CN115925561A - 一种染发剂初级中间体的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种染发剂初级中间体的合成方法，从2‑羟基‑5‑硝基苯乙酮类化合物出发，经过羰基以及硝基还原、氨基的Fmoc保护、分子内成环、偶联以及温和条件下脱保护得到相应的染发剂初级中间体。本发明的合成方法无需使用具有易爆危险的对硝基苯酚、强腐蚀性浓硫酸等原料，安全性高。本发明的合成方法以六元环碳酸酯为重要偶联中间体，避免了当量的偶氮二羧酸二酯和三苯基膦的使用以及难以后处理的副产物三苯氧膦的生成。本发明的染发剂初级中间体合成方法反应条件温和，并且绕过了繁琐的多步保护/脱保护过程，步骤简单，有利于工业化生产。

Description

一种染发剂初级中间体的合成方法
技术领域
本发明涉及化学合成技术领域，具体涉及一种染发剂初级中间体的合成方法。
背景技术
现代生活中，染发不仅满足了人们白发变黑发的基本需求，也逐渐成为追求美和时尚的重要手段。染发剂是一类能通过附着或结合到毛发上从而达到改变毛发颜色效果的特殊化妆品。市面上的染发剂主要分为暂时性染发剂、半永久染发剂和永久染发剂，满足了人们对头发着色时间的不同需求。此外，根据组成成分不同，染发剂又可以分为矿物型、天然植物型以及化学合成型，不同成分、配方的染发剂为人们提供了颜色的多样性选择。其中，以氧化型染发剂为主的化学合成型染发剂使用率最高，约占已售染发剂的80％。其配方一般由染料中间体、耦合剂、碱性物质以及双氧水等氧化剂组成。染色的原理为：首先在碱性介质作用下，染色中间体与耦合剂能够以小分子的形态渗透到头发皮质层，随后在碱以及双氧水的作用下，发生一系列氧化、耦合反应，形成相对大的分子，从而使染料封闭在头发内，达到长时间染色的效果。其中染料中间体为一类被氧化后能直接显色的化合物，以对苯二胺、对氨基苯酚为主；而耦合剂主要为间位取代的苯的衍生物如间苯二酚等相较而言不容易被氧化但却能够与中间体的氧化产物耦合或缩合后显色的化合物。尽管化学合成染发剂具有着色牢固、颜色多样、廉价易得等优势，但所使用的中间体对苯二胺、对氨基苯酚等有不同程度的毒性和致敏性，易被皮肤和毛发吸收引起严重的不良反应，甚至有致癌的风险。
美国专利申请US4997451A中公开了一类染色性能良好、毒性相较于简单的对氨基苯酚较低的化合物4-氨基-(2-烷氧基甲基)苯酚，并给出了相应的合成路线：以对硝基苯酚为原料，第一步在甲醛/浓硫酸条件下而合成环状缩醛，随后在硫酸条件下与醇反应开环，最后经氢化还原得到目标化合物4-氨基-(2-烷氧基甲基)苯酚。该方法的缺点是：①需要以易爆的对硝基苯酚为原料，存在安全隐患；②R基团局限于烷基。随后公开号为WO2002058631A2的专利说明书中描述了以2-乙酰基-4-丁酰胺基苯酚为原料，通过脱保护、保护、还原、Mitsunobu反应最后再脱保护制备毒性较小的染发剂4-氨基-2-(1-芳氧乙基)苯酚。但该路线需要用到等当量的偶氮二羧酸二酯和三苯基膦，且需要多步保护/脱保护操作，存在生成的三苯氧膦难以除去、原子经济性低等缺点，不适合用于工业生产。因此，基于目前4-氨基-2-(1-芳氧乙基)苯酚等染发剂初级中间体制备方法的现状，研究一种原料安全易得、路线简单的合成方法具有重要意义。
发明内容
针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种染发剂初级中间体的合成方法，可以合成毒性较低的2-乙基取代的4-氨基苯酚类染发剂初级中间体，是一种原料安全易得、操作过程简单的合成方法，该方法无需采用强酸等危险试剂，有利于环保，易于进行工业化生产。
本发明从2-羟基-5-硝基苯乙酮类化合物出发，经过羰基以及硝基还原、氨基的Fmoc(9-芴基甲氧基羰基)保护、分子内成环、偶联以及温和条件下脱保护得到相应的染发剂初级中间体。具体技术方案如下：
一种染发剂初级中间体的合成方法，其特征在于，合成路线如下：
Figure BDA0003967055990000021
其中：
R1为烷基、烷氧基、卤素、拉电子基团、萘环或芳杂环；
R2为H、烷基、卤素、拉电子基团、萘环或芳杂环；
Nu为以下结构中的任一种：
Figure BDA0003967055990000031
其中，R3为H、烷基、卤素、拉电子基团或萘环，R4为烷基或芳环，R5为H、烷基或芳环，R6为H、烷基、卤素、拉电子基团或萘环，R7为H、烷基、卤素或拉电子基团，R8、R9分别独立为烷基或芳环；
所述染发剂初级中间体的合成方法包括步骤：
(1)式(I)所示化合物羰基以及硝基还原，得到式(II)所示化合物；
(2)式(II)所示化合物的氨基进行Fmoc保护，得到式(III)所示化合物；
(3)式(III)所示化合物与三光气反应，分子内成环得到式(IV)所示化合物；
(4)式(IV)所示化合物与亲核试剂NuH反应，得到式(V)所示化合物；
(5)式(V)所示化合物脱Fmoc保护，得到式(VI)所示化合物，即所述染发剂初级中间体。
本发明提供了一类合成多种2-乙基取代的4-氨基苯酚等染发剂初级中间体的通用方法，丰富了染发剂初级中间体的种类，为寻找更加低毒性的染发剂奠定基础。
优选的，所述拉电子基团为酯基、三氟甲基、硝基、氰基、磺酰基或膦酰基。
优选的，R1选自的烷基为甲基、乙基或叔丁基，R1选自的烷氧基为甲氧基。
优选的，R2选自的烷基为甲基、乙基或叔丁基。
步骤(1)中，式(I)所示化合物羰基、硝基还原过程之间无需纯化即可直接用于下一步。
优选的，步骤(1)中，采用NaBH4(硼氢化钠)对式(I)所示化合物的羰基进行还原。
优选的，步骤(1)中，采用氯化亚锡(SnCl2)对式(I)所示化合物的硝基进行还原。
优选的，步骤(3)具体为：将式(III)所示化合物和三乙胺(Et3N)溶于四氢呋喃(THF)中，加入三光气的四氢呋喃溶液，反应进行分子内成环得到式(IV)所示化合物。
优选的，步骤(4)中，以甲苯或四氢呋喃为溶剂，以K3PO4(磷酸钾)为活化六元环碳酸酯的碱活化剂。
本发明与现有技术相比，有益效果有：
1、本发明的合成方法无需使用具有易爆危险的对硝基苯酚、强腐蚀性浓硫酸等原料，安全性高。
2、本发明的合成方法以六元环碳酸酯为重要偶联中间体，避免了当量的偶氮二羧酸二酯和三苯基膦的使用以及难以后处理的副产物三苯氧膦的生成。
3、本发明的染发剂初级中间体合成方法反应条件温和，并且避免了繁琐的多步保护/脱保护过程，步骤简单，有利于工业化生产。
附图说明
图1为实施例1中间化合物3核磁氢谱图；
图2为实施例1中间化合物4核磁氢谱图；
图3为实施例1中间化合物5核磁氢谱图；
图4为实施例1化合物6的核磁氢谱图；
图5为实施例2化合物8的核磁氢谱图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，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操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1：2-[1-(4-甲氧基苯氧乙基)]苯酚的合成
合成路线如下：
Figure BDA0003967055990000051
(1)将原料1(1.81g,10mmol)称量于100mL的烧瓶中，加入乙醇50mL溶解，加入SnCl2·2H2O(11.2g，50mmol)，于80℃搅拌过夜。反应结束后，将反应液置于冰浴中，加入饱和碳酸氢钠溶液调节pH至9，有米白色盐析出。随后硅藻土滤过，乙酸乙酯冲洗两次，滤液依次用水、饱和食盐水洗涤，合并有机相、无水硫酸钠干燥后减压浓缩得到粗产物，直接用于下一步。
(2)将(1)所得粗产物溶于甲醇20mL溶解，在0℃条件下，分批加入NaBH4(456mg，12mmol)，于冰浴下继续搅拌30min。薄层层析(TLC)监测原料转化完全后，在0℃冷却的条件下加水淬灭反应，乙酸乙酯萃取、饱和氯化钠洗，无水硫酸钠干燥，最后过滤、浓缩，得到中间化合物粗产物2不经纯化直接用于下一步合成中。
(3)将粗产物2溶于THF中，反应液置于冰浴下，加入K2CO3(碳酸钾)(2.76g,20mmol，1.0M)的水溶液，随后再逐滴加入FmocCl(2.7g,10.5mmol,0.5M)的THF溶液，滴加完成后升至室温继续反应1h。TLC监测原料转化完全后，加入稀盐酸溶液(1.0M)调节pH至4，随后乙酸乙酯稀释，再依次用水、饱和食盐水洗涤，合并有机相、无水硫酸钠干燥后减压浓缩得到粗品，粗品经硅胶柱纯化(洗脱体系为石油醚:乙酸乙酯＝5:1体积比)得到中间化合物3(白色固体，1.8g，4.8mmol，(1)-(3)三步收率为48％)。核磁氢谱图如图1所示。1H NMR:δ(ppm)7.86(s,1H),7.78(d,J＝7.6Hz,2H),7.65–7.52(m,2H),7.44–7.38(m,2H),7.35–7.29(m,2H),7.17–7.10(m,1H),7.05–6.98(m,1H),6.80(d,J＝8.6Hz,1H),6.52(s,1H),5.00(s,1H),4.51(d,J＝6.6Hz,2H),4.28–4.23(m,1H),2.70(s,1H),1.56(d,J＝6.6Hz,3H)。
(4)将中间化合物3(1.8g,4.8mmol)和Et3N(2.0mL，9.6mmol)溶于THF(10mL)中，在0℃冷却的条件下加入三光气(0.71g，2.4mmol,1.0M)的THF溶液。滴加完毕后，将反应升至室温，搅拌过夜。反应结束后，加入稀盐酸溶液(0.5M)溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，依次用水、饱和食盐水洗涤，合并有机相、无水硫酸钠干燥后减压浓缩得到粗产物，最后经硅胶柱纯化(洗脱体系为石油醚:乙酸乙酯＝5:1体积比)得到化合物4(白色固体，1.29g，3.2mmol，收率为67％)。核磁氢谱图如图2所示。1H NMR:δ(ppm)7.78(d,J＝7.5Hz,2H),7.61(d,J＝7.4Hz,2H),7.50–7.39(m,3H),7.36–7.30(m,2H),7.13(s,1H),7.19–7.08(m,1H),6.78(s,1H),5.55(s,1H),4.63–4.50(m,2H),4.29–4.24(m,1H),1.71(d,J＝6.6Hz,3H).
(5)将(4)所得的中间化合物4(1.29g，3.2mmol)和4-甲氧基苯酚(1.08g，8.7mmol)溶于干燥甲苯中，加入K3PO4(1.36g，6.4mmol)于80℃油浴中反应。TLC监测原料转化完全后，减压蒸除溶剂，经硅胶柱纯化(洗脱体系为石油醚:乙酸乙酯＝3:1体积比)得到中间化合物5(白色固体，1.15g，2.4mmol，收率为75％)。核磁氢谱图如图3所示。1H NMR:δ(ppm)7.78(d,J＝7.5Hz,2H),7.68–7.55(m,2H),7.44–7.39(m,2H),7.27–7.36(m,3H),7.10–7.02(m,2H),6.90–6.83(m,2H),6.82–6.70(m,3H),6.53(s,1H),5.32–5.20(m,1H),4.58–4.45(m,2H),4.30–4.21(m,1H),3.72(s,3H),1.66(d,J＝6.6Hz,3H)。
(6)将中间化合物5(1.15g，2.4mmol)溶于THF(10mL)中，加入哌啶(0.4mL)，室温下反应2h。加入乙酸乙酯稀释，依次用水、饱和食盐水洗涤，合并有机相、无水硫酸钠干燥后减压浓缩得到粗产物，最后经硅胶柱纯化(洗脱体系为石油醚:乙酸乙酯＝2:1体积比)得到目标化合物6(白色固体，0.42g，1.6mmol，收率为67％)。核磁氢谱图如图4所示。1H NMR:δ(ppm)6.90–6.84(m,2H),6.79–6.74(m,2H),6.69–6.64(m,1H),6.62–6.50(m,2H),6.48(s,1H),5.21(q,J＝6.9Hz,1H),3.73(s,3H),3.39(s,2H),1.65(d,J＝5.9Hz,3H).
实施例2：2-(1-(3-1H-吲哚)乙基)-4-氨基苯酚的合成
采用实施例1的(1)-(4)制得中间化合物4，然后从中间化合物4出发，将亲核试剂换成吲哚，能够经过类似的过程得到相应的吲哚取代的4-氨基苯酚类化合物8。合成路线如下：
Figure BDA0003967055990000071
(7)将中间化合物4(0.2g，0.5mmol)和吲哚(0.057g，0.5mmol)溶于干燥THF中，加入K3PO4(0.138g，1mmol)于80℃油浴中反应。TLC监测原料转化完全后，减压蒸除溶剂，经硅胶柱纯化(洗脱体系为石油醚:乙酸乙酯＝3:1)得到中间化合物7(白色固体，0.147g，0.31mmol，收率为62％)。
(8)将中间化合物5(0.147g，0.31mmol)溶于THF(2mL)中，加入哌啶(30μL)，室温下反应2h。加入乙酸乙酯稀释，依次用水、饱和食盐水洗涤，合并有机相、无水硫酸钠干燥后减压浓缩得到粗产物，最后经硅胶柱纯化(洗脱体系为石油醚:乙酸乙酯＝2:1)得到目标化合物8(白色固体，0.045g，0.18mmol，收率为58％)。核磁氢谱图如图5所示。1HNMR:δ(ppm)8.16–8.07(m,1H),7.41(dd,J＝15.2,8.1Hz,1H),7.32(d,J＝8.0Hz,1H),7.16(q,J＝8.2Hz,1H),7.06–6.94(m,2H),6.74–6.58(m,2H),6.52–6.44(m,1H),5.40–4.70(br,1H),4.53–4.43(m,1H),2.16(m,2H),1.69(d,J＝7.0Hz,3H).
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种染发剂初级中间体的合成方法，其特征在于，合成路线如下：
Figure FDA0003967055980000011
其中：
R1为烷基、烷氧基、卤素、拉电子基团、萘环或芳杂环；
R2为H、烷基、卤素、拉电子基团、萘环或芳杂环；
Nu为以下结构中的任一种：
Figure FDA0003967055980000012
其中，R3为H、烷基、卤素、拉电子基团或萘环，R4为烷基或芳环，R5为H、烷基或芳环，R6为H、烷基、卤素、拉电子基团或萘环，R7为H、烷基、卤素或拉电子基团，R8、R9分别独立为烷基或芳环；
所述染发剂初级中间体的合成方法包括步骤：
(1)式(I)所示化合物羰基以及硝基还原，得到式(II)所示化合物；
(2)式(II)所示化合物的氨基进行Fmoc保护，得到式(III)所示化合物；
(3)式(III)所示化合物与三光气反应，分子内成环得到式(IV)所示化合物；
(4)式(IV)所示化合物与亲核试剂NuH反应，得到式(V)所示化合物；
(5)式(V)所示化合物脱Fmoc保护，得到式(VI)所示化合物，即所述染发剂初级中间体。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述拉电子基团为酯基、三氟甲基、硝基、氰基、磺酰基或膦酰基。
3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，R1选自的烷基为甲基、乙基或叔丁基，R1选自的烷氧基为甲氧基。
4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，R2选自的烷基为甲基、乙基或叔丁基。
5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，采用NaBH4对式(I)所示化合物的羰基进行还原。
6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，采用氯化亚锡对式(I)所示化合物的硝基进行还原。
7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(3)具体为：将式(III)所示化合物和三乙胺溶于四氢呋喃中，加入三光气的四氢呋喃溶液，反应进行分子内成环得到式(IV)所示化合物。
8.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(4)中，以甲苯或四氢呋喃为溶剂，以磷酸钾为活化六元环碳酸酯的碱活化剂。
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