一种平喘药中间体1_1_环丙烷二甲醇的制备_张珍明

一种平喘药中间体1,1-环丙烷二甲醇的制备
张珍明1,3,李润莱2,李树安1,黄龙玉1,叶静逸1,朱宏宇1
(1.淮海工学院江苏省海洋资源开发研究院,江苏连云港222005;
2.香港科技大学化学工程及生物分子工程系,中国香港;
3.中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州221116)
摘要:以与氢溴酸为原料、硫酸二乙酯-醋酸为催化剂,回流10h合成二溴新戊二醇,收率为91.7%;以二溴新戊二醇与锌粉为原料、乙醇-水为溶剂合成1.1-环丙烷二甲醇,最佳条件是:n(二溴新戊二醇)∶n(锌粉)=1∶1.05,反应温度80℃(微回流),反应时间7h,收率为87.3%,纯度为98.7%,并用元素分析、IR和1 H NMR对1.1-环丙烷二甲醇结构进行了表征。
关键词:平喘药 中间体 1,1-环丙烷二甲醇 制备 
中图分类号:TQ223.16  文献标识码:A
  1,1-环丙烷二甲醇为合成平喘药物孟鲁司特钠[1-2]的重要中间体。孟鲁司特钠是一种高效、低毒、安全性好的平喘抗炎和抗过敏药,临床上用于成人和儿童哮喘的预防和长期,改善慢性气道炎症,改善和保护肺功能,控制哮喘症状,是目前哮喘防治药物发展的重要方向[3-5],但其价格较贵[6]。
目前,1,1-环丙烷二甲醇的合成方法文献报道较少,主要有以下3种合成方法:1)先以烯烃为原料经三步反应得硒砜,然后在碱性条件下,硒砜与丙二酸酯反应得1,1-环丙烷二甲酸酯,最后用氢化锂铝还原得目标产物[7]。该法反应步骤较多,总产率不高,使用过量摄入对身体有害的硒元素有机化合物[8]。2)是在相转移催化剂催化下,丙二酸二乙酯与1,2-二氯(溴)乙烷反应生成1,1-环丙烷二甲酸二乙酯,再用三氯化铝催化,用金属氢化物还原得1,1-环丙烷二甲醇[9]。该法还原时催化剂和还原剂用量大,成本高,产生大量三氯化铝废液。3)由α-卤代醛和丙二酸酯在弱碱催化下得到卤化亚烷基丙二酸酯,在乙醚中用氢化锂铝还原得1,1-环丙烷二甲醇[10-11]。该法原料和催化剂价格均较高。
笔者以硫酸二甲酯为溶剂,用与氢溴酸为原料,常压下加热回流反应生成二溴新戊二醇,然后在乙醇中,二溴新戊二醇与锌反应,生成1,1-环丙烷二甲醇。1 实 验
1.1 主要仪器
SGWX-4熔点测定仪;PE2400-1元素分析仪,美国PE公司。日本岛津LC-10ADVP型液相谱仪,谱柱C18柱(4.6mm×250mm,5μm),流动相:磷酸二氢铵0.025mmol/L(磷酸调节pH至2.4)∶乙腈=90∶10(体积比),流速0.5mL/min,柱温40℃,检测波长210nm;1,1-环丙烷二甲醇:0.5mg/mL,流动相溶解,1,1-环丙烷二甲醇保留时间为5.497min。Bruker-VECTOR22傅里叶红外光谱仪(KBr压片)。Bruker AVANCE AV 400核磁共振波谱仪
(TMS为内标,D
溴代环丙烷2O
为溶剂)。
1.2 二溴新戊二醇的合成
向装有电动搅拌棒、分水器(上接回流冷凝管)、温度计的250mL四口烧瓶中加入依次加入20g(0.146mo1),68g(0.40mol)47%HBr,搅拌,滴加16.6g(0.108mol)
(C
2H5
2SO4
,加热升温至115℃时回流,回流2h后,滴加3.2g(0.054mol)冰醋酸,继续回流8h,
  收稿日期:2013-01-30;修改稿收到日期:2013-08-12。
作者简介:张珍明(1964-),女,硕士,教授,从事药物合成和绿有机合成研究。E-mail:zhenming_zhang@163.com。
基金项目:国家海洋公益性行业科研专项(201305007),江苏省高校科研成果产业化推进项目(JHB2011-60),江苏省六大人才高峰资助项目(2009年),连云港市产学研联合研究项目(CXY1212),江苏省海洋资源开发研究院开放课题(JSIMR201203)。
第30卷第5期2013年9月
精 细 石 油 化 工
SPECIALITY PETROCHEMICALS
停止反应。减压蒸馏反应后溶液,蒸出液体后可得到有点橘黄的黏稠状固体。然后用水和乙醇的混合液(水/醇(体积比)=1/20)水洗去副产物,再重结晶,过滤,干燥,得产物35.4g,以投入获得二溴新戊二醇的实际质量与理论质量之比计算收率。
1.3 1,1-环丙烷二甲醇的合成
在装有温度计、机械搅拌器、球形冷凝管的三口烧瓶中加入20g(0.076mo1)二溴新戊二醇、64mL(1.044mo1)95%乙醇,32mL(1.78mo1)蒸馏水,搅拌,缓慢加入5.2g(0.080mo1)锌粉,加热到80℃时回流,保温搅拌7h,反应毕,冷却,真空抽滤,滤饼溴化锌固体溶于水中,用活性炭吸附杂质和素,可以得到无透明溶液,再将此溶液蒸发除去水分,静止冷析,固体粉碎,得副产品白溴化锌。滤液减压蒸馏出乙醇和水,静置,过滤,得微黄滤液1,1-环丙烷二甲醇,用旋转蒸发仪旋蒸得6.8g,以投入二溴新戊二醇获得
1,1-环丙烷二甲醇的实际质量与理论质量之比计算收率。
2 结果与讨论
2.1 性质与结构表征
二溴新戊二醇。白晶状固体,收率为91.7%,m.p.:112~113℃(文献值[12]:109℃);元素分析按C5H12O4计算的理论值,%(测定值,%):C 22.93(22.90),H 3.85(3.82);IR,σ/cm-1:3 298(s),2 952(m),1 460(w),1 056(s)。
1,1-环丙烷二甲醇。无液体,沸点157~159℃(10.1kPa)(文献值[13]:95~98℃(665Pa);纯度:98.7%;元素分析按C5H10O2计算的理论值,%(测定值,%):C 58.80(58.61),H9.87(9.82);IR,σ/cm-1:3 478(s),2 980(m),1 456(w),1 038(s);1 H NMR,δ:4.686(2H,s,He、Hf),3.384(4H,s,Hc、Hd),0.385(4H,s,Ha、Hb)。产物的IR和1 H NMR见图1和图2。2.2 反应条件对二溴新戊二醇收率的影响2.2.1 投料摩尔比对产物收率的影响
以与氢溴酸为原料合成二溴新戊二醇的理论物质的量比为1∶2,保持用量、催化剂用量、反应温度、反应时间、操作步骤和操作方法不变,只改变氢溴酸的投入量,以考察原料投料摩尔比对产物收率的影响,如表1所示。
由表1可见:保持的用量不变,随着氢溴酸量的增加,产物收率先增后减。与氢溴酸的较佳原料配比(摩尔比)为1∶2.7。表1 与氢溴酸投料摩尔比对产物收率的影响
图1 1,1-环丙烷二甲醇的红外光谱
图2 1,1-环丙烷二甲醇的氢核磁共振谱2.2.2 催化剂组成对产物收率的影响
保持原料用量、催化剂用量、反应温度、反应时间、操作步骤和操作方法不变,分别使用硫酸二乙酯-醋酸、硫酸-醋酸、硫酸二乙酯、硫酸和醋酸为催化剂,以考察催化剂对产物收率的影响,如表2所示。
表2 催化剂组成对产物收率的影响
n(催化剂)/mol
硫酸二乙酯硫酸醋酸
收率,%0.108 0.054 91.7
0.108 0.054 85.90.108 72.5
0.108 64.2
0.054 77.9
  从表2可见:用硫酸二乙酯、硫酸和醋酸分别作催化剂时,单催化剂中醋酸的催化效果最好,二溴新戊二醇收率为77.9%,分别用硫酸二乙酯与
3   精 细 石 油 化 工2013年9月
醋酸、硫酸与醋酸组合催化剂时,催化活性好于单催化剂,而硫酸二乙酯与醋酸按一定比例组合催化时产物收率最高(91.7%),因此,选择硫酸二乙酯-醋酸作为与氢溴酸合成二溴新戊
二醇催化剂。
2.2.3 组合催化剂用量对产物收率的影响保持原料用量、醋酸用量、反应温度、反应时间、操作步骤和操作方法不变,改变硫酸二乙酯用量以考察硫酸二乙酯-醋酸组合催化剂物质的量之比对产物收率的影响,结果如表3所示。
表3 组合催化剂物质的量之比对产物收率的影响
  从表3可见:随着硫酸二乙酯用量的增加,产物的收率增大,当n(硫酸二乙酯)∶n(醋酸)=1∶2时,收率为91.7%,而硫酸二乙酯用量继续增加时,产物增加不明显,所以,选择硫酸二乙酯-醋酸组合催化剂较佳物质的量之比为2∶1。2.2.4 反应时间对产物收率的影响
保持原料用量、催化剂用量、反应温度、反应时间、操作步骤和操作方法不变,考察反应时间对产物收率的影响,结果如表4所示。
表4 反应时间对产物收率的影响
  由表4可知:产物收率先随反应时间的增长而增加,反应10h,产物的收率达最大;反应时间超过10h后,产率有所下降,可能是反应时间增长,副产品增多,因此,确定较佳反应时间为10h。
2.3 反应条件对1.1-环丙烷二甲醇收率的影响2.3.1 投料摩尔比
该反应为二溴新戊二醇分子自身环合而得产物1.1-环丙烷二甲醇,但若投料比控制不当,反应除了生成目标产物,还可能发生两分子半缩合或两分子环合,使目标产物产量降低。保持二溴新戊二醇用量、溶剂用量、反应温度、反应时间、操作步骤和操作方法不变,改变锌粉的投入量,考察原料投料摩尔比对产物收率的影响,结果如表5所示。
表5 投料摩尔比对产物收率的影响
  二溴新戊二醇与锌粉反应的理论物质的量比为1∶1。从表5可见:二溴新戊二醇与锌粉合成1.1-环丙烷二甲醇的较佳摩尔比为1∶1.05。2.3.2 温度对产物收率的影响
以乙醇与水为溶剂
,保持原料用量、溶剂用量、反应时间、操作步骤和操作方法不变,考察反应时间对产物收率的影响,结果如表6所示。
表6 反应温度对产物收率的影响
  从表6可见:随反应温度升高,产物的收率呈上升趋势,80℃时反应液回流温和,产物收率为87.3%;当大回流时,产物的收率反而下降,可能因为大回流乙醇部分蒸出,反应温度上升到85℃,导致副产物
(1,1,4,4-四羟甲基环己烷)增加,产物收率降低。所以,确定此反应的较佳反应温度为80℃。
2.3.3 反应时间对产物收率的影响
反应中锌粉稍过量,反应时间主要取决于锌粉的剩余量。反应时间对反应的影响见表7。
表7 反应时间对产物收率的影响
  由表7可见:随着反应时间增长,产物收率升高。反应时间在7h时,产率达最大87.3%。继续增加反应时间,因生成结晶样副产物,使收率降低。因此,确定较佳反应时间为7h。
3 结 论
以硫酸二乙酯与醋酸为组合催化剂、与氢溴酸为原料加热回流生成的二溴新戊二醇,在乙醇与水作混合溶剂中被锌粉还原合成1,1-环丙烷二甲醇,二步反应总收率为80.1%(以计),纯度为98.7%,而文献[12]报道总收率仅为50%~55%。此工艺反应步骤少、收率高、原料成本低,避免使用价格高的氢化锂铝作还
第30卷第5期张珍明,等.一种平喘药中间体1,1-环丙烷二甲醇的制备 
原剂和用量大难于后处理的三氯化铝作催化剂,因此,为绿生产工艺,有一定的工业应用价值。
参 考 文 献
[1] Li J J,Johnson D S,Sliskovic D 
R,等.当代新药合成[M].施小新,秦川,译.上海:华东理工大学出版社,2005:210-
211.[2] 陈瀛,
杨健.孟鲁司特钠合成路线图解[J].中国医药工业杂志,2009,40(1):64-
66.[3] 陈强,
何美娟,刘建梅.白三烯与哮喘关系研究进展[J].实用儿科临床杂志,2008,23(16):1284-
1286.[4] Sampson A,Holg
ate S.Leukotrience modifiers in the treat-ment of asthma[J].British Medical Journal,1998,316(5):1257-
1258.[5] 白国峰.孟鲁司特钠老年人支气管哮喘的疗效观察
[J].中国医药指南,2010,8(8):76-
78.[6] 应红霞.
白三烯受体拮抗剂孟鲁司特钠儿童中重度哮喘的疗效观察[J].中国全科医学,2009,12(3):245-246.[7] Bagnoli L,Scarponi C,Testaferri L,et al.Prep
aration ofboth enantiomers of cycloprop
ane derivatives from the reac-tion of vinyl selenones with di-(-)-bornyl malonate[J].Tetrahedron:Asymmetry
,2009,20:1506-1514.[8] 姚晓芬.硒对人体健康影响的研究进展[
J].硅谷,2008,(18):17-
18.[9] Itoh O,Kohmura Y,Ichikawa Y,et al.The chemistry 
of1,3-glycol derivatives III The Preparation of 1,1-Bis(1-hydroxyalkyl)cyclopropanes and Their Halogenation[J].Bulletin of the Chemical Society of Japen,1980,53(1):146-
153.[10] Verhe R,Courtheyn D,Kimpe N D et al.Sy
nthesis of 1,1-bis(hydroxymethyl)cyclopropanes[J].Organic Prepa-rations and Procedures International:The New Journal forOrg
anic Synthesis,1981,13(1):13-18.[11] 邱飞.1,1-
环丙二甲醇明合成[
J].现代化工,2009,29(10):41-
43.[12] 曹凤坤.
反应型阻燃剂二溴新戊二醇的制备及其应用的研究[J].河北化工,1997(2):19-
20.[13] Wright M E,Allred G D,Wardle R B,et al.Poly
merscontaining ringstrain energy:New monomers and poly-mers based on cyclopropane,norbornadiene,and quadri-cyclane[J].The Journal of Organic Chemistry,1993,58:4122-
4126.STUDIES ON PREPARATION 
OF1,1-BIS(HYDROXYMETHYL)CYCLOPROPANE 
ASINTERMEDIATE FOR A ANTIASTHMATIC 
DRUGZhang Zhenming1,3,Li Runlai 2,Li Shu’an1,Huang 
Longyu1,Ye Jingyi 1,Zhu Hongyu1
(1.Jiangsu Development Research Insititute of 
Marine Resources,Huaihai Institute of Technology,Lianyungang222005,Jiangsu,China;2.Department of Chemical and Biomolecular Engineering,Hong Kong University of Science and Technology,Hong Kong,China;3.School of Envirinment Science and Spatial Informatics,China University 
of Mining Technology,Xuzhou221116,Jiangsu,China)Abstract:Refluxing for 10h,2,2-bis(bromomethyl)-1,3-propanediol was synthesised at y
ield of91.7%from pentaery
thritol and bromohydric acid with diethylsulfate and acetic acid as catalysts.Then at the molar ratio of 1∶1.05and 80℃,1,1-bis(hydroxymethyl)cyclopropane was obtainedthrough reacting 2,2-bis(bromomethyl)-1,3-propanediol with zinc powder in ethanol-water mediumfor 7h.The yield and purity 
were 87.3%and 98.7%respectively.The structures were characterizedby elementary analysis,IR and 1 
H NMR.Key 
words:antiasthmatic drug;intermediate;1,1-bis(hydroxymethyl)cyclopropane;preparation04   精 细 石 油 化 工2013年9月

本文发布于:2024-09-21 00:31:49,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/3/352951.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:收率   产物   反应   用量   催化剂   反应时间
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议