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一种制备4-炔基氮杂环丁-2-酮的方法.pdf

  • 上传人:le****a
  • 文档编号:8623441
  • 上传时间:2020-10-06
  • 格式:PDF
  • 页数:8
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN200810204868.8

    申请日:

    20081230

    公开号:

    CN101462995B

    公开日:

    20110810

    当前法律状态:

    有效性:

    有效

    法律详情:

    IPC分类号:

    C07D205/08

    主分类号:

    C07D205/08

    申请人:

    中国科学院上海有机化学研究所

    发明人:

    姜标,田华,赵小龙,王万军

    地址:

    200032 上海市徐汇区枫林路354号

    优先权:

    CN200810204868A

    专利代理机构:

    上海新天专利代理有限公司

    代理人:

    邬震中

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    内容摘要

    本发明涉及一种制备4-炔基氮杂环丁-2-酮的方法,以简单低廉的4-酰氧基-氮杂环丁-2-酮和炔为起始原料,能够简便高效得到4-炔基-氮杂环丁-2-酮。本发明方法简便,易于操作,是一种适合工业化生产的方法。

    权利要求书

    1.一种制备β-内酰胺抗生素的关键中间体4-炔基氮杂环丁-2-酮的合成方法,其特征是在有机溶剂中和-20℃到120℃下,4-酰氧基-氮杂环丁-2-酮(II)和炔在碱和路易斯酸的存在下反应1~24小时,反应后常规处理,得到4-炔基氮杂环丁-2-酮(I);所述的4-酰氧基-氮杂环丁-2-酮、炔、碱和路易斯酸的摩尔比为0.1~4∶0.1~5∶0.1~16∶0.1~5;其中,TBS是叔丁基二甲基硅基,所述的炔是苯乙炔、乙炔、环丙基乙炔、对甲氧基苄氧基炔丙醚或者R是C2~C8的烷基、三甲基硅基或对甲氧基苄氧基甲基,所述的碱是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、氨水、氢化钠、氢化钙、甲醇钠、乙醇钠、三乙胺、吡啶、吡咯、1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7、二异丙基乙基胺或者它们的混合物。 2.如权利要求1所述的方法,其特征是所述有机溶剂是二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、己烷、苯、甲苯、氯苯、硝基苯、二甲苯、乙醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、丙醇、叔丁醇和丙酮或者它们的混合物。 3.如权利要求1所述的方法,其特征是所述的路易斯酸是金属铜盐、锌盐、镍盐、钴盐、铬盐、锰盐、钛盐、钒盐或者它们的混合物。 4.如权利要求3所述的方法,其特征是所述的金属锌盐是氯化锌、溴化锌、碘化锌、硫酸锌、磷酸锌、乙酸锌、甲磺酸锌、苯磺酸锌、苯亚磺酸锌、对甲苯磺酸锌、三氟甲磺酸锌或者它们的混合物。 5.如权利要求1所述的方法,其特征是所述的反应温度是在0℃到60℃。  6.如权利要求1所述方法,其特征是所述的反应时间是反应2-12小时。 7.如权利要求1所述的方法,其特征是所述的反应后的常规处理,系通过加入有机溶剂或者/和水进行淬灭,然后进行分离。 

    说明书

    

    技术领域

    本发明涉及一种4-炔基氮杂环丁-2-酮的制备方法。

    背景技术

    100多年前大量人死于传染病和伤口细菌感染,因为当时人们没有发现可以抑制那些传染性病菌的药物。神奇的大自然在产生这些微生物的同时也秘密制备了抵御它们的武器,等待着人类去发现。有趣的是这些恰恰是来源于他们自身,这就是抗生素,一类低分子量的微生物代谢产物,在低浓度时能抑制其他微生物生长。

    然而上世纪四十年代以前抗生素的发展相当缓慢,可供选择的药物非常有限,直至青霉素(β-内酰胺抗生素)出现拉开了抗生素研究的大幕。首先是弗莱明于1929年发现青霉素,然后经生物学家和化学家的联合努力提炼出高纯度和产量化的青霉素,开始了临床上应用,拯救了无数的生命。受青霉素巨大成功的鼓舞,科研工作者们开始通过筛选成千上万的微生物来有意识、有目的地寻找抗生素。

    在进入60年代后,人们从微生物中寻找新抗生素的速度明显放慢。与此同时,在长期的使用中,人们发现细菌会逐渐产生抗药性,药品剂量随着时间逐年增加,对于某些种类的细菌甚至完全失效,促使科学家寻找更高抗菌活性的化合物。随着半合成青霉素的成功开发,人们生产和开发出了整整一个家族并可按常规制造的半合成青霉素,如苯氧乙基青霉素、二甲氧苯青霉素、氨苄青霉素等不同特点的抗生素,并在此基础上以扩展抗菌谱,增强活性,克服耐药性,改善药物代谢动力学性质,增加药物稳定性等目的,成功地合成许多高活力的半合成头孢菌素。

    在进行β-内酰胺抗生素的合成研究中,4-炔基氮杂环丁-2-酮是一个有用的合成砌块,它可以方便的与其他官能团进行转换,或直接利用炔键进行后续合成,合成不同的β-内酰胺抗生素。

    文献中合成4-炔基氮杂环丁-2-酮中间体的方法(如S.Roland,J.O.Durand,M.Savignac,J.P.Genet,F.Jung,Tetrahedron Lett.1995,36,3007.),比较单一,主要是通过两倍当量的炔基锂与底物,在超低温度下反应,如零下50度,反应需要用到金属试剂,反应条件需要无水无氧处理,不利于反应的工业化应用:

    由于上述方法具有操作复杂,不利于工业化的缺点,因此,需要发展更简便,更简洁的实验方法。

    发明内容

    本发明的目的是提供一种方法合成β-内酰胺抗生素的关键中间体4-炔基氮杂环丁-2-酮。

    本发明目的是提供一种简单和高效制备4-炔基氮杂环丁-2-酮的方法,以简单低廉的4-酰氧基-氮杂环丁-2-酮和炔为起始原料,能够简便高效得到4-炔基氮杂环丁-2-酮。本发明描述的反应如下:

    其中,TBS是叔丁基二甲基硅基,R是C2~C8的烷基、三甲基硅基或对甲氧基苄氧基甲基。

    本发明的方法包括以下步骤:

    在有机溶剂的存在中,4-酰氧基-氮杂环丁-2-酮、和炔在碱和路易斯酸的存在下,在-20℃到120℃反应1~24小时,反应后常规后处理,可以得到4-炔基氮杂环丁-2-酮;

    所述的4-酰氧基-氮杂环丁-2-酮和炔和碱和路易斯酸的摩尔比为0.1~4∶0.1~5∶0.1~16∶0.1~5。

    所述的4-酰氧基-氮杂环丁-2-酮可以是4-乙酰氧基-氮杂环丁-2-酮、4-丙酰氧基-氮杂环丁-2-酮、4-苯甲酰氧基-氮杂环丁-2-酮或者它们的混合物,优选为4-乙酰氧基-氮杂环丁-2-酮。

    所述的炔是芳基端炔和烷基端炔,如苯乙炔、乙炔、丙炔、丁炔、戊炔、己炔、环丙基乙炔、三甲基硅基乙炔或对甲氧基苄氧基炔丙醚。

    所述的有机溶剂是二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、己烷、苯、甲苯、氯苯、硝基苯、二甲苯、乙醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、丙醇、叔丁醇和丙酮或者它们的混合物,优选为苯或甲苯。

    所述的碱是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、氨水、氢化钠、氢化钙、甲醇钠、乙醇钠、三乙胺、吡啶、吡咯、1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7(DBU)、二异丙基乙基胺或者它们的混合物,优选为三乙胺或吡啶。

    所述的路易斯酸是金属铜盐、锌盐、镍盐、钴盐、铬盐、锰盐、钛盐、钒盐或者它们的混合物,优选是锌盐。

    所述的金属锌盐是氯化锌、溴化锌、碘化锌、硫酸锌、磷酸锌、乙酸锌、甲磺酸锌、苯磺酸锌、苯亚磺酸锌、对甲苯磺酸锌、三氟甲磺酸锌或者它们的混合物,优选是氯化锌或三氟甲磺酸锌。

    所述的反应温度是在-20℃到120℃,优选是在0℃到60℃,更优选是在25℃到50℃。

    所述的反应时间是反应1~24小时,优选是2-12小时,更优选是4-10小时,反应时间和不同反应底物的性质相关。

    所述的反应后常规后处理,可以通过加入有机溶剂或者/和水进行淬灭,然后进行分离。有机溶剂可以是是卤素取代的未取代的烷基、芳基碳氢化合物、醚类化合物和酯类化合物如二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、己烷、苯、甲苯、氯苯、硝基苯、二甲苯、乙醚、叔丁基醚、四氢呋喃、二氧六环、乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯或者它们的混合物。优选的是乙酸乙酯。

    本发明描述的方法操作简便,路线简洁,而且使用的原料廉价易得,适合工业放大。

    具体实施方式

    以下再通过实施例形式的具体实施方式对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

    实施例1(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮的合成

    三氟甲磺酸锌(435mg,1.2mmol)加入到4mL甲苯中,再加入三乙胺(418μL,3.0mmol),于25℃搅拌10分钟。向体系中加入苯乙炔(1.2mmol)。然后混合物于40℃搅拌1小时,再加入(2R,3R)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基-4-乙酰基氮杂环丁-2-酮(287mg,1mmol)。反应6小时后,冷却到室温,加入水(8mL)淬灭,乙酸乙酯萃取(10mL×2次)。合并有机相,无水硫酸钠干燥后减压浓缩。后处理得到(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮240mg,产率为73%。IR:3.50,3087,2955,2893,2857,1763,1719,1338,1137cm-1;1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.42-7.35(m,2H),7.35-7.30(m,3H),6.07(brs,1H),4.57(d,J=2.4Hz,1H),4.29(m,1H),3.38(m,1H),1.27(d,J=6.3Hz,3H),0.88(s,9H),0.09(s,6H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ167.9,131.7,128.6,128.4,128.3,86.9,84.9,67.8,64.6,39.5,25.6,22.3,17.9,-4.3,-5.1;MS(EI)m/e 330(M+H+,0.14),272(14),228(80),75(100);Anal.Calcd for C19H27NO2Si:C,69.26;N,4.25;H,8.26.Found:C,69.69;H,8.26;N,3.92。

    实施例2(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮的合成

    氯化锌(163mg,1.2mmol)加入到4mL苯中,再加入三乙胺(418μL,3.0mmol),于0℃搅拌10分钟。向体系中加入苯乙炔(2mmol)。然后混合物于0℃搅拌1小时,再加入(2R,3R)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基-4-乙酰基氮杂环丁-2-酮(1mmol)。反应6小时后,冷却到室温,加入水(8mL)淬灭,乙酸乙酯萃取(10mL×2次)。合并有机相,无水硫酸钠干燥后减压浓缩。后处理得到(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮160mg,产率为48%。

    实施例3(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮的合成

    溴化锌(450mg,2mmol)加入到4mL四氢呋喃中,再加入吡啶(2.0mmol),于65℃搅拌10分钟。向体系中加入苯乙炔(1mmol)。然后混合物于65℃搅拌2小时,再加入(2R,3R)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基-4-乙酰基氮杂环丁-2-酮(1.2mmol)。反应6小时后,冷却到室温,加入水(8mL)淬灭,乙酸乙酯萃取(10mL×2次)。合并有机相,无水硫酸钠干燥后减压浓缩。后处理得到(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮100mg,产率为30%。

    实施例4(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮的合成

    乙酸锌(183mg,1mmol)加入到4mL己烷中,再加入二异丙基乙基胺(1.0mmol),于60℃搅拌10分钟。向体系中加入苯乙炔(3mmol)。然后混合物于60℃搅拌1小时,再加入(2R,3R)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基-4-乙酰基氮杂环丁-2-酮(1.5mmol)。反应10小时后,冷却到室温,加入水(8mL)淬灭,甲苯萃取(10mL×2次)。合并有机相,无水硫酸钠干燥后减压浓缩。后处理得到(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮120mg,产率为36%。

    实施例5(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮的合成

    三氟甲磺酸铜(435mg,1.2mmol)加入到4mL乙醚中,再加入三乙胺(418μL,3.0mmol),于25℃搅拌10分钟。向体系中加入苯乙炔(1.2mmol)。然后混合物于40℃搅拌1小时,再加入(2R,3R)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基-4-乙酰基氮杂环丁-2-酮(287mg,1mmol)。反应6小时后,冷却到室温,加入水(8mL)淬灭,乙酸乙酯萃取(10mL×2次)。合并有机相,无水硫酸钠干燥后减压浓缩。后处理得到(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮35mg,产率为11%。

    实施例6(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮的合成

    三氟甲磺酸锰(422mg,1.2mmol)加入到4mL甲基叔丁基中,再加入三乙胺(418μL,3.0mmol),于25℃搅拌10分钟。向体系中加入苯乙炔(1.2mmol)。然后混合物于40℃搅拌1小时,再加入(2R,3R)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基-4-乙酰基氮杂环丁-2-酮(287mg,1mmol)。反应6小时后,冷却到室温,加入水(8mL)淬灭,乙酸乙酯萃取(10mL×2次)。合并有机相,无水硫酸钠干燥后减压浓缩。后处理得到(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮50mg,产率为15%。

    实施例7(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮的合成

    三氟甲磺酸锌(435mg,1.2mmol)加入到4mL甲苯中,再加入三乙胺(418μL,3.0mmol),于25℃搅拌10分钟。向体系中加入苯乙炔(1.2mmol)。然后混合物于40℃搅拌1小时,再加入(2R,3R)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基-4-丙酰基氮杂环丁-2-酮(301mg,1mmol)。反应12小时后,冷却到室温,加入水(8mL)淬灭,乙酸乙酯萃取(10mL×2次)。合并有机相,无水硫酸钠干燥后减压浓缩。后处理得到(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮150mg,产率为45%。

    实施例8(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮的合成

    三氟甲磺酸锌(435mg,1.2mmol)加入到4mL甲苯中,再加入三乙胺(418μL,3.0mmol),于25℃搅拌10分钟。向体系中加入苯乙炔(1.2mmol)。然后混合物于100℃搅拌2小时,再加入(2R,3R)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基-4-苯甲酰基氮杂环丁-2-酮(364mg,1mmol)。反应24小时后,冷却到室温,加入水(8mL)淬灭,乙酸乙酯萃取(10mL×2次)。合并有机相,无水硫酸钠干燥后减压浓缩。后处理得到(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮182mg,产率为55%。

    实施例9(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-环丙基乙炔基氮杂环丁-2-酮的合成

    碘化锌(319mg,1mmol)加入到4mL己烷中,再加入二异丙基乙基胺(1.0mmol),于20℃搅拌10分钟。向体系中加入环丙基乙炔(3mmol)。然后混合物于40℃搅拌1小时,再加入(2R,3R)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基-4-乙酰基氮杂环丁-2-酮(1mmol)。反应10小时后,冷却到室温,加入水(8mL)淬灭,甲苯萃取(10mL×2次)。合并有机相,无水硫酸钠干燥后减压浓缩。后处理得到(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-环丙基乙炔基氮杂环丁-2-酮146mg,产率为50%。1H NMR(300MHz,CDCl3)δ5.84(s,1H),4.29(m,1H),4.20(m,1H),3.19(dt,J=2.7,1.2Hz,1H),1.26(m,4H),0.85(s,9H),0.79(m,2H),0.66(m,2H),0.05(d,J=2.1Hz,6H)

    实施例10(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-三甲基硅基乙炔基氮杂环丁-2-酮的合成

    三氟甲磺酸锌(435mg,1.2mmol)加入到4mL甲苯中,再加入三乙胺(418μL,3.0mmol),于25℃搅拌10分钟。向体系中加入三甲基硅基乙炔(1.2mmol)。然后混合物于40℃搅拌1小时,再加入(2R,3R)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基-4-乙酰基氮杂环丁-2-酮(287mg,1mmol)。反应6小时后,冷却到室温,加入水(8mL)淬灭,乙酸乙酯萃取(10mL×2次)。合并有机相,无水硫酸钠干燥后减压浓缩。后处理得到(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-三甲基硅基乙炔基氮杂环丁-2-酮65mg,产率为20%。

    实施例11(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-己炔基氮杂环丁-2-酮的合成

    三氟甲磺酸锌(435mg,1.2mmol)加入到4mL甲苯中,再加入三乙胺(418μL,3.0mmol),于25℃搅拌10分钟。向体系中加入己炔(1.2mmol)。然后混合物于40℃搅拌1小时,再加入(2R,3R)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基-4-乙酰基氮杂环丁-2-酮(287mg,1mmol)。反应6小时后,冷却到室温,加入水(8mL)淬灭,乙酸乙酯萃取(10mL×2次)。合并有机相,无水硫酸钠干燥后减压浓缩。后处理得到(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-己炔基氮杂环丁-2-酮126mg,产率为41%。1H NMR(300MHz,CDCl3)δ5.85(brs,1H),4.31(m,1H),4.21(m,1H),3.20(m,1H),2.19(dt,J=2.1,6.9Hz,2H),1.44(m,4H),1.24(d,J=6.0Hz,3H),0.90(t,J=6.9Hz,3H),0.85(s,9H),0.65(d,J=1.5Hz,6H).

    实施例12(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-对甲氧基苄基炔丙醚基氮杂环丁-2-酮的合成

    碘化锌(319mg,1mmol)加入到8mL甲苯中,再加入三乙胺(418μL,3.0mmol),于25℃搅拌10分钟。向体系中加入对甲氧基苄基乙炔基醚(1.2mmol)。然后混合物于40℃搅拌1小时,再加入(2R,3R)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基-4-乙酰基氮杂环丁-2-酮(287mg,1mmol)。反应6小时后,冷却到室温,加入水(8mL)淬灭,乙酸乙酯萃取(10mL×2次)。合并有机相,无水硫酸钠干燥后减压浓缩。后处理得到(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-己炔基氮杂环丁-2-酮126mg,产率为41%。1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.26(m,2H),6.87(m,2H),6.31(s,1H),4.49(s,2H),4.37(d,J=1.2Hz,1H),4.23(m,1H),4.14(d,J=1.2Hz,2H),3.79(s,3H),3.23(m,1H),1.24(d,J=8.4Hz,3H),0.85(s,9H),0.05(d,J=3.9Hz,6H)。

    实施例13(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮的合成

    三氟甲磺酸锌(73mg,0.2mmol)加入到4mL甲苯中,再加入三乙胺(418μL,3.0mmol),于25℃搅拌10分钟。向体系中加入苯乙炔(1.2mmol)。然后混合物于40℃搅拌1小时,再加入(2R,3R)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基-4-乙酰基氮杂环丁-2-酮(287mg,1mmol)。反应6小时后,冷却到室温,加入水(8mL)淬灭,乙酸乙酯萃取(10mL×2次)。合并有机相,无水硫酸钠干燥后减压浓缩。后处理得到(3S,4S)-3-((R)-1-(叔丁基二甲基硅氧基)乙基)-4-苯基乙炔基氮杂环丁-2-酮200mg,产率为61%。

    关 键  词:
    一种 制备 炔基氮杂环丁 方法
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