3-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚的制备方法
技术领域
本发明涉及一种医药中间体的制备方法,具体涉及一种3-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚的制备方法。
背景技术
盐酸维拉佐酮(Vilazodone hydrochloride),化学名称为5-(4-(4-(5-氰基-3-吲哚基)丁基)-1-哌嗪基)苯并呋喃-2-甲酰胺盐酸盐,是由ClinicalData公司开发的抗抑郁新药。2011年1月,经美国食品药品监督管理局(FDA)批准上市,用于治疗成年人抑郁症。其化学结构式如下:
盐酸维拉佐酮
(A)
盐酸维拉佐酮为具有5-HT1A受体部分激动和5-HT再摄取抑制双重作用的新型抗抑郁药,与临床现有抗抑郁药比较,具有起效快,对患者没有性功能障碍副作用等特点。
专利WO2000035872公开了关键中间体3-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚IV的制备方法及其在制备盐酸维拉佐酮中的应用。其合成路线如下:
其中,化合物IV为制备盐酸维拉佐酮的重要中间体,目前,国内外已知的合成方法有以下几种:
专利US6509475B1公开了以化合物I为原料,在异丁基氯化铝催化下,进行傅克酰基化反应,制得化合物III;然后在异丁基氯化铝存在下,采用硼氢化钠选择性还原酮羰基为亚甲基,制备化合物IV的方法。
该合成路线中的傅克酰基化反应和还原反应步骤,均采用了少用的路易斯酸异丁基氯化铝为催化剂。该试剂难于购买和制备,价格昂贵,而且其化学性质不稳定,空气中极易燃,需采用管道式输送,对反应设备要求高。鉴于异丁基氯化铝的制备、存储和运输成本昂贵,该方法不适合用于盐酸维拉佐酮的大量产业化生产。
文献Journal of Medicinal Chemistry,2004,47(19),4684-4692中也报道了与上述相同的制备方法。
Adam Shutes等人报道了在三氯化铝催化下,进行傅克酰基化反应制备中间体3-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚III的方法(Med.Chem.Lett.2010,1,199-203)。
该方法以化合物I为原料,在三氯化铝的催化下,与化合物II进行傅克酰基化反应,制备化合物III,粗产品收率63%。再以二氢双(二甲氧基乙氧基)铝酸钠为还原剂,还原化合物Ⅲ得到化合物IV。按上述操作条件,主要存在两方面的缺陷:在三氯化铝的催化下产生不溶和难以搅拌的固体,分离纯化困难;生成相当数量的副产物。专利WO2000035872中亦描述采用三氯化铝催化时,同样存在上述缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的3-(4-氯代丁基)-5-氰基吲哚的制备方法中,成本较高,后处理操作繁琐,不适宜放大生产等缺陷,而提供了一种3-(4-氯代丁基)-5-氰基吲哚的制备方法。本发明的制备方法操作安全,对设备要求低,成本低,后处理步骤简单,产品收率高,纯度好,适合产业化。
本发明提供了一种如式IV所示的3-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚的制备方法,其包括以下步骤:在溶剂中,在路易斯酸催化下,将化合物Ⅲ与硼氢化物还原剂进行如下所示的羰基还原反应,即可;
其中,所述的路易斯酸选自三氯化铝、氯化镁、氯化锌和氯化铁中的一种或多种;所述的硼氢化物还原剂选自硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化锂和硼烷中的一种或多种。
本发明中,所述的溶剂是指本领域中常规的不影响该反应进行的溶剂,较佳的为醚类溶剂,如四氢呋喃、乙二醇二甲醚、***、甲基叔丁基醚和异丙醚中的一种或多种,进一步优选四氢呋喃。
本发明中,所述的化合物Ⅲ与溶剂的重量比为本领域中溶剂用量的常规比例,本发明中化合物Ⅲ与溶剂的重量比较佳的为1:3~1:15,进一步优选1:6~1:8。
本发明中,所述的路易斯酸优选三氯化铝。
本发明中,所述的硼氢化物还原剂优选硼氢化钠。
本发明中,所述的化合物Ⅲ与路易斯酸的摩尔比较佳的为1:1.5~1:2.5,进一步优选1:1.6~1:2.0。
本发明中,所述的化合物Ⅲ与硼氢化物还原剂的摩尔比较佳的为1:1~1:4,进一步优选1:2.5~1:3。
本发明中,所述的羰基还原反应的反应温度,是指本领域中能够发生该类羰基还原反应的常规温度,本发明的反应温度特别优选-15~10℃,进一步优选-5~5℃。
本发明中,所述的羰基还原反应的反应时间可以按照本领域中常规测试方法(如TLC等)确定,本发明中较佳的反应时间为1~8h,进一步优选2~4h。
本发明中,上述如式IV所示的3-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚的制备方法较佳的还包括如下后处理过程:反应结束后,将反应液倒入水中,得到3-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚粗品,再重结晶,就得到化合物Ⅳ。其中,所述的反应液倒入水中时混合物的温度较佳的控制在-5~20℃,进一步优选0~10℃;所述的重结晶采用的溶剂较佳的为甲醇、95%乙醇(w/w)和异丙醇中的一种或多种,以及水,进一步优选95%乙醇(w/w)和水;重结晶溶剂的使用方法为本领域的常规方法,可先加入95%乙醇(w/w)溶解产品(如加热溶解),再加入水。其中,所述的95%乙醇(w/w)与水的重量比较佳的为1:0.5~1:2,进一步优选1:1~1:1.2。
本发明还提供了一种如式IV所示的3-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚的制备方法,其包括以下步骤:
步骤(1),在溶剂中,将化合物I与化合物II进行傅克反应,结束反应后,不进行后处理,直接进行下一步反应;
步骤(2),向步骤(1)所得的反应液中先加入溶剂,再加入路易斯酸和硼氢化物还原剂,进行羰基还原反应即可得化合物IV;所述路易斯酸选自三氯化铝、氯化镁、氯化锌和氯化铁中的一种或多种;所述硼氢化物还原剂选自硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化锂和硼烷中的一种或多种。
步骤(1)中,所述的化合物I与化合物II的傅克反应可以按照已有文献(US6509475B1;Journal of Medicinal Chemistry,2004,47(19),4684-4692;Medicinal Chemistry Letters,2010,1,199-203.)报道的方法进行,本发明中较佳的采用下述方法:在溶剂和助溶剂中,在路易斯酸的催化下,将化合物I和化合物II进行傅克反应,即可。更佳的,该方法包含下列步骤:将路易斯酸(如三氯化铝)与溶剂和助溶剂混合,再加入化合物II,最后滴加化合物I,进行傅克反应得到化合物III。
步骤(1)中,所述的溶剂为本领域常规的能溶解化合物I的溶剂,本发明特别优选二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷和二硫化碳中的一种或多种,进一步优选二氯甲烷。
步骤(1)中,所述的助溶剂是指本领域中常规的增加化合物I溶解性的助溶剂,本发明特别优选硝基甲烷、硝基乙烷和硝基苯中的一种或多种,进一步优选硝基甲烷。
步骤(1)中,所述的化合物I与溶剂、助溶剂的重量比较佳的为1:(2~20):(1~10),进一步优选1:12:4。
步骤(1)较佳的方法中,所述的化合物I与路易斯酸(如三氯化铝)的摩尔比较佳的为1:1~1:5,进一步优选1:1~1:2.5。
步骤(1)中,所述的化合物I与化合物II的摩尔比较佳的为1:1~1:5。
步骤(1)中,所述的化合物I与化合物II进行傅克反应的反应温度,可以为本领域中发生此类反应的常规温度,本发明中特别优选反应温度为-10~10℃,进一步优选-5~5℃。
步骤(1)中,所述的路易斯酸(如三氯化铝)与有机溶剂和助溶剂混合时,混合物的温度较佳的控制在-40~30℃,进一步优选-5~15℃。
步骤(1)中所述的较佳的方法中,所述的加入化合物II时混合物的温度较佳的控制在-10~20℃,进一步优选-5~10℃。
步骤(1)中所述的较佳的方法中,所述的滴加化合物I时混合物的温度较佳的控制在-10~20℃,进一步优选-5~10℃。
步骤(1)中,所述的化合物I与化合物II进行傅克反应的反应时间,可以按照本领域中常规测试方法(如TLC)确定,本发明中特别优选反应时间为0.5~3h,进一步优选1~2h。
步骤(1)中,所述的滴加化合物I的时间较佳的为0.5~5h,进一步优选1~2h。
步骤(2)中,所述的向步骤(1)所得的反应液中先加入溶剂,再加入路易斯酸和硼氢化物还原剂中,加入路易斯酸和硼氢化物的顺序可以颠倒;较佳的为向步骤(1)所得的反应液中依次加入溶剂、路易斯酸和硼氢化物还原剂,进行羰基还原反应即可得化合物IV。
步骤(2)中,所述的溶剂是指能溶解化合物Ⅲ的溶剂,较佳的为醚类溶剂,如四氢呋喃、乙二醇二甲醚、***、甲基叔丁基醚和异丙醚中的一种或多种,进一步优选四氢呋喃。
步骤(2)中,所述的化合物I与溶剂的重量比为本领域中溶剂用量的常规比例,本发明特别优选化合物I与溶剂的重量比为1:5~1:15,进一步优选1:8~1:10。
步骤(2)中,所述的路易斯酸优选三氯化铝。
步骤(2)中,所述的硼氢化物还原剂优选硼氢化钠。
步骤(2)中,所述的化合物I与步骤(2)中所述的路易斯酸的摩尔比较佳的为1:1.5~1:2.5进一步优选1:1.8~1:2.0。
步骤(2)中,所述的化合物I与硼氢化物还原剂的摩尔比较佳的为1:1~1:4,进一步优选1:2~1:3。
步骤(2)中,所述的羰基还原反应的反应时间可以按照本领域中常规测试方法(如TLC)确定,本发明特别优选反应时间为1~8h,进一步优选2~4h。
步骤(2)中,所述的向步骤(1)所得的反应液中加入溶剂时混合物的温度较佳的控制在-10~50℃,进一步优选0~10℃。
步骤(2)中,所述的向步骤(1)所得的反应液中加入路易斯酸时混合物的温度较佳的控制在0~10℃。
步骤(2)中,所述的向步骤(1)所得的反应液中加入硼氢化物还原剂时混合物的温度较佳的控制在-5~0℃。
步骤(2)中,所述的羰基还原反应的反应温度,是指本领域能够发生该类羰基还原反应的常规温度,本发明特别优选反应温度-10~10℃,进一步优选-5~5℃。
步骤(2)中,所述如式IV所示的3-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚的制备方法较佳的还包括如下后处理过程,反应结束后,将反应液倒入水中,得到3-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚粗品,再重结晶,就得到化合物Ⅳ。其中,所述的反应液倒入水中时混合物的温度较佳的控制在-5~20℃,进一步优选0~10℃;所述的重结晶采用的溶剂较佳的为甲醇、95%乙醇(w/w)和异丙醇中的一种或多种,以及水,进一步优选95%乙醇(w/w)和水;重结晶溶剂的使用方法为本领域的常规方法,先加入95%乙醇(w/w)溶解产品(如加热溶解),再加入水。其中,所述的95%乙醇(w/w)与水的重量比较佳的为1:0.5~1:2,进一步优选1:1~1:1.2。
在不违背本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于:
1.本发明制备化合物IV的方法中,用硼氢化物和三氯化铝等路易斯酸的还原体系,还原化合物Ⅲ制备化合物Ⅳ,避免使用异丁基氯化铝或硼烷等高危试剂,操作更加安全。
2.本发明所用试剂均廉价易得,大幅的降低了生产成本。
3.本发明所得产物纯度好,收率较高,质量稳定可控,更适合大量产业化生产。
4.本发明还可以将傅克酰基化反应的后处理省略,直接采用一锅法由化合物I制备化合物Ⅳ,产物纯度好,收率高,后处理步骤大大简化,给工业生产带来极大的方便,而且大大降低了生产成本。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。
实施例中所用的原料或试剂除特别说明之外,均市售可得。
实施例13-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚的制备
将三氯化铝(43.2g,0.32mol,2.3eq)加至硝基甲烷(50g)和二氯甲烷(150g)的混合溶剂中,搅拌。在0~10℃滴加4-氯丁酰氯(25g,0.177mol,1.25eq),然后滴加如式(I)所示化合物的溶液(I式化合物20g(0.141mol,1.0eq)溶于50g硝基甲烷和150g二氯甲烷中)。反应约2小时后,TLC显示反应完全。在0~10℃滴加无水四氢呋喃(400g),滴毕,分批加入无水三氯化铝(38g,0.282mol,2eq.),温度-5~5℃;加完后,在-5~5℃加入硼氢化钠(25g,0.66mol,4.68eq),加完后,保持温度-5~5℃搅拌,反应完全后,再将反应液滴加至冰水中。萃取分液,有机相用饱和食盐水洗,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩得固体。加95%乙醇60g溶解,滴加水100g,过滤,烘干得20.6g固体。液相纯度98.4%,收率62.9%。
1H-NMR(DMSO-d6):δ(ppm)11.39(br s,1H),8.08(s,1H),7.51(d,1H,J=8.4Hz),7.40(dd,1H,J=1.5Hz and J=8.4Hz),7.34(d,1H,J=1.2Hz),3.67(m,2H),2.75(m,2H),1.77(m,4H)。
LC-MS[M+H]+:233.1。
实施例23-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚的制备
将三氯化铝(90g,0.675mol,2.3eq.)加至硝基甲烷(100g)和二氯甲烷(300g)的混合溶剂中,搅拌。0~10℃滴加4-氯丁酰氯(48.1g,0.341mol,1.18eq),滴加完毕。滴加如式(I)所示化合物的溶液(式I化合物(41g,0.288mol,1.0eq)溶于100g硝基甲烷和300g二氯甲烷中),0~10℃滴加,反应完后,在0~10℃滴加无水四氢呋喃(800g),滴毕。在0~10℃分批加入无水三氯化铝(67.7g,0.51mol,1.8eq);加完后,在0~10℃再加入硼氢化钠(32.7g,0.864mol,3eq.),保持温度0~10℃。反应完全后,将反应液滴加至冰水中。萃取分液,有机相用饱和食盐水洗,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩得固体。加95%乙醇(80g)至固体中,溶解,滴加水80g,过滤得固体,烘干得38.1g固体。液相纯度96.1%,收率58.2%。
实施例33-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚的制备
将三氯化铝(44g,0.33mol,2.3eq)加至硝基甲烷(24g)和二氯甲烷(96g)的混合溶剂中,搅拌。0~10℃滴加4-氯丁酰氯(23g,0.163mol,1.15eq),滴加完毕。滴加如式(I)所示化合物的溶液(式I化合物(20g,0.141mol,1.0eq)溶于24g硝基甲烷和96g二氯甲烷中),0~10℃滴加,反应完成后,0~10℃滴加无水四氢呋喃(200g)至反应液中,滴毕,在-5~5℃分批加入无水三氯化铝(37.5g,0.282mol,2.0eq);加完后,在-5~5℃加入硼氢化钠(16g,0.423mol,3.0eq),保持温度-5~5℃。反应完全后,将反应液滴加至冰水中。萃取分液,有机相用饱和食盐水洗,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩得固体。加95%乙醇40g至固体中,加热溶解,冷至室温,滴加水40g,搅拌,过滤得固体,烘干得22.6g固体。液相纯度98.6%,收率69.0%。
实施例43-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚的制备
将三氯化铝(54g,0.4mol,1.9eq)加至硝基甲烷(39g)和二氯甲烷(150g)的混合溶剂中,搅拌。0~10℃滴加4-氯丁酰氯(33g,0.234mol,1.11eq),滴加完毕。滴加如式(I)所示化合物的溶液(式I化合物(30g,0.211mol,1.0eq)溶于39g硝基甲烷和150g二氯甲烷中),0~10℃滴加,反应完成后,0~10℃滴加无水四氢呋喃(300g)至反应液中,滴毕,在-5~5℃分批加入无水三氯化铝(50.6g,0.38mol,1.8eq.),加完后,在-5~5℃加入硼烷二甲硫醚溶液(20g,1.18eq,10mol/L),保持温度-5~5℃。反应完全后,将反应液滴加至冰水中。萃取分液,有机相用饱和食盐水洗,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩得固体。加95%乙醇60g至固体中,加热溶解,冷至室温,滴加水60g,搅拌,过滤得固体,烘干得34.9g固体。液相纯度98.8%,收率71.1%。
实施例53-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚的制备
将三氯化铝(54g,0.405mol,1.9eq.)加至硝基甲烷(39g)和二氯甲烷(150g)的混合溶剂中,搅拌。0~10℃滴加4-氯丁酰氯(33g,0.234mol,1.1eq.),滴加完毕。滴加如式(I)所示化合物的溶液(式I化合物(30g,0.211mol,1.0eq)溶于39g硝基甲烷和150g二氯甲烷中),0~10℃滴加,反应完成后,0~10℃滴加无水四氢呋喃(300g)至反应液中,滴毕,在-5~5℃分批加入无水三氯化铝(50.6g,0.38mol,1.8eq),加完后,加入硼氢化钾(28.4g,0.53mol,2.5eq),保持温度在-5~5℃,反应完全后,将反应液滴加至冰水中。萃取分液,有机相用饱和食盐水洗,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩得固体。加95%乙醇60g至固体中,加热溶解,冷至室温,滴加水60g,搅拌,过滤得固体,烘干得30.6g固体。液相纯度95.3%,收率62.3%。
实施例63-(4-氯丁基)-5-氰基吲哚的制备
将无水四氢呋喃(200g)加至反应瓶中,冷却至0℃,在0~20℃分批加入无水三氯化铝(32.5g,0.244mol,2.0eq),加完后,在-5~5℃加入式III化合物(30g,0.122mol,1.0eq),接着,在-5~5℃分批加入硼氢化钠(13.8g,0.366mol,3.0eq),加毕,保持温度。反应完全后,将反应液滴加至冰水中。萃取分液,有机相用饱和食盐水洗,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩得固体。加95%乙醇60g至固体中,加热溶解,冷至室温,滴加水60g,搅拌,过滤得固体,烘干得22.8g固体。液相纯度98.2%,收率80.5%。