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阿戈美拉汀合成工艺改进及千克级产品的制备
羊志林 1 , 杨汉跃 2 , 闫显光 2 , 刘子镔 2 , 张珍明 3 , 王昊 3

《精细化工》 2023年 40卷 第10期 20230095
中图分类号:TQ460.6
全文 图表 参考文献 作者 出版信息
摘要
关键词
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
1.2 合成方法
1.3 测试与表征
2 结果与讨论
2.1 阿戈美拉汀的表征
2.2 化合物Ⅳ的合成条件优化
2.3 化合物Ⅴ的合成条件优化
2.4 验证实验
2.5 千克级制备实验
3 结论

摘要

在庚酸和苄胺催化下,7-甲氧基-1-四氢萘酮(Ⅱ)与氰乙酸缩合得到了(7-甲氧基-3,4-二氢-1-萘基)乙腈(Ⅲ);然后以5% Pd/C(Pd 质量分数为5%)为催化剂,丙烯酸烯丙酯(Ⅶ)为氢受体,化合物Ⅲ经芳构化-还原“一锅煮”,先制备(7-甲氧基-1-萘基)乙腈(Ⅳ),不需分离直接加入甲酸铵为氢供体,制备(7-甲氧基-1-萘基)乙胺(Ⅴ)。芳构化反应优化条件为:Pd/C 用量为5.0%(以Ⅲ的质量计)、n(Ⅲ)∶n(Ⅶ)=1.0∶1.1、回流反应时间4.0 h。在上述反应条件下,Ⅲ的转化率为100%,Ⅳ的选择性为92.12%。在n(Ⅲ)∶n(甲酸铵)=1∶4、反应温度70 ℃、反应时间2.0 h 的还原反应优化条件下,中间体Ⅴ的收率为83.47%。最后,中间体Ⅴ与盐酸反应制得(7-甲氧基-1-萘基)乙胺盐酸盐(Ⅵ),Ⅵ与乙酰氯反应得到阿戈美拉汀(Ⅰ),反应总收率为64.72%。并用HNMR、CNMR、MS、FTIR 对中间体及产物结构进行表征,该工艺经千克级放大实验,反应总收率为60.66%,产物纯度为99.86%。

关键词: 阿戈美拉汀 芳构化-还原“一锅煮”反应 工艺优化 千克级 医药原料

阿戈美拉汀(Agomelatine)为法国Service 公司研制的褪黑素类抗抑郁药 ,是经美国食品药品监督管理局批准上市的新型抗抑郁药,属于褪黑素类MT1 和MT2 激动剂、5-HT2C 受体激动剂。2011年11 月28 日进入中国市场,其治疗效果明显,得到广泛的应用 。关于阿戈美拉汀的合成已有很多研究 。岳国亮等 和李俊丽 对阿戈美拉汀的合成专利进行了分析,提出了合成阿戈美拉汀的3 种方法:(1)以7-甲氧基-1-四氢萘酮(Ⅱ)为原料,与溴乙酸乙酯经Reformatsky 反应、硫脱氢芳构化制得(7-甲氧基-1-萘基)乙酸乙酯,再经水解、酰氯化、氨化、脱水消除、还原、乙酰化制得阿戈美拉汀(Ⅰ),反应步骤长,Ⅰ的收率低于30% 。(2)以Ⅱ为原料,与氰乙酸在苄胺和庚酸存在下缩合得到(7-甲氧基-3,4-二氢-1-萘基)乙腈(Ⅲ);以甲基丙烯酸烯丙酯为氢受体、5% Pd/C(Pd 质量分数为5%,下同)为催化剂,在甲苯中回流、脱氢芳构化,得到(7-甲氧基-1-萘基)乙腈(Ⅳ)。在含氨的乙醇介质中加入Raney Ni,在3 MPa 的H 2 下搅拌对其进行还原,随后加入盐酸,将其转化成(7-甲氧基-1-萘基)乙胺(Ⅴ)的盐酸盐,最后与乙酸钠和乙酸酐经乙酰化反应生成Ⅰ,Ⅰ的总收率为72% 。而采用2,3-二氯-5,6-二氯基苯醌(DDQ)代替甲基丙烯酸烯丙酯进行脱氢芳构化,改进后Ⅰ的总收率为76% 。(3)以1-溴-7-萘酚为原料,经格氏反应、酯化反应制备了三氟乙酸2-(7-甲氧基-1-萘基)乙酯,与叠氮化钠反应,再经Pd/C 氢化还原得Ⅴ,最后经乙酰化得到Ⅰ,Ⅰ的总收率为70% 。综上,方法(1)反应步骤长,且总收率低于30%;方法(3)虽然总收率达70%,但反应过程中使用了剧毒且危险的叠氮化钠,不适合工业化生产;而方法(2)总收率最高为72%,所用试剂及反应条件更为简便优化。因此,本文选择方法(2)进行工艺优化制备Ⅰ。
由此可见,合成阿戈美拉汀的关键中间体是化合物Ⅳ和Ⅴ。制备Ⅳ通常有3 种方法:(1)采用DDQ 为脱氢剂,但其相对分子质量(简称分子量)大,且易生成黑色的副产物DDQ-H 2 ,在反应液中难去除,增加了后处理步骤 ;(2)以甲基丙烯酸烯丙酯为氢受体,5% Pd/C 为催化剂进行脱氢反应,此法反应条件温和,适合工业化生产,但是甲基丙烯酸烯丙酯作为氢受体受到专利保护;(3)以10%Pd/C 为催化剂进行脱氢反应,其用量为20%(以Ⅲ物质的量计),存在催化剂用量大、成本高的问题 。通常制备Ⅴ有3 种方法:(1)采用NaBH 4 /金属氯化物为还原剂 ,产物后处理较繁琐,需要加酸、脱溶、加水、过滤、萃取、调pH 和萃取等步骤;(2)采用Raney Ni 还原 ,此工艺需要氢气,对生产设备要求较高,有操作风险;(3)将7-甲氧基-1-萘乙醇与苯磺酰氯反应得7-甲氧基-1-萘乙基苯磺酸酯,与邻苯二甲酰亚胺钾盐反应,经水合肼还原转化为Ⅴ。大多数研究是以Ⅱ为起始原料,通过缩合、芳构化、还原和乙酰化反应制备阿戈美拉汀,但各步反应中均有副产物(即杂质)
本文重点是对阿戈美拉汀合成工艺进行改进,并制备千克级产品。根据文献 报道,在化合物Ⅲ的芳构化反应中,所用氢受体是受专利保护的甲基丙烯酸烯丙酯 ,而丙烯酸烯丙酯 (Ⅶ)不在此专利保护内,且Ⅶ常压下沸点为122 ℃(46~47 ℃/5.33 kPa),甲基丙烯酸烯丙酯沸点为144 ℃,故Ⅶ更易于从反应液中分离;因此,选用Ⅶ为氢受体,5% Pd/C 为催化剂进行脱氢反应,在甲苯中回流反应得到Ⅳ。在还原反应中,以甲酸铵为氢供体,5%Pd/C 为催化剂,用氢转移还原Ⅳ生成Ⅴ,此步反应除了用Pd/C 和Raney Ni [15-16] 为催化剂外,其他种类催化剂鲜见文献报道。Raney Ni 催化剂虽能用于化合物Ⅴ的制备,但不能用于芳构化反应制备化合物Ⅳ。由于芳构化脱氢和氢转移还原都用5% Pd/C 为催化剂,投料一次接力2 个反应,同时将芳构化和还原两步合并为“一锅煮”工艺,减少了催化剂的用量,降低了成本,并将合成阿戈美拉汀的步骤缩短为3 步。通过小试得出最优条件后,在千克级生产中,为降低生产成本,将Pd/C 和各步反应过程中使用的溶剂甲苯进行回收套用。改进后的阿戈美拉汀合成路线如下所示:

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

7-甲氧基-1-四氢萘酮(质量分数99%),上海源叶生物科技有限公司;5% Pd/C(Pd 质量分数5%),工业级,上海丹源化工有限公司;甲酸铵(质量分数99%),工业级,常州市启迪化工有限公司;丙烯酸烯丙酯(质量分数99%),工业级,湖北恒景瑞化工有限公司;乙酸乙酯、无水乙醇、盐酸、氢氧化钠、三乙胺、二氯甲烷、甲苯,AR,国药集团化学试剂有限公司;氰乙酸(NCCH 2 COOH,质量分数99%),艺康化工有限公司;乙酰氯(质量分数99%),工业级,山东旭晨化工科技有限公司;苄胺(质量分数99%),济南云佰汇生物科技有限公司;纯化水、去离子水,自制;庚酸(质量分数99%),上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
Fourier 80 台式核磁共振波谱仪,布鲁克(北京)科技有限公司;Nicolet Summit 傅里叶变换红外光谱仪,美国Nicolet 公司;APS-8026PLUS 高效液相色谱-质谱联用仪,德国Aupos 仪器设备有限公司;UPLC液相色谱仪,美国Waters 公司;SGWX-2 熔点仪,上海精密仪器厂。

1.2 合成方法

1.2.1 (7-甲氧基-3,4-二氢-1-萘基)乙腈(Ⅲ)的合成
参照文献[10]的方法,并稍作改进。室温下,将17.6 g(0.100 mol)Ⅱ、12.8 g(0.150 mol)氰乙酸、46.0 mL 甲苯加入到100 mL 反应瓶中,搅拌至溶解,加入5.8 g(54.13 mmol)苄胺、7.1 g(54.54 mmol)庚酸,回流下反应12 h,然后将反应瓶冷却至25 ℃,依次用12.9 mL 浓度为2.0 mol/L 的氢氧化钠水溶液、饱和食盐水、纯化水洗涤,再用无水硫酸镁干燥、过滤,滤液经旋蒸除去甲苯,得到19.1 g(0.097 mol)油状物Ⅲ。将粗产品加入到80.0 mL无水乙醇/纯化水(体积比为80∶20)混合溶剂中重结晶,得到17.4 g(87.33 mmol)灰白色固体Ⅲ,收率为87.33%(以Ⅱ物质的量计)。采用反相高效液相色谱法测定重结晶后Ⅲ的纯度为99.78%。Ⅲ的熔点为48~50 ℃(文献 值为49 ℃); 1 HNMR (80 MHz,CDCl 3 ), δ : 2.34 (m,2H),2.73 (t,2H),3.46 (s,2H),3.82 (s,3H),6.29 (t,1H),6.67 (s,1H),6.75 (dd,1H),7.09 (dd,1H)。
1.2.2 (7-甲氧基-1-萘基)乙胺盐酸盐(Ⅵ)的合成
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(CH 2 Cl 2 与C 2 H 5 OH 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(CH 2 Cl 2 与C 2 H 5 OH 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%。 1 HNMR (80 MHz,CDCl 3 ), 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。
将活化后的Pd/C 进行第1 次套用,Ⅴ收率为82.24%,再将过滤后的Pd/C 进行活化处理,重复上述操作,套用第2~5 次后Ⅴ的收率分别为81.68%、81.12%、80.01%、79.36%。
将活化后的Pd/C(0.925 g)与补加的新鲜Pd/C(0.075 g)进行第1 次套用,重复上述操作,Pd/C共套用5 次。补加Pd/C 的量分别为0.085、0.075、0.080、0.075 和0.080 g,套用后Ⅴ的收率分别为83.56%、83.36%、83.34%、83.18%、83.12%。

1.3 测试与表征

1.3.1 转化率和选择率的计算
由反相高效液相色谱法测定反应混合物中各组分的相对含量。Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ的测定条件为:流动相为甲醇-纯化水(体积比为68∶32),检测波长232 nm,流速0.8 mL/min;Ⅰ的测定条件为:Welchrom-C18(5 μm×4.6 mm×250 mm)色谱柱,以0.01 mol/L 的磷酸氢二钠溶液(用稀磷酸调节pH 至3.0)-甲醇-乙腈(体积比为50∶30∶20)为流动相,流速为1.0 mL/min,检测波长为229 nm,柱温为30 ℃。按式(1)和(2)计算Ⅲ的转化率和Ⅳ的选择性。
式中: a 为反应混合物中化合物Ⅲ的色谱含量(HPLC),%; b 为合成化合物Ⅳ的反应液中化合物Ⅳ色谱含量(HPLC),%。
1.3.2 FTIR 测试
用溴化钾压片法对产物Ⅰ进行FTIR 测试,波数范围:4000~400 cm –1 ,扫描次数32。
1.3.3 1 HNMR 和 13 CNMR 测试
以CDCl 3 为溶剂,测定产物Ⅰ的 1 HNMR 和 13 CNMR。

2 结果与讨论

2.1 阿戈美拉汀的表征

2.1.1 MS 和HPLC 分析
产物Ⅰ[M] + 理论值243.30,测试值243.21。经HPLC 法测定产物Ⅰ纯度为99.91%。
2.1.2 FTIR 分析
产物Ⅰ的FTIR 谱图如 图1 所示。
图1 产物Ⅰ的FTIR 谱图
图1 所示,产物Ⅰ在1639 cm –1 处为酰胺中C==O 键的伸缩振动吸收峰;3243 cm –1 处为酰胺中—NH 键的伸缩振动吸收峰;1548 cm –1 处为酰胺中N—H 键的变形振动吸收峰;3072 cm –1 处为苯环中C==C 键的伸缩振动吸收峰;1446 cm –1 处为苯环骨架上的Ar—O—CH 3 的变形振动吸收峰;1367 cm –1 处为苯环骨架上—CH 3 的变形振动吸收峰;1250 cm –1 处为芳香族醚上C—O 键的伸缩振动吸收峰;759 cm –1 处为芳环上的==C—H 面外的弯曲振动。由上述红外谱图表征可以确定产物为化合物Ⅰ。
2.1.3 1 HNMR 和 13 CNMR 分析
产物Ⅰ的 1 HNMR 谱图如 图2 所示。可以看出,产物Ⅰ的 1 HNMR (80 MHz,CDCl 3 ), δ :1.97 (s,3H)为脂肪链上15 位H 的化学位移;3.27 (t, J =7.3 Hz,2H)为脂肪链上11 位H 的化学位移;3.63 (q, J =6.5 Hz,2H)为脂肪链上12 位H 的化学位移;4.01 (s,3H)与O 原子相连的16 位H 的化学位移;7.19 (dd, J =8.9、2.5 Hz,1H)、7.30 (d, J =2.6 Hz,1H)、7.50(d, J =2.4 Hz,1H)、7.70 (dd, J =6.7 Hz,1H)为萘环上9、6、8、4 位H 的化学位移;7.99 (d, J= 8.9 Hz,1H)脂肪链上13 位H 的化学位移。
图2 产物Ⅰ的
产物Ⅰ的 13 CNMR 谱图如 图3 所示。可以看出,产物Ⅰ的 13 CNMR (80 MHz,CDCl 3 ), δ :170.32 为脂肪链上14 位C 的信号峰;33.23、40.14、23.34为脂肪链上11、12、15 位C 的信号峰;55.52 为16位C 的信号峰;102.44、116.3、118.37 为萘环上4、6、5 位C 的信号峰;123.15、127.05、127.08、129.33为萘环上7、8、9、10 位C 的信号峰;133.24、133.66、158.01 为萘环上1、2、3 位C 的信号峰。由上述核磁谱图表征可以确定产物为化合物Ⅰ。
图3 产物Ⅰ的

2.2 化合物Ⅳ的合成条件优化

由于采用芳构化-还原“一锅煮”方法制备Ⅴ,而中间体Ⅳ没有进行纯化分离。因此,重点考察反应条件对芳构化以及Ⅴ收率的影响。
2.2.1 Pd/C 用量对芳构化反应的影响
按照1.2.2 节方法,保持其他条件不变,考察Pd/C 用量(以Ⅲ的质量计)对芳构化反应的影响,结果如 表1 所示。
表1 Pd/C 用量对芳构化反应的影响
表1 可见,当Pd/C 用量不足时,部分原料未转化;随着Pd/C 用量的增加,Ⅲ的转化率升高;当Pd/C 用量为5.0%,转化率达到100%,Ⅳ的选择性为92.12%。因此,最佳Pd/C 用量为5.0%。
2.2.2 Ⅶ投料量对芳构化反应的影响
按照1.2.2 节方法,保持其他条件不变,考察Ⅶ投料量对芳构化反应的影响,结果如 表2 所示。
表2 Ⅶ投料量对芳构化反应的影响
表2 可见,随着Ⅶ用量的增加,Ⅲ的转化率逐渐升高。当Ⅶ投加量为12.3 g(0.110 mol),即 n (Ⅲ)∶ n (Ⅶ)=1.0∶1.1 时,转化率达到100%,Ⅳ的选择性为 92.12%。因此,最佳投料比为 n (Ⅲ)∶ n (Ⅶ)=1.0∶1.1。
2.2.3 反应时间对芳构化反应的影响
按照1.2.2 节方法,保持其他条件不变,考察反应时间对芳构化反应的影响,结果如 表3 所示。
表3 反应时间对芳构化反应的影响
表3 所示,随着反应时间的延长,Ⅲ的转化率也随之增加,当反应时间为4 h 时,转化率达到100%。因此,最佳反应时间为4 h。

2.3 化合物Ⅴ的合成条件优化

以化合物Ⅲ为起始原料,采用芳构化-还原“一锅煮”法合成化合物Ⅴ,考察甲酸铵用量、还原反应温度、还原反应时间对化合物Ⅴ收率的影响。
2.3.1 甲酸铵用量对还原反应的影响
按照1.2.2 节方法,保持其他条件不变,考察甲酸铵用量对合成化合物Ⅴ的影响,结果如 表4 所示。
表4 甲酸铵用量对化合物Ⅴ收率的影响
表4 所示,随着甲酸铵投料量的增加,Ⅴ的收率不断提高。当甲酸铵用量为 25.22 g(0.400 mol),即 n (Ⅲ)∶ n (甲酸铵)=1∶4 时,收率为83.47%;继续增加甲酸铵用量,收率没有明显提升。所以,甲酸铵的最佳用量为25.22 g(0.400 mol),即 n (Ⅲ)∶ n (甲酸铵)=1∶4。
2.3.2 反应温度对还原反应的影响
按照1.2.2 节方法,考察反应温度对合成化合物Ⅴ的影响,结果如 表5 所示。
表5 反应温度对化合物Ⅴ收率的影响
表5 所示,随着反应温度的提高,Ⅴ的收率先升高后降低;当反应温度为70 ℃时,收率最高,为83.47%。当反应温度为80 ℃时,副产物双[2-(7-甲氧基-1-萘基)乙基]胺 含量增加,Ⅴ的收率降低。因此,最佳反应温度为70 ℃。
2.3.3 反应时间对还原反应的影响
按照1.2.2 节方法,保持其他条件不变,考察反应时间对合成化合物Ⅴ的影响,结果如 表6 所示。
表6 反应时间对化合物Ⅴ收率的影响
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(CH 2 Cl 2 与C 2 H 5 OH 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(CH 2 Cl 2 与C 2 H 5 OH 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。
表7 Pd/C 和甲苯的回收套用
根据市场价格行情,按照5.0% Pd/C 价格为35 元/g,甲苯价格为6.5 元/L 计算,在放大实验中,3 次全部使用新的5.0%Pd/C 和甲苯,费用为21358.5元。补充新的5.0% Pd/C 和甲苯后套用3 次的总成本8732.28 元,套用3 次共得到阿戈美拉汀9.8 kg,成本降低了12626.22 元,与全部使用新的5.0% Pd/C和甲苯相比,仅催化剂和甲苯套用,每1 kg 阿戈美拉汀成本平均降低了1288.39 元(计算时没有考虑到回收5.0% Pd/C 和甲苯蒸馏的费用)。

3 结论

采用Pd/C 为催化剂,以化合物Ⅲ为原料,经芳构化-还原“一锅煮”反应制备了阿戈美拉汀中间体(Ⅴ),最佳芳构化反应条件为Pd/C 用量为5.0%、 n (Ⅲ)∶ n (Ⅶ)=1.0∶1.1、反应时间4.0 h;还原反应条件为 n (Ⅲ)∶ n (甲酸铵)=1∶4、在70 ℃下反应时间2.0 h,在此条件下小试总收率为64.72%,经千克级放大实验,总收率为60.66%。