CN115806519A - 一种布瓦西坦中间体的拆分方法及其应用 - Google Patents
一种布瓦西坦中间体的拆分方法及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种布瓦西坦中间体的拆分方法及其应用,该拆分方法对消旋化合物2‑((R)‑2‑氧‑4‑丙基吡咯烷基)丁酸在拆分剂的辅助下,经过至少两次重结晶得到高纯度、高光学纯度布瓦西坦中间体(S)‑2‑((R)‑2‑氧‑4‑丙基吡咯烷基)丁酸。本发明还公开了一种布瓦西坦的制备方法,该方法以(R)‑4‑丙基吡咯‑2‑酮和2‑溴丁酸乙酯为原料,经过六步反应合成布瓦西坦,该方法收率高、后处理简易、成本低,是一条更适应工业化生产的工艺路线。
Description
技术领域
本发明属于药物合成领域,具体涉及一种布瓦西坦中间体的拆分方法及其应用。
背景技术
布瓦西坦(英文名:brivaracetam,结构为式Ⅶ的化合物)为西坦类衍生物,具有广泛的抗癫痫活性和较高的安全性,该药可通过与突触囊泡蛋白2A(SV2A)结合而发挥抗癫痫作用,用于治疗16岁及以上部分发作型的患者,辅助治疗伴随或不伴随继发全身性发作。布瓦西坦作为第三代抗癫痫药,其亲和力是同族药品左乙拉西坦的15-30倍,其使用剂量降低约10倍。它的靶点具有更高的亲和力,可以允许布瓦西坦在较低的剂量下发挥疗效,这就意味着其副作用会更少,有良好的安全性和药动学性质,特别是中枢神经系统的良好耐受性优于其他抗癫痫药物。
此前报道的布瓦西坦合成路线中,多以(R)-4-丙基-二氢呋喃-2-酮作为关键中间体,经过氨解、拆分得到布瓦西坦,但是该方法存在着明显的不足,所需原料较为复杂,反应条件较为苛刻,工艺路线也较为繁琐。其次,已有报道中,对布瓦西坦消旋化合物拆分的方法仍然停留在对支链正丙基(C7)进行拆分,如专利CN106748950中,使用R-苯乙胺对(2S)-2-(2-氧-4-丙基吡咯)丁酸进行拆分
专利CN111333563中使用1S,2S-二苯基乙二胺对(2S)-2-(2-氧-4-丙基吡咯)丁酸进行拆分,同样是针对丙基侧链进行拆分。
鉴于布瓦西坦现有的制备方法,工艺路线复杂,生产成本高,工业可行性差,且尚无对C2进行拆分的报道,因此本发明设计出从(R)-4-丙基吡咯-2-酮和2-卤代丁酸乙酯出发,经过亲核取代、水解、拆分、羧基衍生化、胺解反应等得到布瓦西坦,新工艺路线反应收率高,操作简单,手性选择性高,是一条适应工业化生产的路线。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种布瓦西坦中间体的拆分方法及其应用,该方法通过手性拆分,可得到高光学纯度的布瓦西坦中间体。
本发明涉及的布瓦西坦,具有式Ⅶ所示的结构:
其中C2具有S构型,C7具有R构型
本发明的技术方案如下:
一种布瓦西坦中间体的制备方法,包括:
2-((R)-2-氧-4-丙基吡咯烷基)丁酸和拆分剂R(+)-α-苯乙胺在有机碱的作用下,在拆分溶剂中进行成盐反应得到(S)-2-((R)-2-氧-4-丙基吡咯烷基)丁酸R(+)-α-苯乙胺的盐,拆分盐经过至少两次重结晶,再经过游离反应得到布瓦西坦中间体(S)-2-((R)-2-氧-4-丙基吡咯烷基)丁酸。
作为优选,所述的有机碱为三乙胺或N,N-二异丙基乙胺。
所用成盐溶剂选自乙酸乙酯、醋酸异丙酯、四氢呋喃,优选为醋酸异丙酯。溶剂用量为2-((R)-2-氧-4-丙基吡咯烷基)丁酸(化合物Ⅲ)质量的3-5倍,优选为4倍。
作为优选,所述成盐反应的温度为70~85℃。
作为优选,所述重结晶使用的溶剂为乙酸乙酯、醋酸异丙酯或四氢呋喃所述重结晶的温度为5~15℃。
进一步地,所述的制备方法按照如下具体步骤进行:
1)将化合物Ⅲ加入到拆分溶剂中;
2)向步骤1中滴加所述拆分剂的拆分溶液;
3)向溶液中加入三乙胺;
4)将上述溶液加热至回流,一般为70-85℃,并反应2小时。
5)将上述溶液冷却至5-15℃,冷却结晶,分离得到固体,得到拆分盐(S)-2-((R)-2-氧-4-丙基吡咯烷基)丁酸R(+)-α-苯乙胺盐;
6)将拆分盐在拆分溶剂中进行重结晶,溶剂用量为拆分盐重量的3-5倍,加热至回流,再降温至5-15℃;
7)将步骤6重复两次,即进行两次重结晶。
8)将所得拆分盐进行游离即得到所述布瓦西坦中间体(S)-2-((R)-2-氧-4-丙基吡咯烷基)丁酸。
作为优选,所述游离反应在水中进行,温度为0-5℃,pH值为10~11。
作为优选,所述游离反应结束后,后处理过程如下:
用酸将pH值调节至2-3,然后再用乙酸乙酯萃取、洗涤、干燥和浓缩得到所述的布瓦西坦中间体。
具体地,游离步骤如下:将拆分盐溶于水中,0-5℃下加入10%的氢氧化钠水溶液,调节pH为10-11,用甲基叔丁基醚洗涤水相,再用10%盐酸调节pH至2-3,水相析出固体,加入乙酸乙酯萃取,有机相用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,减压浓缩得到布瓦西坦中间体(S)-2-((R)-2-氧-4-丙基吡咯烷基)丁酸。
本发明还提供了一种布瓦西坦的制备方法,包括以下步骤:
(1)式Ⅰ-A所示的(R)-4-丙基吡咯-2-酮和式Ⅰ-B所示的2-卤代丁酸乙酯进行亲核取代反应得到化合物Ⅱ;
(2)化合物Ⅱ经过水解反应得到化合物Ⅲ
(3)化合物Ⅲ按照上述方法得到化合物Ⅴ;
(4)化合物Ⅳ经过羧基衍生得到化合物Ⅵ;
所述羧基可衍生为酰卤、酯或酸酐;
(5)化合物Ⅵ经过氨解反应得到化合物Ⅶ,即为所述的布瓦西坦;
反应式如下:
X为卤素,优选为Cl、Br或I;
R1为C1~C8烷基,包括直链或支链烷基,优选为甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基或叔丁基。
R2为卤素、C1~C8烷氧基或C1~C8烷氧酰氧基,优选为-OCOOMe、-OCOOC2H5、-OCOOCH2CH2CH3、-OCOOCH(CH3)2或-OCOOCH2CH2CH2CH3。
步骤(1)中,反应式如下:
作为优选,步骤(1)中,所述的亲核取代反应在碱的作用下进行,所述的碱优选为叔丁醇钠、甲醇钠、乙醇钠、氢化钠或叔丁醇钾,进一步优选为甲醇钠。
作为优选,步骤(1)中,所述的亲核取代反应在以下溶剂中的一种或者多种中进行:甲苯、N,N-二甲基甲酰胺或1,4-二氧六环,优选为甲苯。
作为优选,步骤(1)中,反应温度为70-80℃。
更进一步的,步骤(1)的具体反应过程如下:
将式Ⅰ-B所示化合物和碱溶于有机溶剂中,然后再加入式Ⅰ-A所示化合物,70-80℃反应4h,体系冷却至室温,加水淬灭反应,加入饱和食盐水和乙酸乙酯,分离有机相,浓缩,得到式Ⅱ所示化合物。
步骤(2)中,反应式如下:
更进一步的,步骤(2)的具体反应过程如下:
将式Ⅱ所示化合物溶于乙醇中,然后缓慢加入氢氧化钠水溶液,30-40℃反应2h,反应完毕后,加入10%盐酸调节pH至2-3,加入乙酸乙酯萃取有机物,饱和食盐水洗涤有机相,浓缩,得到式Ⅲ所示化合物
步骤(4)中,第一种羧基衍生为酯,所述的R2为C1~C8烷氧基,所用的衍生化试剂为醇类化合物,反应在催化剂中进行。
作为优选,所述的醇类化合物为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、叔丁醇中的一种,所述的催化剂为浓硫酸或氯化亚砜,进一步优选为氯化亚砜。
更进一步的,步骤(4)反应过程如下:
将醇类溶剂冷却,然后加入催化剂,滴加完毕后,保温反应。再向反应液加入式Ⅲ化合物,保温反应。反应完毕后加入碳酸钠溶液,调节pH至中性,减压蒸馏除去醇溶剂,乙酸乙酯萃取,浓缩干燥,得到式Ⅳ化合物的粗产品。
步骤(4)中,第二种羧基衍生为酰卤,所述的R2为卤素,所用的衍生化试剂为氯化亚砜。
更进一步的,步骤(4)反应过程如下:
将式Ⅲ所示化合物加入到氯化亚砜进行反应,反应完毕后,减压蒸馏除去氯化亚砜后,得到式Ⅳ化合物的粗产品。
步骤(4)中,第三种羧基衍生为酸酐,所述的R2为C1~C8烷氧酰氧基,所用的衍生化试剂为氯甲酸酯类化合物。
作为优选,所述的R2为-OCOOMe、-OCOOC2H5、-OCOOCH2CH2CH3、-OCOOCH(CH3)2或-OCOOCH2CH2CH2CH3;所述的衍生化试剂为氯甲酸甲酯、氯甲酸乙酯、氯甲酸异丙酯氯甲酸丁酯。
更进一步地,反应过程如下:
将式Ⅲ所示化合物和氯甲酸酯类化合物溶于有机溶剂中,并加入碱进行反应,反应完毕后加入水和乙酸乙酯进行萃取,合并有机相,减压蒸馏,得到式Ⅳ化合物的粗产品。
步骤(5)中,反应式如下:
作为优选,步骤(5)中,所述氨解反应在氨的醇溶剂中进行反应,氨的浓度应为8-15%,优选为10%。
作为优选,所述的醇溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇,进一步优选为甲醇。
作为优选,步骤(5)中反应温度为0-10℃,进一步优选为5℃。
作为优选,后处理过程如下:
对反应液减压蒸馏除去甲醇和氨气,然后重结晶,得到式Ⅶ所示化合物。作为优选,重结晶的溶剂优选为四氢呋喃、甲基叔丁基醚、乙酸乙酯、二异丙基醚、醋酸异丙酯等,进一步优选为醋酸异丙酯。
同现有技术相比,本发明的有益效果体现在:本发明使用了全新路线,新路线反应简单易于操作,整个反应路线收率高,成本低,光学纯度高,适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明不局限于以下实施例。
实施例1
式Ⅱ化合物的制备
氮气保护下,向三口瓶中加入27g的叔丁醇钠和180mL的甲苯,室温下缓慢滴加31.75g的Ⅰ-A化合物,恒温搅拌3h后,向溶液中缓慢滴加58.5g的2-溴丁酸乙酯,升温至80℃,恒温反应13h后冷却至室温。反应完毕后,向溶液中加入100mL的水,搅拌半小时后,分液,水层用乙酸乙酯少量多次萃取,合并有机相,浓缩,得到54g式Ⅱ所示化合物,产率90%。
式Ⅲ化合物的制备
将式Ⅱ所示化合物溶于乙醇中,然后缓慢加入10wt%氢氧化钠水溶液,30-40℃反应2h,反应完毕后,加入10%盐酸调节pH至2-3,加入乙酸乙酯萃取有机物,饱和食盐水洗涤有机相,浓缩,得到45g式Ⅲ所示化合物,产率95%。
式Ⅳ化合物的制备
将45g式Ⅲ所示化合物溶于180mL醋酸异丙酯中,并缓慢加入12.8g拆分剂R(+)-α-苯乙胺、10.7g三乙胺,升温至80℃,保温反应2h,降温至5-15℃,冷却结晶,分离得到固体,得到53g拆分盐(S)-2-((R)-2-氧-4-丙基吡咯烷基)丁酸R(+)-α-苯乙胺盐,产率75%,光学纯度93%。
将53g拆分盐加入至220mL醋酸异丙酯,升温至80℃溶解,保温0.5小时,缓慢降温至5-15℃,冷却结晶,分离得到固体41g,产率78%,光学纯度98.6%,再次进行重结晶,得到固体32.8g,收率80%,成盐总收率47%,光学纯度99.5%,1H NMR(600MHz,CDCl3)δ4.49(dd,J=10.7,5.1Hz,1H),3.34(t,J=8.6Hz,1H),3.08(dd,J=9.1,7.1Hz,1H),2.47(ddd,J=16.5,8.5,4.0Hz,1H),2.24(dt,J=15.3,7.6Hz,1H),2.04(ddd,J=16.5,7.7,5.5Hz,1H),1.89(tt,J=13.4,7.4Hz,1H),1.61–1.52(m,1H),1.42–1.34(m,2H),1.32–1.25(m,2H),0.84(m,6H).13C NMR(151MHz,CDCl3)δ174.31,169.22,54.77,48.54,36.72,35.87,30.99,21.06,19.63,12.99,9.88.HRMS(Q-TOF)Cal[M+H]213.1365,found:213.1369.
将式Ⅴ化合物的制备
32g所得拆分盐溶于100mL水中,0-5℃下加入10%的氢氧化钠水溶液,调节pH为10-11,用70mL甲基叔丁基醚洗涤水相,再用10%盐酸调节pH至2-3,水相析出固体,加入乙酸乙酯萃取(100mL*2),有机相用100mL饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,减压浓缩得到式Ⅴ化合物19.4g,产率95%。
式Ⅵ所示化合物的制备
将75mL甲醇冷却至0-10℃,然后缓慢滴加13g氯化亚砜,滴加完毕后,保温反应1h。向反应液中滴加19g式Ⅴ化合物的甲醇25mL溶液,滴加完毕后,缓慢升温至室温,保温反应3h。反应完毕后加入饱和碳酸钠溶液,调节pH至6-7,减压蒸馏除去甲醇,乙酸乙酯萃取,浓缩干燥,得到式Ⅵ化合物的粗产品。
式Ⅶ化合物的制备
将式Ⅵ化合物的粗产物溶于甲醇100mL中,降温至0℃,向反应液中通入氨气,至氨气浓度为8%,保温反应6h,HPLC监测反应,原料转化完毕后,减压蒸馏除去甲醇和氨气,将粗产品溶于70mL醋酸异丙酯中,加热至回流,保温搅拌1h,再降温至10℃,抽滤得到白色固体,得到15g式Ⅶ所示化合物,两步产率80%,纯度99.5%,光学纯度99.7%。.1H NMR(600MHz,CDCl3)δ6.66(s,1H),6.11(s,1H),4.43(dd,J=9.1,6.5Hz,1H),3.54(dd,J=9.6,8.1Hz,1H),2.93(dd,J=9.7,6.8Hz,1H),2.45(dd,J=16.7,8.6Hz,1H),2.30(dt,J=15.3,7.6Hz,1H),2.04(dd,J=16.7,8.0Hz,1H),1.88(dp,J=14.3,7.3Hz,1H),1.63–1.53(m,1H),1.36(q,J=7.3Hz,2H),1.27(m,2H),0.84(dt,J=16.6,7.4Hz,6H).13C NMR(151MHz,CDCl3)δ175.49,172.77,55.88,49.67,37.69,36.87,31.75,21.28,20.59,13.98,10.55.HRMS(Q-TOF)[M+H]213.1603,Found:213.1599.
实施例2
式Ⅱ化合物的制备
氮气保护下,向三口瓶中加入13.5g的甲醇钠和180mL的四氢呋喃,室温下缓慢滴加31.75g的Ⅰ-A化合物,恒温搅拌3h后,向溶液中缓慢滴加45g的2-氯丁酸乙酯,升温至80℃,恒温反应13h后冷却至室温。反应完毕后,向溶液中加入100mL的水,搅拌半小时后,分液,水层用乙酸乙酯少量多次萃取,合并有机相,浓缩,得到53g式Ⅱ所示化合物,产率88%。
式Ⅲ化合物的制备
将式Ⅱ所示化合物溶于乙醇中,然后缓慢加入10wt%氢氧化钠水溶液,30-40℃反应2h,反应完毕后,加入10%盐酸调节pH至2-3,加入乙酸乙酯萃取有机物,饱和食盐水洗涤有机相,浓缩,得到44.5g式Ⅲ所示化合物,产率95%。
式Ⅳ化合物的制备
将44g式Ⅲ所示化合物溶于180mL四氢呋喃中,并缓慢加入12.8g拆分剂R(+)-α-苯乙胺、13.6g N,N-二异丙基乙胺,升温至75℃,保温反应2h,降温至5-15℃,冷却结晶,分离得到固体,得到55.8g拆分盐(S)-2-((R)-2-氧-4-丙基吡咯烷基)丁酸R(+)-α-苯乙胺盐,产率80%,光学纯度92%。
将55.8g拆分盐加入至220mL四氢呋喃中,升温至75℃溶解,保温0.5小时,缓慢降温至5-15℃,冷却结晶,分离得到固体44.6g,产率80%,光学纯度98.0%,再次进行重结晶,得到固体33.4g,收率75%,成盐总收率48%,光学纯度99.2%。
式Ⅴ化合物的制备
将33.4g所得拆分盐溶于100mL水中,0-5℃下加入10%的氢氧化钠水溶液,调节pH为10-11,用70mL甲基叔丁基醚洗涤水相,再用10%盐酸调节pH至2-3,水相析出固体,加入乙酸乙酯萃取(100mL*2),有机相用100mL饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,减压浓缩得到式Ⅴ化合物20.2g,产率95%。
式Ⅵ化合物的制备
将20.2g式Ⅴ所示化合物加入到氯化亚砜80mL中,室温下进行反应,反应完毕后,减压蒸馏除去氯化亚砜后,得到式Ⅵ化合物的粗产物。
式Ⅶ化合物的制备
将式Ⅵ化合物的粗产物溶于甲醇100mL中,降温至0℃,向反应液中通入氨气,至氨气浓度为13%,保温反应6h,HPLC监测反应,原料转化完毕后,减压蒸馏除去甲醇和氨气,将粗产品溶于100mL甲基叔丁基醚中,加热至回流,保温搅拌1h,再降温至10℃,抽滤得到白色固体,得到17g式Ⅶ所示化合物,产率85%,纯度99.6%,光学纯度99.3%。
实施例3
式Ⅱ化合物的制备
氮气保护下,向三口瓶中加入13.5g的甲醇钠和180mL的四氢呋喃,室温下缓慢滴加31.75g的Ⅰ-A化合物,恒温搅拌3h后,向溶液中缓慢滴加45g的2-氯丁酸乙酯,升温至80℃,恒温反应13h后冷却至室温。反应完毕后,向溶液中加入100mL的水,搅拌半小时后,分液,水层用乙酸乙酯少量多次萃取,合并有机相,浓缩,得到53g式Ⅱ所示化合物,产率88%。
式Ⅲ化合物的制备
将式Ⅱ所示化合物溶于乙醇中,然后缓慢加入10wt%氢氧化钠水溶液,30-40℃反应2h,反应完毕后,加入10%盐酸调节pH至2-3,加入乙酸乙酯萃取有机物,饱和食盐水洗涤有机相,浓缩,得到44.5g式Ⅲ所示化合物,产率95%。
式Ⅳ化合物的制备
将44g式Ⅲ所示化合物溶于180mL乙酸乙酯中,并缓慢加入12.8g拆分剂R(+)-α-苯乙胺、10.7g三乙胺,升温至75℃,保温反应2h,降温至5-15℃,冷却结晶,分离得到固体,得到48.3g拆分盐(S)-2-((R)-2-氧-4-丙基吡咯烷基)丁酸R(+)-α-苯乙胺盐,产率70%,光学纯度94.4%。
将48.3g拆分盐加入至220mL四氢呋喃中,升温至75℃溶解,保温0.5小时,缓慢降温至5-15℃,冷却结晶,分离得到固体41g,产率85%,光学纯度98.2%,再次进行重结晶,得到固体32.8g,收率80%,成盐总收率47.6%,光学纯度99.4%。
式Ⅴ化合物的制备
将32.8g所得拆分盐溶于100mL水中,0-5℃下加入10%的氢氧化钠水溶液,调节pH为10-11,用70mL甲基叔丁基醚洗涤水相,再用10%盐酸调节pH至2-3,水相析出固体,加入乙酸乙酯萃取(100mL*2),有机相用100mL饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,减压浓缩得到式Ⅴ化合物19.9g,产率95%。
式Ⅵ化合物的制备
将19.9g式Ⅴ所示化合物和10.5g氯甲酸甲酯加入到80mL四氢呋喃中,然后缓慢滴加三乙胺11.3g,室温下进行反应,反应完毕后,加入饱和食盐水和乙酸乙酯,分离水相,保留有机相,减压蒸馏除去有机溶剂,得到式Ⅵ化合物的粗产物。
式Ⅶ化合物的制备
将式Ⅵ化合物的粗产物溶于甲醇100mL中,降温至0℃,向反应液中通入氨气,至氨的浓度为10%,保温反应6h,HPLC监测反应,原料转化完毕后,减压蒸馏除去甲醇和氨气,将粗产品溶于90mL二异丙基醚中,加热至回流,保温搅拌1h,再降温至10℃,抽滤得到白色固体,得到14.5g式Ⅶ所示化合物,产率75%,纯度99.5%,光学纯度99.2%。
Claims (13)
2.根据权利要求1所述的布瓦西坦中间体的制备方法,其特征在于,所述的有机碱为三乙胺或N,N-二异丙基乙胺。
3.根据权利要求1所述的布瓦西坦中间体的制备方法,其特征在于,所述的溶剂为乙酸乙酯、醋酸异丙酯或四氢呋喃。
4.根据权利要求1所述的布瓦西坦中间体的制备方法,其特征在于,所述成盐反应的温度为70~85℃。
5.根据权利要求1或3所述的布瓦西坦中间体的制备方法,其特征在于,所述重结晶使用的溶剂为乙酸乙酯、醋酸异丙酯或四氢呋喃;
所述重结晶的温度为5~15℃。
6.根据权利要求1所述的布瓦西坦中间体的制备方法,其特征在于,所述拆分盐游离反应在水中进行,温度为0-5℃,pH值为10~11。
8.根据权利要求7所述的布瓦西坦的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的亲核取代反应在碱的作用下进行,所述的碱为叔丁醇钠、甲醇钠、乙醇钠、氢化钠或叔丁醇钾;
所述的亲核取代反应在以下溶剂中的一种或者多种中进行:甲苯、N,N-二甲基甲酰胺或1,4-二氧六环;
步骤(1)中,反应温度为70-80℃。
9.根据权利要求7所述的布瓦西坦的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的水解反应在碱的作用下进行,所述的碱为5~15%的氢氧化钠水溶液;
所述的水解反应在以下溶剂中进行:甲醇、乙醇或异丙醇;
步骤(2)中,反应温度为30-40℃。
10.根据权利要求7所述的布瓦西坦的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,所述的羧基衍生化所用的试剂为醇类化合物、二氯亚砜或氯甲酸酯类化合物。
11.根据权利要求10所述的布瓦西坦的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,所述的羧基衍生化所用的试剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、叔丁醇中的一种,反应时加入氯化亚砜或硫酸作为催化剂;
或者,所述的羧基衍生化所用的试剂为氯化亚砜、氯甲酸甲酯、氯甲酸乙酯、氯甲酸异丙酯氯甲酸丁酯。
12.根据权利要求7所述的布瓦西坦的制备方法,其特征在于,步骤(5)中,所述氨解反应在氨的醇类溶剂中进行反应,氨的浓度为8-15wt%。
13.根据权利要求12所述的布瓦西坦的制备方法,其特征在于,步骤(5)中,所述的醇溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。
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