CN112920103A - 一种温和制备2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种温和制备2‑氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐的方法,解决历史文献中需要用到强碱钠的苛刻条件的技术问题,本发明合成方法步骤如下:(1)环丁烷‑1,1‑二羧酸还原成二甲醇;(2)1,1‑环丁烷二甲醇和甲磺酰氯反应生成1,1‑环丁烷二甲醇二甲磺酸酯;(3)1,1‑环丁烷二甲醇二甲磺酸酯和2‑硝基苯磺酰胺合环生成2‑(2‑硝基苯磺酰基)‑2‑氮杂螺[3.3]庚烷;(4)2‑(2‑硝基苯磺酰基)‑2‑氮杂螺[3.3]庚烷在DBU的作用下和十二硫醇反应脱除2‑硝基苯磺酰基,生成2‑氮杂螺[3.3]庚烷;(5)2‑氮杂螺[3.3]庚烷和BOC酸酐反应生成Boc‑2‑氮杂螺[3.3]庚烷,后经盐酸处理得到2‑氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐。该方法温和易操作,避免了强碱高温脱除氨基保护基的剧烈条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐的合成方法。
背景技术
传统的制备2-氮杂螺[3.3]庚烷及其盐酸盐的方法,即将环丁烷-1,1-二羧酸还原成二甲醇,之后和甲磺酰氯反应生成1,1-环丁烷二甲醇二甲磺酸酯。该二酯和苯磺酰胺或对甲基苯磺酰胺环合,最后通过红铝或钠脱除保护基得2-氮杂螺[3.3]庚烷及其盐酸盐。但是传统的制备方法存在以下问题:
1.环丁烷-1,1-二羧酸直接还原成二甲醇反应较杂,需要纯化才能进行下一步反应;
2.苯磺酰基和对甲苯磺酰基的脱除条件要求苛刻,需要金属钠,操作存在比较大的危险性,而红铝的脱除效果较差;
3.最终产品水溶性很大,不易处理,纯化过柱也很困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种温和制备2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐的方法,通过选择合适的氨基提供体,解决历史文献中需要用到强碱钠的苛刻条件的技术问题,为该化合物的市场化和工业化生产提供一定的技术支持。
本发明的技术方案:一种温和制备2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐的方法,包括以下步骤:
(1)环丁烷-1,1-二羧酸还原成二甲醇:将环丁烷-1,1-二羧酸溶于乙醇中,0℃滴加氯化亚砜,滴加完80℃搅拌3小时,溶剂旋干得到中间体二羧酸二乙酯,再将二羧酸二乙酯溶于***,降到0℃,分批加入四氢锂铝,室温反应30分钟,经后处理得到二甲醇a;
(2)1,1-环丁烷二甲醇和甲磺酰氯反应生成1,1-环丁烷二甲醇二甲磺酸酯:将中间体二甲醇a和三乙胺溶于二氯甲烷中,0℃滴加甲磺酰氯,滴加完0℃搅拌3小时,经后处理得到1,1-环丁烷二甲醇二甲磺酸酯b;
(3)1,1-环丁烷二甲醇二甲磺酸酯和2-硝基苯磺酰胺合环生成2-(2-硝基苯磺酰基)-2-氮杂螺[3.3]庚烷:将中间体二甲醇二甲磺酸酯b和碳酸钾,2-硝基苯磺酰胺溶于DMSO中,75℃搅拌8小时,经后处理得到2-(2-硝基苯磺酰基)-2-氮杂螺[3.3]庚烷c;
(4)2-(2-硝基苯磺酰基)-2-氮杂螺[3.3]庚烷在DBU的作用下和十二硫醇反应脱除2-硝基苯磺酰基,生成2-氮杂螺[3.3]庚烷:将中间体2-(2-硝基苯磺酰基)-2-氮杂螺[3.3]庚烷c和DBU,十二硫醇溶于DMF中,加热搅拌1小时,经后处理得到2-氮杂螺[3.3]庚烷d水溶液,直接用于下步上Boc反应;
(5)2-氮杂螺[3.3]庚烷和Boc酸酐反应生成Boc-2-氮杂螺[3.3]庚烷,后经盐酸处理得到2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐:将2-氮杂螺[3.3]庚烷d水溶液用NaOH调pH 9-10,四氢呋喃和Boc2O加入,室温搅拌5小时,经后处理得到中间体Boc-2-氮杂螺[3.3]庚烷。再经盐酸气/乙酸乙酯溶液处理得到2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐e。
缩写注释:DMSO:二甲基亚砜;DBU:1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7;DMF:N,N-二甲基甲酰胺。
本发明的反应路线如下:
本发明的有益效果是:步骤(1)中生成的二羧酸二乙酯还原效果比二羧酸的还原效果好,得到的产物纯度高,后期不需要纯化即可进行步骤(2)反应。步骤(3)采用了一种新型的氨基供体,其反应活性和文献报道的苯磺酰胺和对甲苯磺酰胺类似。步骤(4)可以使用DBU和十二硫醇在温和的条件下脱除氨基保护基,而文献中则需要用到强碱条件-钠或红铝脱除对甲苯磺酰基和苯磺酰基,前者具有一定的危险性,而后者反应性较差。通过该方法可以采用温和的反应条件合成2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐;该方法操作方便,为放大化生产提供了可行性依据。
具体实施方式
实施例1:制备2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐
(1)1,1-环丁烷二甲醇的制备:
称量环丁烷-1,1-二羧酸20g,置于250mL三口反应瓶中,加入乙醇 100mL。氮气保护,降温至0℃,缓慢滴加氯化亚砜40g。滴加完后80℃搅拌3小时。溶剂旋干得中间体二羧酸二乙酯。二羧酸二乙酯溶于***300mL,降到0℃,分批加入四氢锂铝,加完后室温搅拌反应30分钟。反应液用水50mL淬灭,固体过滤,滤饼用乙酸乙酯洗涤。合并滤液,用乙酸乙酯萃取5次。合并萃取液,加入无水硫酸钠干燥。过滤后浓缩滤液,制得1,1-环丁烷二甲醇11.5g。LCMS [M +Na]+ 139.1, C6H12O2。
(2)1,1-环丁烷二甲醇二甲磺酸酯的制备:
将10g 1,1-环丁烷二甲醇置于100mL三口反应瓶中,加入二氯甲烷 50mL和三乙胺22g。氮气保护,降温至0℃,缓慢滴加甲磺酰氯29g。滴加完后0℃搅拌3小时。反应液倒入50mL水中,用二氯甲烷萃取3次。合并萃取液,加入无水硫酸钠干燥。过滤后浓缩滤液,制得1,1-环丁烷二甲醇二甲磺酸酯26g。LCMS [M+Na]+ 295.1, C8H16O6S2。
(3)2-(2-硝基苯磺酰基)-2-氮杂螺[3.3]庚烷的制备:
称量1,1-环丁烷二甲醇二甲磺酸酯26g,置于250mL单口反应瓶中,加入碳酸钾26g,2-硝基苯磺酰胺38g,二甲亚砜 150mL。氮气保护,75℃搅拌8小时。反应液降至室温,过滤,滤饼用少量二甲亚砜洗涤。滤液倒入水中,析出的固体过滤,滤饼用少量水洗涤。收集滤饼,过柱得到2-(2-硝基苯磺酰基)-2-氮杂螺[3.3]庚烷12.5g。LCMS [M+H]+ 283.2,C12H14N2O4S.。
(4)2-氮杂螺[3.3]庚烷水溶液的制备:
称量DBU5.4g和十二硫醇10.8g,置于250mL单口瓶中。加入DMF30mL,室温下搅拌反应30分钟。加入2-(2-硝基苯磺酰基)-2-氮杂螺[3.3]庚烷12.5g,继续搅拌反应2小时。将反应液倒入水中50mL,析出的固体过滤。滤液用乙酸乙酯洗涤3次。水相即2-氮杂螺[3.3]庚烷的水溶液。LCMS [M+H]+ 98.1, C6H11N。
(5)2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐的制备:
2-氮杂螺[3.3]庚烷的水溶液用氢氧化钠调pH 9-10,加入四氢呋喃50mL和Boc2O4.6g。室温搅拌5小时,反应液用乙酸乙酯萃取3次。合并萃取液,加入无水硫酸钠干燥。过滤后浓缩滤液,过柱制得Boc-2-氮杂螺[3.3]庚烷4.3g。Boc-2-氮杂螺[3.3]庚烷4.3g溶解于乙酸乙酯20mL,加入6N盐酸气/乙酸乙酯溶液10mL。室温搅拌反应30分钟,旋干溶液,用二氯甲烷带两次溶剂得到2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐2.6g。1HNMR (D2O) δ3.97 (s, 4H),2.12 (t, J=7.6 Hz, 4H), 1.70 (m, 2H)。
Claims (6)
2.根据权利1所述的一种温和制备2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐的方法,其特征在于:具体反应步骤(1)如下:
将环丁烷-1,1-二羧酸溶于乙醇中,0℃滴加氯化亚砜,滴加完加热搅拌反应,溶剂旋干得到中间体二羧酸二乙酯,再将二羧酸二乙酯溶于***,降到0℃,分批加入四氢锂铝,室温反应,经后处理得到二甲醇a。
3.根据权利1所述的一种温和制备2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐的方法,其特征在于:具体反应步骤(2)如下:将中间体二甲醇a和三乙胺溶于二氯甲烷中,0℃滴加甲磺酰氯,滴加完0℃搅拌反应,经后处理得到1,1-环丁烷二甲醇二甲磺酸酯b。
4.根据权利1所述的一种温和制备2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐的方法,其特征在于:具体反应步骤(3)如下:将中间体二甲醇二甲磺酸酯b和碳酸钾,2-硝基苯磺酰胺溶于DMSO中,加热搅拌反应,经后处理得到2-(2-硝基苯磺酰基)-2-氮杂螺[3.3]庚烷c。
5.根据权利1所述的一种温和制备2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐的方法,其特征在于:具体反应步骤(4)如下:将中间体2-(2-硝基苯磺酰基)-2-氮杂螺[3.3]庚烷c和DBU,十二硫醇溶于DMF中,加热搅拌反应,经后处理得到2-氮杂螺[3.3]庚烷d水溶液,直接用于下步上Boc反应。
6.根据权利1所述的一种温和制备2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐的方法,其特征在于:具体反应步骤(5)如下:将2-氮杂螺[3.3]庚烷d水溶液调pH 至碱性,再加入四氢呋喃和Boc酸酐,室温搅拌反应,经后处理得到中间体Boc-2-氮杂螺[3.3]庚烷,再经盐酸气/乙酸乙酯溶液处理得到2-氮杂螺[3.3]庚烷盐酸盐e。
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