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左旋西替利嗪二盐酸盐合成工艺的优化

2012-07-28徐小军尤庆亮赵蒙蒙喻宗沅

化学与生物工程 2012年8期
关键词:哌嗪二氯乙基

徐小军,尤庆亮,赵蒙蒙,喻宗沅

(湖北省化学研究院,湖北 武汉 430074)

左旋西替利嗪二盐酸盐(Ⅵ)是一种高效、安全的抗过敏药物,也是一种高选择性外周H1受体拮抗剂,2001年2月首次在德国上市,在三大抗过敏药物中最安全、适用范围最广,作用时间长达24 h,起效剂量低,是FDA认可的可以安全用于孕妇的抗过敏药物。与西替利嗪二盐酸盐相比,具有无嗜睡、无镇静作用等突出优点。

Corey等[1]以左旋4-氯二苯甲胺为原料,用N,N-二氯乙基-4-甲基苯磺酰胺构建哌嗪环,得到左旋1-N-单对氯二苯甲基-4-N-对甲苯磺酰基哌嗪,再与HBr/冰醋酸和苯酚反应,除去对甲苯磺酰保护基,得到高光学纯度的左旋4-氯二苯甲基哌嗪,收率为59%,该方法需用大量的溶剂萃取以除去粗品中的苯酚衍生物。王玉玲等[2]优化了反应条件,以对羟基苯甲酸代替苯酚,到反应终点时,直接将反应混合物倾入水中,经过滤除去对羟基苯甲酸的衍生物,可得到高光学纯度的左旋4-氯二苯甲基哌嗪,收率为62%;左旋4-氯二苯甲基哌嗪与2-(2′-氯乙氧基)乙酰胺反应得到相应的酰胺,再经水解得到目标化合物左旋西替利嗪。Rajan等[3]用N,N-二氯乙基-4-甲氧基苯磺酰胺代替N,N-二氯乙基-4-甲基苯磺酰胺,不需添加对羟基苯甲酸,形成哌嗪环后去保护基条件比较温和,简化了操作程序,左旋4-氯二苯甲基哌嗪纯度可达99%,产率84.2%。

作者参照文献[2~5],以L-(+)-酒石酸为拆分剂对4-氯二苯甲胺(Ⅰ)进行拆分,制得左旋4-氯二苯甲胺(Ⅱ);再参照文献[3]的方法以N,N-二氯乙基-4-甲氧基苯磺酰胺与化合物Ⅱ反应,得到左旋4-氯二苯甲基哌嗪(Ⅳ);左旋4-氯二苯甲基哌嗪乙醇(Ⅴ)、左旋西替利嗪二盐酸盐(Ⅵ)的缩合和成盐反应参照文献[2~7]进行,其合成路线见图1。

图1 左旋西替利嗪二盐酸盐的合成路线

其中,N,N-二氯乙基-4-甲氧基苯磺酰胺的合成路线如下:

1 实验

1.1 试剂与仪器

集热式磁力搅拌器;SHZ-D(Ⅲ)型循环水式真空泵;DZ-1BC型真空干燥箱;电子天平(精确度0.01 g);PTHW型电热套;RE52CS型旋转蒸发仪;Prostar230型高效液相色谱仪,美国Varian公司;254 nm紫外分光仪;核磁共振波谱仪,德国Bruker公司;SGWX-4型显微熔点仪;NEXUS 470型傅立叶红外分光光度仪,美国Nicolet公司;旋光仪,上海亚荣生化仪器厂。

1.2 方法

1.2.1 目标化合物的合成

(1)左旋4-氯二苯甲胺(Ⅱ)的合成

取6.4 g(0.043 mol)L-(+)-酒石酸溶于30 mL水中,搅拌下加入9.0 g(0.041 mol)混旋4-氯二苯甲胺盐酸盐(NaOH中和去除盐酸),搅拌加热至全溶后冷至常温,有白色固体析出,抽滤,水洗;在滤饼中加入90 mL水、2.5 g活性炭,加热搅拌回流1 h,冷至80 ℃,过滤,滤液冷却至室温,抽滤;滤饼再用水重结晶,抽滤,转入烧瓶,加30 mL水搅拌成浆状,冷却下滴加5 mL 30% NaOH水溶液,继续搅拌约2 h;转入分液漏斗中;用30 mL石油醚萃取3次,油层用饱和食盐水洗涤后加无水Na2SO4干燥过夜,滤去Na2SO4,蒸出石油醚,即得化合物Ⅱ。

(2)左旋[4-(-氯苯基)苯甲基]-4-[(4-苯甲氧基)磺酰]哌嗪(Ⅲ)的合成

取30.0 gN,N-二异丙胺、13.0 gN,N-二氯乙基-4-甲氧基苯磺酰胺、8.1 g化合物Ⅱ置于500 mL烧瓶中,升温至127 ℃,回流10 h,反应完毕,降温至80~90 ℃,加入30 mL甲醇,再降温至0~5 ℃,继续搅拌30~60 min,抽滤,滤饼用10 mL甲醇洗涤,将甲醇蒸去一半后冷却结晶,50~60 ℃真空干燥,即得化合物Ⅲ。

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(3)左旋4-氯二苯甲基哌嗪(Ⅳ)的合成

将10.0 g化合物Ⅲ缓慢地加到饱和HCl的冰醋酸中,加热至70~75 ℃,反应3 h后,冷至25~35 ℃,加水52 g,搅拌15~20 min,反应混合物用甲苯(2×30 mL)洗涤,将水层冷却至0~5 ℃,用40%的NaOH溶液调水层pH值至11~12,用甲苯(2×30 mL)萃取有机层,用纯净水洗涤,浓缩,浓缩物加入50 mL水,于25~35 ℃下搅拌2~4 h,抽滤,滤饼再用少量水洗涤,于30~35 ℃下真空干燥,即得化合物Ⅳ。

(4)左旋4-氯二苯甲基哌嗪乙醇(Ⅴ)的合成

取14.3 g(0.050 mol)化合物Ⅳ、70 mL干燥的甲苯、6 mL(0.089 mol)氯乙醇、15 mL三乙胺加入到250 mL烧瓶中,加热搅拌回流12 h,降至室温,抽滤,用少量甲苯洗涤,再依次用稀盐酸(2×40 mL)、饱和食盐水(3×40 mL)、水(2×40 mL)洗涤,有机层加无水Na2SO4干燥过夜,滤去Na2SO4,蒸去甲苯,即得化合物Ⅴ。

(5)左旋西替利嗪二盐酸盐(Ⅵ)的合成

取70 mL经干燥处理的叔丁醇加入到150 mL三口烧瓶中,加入8.0 g(0.051 mol)叔丁醇钾,搅拌让其完全反应形成均匀溶液,加入9.5 g(0.028 mol)化合物Ⅴ,加热搅拌回流1 h;然后加入3.5 g(0.029 mol)氯乙酸钠,回流2 h,再加入1.8 g(0.019 mol)氯乙酸钠;1 h后再加入0.90 g(0.009 mol)氯乙酸钠,反应10 h;停止加热,减压蒸去叔丁醇;残留物加100 mL水,于50 ℃搅拌数分钟,加36%盐酸约28 mL调pH值至10~12;用乙醚(3×30 mL)萃取,分出水相;加36%盐酸约25 mL调pH值约为2~3;用二氯甲烷(2×30 mL)萃取,合并二氯甲烷层,用饱和食盐水(2×30 mL)洗涤,无水Na2SO4干燥,浓缩,向残留物中加入94 mL乙醇、1.4 g活性炭,加热回流1.5 h,冷至室温,过滤,减压蒸去乙醇,得到微黄色透明粘稠油状物约6.3 g,取33 mL36%盐酸,搅拌使之溶解,减压蒸干,得到微黄色固体,将其加入到68 mL丁酮中,搅拌加热回流3 h,冷至室温,抽滤,滤饼用丁酮(2×13 mL)洗涤,于50 ℃真空干燥4 h,得目标化合物Ⅵ。

1.2.2N,N-二氯乙基-4-甲氧基苯磺酰胺的合成

N,N-二氯乙基-4-甲氧基苯磺酰胺无市售产品,因此,本实验以苯甲醚与氯磺酸合成了甲氧基苯磺酰氯,再与双氯乙基胺盐酸盐反应制备了N,N-二氯乙基-4-甲氧基苯磺酰胺,总收率67.4%。

(1)甲氧基苯磺酰氯的合成

取苯甲醚81 mL溶于300 mL CHCl3中,冰浴降至-8 ℃;取98 mL氯磺酸滴加到上述配好的溶液中,保持溶液温度低于0 ℃,在0.5 h内滴加完毕;移去冰浴,升温至20 ℃左右,继续搅拌约1 h后,倒入冰水中,用 150 mL氯仿萃取2次;减压蒸去大部分氯仿,留少量液体冷冻结晶后抽滤,滤饼真空干燥,即得甲氧基苯磺酰氯。

(2)N,N-二氯乙基-4-甲氧基苯磺酰胺的合成

取双氯乙基胺盐酸盐89.25 g(0.5 mol)、CH2Cl2650 mL、三乙胺145 mL,置于反应瓶中;1 h内将其慢慢滴加到300 mL含95 g甲氧基苯磺酰氯的CH2Cl2溶液中,滴加完毕,升温至40~43 ℃,反应6 h,蒸除溶剂,即得N,N-二氯乙基-4-甲氧基苯磺酰胺。

2 结果与讨论

2.1 中间体及目标化合物的结构表征

化合物Ⅲ:白色固体,16.8 g,收率85.2%。1HNMR(CDCl3,300 MHz),δ:2.47(t,4H,3位-CH2CH2-),3.01(t,4H,2位-CH2CH2-),3.92~4.22(m,3H,4位-OCH3),4.22(s,1H,1位),7.72~7.03(m,13H,ArH)。IR(KBr),ν,cm-1:3030(m,Ar的C-H),2968(m,C-H),1594、1493(m,Ar骨架),1452(s,N-CH2),1341(w,CH-),1262~1022(s,CH3O-),756(m,C-Cl)。

化合物Ⅳ:白色固体,5.8 g,收率88.5%,纯度95.9%。1HNMR(CDCl3,300 MHz),δ:2.36(s,4H,2位-CH2CH2-),2.90(s,4H,3位-CH2CH2-),4.21(s,1H,1位),7.38~7.20(m,9H,ArH),1.609(水峰)。IR(KBr),ν,cm-1:3303(m,N-H),3067(m,Ar-H),2953~2749(m,CH2),1596、1486(s,Ar骨架),1181~1005(s,C-H面内),841~695(w,C-H面外),750~715(m,Ar-H相邻)。

化合物Ⅴ:浅黄色透明粘稠物,13.8 g,收率89%,纯度99.3%(文献值[3]:收率90.5%,纯度97.8%)。1HNMR[8](CDCl3,300 MHz),δ:2.28~2.37(s,4H,2位-CH2CH2-),2.43(s,4H,3位-CH2CH2-),2.56(m,2H,4位),3.60(m,2H,5位),4.22(s,1H,1位),7.37~7.21(m,9H,ArH),1.609(水峰)。

2.2 N,N-二氯乙基-4-甲氧基苯磺酰胺的结构表征

甲氧基苯磺酰氯:白色固体,125.1 g,收率81.8%,m.p.39~42 ℃。

N,N-二氯乙基-4-甲氧基苯磺酰胺:微黄色固体,127 g,收率82.4%。1HNMR(CDCl3,300 MHz),δ:2.47(s,4H,5位-CH2CH2-),3.01(s,4H,4位-CH2CH2-),3.92~4.22(m,3H,3位-OCH3),7.72~7.06(m,4H,1,2位ArH-2,3,5,6)。IR(KBr),ν,cm-1:2968(m,C-H),1594、1493(Ar骨架),1452(m,N-CH2-),1341(s,C-N),1262~1022(m,CH3O-),833~656(C-H面外),756(m,Ar-H相邻),756~620(m,C-Cl)。

3 结论

以混旋4-氯二苯甲胺为原料,经化学拆分制得左旋4-氯二苯甲胺(Ⅱ),进而制备左旋4-氯二苯甲基哌嗪(Ⅳ)、左旋4-氯二苯甲基哌嗪乙醇(Ⅴ)和目标化合物左旋西替利嗪二盐酸盐(Ⅵ),并对中间体及目标化合物进行了结构表征。结果表明,化合物Ⅱ收率为33.2%,纯度为98.85%;化合物Ⅳ收率为88.5%,纯度为95.9%;化合物Ⅴ收率为89%,纯度为99.3%;化合物Ⅵ收率为73.5%,纯度为99.1%;总收率为19.08%。其中,采用N,N-二氯乙基-4-甲氧基苯磺酰胺与化合物Ⅱ反应,形成哌嗪环后去保护基所生成的化合物Ⅳ收率高、纯度好。该方法具有操作简便、反应条件温和、反应时间短、对环境友好等优点。

参考文献:

[1] Corey E J,Helal C J.Catalytic enantioselective synthesis of the second generation histamine antagonist cetirizine hydrochloride[J].Tetrahedron Letters,1996,37(28):4837-4840.

[2] 王玉玲,高乾善,周伟,等.左旋西替利嗪盐酸盐的合成[J].食品与药品,2005,7(9):33-35.

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