N-苄基-4-哌啶甲醛的合成方法转让专利

申请号 : CN202010452307.0

文献号 : CN111484444B

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发明人 : 胡昆谢宇轩任杰

申请人 : 常州大学

摘要 :

本发明属于药物合成技术领域,具体涉及一种N‑苄基‑4‑哌啶甲醛的合成方法。以4‑哌啶甲酸为原料,经酯化反应生成4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐,4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐经烷基化反应生成N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯,N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯水解得到N‑苄基‑4‑哌啶甲酸,N‑苄基‑4‑哌啶甲酸经酰化反应生成N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺,N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺脱水得到1‑苄基哌啶‑4‑腈,1‑苄基哌啶‑4‑腈经还原反应生成N‑苄基‑4‑哌啶甲醛。本发明方法反应条件温和,后处理简单,而且收率较高,在0℃就能以高收率得到N‑苄基‑4‑哌啶甲醛,不需要柱层析,且重复性高。

权利要求 :

1.一种N‑苄基‑4‑哌啶甲醛的合成方法,其特征在于,所述合成方法为:以4‑哌啶甲酸为原料,经酯化反应生成4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐,4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐经烷基化反应生成N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯,N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯水解得到N‑苄基‑4‑哌啶甲酸,N‑苄基‑4‑哌啶甲酸经酰化反应生成N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺,N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺脱水得到1‑苄基哌啶‑4‑腈,1‑苄基哌啶‑4‑腈经还原反应生成N‑苄基‑4‑哌啶甲醛;具体合成方法步骤如下:

(1)4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐的合成向圆底烧瓶中加入4‑哌啶甲酸,再加入甲醇将其溶解,滴加氯化亚砜,回流反应后经TLC检测,反应结束,减压蒸干反应液,得到白色固体4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐;

4‑哌啶甲酸与氯化亚砜的质量体积比为:1:1‑3,回流反应时间为:1‑5h;

(2)N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯的合成向圆底烧瓶中加入4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐,用甲醇将其溶解,然后依次加入苄溴、三乙胺,回流反应后经TLC检测,反应完毕,减压旋干甲醇,加入水,用乙酸乙酯萃取,合并有机相,滤液用饱和食盐水洗,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压蒸干溶剂得到黄色油状物N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯;

4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐、苄溴、三乙胺的摩尔比为1:1.0‑1.6:1.0‑3.0,回流反应时间为:4‑12h;

(3)N‑苄基‑4‑哌啶甲酸的合成将N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯加入到圆底烧瓶中,用甲醇溶解,加入氢氧化钠溶液,回流反应后经TLC检测,反应结束,减压蒸干反应液,然后加入甲醇,用质量分数为37.5%的浓盐酸调节至pH=6,有白色固体析出,抽滤,滤液减压旋干得到黄色固体N‑苄基‑4‑哌啶甲酸;

氢氧化钠的质量浓度为10%,N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯与氢氧化钠的质量体积比为1:

1‑3,回流反应时间为:1‑3h;

(4)N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺的合成将N‑苄基‑4‑哌啶甲酸置于圆底烧瓶中,加入氯化亚砜溶解,回流反应后经TLC检测,反应结束,减压蒸干氯化亚砜,得到黄色油状物,然后用乙腈将其溶解,逐滴加入到冰浴下的氨水中,冰浴条件下反应后经TLC检测,反应结束,减压蒸干乙腈,有白色固体析出,抽滤,用水冲洗,干燥得到白色固体N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺;

N‑苄基‑4‑哌啶甲酸和氯化亚砜的质量体积比为1:5‑10,回流反应时间为:1‑4h,N‑苄基‑4‑哌啶甲酸与氨水的质量体积比为1:5‑15,冰浴条件下反应时间为0.5‑2h;

(5)1‑苄基哌啶‑4‑腈的合成

将N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺置于圆底烧瓶中,加入氯化亚砜,回流反应后经TLC检测,反应结束,减压旋干反应液,加入二氯甲烷,用氨水调节pH至8,水相用二氯甲烷萃取,合并有机相,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压旋干得到黄色油状物1‑苄基哌啶‑4‑腈;

N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺和氯化亚砜的质量体积比为1:5‑10,回流反应时间为:4‑8h;

(6)N‑苄基‑4‑哌啶甲醛的合成将1‑苄基哌啶‑4‑腈置于圆底烧瓶中,用甲苯溶解,然后再加入二异丁基氢化铝,反应后经TLC检测,反应结束,加入甲醇,用2N氢氧化钠水溶液调节pH至8,搅拌30min,用二氯甲烷合并有机相,有机相用饱和食盐水洗,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压旋干得到无色油状物N‑苄基‑4‑哌啶甲醛;

1‑苄基哌啶‑4‑腈和二异丁基氢化铝的摩尔比为1:1.0‑2.0,反应温度为‑25‑25℃,反应时间为:0.5‑2h。

说明书 :

N‑苄基‑4‑哌啶甲醛的合成方法

技术领域

[0001] 本发明属于药物合成技术领域,具体涉及一种N‑苄基‑4‑哌啶甲醛的合成方法。

背景技术

[0002] N‑苄基‑4‑哌啶甲醛作为一种关键的医药中间体,具有多种用途。其中最普遍、最广泛的用途是合成盐酸多奈哌齐。盐酸多奈哌齐被用来治疗阿尔茨海默病(Alzheimer 
disease,AD),它是一种起病隐匿的进行性发展的神经系统退行性疾病,具有不可逆性和致
死性。临床上表现为记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格
和行为改变等。盐酸多奈哌齐属于第二代可逆性乙酰胆碱酯酶抑制剂,是治疗轻度至中度
阿尔茨海默病的首选药物。此外,N‑苄基‑4‑哌啶甲醛还可以用来合成研究其他乙酰胆碱酯
酶抑制剂、PI3Kδ抑制剂等。
[0003] 现有N‑苄基‑4‑哌啶甲醛的合成方法中,存在起始原料价格相对昂贵、使用危险剧毒试剂、反应条件苛刻、收率相对较低等问题。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术中存在的技术问题,本发明以廉价易得的起始原料,温和的反应条件,提供一种N‑苄基‑4‑哌啶甲醛的合成方法,本发明方法后处理简单,不需要柱层析,
而且收率较高,为实现盐酸多奈哌齐的工业化生产,具有重要的意义。
[0005] 以4‑哌啶甲酸(2)为原料,经酯化反应生成4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐(3),(3)经烷基化反应生成N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯(4),(4)水解得到N‑苄基‑4‑哌啶甲酸(5),(5)经酰化
反应生成N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺(6),(6)脱水得到1‑苄基哌啶‑4‑腈(7),(7)经还原反应生
成N‑苄基‑4‑哌啶甲醛(8)。
[0006] N‑苄基‑4‑哌啶甲醛的具体合成路线如下:
[0007]
[0008] 具体步骤如下:
[0009] (1)4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐的合成
[0010] 向100mL圆底烧瓶中加入4‑哌啶甲酸(2),然后加入甲醇将其溶解,滴加氯化亚砜,回流反应后经TLC检测,反应结束。减压蒸干反应液,得到白色固体4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐;
[0011] 其中,4‑哌啶甲酸与氯化亚砜的质量体积比为:1:1‑3(g/mL),回流反应时间为:1‑5h。
[0012] (2)N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯的合成
[0013] 向100mL圆底烧瓶中加入4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐,用甲醇将其溶解,然后依次加入苄溴、三乙胺,回流反应后经TLC检测,反应完毕。减压旋干甲醇,加入水,用乙酸乙酯萃取,
合并有机相,滤液用饱和食盐水洗,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压蒸干溶剂得
到黄色油状物N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯;
[0014] 其中,4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐、苄溴、三乙胺的摩尔比为1:1.0‑1.6:1.0‑3.0,回流反应时间为:4‑12h。
[0015] (3)N‑苄基‑4‑哌啶甲酸的合成
[0016] 将N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯加入到100mL圆底烧瓶中,用甲醇溶解,加入氢氧化钠溶液,回流反应后经TLC检测,反应结束。减压蒸干反应液,然后加入甲醇,用质量分数为
37.5%浓盐酸调节至PH=6左右,有白色固体析出,抽滤,滤液减压旋干得到黄色固体N‑苄
基‑4‑哌啶甲酸;
[0017] 其中,氢氧化钠的质量浓度为10%,N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯与氢氧化钠的质量体积比为1:1‑3(g/mL),回流反应时间为:1‑3h。
[0018] (4)N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺的合成
[0019] 将N‑苄基‑4‑哌啶甲酸置于100mL圆底烧瓶中,加入氯化亚砜溶解,回流反应后经TLC检测,反应结束。减压蒸干氯化亚砜,得到黄色油状物,然后用乙腈将其溶解,逐滴加入
到冰浴下的氨水中,冰浴条件下反应后经TLC检测,反应结束。减压蒸干乙腈,有白色固体析
出,抽滤,用水冲洗,干燥得到白色固体N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺;
[0020] 其中,N‑苄基‑4‑哌啶甲酸和氯化亚砜的质量体积比为1:5‑10(g/mL),回流反应时间为:1‑4h,N‑苄基‑4‑哌啶甲酸与氨水的质量体积比为1:5‑15(g/mL),冰浴条件下反应时
间为0.5‑2h。
[0021] (5)1‑苄基哌啶‑4‑腈的合成
[0022] 将N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺置于100mL圆底烧瓶中,加入氯化亚砜,回流反应后经TLC检测,反应结束。减压旋干反应液,加入二氯甲烷,用氨水调节PH至8左右,水相用二氯甲烷
萃取,合并有机相,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压旋干得到黄色油状物1‑苄基哌啶‑4‑腈;
[0023] 其中,N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺和氯化亚砜的质量体积比为1:5‑10(g/mL),回流反应时间为:4‑8h。
[0024] (6)N‑苄基‑4‑哌啶甲醛的合成
[0025] 将1‑苄基哌啶‑4‑腈置于100mL圆底烧瓶中,用甲苯溶解,然后在‑25‑25℃下加入二异丁基氢化铝(DIBAL‑H),‑25‑25℃反应后经TLC检测,反应结束。加入甲醇,用2N氢氧化
钠水溶液调节PH至8左右,搅拌30min,用二氯甲烷,合并有机相,有机相用饱和食盐水洗,用
无水硫酸镁干燥,过滤,减压旋干得到无色油状物N‑苄基‑4‑哌啶甲醛。
[0026] 其中,1‑苄基哌啶‑4‑腈和DIBAL‑H的摩尔比为1:1.0‑2.0,反应温度为‑25‑25℃,反应时间为:0.5‑2h。
[0027] 有益效果:
[0028] 本发明方法以一系列简单的反应合成了N‑苄基‑4‑哌啶甲醛。本发明方法起始原料及使用的试剂廉价易得;操作简便,反应条件温和,避免了严苛的反应条件(超低温、无水
无氧等),且后处理简便,不用柱层析;各步反应收率较高,重复性好。

具体实施方式

[0029] 下面结合实施例对本发明做进一步描述,但不限于此。
[0030] 实施例1
[0031] (1)4‑哌啶甲酸甲酯盐酸盐3的合成
[0032] 向100mL圆底烧瓶中加入4‑哌啶甲酸2(5.0g,38.71mmol),然后加入30mL甲醇将其溶解,滴加氯化亚砜7.5mL,回流反应。2h后经TLC检测,反应结束。减压蒸干反应液,得到白
1
色固体3 6.84g,收率为98.4%。H NMR(500MHz,DMSO)δ:3.62(s,3H),3.18(dt,J=12.8,
3.3Hz,2H),2.94–2.86(m,2H),2.73–2.66(m,1H),1.97(dd,J=14.3,3.8Hz,2H),1.83–1.74
(m,2H).
[0033] (2)N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯4的合成
[0034] 向100mL圆底烧瓶中加入3(3.8g,21.15mmol),用30mL甲醇将其溶解,然后依次加入苄溴(4.3g,25.38mmol)、三乙胺(4.7g,46.53mmol),回流反应。6h后经TLC检测,反应完
毕。减压旋干甲醇,加入100mL水,用乙酸乙酯萃取(40mL×3),合并有机相,滤液用饱和食盐
水(150mL×2)洗,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压蒸干溶剂得到黄色油状物4 
1
4.65g,收率为94.2%。H NMR(500MHz,CDCl3)δ:δ7.35‑7.25(m,5H),3.69(s,3H),3.51(s,
2H),2.87(d,J=11.7Hz,2H),2.32(ddd,J=11.2,7.1,4.1Hz,1H),2.07‑2.01(m,2H),1.92‑
1.87(m,2H),1.84‑1.75(m,2H).
[0035] (3)N‑苄基‑4‑哌啶甲酸5的合成
[0036] 将4(3.5g,15.00mmol)加入到100mL圆底烧瓶中,用甲醇30mL溶解,加入10%氢氧化钠溶液10mL,回流反应。2h后TLC检测,反应结束。减压蒸干反应液,然后加入甲醇50mL,用
质量分数为37.5%浓盐酸调节至PH=6左右,有白色固体析出,抽滤,滤液减压旋干得到黄
1
色固体5 3.2g,收率98.2%。H NMR(500MHz,DMSO)δ:7.44‑7.41(m,5H),3.54(s,2H),3.13–
2.96(m,2H),2.50‑2.45(m,1H),2.23–2.04(m,4H),1.96–1.74(m,2H).
[0037] (4)N‑苄基‑4‑哌啶甲酰胺6的合成
[0038] 将5(3.2g,14.59mmol)置于100mL圆底烧瓶中,加入氯化亚砜10mL溶解,回流反应。2h后经TLC检测,反应结束。减压蒸干氯化亚砜,得到黄色油状物,然后用5mL乙腈将其溶解,
逐滴加入到冰浴下的氨水30mL中,冰浴条件下反应。0.5h后经TLC检测,反应结束。减压蒸干
乙腈,有白色固体析出,抽滤,用水冲洗(50mL×3),干燥得到白色固体6 3.06g,收率
1
96.3%。H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.26‑7.33(m,5H),5.99(s,1H),5.63(s,1H),3.52(s,2H),
2.96(d,2H),2.19(t,1H),2.04(t,2H),1.88(d,2H),1.73‑1.81(m,2H).
[0039] (5)1‑苄基哌啶‑4‑腈7的合成
[0040] 将6(2.8g,12.83mmol)置于100mL圆底烧瓶中,加入氯化亚砜10mL,回流反应。5h后经TLC检测,反应结束。减压旋干反应液,加入二氯甲烷10mL,用氨水调节PH至8左右,水相用
二氯甲烷萃取(20mL×2),合并有机相,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压旋干得到黄色油状物
1
7 2.43g,收率94.0%。H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.53‑7.09(m,5H),3.53(s,2H),2.69(d,
3H),2.34(s,2H),1.96‑1.88(m,4H).
[0041] (6)N‑苄基‑4‑哌啶甲醛8的合成
[0042] 将7(2.0g,9.99mmol)置于100mL圆底烧瓶中,用20mL甲苯溶解,然后在0℃下加入DIBAL‑H(1.5M in Toluene)8mL,0℃反应。1h后经TLC检测,反应结束。加入甲醇10mL,用2N
氢氧化钠水溶液调节PH至8左右,搅拌30min,用二氯甲烷(30mL×3),合并有机相,有机相用
饱和食盐水(150mL×2)洗,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压旋干得到无色油状物8 1.98g,收
1
率为97.5%。H NMR(500MHz,CDCl3)δ:9.67(s,1H),7.28‑7.34(m,5H),3.52(s,2H),2.86(d,
2H),2.24‑2.29(m,1H),2.15(t,2H),1.92(d,2H),1.67‑1.75(m,2H).
[0043] 实施例2
[0044] 将实施例1中步骤(6)8的合成反应时间改为0.5h,其他同实施例1。
[0045] 将7(2.0g,9.99mmol)置于100mL圆底烧瓶中,用20mL甲苯溶解,然后在0℃下加入DIBAL‑H(1.5M in Toluene)8mL,0℃反应。0.5h后经TLC检测,反应结束。加入甲醇10mL,用
2N氢氧化钠水溶液调节PH至8左右,搅拌30min,用二氯甲烷(30mL×3),合并有机相,有机相
用饱和食盐水(150mL×2)洗,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压旋干得到无色油状物8 1.94g,
收率为95.5%。
[0046] 实施例3
[0047] 将实施例1中步骤(6)8的合成反应时间改为2h,其他同实施例1。
[0048] 将7(2.0g,9.99mmol)置于100mL圆底烧瓶中,用20mL甲苯溶解,然后在0℃下加入DIBAL‑H(1.5M in Toluene)8mL,0℃反应。2h后经TLC检测,反应结束。加入甲醇10mL,用2N
氢氧化钠水溶液调节PH至8左右,搅拌30min,用二氯甲烷(30mL×3),合并有机相,有机相用
饱和食盐水(150mL×2)洗,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压旋干得到无色油状物8 1.83g,收
率为90.1%。
[0049] 实施例4
[0050] 将实施例1中步骤(5)7的合成反应时间改为8h,其他同实施例1。
[0051] 将6(2.8g,12.83mmol)置于100mL圆底烧瓶中,加入氯化亚砜10mL,回流反应。8h后经TLC检测,反应结束。减压旋干反应液,加入二氯甲烷10mL,用氨水调节PH至8左右,水相用
二氯甲烷萃取(20mL×2),合并有机相,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压旋干得到黄色油状物
7 2.33g,收率90.2%。
[0052] 实施例5
[0053] 将实施例1中步骤(6)8的温度改为25℃,其他同实施例1。
[0054] 将7(2.0g,9.99mmol)置于100mL圆底烧瓶中,用20mL甲苯溶解,然后在25℃下加入DIBAL‑H(1.5M in Toluene)8mL,25℃反应。1h后经TLC检测,反应结束。加入甲醇10mL,用2N
氢氧化钠水溶液调节PH至8左右,搅拌30min,用二氯甲烷(30mL×3),合并有机相,有机相用
饱和食盐水(150mL×2)洗,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压旋干得到无色油状物8 1.61g,收
率为79.3%。
[0055] 实施例6
[0056] 将实施例1中步骤(6)8的合成温度改为‑25℃,其他同实施例1。
[0057] 将7(2.0g,9.99mmol)置于100mL圆底烧瓶中,用20mL甲苯溶解,然后在‑25℃下加入DIBAL‑H(1.5M in Toluene)8mL,‑25℃反应。1h后经TLC检测,反应结束。加入甲醇10mL,
用2N氢氧化钠水溶液调节PH至8左右,搅拌30min,用二氯甲烷(30mL×3),合并有机相,有机
相用饱和食盐水(150mL×2)洗,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压旋干得到无色油状物8 
1.87g,收率为92.3%。
[0058] 实施例7
[0059] 将实施例1中步骤(6)中1‑苄基哌啶‑4‑腈和二异丁基氢化铝的摩尔比改为1:2.0,其他同实施例1。
[0060] 将7(2.0g,9.99mmol)置于100mL圆底烧瓶中,用20mL甲苯溶解,然后在0℃下加入DIBAL‑H(1.5M in Toluene)13.3mL,0℃反应。1h后经TLC检测,反应结束。加入甲醇10mL,用
2N氢氧化钠水溶液调节PH至8左右,搅拌30min,用二氯甲烷(30mL×3),合并有机相,有机相
用饱和食盐水(150mL×2)洗,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压旋干得到无色油状物8 1.74g,
收率为86.1%。
[0061] 对照例1
[0062] 以N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯为原料,按照本发明实施例1中步骤(6)的条件反应。将N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯(2.0g,8.57mmol)置于100mL圆底烧瓶中,用20mL甲苯溶解,然后在
0℃下加入DIBAL‑H(1.5M in Toluene)8mL,0℃反应。1h后经TLC检测,原料反应完全,产物
全部转化为副产物N‑苄基‑4‑哌啶甲醇。
[0063] 对照例2
[0064] 以N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯为原料,N2保护下将N‑苄基‑4‑哌啶甲酸甲酯(2.0g,8.57mmol)置于100mL圆底烧瓶中,用20mL甲苯溶解,然后在‑78℃下保温10min,加入DIBAL‑
H(1.5M in Toluene)8mL,‑78℃保温反应。1h后经TLC检测,反应结束。加入甲醇10mL,用2N
氢氧化钠水溶液调节PH至8左右,搅拌30min,用二氯甲烷(30mL×3),合并有机相,有机相用
饱和食盐水(150mL×2)洗,用无水硫酸镁干燥,过滤,减压旋干得到无色油状物8 1.36g,收
率为78.1%。
[0065] 对比例3
[0066] 将65%的双(2‑甲氧基乙氧基)氢化铝/甲苯溶液6.22g(20mmol)溶解在无水THF(20ml)中。在氮气下,在‑10℃搅拌下在15分钟内滴加1.56g(22mmol)吡咯烷。滴加结束后,
在相同温度下搅拌1小时,制备还原剂。
[0067] 将实施例1中步骤(6)的DIBAL‑H(1.5M in Toluene)改为上述制备的还原剂,其他同实施例1。
[0068] 将7(2.0g,9.99mmol)置于100mL圆底烧瓶中,用20mL甲苯溶解,然后在0℃下加入还原剂(6.22g,20mmol),0℃反应。1h后经TLC检测,原料反应完毕,未得到目标产物,得到的
是N‑苄基‑4‑哌啶甲胺。
[0069] 所述实施例为本发明的优选的实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换
或变型均属于本发明的保护范围。