技术领域
[0001] 本
发明涉及从式(V)的二烷基缩
酮衍
生物开始
[0002]
[0003] 以高产率制备氨基芳基硼酸和氨基杂芳基硼酸及其式(I)的酯的方法[0004]
背景技术
[0005] 硼酸衍生物广泛使用于有机合成中用于
碳-碳键的形成。在Suzuki偶联中，芳基卤化物和硼酸芳基或乙烯基酯或硼酸使用Pd(PPh3)4进行偶联(N.Miyaura,T.Yanagi和A.Suzuki Synth.Commun.1981,11,513)。三氟甲磺酸芳基酯也是有效的偶联搭档(T.Ohe,N.Miyaura和A.Suzuki J.Org.Chem.1993,58,2201)。
[0006] 硼 酸 衍 生 物 已 经 在 天 然 产 物 合 成 (P.Rocca 等 Tetrahedron Lett.1993,34,7919)、材料合成(J.P.Sauvage等Tetrahedron Lett.1993,34,5125)、多(亚芳基)聚合(T.I.Wallow等.J.Am.Chem.Soc.1991,113,7411)以及低聚芳
烃液晶制备(J.W.Goodby等.J.Mater.Chem.1993,3,821)的过程中使用。这种化学作用的一个重要特征为硼酸一般而言是相对无毒的且是空气和湿气稳定的化合物。
[0007] 有机芳基硼酸、杂芳基硼酸及其衍生物可以通过以下不同的合成路径来获得：双(频哪醇合)二硼(B2pin2)与芳基卤化物和乙烯基卤化物的交叉偶联(Miyaurap硼化反应)或者通过使用硼酸三烷基酯的芳基锂或芳基镁化合物的转化然后通
过酸水解(T.Leermann,F.R.Leroux,F.Colobert Org.Lett.2011,13,4479-4481)。
[0008] 然而，上述用于制备有机芳基硼酸和杂芳基硼酸的合成方法存在一些限制，主要在于存在一些与所使用的反应条件不相容的官能团。例如，氨基基团的存在可干扰有机
金属化合物的形成。因此应用多种合成方案、使用不同的氨基保护基团以制备氨基芳基硼酸和氨基杂芳基硼酸以及酯。
[0009] 美国
专利申请2008/269523A1描述了使用二苯甲酮将溴氨基芳基和溴氨基杂芳基基质保护为亚氨基衍生物的可能性。
[0010] 可替代地，CN102367260A描述了使用溴氨基杂芳基化合物的叔-丁基
氧基羰基衍生物(t-BOC衍生物)的可能性。
[0011] 此外，氨基基团还可以被保护为N,N-二苄基衍生物或N,N-三甲基
硅烷基衍生物，所述N,N-二苄基衍生物为通过催化加氢可以去除的官能团(参见US7196219B2)，所述N,N-三甲基硅烷基衍生物在湿气下不稳定(Tetrahedron Lett.2003,44(42),7719-7722)。
[0012] 不幸的是，按比例放大的上述这些合成方法具有一些重大的缺点，因为以千克的规模进行操作，从来不可能获得US2008/269523A1所描述的总产率(即38-66％)，而在为了获得高于90％的转化率进行的非常长的反应时间(数天)下只有相当低的产率(约2-10％)。
[0013] 与在US2008/269523A1中描述的缺乏再现性相关联的主要问题是由于亚氨基衍生物的形成；事实上，在上述专利申请的
实施例1-10中描述的二苯甲酮和氨基芳基或氨基杂芳基衍生物之间的反应产生非常低的产率。
[0014] 已经考虑其它参数用于解决该问题，如水的存在，所使用的催化剂和
溶剂。特别的，水的存在为已知的用于制备亚氨基衍生物的关键，因为水的存在可以对反应的平衡产生负面影响。
[0015] 在较大规模下较长的反应时间也可以说明较低/变化的产率，因为苛刻反应条件的长时间应用可以明显地导致降解。
[0016] 虽然对于该意料不到的行为的原因并不是完全清楚，为了在较大规模下(kg或mt)获得合理的反应速率而不牺牲所描述的方法的益处，而需要改善在US2008/0269523A1中所描述的方法。
[0017] 最后，在CN102367260A中描述的保护
试剂碳酸二叔丁基酯已知为强毒性(如果吸入致命)、易燃、在湿气下不稳定，这使得其特别不适合于工业使用。
[0018] 因此，需要提供在大规模下以高产率制备氨基芳基硼酸和氨基杂芳基硼酸的改进方法，所述方法使用无毒性且易于处理的试剂。
发明内容
[0019] 现已出乎意料地发现用于制备溴氨基芳基化合物或溴氨基杂芳基化合物的亚氨基衍生物的新合成方法，所述方法以高产率提供相应的硼酸和酯。
[0020] 本发明的方法公开于以下的示意图中。
[0021]
[0022] 因此本发明的目标为用于制备氨基芳基硼酸和氨基杂芳基硼酸及其式(I)的酯的方法，
[0023]
[0024] 其中
[0025] 表示芳基或杂芳基基团；
[0026] R2选自H、Cl、F、C1-C3烷基和C1-C3烷氧基；优选R2为H。
[0027] R选自H、C1-C2烷基或与其它R一起形成式 的环；
[0028] 其中R7为H或C1-C3烷基。
[0029] 所述方法包括下式(V)的二烷基缩酮衍生物，
[0030]
[0031] 其中R1为C1-C2烷基；
[0032] R5和R6为芳基；
[0033] 与式(II)的溴氨基芳基化合物或溴氨基杂芳基化合物之间的缩合反应[0034]
[0035] 其中 和R2如上所定义，
[0036] 以提供相应的式(III)的溴亚氨基衍生物，
[0037]
[0038] 其中 和R2、R5和R6如上所定义。
[0039] 如本文所用的术语“C1-C3烷基”是指具有1至3个碳
原子的直链或支链烷基并包括正丙基和异丙基、乙基和甲基。
[0040] 术语“C1-C2烷基”是指具有1-2个碳原子的烷基并包括乙基和甲基。
[0041] 根据本发明的术语“芳基”是指芳香族单碳环和多碳环体系，其中在多环体系中的各个碳环可以通过单键彼此稠合或连接。合适的芳基包括，但不限于，苯基、
萘基和联苯基。
[0042] 根据本发明的术语“杂芳基”是指4至8元单环，其包括碳原子和一个或多个杂原子，所述杂原子选自N、O和S。合适的杂芳基基团包括，但不限于，吡啶、吡嗪、咪唑、吡唑、吡喃、三唑。
[0043] 根据
现有技术的公知方法可以获得式(V)的二烷基缩酮衍生物，如例如在Greene T.W.等的Protecting groups in Organic synthesis,Wiley,Third Edition.中描述的方法。
[0044] 通常地，二烷基缩酮衍生物通过式R5R6C＝O的酮与式HC(OR1)3的原
甲酸三烷基酯(任选地在酸催化剂的存在下)的反应而获得，其中R1、R5和R6如上所定义。
[0045] 根据本发明的实施方案，浓度在1.5mol/l和3.5mol/l之间，优选大约2.5mol/l的酮(优选二苯甲酮)与相对于所述酮摩尔比在1.0和2.0之间，优选摩尔比为1.5的原甲酸三烷基酯(优选原甲酸三甲基酯或原甲酸三乙基酯)，任选地在酸催化剂的存在下反应。
[0046] 本领域技术人员已知的任何
酸化合物可以用作酸催化剂。酸催化剂的实施例为
硫酸、
盐酸、磺酸(如
对甲苯磺酸一水合物、对甲苯磺酸
铁盐)、或酸性离子交换
树脂(如+Serolit红H)。
[0047] 根据本发明的优选的酸催化剂为对甲苯磺酸一水合物。
[0048] 根据本发明的方法，该反应可以在
有机溶剂(优选式R1-OH的醇溶剂或溶剂的混合物)中，在40℃至150℃之间的
温度下(优选在回流温度下)进行1至5小时之间的一段时间。
[0049] 在上述反应中使用的溶剂的混合物优选为醇溶剂和有机溶剂的混合物，所述醇溶剂更优选为式R1-OH的醇，其中R1如上所定义，所述有机溶剂如直链，环状或支链烃，直链或环状(聚)醚或酯，优选甲苯、1,4-二噁烷、二甘醇二甲基醚或二甲苯。
[0050] 根据本发明的还更优选的实施方案，该保护反应在介于3和2之间的体积比的式R1-OH的醇溶剂和甲苯的混合物中进行。
[0051] 本发明的式(V)的二烷基缩酮衍生物可以被分离或者在下一步骤中可以直接使用而无需进一步纯化。优选地，所述衍生物不被分离而之后通过蒸馏潜在的未反应的起始材料和所述醇溶剂而去除，所述二烷基缩酮衍生物与式(II)的溴氨基芳基化合物或溴氨基杂芳基化合物直接缩合。
[0052] 根据本发明，所述酮和所述式(II)的溴氨基芳基化合物或溴氨基杂芳基化合物之间的摩尔比在0.75和2之间，优选在1和1.25之间。
[0053] 根据本发明的实施方案，缩合反应在有机溶剂中(优选选自四氢呋喃、甲基四氢呋喃、甲苯、1,4-二噁烷、己烷、环己烷、庚烷和/或它们的混合物的
非质子溶剂)，在温度介于70℃和140℃之间(优选在100-120℃之间)进行。
[0054] 根据本发明的更优选的实施方案，所述缩合反应在甲苯中进行，还更优选在6至24小时之间的一段时间进行，然后通过介于反应混合物的总体积30％和40％之间的体积蒸馏而部分除去。
[0055] 由此获得的残留物可以通过使用本领域技术人员公知的纯化技术(如沉淀、结晶等)进行分离。优选地，式(III)的亚氨基衍生物在醇溶剂中或在脂肪族烃溶剂中(更优选在C1-C4链烷醇或庚烷、己烷或甲基环己烷中，还更优选甲醇或庚烷中)通过结晶而分离。
[0056] 这些实验条件允许以高产率获得式(III)的亚氨基衍生物，因此使得可以克服先前讨论的方法规模以及低转化率的问题。
[0057] 本发明的另一目标为在制备氨基芳基硼酸和氨基杂芳基硼酸及酯的方法中使用式(V)的二烷基缩酮衍生物作为中间体。
[0058] 本发明的另一目标为用于制备氨基芳基硼酸和氨基杂芳基硼酸及其式(I)的酯的方法，还包括式(III)的溴亚氨基衍生物的金属化以及与式B(OR’)3化合物的转换(其中R′为C1-C3烷基)以得到(IV)的相应的硼酸衍生物
[0059]
[0060] 其中 R2、R5和R6如上所定义。
[0061] 式(III)的溴亚氨基衍生物使用文献(参见例如US2008/2369523；US7196219B2；Brown H.C.,Cole T.E.Organometallics 1983，2,1316-1319；Seaman W.等.J.Am.Chem.Soc.1931，53，711-723)中报道的常规方法可以转化为相应的氨基芳基硼酸和氨基杂芳基硼酸及其酯。
[0062] 根据本发明的方法，式(III)的溴亚氨基衍生物溶解于非质子有机溶剂中，所述非质子有机溶剂选自饱和的或不饱和的烃，如己烷、庚烷、环己烷、甲苯、直链或环状醚(如四氢呋喃、甲基四氢呋喃、1,4-二噁烷、乙醚、二异丙醚和/或它们的混合物)。
[0063] 优选的溶剂为直链或环状醚，更优选为四氢呋喃或甲基四氢呋喃，任选与饱和的或不饱和的烃混合。
[0064] 对于卤-金属交换的合适条件可以通过使用有机锂化合物，优选烷基锂化合物，更优选正丁基锂或正己基锂，在介于-50℃和-100℃之间的温度来获得。
[0065] 所述烷基锂化合物，优选使用的浓度在1.5mol/l和3.5mol/l之间，优选以约2.5mol/l的浓度使用。
[0066] 将反应混合物在所述温度下反应15分钟至4小时，优选在30分钟至1小时之间的时间。
[0067] 当达到完全转化时，式B(OR’)3的化合物(其中R′为C1-C6烷基，优选甲基、乙基或异丙基，更优选异丙基)以相对于式(Ⅲ)的溴亚氨基衍生物在1.0和1.5之间的摩尔比加入至反应混合物中。
[0068] 根据本发明的优选的实施方案，在所述加入过程中，温度保持在-50℃和-100℃之间，在0.5和1.5小时之间的一段时间得到相应的式(IV)的硼酸。
[0069] 在可替代的实施例中，含有化合物Ⅲ的反应混合物在加入锂试剂之前可以与式B(OR′)3的化合物混合。在加入锂试剂的
基础上，在-50℃至-100℃式IV的硼酸在反应混合物中直接生成。
[0070] 优选地，所述式(IV)的化合物不被分离并随后经受酸处理，以脱保护亚氨基基团，并得到式(Ia)的相应的氨基芳基硼酸或氨基杂芳基硼酸，其中R3和R4都是氢，且和R2如上所定义。
[0071]
[0072] 根据优选的实施方案，所述酸处理使用
无机酸(如盐酸或硫酸)，在-50℃和30℃之间的温度下进行。
[0073] 化合物(Ia)可以被分离为游离
碱或根据反应混合物的pH以成盐的形式，优选以成盐的形式，更优选以硫酸氢盐或盐酸盐的形式。
[0074] 必须指出，分离化合物(Ia)或其相应的加成盐也可以回收作为上述反应中的副产物式R5R6C＝O的起始酮，这代表本发明方法的进一步优点。
[0075] 如果需要，式(Ia)的硼酸衍生物可直接从反应混合物通过与式R-OH的醇的酯化反应转化为式(I)的相应的酯，其中R如上所定义。
[0076] 通常情况下，式(I)的硼酸酯通过式(Ia)的硼酸与式R-OH的醇(优选频哪醇、1,2-乙二醇、1,4-丁二醇)在pH介于7.0和8.5之间的反应来制备。
[0077] 所述醇优选以相对于式(Ⅲ)的溴亚氨基衍生物以0.8和1.5之间的摩尔比使用。
[0078] 根据本发明优选的实施方案，所述式(Ia)的硼酸溶解在双相水/有
机体系中，其中所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯、C5-C10直链或支链烃、醚和/或它们的混合物，优选为甲苯。
[0079] 所述水性溶剂与所述有机溶剂之间的体积比优选在0.5和1.5之间，更优选大约为1。
[0080] 氨基芳基或氨基杂芳基硼酸酯可以通过常规的纯化技术(如沉淀、结晶等)进行分离，优选在非极性溶剂中通过结晶分离。
[0081] 合适的非极性溶剂的实例为饱和的或不饱和的烃，如己烷、庚烷、环己烷、甲苯，优选庚烷。
具体实施方式
[0082] 以下的实施例旨在说明本发明，而不以任何方式限制本发明的范围。
[0083] 实施例
[0084] 实施例A.
[0085]
[0086] 3-氨基苯基硼酸频哪醇酯的制备
[0087] 步骤1-通过与二苯甲酮二甲基缩酮反应制备3-溴-N-(二苯基亚甲基)-苯胺(化合物4)，所述二苯甲酮二甲基缩酮由二苯甲酮和原甲酸三甲基酯“原位”制备。
[0088] 缩酮的形成：
[0089] 100kg的二苯甲酮(550摩尔)通过使用1.5摩尔当量的原甲酸三甲基酯在甲苯和甲醇的回流混合物中(1:3，5L/kg二苯甲酮)在酸催化剂下(5摩尔％对甲苯磺酸一水合物)转化为相应的二甲基缩酮。当反应完成时，溶剂和过量的试剂通过蒸馏除去并通过甲苯来代替。向所得混合物中加入1摩尔当量的溴苯胺。将混合物回流并部分浓缩直至转换结束(12至18小时)。形成的固体通过过滤除去并随后继续蒸馏直至除去挥发物的主要部分。向所得的浓缩溶液/熔体中加入等量的甲醇然后通
过冷却开始产物结晶。将所得的悬浮液在10℃下搅拌30分钟，随后通过过滤收集所形成的固体。固体用甲醇(0.5L/kg二苯甲酮)进行冲洗并在
真空下在25℃下干燥至恒重。获得158kg的化合物4(470摩尔；86％摩尔收率的二苯甲酮)。
[0090] 步骤2-由3-溴-N-(二苯基亚甲基)-苯胺(化合物3)制备3-氨基苯基硼酸(化合物5)。
[0091] 3-溴-N-(二苯基亚甲基)-苯胺(80,0g；0.24摩尔)与1.4当量的硼酸三异丙基盐一起加入到低温反应器中并溶解于四氢呋喃中。所得的溶液在惰性气氛下冷却至-80℃，加入1.35当量的正丁基锂(为在正己烷中的溶液)并保持内部温度。当达到完全转化时，将反应混合物加入到稀释的硫酸(1M)和甲苯的混合物中。分离层以获得3-氨基苯基硼酸硫酸氢盐的水性溶液(测试产率：85％)(*点1)。3-氨基苯基硼酸(化合物5)可以通过在pH 7.2(pH用33％的NaOH水性溶液校正)在0-5℃的温度下沉淀0.5M的水性溶液来获得。过滤之后在真空下于40℃干燥8小时获得21.7g的化合物5(0.16摩尔；66％摩尔产率)。
[0092] 步骤3-由实施例2的3-氨基苯基硼酸硫酸氢盐溶液制备3-氨基苯基硼酸频哪醇酯(2-(3-溴苯基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧环戊硼烷；化合物6)。
[0093] 在搅拌下加入1V的甲苯至300g的3-氨基苯基硼酸硫酸氢盐溶液中(得自先前的实施例*点1并含有约202毫摩尔的产物)，在搅拌下使用33％的NaOH将该混合物的pH值校正到8.0的最终pH值。加入1当量的频哪醇并且所获得的反应混合物保持在室温下在搅拌下直至完全转化。将有机相分离并在真空下
蒸发残留物。加入1V的庚烷然后维持所得的
浆液在20-25℃下搅拌1小时以提供沉淀物，所述沉淀物通过过滤而回收并在40℃下在真空下(200mmHg)干燥8小时以得到36.5g的化合物6(169毫摩尔；84％的产率)。
[0094] 从二甲苯酮(不分离中间化合物5)开始的总摩尔产率：61％。
[0095] 实施例B-G
[0096] 使用实施例A(步骤1-3)中描述的相同的实验条件制备实施例B-H描述的化合物。获得的产率汇集于表1中。
[0097] 表1.实施例A-G的摩尔产率％
[0098]实施例 步骤1 步骤2* 步骤3
A 86 66 84
B 82 60 80
C 80 59 78
D 89 65 75
E 75 62 50
F 85 65 73
[0099]G 78 62 75
[0100] 注意：分离的化合物的产率
[0101] 实施例B
[0102]
[0103] 4-氨基苯基硼酸频哪醇酯的制备
[0104] 实施例C
[0105]
[0106] 2-氨基苯基硼酸频哪醇酯的制备
[0107] 实施例D
[0108]
[0109] 3-氨基,4-氯苯基硼酸频哪醇酯的制备
[0110] 实施例E
[0111]
[0112] 4-氨基,3-甲基苯基硼酸频哪醇酯的制备
[0113] 实施例F
[0114]
[0115] 6-氨基,3-吡啶基硼酸频哪醇酯的制备
[0116] 实施例G
[0117]
[0118] 4-氨基,3-甲氧基苯基硼酸频哪醇酯的制备
[0119] 表2.化合物1-6的化学-物理性质
[0120]
[0121]
[0122] 表3.化合物7-12的化学-物理性质
[0123]
[0124]
[0125]
[0126] 表4.化合物13-17的化学-物理性质
[0127]
[0128]
[0129] 表5.化合物18-21的化学-物理性质
[0130]
[0131]
[0132] 对比实施例：根据US2008/0269523A1的实施例1制备3-氨基苯基硼酸频哪醇酯[0133] 38kg(221摩尔)的3-溴苯胺、40Kg(221摩尔)的二苯甲酮和2,1Kg(0,05当量)的对甲苯磺酸一水合物在120kg的甲苯中的混合物在回流下回流150小时，其中共沸除去水。过滤最终得到的固体物质，滤液通过蒸馏而不含甲苯。将残留物通过在冷却中缓慢加入甲醇而结晶。吸取结晶，用甲醇冲洗并在真空下干燥。由此制备的固体为经保护的胺，二苯亚甲基(3-溴-苯基)胺(benzhydryliden-(3-bromo-phenyl)-amine)。产率：37,5kg(113摩尔,51％)。
[0134] 472g(1,4摩尔)的二苯亚甲基-(3-溴-苯基)-胺溶解在3,47kg的干THF中并冷却至-78℃。在该温度下，缓慢加入420g(1,54摩尔)的2.5M在己烷中的正丁基锂溶液。将混合物连续搅拌60分钟，然后冷却至-85℃。缓慢加入176g(1.67摩尔)的三甲基硼酸酯。将混合物再次搅拌60分钟，然后使其温热至-10℃，然后倒入229g 96％的硫酸在3,14Kg水中制备的溶液中
覆盖一层1,18Kg的甲苯。将混合物搅拌1小时，在相分离完成后，将水性相覆盖一层4,72Kg的新鲜甲苯然后加入199,4g(1,69摩尔)的频哪醇。通过加入1,30Kg的10％的氢氧化钠溶液设定pH值为约8,5。将混合物剧烈搅拌12小时，然后再
