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文档简介
2.1实验仪器与试剂
2.1.1实验仪器
熔点仪:上海易测仪器设备有限公司产wRS—l B数字熔点仪;元素分析仪:
德国Vari oELIⅡ;气.质联用仅:美国VARIAN3800型(GC:CP.3800,MS:$at url l
2200):傅立叶红外光谱仪:德国布鲁克公司EQUINOX一55型(KBr压片);核
磁共振仪:VARIANINOVA- 400mHz超导核磁共振仪。
2.1.2试剂
3.乙酰基吡啶,含量99%,Fl uka公司;苯乙酮,化学纯。上海试剂一厂;
2.乙酰基吡嗪,2.乙酰基呋喃,2.乙酰基噻吩,2.乙酰基噻唑,2.乙酰基吡啶,
工业品,滕州香源化工有限公司;N, N- - - 甲基甲酰胺二甲基缩醛,工业品,常州
宝康医药化工有限公司;三氯甲烷,二氯甲烷,甲苯,苯胺,甲酵,乙醇,异丙
醇,四氢呋喃,氯代苯,水合胼,乙酸乙酯,乙酸铜,无水硫酸钠。无水氯化钙
和浓盐酸,均为化学纯,西安化学试剂厂;溴代琥珀酰亚胺,化学纯,中国医药
(集团)上海化学试剂公司:过氧苯甲酰,化学纯,苏州市第二化工研究所;对
甲基苯甲酸,工业品,滕州化工厂;1, 4.二氧六环,亚硫酰氯,碳酸铯,化学纯,
天津科密欧化学试剂开发中心;氧化亚铜,对硝基甲苯,化学纯,北京化工厂;
液溴、谈代苯,分析纯,中国医药公司北京化学试剂采购供应站;2.氨基毗啶,
化学纯,国药集团化学试剂有限公司;2.氨基噻唑,工业品,盐城永利化工有限
公司;| ⅣⅣ.二甲基Z, - - 氨、乙二氨、l ,10菲洛林,L.脯氨酸,生化试剂,北京奥
博星生物技术责任有限公司:碘化铜,分析纯,上海振欣试和厂;溴化铜、氯化
铜、硫酸铜、铜粉、铁粉、炭粉,二甲基亚砜;乙二醇二甲醚,化学纯,天津市
化学试剂二厂;二乙醇二甲醚;四氯化碳,二甲苯,氯化钠、碘化钾,分析纯,
天津市瑞金特化学品有限公司;溴苯,碳酸钾,分析纯,天津市博迪化工有限公
司;氢氧化钠,分析纯,郑州派尼化学试剂厂;三水合磷酸钾,分析纯,天津市
登峰化学试剂厂;三乙胺,分析纯,天津市巴斯夫化工有限公司;吡啶、氯化亚
锡、六水三氯化铁:正丁醇,石油醚(30~60"C,60~90。C),分析纯,天津市
化学试剂六厂:1- 甲基哌嗪,咪唑,吗啡林,哌啶,分析纯,上海化学试剂一厂;
柱层析硅胶200县、薄层扳硅胶:GF254,化学纯,青岛海洋化工厂。
2.2目标产物的合成方法
2.2.1烯胺酮衍生物的合成
( 1) 反应方程式
R八O+/r旱只k甲,,
在100mL=1] 反应烧瓶中分别加入0.05tool 乙酰基芳香杂环化合物、0.06tool
DMF- DMA、40mL二甲苯,搅拌,升温,在140"C回流24h。冷却至室温后,移
入冰箱.10"C冷却30分钟,过滤,用二甲苯重结晶2次,再用石油醚或正己烷洗
涤3次,50"C~60"C烘干后,进行分析鉴定。
2.2.2嘧啶氨衍生物的合成
( 1) 反应方程式
在100mL单口反应烧瓶中分别加入0.02mol 上述2.2.1烯胺酮化合物、
0.02tool 盐酸胍、O.02tool NaOH、20mL乙醇,搅拌,升温,回流16h。冷却至
室温后,析出晶体,再用乙醇重结晶,在50"C~60"C烘干后,进行分析鉴定。
2.2.3
2- 溴.4.硝基甲苯的合成
800C
Scheme 2.3
在100mL三口烧瓶安装HBr气体收集装置,内加磁子,分别加入0.25mol
对硝基甲苯及0.59还原铁粉,水浴加热至70~90’c,在搅拌下,缓慢滴入15.25mL
液溴(20分钟),并在此温度下反应1.5小时。继而,加入375mL 10%NaOH冷
溶液,搅拌,过滤沉淀,弃去上清液。再加入125mL冰醋酸,加热,使沉淀融
化,搅拌,充分混和两相,用冰浴冷却至5"C,弃去上层清液。再加入250mL 10
%的醋酸溶液重复上一步骤。最后,加入250mL 1%NaOH水溶液,搅拌,沉淀,
抽滤,并用大量水洗涤。40"(2干燥。
2.2.4苯基嘧啶氨衍生物的合成
L:--鬯岁一 R《≯;j宅凡
K2calCO’3淼100。C篙18-24h[≯!j宅&
78- 88%
Y=CH.N:X=I.Br
R1:H.一N03:
R2:2龇啶基、鲫比啶基、2一毗嗪基、2破喃基,2-噻吩基、2-噻唑基、苯基
R3:H,- CHs;
Scheme 2- 4
在100mL带有橡胶塞及进出气口的三口烧瓶中分别加入1.0mmol 上述22.2
制备的氨基化合物,1.1.5retool 芳基卤代物,0.25retool
CttI,2retool K2C03,并
用N2置换瓶中的空气3~4次。用针管分别注入5mL二氧六环以及0.25ret ool
DMEDA。搅拌,回流反应20小时,冷却至室温,连续用乙酸乙酯萃取3次,
合并有机相,过滤,MgS04干燥,用旋转蒸发仪浓缩,柱层析分离。
2.2.5苯胺衍生物的合成
R:2一吡啶基、鲫比啶基,2一吡嗪基、2歧喃基、2· 噻吩基,2.噻唑基、苯基
Scheme 2- 5
在100mL三口烧瓶中分别加入0.01tool 上述2.2A制备的硝基化合物,0.019
活性炭,O.5mg六水三氯化铁以及6mL甲醇,0.2mol 65%的水合肼,继续回流
反应6~8h。减压蒸去甲酵,析出物质用乙醇重结晶。
2.2.6对氯甲基苯甲酰氯的合成
a对溴甲基苯甲酸的合成
Scheme 2- 6
在250mL单口瓶中分别加入O.05mol 对甲基苯甲酸,O.06mol 溴代琥珀酰亚
胺,0.19过氧苯甲酰和50mL三氯甲烷,加热至回流,反应7小时。冷却至室温,
抽滤,并用大量水冲洗,得白色固体。60~70℃烘干。
b对羟甲基苯甲酸的合成
在100mL单口瓶中加入O.01raol 对溴甲基苯甲酸,20mL水,加热搅拌至回
流,反应3小时。缓慢冷却至室温后移入冰箱2~8℃冷藏6小时左右,抽滤,
得白色晶体,滤液浓缩后移入冰箱冷藏,抽滤。如此反复2~3次,合并产品。
e对氯甲基苯甲酰氯的合成
在100mL单口瓶中加入2.59对羟基苯甲酸,10mL二氯甲烷,10raL亚硫酰
氯,回流5h,减压蒸出亚硫酰氯及二氯甲烷,剩余物冰箱冷冻过夜(或减压蒸
馏。再冰箱冷冻),析出白色晶体。
2.2.7酰氨衍生物的合成
R:2一吡啶基、3一吡啶基、2- 吡嗪基、2一呋喃基.2一噻吩基、2一噻唑基、苯基,
Scherae 2.7
在25raL单口瓶中分别加入l mmol 上述2.2.5制备的氨基化合物,5mLTHF,
2ret ool TEA。室温条件下,向反应体系中缓慢滴加溶有l mmol 对氯甲基苯甲酰
氯的四氢呋喃溶液2mL。TLC跟踪,约l h后反应物完全消失。随后,再向反应
体系中滴加约15mL乙醇,同时产生沉淀。抽滤,并用约100mL乙醇洗涤。75~
80℃烘干。
2.2.8伊马替尼碱及其衍生物的合成
3.1实验结果
3.1.1烯胺酮衍生物
(1)3-(---錾氨基,-l —(3一蚍啶基,-2一丙烯一1一酮
浅黄色片状晶体,产率:92.6l %,熔点:81.5~82.2"0(5c献值【l l :82~84
℃)。元素分析(计算值)/%:C 68.06(68.16),H6.72(6.86),N 15.95(15.90);1R,
o/cm~:3032(u=C哟,2S04[u∞CHN(CH3h],[641(uC=O),i 367(uC- N):OC—MS,
m/e:177(M+l +);159;98;1HNMR,6:9.096(3.乙酰吡啶2位氢,1H,s),
8.688、8.681(3.乙酰吡啶6位氢,l H,d),8.246、8.224(3.乙酰吡啶4位氢,
IH,d) ,7.879、7.848( - CHO- CH=CH- 。l H,d) ,7.410、7.398、7.391、丁379
(3,乙酰吡啶5位氢,l H,q),5:703、5.671(- CHO- CH=CH.,l H,d),3.198、
2.969(一CHO—CH=CH—N(C基3)2,6H,d)。
(2)3.(二甲基氨基)一1一(2-毗啶基)-2一丙烯.1.酮
深黄色片状晶体;产率:89.12%,熔点:127.6~128.8"0(文献值[ 21:127~
1309C)。元素分辑(计算值)肠:C67.95(68,l 甄H6.92(6,s蛾N 15.7805。90);
IR,o/em- 1:3016H(u。C),2821加∞CHN(CH3)2] ,16410C=O),16120)c=o,
13630C却:GC-MS,m/e=177(M+1);133;98;42。1HNMR,8:8.690、
3.684<2.乙酰啦睫6位氢,l H,d),8.082、8, 010(2- 乙酰毗碇3位氢,IH,d),
7.875~7.820(- cHO.CH=CHl 及2.乙酰吡啶3位氢,2H,ra),7.490、7.473、7.454、
7.443(2一乙酰毗啶5位氢,1H,q),5.702、5,668(- CHO—CH=CH- ,IH,d),
3.2l O、2.998(· CHO- CH=CH- N(CH3)2,6H,d)。
3.210、2.968(- CHO.CH=CH- N(CH3)2,6H,d)。
3.1.2嘧啶氨衍生物
(1)4- (3.吡啶基)嘧啶.2· 胺∞
白色晶体,产率;95.3%,熔点;189.7~191,I' C(文献值用:186~188"C):
元素分析(计算值),%:C 62.63(62.78),H4.52(4.68),N 32.41(32.54)。
(2)4- (2· 吡啶基1嘧啶.2· 胺
白色粉末,产率:52.16%,熔点:132.2~133"C(文献值四:136.5~138"C)。
元素分析(计算值)/%:C62。6(62.78),H 4.57(4.68),N32.46(32.54)。
(3)4- (2.毗嗪基)嘧啶.2· 胺0Ⅵ
浅黄色楞柱状晶体,产率:78.5%,熔点:212.4~213"C。元素分析(计算
值)嬲:C55.37(55.48),H3.98(4.07),N40.34(40.44)。
(4)4· (2- 呋哺基)嘧啶- 2一胺
灰白色晶体,产率:70.71%,熔点:199.8~200.9' 12。元素分析(计算值)
肋:C59.53(59.62),H4.29(4.38),N 26.01(26.07)。
(5)4- (2一噻吩基)嘧啶- 2· 胺
白色颗粒状晶体,产率:72.5%,熔点:187.3~187.7℃。元素分析(计算
值)/*Au C54.11(54.22),H3.87(3.98),N 23.60(23.71)。
(6)4- (2一噻唑基)嘧啶_2一胺
乳黄色晶体,产率:41.23%,熔点:160.6~161.5"C。元素分析(计算值)
崩:C4207(47.18), H3.280.39),N31.39(31.44)。
(7)4- 苯基嘧啶.2.胺 ∞
白色针状晶体,产率:79.3%,熔点:163.6~164.I' C(文献值闱:162~163
℃)。元素分析(计算值)/%:C 70,08(70.16),H5.18(5.30),N 24.46(24.54)。
3.1.3
2.溴.4.硝基甲苯
乳黄色针状晶体,产率:89.5%,熔点:75r2~76.2℃(文献值嘿77~78
℃)。元素分析(计算值)膨:C 38,90(38.92),H2.77(2.80),N6.44(6,48)。
3.1.4苯基嘧啶氨衍生物及铜催化的c.N偶联产物
(1)N- (2· 甲基- 5- 硝基苯基).4一(3.毗啶基)嘧啶- 2- 胺
黄色粉末状晶体,产率:86%,熔点:194.4~195.1℃(文献值【sl :194""199
(10)N- 苯基.(4.苯基嘧啶)- 2.胺
熔点:122~124"0;元素分析(计算值),%:C 77.68(77.71),H5.36(5。30),N
16.86(16.99);1HNMR(400Mt- Iz,CDCb):8(ppm)7.08G J=7.2Hz, 1H),7.19@J=
4.8 Hz,l 岣,7,38(t,J=7.8 Hz,卿,7.52化J=3.0 Hz,4H),7.72(d,J=10.8 Hz, 2H),
8.09—8.08(rn,2H),8.49(s,l 均;IR(cm-2):3432,3254,3t13,1609, t580, 1557, 1494,
1438,1403,1333,752,690;MS m/z:247(M+),246(M· 1)。
( 11) 二苯基胺
9N囝
熔点:52~54"C;元素分析(计算值)粥:C 85.1t(85.17),H 6.42(6.55),N
8.37(8.28);1HNMR( 400 MHz,CDCl 3):6(ppm)5.63(s,1I- I),6.93—7.26(br m,10H);IR
(cm一1):3435,3095,3070,3050,1598,1506,1490,1382,13 15,878,862,694.MS
m/z:169(M+)' 141,115,83,77,66,51。
3.1.5苯胺衍生物
(1)岳甲基张f4.(3一毗啶基)2· 嘧啶基l苯基-I≯二胺
黄色或金黄色晶体,产率:83.8%,熔点:140~141。C(文献值【8l :140~143
℃)。元素分析(计算值)搦:C69.14(69.29),H5.31(5.45),N25.20(25.25)。
(2)6-甲基水【4.(2.毗啶基)2.嘧啶基l苯基· l' 3-二胺
亮黄绿色针状晶体,产率:75.3%,熔点:126,O~127.5℃。元素分析(计
算值),%;C 59.20(59.34),H4.51(4.62),N24.60(24.72)。
3.1.6对氯甲基苯甲酰氯
(1)4- (溴甲基)苯甲酸
白色粉末,产率:83.2%,熔点:223~226"C(文献值[ 91,,228~232"C),元
素分析(计算值)/%:C44.52(44.68),H3.t60.28)。
(2)4- (羟基甲基1苯甲酸
白色粉末,产率:89.5N,熔点:183~155"C。元素分析(计算值)搦:C
63.05(63.15),H5.17(530)。
(3)4- (氯甲基)苯甲酰氯 ∥
白色粉末,产率:77.2%,熔点:29~32"C。元素分析(计算值)惕:C
50.75(50.83),H3.07(3,20)。
3.1.7酰氨衍生物
(1)禾(氯甲基)- N- {4· 甲基- 3- f4- (3- 毗啶基)2_嘧啶氨基l 苯基}苯早酰胺
白色粉末,产率:96.6%,熔点:156~158"C。元素分析(计算值)/%:C
63.39(63.51),H4.32(4.40),N 12.69(12,88)。
(7)4- (氯甲基)- N- {4一甲基- 3- 14· (2· 噻唑基)2- 嘧啶氨基】苯基)苯甲酰胺
黄绿色粉末,产率:89.5%,熔点:175.2~178.4℃。元素分析(计算值)瞄:
C60.42(60.61),H4.Io(4.t6),N 15.96(16, 07)。
3.1.8伊马替尼碱及其衍生物
(1)N-{4-甲基-孓I删比啶3)2-嘧啶氨基1苯基)· 4.I仕甲基.1.哌嗪基)甲基】苯甲酰胺
}iM}i、孔l。I-_。
白色粉末,产率:91.4%,熔点:207.6~210.8"C。(文献值132,舻章】:206.209
℃)。元素分析(计算值),%:C 69.88(70.56),H6.085(6.33),N 19.32(19.86);1H
NMR( 400 MHz,DMSO-, d6):8(ppm)10.19(s,l 旧,9.28(s,l }D,9, 02(s,l i d,8.69(d,J
=4.0 Hz,1H),8.52(d,J=5.2 Hz,1H),8.480,J=8.0 Hz,1H),8.08(s,l h3,7.90(也J
=8.0 Ha, 2H),7.55—7.43(m,5I- 1),7.20(d, J=8.8 Hz,1H),3.52(s,21-D,2.34(bs,8I-I),
2.22(s,3tt),2.15(s,3H),;IR(cm“):3412,3291,2969,2966,2935,2804,2720,1630,
1590,1534,1509,1480,1452,1418,1384,1350,1009,831,763,703,669。
乳白色粉末,产率75.3%,熔点:210~212。C。元素分析(计算值),%:C
69.71(69.98),H5.65(5,87),N 17.25(17.49)·
(4)4-I(1氢-咪唑基)甲基l ,Ⅳ-件甲基善【轴p毗啶基)2-嘧啶氨基l 苯基}苯甲酰胺
白色(略带黄色)粉末,产率75.3%,熔点:200~203。0。元素分析(计算
值)膈:C69.99(70.27),H4.88(5.02),N21.01(21.24).
(5)Ⅳ_14.甲基- 3.(4- 苯基- 2一嘧啶氨基)苯基1- 4- (哌啶基一1- 甲基)苯甲酰胺
灰白色粉末,产率88.6%,熔点:202~207。C。元素分析(计算值),%:C
75.20(75.44),H6.38(6.54),N 14.49(14.66)。
(6)Ⅳ- 【4.甲基.3一(4- 苯基· 2- 嘧啶氮基)苯基l _4- (吗啉甲基)苯甲酰胺
黄白色粉末,产率98.4%,熔点:200~206"C。元素分析(计算值>嬲;C
72.46(72.63),H5.89(6.10),N14.29(14.60)。
3.2讨论
我们从简单、易得的原料出发,共计十步反应,合成出了Imati ni b碱,总产
率达到45.4%(其中对氯甲基苯甲酰氯按100' , 4计算)。纵观整个合成路线,核
心有三点。(1)3- 乙酰毗啶是所有原料中最昂贵的,因此我们对这一步的反应
做了相应的条件实验,并咀92.61%的产率得到了化合物3(化合物编号见Scheme
】.5)。(2)硝基的还原(即化合物8的合成)在整食路线中占有较为重要的地
位,它起着承上启下的作用,因为它的下一步较为容易,而上一步相对来说成本
高,较难得到,且它的合成方法又较多,所需试剂的成本与操作难易程度也不同,
因此如何选择这一步的合成方法。成为整条路线的成本控制关键步骤之一。对此,
我们做了仔细的选择工作。(3)本路线最为突出的一点就是,采用铜催化的C- N
偶联反应合成了关键化合物7,产率达到86%。这一方法的开创与使用,从根本
上改变了起始原料的种类,降低了原料成本,而且避免了剧毒物质氨基氰的使用,
从而为大规模生产奠定了基础。同时,在所有合成步骤中化合物7的合成也是最
为复杂的一步,是本路线的核心控制步骤,对其方法我们做了仔细的研究。
其它各步反应相对来说较为容易,均按传统方法合成。反应产率均在85%
以上。下面,我们者重对以上三个核心步骤加以讨论。
3.2.1烯胺酮衍生物的合成研究
3.乙酰吡啶在惰性溶剂中存在酮式与烯醇式的互变,由于DMF—DMA上的
两个甲氧基非常活泼,易于离去,当3.乙酰吡啶烯醇式羟基上的氢与DMF- DMA
上甲氧基的氧以氢键缔合(以虚线表示)的同时,便增强了碳.氧键的断裂,并
迸一步降低了DMF.DMA分子中a.碳上的电子密度,成为3.乙酰毗啶上碳负离
子的进攻中心,当3.乙酰吡啶上的碳负离子与Q.炭接近到~定程度,a· 碳便与
负碳上的一对电子逐渐形成一个微弱的键(以虚线表示),瞬时形成一个不稳定
的六元环(过渡态T1)。当负碳进一步接近a,碳时,a.碳.氧键断裂并带走3·
乙酰吡啶烯醇式羟基上的氢,以甲醇的形式离去。同时3.乙酰毗啶烯醇式羟基氧
上的一对电子转移到碳上,再次形成羰基,得到过渡态T2和T3。然后T3再消去
一分子的甲醇得目标产物m。其机理如下所示。
结晶溶剂,石油醚作为洗涤剂对产品进行提纯。
3。2.2硝基还原方法的选择
关于硝基的还原方法比较多,例如;P《C/H2还原、Fe/HCI还原、Fe/HAc
还原、SnCl 2/HC! 、Zn/NH4C1/H20还原、水合肼还原等,根据不同的合成需要常
常选用不同的方法。依据我们的实验结果,采用Pd/C/H2还原,虽然产率高,后
处理简单,但是成本与操作都相对较高。Fe、sn还原法,虽然相对便宜,但后
处理需要多次萃取,操作麻烦,产率受到影响。Zn/NI- hCI/H20还原是最近几年
才发展起来的,代表了硝基的绿色还原方法。其优点为:成本低、产率高、无污
染、反应时间短。但后处理也需要多次萃取,较为繁琐。因此,我们最终放弃这
一方法。而水合肼还原,包括各种水合肼,金属(或金属离子0反应体系,都能
较好的催化硝基化合物的还原反应。通过比较水合肼/Reney Ni 、水合肼/Pd/C、
水合肼/Mg/HAc、水合肼序eCl ;C等还原体系,我们最终选择了成本最低、产率
较好、后处理最简单的水合肼序eCl gC还原体系,并以83.8%的产率完成了6.
甲基.Ⅳ.【4一(2一毗啶基)2一嘧啶基】苯基.1,3一二胺的合成。
3.2.3铜催化的芳香杂环胺与芳基卤代物的C- N偶联反应
到目前为止,关于铜催化的C- N偶联反应机理已有五种[ 10- 131,2005年,
Buchwa/d提出7最新的反应机理Ij 41.但这些机理都或多或少的存在着局艰性。
结合前人的研究结果以及我们的实验现象与结果,我们提出了以下可能的反应机
理( Scheme 3- 2)。由表3- 2可以看出,在缺少铜催化剂或配体的条件下,反应都
难以迸行。对此,我们认为CuI在没有配体存在的条件下,在反应体系中溶解度
较低而不利于反应底物的进一步接触,反应难以进行;而只有配体,没有铜催化
剂的反应体系,反应底物因其活性较低,反应亦不能进行。当配体DMEDA加
入到反应体系后,反应溶液的颜色立即变为绿色,反应约20小时后,反应物转
化完全。这一现象与结果说明,DMEDA与CuI形成配合物A【’41,配合物A与
配合物B之间存在动态平衡,因为过量的DMEDA会降低反应产率。这样,通
过先形成配合物A以后,较弱的电子给体,例如,碘代苯、2.氨基_4一苯基嘧啶,
香杂环胺顺利地转化为目标产物。除铜盐的种类、配体、碱以及溶剂外,催化体
系的浓度也是偶联反应能否进行的关键因素。同时,以此方法合成了Ⅳ- (2- 甲基
一5一硝基苯基)- 4一(3,吡啶基)嘧啶一2一胺,这是我们在合成Imati ni b的路线中最关键
的一步。此外,依据试验数据,我们提出了相应的反应机理,但其正确性有待进
【l 】Tseng S S,Dusza J只Epst ei n J W.Preparati on of 4- phenyl - l ,2- di hydroi mi dazo
【l ,5- a] pyri mi di ne- 8一carboxami des and anal ogs嚣ant i hypert ensi ve and anxi ol yt i c
agents【P】.US 4888345,1989.
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E Preparat i on of
4, 5,6· substi tuted
2- pyri mi di nami nes as al l ergy i nhi bi tors,anti asthmati es,and hypogl yeemi cs唧.EP
233461,1987.
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of Some NewTri azol i no[4,3-a]pyri mi di nes,Pyrazol o[3,4一d]pyri dazi nes,Isoxa-
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