外消旋顺式8-苄基-7,9-二氧代-2,8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的制备方法

摘要

外消旋顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的制备方法，涉及一种(1R，6S)-顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的外消旋化方法。本发明工艺简单，反应快速，两步总收率高于90％，条件温和，反应后处理简单，无副反应，溶剂、催化剂可重复利用，符合环保要求。所得产物均为外消旋的顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷，完全避免了反式产物的生成，可直接用于光学拆分，显著提高了原料的利用率。

权利要求

1.外消旋顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的制备方法，其特征是：第一步，(1R，6S)-8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的脱氢先按照(1R，6S)-8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷∶二氧化锰催化剂＝1∶5质量比例量取；然后称取脱氢溶剂，其质量为(1R，6S)-8-苄基-7，9-二氧代-2，

8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷质量的5～30倍：接着将它们加入单颈瓶中，油浴加热至60～

110℃进行脱氢反应，回流3～10h，再降至室温，抽滤得到的滤渣为二氧化锰，回收后再用，滤液脱除溶剂，再纯化干燥得到深黄色固体为6-苄基-5，7-二氧代-1，2，3，4-四氢-吡咯并[3，4-b]吡啶；

第二步，6-苄基-5，7-二氧代-1，2，3，4-四氢-吡咯并[3，4-b]吡啶的高压加氢先按照6-苄基-5，7-二氧代-1，2，3，4-四氢-吡咯并[3，4-b]吡啶：Pd/C或PtO2催化剂＝1∶0.1～0.2质量比例量取；然后量取加氢溶剂质量为6-苄基-5，7-二氧代-1，

2，3，4-四氢-吡咯并[3，4-b]吡啶质量的1.0～10倍；将它们加入高压反应釜中，高压加氢，反应温度为70～100℃，氢气压力为5～9MPa，反应时间为5～10h，滤去催化剂，滤液脱除溶剂得到青黄色固体，即为外消旋顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷；

上述第一步的脱氢溶剂是四氢呋喃，或二氧六环，或环己烷，或环戊烷，或苯，或甲苯；

上述第二步的加氢溶剂是四氢呋喃，或二氧六环，或乙二醇单甲醚。

2.根据权利要求1所述的外消旋顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的制备方法，其特征是：第一步使用的催化剂二氧化锰为市售的商品二氧化锰或活性二氧化锰。

说明书

外消旋顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环

[4.3.0]壬烷的制备方法

技术领域

[0001] 外消旋顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的制备方法，涉及一种(1R，6S)-顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的外消旋化方法，属医药等精细化工产品的制备技术领域。

背景技术

[0002] 手性顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷是合成抗菌药如第四代新型超广谱氟喹诺酮类抗菌药-莫西沙星(EP-550903)、抗真菌类药物(日本特开-2005-97298)及食品添剂等精细化工品的关键中间体，其在工业上的应用越来越广泛。目前它被应用最多是合成(S，S)-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷。

[0003]

[0004] 从上式可知，实际被使用的只是(1S，6R)-顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷。而其对映体的(1R，6S)-顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环

[0005] [4.3.0]壬烷的再利用就成为工业上急需解决的问题。

[0006] 根据(1R，6S)-顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的分子结构特点，可以预测，只要将(1R，6S)-8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷中的哌啶环氧化脱氢得到吡啶或四氢吡啶衍生物，其手性就消失；然后再加氢就可以得到8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的外消旋化产物。从而实现循环再利用的目的。

[0007]

[0008] 目前已有一些专利报道了从哌啶制备吡啶衍生物的方法。

[0009] 在专利EP61982中描述了用金属铂或钯为催化剂，在200～500℃的高温条件下，氧气脱氢来制备取代氢化吡啶衍生物的方法。

[0010] 美国专利US4051140则描述了气相中，氧气存在的条件下，于260～540℃的高温条件下，用金属钒为催化剂实现哌啶环的脱氢反应。

[0011] 这些方法都使用了激烈的反应条件，易使原料的(1R，6S)-8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷发生其它氧化副反应，且操作复杂，很难得到广泛的应用。

[0012] 发明内容

[0013] 本发明的目的是公开一种工艺路线简单、成本低廉的外消旋顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的制备方法。用该方法得到的外消旋顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷总收率高于90％。

[0014] 为达上述目的，我们研究发现并开发出一种可以用合适的脱氢溶剂，在二氧化锰催化下将(1R，6S)-顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷氧化脱氢转化为6-苄基-5，7-二氧代-1，2，3，4-四氢-吡咯并[3，4-b]吡啶。然后将其用高压氢化的方法还原成外消旋顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷，从而克服了现有技术存在的反应条件激烈、操作复杂等缺陷。

[0015] 所说的(1R，6S)-8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷包括：纯光学活性的(1R，6S)-8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷，或夹杂部分(1S，6R)-8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的(1R，6S)-8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷。

[0016] 先按照(1R，6S)-8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷：二氧化锰催化剂＝1∶5质量比例量取；然后称取脱氢溶剂的质量为(1R，6S)-8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷质量的5～30倍：接着将它们加入单颈瓶中，油浴加热至60～110℃进行脱氢反应，回流3～10h，再降至室温，将抽滤得到的二氧化锰滤渣，回收后再利用，滤液脱除溶剂，再纯化干燥得到深黄色固体为6-苄基-5，7-二氧代-1，2，3，4-四氢-吡咯并[3，4—b]吡啶；

[0017] 使用的二氧化锰为普通市售的商品二氧化锰或活性二氧化锰。

[0018] 脱氢所用溶剂选自醚、环烷烃或芳香烃中的一种。所说的醚为四氢呋喃、二氧六环中的一种；所说的环烷烃为环己烷、环戊烷中的一种；所说的芳香烃为苯、甲苯中的一种。其反应式为：

[0019]

[0020] 第二步，将上一步得到的6-苄基-5，7-二氧代-1，2，3，4-四氢-吡咯并[3，4—b]吡啶用高压加氢反应得到外消旋的顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷。

[0021] 先按照上一步得到的6-苄基-5，7-二氧代-1，2，3，4-四氢-吡咯并[3，4—b]吡啶：Pd/C或PtO2催化剂＝1：0.1～0.2质量比例量取；然后称取加氢溶剂质量为6-苄基-5，7-二氧代-1，2，3，4-四氢-吡咯并[3，4—b]吡啶质量的1～10倍；将它们加入高压反应釜中，高压加氢，反应温度为70～100℃，氢气压力为5～9MPa，反应时间为5～10h，滤去催化剂，滤液脱除溶剂得到青黄色固体，即为外消旋顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，
8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷。

[0022] 高压加氢反应所用溶剂选自醚类中的一种，具体为四氢呋喃、二氧六环、乙二醇单甲醚中的一种。所用催化剂选自Pd/C或PtO2中的一种。

[0023] 其反应式为：

[0024]

[0025] 本发明的优点是：

[0026] 1.第一步方法采用60～110℃，回流3～10h进行脱氢反应，与现有技术相比，脱氢反应速度快，条件温和，未涉及高温、氧气等敏感条件，原料基本不被破坏，反应收率高，副反应少，且二氧化锰可回收利用。

[0027] 2.第二步方法的反应收率高，反应后处理简单，无副反应，溶剂、催化剂可重复利用，符合环保要求。

[0028] 3.本发明所得外消旋的顺式8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷产物完全避免了反式产物生成，可直接用于光学拆分，显著提高了原料的利用率。 具体实施方式

[0029] 实施例1

[0030] 第一步，(1R，6S)-8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的脱氢：向1000ml单颈瓶中加入5g(1R，6S)-8-苄基-7，9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷(e.e.值83％)，25g二氧化锰，120g四氢呋喃，油浴加热至60℃反应10小时。降至室温，抽滤回收二氧化锰(滤渣)，滤液脱除溶剂：加入100ml二氯甲烷溶解，用少量5％稀盐酸洗涤，无水硫酸钠干燥，脱除溶剂得到4.6g深黄色固体的6-苄基-5，7-二氧代-1，2，3，4-四
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氢-吡咯并[3，4—b]吡啶，收率为93％。Mp.：106～108℃；HNMR(CDCl3)：δppm：1.86(2H，m)，2.34(2H，t，J＝6Hz)，3.36(2H，t，J＝5Hz)，4.60(2H，s)，7.26~7.35(5H，m)。 [0031] 第二步，6-苄基-5，7-二氧代-1，2，3，4-四氢-吡咯并[3，4—b]吡啶的高压加氢：将60g6-苄基-5，7-二氧代-1，2，3，4-四氢-吡咯并[3，4—b]吡啶溶于400g四氢呋喃，加入7.5g5％Pd/C，于1L高压釜中70℃，9MPa氢化反应7小时，过滤，滤渣为Pd/C催化剂，反复使用，滤液脱除溶剂四氢呋喃，得到青黄色固体57.6g，即为外消旋顺式8-苄基-7，
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9-二氧代-2，8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷，收率：95％。m.p.：72~74℃；H NMR(CDCl3)δppm：1.52(2H，dt，J＝11.7，5.9Hz)，1.66(1H，dt，J＝6.9，13.3Hz)，1.98(1H，dt，J＝
5.9，13.3Hz)，2.68(1H，dt，J＝11.7，5.9Hz)，2.79(1H，dt，J＝11.7，5.9Hz)，2.87(1H，dd，J＝6.9，7.1Hz)，3.85(1H，d，J＝7.1Hz)，4.66(2H，s)，7.26~7.37(5H，m)。