向250 mL 三口瓶中,加入20.0 g(0.100 mol)Ⅲ、100 mL 甲苯、1.0 g 5% Pd/C、12.3 g(0.110 mol)丙烯酸烯丙酯(Ⅶ),加热至110 ℃回流反应4.0 h,TLC(CH2Cl2 与C2H5OH 体积比为5∶1)监控至原料消失,得到含化合物Ⅳ的反应液;将反应液降温至30 ℃,加入50 mL 无水乙醇、25.22 g(0.400 mol)甲酸铵,再升温至70 ℃,反应2.0 h,TLC(CH2Cl2与C2H5OH 体积比为3∶2)监控至原料点消失,反应结束,将反应液降至室温,过滤,回收Pd/C,滤液经减压浓缩得到粗品中间体Ⅴ。在粗品中间体Ⅴ中加入100 mL 纯化水,用1 mL 质量分数为36%的盐酸调节pH 至1,过滤,滤液用30 mL 甲苯分3 次洗涤,有机相加入10 mL 浓度为2.0 mol/L 的氢氧化钠水溶液,调pH 至12,然后用10 mL 乙酸乙酯萃取3 次,合并有机相,加入无水硫酸钠干燥,过滤后,滤液先常压蒸馏至基本浓缩干,后进行减压浓缩,最终得到16.8 g(83.47 mmol)黄色油状液体Ⅴ,收率为83.47%(以Ⅲ物质的量计)。
将Ⅴ全部加入64 mL 二氯甲烷中,搅拌40 min,缓慢加入6 mL 质量分数为36%的盐酸,滴毕,反应3 h,冷却至0 ℃,过滤,滤饼于60 ℃干燥4 h,得到19.10 g(80.30 mmol)白色固体Ⅵ,收率为96.20%(以Ⅴ物质的量计),色谱纯度为99.71%。1HNMR (80 MHz,CDCl3),δ:3.077(m,2H),3.275(m,2H),3.960(s,2H),7.75(m,6H),8.255(s,3H)。
1.2.3 阿戈美拉汀(Ⅰ)的合成
参照文献[4]的方法,并稍作改进。将23.78 g(0.100 mol)Ⅵ和10.9 g(0.110 mol)三乙胺加至60 mL 二氯甲烷中,搅拌1.0 h,有机层降温至0 ℃,滴加23.4 g(0.300 mol)乙酰氯,于5~10 ℃反应1.0 h,用60 mL 饱和食盐水洗涤,减压蒸除溶剂后,再加入60 mL 无水乙醇/水(体积比30∶50)的混合溶剂重结晶,过滤,滤饼于60 ℃干燥6.0 h,得白色固体Ⅰ 22.46 g(92.30 mmol),收率为92.30%(以Ⅵ物质的量计)。采用反相高效液相色谱法测定重结晶后Ⅰ的纯度为 99.91%,Ⅰ的熔点为 107~108 ℃(文献值为109~110 ℃)。
1.2.4 催化剂的回收和套用实验
将过滤所得1.0 g Pd/C 加入无水乙醇中回流2 h后,用去离子水洗涤3 次,并置于超声波清洗机上清洗20 min,过滤后,浸泡在质量分数为1%的NaOH水溶液中2 h,过滤,再用去离子水洗涤滤饼至中性,在100 ℃下烘干2 h,得0.925 g Pd/C。
由表6 可知,随着反应时间的增加,化合物Ⅴ的收率先增加后降低。当反应时间为2.0 h 时,收率为83.47%,再继续增加反应时间,收率下降,分析原因可能是部分化合物Ⅴ自聚产生副产物双[2-(7-甲氧基-1-萘基)乙基]胺。因此,最佳反应时间为2.0 h。
2.4 验证实验
在通过小试得出最佳工艺的条件下,以Ⅱ投料量分别为85、100、110 g 进行3 次平行实验,产物Ⅰ的总收率分别为63.55%、63.68%、64.32%(以Ⅱ物质的量计),未精制的产物Ⅰ的纯度分别为96.83%、97.28%、95.94%。将3 次平行实验产品混合后进行精制,得到纯度为98.96%,总杂质量分数为1.04%,最大单杂质量分数为0.41%的产品,经分析可能为双[2-(7-甲氧基-1-萘基)乙基]胺。
2.5 千克级制备实验
为了进一步验证最佳工艺条件的有效性,进行千克级放大实验。工艺操作如下:
室温下,将4.0 kg(22.70 mol)Ⅱ、2.91 kg(34.21 mol)氰乙酸、10.45 L 甲苯加至50 L 玻璃反应釜中,搅拌至溶解,加入1.32 kg(12.32 mol)苄胺、1.61 kg(12.37 mol)庚酸,加热回流反应18.0 h,冷却至25 ℃,用4 L 浓度为2 mol/L 氢氧化钠溶液、4 L 饱和食盐水和4 L 纯化水洗涤反应液,过滤,滤液旋蒸除去甲苯和水,得到油状物 4.36 kg(21.88 mol)Ⅲ。加入9 L 无水乙醇/纯化水(体积比为80∶20)混合溶剂进行重结晶,得到3.89 kg(19.52 mol) 灰白色固体Ⅲ,收率为85.99%(以Ⅱ物质的量计),色谱纯度为99.78%。
依次将3.89 kg(19.52 mol)Ⅲ、19.54 L 甲苯、194.5 g Pd/C、2.40 kg(21.40 mol)丙烯酸烯丙酯(Ⅶ)加入到反应釜中,加热至110 ℃回流反应4.0 h,TLC(CH2Cl2 与C2H5OH 体积比为5∶1)监控至原料消失,得到含化合物Ⅳ的反应液,后降温至30 ℃,加入9.8 L 无水乙醇,分3 批加入4.92 kg(78.02 mol)甲酸铵,升温至70 ℃反应2.0 h,TLC(CH2Cl2 与C2H5OH 体积比为3∶2)监控原料点消失。反应液降至室温后,过滤,回收Pd/C,滤液经减压浓缩得到粗品中间体Ⅴ。加入20 L 纯化水,用200 mL 盐酸(质量分数36%)调节pH 至1,过滤,滤液用5.9 L 甲苯洗涤3 次,有机相加入配制的2 L 浓度为2 mol/L 氢氧化钠水溶液,调节pH 至12,然后用2 L 乙酸乙酯萃取3 次,合并有机相,反应液先常压蒸馏至基本浓缩干,后进行减压浓缩,得到3.27 kg(16.25 mol)黄色油状液体Ⅴ,收率83.25%(以Ⅲ物质的量计)。将Ⅴ加至15 L 二氯甲烷中,搅拌40 min,缓慢加入1.4 L 盐酸(质量分数36%),滴毕,反应3 h,冷却至0 ℃,过滤,滤饼于60 ℃干燥4 h,得白色固体3.68 kg(15.48 mol)Ⅵ,色谱纯度为99.78%,收率为95.26%(以Ⅴ物质的量计)。
将3.68 kg(15.48 mol)Ⅵ和1.69 kg(16.70 mol)三乙胺加至9.4 L 二氯甲烷中,搅拌2.0 h,有机层降温至0 ℃,滴加3.62 kg(46.12 mol)乙酰氯,于5~10 ℃反应1.0 h,用3 L 饱和食盐水洗涤,减压蒸除溶剂,加入9.4 L 无水乙醇/纯化水(体积比为30∶50)的混合溶剂重结晶,过滤,滤饼于60 ℃干燥6 h,得白色固体3.35 kg(13.77 mol)Ⅰ,色谱纯度为99.86%,收率为88.95%(以Ⅵ物质的量计)。
在制备化合物Ⅲ时,与小试相比,放大实验需要延长反应时间(由12.0 h 延长至18.0 h),总收率(60.66%)才能达到与总收率小试(64.72%)相近的效果,同时溶剂甲苯用量较大,因此,将甲苯进行回收套用至下一步芳构化反应,尽量减少甲苯的用量,节约成本。回收的Pd/C 催化剂套用之前需要活化处理,同时补加少量Pd/C,才能套用,使本研究更有工业化使用价值,Pd/C 和甲苯的回收套用如表7 所示。