发明内容
针对现有技术中存在的上述不足,本发明的目的在于提供一种苯磺酰胺类化合物水解制备苯磺酸类化合物的方法,该制备方法工艺简单、反应条件易控,带手性中心的苯磺酰胺类化合物的手性不发生构型翻转,制得的带手性中心的苯磺酸类化合物收率高、纯度高,对带手性中心的苯磺酸类化合物的合成具有重要意义。
为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
本发明提供了一种苯磺酰胺类化合物水解制备苯磺酸类化合物的方法,包括如下步骤:
式中,R1代表甲基、乙基、甲醚、苯甲醚、苯乙基醚或芳香基;R2为氢、甲氧基、卤素、甲基、乙基或乙氧基;
S1、中间体Ⅲ的合成:
化合物Ⅱ和仲胺基保护剂于缚酸剂存在的第一反应溶剂中进行仲胺基保护反应,得到中间体Ⅲ;
S2、中间体Ⅳ的合成:
所述中间体Ⅲ和重氮化试剂于第二反应溶剂中进行重氮化反应,得到含中间体Ⅲ的重氮盐的溶液,所述中间体Ⅲ的重氮盐发生重氮盐的水解反应,得到中间体Ⅳ;
S3、化合物Ⅰ的合成:
所述中间体Ⅳ进行脱仲胺基保护基的反应得到化合物Ⅰ。
上述任一方案中优选的是,在步骤S1中,所述仲胺基保护剂为苄基溴、苄基氯、对甲氧基苄氯、对甲氧基苄溴中的至少一种;所述缚酸剂为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺中的至少一种;所述第一反应溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙酮、乙腈中的至少一种;所述化合物Ⅱ、缚酸剂和仲胺基保护剂的摩尔比为1:(2.0~10.0):(1.0~5.0)。
上述任一方案中优选的是,在步骤S2中,所述重氮化试剂为亚硝酸钠、亚硝酸异戊酯中的至少一种;所述第二反应溶剂为三氟乙酸、乙酸中的至少一种;所述水解反应的温度为10~30℃;所述中间体Ⅲ和重氮化试剂的摩尔比为1:(1~2);所述第二反应溶剂的体积与所述中间体Ⅲ的质量的比为5mL/g~10mL/g。
上述任一方案中优选的是,在步骤S2中,向所述中间体Ⅲ中加入所述第二反应溶剂,降温至10~15℃,之后再加入所述重氮化试剂,控制温度为10~15℃,加入所述重氮化试剂完毕后,升温至24~28℃进行所述重氮化反应,得到含中间体Ⅲ的重氮盐的溶液,向所述含中间体Ⅲ的重氮盐的溶液中加入水,控制温度为10~30℃,进行所述重氮盐的水解反应,得到所述中间体Ⅳ。
上述任一方案中优选的是,在步骤S3中,所述脱仲胺基保护基通过氢化还原脱除仲胺基保护基、氧化条件下脱除仲胺基保护基或酸性条件下脱除仲胺基保护基。
上述任一方案中优选的是,所述氢化还原脱除仲胺基保护基包括如下步骤:在氢气或氢转移试剂存在下,中间体Ⅳ于催化剂存在的第三反应溶剂中进行脱除仲胺基保护基的反应,得到所述化合物Ⅰ。
上述任一方案中优选的是,所述氢转移试剂为甲酸、甲酸铵中的至少一种;所述催化剂为钯碳、雷尼镍中的至少一种;所述第三反应溶剂为甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、四氢呋喃中的至少一种;所述中间体Ⅳ与所述催化剂的质量比为1:(0.1~0.5)。
上述任一方案中优选的是,所述氢化还原脱除仲胺基保护基包括如下步骤:在氢气或氢转移试剂存在下,中间体Ⅳ于钯碳和钯碳活化剂存在的第三反应溶剂中进行脱除仲胺基保护基的反应,得到所述化合物Ⅰ。
上述任一方案中优选的是,所述钯碳活化剂为乙酸、甲酸、盐酸中的至少一种。
本发明提供的制备方法工艺简单、反应条件易控,带手性中心的苯磺酰胺类化合物的手性不发生构型翻转,通过优化合成路线,得到的带手性中心的苯磺酸类化合物收率高、纯度高,对于带手性中心的苯磺酸类化合物的合成具有重要意义。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
除另有定义外,以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的实验试剂,如无特殊说明,均为常规生化试剂;所述实验试剂用量,如无特殊说明,均为常规实验操作中试剂用量;所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。
第一方面,本发明实施例提供了一种苯磺酰胺类化合物水解制备苯磺酸类化合物的方法,包括如下步骤:
式中,R1代表甲基、乙基、甲醚、苯甲醚、苯乙基醚或芳香基;R2为氢、甲氧基、卤素、甲基、乙基或乙氧基;
S1、中间体Ⅲ的合成:
化合物Ⅱ和仲胺基保护剂于缚酸剂存在的第一反应溶剂中进行仲胺基保护反应,得到中间体Ⅲ;
S2、中间体Ⅳ的合成:
所述中间体Ⅲ和重氮化试剂于第二反应溶剂中进行重氮化反应,得到含中间体Ⅲ的重氮盐的溶液,所述中间体Ⅲ的重氮盐发生重氮盐的水解反应,得到中间体Ⅳ;
S3、化合物Ⅰ的合成:
所述中间体Ⅳ进行脱仲胺基保护基的反应得到化合物Ⅰ。
所述仲胺基保护基的结构如下所示:
本发明实施例采用苄基对仲胺基进行保护,优点是:(1)防止仲胺基在步骤S2重氮化反应过程中被氧化,导致产物的收率降低;(2)保护化合物Ⅱ的构型,防止在后续反应过程中构型翻转;(3)苄基保护基在酸性条件下稳定,在后续重氮化反应过程中不易被脱除,且脱除苄基保护基操作简单,产物单一,后处理简单。
本发明提供的制备方法工艺简单、反应条件易控,带手性中心的苯磺酰胺类化合物的手性不发生构型翻转,通过优化合成路线,得到的带手性中心的苯磺酸类化合物收率高、纯度高,对带手性中心的苯磺酸类化合物的合成具有重要意义。
进一步地,式中R1代表甲基、乙基、甲醚、苯甲醚、苯乙基醚或芳香基;R2为氢、甲氧基、卤素、甲基、乙基或乙氧基。
进一步地,在步骤S1中,所述仲胺基保护剂为苄基溴、苄基氯、对甲氧基苄氯、对甲氧基苄溴中的至少一种。
进一步地,在步骤S1中,所述缚酸剂为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺中的至少一种。
进一步地,在步骤S1中,所述第一反应溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙酮、乙腈中的至少一种,优选为N,N-二甲基甲酰胺,当使用N,N-二甲基甲酰胺作为第一反应溶剂时,中间体Ⅲ的收率最高。
进一步地,在步骤S1中,所述化合物Ⅱ、缚酸剂和仲胺基保护剂的摩尔比为1:(2.0~10.0):(1.0~5.0),例如摩尔比可以为1:2:1、1:3:1、1:4:2、1:5:2、1:6:4或1:7:5等,当所述缚酸剂和所述仲胺基保护剂用量较低时,所述化合物Ⅱ反应不完全,当所述缚酸剂和所述仲胺基保护剂用量较多时,会增大后处理的难度和造成物料浪费,优选地,所述化合物Ⅱ、缚酸剂和仲胺基保护剂的摩尔比为1.0:2.0:1.3。
进一步地,在步骤S2中,所述重氮化试剂为亚硝酸钠、亚硝酸异戊酯中的至少一种。
进一步地,在步骤S2中,所述第二反应溶剂为三氟乙酸、乙酸中的至少一种,优选为三氟乙酸。
进一步地,在步骤S2中,所述水解反应的温度为10℃~30℃,例如温度可以为10℃、15℃、20℃、25℃或30℃等,当水解反应的温度过低时,反应速率慢,当水解反应的温度过高时,反应速率过快,容易冲料,存在较大的安全隐患。
进一步地,在步骤S2中,所述中间体Ⅲ和重氮化试剂的摩尔比为1:(1~2),例如摩尔比可以为1:1、1:1.5或1:2等,当所述重氮化试剂用量较低时,所述中间体Ⅲ反应不完全,当所述重氮化试剂用量较多时,会引发偶联反应,产生较多的杂质,使中间体Ⅳ的收率较低,同时也会增大后处理的难度和造成物料浪费,优选地,所述中间体Ⅲ和重氮化试剂的摩尔比为1:1.2。
进一步地,在步骤S2中,所述第二反应溶剂的体积与所述中间体Ⅲ的质量的比为5mL/g~10mL/g,例如质量的比可以为5mL/g、6mL/g、7mL/g、8mL/g、9mL/g或10mL/g等,优选为5mL/g,如果所述第二反应溶剂的用量过少,反应体系中容易发生偶联反应,导致目标产物收率降低,如果用量太多,容易造成溶剂浪费。
进一步地,在步骤S2中,向所述中间体Ⅲ中加入所述第二反应溶剂,降温至10~15℃,之后再加入所述重氮化试剂,控制温度为10~15℃,加入所述重氮化试剂完毕后,升温至24~28℃进行所述重氮化反应,得到含中间体Ⅲ的重氮盐的溶液,向所述含中间体Ⅲ的重氮盐的溶液中加入水,控制温度为10~30℃,进行所述重氮盐的水解反应,得到所述中间体Ⅳ。本发明实施例采用一锅法,通过中间体Ⅲ重氮化和重氮盐水解两步反应合成中间体Ⅳ,严格控制反应温度,既提高了反应速度也同时保证了安全性。
本发明实施例通过控制反应过程的温度,得到了高收率的中间体Ⅳ,如果温度过低,反应不完全,温度过高,反应剧烈且偶联杂质较多,中间体Ⅳ的收率较低。
24~28℃,指室温,升温至24~28℃进行所述重氮化反应即升温至室温进行所述重氮化反应。
进一步地,在步骤S3中,所述脱仲胺基保护基通过氢化还原脱除仲胺基保护基、氧化条件下脱除仲胺基保护基或酸性条件下脱除仲胺基保护基,优选的是,通过氢化还原脱除仲胺基保护基,采用氢化还原脱除仲胺基保护基得到的产物单一,后处理简单。
进一步地,所述氢化还原脱除仲胺基保护基包括如下步骤:
在氢气或氢转移试剂存在下,中间体Ⅳ于催化剂存在的第三反应溶剂中进行脱除仲胺基保护基的反应,得到所述化合物Ⅰ。
进一步地,所述氢转移试剂为甲酸、甲酸铵中的至少一种。
进一步地,所述催化剂为钯碳、雷尼镍中的至少一种。
进一步地,所述第三反应溶剂为甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、四氢呋喃中的至少一种,优选为甲醇,在甲醇中采用较少的催化剂即可使反应迅速地进行。
进一步地,所述中间体Ⅳ与所述催化剂的质量比为1:(0.1~0.5),例如质量比可以为1:0.1、1:0.2、1:0.3、1:0.4或1:0.5等,如果所述催化剂用量太少,那么反应时间会过长,如果所述催化剂用量太多,那么所述催化剂对原料或者产物的吸附较为严重,使化合物Ⅰ的收率降低,优选地,所述中间体Ⅳ与所述催化剂的质量比为1:0.2。
进一步地,所述氢化还原脱除仲胺基保护基包括如下步骤:
在氢气或氢转移试剂存在下,中间体Ⅳ于钯碳和钯碳活化剂存在的第三反应溶剂中进行脱除仲胺基保护基的反应,得到所述化合物Ⅰ。
加入所述钯碳活化剂可以加快反应速率,缩短反应时间。
进一步地,所述钯碳活化剂为乙酸、甲酸、盐酸中的至少一种,盐酸的浓度为1mol/L~12mol/L,例如盐酸的浓度可以为1mol/L、2mol/L、4mol/L、6mol/L或10mol/L等。
本发明先后进行过多次试验,现举一部分试验结果作为参考,对发明进行进一步详细描述,下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
S1、中间体3的合成:
在反应瓶中分别加入化合物2(0.073mol,16.65g)、N,N-二甲基甲酰胺(150mL)、碳酸钾(0.174mol,24.05g)和苄基溴(0.095mol,16.23g),室温搅拌反应10小时。TLC监测反应,反应完成后,加水(500mL)淬灭反应,用乙酸乙酯(300mL)萃取,得到有机相,依次用饱和食盐水(200mL)和水(200mL)洗涤有机相,有机相经无水硫酸钠干燥、过滤、滤液减压浓缩,残余物经柱层析纯化(洗脱剂:二氯甲烷/甲醇=10/1(体积比)),得到19.82g类白色中间体3,收率为85.4%
S2、中间体4的合成:
将中间体3(0.060mol,19.08g)加入到三氟乙酸(95.4mL)中,搅拌溶解并降温至10℃~15℃,分三批加入亚硝酸钠(0.072mol,4.97g),半小时内加完,控制温度为10℃~15℃,加入完毕后,升温至室温反应3小时。反应完毕后向反应液中滴加水(400mL),控制温度为25℃~30℃,进行重氮盐水解反应,此时反应体系放热明显,TLC监测反应。重氮盐水解反应完成后,加入二氯甲烷(200mL),搅拌萃取,分液,水相用二氯甲烷(200mL)萃取一次,合并有机相,对有机相减压浓缩、柱层析分离纯化(洗脱剂:二氯甲烷/甲醇=5/1(体积比)),得到16.84g淡黄色固体中间体4,收率为88.0%。
S3、化合物1的合成:
向反应瓶中加入中间体4(0.026mol,8.29g)和甲醇(130mL),搅拌溶解,加入10%钯碳(湿基50%)(1.66g)和乙酸(0.5mL),通入氢气,压力至0.1MPa,20~25℃下搅拌反应2小时。反应完成后,过滤,滤液减压浓缩,得到粗品,经制备液相纯化,收集主峰组分,主峰组分经减压浓缩得到3.58g白色固体化合物1,收率为60.1%,化合物1(保留时间为11.322min)的手性纯度为99.846%(由图1和图2的检测结果可知)。异构体的保留时间为19.845min。
制备液相纯化过程色谱条件如下:
色谱柱:多糖衍生物涂敷型手性色谱柱(CHIRALCEL OX-H,4.6mm×250mm,5µm或效能相当的色谱柱);流动相为正己烷-乙醇-三氟乙酸(90:10:0.1);流速为每分钟1mL;柱温30℃;检测波长:225nm。
实施例2
合成路线与实施例1合成路线相同。
S1、中间体3的合成:
在反应瓶中分别加入化合物2(0.073mol,16.65g)、四氢呋喃(150mL)、碳酸钾(0.174mol,24.05g)和苄基溴(0.095mol,16.23g),室温搅拌反应10小时。TLC监测反应,反应完成后,加水(500mL)淬灭反应,用乙酸乙酯(300mL)萃取,得到有机相,依次用饱和食盐水(200mL)和水(200mL)洗涤有机相,有机相经无水硫酸钠干燥、过滤、滤液减压浓缩,残余物经柱层析纯化(洗脱剂:二氯甲烷/甲醇=10/1(体积比)),得到14.49g类白色中间体3,收率为62.5%。
S2、中间体4的合成:
将中间体3(0.044mol,13.99g)加入到三氟乙酸(98mL)中,搅拌溶解并降温至10℃~15℃,分三批加入亚硝酸钠(0.088mol,6.07g),半小时内加完,控制温度为10℃~15℃,加入完毕后,升温至室温反应2小时。反应完毕后向反应液中滴加水(300mL),控制温度为10℃~15℃,进行重氮盐水解反应,此时反应体系放热明显,TLC监测反应。重氮盐水解反应完成后,加入二氯甲烷(200mL),搅拌萃取,分液,水相用二氯甲烷(200mL)萃取一次,合并有机相,对有机相减压浓缩、柱层析分离纯化(洗脱剂:二氯甲烷/甲醇=5/1(体积比)),得到11.73g淡黄色固体中间体4,收率为83.6%。
S3、化合物1的合成:
向反应瓶中加入中间体4(0.026mol,8.29g)和甲醇(130mL),搅拌溶解,加入10%钯碳(湿基50%)(4.15g)和乙酸(1.25mL),通入氢气,压力至0.1MPa,20~25℃搅拌反应2小时。反应完成后,过滤,滤液减压浓缩,得到粗品,经制备液相纯化,收集主峰组分,主峰组分经减压浓缩得到2.58g白色固体化合物1,收率为43.3%。制备液相纯化过程色谱条件同实施例1,化合物1的手性纯度为99.694%。
实施例3
合成路线与实施例1合成路线相同。
S1、中间体3的合成:
在反应瓶中分别加入化合物2(0.073mol,16.65g)、N,N-二甲基甲酰胺(150mL)、碳酸钾(0.174mol,24.05g)和苄基溴(0.219mol,37.46g),室温搅拌反应10小时。TLC监测反应,反应完成后,加水(500mL)淬灭反应,用乙酸乙酯(300mL)萃取,得到有机相,依次用饱和食盐水(200mL)和水(200mL)洗涤有机相,有机相经无水硫酸钠干燥、过滤、滤液减压浓缩,残余物经柱层析纯化(洗脱剂:二氯甲烷/甲醇=10/1(体积比)),得到19.70g类白色中间体3,收率为84.9%。
S2、中间体4的合成:
将中间体3(0.060mol,19.08g)加入到三氟乙酸(95.4mL)中,搅拌溶解并降温至10℃~15℃,分三批加入亚硝酸钠(0.072mol,4.97g),半小时内加完,控制温度为10℃~15℃,加入完毕后,升温至室温反应3小时。反应完毕后向反应液中滴加水(400mL),控制温度为15℃~20℃,进行重氮盐水解反应,此时反应体系放热明显,TLC监测反应,重氮盐水解反应完成后,加入二氯甲烷(200mL),搅拌萃取,分液,水相用二氯甲烷(200mL)萃取一次,合并有机相,对有机相减压浓缩、柱层析分离纯化(洗脱剂:二氯甲烷/甲醇=5/1(体积比)),得到16.65g淡黄色固体中间体4,收率为86.9%。
S3、化合物1的合成:
向反应瓶中加入中间体4(0.026mol,8.29g)和二氯甲烷(130mL),搅拌溶解,加入10%钯碳(湿基50%)(1.66g)和乙酸(0.5mL),通入氢气,压力至0.1MPa,20~25℃搅拌反应2小时。反应完成后,过滤,滤液减压浓缩,得到粗品,经制备液相纯化,收集主峰组分,主峰组分经减压浓缩得到3.47g白色固体化合物1,收率为58.3%。制备液相纯化过程色谱条件同实施例1,化合物1的手性纯度为99.527%。
实施例4
合成路线与实施例1合成路线相同。
S1、中间体3的合成:
与实施例1中步骤S1基本相同,不同的是将“碳酸钾(0.174mol,24.05g)”替换为“碳酸钾(0.365mol,50.45g)”,中间体3的收率为88.6%。
S2、中间体4的合成:
与实施例1中步骤S2基本相同,不同的是将“三氟乙酸(95.4mL)”替换为“乙酸(95.4mL)”,中间体4的收率为62.8%。
S3、化合物1的合成:
与实施例1中步骤S3完全相同。
对比例1
合成路线与实施例1合成路线相同。
步骤S1和S3与实施例1中步骤S1和S3完全相同。
S2、中间体4的合成:
将中间体3(0.060mol,19.08g)加入到三氟乙酸(57.24mL)溶剂中,搅拌溶解并降温至10℃~15℃,分三批加入亚硝酸钠(0.072mol,4.97g),半小时内加完,控制温度为10℃~15℃,加入完毕后,升温至室温反应3小时。反应完毕后向反应液中滴加水(400mL),控制温度为25℃~30℃,进行重氮盐水解反应,此时反应体系放热明显,TLC监测反应,重氮盐水解反应完成后,加入二氯甲烷(200mL),搅拌萃取,分液,水相用二氯甲烷(200mL)萃取一次,合并有机相,对有机相减压浓缩、柱层析分离纯化(洗脱剂:二氯甲烷/甲醇=5/1(体积比)),得到9.33g淡黄色固体中间体4,收率为48.8%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。