HK1087111B

HK1087111B - 制备烟碱醛的方法

Info

Publication number: HK1087111B
Application number: HK06107301.3A
Authority: HK
Inventors: H-H．博克尔; M．布兰德纳; L．甘策尔特; R．克尼里姆
Original assignee: 默克专利股份有限公司
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2004-03-27
Publication date: 2008-08-15

Description

制备烟碱醛的方法

本发明涉及通过还原对应的烟酸吗啉酰胺制备烟碱醛的方法。

烟碱醛是工业有机化学中重要的中间体或终产物。适当取代的衍生物、例如芳基烟碱醛尤其是高附加值终产物合成的重要中间体，或者本身是这样的终产物，特别用于农作物保护，例如杀真菌剂、杀虫剂、除草剂或农药，或者用于制备高药学活性的物质。因此，大规模生产这些化合物的经济方法一直受到关注。

作为醇与羧酸之间不稳定的氧化态，醛一般是难以获得的。芳族醛特别容易氧化为对应的羧酸或者在碱性条件下歧化得到醇和羧酸。在烟碱醛衍生物的还原性制备中，作为额外的副反应发生二氢吡啶的还原。有从文献可知的制备方法描述羧酸衍生物的选择性还原直到醛阶段。这些方法一般要求冷却反应混合物，目的是最小化过度还原。还原烟酸衍生物的特殊方法也是已知的。因而例如，DE-A10005150描述制备5-芳基烟碱醛的方法，该方法借助催化氢化还原对应的5-芳基烟酸。

H.C.Brown和A.Tsukamoto在J.Am.Chem.Soc.81，p.502(1959)中描述过施用氢化三乙氧基锂铝还原烟酰胺。不过，低反应温度被描述为在这里是不可缺少的，收率低于理论值的90％。其他已知的还原制备烟碱醛的方法如下所示。

No.	反应步骤数	烟酸衍生物	还原剂	反应条件	收率	文献
No.	反应步骤数	烟酸衍生物	还原剂	反应条件	收率	文献	1	2	二乙基酰胺		室温15min	99％	J.Am.Chem.Soc.48(2000)11995-11996
2	3	腈	DiBAH(氢化二异丁基铝)	甲苯-50℃2.5hr	96％	J.Org.Chem.64，26(1999)9658-9667	1	2	二乙基酰胺		室温15min	99％	J.Am.Chem.Soc.48(2000)11995-11996
2	3	腈	DiBAH(氢化二异丁基铝)	甲苯-50℃2.5hr	96％	J.Org.Chem.64，26(1999)9658-9667	3	3	腈	K戊基-(9)-硼杂二环壬烷	THF 25℃	96％	Tetrahedron Letters30，28(1989)3677-3680
4	3	腈	DiBAH	甲苯-12℃	70％	J.Med.Chem.36，8(1993)953-966	3	3	腈	K戊基-(9)-硼杂二环壬烷	THF 25℃	96％	Tetrahedron Letters30，28(1989)3677-3680
4	3	腈	DiBAH	甲苯-12℃	70％	J.Med.Chem.36，8(1993)953-966	5	2	酰肼			70％	J.Am.Chem.Soc.74(1952)5796
6	3	N-甲酰苯胺		THF 0℃	65％	Angew.Chemie 65(1953)525	5	2	酰肼			70％	J.Am.Chem.Soc.74(1952)5796
6	3	N-甲酰苯胺		THF 0℃	65％	Angew.Chemie 65(1953)525	7	3	腈	DiBAH	THF 0℃	62％	J.Med.Chem.35，21(1992)3784-3791
8	3	磺酰肼		160℃乙二醇	61％	J.Am.Chem.Soc.80(1958)862	7	3	腈	DiBAH	THF 0℃	62％	J.Med.Chem.35，21(1992)3784-3791
8	3	磺酰肼		160℃乙二醇	61％	J.Am.Chem.Soc.80(1958)862	9	3	腈	DiBAH	THF	61％	J.Med.Chem.34，9(1991)2922-2925
10	2	伯酰胺		室温12hr	53％	THL 32，41(1991)6903-6904	9	3	腈	DiBAH	THF	61％	J.Med.Chem.34，9(1991)2922-2925
10	2	伯酰胺		室温12hr	53％	THL 32，41(1991)6903-6904	11	2	N-甲氧基-N-甲基酰胺	DiBAH	THF-100℃	51％	Heterocycles 53(2000)2183-2190

由此可见，已知的方法要么要求昂贵的试剂(实例No.1、3、10)、使用不可在工业数量上获得的原料(实例No.1、3、11)、只能用其本身需分三步制备的腈进行(实例No.2、3、4、7、9)，要么要求低温(实例No.2、4、11)。从收率观点来看，只有实例No.1、2和3是有经济价值的。如果考虑试剂成本，那么只有实例No.2的方法可行。不过，后者要求始于烟酸的三个反应步骤，并且依赖于低温的维持。

惊人地，本专利申请的发明人现已发现，如果所采用的原料是对应的吗啉酰胺，那么在标准条件下(室温，大气压)还原可以得到烟碱醛，收率事实上是定量的。烟酸及其衍生物的吗啉酰胺是前所未知的醛前体。

本发明因而涉及制备烟碱醛的方法，其特征在于用于还原的原料是对应的吗啉酰胺。所述方法优选地是在室温下和没有压力下(在大气压下)进行的。

这里，按照本发明所优选的还原剂是氢化烷氧基铝锂，含有一至三个烷氧基基团。通式为LiAlH_(4-n)(OR)_n，其中n可以是1、2或3。适合的基团是直链或支链脂族基团，例如甲基、乙基和叔丁基。尤其是，选择LiAlH(OEt)₃，还原是成功的。同样适合作为本发明制备方法还原剂的是相当便宜的LiAlH₃(OEt)。

在优选的实施方式中，式I的烟酸吗啉酰胺

其中

R¹’、R¹”各自彼此独立地表示H、Hal、A、OA、CH₂R²或Ar，

R²表示OA或NA₂，

A表示具有1-10个C原子的不分支或分支烷基，其中一个或两个CH₂基团可以被O或S原子和/或-CH＝CH-基团代替和/或1-7个H原子可以被F代替，

Ar表示不饱和、部分或完全饱和的、单或多环的、碳环或含有杂原子O、N、S的杂环系统，它是未取代的或者被Hal、A、OA、NA₂、NO₂、NASO₂A、SO₂NA、SO₂A单或多取代，以及

Hal表示F、Cl、Br或I，

作为原料被还原为式II的烟碱醛

这里，上述基团优选地具有下列含义：

R¹’、R¹”各自彼此独立地表示H、Hal、A、OA、CH₂R²或Ar，其中A、Ar、Hal和R²具有下述含义之一。R¹’、R¹”尤其是氢、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、氟、氯、溴、碘、苯基或者邻-、间-或对-取代的苯基。R¹’特别优选地是对-氟苯基或溴，R¹”同时是氢。

Hal表示氟、氯、溴或碘，优选氟、氯或溴。

R²表示OA或NA₂，其中A具有上下文所示含义。

A表示烷基，是不分支(直链)或分支的，具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个C原子。

A优选地表示甲基，此外还有乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基，此外还有戊基、1-、2-或3-甲基丁基、1，1-、1，2-或2，2-二甲基丙基、1-乙基丙基、己基、1-、2-、3-或4-甲基戊基、1，1-、1，2-、1，3-、2，2-、2，3-或3，3-二甲基丁基、1-或2-乙基丁基、1-乙基-1-甲基丙基、1-乙基-2-甲基丙基、1，1，2-或1，2，2-三甲基丙基，此外例如优选三氟甲基。

A非常特别优选地表示具有1-6个C原子的烷基，优选甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、三氟甲基、五氟乙基或1，1，1-三氟乙基。

此外，A表示环烷基，优选环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基或2，6，6-三甲基二环[3.1.1]庚基，但是同样表示单或二环萜烯，优选对-薄荷烷、薄荷醇、蒎烷、冰片烷或樟脑，其中包括每种已知的立体异构形式，或者金刚烷基。就樟脑而言，它表示L-樟脑和D-樟脑。

Ar表示不饱和、部分或完全饱和的、单或多环的、碳环或含有杂原子O、N、S的杂环系统，它是未取代的或者被Hal、A、OA、NA₂、NO₂、NASO₂A、SO₂NA、SO₂A单或多取代。优选的环状系统是未取代或取代的苯基、萘基或联苯基，尤其优选苯基、邻-、间-或对-甲苯基、邻-、间-或对-氰基苯基、邻-、间-或对-甲氧基苯基、邻-、间-或对-氟苯基、邻-、间-或对-溴苯基、邻-、间-或对-氯苯基，此外优选2，3-、2，4-、2，5-、2，6-、3，4-或3，5-二氟苯基、2，3-、2，4-、2，5-、2，6-、3，4-或3，5-二氯苯基、2，3-、2，4-、2，5-、2，6-、3，4-或3，5-二溴苯基、2-氟-4-溴苯基、2，5-二氟-4-溴苯基。

本发明醛合成所特别优选的原料是5-(4-氟苯基)烟酸吗啉酰胺和5-溴烟酸吗啉酰胺。

本发明因此还涉及烟酸吗啉酰胺、优选5-(4-氟苯基)烟酸吗啉酰胺或5-溴烟酸吗啉酰胺制备对应烟碱醛的用途。

本发明此外涉及作为本发明合成原料的5-(4-氟苯基)烟酸吗啉酰胺和5-溴烟酸吗啉酰胺。

根据本发明的反应一般是在惰性溶剂中进行的。适合于上述反应的惰性溶剂的实例有烃类，例如己烷、石油醚、苯、甲苯或二甲苯；醚类，例如二乙醚、二异丙醚、四氢呋喃(THF)或二烷；二醇醚，例如乙二醇二甲醚(二甘醇二甲醚)；或者所述溶剂的混合物。特别优选醚类，尤其是四氢呋喃。

溶剂的量不是关键，一般每g原料可以加入5g至500g、优选10g至100g溶剂。

依赖于所用条件，上述反应的反应温度在约-10℃与200℃之间，一般在-10℃与100℃之间，尤其是在0℃与50℃之间，但是优选10℃至40℃，特别优选室温。

依赖于所用条件，反应时间在几秒钟与数小时之间，优选在1分钟与3小时之间。不过，根据本发明的反应一般将在0.1至1.5小时后是反应非常完全的。

出于本发明的目的，“所用条件”用来表示烟酸吗啉酰胺的取代方式、溶剂的类型与用量、还原剂的类型与用量、反应持续时间、反应温度和进行反应的其他细节，例如反应容器的搅拌器速度或其他属性。

一般而言，本发明还原为醛的结束通过适合的分析方法来确定，例如薄层色谱或HPLC，终止还原。

借助常规后处理步骤除去溶剂后，例如向反应混合物加入水或酸并萃取，可以得到根据本发明的烟碱醛。随后进行蒸馏或结晶可能是有利的，以供进一步纯化产物。

用作本发明方法原料的烟酸吗啉酰胺可以借助本身已知的方法制备，如文献所述(例如标准著作，例如Houben-Weyl，Methoden derorganischen Chemie(有机化学方法)，Georg-Thieme-Verlag，Stuttgart)，确切而言在已知适合于所述反应的反应条件下进行。不过，也可以利用这里没有详细提到的本身已知的变化。

一般而言，按照下述方法：使用适合的试剂，例如亚硫酰氯，将烟酸转化为酰氯，随后与所需的胺反应，得到酰胺。

为了保护取代基在本发明反应和/或随后的后处理步骤期间免于不需要的反应，酌情采用保护基团，在还原烟酸吗啉酰胺之后再次除去。保护基团的使用方法例如Theodora W.Green，Peter G.M.Wuts：Protective Groups in Organic Synthesis，3rd Edition，John Wiley& Sons(1999)所述。

即使没有进一步的实施方式，也假定本领域技术人员将能够在最广泛的范围内应用上述说明。优选的实施方式因此应当仅被视为说明性披露，绝对不是限制性的。

实施例1：从5-(4-氟苯基)吡啶-3-羧酸吗啉酰胺制备5-(4-氟苯基)烟碱醛

(a) 前体5-(4-氟苯基)吡啶-3-羧酸的合成

首先，通过Suzuki偶联(N.Miyaura，A.Suzuki，Chem.Rev.95，2457(1995))制备5-(4-氟苯基)吡啶-3-羧酸，在本身已知的反应条件下使5-溴烟酸与对-氟苯代硼酸(都是商业上可获得的)反应，得到5-(4-氟苯基)吡啶-3-羧酸。

(b1)5-(4-氟苯基)吡啶-3-羧酸吗啉酰胺的合成-变化1

首先在200ml甲苯中加入25.6g 5-(4-氟苯基)吡啶-3-羧酸，然后在室温下加入25.1g亚硫酰氯。然后将混合物在90℃下加热18小时，随后蒸馏除去未反应的亚硫酰氯和一些溶剂。用甲苯补足馏出的体积之后，在80至100℃下加入12.4g吗啉，2小时后冷却反应混合物。加入氢氧化钠溶液调节pH为8，用甲苯萃取分离产物。用活性炭脱色和蒸馏除去溶剂后，剩下27.7g 5-(4-氟苯基)吡啶-3-羧酸吗啉酰胺，为固体(熔点：100-102℃，收率：理论值的81％)。

(b2) 5-(4-氟苯基)吡啶-3-羧酸吗啉酰胺的合成-变化2

向14.3g 5-溴烟酸吗啉酰胺的100g THF溶液加入1.2gPd[P(Ph)₃]₄和7.6g对-氟苯代硼酸。随后滴加8.0g Na₂CO₃的25g水溶液，同时在65℃下搅拌。16小时后，将反应混合物冷却，在旋转蒸发器中蒸发。将残余物溶于二氯甲烷，加入活性炭，过滤混合物。反复用水萃取滤液，在旋转蒸发器中蒸发，得到15.7g残余物，根据HPLC，包含89％5-(4-氟苯基)吡啶-3-羧酸吗啉酰胺(净收率：理论值的93％)。从乙酸乙酯中重结晶，得到8.0g 5-(4-氟苯基)吡啶-3-羧酸吗啉酰胺，HPLC纯度为99.6％(理论值的53.3％)。

(c) 5-(4-氟苯基)烟碱醛的制备

将6.0g来自实施例1(b)的5-(4-氟苯基)吡啶-3-羧酸吗啉酰胺溶于30ml THF，在30℃至35℃下历经10分钟加入57g 13.6％LiAlH(OEt)₃的THF溶液。1小时后，加入30ml 12.5％硫酸，分去有机相。将水相用硫酸调节pH为1，用甲基叔丁基醚萃取数次。然后合并有机相，用水萃取一次，然后蒸发，留下4.3g残余物，5-(4-氟苯基)吡啶-3-甲醛的含量为97重量％(收率：理论值的98％)。

实施例2(实施例1的对比例，使用哌啶酰胺代替吗啉酰胺)：从5-(4-氟苯基)吡啶-3-羧酸哌啶酰胺制备5-(4-氟苯基)烟碱醛

将36.7g 10％LiAlH₄溶液用75g THF稀释，然后在0℃下加入8.88g乙酸乙酯与75g THF的混合物。在-7℃下，加入6.8g 5-(4-氟苯基)吡啶-3-羧酸哌啶酰胺的24.7ml THF溶液。3小时后，将混合物加入到190g 10％硫酸中。用氢氧化钠溶液调节pH为3，然后蒸馏基本除去THF。用甲基叔丁基醚萃取，蒸发，留下2.6g固体(根据HPLC，含量为67面积％，相当于理论值的36％)。

实施例3：从5-溴吡啶-3-羧酸吗啉酰胺制备5-溴烟碱醛

(a) 5-溴吡啶-3-羧酸吗啉酰胺的合成

将50.4g 5-溴烟酸和87.5g吗啉在200ml二甲苯中加热至回流，蒸馏除去所生成的水。冷却后，将反应混合物用10％氢氧化钠溶液萃取三次，然后用水萃取两次。蒸馏除去二甲苯后，使残余物从乙酸乙酯中重结晶。干燥后的收率为19.2g(理论值的28.3％)。熔点80℃。

(b) 5-溴烟碱醛的制备

将1.75g氢化铝锂粉末悬浮在64g THF中。随后滴加5.9g乙酸乙酯与28g THF的混合物，同时冷却。30分钟后，将该反应混合物在0℃至10℃下滴加到5.0g来自实施例3(a)的5-溴吡啶-3-羧酸吗啉酰胺的30g THF溶液中(这相当于还原剂的150％过量)。1小时后，将反应混合物倒入35ml 12％硫酸中，将有机相蒸发至干。从MTB醚中重结晶，干燥，得到1.91g产物(理论值的55.7％)。熔点95℃。

从实施例1与2各自的反应收率对比可以看到，烟酸哌啶酰胺的使用导致显著更差的反应，它是一种供替代选择的烟酰胺，但是在结构上与吗啉酰胺很接近。相反，吗啉酰胺的使用能够达到更好的收率，即使是还原剂大大过量(实施例3)于正确化学计量的情况下也是如此(实施例2)，其中使用哌啶作为胺组分。

Claims

1、还原制备烟碱醛的方法，其特征在于该还原所采用的原料是式I的烟酸吗啉酰胺

其中

R¹’、R¹”、各自彼此独立地表示H、Hal、A、OA、CH₂R²或Ar，

R² 表示OA或NA₂，

A表示具有1-10个C原子的不分支或分支烷基，其中一个或两个CH₂基团任选被O或S原子和/或-CH＝CH-基团代替和/或1-7个H原子任选被F代替，

Ar表示不饱和、部分或完全饱和的、单或多环的碳环或含有杂原子O、N、S的杂环系统，它是未取代的或者被Hal、A、OA、NA₂、NO₂、NASO₂A、SO₂NA、SO₂A单或多取代，以及

Hal表示F、Cl、Br或I。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于所用原料是5-(4-氟苯基)烟酸吗啉酰胺。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于所用原料是5-溴吡啶-3-羧酸吗啉酰胺。

4、根据权利要求1至3任一项的方法，其特征在于所用还原剂是LiAlH(OEt)₃、LiAlH₂(OEt)₂或LiAlH₃(OEt)。

5、根据权利要求1的式I的烟酸吗啉酰胺在还原制备对应烟碱醛中的用途。

6、5-(4-氟苯基)烟酸吗啉酰胺。