技术领域
[0001] 本
发明属于化学合成技术领域,具体涉及一种7-硝基吲哚的方法。
背景技术
[0002] 7-硝基吲哚是一种重要的医药化工原料,具有很强的
生物活性和药理活性,是多种药物分子的重要中间体。如
专利WO2018033082A1报道用于流感病毒
抑制剂,WO2018134213A1中用于JAK1选择性抑制剂,其它如微管蛋白的小分子双重抑制剂(参见文献Bioorganic and Medicinal Chemistry, 2018, vol. 26, p. 96 - 106),以及用于新型抗
肿瘤药物(参见Journal of Medicinal Chemistry, 1999, vol. 42, p. 3789 -
3799)和
牛皮癣,类
风湿关节炎,强直性脊柱炎等免疫性
疾病(参见European Journal of Medicinal Chemistry, 2019, vol. 167, p. 37 - 48)等。
[0003] 目前文献报道的合成7-硝基吲哚的主要方法可以分为以下四类:1、第一类方案(Bartoli吲哚合成法)反应式如下:
Organic Letters,2013, vol. 15,p. 4730 – 4733以及Tetrahedron,2008, vol.
64; p. 568 – 574报道使用1,2-二硝基苯为原料与乙烯基格氏
试剂通过Bartoli方法关环得到7-硝基吲哚,但其有如下几方面缺点:(1)原料1,2-二硝基苯是剧毒、易爆品,市场上没有大量原料供应;(2)该反应需要在零下60度以下进行,条件苛刻,不适合工业化大生产;
(3)收率较低,造成成本偏高。
[0004] 2、第二类方案(Fischer吲哚合成方法)反应式如下:专利EP2366687报道了利用经典的Fischer法关吲哚环,但其有如下几方面缺点:(1)该方法路线共5步反应,生产周期长,产能低;(2)第一步用到重氮化这样的危险反应,存在安全隐患;(3)最后一步脱羧需要接近200度的高温,不适合大生产。
[0005] 3、第三类方案的反应式如下:该方案是文献 Journal of the American Chemical Society,2009,vol. 131,p.12898 – 12899报道了7-氯吲哚经过钯催化与亚
硝酸钠偶联生成7-硝基吲哚的方法,缺点在于原料7-氯吲哚不易得,且购买价格高,同时用到的钯催化剂和膦配体价格昂贵,整条路线的原料成本太高。
[0006] 4、第四类方案的反应式如下:该方案是专利US4506078A中报道用2,3-二硝基
甲苯为原料,经两步反应得到产品。但其有如下几方面缺点:(1)原料市场上无大量供应;(2)原料存在爆炸性风险,反应有安全隐患;(3)关环需要高温高压,反应条件苛刻,不适合大生产。
[0007] 以上合成7-硝基吲哚的方法,存在着路线长、反应条件苛刻以及成本高等问题,不符合工业化大生产的要求。
[0008] 专利CN105732462A报道了利用一种Sandmeyer反应合成7-卤代靛红,再经过
碱金属
硼氢化物体系还原合成7-卤代吲哚的方法,但利用此路线合成7-硝基吲哚的方法尚未见文献报道,这主要因为是硝基作为一种易被还原基团,很难找到一种合适的还原剂避免过渡还原的副产物,收率较低。所以亟待开发了一种新的还原体系,解决了这一问题。
发明内容
[0009] 本发明的目的是提供一种合成7-硝基吲哚的方法,具有操作简便,反应条件温和,成本低,适合大工业化生产。
[0010] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为:本发明的目的在于提供一种7-硝基吲哚的方法,所述反应式如下:具体步骤如下:
步骤一:羟胺与氯
醛缩合生成肟,然后与化合物1邻硝基苯胺在酸性物质和干燥剂的作用下在
溶剂中发生亲核取代反应,再在碱性条件下
水解生成化合物2肟基中间体。其中,氯醛选自水合氯醛和三氯乙醛的一种,邻硝基苯胺与氯醛的摩尔比为1:1 3;羟胺选自
盐酸羟~
胺和
硫酸羟胺的一种,邻硝基苯胺与羟胺的摩尔比为1:1 5;反应中所加入的干燥剂选自硫~
酸钠和
硫酸镁的一种,邻硝基苯胺与干燥剂的摩尔比为1:1 40;酸性物质为盐酸和硫酸的~
一种,邻硝基苯胺与酸性物质的摩尔比为1:0.5 1.5;所述溶剂为水、甲苯中的一种或两种,~
溶剂用量为邻硝基苯胺的5-60倍重量;反应
温度为30 100℃。
~
[0011] 步骤二:化合物2在酸性物质的存在下,肟基化合物通过芳族环的亲核加成至C=N双键而环化得到化合物3,即7-硝基靛红。其中,所用酸性物质为硫酸、盐酸、
冰醋酸、多聚
磷酸、甲磺酸、
对甲苯磺酸、三氟化硼乙醚中的一种,化合物2与酸性物质的摩尔比为1:1 20;~
反应温度为20 110℃。
~
[0012] 步骤三:化合物3在溶剂中经过硼氢化钠和氯化锆体系还原得到产品化合物4,即7-硝基吲哚。其中,化合物3与硼氢化钠的摩尔比为1:1 5,化合物3与氯化锆的摩尔比为1:1~
4,所用溶剂为四氢呋喃、乙醚、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚中的一种或几种,溶剂用量为~
化合物3的5-30倍重量;反应温度为0 40℃。
~
[0013] 优选地,在步骤一中,氯醛为水合氯醛,邻硝基苯胺与氯醛的摩尔比为1:2.5;羟胺为盐酸羟胺,邻硝基苯胺与羟胺的摩尔比为1:2.5;干燥剂为硫酸钠,邻硝基苯胺与干燥剂的摩尔比为1:20;酸性物质为盐酸,邻硝基苯胺与酸性物质的摩尔比为1:1.3;所用溶剂为水,溶剂用量为邻硝基苯胺的30倍重量;反应温度为40 45℃。~
[0014] 优选地,在步骤二中,所用酸性物质为硫酸,化合物2与酸性物质的摩尔比为1:3;反应温度为75 80℃。
~
[0015] 优选地,在步骤三中,化合物3与硼氢化钠的摩尔比为1:1.8,化合物3与氯化锆的摩尔比为1:3.5;所用溶剂为四氢呋喃,溶剂用量为化合物3的20倍重量;反应温度为0 5~℃。
[0016] 与
现有技术相比,本发明的优点在于:(1)本发明的合成方法从邻硝基苯胺出发,经过三步得到产物,避免使用格氏试剂、亚硝酸钠或者贵金属催化剂,所用物料简单易得、成本低,即市场供应充足,物料成本上有极大的优势。
[0017] (2)与现有技术路线相比,本发明合成7-硝基吲哚采用三步反应,生产周期得到了显著的缩短,且操作简便,无低温、高压或氢化等危险反应,反应条件温和,产能上具备优势,适合大工业化生产。
[0018] (3)本发明的7-硝基靛红的还原采用硼氢化钠和氯化锆的体系,与传统的硼烷或者硼氢化钠加三氟化硼的条件相比,首先没有高毒易爆的硼烷生成,整个操作更加简便、安全。其次,硝基基团在别的硼氢化钠-
路易斯酸体系中容易被过渡还原,收率偏低,而硼氢化钠和氯化锆形成的络合物不会还原硝基,有助于提高反应收率,增加产能。
具体实施方式
[0019] 以下结合
实施例对本发明作进一步详细描述。
[0020] 实施例1:化合物4的合成和中间体的制备步骤一:肟基中间体2的制备
向3L的四口反应瓶中,在搅拌条件下依次加入邻硝基苯胺 (50g, 0.36mol),水合氯醛(149g, 0.9mol),盐酸羟胺(63g, 0.9mol),硫酸钠(1022g, 7.2mol),2mol/L盐酸 (234mL)和水(1500mL),加毕,升温至40 45℃,机械搅拌24h,HPLC检测原料在3%以下时停止反应,~
趁热过滤,用45℃左右的热水淋洗三次,60℃鼓风干燥16小时,得到黄色固体67 g,HPLC纯度97.4%,收率88%。
[0021] 步骤二:7-硝基靛红3的制备向500mL反应瓶中加入98%浓硫酸 45mL,升温至75 80℃,将肟基中间体2 (45g,~
0.215mol)分批加入浓硫酸中,加料
温度控制在75 80℃,加料毕,在此温度下继续搅拌2小~
时,HPLC监测反应完全。自然降温至室温,将反应液倒入180mL冰水中,过滤,
滤饼用水淋洗3次,50℃鼓风干燥16h,得黄色固体30 g,收率72%,HPLC纯度98.6%。
[0022] 步骤三:化合物4的合成向250mL反应瓶中加入7-硝基靛红3(10g, 0.052mol)和四氢呋喃(200mL),分批加入硼氢化钠(2.4g,0.061mol),冰浴冷却下,分批加入四氯化锆(42.4g,0.182mol)。升至室温反应18h,HPLC监测原料消失。向反应瓶中缓慢滴加1mol/L盐酸(50mL),搅拌30分钟,加入乙酸乙酯(100mL),加入100mL水,过滤出不溶物,滤液静置分层,有机层用100mL水洗涤,浓缩得土黄色粗品,用乙酸乙酯和正庚烷重结晶得到黄色晶体7.2g,收率86%,纯度98.2%。
[0023] 实施例2:化合物4的合成向250mL反应瓶中加入7-硝基靛红3(8g, 0.042mol)和四氢呋喃(80mL),分批加入硼氢化钠(3.1g,0.082mol)。冰浴冷却下,分批加入四氯化锆(37.2g,0.16mol)。在0-5℃下搅拌
18h,向反应瓶中缓慢滴加1mol/L盐酸(70mL),搅拌30分钟,加入130mL乙酸乙酯和100mL水,静置分层,有机层用100mL水洗涤,浓缩得土黄色粗品,用乙酸乙酯和正庚烷重结晶得到黄色晶体5.4g,收率79%,纯度98.1%。。
[0024] 实施例3:化合物4的合成向250mL反应瓶中加入7-硝基靛红3(13g, 0.067mol)和四氢呋喃(260mL),分批加入硼氢化钠(3.1g,0.082mol)。冰浴冷却下,分批加入四氯化锆(46.8g,0.2mol)。升至室温反应
18h,向反应瓶中缓慢滴加1mol/L盐酸(40mL),搅拌30分钟,加入80mL乙酸乙酯和100mL水,静置分层,有机层用100mL水洗涤,浓缩得土黄色粗品,用乙酸乙酯和正庚烷重结晶得到黄色晶体8.9g,收率82%,纯度97.9%。
[0025] 对比例:化合物4的合成向250mL反应瓶中加入7-硝基靛红3(8g, 0.042mol)和四氢呋喃(80mL),分批加入硼氢化钠(3.1g,0.082mol)。冰浴冷却下,三氟化硼四氢呋喃溶液(45g,0.16mol)。在0-5℃下搅拌18h,向反应瓶中缓慢滴加1mol/L盐酸(70mL),搅拌30分钟,加入130mL乙酸乙酯和100mL水,静置分层,有机层用100mL水洗涤,浓缩得土黄色粗品,用乙酸乙酯和正庚烷重结晶得到黄色晶体3.7g,收率55%,纯度98.1%。
[0026] 除上述实施例外,本发明还包括有其他实施方式,凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案,均应落入本发明
权利要求的保护范围之内。