1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的合成方法

摘要

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种新型疫苗活化剂1‑氰基‑4‑二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的合成方法。本发明所述合成方法，以4‑二甲氨基吡啶为初始原料，利用绿色、无毒试剂N‑氰基‑N‑苯基‑对甲苯磺酰胺作为氰基化试剂，在次卤酸盐和四氟硼酸盐的共同作用下，一步法合成1‑氰基‑4‑二甲氨基吡啶四氟硼酸酯。本方法不仅原料易得、方法简单方便；整个反应在室温下即可进行，具有反应条件温和、安全性高、环境友好的优势；并且整个反应的产物收率较高，可实现1‑氰基‑4‑二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的大批量、工业化生产。

权利要求

1.一种1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的合成方法，其特征在于，所述方法以4-二甲氨基吡啶为初始原料，以N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺作为氰基化试剂，在次卤酸盐和四氟硼酸盐的共同作用下，合成所需的1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯；

所述次卤酸盐选自次氯酸钠、次氯酸钙、次氯酸锂、次溴酸钾中的至少一种；

所述四氟硼酸盐选自四氟硼酸钠、四氟硼酸钾、四氟硼酸铵、四氟硼酸银、四氟硼酸锂中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的合成方法，其特征在于，所述对二甲氨基吡啶、N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺、四氟硼酸盐、次卤酸盐的摩尔比为1：1.1-1.5：1.2-1.5：1.2-2。

3.根据权利要求2所述的1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的合成方法，其特征在于，所述对二甲氨基吡啶、N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺、四氟硼酸盐、次卤酸盐的摩尔比为1：1.3：1.4：1.6。

4.根据权利要求1-3任一所述的1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的合成方法，其特征在于，所述反应是在溶剂中进行，所述溶剂选自水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙腈、甲苯、四氢呋喃、DMF、DMSO中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1-3任一所述的1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的合成方法，其特征在于，所述反应于室温、常压下进行。

6.根据权利要求1-3任一所述的1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的合成方法，其特征在于，所述N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺按照如下方法制备：以苯基脲为原料，在吡啶溶剂中与对甲苯磺酰氯反应制备得到所述N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺。

说明书

1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的合成方法

技术领域

[0001] 本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种新型疫苗活化剂1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的合成方法。

背景技术

[0002] 多糖-蛋白结合疫苗是指使用化学方法将多糖与蛋白质载体共价结合，实现抗原类型的转变(TI-抗原向TD-抗原的转化)；多糖具有对人体无毒性、容易产生、结构稳定等优势，并且广泛存在于细菌表面抗原结构中。该种多糖-蛋白结合疫苗能激发2岁以下儿童、老年人和免疫缺陷者体内产生有效的免疫应答，并产生记忆性B细胞；诱生的保护性抗体主要为IgG，较多糖疫苗诱生的IgM抗体(在人体内可激起IgG2)更有效，且能维持较长时间；用其他病原微生物的蛋白成分作为载体蛋白时，能起到联合免疫的效果。

[0003] 在多糖-蛋白结合疫苗的设计上，首先需要选择能够产生较好保护性免疫反应的多糖抗原，并且要求载体蛋白应安全、可靠，通过还原胺化、酰胺缩合、硫醚缩合等方法进行多糖和载体蛋白的偶联。

[0004] 通常制备多糖结合疫苗时活化多糖的方法是用溴化氰进行氰基化，但溴化氰为剧毒品，因此，虽然溴化氰活化是非常有效的方法，但仍然存在着使用不方便的问题；同时在反应中，为了让多糖的羟基有足够的亲核性可与溴化氰反应，要求反应时pH值较高(标准溴化氰活化条件为pH 11活化3-11分钟)，而多糖所含有的O-乙酰基则对碱环境敏感，导致活化时所需的高pH值环境会导致O-乙酰基发生水解，严重影响活化反应的进行。

[0005] 1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯即是在此基础上发展而来的新型水溶性氰化剂。1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯在活化多糖的过程中，可有效防止其中的O-乙酰基发生水解。这是因为1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的氰基基团比溴化氰的亲电能力强，使得1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯参与的氰基化反应能在较低的pH值(pH8-9)下进行并且反应十分迅速(1-2分钟即可完成)，因此，可有效避免了多糖活化过程中O-乙酰基的水解。另外，1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯可用于活化天然的多糖，也可以进一步使用二氨基或二酰肼进行功能化修饰。

[0006] 可见，作为一种新型优良的疫苗活化剂，1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯具有反应条件温和的优势；并且可以减少强碱条件导致多糖结构的破坏和多糖抗原决定簇的丢失，使多糖更好地保留其免疫性，使得多糖和蛋白质结合后，其免疫性能够得到进一步提高。目前，1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯已经作为剧毒品溴化氰的替代疫苗活化剂，而广泛应用于肺炎疫苗和流脑疫苗的生产中，市场前景非常广泛。

[0007] 对于新型优良的疫苗活化剂1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的合成，唯一报道的合成方法如下(Chem.Eur.J.2010，16，4725；chem.Commun.1976，21)：即以4-二甲氨基吡啶为初始原料，在溴化氰和四氟硼酸银的作用下，制得目标产物。

[0008]

[0009] 但是在此种1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的合成方法中，其使用的溴化氰是一类无机剧毒品，具有极强毒性，它的使用需要具有资质，并需要有严格的生产条件，还有操作危险、安全性差、环境污染大的缺陷，因此严重限制了1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的生产。因此寻找一种简单、方便、安全、绿色的合成1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的方法并实现其批量生产是非常有意义的。

发明内容

[0010] 为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中合成1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的方法，存在操作危险、安全性差、环境污染大等缺陷的问题，进而提供一种简单、方便、安全、绿色的合成1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的方法。

[0011] 为解决上述技术问题，本发明所述的1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的合成方法，所述方法以4-二甲氨基吡啶为初始原料，以N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺作为氰基化试剂，在次卤酸盐和四氟硼酸盐的共同作用下，合成所需的1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯；

[0012]

[0013] 优选的，所述对二甲氨基吡啶、N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺、四氟硼酸盐、次卤酸盐的摩尔比为1：1.1-1.5：1.2-1.5：1.2-2。

[0014] 更优的，所述对二甲氨基吡啶、N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺、四氟硼酸盐、次卤酸盐的摩尔比为1：1.3：1.4：1.6。

[0015] 所述反应是在溶剂中进行，所述溶剂选自水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙腈、甲苯、四氢呋喃、DMF、DMSO中的一种或几种的混合物，并优选以乙腈为溶剂进行反应。

[0016] 所述次卤酸盐选自次氯酸钠、次氯酸钙、次氯酸锂、次溴酸钾中的至少一种，并优选次氯酸钠。

[0017] 所述四氟硼酸盐选自四氟硼酸钠、四氟硼酸钾、四氟硼酸铵、四氟硼酸银、四氟硼酸锂中的至少一种，并优选四氟硼酸银。

[0018] 所述反应于室温、常压下进行。

[0019] 所述氰基化试剂N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺可购买市售产品或者按照现有技术已知方案进行制备，本发明所述N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺按照如下方法制备(Chem.Eur.J.2011，17，4217)：以苯基脲为原料，在吡啶溶剂中与对甲苯磺酰氯反应制备得到所述N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺。

[0020]

[0021] 本发明所述合成1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的方法，以4-二甲氨基吡啶为初始原料，利用绿色、无毒试剂N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺作为氰基化试剂，在次卤酸盐和四氟硼酸盐的共同作用下，一步法合成1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯。本方法不仅原料易得、方法简单方便；整个反应在室温下即可进行，具有反应条件温和、安全性高、环境友好的优势；并且整个反应的产物收率较高，可实现1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的大批量、工业化生产。

[0022] 本发明所述合成1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的方法中，优选以乙腈为反应溶剂、以次氯酸钠和四氟硼酸银为反应试剂，产物的收率大幅提高，取得了预料不到的技术效果。

具体实施方式

[0023] 下述实施例中使用的所述氰基化试剂N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺按照如下方法制备(Chem.Eur.J.2011，17，4217)：以苯基脲为原料，在吡啶溶剂中与对甲苯磺酰氯反应制备得到所述N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺。

[0024] 实施例1

[0025] 在500毫升反应瓶中，加入12.2克对二甲氨基吡啶、30克N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺、21.5克四氟硼酸银和200毫升乙腈，室温搅拌均匀，分批加入100毫升8wt％次氯酸钠水溶液。薄板层析跟踪直到原料反应完全。

[0026] 随后加入200毫升水，搅拌半小时，用二氯甲烷萃取2次，水相浓缩至干。剩余物中加入200毫升乙腈，搅拌半小时，抽滤并将滤液浓缩，用乙腈-乙酸乙酯混合溶液进行重结晶，得到1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯21克，计算产品收率为89％，测定产品熔点196-200℃。

[0027] 所得产物的检测结果如下：1H NMR(400MHz,CD3CN):δ8.10(ABq,J＝8.0Hz,4H,HAr),7.01(ABq,J＝8.0Hz,4H,HAr),3.36(s,6H,N-CH3)。可见，本发明所述方法可实现1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯的绿色合成。

[0028] 实施例2

[0029] 在500毫升反应瓶中，加入12.2克对二甲氨基吡啶、30克N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺、13.2克四氟硼酸钠和200毫升二氯甲烷，室温搅拌均匀，分批加入30克次氯酸钙。薄板层析跟踪直到原料反应完全。抽滤，滤液中加入200毫升水，搅拌半小时，分液，水相用二氯甲烷萃取2次，水相浓缩至干。剩余物中加入200毫升乙腈，搅拌半小时，抽滤，滤液浓缩，用乙腈-乙酸乙酯混合溶液重结晶，得到1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯12克，计算产品收率51％，熔点196-200℃。

[0030] 实施例3

[0031] 在500毫升反应瓶中，加入12.2克对二甲氨基吡啶、35.4克N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺、27.3克四氟硼酸银和200毫升乙腈，室温搅拌均匀，分批加入150克8wt％次氯酸钠水溶液。

[0032] 薄板层析跟踪直到原料反应完全。加入200毫升水，搅拌半小时，用二氯甲烷萃取2次，水相浓缩至干。剩余物中加入200毫升乙腈，搅拌半小时，抽滤，滤液浓缩，用乙腈-乙酸乙酯混合溶液重结晶，得到1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯21.2克，计算产品收率为90％，产物熔点196-200℃。

[0033] 实施例4

[0034] 在500毫升反应瓶中，加入12.2克对二甲氨基吡啶、30克N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺、13.2克四氟硼酸钠和200毫升四氢呋喃，室温搅拌均匀，分批加入150克10wt％次溴酸钠水溶液。

[0035] 薄板层析跟踪直到原料反应完全，加入200毫升水，搅拌半小时，用二氯甲烷萃取2次，水相浓缩至干。剩余物中加入200毫升乙腈，搅拌半小时，抽滤，滤液浓缩，用乙腈-乙酸乙酯混合溶液重结晶，得到1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯6.1克，计算产品收率26％，产物熔点196-200℃。

[0036] 实施例5

[0037] 在500毫升反应瓶中，加入12.2克对二甲氨基吡啶、40.8克N-氰基-N-苯基-对甲苯磺酰胺、29.3克四氟硼酸银和200毫升乙腈，室温搅拌均匀，分批加入185克8wt％次氯酸钠水溶液。

[0038] 薄板层析跟踪直到原料反应完全，加入200毫升水，搅拌半小时，用二氯甲烷萃取2次，水相浓缩至干。剩余物中加入200毫升乙腈，搅拌半小时，抽滤，滤液浓缩，用乙腈-乙酸乙酯混合溶液重结晶，得到1-氰基-4-二甲氨基吡啶四氟硼酸酯12.9克，计算产品收率为55％，产物熔点为196-200℃。

[0039] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。