CN101648931B - 一种3-(2,3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙酸的制备方法 - Google Patents
一种3-(2,3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙酸的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙酸(I)的制备方法。该方法以对甲苯酚(1)为起始原料，在碱性条件下与2-卤乙醛或2-卤缩乙醛缩合，得2-(4-甲基苯氧基)乙醛或缩乙醛类化合物(2)；化合物(2)经Friedel-Crafts反应，得5-甲基苯并呋喃(3)；(3)经卤代后进一步氧化，得苯并呋喃-5-甲醛(5)；然后碱性条件下与丙二酸或丙二酸酯缩合，得(E)-3-(苯并呋喃-5-基)丙烯酸(6)，最后经催化氢化还原，得3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)丙酸(I)。
Description
技术领域
本发明属药物化学领域，涉及一种选择性褪黑激素受体激动剂雷美替胺(Ramelteon)合成的重要中间体3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙酸(I)的制备方法。
背景技术
3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙酸(I)是合成选择性褪黑激素受体激动剂——雷美替胺(Ramelteon)的重要中间体，文献：J Med Chem 2002，45(19)，4222；WO2006030739；WO 2008150953；WO 2008151170等，描述了该化合物的制备方法，这些方法均是以2，3-二氢苯并呋喃-5-甲醛为起始原料，通过不同的方法延长碳链后经进一步还原，而得到3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙酸(I)，其反应式如下：
方法一：
该方法以2，3-二氢苯并呋喃-5-甲醛为起始原料，在哌啶、吡啶混合溶剂中与丙二酸发生Knoevenagel缩合反应，得3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙烯酸，然后经Pd/C或Raney Ni还原，得3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙酸(I)。
方法二：
该方法以2，3-二氢苯并呋喃-5-甲醛为起始原料，在强碱性(NaH、NaOBu-t)条件下与2-(二乙氧膦酸基)乙酸乙酯发生Wittig-Horner缩合反应，得3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙烯酸乙酯，经Pd/C或Raney Ni还原后再水解，得3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙酸(I)。
上述合成3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙酸(I)的方法，存在使用原料价昂、反应条件苛刻、反应操作及后处理过程繁琐、总收率偏低、制备过程中“三废”排放严重等不足，使化合物(I)的合成成本较高，大量制备受到限制。因此，本领域仍需开发原料价廉易得、反应条件温和、操作简便、化学收率高、“绿色环保”的3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙酸(I)制备新方法。
发明内容
本发明的目的是在于避免现有方法的不足，提供一种反应条件温和、后处理简便、反应环境友好、收率高、成本低、可大量制备3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙酸(I)的合成新方法。
本发明所提出的3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙酸(I)制备新方法，是以价廉易得的对甲苯酚和2-卤乙醛或2-卤缩乙醛为起始原料，其合成路线如下：
(式中：R1，R2表示H、C1-12的直链烷基或支链烷基或环烷基、或R1，R2相连形成环状；X表示Cl、Br、I)。
对于上述合成路线，其具体步骤为：
A)以对甲苯酚(1)为起始原料，在碱性条件下与2-卤乙醛或2-卤缩乙醛缩合，得2-(4-甲基苯氧基)乙醛或缩乙醛类化合物(2)；
B)由步骤A)得到的2-(4-甲基苯氧基)乙醛或缩乙醛类化合物(2)在质子酸或Lewis酸催化下，经Friedel-Crafts反应，得5-甲基苯并呋喃(3)；
C)由步骤B)得到的5-甲基苯并呋喃(3)在卤化剂存在下，经苄位卤代反应，得5-卤甲基苯并呋喃(4)；
D)由步骤C)得到的5-卤甲基苯并呋喃(4)经氧化反应，得苯并呋喃-5-甲醛(5)；
E)由步骤D)得到的苯并呋喃-5-甲醛(5)碱性条件下与丙二酸或丙二酸酯经Knoevenagel缩合、水解脱羧，得(E)-3-(苯并呋喃-5-基)丙烯酸(6)；
F)由步骤E)得到的(E)-3-(苯并呋喃-5-基)丙烯酸(6)经催化氢化还原，得3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)丙酸(I)。
上述合成3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)丙酸的方法具体描述如下：
步骤A)：对甲苯酚(1)在有机溶剂和碱性条件下与2-卤乙醛或2-卤缩乙醛缩合，得2-(4-甲基苯氧基)乙醛或缩乙醛类化合物(2)；其中，反应溶剂为：C1-6脂肪醇、C3-8脂肪酮、N，N-二甲基甲酰胺、醚类(如：乙醚、异丙醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、乙二醇二甲醚等)、C1-6脂肪酸与C1-6脂肪醇所形成酯、卤代烃(如：二氯甲烷、氯仿、1，2-二氯乙烷、邻二氯苯等)、芳香烃或取代芳香烃、乙腈，优选为二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、乙腈、丙酮；反应所用碱为：碱金属或碱土金属氢氧化物、碱金属或碱土金属碳酸盐、碱金属或碱土金属碳酸氢盐、哌啶、四氢吡咯、有机叔胺类(如：三乙胺、三丁胺、三辛胺、吡啶、N，N-二甲基-α-苯乙胺、N-甲基吗啉、N-甲基哌啶、三乙烯二胺、1，8-二氮杂双环[5，4，0]十一碳-7-烯等)、或上述各种碱的组合，优选碱为：碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、吡啶、三乙胺、N-甲基吗啉；2-卤乙醛选自：2-氯乙醛、2-溴乙醛；2-卤缩乙醛为：2-氯乙醛或2-溴乙醛与C1-12脂肪醇或C1-12二醇形成的缩醛，优选为：溴代乙缩乙醛、2-(溴甲基)-1，3-二噁烷；对甲苯酚(1)：2-卤乙醛或2-卤缩乙醛∶碱的摩尔投料比为1.0∶1.0～4.0∶0.5～4.0，优选为1.0∶1.0～2.0∶1.0～2.0；反应温度为室温～160℃，优选为50℃～80℃；反应时间为1～48小时，优选为2～18小时。
步骤B)：由步骤A)得到的2-(4-甲基苯氧基)乙醛或缩乙醛类化合物(2)在有机溶剂中和质子酸或Lewis酸催化下，经Friedel-Crafts反应，得5-甲基苯并呋喃(3)；其中，反应所用溶剂为：卤代烃(如：二氯甲烷、氯仿、1，2-二氯乙烷、邻二氯苯等)、脂肪烃(如：己烷、庚烷、辛烷等)、芳香烃或取代芳香烃、醚类(如：乙醚、异丙醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃等)、乙酸乙酯、二硫化碳、硝基甲烷、硝基芳香烃、石油醚，优选溶剂为：苯、二硫化碳、1，2-二氯乙烷、甲苯、硝基甲烷；质子酸催化剂为：多聚磷酸(PPA)、H3PO4/P2O5混合物、浓硫酸，优选为多聚磷酸(PPA)；Lewis酸催化剂为：ZnCl2、TiCl4、SnCl4、AlCl3、FeCl3、BF3乙醚溶液，优选为AlCl3、ZnCl2、BF3；化合物(2)与质子酸或Lewis酸的摩尔投料比为1.0∶1.0～10.0，优选摩尔投料比为1.0∶1.0～3.0；反应温度为-20℃～150℃，优选为50℃～100℃；反应时间为0.5～48小时，优选为2～8小时。
步骤C)：由步骤B)得到的5-甲基苯并呋喃(3)在有机溶剂中与卤化剂反应，得5-卤甲基苯并呋喃(4)；其中，反应所用溶剂为：卤代烃(如：二氯甲烷、氯仿、1，2-二氯乙烷、邻二氯苯等)、脂肪烃(如：己烷、庚烷、辛烷等)、二硫化碳、石油醚，优选溶剂为：四氯化碳、苯、己烷；卤化剂为：卤素、N-卤代酰胺(如：N-氯代丁二酰亚胺、N-溴代丁二酰亚胺、N-氯代乙酰胺、N-溴代乙酰胺、三氯异氰尿酸、三溴异氰尿酸)、硫酰卤、次卤酸酯(如：次氯酸叔丁酯)，优选卤化剂为：N-溴代丁二酰亚胺、三氯异氰尿酸、硫酰氯、次氯酸叔丁酯；化合物(3)与卤化剂的摩尔投料比为1.0∶1.0～10.0，优选摩尔投料比为1.0∶1.0～3.0；反应温度为20℃～150℃，优选为30℃～80℃；反应时间为1～24小时，优选为3～10小时。
步骤D)：由步骤C)得到的5-卤甲基苯并呋喃(4)在有机溶剂中经氧化剂氧化，得苯并呋喃-5-甲醛(5)；其中，反应溶剂为：卤代烃(如：二氯甲烷、氯仿、1，2-二氯乙烷、邻二氯苯等)、芳香烃或取代芳香烃、乙腈、醚类(如：乙醚、异丙醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、乙二醇二甲醚等)、C3-8脂肪酮、N，N-二甲基甲酰胺、C2-8脂肪羧酸，优选为二氯甲烷、氯仿、甲苯、乙腈、丙酮、乙酸；氧化剂优选为：二甲亚砜、六次甲基四胺(乌洛托品)、四正丁铵重铬酸盐、二氧化锰；化合物(4)与氧化剂的摩尔投料比为1.0∶1.0～10.0，优选摩尔投料比为1.0∶1.0～3.0；反应温度为0℃～150℃，优选为40～120℃；反应时间为1～24小时，优选为1～10小时。
步骤E)：由步骤D)得到的苯并呋喃-5-甲醛(5)碱性条件下与丙二酸或丙二酸酯经Knoevenagel缩合、水解脱羧，得(E)-3-(苯并呋喃-5-基)丙烯酸(6)；其中，缩合反应溶剂为：C1-6脂肪醇、C3-8脂肪酮、N，N-二甲基甲酰胺、吡啶、醚类(如：乙醚、异丙醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、乙二醇二甲醚等)、C1-6脂肪酸与C1-6脂肪醇所形成酯、卤代烃(如：二氯甲烷、氯仿、1，2-二氯乙烷、邻二氯苯等)、芳香烃或取代芳香烃、乙腈，优选为二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、乙腈、甲醇、乙醇；缩合反应所用碱为：哌啶、四氢吡咯、α-氨基酸类、有机叔胺类(如：三乙胺、三丁胺、三辛胺、吡啶、N，N-二甲基-α-苯乙胺、N-甲基吗啉、N-甲基哌啶、三乙烯二胺、1，8-二氮杂双环[5，4，0]十一碳-7-烯等)、碱金属或碱土金属氢氧化物、碱金属或碱土金属碳酸盐、碱金属或碱土金属碳酸氢盐、或上述各种碱的组合，优选碱为：哌啶、四氢吡咯、哌啶/吡啶(1∶1)混合物、N-甲基吗啉；化合物(5)：丙二酸或丙二酸酯∶碱的摩尔投料比为1.0∶1.0～4.0∶0.1～4.0，优选为1.0∶1.3～2.6∶0.1～2.0；缩合反应温度为室温～150℃，优选为30℃～120℃；缩合反应时间为1～24小时，优选为2～12小时。
步骤F)：由步骤E)得到的(E)-3-(苯并呋喃-5-基)丙烯酸(6)，在有机溶剂中经催化氢化还原，得3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)丙酸(I)；其中，氢化反应所用溶剂为：C1-6脂肪醇、C3-8脂肪酮、C1-6脂肪酸、C1-6脂肪酸与C1-6脂肪醇所形成酯、醚类(如乙醚、异丙醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、乙二醇二甲醚等)、芳香烃或取代芳香烃、脂肪烃(如：己烷、庚烷、辛烷等)，优选溶剂为甲苯、异丙醇、四氢呋喃、乙酸；反应可在单一溶剂中进行，也可在混合溶剂中进行，混合溶剂体积比为1∶0.1～10；催化氢化所用催化剂为：1％～30％Pd-C、钯黑、高分子载体负载的钯(如：D61-Pd、D72-Pd、D153-Pd、D261-Pd、D290-Pd等)、1％～30％Pd(OH)2-C、醋酸钯、二氯化钯、Raney-Ni、Rh-Al2O3、PtO2、Ni-Al中的一种或其组合物，优选催化剂为：Raney-Ni、5％～20％Pd-C、5％～20％Pd(OH)2-C；化合物(6)与催化剂的质量比为1.0∶0.01～1.0；反应压力为常压～10.0MPa，优选常压～2.0MPa；反应温度为室温～150℃，优选为室温～80℃；反应时间为1～48小时，优选为1～24小时。
本发明的优点在于：与现有技术相比，该方法所用原料价廉易得、反应条件温和、反应所需溶剂不需无水处理，操作简便、成本低、收率高、“三废”污染少，适合大量制备3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)丙酸等特点。
具体实施方式
通过下面的实施例可对本发明进行进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。
实施例1
2-(4-甲基苯氧基)-二乙缩乙醛(2a)的制备
在反应瓶中依次加入对甲苯酚10.81g(0.1mol)、溴代乙缩醛21.68g(0.11mol)、无水K2CO3 16.56g(0.12mol)和丙酮80ml，升温回流搅拌反应12h，反应结束后，过滤，滤液减压蒸除溶剂，残余油状物溶于氯仿100ml中，依次用10％的氢氧化钠水溶液20ml、饱和NaCl水溶液25ml洗涤，有机层经无水Na2SO4干燥，过滤，减压蒸除溶剂，得2-(4-甲基苯氧基)-二乙缩乙醛21.31g，收率95.0％。
实施例2
2-(4-甲基苯氧基)-乙醛(2b)的制备
操作过程同实施例1，只是将溴代乙缩醛用40％一氯乙醛水溶液替代，丙酮用N，N-二甲基甲酰胺替代，得2-(4-甲基苯氧基)-乙醛，收率88.5％。
实施例3
5-甲基苯并呋喃(3)的制备
将2-(4-甲基苯氧基)-二乙缩乙醛17.95g(0.08mol)、多聚磷酸20.0g、1，2-二氯乙烷200ml加入反应瓶中，升温回流搅拌反应2h，反应结束后，加入冰水100ml，搅拌均匀后，分出有机层，依次用10％碳酸钠水溶液50ml、饱和NaCl水溶液25ml洗涤，有机层经无水Na2SO4干燥，过滤，减压蒸馏，得无色5-甲基苯并呋喃液体9.16g，收率86.6％。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：7.57(d，J＝1.8Hz，1H，Ar-H2)，7.38(d，J＝7.2Hz，1H，Ar-H7)，7.37(s，1H，Ar-H4)，7.10(d，J＝7.2Hz，1H，Ar-H6)，6.69(d，J＝1.8Hz，1H，Ar-H3)，2.44(s，1H，Ar-CH3)。
实施例4
5-甲基苯并呋喃(3)的制备
操作过程同实施例3，只是将多聚磷酸用三氟化硼乙醚溶液替代，得无色5-甲基苯并呋喃液体，收率79.2％。
实施例5
5-溴甲基苯并呋喃(4a)的制备
在反应瓶中加入5-甲基苯并呋喃13.22g(0.1mol)、N-溴代丁二酰亚胺35.60g(0.2mol)、催化量过氧化苯甲酰和四氯化碳150ml，升温回流搅拌反应6h，反应结束后，冷却，过滤，滤液减压蒸除溶剂，残余油状物溶于氯仿100ml中，依次用10％的碳酸钠水溶液20ml、饱和NaCl水溶液25ml洗涤，有机层经无水Na2SO4干燥，过滤，减压蒸除溶剂，得5-溴甲基苯并呋喃20.73g，收率98.2％。
实施例6
5-氯甲基苯并呋喃(4b)的制备
操作过程同实施例5，只是将N-溴代丁二酰亚胺用三氯异氰尿酸替代，四氯化碳用环己烷替代，得5-氯甲基苯并呋喃，收率95.0％。
实施例7
苯并呋喃-5-甲醛(5)的制备
在反应瓶中加入5-溴甲基苯并呋喃16.89g(0.08mol)、碳酸氢钠13.44g(0.16mol)和二甲亚砜100ml，升温至90～100℃保温搅拌反应30min，反应结束后，冷却，加入冰水150ml，用乙醚50ml×2提取，有机层合并后，依次用10％碳酸钠水溶液25ml、饱和NaCl水溶液25ml洗涤，经无水Na2SO4干燥，过滤，减压蒸馏，得无色苯并呋喃-5-甲醛液体5.55g，收率56.0％。1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：10.08(s，1H，CHO)，8.16(d，J＝1.2Hz，1H，Ar-H4)，7.87(dd，J1＝1.2Hz，J2＝8.4Hz，1H，Ar-H6)，7.73(d，J＝2.4Hz，1H，Ar-H2)，7.63(d，J＝8.4Hz，1H，Ar-H7)，6.91(d，J＝1.8Hz，1H，Ar-H3)；13C NMR(CDCl3，100MHz)δ：192.0(C＝O)，158.8(Ar-C7a)，147.1(Ar-C2)，132.5(Ar-C3a)，128.5(Ar-C5)，126.2(Ar-C6)，125.1(Ar-C4)，112.5(Ar-C7)，107.7(Ar-C3)。
实施例8
苯并呋喃-5-甲醛(5)的制备
将5-氯甲基苯并呋喃13.33g(0.08mol)、六次甲基四胺14.02g(0.10mol)、乙酸50ml和去离子水50ml混合，升温回流搅拌反应1h后，加入浓盐酸40ml，继续回流搅拌反应20min，反应结束后，冷却，用乙醚50ml×2提取，有机层合并后，依次用10％碳酸钠水溶液25ml、饱和NaCl水溶液25ml洗涤，经无水Na2SO4干燥，过滤，减压蒸馏，得无色苯并呋喃-5-甲醛液体9.19g，收率78.6％；1H NMR谱与实施例7一致。
实施例9
(E)-3-(苯并呋喃-5-基)丙烯酸(6)的制备
在反应瓶中加入苯并呋喃-5-甲醛14.62g(0.1mol)、丙二酸15.62g(0.15mol)、哌啶2.0ml和吡啶60ml，升温回流搅拌反应4h后，减压蒸除溶剂，残余物倒入去离子水100ml中，用10％盐酸水溶液调节pH至强酸性，抽滤，所得粗品用乙酸乙酯重结晶，得(E)-3-(苯并呋喃-5-基)丙烯酸的白色结晶14.53g，mp：175～176℃，收率77.2％。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：11.2(brs，1H，COOH)，7.91(d，J＝15.6Hz，1H，ArCH＝)，7.85(s，1H，Ar-H4)，7.66(d，J＝2.0Hz，1H，Ar-H2)，7.54(d，J＝8.8Hz，1H，Ar-H7)，7.51(d，J＝8.8Hz，1H，Ar-H6)，6.81(d，J＝2.0Hz，1H，Ar-H3)，6.46(d，J＝15.6Hz，1H，＝CHCOOH)。
实施例10
(E)-3-(苯并呋喃-5-基)丙烯酸(6)的制备
在反应瓶中加入苯并呋喃-5-甲醛7.31g(0.05mol)、丙二酸二乙酯8.81g(0.055mol)、哌啶0.48g(0.0057mol)和无水乙醇50ml，50℃搅拌反应12h，反应结束后，减压蒸除溶剂，残余物中加入10％氢氧化钠水溶液30ml，室温搅拌3h，用10％盐酸水溶液调节pH至强酸性，抽滤，所得粗品用乙酸乙酯重结晶，得(E)-3-(苯并呋喃-5-基)丙烯酸的白色结晶7.90g，mp：174～176℃，收率83.9％；1HNMR谱与实施例9一致。
实施例11
3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)丙酸(I)的制备
在反应瓶中加入(E)-3-(苯并呋喃-5-基)丙烯酸18.82g(0.1mol)、乙醇80ml、乙酸20ml，室温搅拌至固体全溶后，加入10％Pd-C催化剂1.5g，反应瓶用氢气置换三次后，于常温、常压下搅拌反应12小时；反应结束后，过滤，少量乙醇洗涤滤饼，滤液及洗液合并后，减压蒸除溶剂，得3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)丙酸的白色结晶19.03g，mp：94～96℃，收率99.0％。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：7.05(s，1H，Ar-H4)，6.94(d，J＝8.0Hz，1H，Ar-H6)，6.71(d，J＝8.0Hz，1H，Ar-H7)，4.55(t，J＝8.8Hz，2H，OCH2)，3.18(t，J＝8.8Hz，2H，ArCH2CH2O)，2.89(t，J＝6.4Hz，2H，ArCH2)，2.66(t，J＝6.4Hz，2H，CH2COOH)，hidden(COOH)。
实施例12
3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)丙酸(I)的制备
操作过程同实施例11，只是将10％Pd-C催化剂用Raney Ni替代，还原反应在0.1MPa氢压下进行，得3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)丙酸的白色结晶，mp：94～96℃，收率97.5％；1HNMR谱与实施例11一致。
本发明不限于上述实施例。
Claims (1)
1.一种3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)-丙酸(I)的制备方法，
其特征在于：
A)以对甲苯酚(1)为起始原料，在有机溶剂和碱性条件下与2-卤乙醛或2-卤缩乙醛缩合，得2-(4-甲基苯氧基)乙醛或缩乙醛类化合物(2)，
式中：R1，R2表示C1-12直链烷基；
B)由步骤A)得到的2-(4-甲基苯氧基)乙醛或缩乙醛类化合物(2)在有机溶剂中和多聚磷酸或BF3乙醚催化下，经Friedel-Crafts反应，得5-甲基苯并呋喃(3)，
C)由步骤B)得到的5-甲基苯并呋喃(3)在有机溶剂中与卤化剂反应，得5-卤甲基苯并呋喃(4)，所用卤化剂为：N-氯代丁二酰亚胺、N-溴代丁二酰亚胺、三氯异氰尿酸、或三溴异氰尿酸，
式中：X表示Cl、Br；
D)由步骤C)得到的5-卤甲基苯并呋喃(4)在有机溶剂中经氧化剂氧化，得苯并呋喃-5-甲醛(5)，所用氧化剂为：二甲亚砜、六次甲基四胺、或二氧化锰，
E)由步骤D)得到的苯并呋喃-5-甲醛(5)在碱性条件下与丙二酸经Knoevenagel缩合、水解脱羧，得(E)-3-(苯并呋喃-5-基)丙烯酸(6)，
F)由步骤E)得到的(E)-3-(苯并呋喃-5-基)丙烯酸(6)，在有机溶剂中经催化氢化还原，得3-(2，3-二氢苯并呋喃-5-基)丙酸(I)，催化剂为Raney-Ni或5％-20％Pd-C。
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