第二章 还原反应
一、不饱和烃的还原
3,4,5,6-四-O-乙酰基-1,2-二脱氧-1-硝基-L-阿拉伯型-己糖醇
C14H21NO10,363.32
【英文名】 3,4,5,6-Tetra-O-acetyl-1,2-dideoxy-1-nitro-L-arabinohexitol
【性状】 白色结晶。
【制法】 Grethe G,Mitt T,Williams T H,Uskokovie M R.J Org Chem,1983,48(26):5309.
于反应瓶中加入化合物(2)10.0 g(27.6 mmol),乙酸乙酯700 mL,10%Pd-C催化剂lg,于室温常压通氢氢化至不吸氢为止。反应毕,过滤回收催化剂(套用),滤液减压回收溶剂,冷却,析出结晶,得粗品(1)。用乙醚重结晶,得白色结晶(1)7.8 g,收率78%。
【用途】 抗肿瘤药盐酸表柔比星(Epirubicin hydrochloride)的中间体。
3,7-二甲基辛醛
C10H20O,156.27
【英文名】 3,7-Dimethyl octanal
【性状】 无色液体。
【制法】 张勇.安庆师范学院学报:自然科学版,2003,9(2):18.
10%Pd-C催化剂的制备:将PdCl2 2 g、1.3 mL盐酸和10 mL水混合,加热溶解,制成PdCl2溶液备用。另于500 mL反应瓶中加入三水合醋酸钠32.4 g,120 mL水,溶解后加入活性炭(预先用10%的硝酸煮沸2~3 h,洗去硝酸,于110~110℃干燥)10 g,而后加入上述PdCl2溶液。常压氢化7~8 h,直至不再吸氢为止。过滤,水洗,空气中干燥,而后用氯化钙干燥。瓶中密闭避光保存备用。
3,7-二甲基辛醛(1):于常压氢化装置中,加入柠檬醛(2)7 g,无水乙醇130 mL,溶解后加入上述催化剂0.5 g,于25℃氢化。当吸收氢气达理论量的一半时,吸氢速度很慢,再加入催化剂0.5 g,继续氢化。当超过理论量的氢气10%时停止氢化。过滤,少量乙醇洗涤。减压回收溶剂,剩余物减压蒸馏,收集98~100℃/34.6 kPa的馏分,得化合物(1)5.9 g,收率82%。
【用途】 杀菌剂。
萘丁美酮
C15H16O2,228.29
【英文名】 Nabumetone
【性状】 白色针状结晶。mp 79.5~80.5℃。
【制法】 方正,唐伟方,徐芳.中国药科大学学报,2004,35(1):90.
于安有搅拌器、分水器的反应瓶中加入6-甲氧基萘-2-甲醛(2)30 g(0.16 mol),乙酰乙酸乙酯30 mL,苯340 mL,哌啶2 mL,苯甲酸0.7 g,加热回流脱水,直至不再有水生成。加热回流5 h,减压回收溶剂,得棕色油状物(3)。加入乙醇350 mL,10%的Pd-C催化剂20 g,室温常压通入氢气氢化,直至反应完全。过滤,乙醇洗涤。加入5 mol/L的盐酸200 mL,回流5 h。减压除去溶剂,加入适量乙酸乙酯溶解,水洗,再用碳酸钠溶液洗涤至有机相pH8~9,水洗至中性,无水硫酸钠干燥。过滤,减压蒸出溶剂,得浅黄色固体。用80%的乙醇重结晶,得粗品28.3 g。无水乙醇重结晶后,得白色针状结晶(1)25 g,收率66%,mp 79.5~80.5℃。
【用途】 长效消炎镇痛药萘丁美酮(Nabumetone)原料药。
氢化肉桂酸
C9H10O2,150.18
【英文名】 Hydrocinnamic acid,3-Phenylpropanoic acid
【性状】 白色结晶粉末,mp 47~48℃,bp 280℃。易溶于热水、醇、苯、氯仿、醚、冰醋酸、石油醚和二硫化碳,微溶于冷水(约0.6%)。
【制法】 方法1 Arterburn J B,et al.Tetrahedron Letters,2000,41:7847.
于常压氢化反应瓶中,加入肉桂酸(2)1 g,无水乙醇15 mL,搅拌溶解。加入Raney Ni 催化剂1 g,减压抽去空气,充入氮气,重复两次后,再用氢气置换氮气。开动磁力搅拌器,进行常压氢化,直至不再吸收氢气为止,约需2 h。抽滤,滤液常压蒸出溶剂,待剩下约1~2 mL时,趁热倒入表面皿中,冷却后得白色(略带绿色)蜡状固体0.8 g,mp 46~48℃,收率80%。
方法2 段行信.实用精细有机合成手册.北京:化学工业出版社,2000:7.
于安有搅拌器、回流冷凝器的15 L反应瓶中,加入苔状锌1.6 kg,用水浸没,再加入70 g氯化汞制成锌汞齐。倾去水,再加入2 L水及3 L工业盐酸,而后加入肉桂酸(2)600 g(4 mol),搅拌下加热回流1 h后,再加入化合物(2)600 g(4 mol),2 L盐酸,继续回流反应6 h。稍冷后倾出,趁热分出油层,得粗品(1)。将粗品溶于0.2倍的苯中,于10℃放置过夜。抽滤,干燥,mp >40℃。减压分馏,得化合物(1)720~780 g,收率60%~65%,mp 48~49℃。
【用途】 帕金森病治疗药物甲磺酸雷沙吉兰(Rasagiline mesylate)中间体。
2-[β-(2-噻吩基)乙基]苯甲酸
C13H12O2S,232.30
【英文名】 2-[β-(2-Thienyl)ethyl]-benzoic acid
【性状】 无色结晶。mp 110~113℃。
【制法】 ①Murly M S R,Ramalingam T,Sabitha G,et al.Heterocyclic Communications,2001,7(5):449.②尤启冬,周后元等.中国医药工业杂志,1990,21(7),316.
于高压反应釜中,加入2-[β-(2-噻吩基)乙烯基]苯甲酸(2)100 g(0.435 mol),新蒸馏的DMF 500 mL,10%的Pd-C催化剂6 g,密闭反应釜。用氮气置换空气两次,再用氢气置换氮气。搅拌下于80℃,氢气压力0.5~1 MPa进行氢化,直至不再吸收氢气为止。冷却,放空后打开反应釜。将反应液过滤回收催化剂,用DMF洗涤。合并滤液和洗涤液,搅拌下将其慢慢倒入相当于8.5倍体积并含有0.1% 盐酸的冰水中,析出固体。静置后抽滤,水洗,干燥,得粗品。用4倍量的乙醇重结晶,活性炭脱色,抽滤。滤液中慢慢滴加水至开始析出结晶,加热溶解,静置冷却,析出无色结晶。抽滤,冷乙醇洗涤,干燥,得化合物(1)92.3 g,mp 109~113℃,收率92%。
【用途】 镇痛药苯噻啶(Pizotifen)等的中间体。
α-二氢山道年
C14H18O3,234.30
【英文名】 α-Dihydrosantonin
【性状】 mp 102℃。
【制法】 Greene A E,et al.J Org Chem,1974,39(1):186.
于氢化装置中加入α-山道年(2)5 g,250 mL苯-乙醇(1∶1)混合溶剂,溶解后加入100 mg三苯基膦氯化铑,室温常压氢化反应12 h,吸氢至理论量除去催化剂。剩余物过天然氧化铝柱进行层析分离,用乙酸乙酯-苯(1∶9)洗脱,得粗品。而后用己烷-四氯化碳重结晶,得纯品(1)4.95 g,mp 102℃。
【用途】 驱虫剂。
二氢化香芹酮
C10H16O,152.24
【英文名】 Dihydrocarvone,2-Methyl-5-(1-methylethyl)-2-cyclohexene-1-one
【性状】 无色或浅黄色液体。bp 100~104℃/1.86 kPa, 1.479。溶于乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂,微溶于水。
【制法】 Ireland R E and Bey P.Org Synth,1988,Coll Vol 6:459.
于安有电磁搅拌的反应瓶中,加入新制备的氯化三-(三苯基膦)氯化铑①0.9 g(0.94mmol),160 mL苯。减压抽出空气,再充满氢气,如此重复三次。充分搅拌使呈均相。用注射器向反应瓶中加入香芹酮(2)10 g(0.066 mol),用10 mL苯冲洗注射器,搅拌下进行氢化。当吸收理论量的氢气后(约3.5 h)停止氢化。将反应液通过装有120 g干燥硅酸镁(60~100目)的层析柱,用乙醚洗脱。蒸出洗脱剂,减压分馏,收集100~102℃/1.862 kPa的馏分,得二氢化香芹酮(1)9~9.5 g,收率90%~94%。
① 氯化三-(三苯基膦)氯化铑的制备方法如下:将新重结晶的三苯基膦12 g溶于350 mL热乙醇中,加入三水合三氯化铑2 g溶于700 mL热乙醇的溶液,回流30 min。趁热过滤,得到红色结晶。用脱气的乙醚50 mL洗涤,减压干燥,得6.25 g,mp 157~158℃。若制备时乙醇的总体积为200 mL或更少,则得到的产品为橙色,但催化效果没有变化。
【用途】 清凉型植物香精。
3-对羟基苯丙酸
C9H10O3,166.18
【英文名】 3-(4-Hydroxyphenyl)propanoic acid
【性状】 白色针状结晶。mp 128~130℃。
【制法】 邹霈,罗世能,谢敏浩等.中国现代应用药学,1999,16(6):31.
于反应瓶中加入水600 mL,氢氧化钠60 g,溶解后冷却。加入对羟基肉桂酸(2)40 g(0.24 mol),溶解后再加入W-2 Raney Ni 3 g,于85℃滴加水合肼15 g(0.47 mol),加完后继续于85℃搅拌反应2 h。过滤,用盐酸调至pH1,冰箱中放置,析出针状结晶。过滤,水洗,干燥,得化合物(1)35 g,收率85.4%,mp 128~130℃。
【用途】 心脏病治疗药盐酸艾司洛尔(Esmolol hydrochloride)等的中间体。
4'-羟基-2,4-二甲氧基二氢查尔酮
C17H18O4,286.33
【英文名】 4'-Hydroxy-2,4-dimethoxydihydrochalcone
【性状】 白色粉末状结晶。
【制法】 方旭兵,温秋玲,孙强等.广州化工.2011,39(19):40.
于反应瓶中加入4'-苄氧基-2,4-二甲氧基查尔酮(2)1.8 g(6.3 mmol),THF 80 mL,甲醇20 mL,搅拌溶解。搅拌下加入甲酸铵1.9 g,10%的Pd-C催化剂0.2 g,于25℃搅拌反应,其间用TLC跟踪反应,约3 h反应完全。滤去催化剂,减压浓缩。加入适量丙酮,再次过滤除去多余的甲酸铵。减压浓缩,过硅胶柱纯化,得白色粉末状结晶(1)1.05 g,收率73%。
【用途】 中药龙血竭提取物,具有良好的镇痛作用。
二氢诺卜醇
C11H20O,168.28
【英文名】 Dihydronopol
【性状】 浅黄色油状液体。
【制法】 张磊,薛忠辉,陈国良.化学试剂,2007:29(10):640.
于安有搅拌器、回流冷凝器的反应瓶中,加入诺卜醇(2)17.0 mL,环己烯10 mL(0.1 mol),甲苯40 mL,5%的Pd-C催化剂0.1 g,搅拌下加热回流反应48 h。冷至室温,过滤,减压蒸出溶剂,剩余物过硅胶柱纯化,用石油醚-二氯甲烷(3∶1)洗脱,得浅黄色油状液体(1)14.5 g,收率86%。
【用途】 选择性胃肠道钙离子拮抗剂,用于治疗肠易激综合症药物匹维溴铵(Pinaverium bromide)的中间体。
3-甲氧基-4-羟基苯乙胺盐酸盐
C9H13NO2·HCl,203.67
【英文名】 3-Methoxy-4-hydroxybenzeneethylamine hydrochloride
【性状】 白色固体。mp 204~208℃。
【制法】 王幼筠.齐鲁工业大学学报,1990,4(3):1.
于反应釜中加入锌粉3 kg,水3 L,95%的乙醇1.5 L,化合物(2)500 g,搅拌下慢慢加入浓盐酸。微热至40~50℃。继续滴加浓盐酸,反应温度升至50~60℃,快速搅拌。反应结束后,滤去过量的锌粉。滤液用纯碱中和至pH8~9,过滤。滤液用正丁醇提取,提取液减压浓缩,得油状液体。加入甲醇盐酸溶液回流1~2 h。趁热过滤,滤液减压浓缩,剩余物冷却析晶。抽滤,少量甲醇洗涤,干燥,得浅棕色粉末(1)180 g,收率72%,mp 204~208℃。
【用途】 抗休克和强心药多巴胺(Dopamine)中间体。
3-蒎烷胺
C10H21N,155.28
【英文名】 3-Pinanamine
【性状】 无色液体。bp 83℃/1.73 kPa。
【制法】 ①Rathke M W and Millard A A.Org Synth,1988,Coll Vol 6:943.②杨益琴,李艳苹,王石发,谷文.有机化学,2009,29(7):1082.
O-硫酸羟胺:于反应瓶中加入粉状硫酸羟胺26 g(0.15 mol),剧烈搅拌下于20 min滴加氯磺酸60 mL(107.4 g,0.92 mol)。加完后于100℃油浴中反应5 min,冷至室温。搅拌下滴加乙醚200 mL,约30 min加完。过滤,依次用THF 300 mL、乙醚200 mL洗涤,干燥,得产品34~35 g,收率95%~97%,纯度96%~99%。
3-蒎胺(1):于反应瓶中(反应瓶一边加热一边用干燥的氮气吹扫),加入硼氢化钠3.12 g(82.4 mmol),乙二醇二甲醚100 mL,(±)-α-蒎烯(2)27.25 g(200 mmol),冰浴冷却。搅拌下慢慢滴加三氟化硼-乙醚溶液15.6 g(0.11 mol),约15 min加完。撤去冰浴,室温搅拌反应1 h。慢慢滴加由O-硫酸羟胺24.9 g(0.22 mol)溶于100 mL乙二醇二甲醚的溶液,约5 min加完。加完后于100℃油浴中搅拌反应3 h。冷至室温,搅拌下滴加80 mL浓盐酸和800 mL水,乙醚提取(100 mL×2),弃去乙醚层。水层用固体氢氧化钠(约需60~65 g)碱化,乙醚提取(100 mL×2)。合并乙醚层,无水硫酸钠干燥。过滤,滤液置于500 mL反应瓶中,冰浴冷却,搅拌下滴加由85%的磷酸12 g(0.1 mol)溶于100 mL乙醇的溶液,约10 min加完。过滤,滤饼置于1 L反应瓶中,加入300 mL热水,搅拌下油浴加热使固体溶解(120~130℃)。趁热过滤,滤液冷却后,过滤,干燥器中干燥,得产品(1)的磷酸盐16.6 g,收率33.1%。母液中可以回收产品4.4 g,共得磷酸盐21 g,收率41.8%,mp 276~280℃(分解)。
将磷酸盐20 g(0.08 mol)溶于80 mL 3 mol/L的氢氧化钠溶液中,乙醚提取(100 mL×2),合并乙醚层,无水硫酸钠干燥。过滤,旋转浓缩蒸出溶剂,而后减压蒸馏,收集83℃/1.73 kPa的馏分,得化合物(1)11.8 g,收率93%。
【用途】 新药开发中间体。
1-甲基环己醇
C7H14O,114.19
【英文名】 1-Methylcyclohexanol
【性状】 无色黏稠液体。mp 25℃,bp 155℃,70℃/3.33 kPa。 0.9194,nD 1.4595。溶于苯、氯仿、乙醇,不溶于水。具有芳香与薄荷的气味。
【制法】 Jerkunica J M,Traylor T G.Org Synth,1988,Coll Vol 6:766.
于反应瓶中加入醋酸汞95.7 g(0.3 mol),300 mL蒸馏水,搅拌溶解。加入乙醚300 mL,剧烈搅拌下慢慢滴加1-甲基环己烯(2)28.8 g(0.3 mol),加完后室温继续搅拌反应30 min。加入6 mol/L的氢氧化钠溶液150 mL,而后滴加0.5 mol硼氢化钠溶于3 mol/L氢氧化钠的溶液,调节滴加速度,并用冰水浴冷却,保持反应温度在25℃以下。将反应物室温搅拌反应2 h,此时可以看到发亮的汞。静置后分出汞。分出乙醚层,水层用乙醚提取两次,合并乙醚层,无水硫酸镁干燥。先蒸出乙醚,再继续蒸馏,收集154.5~156℃的馏分,得化合物(1)24~25 g,收率70%~75%。
【用途】 降压药硫酸胍乙啶(Guanethidine sulfate)等的中间体。
N-[4-[2-(新戊酰氨基)-4-羟基-5,6,7,8-四氢吡啶并[2,3-d]嘧啶-6-基乙基]苯甲酰基]-L-谷氨酸二乙酯
C30H41N5O7,583.68
【英文名】 Diethyl N-[4[2-(pivaloylamino)-4-hydroxy-5,6,7,8-tetrahydropyrido-[2,3-d]pyrimidin-6-ylethyl]benzoyl]-L-glutamate,Diethyl 2-[4-[2-(4-hydroxy-2-pivalamido-5,6,7,8-tetrahydropyrido[2,3-d]pyrimidin-6-yl)-ethyl]benzamido]pentanedioate
【性状】 白色固体。mp >250℃。
【制法】 Taylor E C,Wong S K.J Org Chem,1989,54(15):3618.
于氢化装置中加入化合物(2)0.59 g(1.0 mmol),5%的Pd-C催化剂1.5 g,三氟乙酸30 mL,于0.365 MPa氢气压力下室温反应24.5 h。以二氯甲烷稀释,硅藻土过滤。减压浓缩,剩余物溶于二氯甲烷中,以碳酸氢钠水溶液洗涤,无水硫酸钠干燥。过滤,浓缩,剩余物过硅胶柱纯化,以4%的CH3OH-CH2Cl2洗脱,得白色固体(1)0.60 g,收率100%,mp >250℃。
【用途】 抗肿瘤药物甲氨蝶呤(Methotrexate)中间体。
(E)-1-(4-甲氧基-2,3,6-三甲基苯基)-3-甲基戊-1,4-二烯-3-醇
C16H21O2,245.34
【英文名】 (E)-1-(4-Methoxy-2,3,6-trimethylphenyl)-3-methylpenta-1,4-dien-3-ol
【性状】 mp 46~47℃。
【制法】 陈芬儿.有机药物合成法.北京:中国医药科技出版社,1999:42.
于氢化反应装置中加入化合物(2)244 g(1 mol),己烷400 mL,10%的Pd-C催化剂45 g,于室温、常压氢化反应至吸收氢气达理论量。过滤,回收催化剂(套用),用300 mL乙酸乙酯洗涤。减压回收溶剂,得化合物(1),mp 46~47℃。
【用途】 抗牛皮癣药阿维A酯(Etretinate)等的中间体。
丁-2-烯-1,4-二醇
C4H8O2,88.11
【英文名】 But-2-ene-1,4-diol
【性状】 无色液体。
【制法】 ①张丽洁,郭绍俊,苏松芹.火炸药,1996,19(3):18.②王维维. CN1966480.2005.
于高压反应釜中加入丁炔二醇(2)365 g(4.24 mol),水850 mL,浓氨水1.8 g和Pd-CaCO3-Zn(OAc)2催化剂7.3 g,于690 kPa氢气压力下反应,注意反应温度不超过50℃,约7 h吸收理论量的氢气。过滤,减压除水,而后减压蒸馏,收集128~130℃/1.47 kPa的馏分,得化合物(1)346 g,收率92.8%。
【用途】 利尿药盐酸西氯他宁(Cicletanine hydrochloride)等的中间体。