一种4-异丙氨基-1-丁醇的制备方法
技术领域
本发明涉及医药化学合成领域,具体涉及一种4-异丙氨基-1-丁醇的制备方法及新的中间体化合物。
背景技术
4-异丙氨基-1-丁醇是一种重要的医药中间体,其结构式如下(I)所示:
4-异丙氨基-1-丁醇在药物合成中应用广泛,例如专利文献WO2002088084A1公开了由4-异丙氨基-1-丁醇经四步反应制备肺动脉高压药物selexipag的方法。该文献通过引用的方式并入到本申请中。
Journal of Organic Chemistry(1961)第26卷第1744-1747页公开了4-异丙氨基-1-丁醇的一种制备方法,包括以下步骤:(1)使琥珀酸酐与异丙胺反应,得到3-异丙氨基甲酰基丙酸;(2)3-异丙氨基甲酰基丙酸用氢化锂铝还原,得到4-异丙氨基-1-丁醇。反应式如下所示:
该制备方法的缺点是:氢化锂铝价格昂贵且用量大,成本高;氢化锂铝是强还原剂,存在较大安全隐患,与水会发生爆炸性反应,对溶剂的水分要求高;收率低;产生大量含铝废水,后处理复杂,不适合产业化生产。
Organic and Biomolecular Chemistry(2012)第10卷第6504-6511页公开了4-异丙氨基-1-丁醇的一种制备方法,是将二异丁基氢化铝异丙胺络合物与γ-丁内酯在二异丁基氢化铝(英文缩写DIBAL-H)的正己烷溶剂中进行还原反应,得到4-异丙氨基-1-丁醇。反应式如下所示:
该制备方法的缺点是:二异丁基氢化铝异丙胺络合物需要新鲜制备,二异丁基氢化铝价格昂贵、不稳定因而需要使用其正己烷溶液,反应后处理需要柱层析,产生大量含铝废水,不适合工业化生产。
欧洲专利文献EP1400518A1公开了4-异丙氨基-1-丁醇的一种合成方法,包括:4-氨基丁醇与丙酮在乙醇中反应,然后在氧化铂催化下、在2-3大气压下加氢48小时,得到4-异丙氨基-1-丁醇。反应式如下所示:
该工艺使用的4-氨基丁醇、氧化铂价格昂贵,反应需要特殊的高压加氢设备,限制了其工业应用。
由此可见,现有技术中公开的4-异丙氨基-1-丁醇的制备方法存在诸多缺陷,仍需要开发4-异丙氨基-1-丁醇的新的制备方法。
发明内容
本发明目的是克服现有技术的不足,提供一种4-异丙氨基-1-丁醇(I)的新的合成路线,使其工艺更合理、更安全环保,获得低成本、高质量的产品,适合工业化生产。
根据本发明目的,本发明提供一种4-异丙氨基-1-丁醇(I)的制备方法,包括以下步骤:
(1)使四氢呋喃与溴化氢的乙酸溶液反应,得到4-溴-1-乙酰氧基丁烷(III);(2)使4-溴-1-乙酰氧基丁烷(III)与异丙胺反应,得到4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷(II);(3)使4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷(II)水解,得到4-异丙氨基-1-丁醇(I)。
步骤(1)中,所述溴化氢的乙酸溶液中溴化氢的质量含量为10%~40%,优选易于商购获得的含量为33%或40%的溴化氢的乙酸溶液。
步骤(1)中,四氢呋喃与溴化氢的摩尔此为1∶1~50∶1,优选为2∶1~15∶1,更优选为2∶1~5∶1。
步骤(1)的反应温度为0~50℃,优选为10~25℃。
步骤(1)反应完成后,通过真空蒸馏得到4-溴-1-乙酰氧基丁烷(III),回收过量的四氢呋喃和乙酸。
步骤(1)的工艺合理,成本低,操作简便,产物4-溴-1-乙酰氧基丁烷(III)的收率较高,气相色谱纯度(GC)可达到99.5%。
步骤(2)中,异丙胺与4-溴-1-乙酰氧基丁烷(III)的摩尔此为1∶1~10∶1,优选为2∶1~5∶1。
步骤(2)的反应可以在碱存在下进行,这样可加快反应速度、反应条件温和、后处理简便、收率高。所述碱,选自碳酸盐、碳酸氢盐、磷酸盐、磷酸氢盐或有机胺,优选选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、磷酸钠、磷酸钾、磷酸氢钾、三乙胺、吡啶、二异丙基乙胺或异丙胺。
步骤(2)的反应溶剂选自氯代烷烃、醇、强极性非质子溶剂或非极性非质子溶剂,优选选自二氯甲烷、乙腈、乙醇、乙酸乙酯或N,N-二甲基甲酰胺。
步骤(2)的反应温度为0~50℃,优选为0~30℃。
步骤(2)反应完成后,通过过滤、浓缩、萃取等操作得到4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷(II),还可以通过重结晶进一步纯化。
步骤(3)水解反应可以在酸存在下进行。所述酸,例如选自硫酸或对甲苯磺酸。
步骤(3)水解反应优选在碱存在下进行,这样反应速度快、反应选择性好、后处理简便、产物具有高纯度和高收率。所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂。4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷与碱的摩尔此为1∶1~1∶5,优选为1∶1~1∶2。
步骤(3)水解反应的溶剂选自水、C1-4醇或其混合物,优选选自甲醇、乙醇或水。
步骤(3)水解反应的温度为-20~80℃,优选为0~30℃。
步骤(3)水解反应完成后,产物通过本领域的常规技术进行分离纯化,例如过滤、浓缩、萃取、蒸馏等。
产物4-异丙氨基-1-丁醇具有高收率,气相色谱纯度≥99.5%,能够满足制药领域对高质量中间体的要求,从而有利于后续的合成反应,获得高质量高收率药物。特别是对于肺动脉高压药物selexipag的多步合成,需要经本发明制备方法得到的高质量高收率的4-异丙氨基-1-丁醇。
本发明还提供了一种新的中间体化合物4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷(II),它是制备4-异丙氨基-1-丁醇(I)的一个关键中间体,其结构式如下所示:
与现有技术相比,本发明开发了一种4-异丙氨基-1-丁醇的新的制备方法,选择价廉易得的四氢呋喃和溴化氢的乙酸溶液为起始原料,制备了新的中间体4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷,进而制备了4-异丙氨基-1-丁醇。该合成路线的设计合理,工艺操作简便,反应条件温和,成本低,环境友好,无需特殊设备,产物具有高纯度和高收率,适合在药物合成中应用,适合产业化生产。
具体实施方式
以下实施例详细描述了本发明的制备方法,通过这些实施例将有助于进一步了解本发明,但是不用于限制本发明的内容。
实施例中使用的原材料和试剂都由商购获得。
本发明的相关检测有:
气相色谱(GC)检测,采用安捷伦7890A气相色谱仪。
核磁共振氢谱(1H-NMR)检测,采用400MHz FT-NMR核磁共振波谱仪, 型号BrukerAvance 400,Bruker公司。
实施例1 4-溴-1-乙酰氧基丁烷的制备
在500mL四口烧瓶中加入185mL四氢呋喃,冰水浴冷却到10℃,滴加质量含量33%的溴化氢的乙酸溶液280g,然后升温到25℃,保温反应2小时,反应完成。
真空蒸馏,回收四氢呋喃和乙酸,残余物升温到100℃,在2毫米汞柱真空下蒸馏并收集87~89℃馏分,得到200g 4-溴-1-乙酰氧基丁烷,为无色透明液体。摩尔收率90%,气相色谱纯度(GC):99.5%。
1H-NMR数据:(400MHz,CDCl3)δ:4.05(t,J=6.4Hz,2H),3.39(t,J=6.8Hz,2H),1.99(s,3H),1.86(m,2H),1.75(m,2H).
实施例2 4-溴-1-乙酰氧基丁烷的制备
在1000mL四口烧瓶中加入460mL四氢呋喃,冰水浴冷却到10℃,滴加质量含量33%的溴化氢的乙酸溶液280g,然后10℃保温反应4小时,反应完成。
真空蒸馏,回收四氢呋喃和乙酸,残余物升温到100℃,在2毫米汞柱真空下蒸馏并收集87~89℃馏分,得到206g 4-溴-1-乙酰氧基丁烷,为无色透明液体,摩尔收率93%,气相色谱纯度(GC):99.5%。
1H-NMR数据:(400MHz,CDCl3)δ:4.05(t,J=6.4Hz,2H),3.39(t,J=6.8Hz,2H),1.99(s,3H),1.86(m,2H),1.75(m,2H).
实施例3 4-溴-1-乙酰氧基丁烷的制备
在1000mL四口烧瓶中加入93mL四氢呋喃,冰水浴冷却到10℃,滴加质量含量40%的溴化氢的乙酸溶液230g,然后10℃保温反应3小时,反应完成。
真空蒸馏,回收四氢呋喃和乙酸,残余物升温到100℃,在2毫米汞柱真空下蒸馏并收集87~89℃馏分,得到184g 4-溴-1-乙酰氧基丁烷,为无色透明液体,摩尔收率83%,气相色谱纯度(GC):99.5%。
1H-NMR数据:(400MHz,CDCl3)δ:4.05(t,J=6.4Hz,2H),3.39(t,J=6.8Hz,2H),1.99(s,3H),1.86(m,2H),1.75(m,2H).
实施例4 4-溴-1-乙酰氧基丁烷的制备
在2000mL四口烧瓶中加入185mL四氢呋喃,冰水浴冷却到20℃,滴加质量含量10%的溴化氢的乙酸溶液920g,然后升温到50℃反应3小时,反应完成。
真空蒸馏,回收四氢呋喃和乙酸,残余物升温到100℃,在2毫米汞柱真空下蒸馏并收集87~89℃馏分,得到194g 4-溴-1-乙酰氧基丁烷,为无色透明液体,摩尔收率87%,气相色谱纯度(GC):99.5%。
1H-NMR数据:(400MHz,CDCl3)δ:4.05(t,J=6.4Hz,2H),3.39(t,J=6.8Hz,2H), 1.99(s,3H),1.86(m,2H),1.75(m,2H).
实施例5 4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷的制备
在500mL四口烧瓶中加入39g 4-溴-1-乙酰氧基丁烷,250mL乙腈,100g碳酸氢钠,冰水浴冷却到5℃,滴加异丙胺35.4g,然后升温到20℃,反应5小时,反应完成。
过滤,去除无机盐,滤液浓缩回收乙腈,残余物加入300mL乙酸乙酯重结晶,得到4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷31.8g,摩尔收率92%。
1H-NMR数据:(400MHz,CDCl3)δ:4.02(t,J=6.8Hz,2H),2.74(m,1H),2.57(t,J=7.2Hz,2H),1.97(s,3H),1.62(m,2H),1.49(m,2H),0.99(d,J=6.0Hz,6H).
实施例6 4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷的制备
在500mL四口烧瓶中加入39g 4-溴-1-乙酰氧基丁烷,250mL乙腈,100g碳酸氢钠,滴加异丙胺11.5g,然后升温到50℃,反应2小时,反应完成。
过滤,去除无机盐,滤液浓缩回收乙腈,残余物加入300mL乙酸乙酯重结晶,得到4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷28.7g,摩尔收率83%。
1H-NMR数据:(400MHz,CDCl3)δ:4.02(t,J=6.8Hz,2H),2.74(m,1H),2.57(t,J=7.2Hz,2H),1.97(s,3H),1.62(m,2H),1.49(m,2H),0.99(d,J=6.0Hz,6H).
实施例7 4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷的制备
在500mL四口烧瓶中加入39g 4-溴-1-乙酰氧基丁烷,200mL二氯甲烷,25g三乙胺,冷却到10℃,滴加异丙胺23g,然后保温反应2小时,反应完成。
加入50mL水洗涤,有机相浓缩回收二氯甲烷,残余物加入200mL乙酸乙酯重结晶,得到4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷30.5g,摩尔收率88%。
1H-NMR数据:(400MHz,CDCl3)δ:4.02(t,J=6.8Hz,2H),2.74(m,1H),2.57(t,J=7.2Hz,2H),1.97(s,3H),1.62(m,2H),1.49(m,2H),0.99(d,J=6.0Hz,6H).
实施例8 4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷的制备
在500mL四口烧瓶中加入39g4-溴-1-乙酰氧基丁烷,250mL乙酸乙酯,滴加异丙胺115g,然后升温到20℃,反应5小时,反应完成。
加入50mL水,搅拌10分钟,过滤,干燥得到4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷30g,摩尔收率87%。
1H-NMR数据:(400MHz,CDCl3)δ:4.02(t,J=6.8Hz,2H),2.74(m,1H),2.57(t,J=7.2Hz,2H),1.97(s,3H),1.62(m,2H),1.49(m,2H),0.99(d,J=6.0Hz,6H).
实施例9 4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷的制备
在500mL四口烧瓶中加入39g4-溴-1-乙酰氧基丁烷,250mL乙腈,100g碳酸氢钠,滴加异丙胺57.5g,然后升温到30℃,反应5小时,反应完成。
过滤,去除无机盐,滤液浓缩回收乙腈,残余物加入300mL乙酸乙酯重结晶,得到4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷29.4g,摩尔收率88%。
1H-NMR数据:(400MHz,CDCl3)δ:4.02(t,J=6.8Hz,2H),2.74(m,1H),2.57(t,J=7.2Hz,2H),1.97(s,3H),1.62(m,2H),1.49(m,2H),0.99(d,J=6.0Hz,6H).
实施例10 4-异丙氨基-1-丁醇的制备
在250mL三口烧瓶中加入34g 4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷,200mL乙醇,滴加8g氢氧化钠溶于20mL水的溶液,保持温度10℃,然后在20℃搅拌反应2小时,反应完成。
浓缩回收乙醇,残余物加入200mL二氯甲烷和100mL水,萃取,有机相加硫酸钠干燥,浓缩回收二氯甲烷,然后在1毫米汞柱真空下蒸馏,收集83-85℃馏分,得到24.7g 4-异丙氨基-1-丁醇(在10℃以下环境中该产物固化)。摩尔收率95%。气相色谱纯度(GC):99.5%。
1H-NMR数据:(400MHz,CDCl3)δ:3.51(t,J=5.2Hz,2H),2.76(m,1H),2.58(t,J=5.6Hz,2H),1.62(m,2H),1.55(m,2H),1.02(d,J=6.4Hz,6H).
实施例11 4-异丙氨基-1-丁醇的制备
在250mL三口烧瓶中加入34g4-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷,200mL乙醇,滴加16g氢氧化钠溶于20mL水的溶液,保持温度0℃,然后在30℃搅拌反应1小时,反应完成。
浓缩回收乙醇,残余物加入200mL二氯甲烷和100mL水,萃取,有机相加硫酸钠干燥,浓缩回收二氯甲烷,然后在1毫米汞柱真空下蒸馏,收集83-85℃馏分,得到22.6g 4-异丙氨基-1-丁醇。摩尔收率87%,气相色谱纯度(GC):99.5%。
1H-NMR数据:(400MHz,CDCl3)δ:3.51(t,J=5.2Hz,2H),2.76(m,1H),2.58(t,J=5.6Hz,2H),1.62(m,2H),1.55(m,2H),1.02(d,J=6.4Hz,6H).
实施例12 4-异丙氨基-1-丁醇的制备
在250mL三口烧瓶中加入3494-异丙氨基-1-乙酰氧基丁烷,200mL乙醇,滴加40g氢氧化钠溶于50mL水的溶液,保持温度-20℃,然后在10℃搅拌反应1小时,反应完成。
浓缩回收乙醇,残余物加入200mL二氯甲烷和100mL水,萃取,有机相加硫酸钠干燥,浓缩回收二氯甲烷,然后在1毫米汞柱真空下蒸馏,收集83-85℃馏分,得到22.1g 4-异丙氨基-1-丁醇。摩尔收率85%,气相色谱纯度(GC):99.7%。
1H-NMR数据:(400MHz,CDCl3)δ:3.51(t,J=5.2Hz,2H),2.76(m,1H),2.58(t,J=5.6Hz,2H),1.62(m,2H),1.55(m,2H),1.02(d,J=6.4Hz,6H)。