气置换3次,加热至100℃反应12小时。向反应釜中加入水搅拌,静置分液,甲苯层浓缩得到粗品。粗品用乙酸乙酯/正庚烷结晶、过滤、干燥后得式Ⅵ的化合物28.9g,收率85%。
S6:氧化反应
向反应瓶中加入化合物Ⅵ0.2g,四氢呋喃20mL,抽真空,用氮气置换3次,冷却至10℃搅拌,滴加30%过氧化氢0.2g,之后滴加1M氢氧化钠水溶液0.08mL,滴加完毕继续反应6小时。向反应釜中滴加稀盐酸淬灭,调节pH至6~7,过滤,水洗,干燥后得式Ⅶ的化合物0.15g,收率82%。1H NMR(400MHz,Methanol-d4)δ7.38–7.25(m,1H),7.17–7.11(m,1H),6.96–6.93(m,1H),6.68(d,J=1.3Hz,1H),5.46(s,1H),3.08(s,3H),2.97(s,3H),2.58(s,3H).
S7:氢化脱苄
向反应瓶中加入化合物Ⅶ50g,甲醇500mL,三氟乙酸5g,10%钯碳2.5g,抽真空,用氮气置换3次,然后用氢气置换3次。将氢气加压到0.2MPa,反应6小时。过滤,向滤液中滴加碳酸钠水溶液调节pH至7,过滤得到粗品。加入少量乙酸乙酯打浆、过滤、干燥后得到化合物Ⅷ29.5g,收率85%。(1HNMR:400MHz,Methanol-d4)δ7.23(s,1H),6.93(s,1H),3.14(s,3H),3.03(s,3H),2.86(s,3H).).
对比实施例:
向反应瓶中加入化合物Ⅶ50g,甲醇500mL,10%钯碳2.5g,抽真空,用氮气置换3次,然后用氢气置换3次。将氢气加压到0.2MPa,反应6小时。过滤,滤液减压浓缩除去甲醇,向残留物中加入5%氢氧化钠水溶液调节pH至12,加入二氯甲烷萃取、分液;收集含产品的水层,加入1M稀盐酸调节pH至7,搅拌过滤得到粗品。加入少量乙酸乙酯打浆、过滤、干燥后得到化合物Ⅷ4.2g,收率12%。(1HNMR:400MHz,Methanol-d4)δ7.23(s,1H),6.93(s,1H),3.14(s,3H),3.03(s,3H),2.86(s,3H).)
Claims (9)
1.一种合成4-羟基-N,N,2-三甲基苯并咪唑-6-甲酰胺的方法,其特征在于,所述方法包括:
1)式I的化合物与二甲胺盐酸盐在缩合剂的作用下得到酰胺,生成式II的化合物;
2)式II的化合物在酸性条件下经溴代,得到式Ⅲ的化合物;
3)式Ⅲ的化合物与冰乙酸在过渡金属还原剂条件下发生还原、缩合关环反应,得到式IV的化合物;
4)式IV的化合物在碱的作用下发生取代反应,得到式Ⅴ的化合物;
5)式Ⅴ的化合物在钯化合物催化下发生miyaura硼酯化反应,得到式Ⅵ的化合物;
6)式Ⅵ的化合物在氧化剂作用下发生氧化、重排反应脱去硼酸酯,得到式Ⅶ的化合物;
7)式Ⅶ的化合物在酸性条件下经过渡金属催化剂催化氢化脱去苄基,得到式Ⅷ的化合物,
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)的缩合试剂选自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N,N'-二环己基碳二亚胺、N,N'-二异丙基碳二亚胺、2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯、1-丙基磷酸酐、N,N'-羰基二咪唑中的至少一种,优选1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)加入酸以形成酸性条件,所述酸为醋酸、盐酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸中的至少一种,优选醋酸;采用溴代试剂进行溴代,溴代试剂为溴素、N-溴代丁二酰亚胺、二溴海因中的至少一种,优选溴素。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的缩合关环用到关环试剂,关环试剂选自乙酸或原乙酸酯(包括原乙酸三甲酯、原乙酸三乙酯中的一种),优选原子经济性高的乙酸;所述的过渡金属还原剂选自铁粉、锌粉、氯化亚锡类化合物、铂碳、钯碳中的至少一种,优选还原铁粉。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢化钠、氢化钾、氢化锂、二异丙基胺基锂、二异丙基胺基钠、二异丙基胺基钾、丁基锂中的至少一种,优选氢化钠。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(5)所述的钯化合物选自三(二亚苄丙酮)二钯、醋酸钯、三苯基膦氯化钯、四三苯基膦钯、[1,1'-双(二苯基膦)二茂铁]二氯化钯、二乙腈氯化钯、氯化钯中的至少一种,优选三(二亚苄丙酮)二钯。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(6)所述的氧化剂选自过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化脲、间氯过氧苯甲酸、过氧乙酸中的至少一种,优选过氧化氢。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(7)所述的过渡金属催化剂选自钯碳、氢氧化钯中的至少一种,优选钯碳;步骤(7)中加入酸以形成酸性条件,所述的酸选自盐酸、冰乙酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸、甲磺酸、对甲苯磺酸中的一种,优选三氟乙酸;优选的,过渡金属催化剂为钯碳、酸为三氟乙酸。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括:
1.1)向反应釜中加入二氯甲烷、式I的化合物、4-二甲氨基吡啶、二甲胺盐酸盐、三乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐,室温搅拌反应,反应4~6h后加入水搅拌洗涤,分液;
1.2)将二氯甲烷层减压浓缩,向浓缩后的残留物中加入正庚烷打浆、过滤、干燥,得到式II的化合物;
2.1)向反应釜中加入冰乙酸、式II的化合物搅拌,降温至0~10℃,滴加液溴,滴加完毕后在室温下反应12~16小时;
2.2)加入硫代硫酸钠水溶液淬灭,搅拌,减压浓缩除去冰乙酸,加入水搅拌2~4h,过滤、干燥,得到式Ⅲ的化合物;
3.1)在氮气的保护下向反应釜中加入冰乙酸、式Ⅲ的化合物,搅拌,加入还原铁粉,升温至100~110℃,控温反应12~16小时,反应完毕后降温至室温,搅拌;
3.2)过滤,滤除不溶物,滤液减压浓缩除去冰乙酸,向浓缩残留物中加入乙酸乙酯打浆,过滤、干燥,得到式Ⅳ的化合物;
4.1)向反应釜中加入N-甲基吡咯烷酮、氢化钠悬浮搅拌,抽真空,用氮气置换3次,将式Ⅳ的化合物溶于N-甲基吡咯烷酮中滴加到反应釜中,之后向反应釜中滴加溴化苄,滴加完毕后在20~30℃反应10小时;
4.2)向反应釜中缓慢滴加水淬灭,搅拌,离心过滤、干燥后得到式Ⅴ的化合物;
5.1)向反应釜中加入甲苯、式Ⅴ的化合物、三(二亚苄丙酮)二钯、2-二环己基膦-2',4',6'-三异丙基联苯、联硼酸频那醇酯、醋酸钾,抽真空,用氮气置换3次,升温至100℃反应12小时;
5.2)向反应釜中加入水搅拌,分液,对甲苯层减压浓缩,加入乙酸乙酯/正庚烷结晶、过滤、干燥,制得式Ⅵ的化合物;
6.1)向反应釜中加入四氢呋喃、式Ⅵ的化合物,抽真空,用氮气置换3次,降温至10℃搅拌,滴加过氧化氢,之后滴加氢氧化钠水溶液,滴加完毕继续反应4~6小时;
6.2)向反应液中滴加盐酸、搅拌,调节pH至6~7过滤,干燥,制得式Ⅶ的化合物;
7.1)向反应釜中加入甲醇、式Ⅶ的化合物、10%钯碳、三氟乙酸,抽真空后用氮气置换3次,然后用氢气置换3次,将氢气加压到0.2MPa,反应6小时;
7.2)过滤,滤液加入碳酸钠水溶液至pH为7,过滤,滤饼粗品加入乙酸乙酯打浆、过滤、干燥,制得式Ⅷ的化合物。
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