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一种合成7-硝基吲哚的方法

阅读:808发布:2021-04-13

专利汇可以提供一种合成7-硝基吲哚的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种合成7-硝基吲哚的方法,邻硝基苯胺与羟胺、氯 醛 缩合生成的肟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 生成肟基中间体;肟基中间体在酸性物质的存在下7-硝基靛红;7-硝基靛红在溶剂中经过 硼 氢化钠和氯化锆体系还原得到产品7-硝基吲哚。本发明合成7-硝基吲哚的方法经过三步得到产物,生产周期得到了显著的缩短,提高了产能,所用物料简单易得,成本低,反应条件温和,适合工业化大生产,同时还原步骤中使用硼氢化钠和四氯化锆体系代替硼烷,避免了剧毒、易燃易爆的原料,更加安全环保。,下面是一种合成7-硝基吲哚的方法专利的具体信息内容。

1.一种合成7-硝基吲哚的方法,其特征在于:所述反应式如下:
具体步骤如下:
步骤一:羟胺与氯缩合生成肟,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,再在性条件下解生成化合物2肟基中间体;
步骤二:步骤一得到的肟基中间体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;
步骤三:步骤二得到的7-硝基靛红在溶剂中经过氢化钠和氯化锆体系还原得到产品
7-硝基吲哚。
2.根据权利要求1所述的7-硝基吲哚的方法,其特征在于:步骤一中所述氯醛为水合氯醛或三氯乙醛,所述羟胺为盐酸羟胺或硫酸羟胺,所述干燥剂为硫酸钠或硫酸镁,所述酸性物质为盐酸或硫酸,所述溶剂为水、甲苯中的一种或两种,邻硝基苯胺与氯醛的摩尔比为1:
1 3,邻硝基苯胺与羟胺的摩尔比为1:1 5,邻硝基苯胺与干燥剂的摩尔比为1:1 40,邻硝基~ ~ ~
苯胺与酸性物质的摩尔比为1:0.5 1.5,溶剂用量为邻硝基苯胺的5-60倍重量,反应温度为~
30 100℃。
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3.根据权利要求1所述的7-硝基吲哚的方法,其特征在于:步骤二中所述酸性物质为硫酸、盐酸、醋酸、多聚磷酸、甲磺酸、对甲苯磺酸、三氟化硼乙醚中的一种,所述肟基中间体与酸性物质的摩尔比为1:1 20,所述反应温度为20 110℃。
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4.根据权利要求1所述的7-硝基吲哚的方法,其特征在于:步骤三中所述溶剂为四氢呋喃、乙醚、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚中的一种或几种,7-硝基靛红与硼氢化钠的摩尔比为1:1 5,7-硝基靛红与氯化锆的摩尔比为1:1 4,溶剂用量为7-硝基靛红的5-30倍重量,反~ ~
应温度为0 40℃。
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5.根据权利要求2所述的7-硝基吲哚的方法,其特征在于:所述氯醛为水合氯醛,所述羟胺为盐酸羟胺,所述干燥剂为硫酸钠,所述酸性物质为盐酸,所述邻硝基苯胺与氯醛的摩尔比为1:2.5,所述邻硝基苯胺与羟胺的摩尔比为1:2.5,所述邻硝基苯胺与干燥剂的摩尔比为1:20,所述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℃。
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6.根据权利要求3所述的7-硝基吲哚的方法,其特征在于:所述酸性物质为硫酸,所述肟基中间体与酸性物质的摩尔比为1:3,反应温度为75 80℃。
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7.根据权利要求4所述的7-硝基吲哚的方法,其特征在于:所用溶剂为四氢呋喃,7-硝基靛红与硼氢化钠的摩尔比为1:1.8,7-硝基靛红与氯化锆的摩尔比为1:3.5,溶剂用量为
7-硝基靛红的20倍重量,反应温度为0 5℃。
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说明书全文

一种合成7-硝基吲哚的方法

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)和皮癣,类湿关节炎,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,再经过金属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℃。
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[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、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℃。
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[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。
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