CN102675307A - 一种制备手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成莫西沙星侧链(S,S)-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的中间体手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的方法。该方法以手性化合物8-苯乙基-7,9-二氧代-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷为原料,采用金属硼氢化化物与金属卤化物MXn还原体系进行反应,还原羰基而得目标产物。本发明所用金属硼氢化化物与金属卤化物MXn还原体系,避开了价格贵,生产操作危险的还原试剂氢化锂铝,此法降低了生产成本,而且提高了生产的安全性,为莫西沙星侧链(S,S)-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的工业化生产提供了一条经济、安全的合成路线。
Description
技术领域
本发明涉及药物化学和有机合成领域,具体涉及一种喹诺酮类抗感染药物关键中间体的制备方法。
背景技术
莫西沙星(moxifloxacin),化学名为1-环丙基-6-氟-8-甲氧基-7-([S,S]-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬-8-基]-4-氧代-1,4-二氢-3-喹啉羧酸,是德国拜耳公司开发的***氟喹诺酮类抗生素,临床用其盐酸盐VI。莫西沙星对常见的呼吸道病菌,如肺炎链球菌、嗜血流感杆菌、卡他莫拉汉菌以及部分金黄色葡萄球菌都具有很强的抗菌活性,特别是对肺炎链球菌,抗菌作用强大。目前莫西沙星主要应用于慢性支气管炎的急性加剧患者、慢性阻塞性肺病、社会获得性肺炎、急性细菌性鼻窦炎等,该药具有良好的组织穿透力,在肺组织中也可达到很高浓度,因此治疗效果好,疗程短。莫西沙星于1999年9月首次在德国上市,同年12月在美国上市,2002年在中国上市。盐酸莫西沙星IV是由(S,S)-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷V和1-环丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-4-氧代-1,4-二氢-3-喹啉羧酸VI两部分偶联,并经盐酸乙醇溶液处理而得。
手性顺式8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷I I是合成莫西沙星侧链[S,S]-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷V的中间体之一,日本KANEKA公司在他们申请的专利WO2010122774中描述了合成路线:手性化合物8-苯乙基-吡咯并[3,4-b]吡啶-5,7-二酮III经过钯碳催化还原,得到具有一定选择性的手性化合物8-苯乙基-7,9-二氧代-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷I,重结晶得到高d.e.值的化合物I,然后经过氢化锂铝还原得到手性顺式8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷II。
以上路线涉及到使用氢化锂铝作为还原剂来还原羰基,由于氢化锂铝价格较贵,而且使用上存在较高的危险性,不利于放大生产,从而使得它在工业化上的利用受到限制。因此寻找一种具有较低的操作危险性,且能高效还原,并适用于工业生产的替代品是必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种制备手性顺式8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的方法,以避开在生产过程中使用价格较贵,高危险性的化学试剂氢化锂铝,为莫西沙星侧链的产业化提供一条成本低、安全性高的具有竞争力的合成路线。
为解决上述技术方案,本发明采用如下技术方案:以结构式I所示的手性化合物8-苯乙基-7,9-二氧代-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷为原料,采用金属硼氢化化物与金属卤化物MXn还原体系进行还原,得到手性顺式8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷II。
本发明采用金属硼氢化化物与金属卤化物MXn还原体系对原料手性化合物8-苯乙基-7,9-二氧代-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷进行还原,金属硼氢化化物与金属卤化物MXn还原体系中,金属硼氢化化物推荐使用硼氢化钠和硼氢化钾,优选硼氢化钾。金属卤化物MXn可以是LiCl、LiBr、LiI、MgCl2、MgBr2、AlCl3、CaCl2、ZnCl2、ZrCl4、CoCl2中的任意一种,优选AlCl3。在反应过程中,金属硼氢化化物(硼氢化钠和硼氢化钾)首先和金属卤化物MXn反应,生成活性更高的金属硼氢化化物(MBHn,M=Li,Mg,Al,Ca,Zn,Zr,Co),然后高活性的金属硼氢化化物将原料手性化合物8-苯乙基-7,9-二氧代-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷还原成手性顺式8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷。金属硼氢化化物与金属卤化物MXn的反应方程式如下(以硼氢化钾和三氯化铝为例):
3KBH4+AlCl3→Al(BH4)3+3KCl
本发明在投料时,推荐原料手性化合物8-苯乙基-7,9-二氧代-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷、金属硼氢化物与金属卤化物MXn的摩尔投料比为1∶1~10∶1~10,优选摩尔投料比为1∶2~6∶2~6。
本发明所述还原反应是在惰性有机溶剂中进行的,此溶剂以不对还原反应产生影响为佳,比如可以使用醚类或者烃类溶剂,或者它们的任意的混合物。当使用醚类和烃类的混合溶剂时,它们的体积比不做特殊的要求。
所述的醚类溶剂可以选自下列之一:***、异丙醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚。优选溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃和乙二醇二甲醚。
所述的烃类溶剂可以选自下列之一:石油醚、正己烷、环己烷、正庚烷、苯、甲苯、二甲苯。优选溶剂为甲苯。
本发明所述还原反应是在-10~150℃的温度范围内进行的,优选温度范围为0~80℃。反应时间是在5~72个小时范围内进行的,优选时间范围为10~36个小时。
所述的还原反应过程可以按照常规方法进行操作,一般可按照如下步骤进行:在反应容器中加入原料手性化合物8-苯乙基-7,9-二氧代-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷和惰性有机溶剂,控制温度在0~10℃,然后依次加入金属硼氢化物与金属卤化物MXn,加完后,保温搅拌一定时间,然后升温至50~60℃,保温反应10~36个小时,反应完毕,冷却到室温,然后滴加盐酸溶液,控制温度在0~20℃,滴加完毕,升温至30~40℃,保温反应1~2个小时,冷却至室温,过滤,滤液减压浓缩,然后向其中加入甲苯和氢氧化钠水溶液搅拌反应,静置,分液去水层,有机层经洗涤,干燥,过滤,减压浓缩得到相应的目标产物手性顺式8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷。
与现有技术相比,本发明的优势在于:
本发明采用金属硼氢化化物与金属卤化物MXn还原体系对手性化合物8-苯乙基-7,9-二氧代-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷进行还原,避开了价格贵,生产操作危险的试剂氢化锂铝,不仅降低了生产成本,而且提高了生产的安全性。为莫西沙星侧链(S,S)-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的工业化生产提供了一条更经济,更安全的合成路线。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明,但本发明的保护范围不限于此:
实施例1
向250mL四口反应瓶中加入手性化合物8-苯乙基-7,9-二氧代-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷10g(0.039mol)、四氢呋喃100mL,冷却到0℃,加入硼氢化钾6.31g(0.117mol),三氯化铝5.20g(0.039mol),保持温度0~10℃下,搅拌2小时,然后升温至55℃,保温反应10小时,反应完毕,冷却到室温,然后滴加2N盐酸溶液50mL,控制温度在0~20℃,滴加完毕,升温至50~80℃,保温反应2个小时,冷却至室温,过滤去除白色固体无机盐,滤液减压浓缩,然后向其中加入50mL甲苯和2N氢氧化钠水溶液50mL,搅拌反应1小时,静置,分液去水层,有机层用50mL纯化水经洗涤一次,用无水硫酸钠搅拌干燥,过滤,滤液减压浓缩至干,得到相应的目标产物无色油状物手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷8.25g(0.036mol),收率93%,HPLC纯度99%,99.2%d.e.值,元素分析:Calcd for C15H21N2:C,78.56%;H,9.23%;N,12.21%;Found:C,78.54%;H,9.26%;N,12.20%。
实施例2
向250mL四口反应瓶中加入手性化合物8-苯乙基-7,9-二氧代-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷10g(0.039mol)、四氢呋喃100mL,冷却到0℃,加入硼氢化钠4.43g(0.117mol),三氯化铝5.20g(0.039mol),保持温度0~10℃下,搅拌2小时,然后升温至55℃,保温反应10小时,反应完毕,冷却到室温,然后滴加2N盐酸溶液50mL,控制温度在0~20℃,滴加完毕,升温至50~80℃,保温反应2个小时,冷却至室温,过滤去除白色固体无机盐,滤液减压浓缩,然后向其中加入50mL甲苯和2N氢氧化钠水溶液50mL,搅拌反应1小时,静置,分液去水层,有机层用50mL纯化水经洗涤一次,用无水硫酸钠搅拌干燥,过滤,滤液减压浓缩至干,得到相应的目标产物无色油状物手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷7.87g(0.034mol),收率88%,HPLC纯度95%,98.9%d.e.值,元素分析:Calcd for C15H21N2:C,78.56%;H,9.23%;N,12.21%;Found:C,78.58%;H,9.25%;N,12.17%。
实施例3
将实施例1中金属卤化物三氯化铝替换为二氯化锌7.97g(0.059mol),其他操作均相同,亦得到无色油状物手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷6.80g(0.030mol),收率76%,HPLC纯度94%,98.7%d.e.值,元素分析:Calcd for C15H21N2:C,78.56%;H,9.23%;N,12.21%;Found:C,78.52%;H,9.21%;N,12.27%。
实施例4
将实施例1中金属卤化物三氯化铝替换为氯化锂7.97g(0.059mol),其他操作均相同,亦得到无色油状物手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷7.51g(0.033mol),收率84%,HPLC纯度95%,97.9%d.e.值,元素分析:Calcd for C15H21N2:C,78.56%;H,9.23%;N,12.21%;Found:C,78.59%;H,9.18%;N,12.23%。
实施例5
将实施例1中溶剂四氢呋喃替换为2-甲基四氢呋喃,其他操作均相同,亦得到无色油状物手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷8.05g(0.035mol),收率90%,HPLC纯度94%,98.2%d.e.值,元素分析:Calcd for C15H21N2:C,78.56%;H,9.23%;N,12.21%;Found:C,78.59%;H,9.18%;N,12.23%。
实施例6
将实施例1中溶剂四氢呋喃替换为乙二醇二甲醚,其他操作均相同,亦得到无色油状物手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷7.16g(0.031mol),收率80%,HPLC纯度96%,99.1%d.e.值,元素分析:Calcd for C15H21N2:C,78.56%;H,9.23%;N,12.21%;Found:C,78.60%;H,9.24%;N,12.16%。
实施例7
将实施例1中溶剂四氢呋喃替换为甲苯,其他操作均相同,亦得到无色油状物手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷7.51g(0.033mol),收率84%,HPLC纯度98%,98.5%d.e.值,元素分析:Calcd for C15H21N2:C,78.56%;H,9.23%;N,12.21%;Found:C,78.50%;H,9.20%;N,12.30%。
实施例8
将实施例1中溶剂四氢呋喃替换为四氢呋喃和甲苯,其他操作均相同,亦得到无色油状物手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷7.87g(0.034mol),收率88%,HPLC纯度95%,96.1%d.e.值,元素分析:Calcd for C15H21N2:C,78.56%;H,9.23%;N,12.21%;Found:C,78.52%;H,9.27%;N,12.21%。
实施例9
将实施例1中溶剂四氢呋喃替换为2-甲基四氢呋喃和甲苯,其他操作均相同,亦得到无色油状物手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷7.16g(0.031mol),收率80%,HPLC纯度96%,97.5%d.e.值,元素分析:Calcd for C15H21N2:C,78.56%;H,9.23%;N,12.21%;Found:C,78.55%;H,9.26%;N,12.19%。
Claims (9)
2.如权利要求1所述的制备手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的方法,其特征在于所述金属硼氢化物与金属卤化物MXn还原体系使用的金属硼氢化物为硼氢化锂、硼氢化钠、硼氢化钾或硼氢化钙。
3.如权利要求1所述的制备手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的方法,其特征在于所述金属硼氢化物与金属卤化物MXn还原体系使用的金属卤化物MXn选自下列无机盐或其任意混合物:LiCl、LiBr、LiI、MgCl2、MgBr2、AlCl3、CaCl2、ZnCl2、ZrCl4、CoCl2。
4.如权利要求1所述的制备手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的方法,其特征在于所述手性化合物8-苯乙基-7,9-二氧代-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷、金属硼氢化物与金属卤化物MXn的摩尔投料比为1∶1~10∶1~10,优选摩尔投料比为1∶2~6∶2~6。
5.如权利要求1所述的制备手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的方法,其特征在于所述金属硼氢化物与金属卤化物MXn还原体系进行的还原反应是在惰性有机溶剂中进行的,所述惰性有机溶剂为醚类、烃类溶剂或其任意混合物。
6.如权利要求5所述的制备手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的方法,其特征在于所述的醚类溶剂选自下类溶剂之一:***、异丙醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚。
7.如权利要求5所述的制备手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的方法,其特征在于所述的烃类溶剂选自下类溶剂之一:石油醚、正己烷、环己烷、正庚烷、苯、甲苯、二甲苯。
8.如权利要求1所述的制备手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的方法,其特征在于所述金属硼氢化物与金属卤化物MXn还原体系所进行的还原反应是在-10~150℃的温度范围内进行的,优选温度范围为0~80℃。
9.如权利要求1所述的制备手性化合物8-苯乙基-2,8-二氮杂二环[4.3.0]壬烷的方法,其特征在于所述金属硼氢化物与金属卤化物MXn还原体系所进行的还原反应的时间是在5~72个小时范围内进行的,优选时间范围为10~36个小时。
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