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(S)-1-乙基-2-氨甲基吡咯烷的合成

2012-08-14梁江辉张明杰

化学与生物工程 2012年12期
关键词:乙基中间体脯氨酸

梁江辉,张明杰

(天津大学理学院化学系,天津300072)

(S)-1-乙基-2-氨甲基吡咯烷是一种重要的手性药物中间体,常用于生产抗精神病药物左旋舒必利、舒托必利及戒毒药物。因此,(S)-1-乙基-2-氨甲基吡咯烷的合成方法研究具有很高的实用价值。目前,其制备方法主要有以下几种:(1)以D-酒石酸为拆分试剂对消旋的1-乙基-2-氨甲基吡咯烷进行拆分而得,产率20%[1]。(2)以(S)-2-羟甲基吡咯烷为原料,经 N-乙酰化、取代、叠氮化和还原制得,总收率49%;该反应因用到氯化亚砜、叠氮化钠、氢化铝锂,成本高、容易发生危险,不适合工业化生产[2]。(3)以L-脯氨酸为原料,经过N-乙酰化、酰氯化、氨解、硼氢化钾-乙酸体系还原合成制得;该反应需要将2个羰基还原为亚甲基,还原剂用量大[3]。

硼氢化钠作为一种常用还原剂,价格低廉,化学性质比氢化铝锂温和,若使用时加入碘,可大大提高其还原能力[4,5]。

作者以L-脯氨酸为原料,经N,O-双乙基化、氨解、NaBH4-I2还原3步反应合成(S)-1-乙基-2-氨甲基吡咯烷,所用试剂价廉易得,操作简单且安全性好,是一种适用于工业生产的好方法。合成路线见图1。

图1 (S)-1-乙基-2-氨甲基吡咯烷的合成路线Fig.1 The synthetic route of(S)-1-ethyl-2-aminomethylpyrrolidine

1 实验

1.1 主要试剂与仪器

L-脯氨酸(生化试剂),上海德默医药科技有限公司;其它试剂均为市售分析纯。

X-4型显微熔点测定仪,北京泰克公司;WZZ-2S型数字自动旋光仪;Bruker-400M型核磁共振波谱仪(TMS为内标),瑞士布鲁克公司;Thermo Trace DSQ型气相色谱-质谱联用仪,美国热电公司;Perkin-Elmer 1600FTIR型傅立叶变换红外光谱仪(KBr压片法)。

1.2 合成方法

1.2.1 (S)-1-乙基吡咯烷-2-乙酸乙酯(化合物Ⅱ)[6]

将L-脯氨酸(11.5g,100mmol)、K2CO3(27.6g,200mmol)和 KI(1.66g,10mmol)投 入 DMF(100mL)中,室温搅拌下慢慢滴加溴乙烷(21.8g,200mmol),滴加完毕,搅拌过夜。抽滤,旋蒸除去溶剂得粗产品。将粗产品减压蒸馏得淡黄色液体,即化合物Ⅱ。

1.2.2 (S)-1-乙基吡咯烷-2-甲酰胺(化合物Ⅲ)[7]

将 (S)-1-乙 基 吡 咯 烷-2-乙 酸 乙 酯 (8.55g,50mmol)和 KI(0.830g,5mmol)投入150mL 氨水中,45℃下反应48h。减压蒸除溶剂,将残余物溶解在250mL CH2Cl2中并用100mL水洗涤,分液,用MgSO4干燥有机相,过滤除去干燥剂,减压蒸除溶剂得白色固体,即化合物Ⅲ。

1.2.3 (S)-1-乙基-2-氨甲基吡咯烷(化合物Ⅰ)[8]

在装有磁力搅拌器、温度计、回流冷凝管和N2保护的三口烧瓶中,加入(S)-1-乙基吡咯烷-2-甲酰胺(7.1g,0.05mol)和硼氢化钠(4.75g,0.125mol)的THF(125mL)混合溶液,冰浴搅拌下慢慢滴加I2(15.875g,0.0625mol)/THF溶液(100mL)。滴加完后回流搅拌反应8h,加3mol·L-1HCl溶液(30mL)酸化至pH=3,再加3mol·L-1NaOH溶液(40mL)碱化至pH=9,分离有机层,水层用乙醚萃取,合并有机层并用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥。过滤除去Na2SO4,旋蒸除去溶剂得粗产物。减压蒸馏得无色液体,即目标化合物Ⅰ。

2 结果与讨论

2.1 中间体和目标化合物的收率(表1)

表1 中间体和目标化合物的收率Tab.1 The yield of the intermediates and the object compound

2.2 中间体和目标化合物的表征

(S)-1-乙基吡咯烷-2-乙酸乙酯:MS(EI,70eV),m/z(rel intens):171(M,1.1%),98(100%),70(11%)。1HNMR(400MHz,CDCl3)[9],δ:1.10~1.13(t,3H),1.26~1.30(t,3H),1.82~1.95(m,3H),2.11~2.14(m,1H),2.29~2.33(m,1H),2.43~2.48(m,1H),2.71~2.79(m,1H),3.06~3.13(m,1H),3.19~3.23(m,1H),4.17~4.22(q,2H)。

(S)-1-乙基-2-氨甲基吡咯烷:[α]20D=-104°(c=1.00,甲醇)。MS(EI,70eV),m/z(rel intens):128(M,0.2%),98(100%)。1HNMR(400MHz,CDCl3),δ:1.08~1.10(t,3H),1.43~1.74(m,4H),1.92(m,H),2.15~2.32(m,2H),2.35~2.39(m,1H),2.63~2.65(dd,1H),2.69~2.72(m,1H),2.80~ 2.82(m,1H),3.11~3.14(m,1H)。

2.3 讨论

(1)N,O-双乙基化过程中,以溴乙烷-KI作为乙基化试剂,避免使用价格昂贵的碘乙烷,大幅降低了生产成本。

(2)氨解过程中加入过量氨水并低温加热(45℃),虽然升高温度可加快反应速率,但是温度过高会导致产物(S)-1-乙基吡咯烷-2-甲酰胺消旋化,为提高反应速率,加入少量KI作催化剂,反应速率明显加快,随着反应时间的延长,收率逐渐升高。

(3)还原过程中,硼氢化钠与I2首先生成硼烷[8],使该合成反应的还原过程实际上是硼烷还原酰胺[11]的无水无氧反应,减少了副产物的产生。

3 结论

以L-脯氨酸为原料,经 N,O-双乙基化、氨解、NaBH4-I2还原3步反应合成(S)-1-乙基-2-氨甲基吡咯烷。与常规合成方法相比,该方法操作简单且安全性好,所用试剂价廉易得,易于工业化生产。

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