CN110128258B - 西他列汀中间体2,4,5-三氟苯乙酸的合成方法 - Google Patents
西他列汀中间体2,4,5-三氟苯乙酸的合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种西他列汀中间体2,4,5‑三氟苯乙酸的合成方法,将1,2,4‑三氟苯在催化剂的作用下与二氯甲烷、氰化物的反应得到2,4,5‑三氟苯乙酸。本发明反应操作简单,在氯甲基化完成后,可不经过后处理直接进行氰基化反应;反应产率较高,成本较低;副产物较少,三废排放较少。
Description
技术领域
本发明属于制药领域,具体涉及一种西他列汀中间体2,4,5-三氟苯乙酸的合成方法。
背景技术
西他列汀是由美国默克公司研制开发的,并于2006年经美国食品药品管理局(FDA)批准的治疗Ⅱ型糖尿病的新型降糖药物。西他列汀作为一种二肽基肽酶 -IV(DPP-IV)抑制剂,与传统降糖药物不同,它是通过抑制DPP-IV降解肠降血糖素(Incretin)的作用从而产生降血糖的效果,为治疗Ⅱ型糖尿病开拓了新的治疗策略。西他列汀能浓度依赖性地起到降血糖作用同时具备良好的安全性、有效性和耐受性,副作用轻等优点。
西他列汀的合成方法,主要以2,4,5-三氟苯乙酸为起始原料进行合成,其工艺路线有如下几条:
路线1
路线2
路线3
2,4,5-三氟苯乙酸是合成西他列汀的重要中间体。目前文献报道的2,4,5-三氟苯乙酸的合成方法主要有四条路线:①以1,2,4-三氟苯为原料经过氯甲基化、氰化、水解制得,该路线三废较多②2,4,5-三氟溴苯在碱性条件下,经过渡金属催化,与丙二酸二酯发生偶联反应,然后水解得到2,4,5-三氟苯乙酸,该方法原子经济型较差,催化剂使用量较多,不适于工业化生产。③2,4,5-三氟溴苯制成格氏试剂后,与烯丙基溴进行偶联反应,然后双键氧化得到2,4,5-三氟苯乙酸,该法所用氧化剂为钌和高碘酸钠复合氧化剂,价格较贵。④由1,2,4-三氟苯氯甲基化得到2,4,5-三氟苄氯,然后形成相应的格氏试剂再与二氧化碳反应得到 2,4,5-三氟苯乙酸,该法依然存在氯甲基化三废较多的缺点。
发明内容
为克服上述缺点,本发明提供一种西他列汀中间体2,4,5-三氟苯乙酸的合成方法,该方法步骤简单,产率高,成本较低,三废排放较少。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
西他列汀中间体2,4,5-三氟苯乙酸的合成方法,其特征在于,将1,2,4-三氟苯在催化剂的作用下与二氯甲烷、氰化物的反应得到2,4,5-三氟苯乙酸,所述反应过程为:
1)将氰化物、碱、活性剂A1和去离子水混匀,得到混合物M1;
2)在保护气保护下,将催化剂和溶剂S混匀,控制反应温度为100~120℃,反应压力为3~5个大气压,搅拌30~50min后,开始滴加1,2,4-三氟苯和二氯甲烷,滴毕,控制反应温度为130~150℃,反应压力为4~8个大气压,反应1~2h,得到混合物M2,控制反应温度为50~70℃,反应压力为3~4个大气压,滴加混合物M1,滴毕,控制反应温度为70~80℃,反应压力为5~7个大气压,继续反应3~5h结束,冷却和降至常温后得到混合物M3;
3)将混合物M3过滤除去不溶物,分层,有机相经水洗、干燥剂干燥后,浓缩蒸除溶剂得液体L;
4)将液体L、活性剂A2与酸混匀,控制反应温度为80~110℃,反应压力为 3~5个大气压,反应1~1.5h结束,将体系降温后倒入碎冰中,析出白色固体2,4,5- 三氟苯乙酸。
所述催化剂的制备方法为:将沸石、氯化锌加入盐酸水溶液中,浸泡2~3h,然后用旋转蒸发仪浓缩蒸干,所得固体于160~200℃烘制活化5~7h得到;所述沸石为HY-25,HY-50或者HY-98型;所述氯化锌、沸石和盐酸水溶液的质量比为1:(3~5):(8~15);所述盐酸水溶液的浓度为质量分数5%。
所述氰化物为***或者***;所述碱为氢氧化钠或者氢氧化钾;所述活性剂A1为硬脂酸钠;所述活性剂A2为四丁基氯化铵;所述保护气为氮气或者氩气;所述溶剂S为硝基苯;所述酸为质量分数浓度20%的盐酸;所述干燥剂为无水硫酸钠或者无水硫酸镁。
所述1,2,4-三氟苯和二氯甲烷的滴加方式为:先滴加二氯甲烷,待二氯甲烷的滴加量达到自身的5%时,开始滴加1,2,4-三氟苯;所述1,2,4-三氟苯和二氯甲烷滴加速率相等。
所述1,2,4-三氟苯和二氯甲烷的摩尔比为1:(1~1.05);所述为所述1,2,4-三氟苯与氰化物的摩尔比为1:(1~1.08);所述1,2,4-三氟苯与催化剂的质量比为1: (0.15~0.22);所述1,2,4-三氟苯与溶剂S的用量比为1g:(3~5.5)mL;所述氰化物、碱、活性剂A1和去离子水的摩尔比为1:(0.12~0.2):(0.05~0.08):(10~ 15);所述液体L与活性剂A2的质量比为1:(0.08~0.11);所述液体L与酸的质量比为1:(5~7)。
本发明反应原理如下式所示:
本发明将氯化锌经过处理负载到沸石上,制成所需的催化剂,该催化剂在反应中起到类似“傅克反应”催化剂的作用,将1,2,4-三氟苯和二氯甲烷发生氯甲基化反应得到氯甲基化产物1。控制1,2,4-三氟苯和二氯甲烷两种化合物的加入顺序及方式,可以减少副反应:先加入二氯甲烷,并在整个滴加过程中,时刻保持二氯甲烷稍微过量,可以避免因1,2,4-三氟苯过量,而造成氯甲基化产物1继续与 1,2,4-三氟苯发生进一步的取代氯原子的副反应;同时,控制滴加速率相等,可以避免氯甲基化产物1与二氯甲烷继续发生氯甲基化反应(虽然该反应在体系中发生的几率非常低)。
完成氯甲基化反应后得到混合物M2,加入混合物M1,进行氰基化反应:在碱、活性剂等作用下,CN-与氯甲基化产物1的氯原子发生亲核取代反应,生成氰基化产物2。本发明采取相应的反应条件,能够在不需要分离氯甲基化产物1的前提下,快速高效地进行氰基化反应。
氰基化产物2在经过水解得到目标产物:采用活性剂可以使得水解反应更加高效。
相对于现有技术,本发明的优点有:
1、反应操作简单,在氯甲基化完成后,可不经过后处理直接进行氰基化反应;
2、反应产率较高,成本较低;
3、副产物较少,三废排放较少。
具体实施方式
下面结合具体实施例,对本发明作进一步的说明。
实施例1
2,4,5-三氟苯乙酸的合成方法,包括以下步骤:
1)将***、氢氧化钠、硬脂酸钠和去离子水混匀,得到混合物M1,***、氢氧化钠、硬脂酸钠和去离子水的摩尔比为1:0.16:0.07:13。
2)在氩气保护下,将催化剂和硝基苯混匀,控制反应温度为115℃,反应压力为4.5个大气压,搅拌45min后,先滴加二氯甲烷,待二氯甲烷的滴加量达到自身的5%时,开始滴加1,2,4-三氟苯,并保持1,2,4-三氟苯和二氯甲烷滴剂体积速率相等。
待滴加结束后,控制反应温度为142℃,反应压力为7个大气压,反应1.5h,得到混合物M2,控制反应温度为6℃,反应压力为3~4个大气压,滴加混合物 M1,滴毕,控制反应温度为76℃,反应压力为6个大气压,继续反应4.5h结束,冷却和降至常温后得到混合物M3。
该步骤中,1,2,4-三氟苯和二氯甲烷的摩尔比为1:1.02,1,2,4-三氟苯与硝基苯的用量比为1g:4.5mL,1,2,4-三氟苯与***的摩尔比为1:1.06,1,2,4-三氟苯与催化剂的质量比为1:0.18。
该步骤所用催化剂的制备方法为:将HY-98型沸石、氯化锌加入质量分数5%的盐酸水溶液中,浸泡3h,然后用旋转蒸发仪浓缩蒸干,所得固体于200℃烘制活化7h得到,氯化锌、沸石和盐酸水溶液的质量比为1:4:13。
3)将混合物M3过滤除去不溶物,分层,有机相经水洗、无水硫酸钠干燥后,浓缩蒸除溶剂得液体L。
4)液体L、四丁基氯化铵与质量分数浓度20%的盐酸混匀,控制反应温度为 108℃,反应压力为4个大气压,反应80min结束,将体系降温后倒入碎冰中,析出白色固体2,4,5-三氟苯乙酸。该步骤中,液体L与四丁基氯化铵的质量比为1:0.1;液体L与盐酸的质量比为1:6.5。
摩尔产率99.2%,GC纯度98.7%。
实施例2
2,4,5-三氟苯乙酸的合成方法,包括以下步骤:
1)将***、氢氧化钾、硬脂酸钠和去离子水混匀,得到混合物M1,***、氢氧化钾、硬脂酸钠和去离子水的摩尔比为1:0.12:0.05:10。
2)在氮气保护下,将催化剂和硝基苯混匀,控制反应温度为100℃,反应压力为3个大气压,搅拌30min后,先滴加二氯甲烷,待二氯甲烷的滴加量达到自身的5%时,开始滴加1,2,4-三氟苯,并保持1,2,4-三氟苯和二氯甲烷滴剂体积速率相等。
滴加结束后,控制反应温度为130℃,反应压力为4个大气压,反应1h,得到混合物M2,控制反应温度为50℃,反应压力为3个大气压,滴加混合物M1,滴毕,控制反应温度为70℃,反应压力为5个大气压,继续反应3~5h结束,冷却和降至常温后得到混合物M3。
该步骤中,1,2,4-三氟苯和二氯甲烷的摩尔比为1:1,1,2,4-三氟苯与硝基苯的用量比为1g:3mL,1,2,4-三氟苯与***的摩尔比为1:1,1,2,4-三氟苯与催化剂的质量比为1:0.15。
该步骤所用催化剂的制备方法为:将HY-25型沸石、氯化锌加入质量分数5%的盐酸水溶液中,浸泡2h,然后用旋转蒸发仪浓缩蒸干,所得固体于160℃烘制活化5h得到,氯化锌、沸石和盐酸水溶液的质量比为1:3:8。
3)将混合物M3过滤除去不溶物,分层,有机相经水洗、无水硫酸镁干燥后,浓缩蒸除溶剂得液体L。
4)液体L、四丁基氯化铵与质量分数浓度20%的盐酸混匀,控制反应温度为80℃,反应压力为3个大气压,反应1h结束,将体系降温后倒入碎冰中,析出白色固体2,4,5-三氟苯乙酸。该步骤中,液体L与活性剂A2的质量比为1:0.08;液体L与盐酸的质量比为1:5。
摩尔产率98.2%,GC纯度98.1%。
实施例3
2,4,5-三氟苯乙酸的合成方法,包括以下步骤:
1)将***、氢氧化钠、硬脂酸钠和去离子水混匀,得到混合物M1,***、氢氧化钠、硬脂酸钠和去离子水的摩尔比为1:0.2:0.08:15。
2)在氩气保护下,将催化剂和硝基苯混匀,控制反应温度为120℃,反应压力为5个大气压,搅拌50min后,先滴加二氯甲烷,待二氯甲烷的滴加量达到自身的5%时,开始滴加1,2,4-三氟苯,并保持1,2,4-三氟苯和二氯甲烷滴剂体积速率相等。
滴加结束后,控制反应温度为150℃,反应压力为8个大气压,反应2h,得到混合物M2,控制反应温度为70℃,反应压力为4个大气压,滴加混合物M1,滴毕,控制反应温度为80℃,反应压力为7个大气压,继续反应5h结束,冷却和降至常温后得到混合物M3。
该步骤中,1,2,4-三氟苯和二氯甲烷的摩尔比为1:1.05,1,2,4-三氟苯与硝基苯的用量比为1g:5.5mL,1,2,4-三氟苯与***的摩尔比为1:1.08,1,2,4-三氟苯与催化剂的质量比为1:0.22。
该步骤所用催化剂的制备方法为:将HY-50型沸石、氯化锌加入质量分数5%的盐酸水溶液中,浸泡3h,然后用旋转蒸发仪浓缩蒸干,所得固体于180℃烘制活化6h得到,氯化锌、沸石和盐酸水溶液的质量比为1:5:15。
3)将混合物M3过滤除去不溶物,分层,有机相经水洗、无水硫酸钠干燥后,浓缩蒸除溶剂得液体L。
4)液体L、四丁基氯化铵与质量分数浓度20%的盐酸混匀,控制反应温度为 110℃,反应压力为5个大气压,反应1.5h结束,将体系降温后倒入碎冰中,析出白色固体2,4,5-三氟苯乙酸。该步骤中,液体L与活性剂A2的质量比为1:0.11;液体L与盐酸的质量比为1:7。
摩尔产率98.7%,GC纯度98.5%。
实施例4
将1,2,4-三氟苯先行加入体系,然后在开始滴加二氯甲烷其他反应条件和物料用比同实施例1,摩尔产率35.3%,GC纯度55.2%。
实施例5
不加四丁基氯化铵,其他反应条件和物料用比同实施例1,摩尔产率75.5%, GC纯度80.3%。
实施例6
不加催化剂,其他反应条件和物料用比同实施例1,未检测到目标产物。
实施例7
将开始滴加1,2,4-三氟苯前的反应压力设为2个大气压,反应温度设为80℃,其他反应条件和物料用比同实施例1,摩尔产率55.2%,GC纯度72.2%。
实施例8
将开始滴加1,2,4-三氟苯前的反应压力设为7个大气压,反应温度设为150℃,其他反应条件和物料用比同实施例1,摩尔产率61.3%,GC纯度69.2%。
实施例9
将滴加1,2,4-三氟苯和二氯甲烷后的反应压力设为2个大气压,反应温度设为110℃,其他反应条件和物料用比同实施例1,摩尔产率65.3%,GC纯度77.1%。
实施例10
将滴加1,2,4-三氟苯和二氯甲烷后的反应压力设为12个大气压,反应温度设为180℃,其他反应条件和物料用比同实施例1,摩尔产率72.1%,GC纯度82.1%。
实施例11产物结构鉴定
以实施例1产物为例,结构分析数据如下。
1)熔点
123~124℃,文献值121~125℃
2)质谱
分子离子峰190。
3)核磁氢谱分析
1H-NMR(DMSO):δ11.5(1H),δ6.82(1H),δ6.58(1H),δ3.72(1H)。各种氢在产物结构上的归属如下式:
核磁分析,产物结构符合目标物,即2,4,5-三氟苯乙酸。
Claims (2)
1.西他列汀中间体2,4,5-三氟苯乙酸的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将***、氢氧化钠、硬脂酸钠和去离子水混匀,得到混合物M1,***、氢氧化钠、硬脂酸钠和去离子水的摩尔比为1:0.16:0.07:13;
2)在氩气保护下,将催化剂和硝基苯混匀,控制反应温度为115℃,反应压力为4.5个大气压,搅拌45min后,先滴加二氯甲烷,待二氯甲烷的滴加量达到自身的5%时,开始滴加1,2,4-三氟苯,并保持1,2,4-三氟苯和二氯甲烷滴剂体积速率相等;
待滴加结束后,控制反应温度为142℃,反应压力为7个大气压,反应1.5h,得到混合物M2,控制反应温度为6℃,反应压力为3~4个大气压,滴加混合物M1,滴毕,控制反应温度为76℃,反应压力为6个大气压,继续反应4.5h结束,冷却和降至常温后得到混合物M3;
该步骤中,1,2,4-三氟苯和二氯甲烷的摩尔比为1:1.02,1,2,4-三氟苯与硝基苯的用量比为1g:4.5mL,1,2,4-三氟苯与***的摩尔比为1:1.06,1,2,4-三氟苯与催化剂的质量比为1:0.18;
该步骤所用催化剂的制备方法为:将HY-98型沸石、氯化锌加入质量分数5%的盐酸水溶液中,浸泡3h,然后用旋转蒸发仪浓缩蒸干,所得固体于200℃烘制活化7h得到,氯化锌、沸石和盐酸水溶液的质量比为1:4:13;
3)将混合物M3过滤除去不溶物,分层,有机相经水洗、无水硫酸钠干燥后,浓缩蒸除溶剂得液体L;
4)液体L、四丁基氯化铵与质量分数浓度20%的盐酸混匀,控制反应温度为108℃,反应压力为4个大气压,反应80min结束,将体系降温后倒入碎冰中,析出白色固体2,4,5-三氟苯乙酸;该步骤中,液体L与四丁基氯化铵的质量比为1:0.1;液体L与盐酸的质量比为1:6.5。
2.西他列汀中间体2,4,5-三氟苯乙酸的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将***、氢氧化钠、硬脂酸钠和去离子水混匀,得到混合物M1,***、氢氧化钠、硬脂酸钠和去离子水的摩尔比为1:0.2:0.08:15;
2)在氩气保护下,将催化剂和硝基苯混匀,控制反应温度为120℃,反应压力为5个大气压,搅拌50min后,先滴加二氯甲烷,待二氯甲烷的滴加量达到自身的5%时,开始滴加1,2,4-三氟苯,并保持1,2,4-三氟苯和二氯甲烷滴剂体积速率相等;
滴加结束后,控制反应温度为150℃,反应压力为8个大气压,反应2h,得到混合物M2,控制反应温度为70℃,反应压力为4个大气压,滴加混合物M1,滴毕,控制反应温度为80℃,反应压力为7个大气压,继续反应5h结束,冷却和降至常温后得到混合物M3;
该步骤中,1,2,4-三氟苯和二氯甲烷的摩尔比为1:1.05,1,2,4-三氟苯与硝基苯的用量比为1g:5.5mL,1,2,4-三氟苯与***的摩尔比为1:1.08,1,2,4-三氟苯与催化剂的质量比为1:0.22;
该步骤所用催化剂的制备方法为:将HY-50型沸石、氯化锌加入质量分数5%的盐酸水溶液中,浸泡3h,然后用旋转蒸发仪浓缩蒸干,所得固体于180℃烘制活化6h得到,氯化锌、沸石和盐酸水溶液的质量比为1:5:15;
3)将混合物M3过滤除去不溶物,分层,有机相经水洗、无水硫酸钠干燥后,浓缩蒸除溶剂得液体L;
4)液体L、四丁基氯化铵与质量分数浓度20%的盐酸混匀,控制反应温度为110℃,反应压力为5个大气压,反应1.5h结束,将体系降温后倒入碎冰中,析出白色固体2,4,5-三氟苯乙酸;该步骤中,液体L与四丁基氯化铵的质量比为1:0.11;液体L与盐酸的质量比为1:7。
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