一种5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的合成方法
技术领域
本发明涉及一种具有释放一氧化氮(NO)作用的吡啶并呋咱氧化物(或称:[1,2,5]噁二唑[3,4-b]吡啶-1-氧化物)的合成方法,属于化学化工领域。
背景技术
氧化呋咱并含氮杂环化合物有着很广泛的应用,在工业中常用作金属抛光剂、防腐剂、含能材料和照相感光促进剂等;近年来,在医药中发现,氧化呋咱并含氮杂环化合物在生物体内可释放出一氧化氮(NO),具有抗病毒、抗肿瘤作用,合成氧化呋咱并含氮杂环化合物方法受到人们关注。在这类氧化呋咱并含氮杂环化合物中,5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物(III,又称4H,5H-[1,2,5]噁二唑[3,4-b]吡啶-5-酮-1-氧化物)能和多种糖类化合物偶联,制成有利于生物体吸收的核苷类化合物,故关于化合物III的合成出现过一些方法。在这些方法中,以2,2-二氯吡啶(IV)为原料合成化合物III是较好的方法,原因在于2,2-二氯吡啶(IV)易得,价廉。
目前,已有文献报道的以2,2-二氯吡啶(IV)为原料合成化合物III的方法有两条路线,见下反应式(Du Y,et al,Chinese J Org Chem,2010,30(6):928~932):
路线1:以2,2-二氯吡啶(IV)为原料经硝化、氨化制得化合物I,再经甲氧基取代和氧化缩合得到关键中间体5-甲氧基-吡啶酮并呋咱氧化物(VII),最后,碱性水解脱甲基得目标物5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物(III)。
路线2:以2,2-二氯吡啶(IV)为原料经单甲氧基化、硝化制得化合物2-氯-3-硝基-6甲氧基吡啶(IX),再经叠氮化和加热脱氮气环合,得与路线1中所示的关键中间体VII,最后,碱性水解得到化合物III。
以上两条路线为了制得目标物III,都将原料中的一个氯转化为甲氧基,以此经水解脱甲基,来获得III中的5-位的酮(或羟基),但去除甲氧基的基反应往往收率较低,残存有未脱甲基的中间体,给分离纯化增加较大的难度,这是以上两法共同存在的主要问题。
另外,路线2中用到不稳定易爆化合物NaN3进行叠氮化,给较大规模生产化合物III留下安全性问题。路线1中,相对本发明的方法,从中间体I到制得目标物III的合成步骤较多,有3步;在该路线中,由化合物VI氧化缩合制备化合物VII的收率低,不到50%,本发明改用化合物II进行氧化缩合反应,反应收率有较大的提高。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的合成方法中存在的问题,提出了本发明。
因此,本发明的一个目的是提供了一种反应步骤少,总收率较高,操作方便,易于大规模制备的合成具有释放一氧化氮(NO)作用的吡啶并呋咱氧化物(或称:[1,2,5]噁二唑[3,4-b]吡啶-1-氧化物)的方法。
为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:一种5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的合成方法,包括,在10℃~40℃下,将2-氨基-3-硝基-6-氯吡啶在含水的醇类溶液中与碱性金属氟化物反应制得2-氨基-3-硝基-6-羟基吡啶的步骤;以及,在碱性条件下,经氧化反应、缩合反应制得5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的步骤。
作为本发明所述5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的合成方法的一种优选方案,其中:所述含水的醇类溶液为含水量体积比为5%~30%的甲醇和/或乙醇溶液。
作为本发明所述5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的合成方法的一种优选方案,其中:所述的碱性金属氟化物的摩尔量为2-氨基-3-硝基-6-氯吡啶的摩尔量的1.5~4.0倍。
作为本发明所述5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的合成方法的一种优选方案,其中:所述在碱性条件下,是在制得2-氨基-3-硝基-6-羟基吡啶后的溶液中添加的摩尔量为2-氨基-3-硝基-6-羟基吡啶的摩尔量1.1~2.0倍的KOH和/或NaOH。
作为本发明所述5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的合成方法的一种优选方案,其中:所述氧化反应所采用的氧化剂为的摩尔量为2-氨基-3-硝基-6-羟基吡啶的摩尔量1.1~3.0倍的NaClO。
本发明的还一个目的是提供另一种反应步骤少,总收率较高,操作方便,易于大规模制备的合成具有释放一氧化氮(NO)作用的吡啶并呋咱氧化物(或称:[1,2,5]噁二唑[3,4-b]吡啶-1-氧化物)的方法。
为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:一种5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的合成方法,包括,将2-氨基-3-硝基-6-氯吡啶在丙酮中和亚硝酸盐反应,制得2-氨基-3-硝基-6-羟基吡啶的步骤;以及,在碱性条件下,经氧化反应、缩合反应制得5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的步骤。
作为本发明所述5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的合成方法的一种优选方案,其中:所述亚硝酸的的摩尔量为2-氨基-3-硝基-6-氯吡啶的摩尔量的1.0~4.0倍。
作为本发明所述5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的合成方法的一种优选方案,其中:所述在碱性条件下,是在制得2-氨基-3-硝基-6-羟基吡啶后的溶液中添加的摩尔量为2-氨基-3-硝基-6-羟基吡啶的摩尔量1.1~2.0倍的KOH和/或NaOH。
作为本发明所述5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的合成方法的一种优选方案,其中:所述氧化反应所采用的氧化剂为的摩尔量为2-氨基-3-硝基-6-羟基吡啶的摩尔量1.1~3.0倍的NaClO。
作为本发明所述5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物的合成方法的一种优选方案,其中:所述氧化反应、缩合反应的反应温度为-5℃~10℃,且溶剂为95%甲醇和/或95%乙醇。
本发明公开了一种合成具有释放一氧化氮(NO)作用的吡啶并呋咱氧化物(或称:[1,2,5]噁二唑[3,4-b]吡啶-1-氧化物)的方法,该方法反应步骤少,总收率较高,操作方便,易于大规模制备的合成。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次,此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
为更好的理解本发明,特提供化学反应过程示意如下:
本发明中,所述的原料2-氨基-3-硝基-6-氯吡啶(I)是采用2,2-二氯吡啶(IV)为原料经硝化、氨化而制得,具体制备过程参见实施例1:
实施例1原料2-氨基-3-硝基-6-氯吡啶(I)的制备
(1)2,6-二氯-3-硝基吡啶(V)的合成
将80mL浓硫酸加入到150mL三口烧瓶中,室温搅拌下,缓慢加入7.4g(0.05mol)2,6-二氯吡啶(IV),随后,慢慢加入10.1g(0.1mol)硝酸钾。加完后继续搅拌30min,缓慢升温至120℃,保温反应10h。反应完毕后,将反应混合物冷却至室温,搅拌下倒入碎冰中,立即析出大量白色固体,抽滤,冰水洗涤至中性,干燥得到白色固体2,6-二氯-3硝基吡啶(V)7.75g,收率80%.m.p.61-63℃(文献值.m.p.60-62℃);1H NMR(DMSO-d6,500MHz):δ:8.64(d,J=8.40Hz,1H),7.88(d,J=8.40Hz,1H);13C NMR(CDCl3,125MHz):δ152.5,142.6,135.6,122.8。
(2)2-氨基-3-硝基-6-氯吡啶(I)的合成
在500mL烧瓶中倒入200mL无水乙醇,0℃下缓慢通入氨气2h,然后将4.8g(0.025mol)2,6-二氯-3-硝基吡啶(V)投入上述溶液中,室温搅拌过夜。反应完毕得到黄色澄清溶液,减压旋蒸至干,加入冰水,过滤,水洗,干燥得黄色固体2-氨基-3-硝基-6-氯吡啶(I)4.0g,收率92%,熔点195-197℃(文献值.m.p.195-196℃);1H NMR(DMSO-d6,500MHz):δ8.39(d,J=8.65Hz,1H);8.25(br,2H);6.77(d,J=8.65Hz,1H);13C NMR(DMSO-d6,125MHz):δ154.5,152.9,137.8,125.6,111.5;MS(ESI)m/z:171.95[M-H]-,C5H4ClN3O2(MW=172.99)。
实施例22-氨基-3-硝基-6-羟基吡啶(II)的制备
(1)原料I和氟化钾在含水的醇溶液中反应制备II
室温下,2.0g2-氨基-3-硝基-6-氯吡啶(I,11.6mmol)溶于20mL乙醇和4mL中,加入1.7g KF(28.9mmol),反应混合液在室温中搅拌,以TLC检测反应终点。向反应液中滴加2mL浓盐酸酸化,继续搅拌3~4小时,有黄色沉淀产生,过滤,冰水洗涤,干燥后得黄色固体粉末1.53g,即产品2-氨基-3-硝基-6-羟基吡啶(II),收率85%,熔点>280℃(分解);1H NMR(DMSO-d6,500MHz):δ11.5(br s,1H),8.61(br s,1H),8.20(br s,1H),8.01(dd,J=0.4,10.0Hz,1H),5.68(dd,J=0.4,10.0Hz,1H);13C NMR(DMSO-d6,125MHz):δ161.1,151.7,136.7,113.3,107.6;HRMS-EI(pos):m/z:[M+]C5H5N3O3计算值155.0331,实测值155.0336。
(2)原料I在丙酮中和亚硝酸钠反应制备II
室温下,2.0g2-氨基-3-硝基-6-氯吡啶(I,11.6mmol)悬浮于25mL丙酮中,搅拌下加入1.6g NaNO2(23.2mmol),反应1小时后,加热至回流,保持15min后冷却至室温,减压浓缩,残留物二氯甲烷回流萃取3次(80mL×3),合并后浓缩至干,残留物中加入20mL水,搅拌过夜,沉淀过滤,干燥后得0.93g棕黄色产品II,收率52%。
实施例3关于变化制备2-氨基-3-硝基-6-羟基吡啶(II)的反应条件的实验研究
实例2-(1)中其他反应条件不变,用NaF代替KF后,反应结果:化合物II的收率为82%;
实例2-(1)中其他反应条件不变,KF摩尔量分别为原料I摩尔量的1.5和4.0倍时,化合物II的收率分别为75%和68%;
实例2-(1)中其他反应条件不变,醇溶液中含水量分别为5%和30%(体积)时,化合物II的收率分别为65%和72%;
实例2-(1)中其他反应条件不变,反应温度分别为10℃和40℃时,化合物II的收率分别为67%和80%;
实例2-(2)中其他反应条件不变,NaNO2摩尔量分别为原料I摩尔量的1.5和4.0倍时,化合物II的收率分别为48%和35%。
实施例45(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物(III)的制备
在20mL的95%乙醇中加入0.78g(14mmol)KOH,加热使固体溶解后,趁热加入1.55g(10mmol)2-氨基-3-硝基-6-羟基吡啶(II),搅拌溶解,冰盐浴冷却至0℃,保持该温度条件下缓慢滴加20mmol的NaClO溶液(含有效氯5.0%左右),滴加时间控制在15min内,加完后冰盐浴下反应数小时,TLC监控,反应结束后,用稀盐酸调反应液至中性,减压抽去乙醇,加15mL冰水冷却下搅拌,沉淀析出,放入冰箱中过夜,过滤,少量冰水洗涤,干燥后得1.01g浅橙色细晶产品III,收率66%;熔点190~192℃;1H NMR(DMSO-d6,500MHz):δ12.58(bs,1H,NH),7.76(d,J=9.90Hz,1H),6.53(d,J=9.90Hz,1H);LC-MS m/z:151.92[M-H]-;元素分析(C5H3N3O3,MW=153.02):计算值(%)C39.23,H1.98,N27.45;实测值C39.40,H2.01,N27.29。
实施例5关于变化制备5(4H)-吡啶酮并呋咱氧化物(III)的反应条件的实验研究
实例4中其他反应条件不变,用NaOH代替KOH后,反应结果:化合物III的收率为61%;
实例4中其他反应条件不变,KOH摩尔量分别为原料II摩尔量的1.1和2.0倍时,化合物III的收率分别为56%和49%;
实例4中其他反应条件不变,氧化剂NaClO的摩尔量分别为化合物II摩尔量的1.5和3.0倍时,化合物III的收率分别为47%和42%;
实例4中其他反应条件不变,氧化缩合反应温度分别为-5℃与10℃时,化合物III的收率分别为60%和44%;
实例4中其他反应条件不变,用95%甲醇代替95%乙醇时,化合物III的收率为67%。
应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。