陳昌略,王必偉
(浙江海洲制藥有限公司,浙江 臨海 317000)
愈創(chuàng)木酚甘油醚是具有化痰、鎮(zhèn)咳、解痙作用的祛痰藥,也是β-受體阻滯劑、美索巴莫、美芬諾酮等藥物的重要中間體[1]。在前列腺炎、精囊炎、尿道感染等疾病的治療上也有較好的療效[2-3]。愈創(chuàng)木酚甘油醚的合成方法概括起來有4種[4-5]:1)在堿的作用下,由環(huán)氧氯丙烷或氯代甘油和愈創(chuàng)木酚縮合,酸化水解制得;2)由縮水甘油和愈創(chuàng)木酚經(jīng)有機堿催化下反應(yīng)制得;3)在碳酸鉀作用下,α-鹵代丙烯和愈創(chuàng)木酚縮合后,再水解制得;4)由對甲苯磺酸異丙叉甘油酯出發(fā),制得愈創(chuàng)木酚異丙叉甘油醚,再水解制得。
為了降低反應(yīng)成本,減少環(huán)境有污染,簡化反應(yīng)步驟,節(jié)能降碳。本研究選擇復(fù)合固體堿為催化劑,采用一鍋法反應(yīng)技術(shù),以鄰苯二酚、α-鹵代丙烯和鹵溴烷為原料,經(jīng)縮合、氧化水解制得愈創(chuàng)木酚甘油醚產(chǎn)物。
儀器:78-1型磁力加熱攪拌器,RE-2000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,BSDL-124 型電子天平,X-4 數(shù)字顯示顯微熔點測定儀(溫度計未校正)。
試劑:鄰苯二酚,α-氯代丙烯,溴甲烷和氯甲烷,丙酮,乙腈,次氯酸鈉質(zhì)量分數(shù)10%溶液,四氫呋喃,均分析純。
1.2.1 愈創(chuàng)木酚甘油醚的合成
在裝有回流裝置的150 mL三口瓶中,分別加入鄰苯二酚11 g(0.1 mol),固體堿催化劑5 g,α-氯代丙烯8.5 g(0.1 mol),溶劑50 mL,攪拌,升溫至60 ℃,反應(yīng)3 h,再加入溴甲烷10.5 g(0.1 mol),反應(yīng)2 h,使反應(yīng)溫度降至室溫后,逐漸加入次氯酸鈉質(zhì)量分數(shù)10%的水溶液80 mL,再慢慢升溫至60 ℃反應(yīng)3 h。冷卻至室溫,靜置、過濾,濾液分層,水層用乙腈(10×4 mL)萃取,合并乙腈層、干燥、濃縮后用柱層析分離(CH2Cl2、MeOH 體積比17:1),濃縮,得白色粉末狀固體,熔點78~79 ℃,收率91.8%。
反應(yīng)式為(X=Cl、Br):
1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δ:2.89~2.92(dd,1H),3.63~3.65(d,2H),3.73~3.83(m,2H),3.85(s,3H),4.02~4.12(m,3H),6.87~6.98(m,4H);13CNMR(400 MHz,CDCl3)δ:55.94,63.98,70.20,72.17,111.97,114.87,121.22,122.27,148.11,149.76。MS(m/z):199(M+H)+。
1.2.2 催化劑的制備
取100 g γ-Al2O3,5 g水玻璃作為粘結(jié)劑,10 g MgO,混合研磨1 h,再加入20 g Ca(OH)2,3 g 聚丙烯酰胺(相對分子質(zhì)量8×106~10×106),繼續(xù)混合研磨2 h,加入20 g 水研磨均勻后,用擠條機擠壓成φ1.6 mm 條狀,放入紅外燈下烘干5 h,再放入烘箱中100 ℃干燥10 h,最后置于馬弗爐中500 ℃焙燒4 h,得到固體堿催化劑,冷卻后置于干燥器中備用。
通過對反應(yīng)機理的分析來看,反應(yīng)在堿作用下,鄰苯二酚的2個羥基分別與α-氯代丙烯和鹵甲烷脫去鹵化氫生成醚,然后雙鍵在次氯酸鈉水溶液氧化下生成環(huán)氧化物,再水解制得目標產(chǎn)物。理論上鄰苯二酚與α-氯代丙烯和鹵甲烷的反應(yīng)是等摩爾的關(guān)系。因此,用TLC 跟蹤,以丙酮為溶劑,在碳酸鉀作用下,回流3 h,考察了鄰苯二酚(C6H6O2) 與α-氯 代 丙 烯(C3H5Cl) 和 鹵 甲 烷(CH3X)的投料比對反應(yīng)的影響,結(jié)果見表1。
表1 投料比的影響Tab 1 Influence of feeding ratio
由表1 可知,當(dāng)鄰苯二酚與α-氯代丙烯以1:2的摩爾比進行反應(yīng)時,鄰苯二酚的轉(zhuǎn)化率70%,生成一取代物和二取代物的摩爾比2:1。
當(dāng)鄰苯二酚與氯甲烷以1:2的摩爾比進行反應(yīng)時,鄰苯二酚的轉(zhuǎn)化率76%,生成一取代物與二取代物的摩爾比1:1;當(dāng)鄰苯二酚與溴甲烷以1:2的摩爾比進行反應(yīng)時,鄰苯二酚的轉(zhuǎn)化率92%,生成一取代物和二取代物的摩爾比1:3。表明溴甲烷的活性高于氯甲烷,這也與理論相符。
當(dāng)鄰苯二酚與α-氯代丙烯和溴甲烷以1:1:1 的摩爾比同時加料進行反應(yīng)時,鄰苯二酚的轉(zhuǎn)化率達到了91.6%,但是溴甲烷生成的二取代物比例偏高,因此,改變加料方式,先讓鄰苯二酚與α-氯代丙烯反應(yīng)3 h后,再加入溴甲烷,此時鄰苯二酚的轉(zhuǎn)化率達到95.2%,目標產(chǎn)物的收率達到94.1%。
當(dāng)鄰苯二酚與α-氯代丙烯和溴甲烷的加料摩爾比為1:1:1 時,對丙酮、乙腈、四氫呋喃三種反應(yīng)溶劑進行了討論。結(jié)果見表2。
表2 反應(yīng)溶劑的影響Tab 2 Influence of reaction solvent
由表2可知,當(dāng)以丙酮為溶劑時,溶劑沸點較低溶劑損失較大;當(dāng)以四氫呋喃為溶劑時,反應(yīng)速度較快,但是后處理時溶劑損失量也大,應(yīng)是反應(yīng)中生成的氯化氫導(dǎo)致的溶劑損失;在選擇沸點較高一些的非質(zhì)子極性溶劑乙腈為溶劑時,溶劑和產(chǎn)品可以直接分離,后處理簡單,收率也高。
選定反應(yīng)溶劑為乙腈,投料摩爾比為1:1.1時,選擇了室溫、回流溫度和低于回流溫度進行了討論,結(jié)果見表3。
表3 反應(yīng)溫度的影響Tab 3 Influence of reaction temperature
由表3可知,常規(guī)條件下溫度較高有利于該反應(yīng),當(dāng)選擇室溫下進行反應(yīng)時,產(chǎn)品收率較低;當(dāng)選擇溶劑的回流溫度時,結(jié)果發(fā)現(xiàn)得到的產(chǎn)品收率與反應(yīng)溫度在60 ℃時的結(jié)果一樣。
對反應(yīng)時間的討論涉及到鄰苯二酚與α-氯代丙烯的反應(yīng)時間和與溴甲烷的反應(yīng)時間結(jié)果見表4。
表4 反應(yīng)時間的影響Tab 4 Influence of reaction time
由表4可知,當(dāng)鄰苯二酚與α-氯代丙烯反應(yīng)1 h后,加入溴甲烷再反應(yīng)1 h,產(chǎn)品收率較低;當(dāng)鄰苯二酚與α-氯代丙烯反應(yīng)3 h 后加入溴甲烷反應(yīng)2 h,以及鄰苯二酚與α-氯代丙烯反應(yīng)3 h后,再延長溴甲烷的反應(yīng)時間為3 h時,產(chǎn)品收率均超過97%。
復(fù)合固體堿催化劑可再生、活性高、能耗少[6]。從節(jié)能降碳和規(guī)模化的生產(chǎn)出發(fā),應(yīng)用了復(fù)合固體堿替代常規(guī)無機堿進行反應(yīng),且采用簡單的機械混合法以γ-Al2O3為載體,氧化鎂和氫氧化鈣為無機堿,聚丙烯酰胺和水玻璃為粘結(jié)劑,,通過機械混合研磨、擠壓成型、烘干、焙燒制得。實驗結(jié)果顯示,利用復(fù)合固體堿進行上述反應(yīng),鄰苯二酚的轉(zhuǎn)化率達到93%,目標產(chǎn)物的收率提升到92%。
雙鍵在次氯酸鈉水溶液氧化下,首先生成環(huán)氧化合物,然后再水解開環(huán)。因此,在室溫加入次氯酸鈉水溶液后,逐漸升溫到60 ℃攪拌反應(yīng)3 h后,結(jié)果發(fā)現(xiàn),氧化和水解反應(yīng)已經(jīng)完成,經(jīng)后處理產(chǎn)物收率91.8%。
采用一鍋法反應(yīng)技術(shù),在復(fù)合固體堿催化下,以鄰苯二酚、α-氯代丙烯和溴甲烷為原料,經(jīng)縮合、氧化和水解反應(yīng),成功制得愈創(chuàng)木酚甘油醚產(chǎn)物。收率91.8%。利用核磁共振、紅外光譜和質(zhì)譜對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進行了表征。該合成方法綠色環(huán)保、反應(yīng)條件溫和易控,為規(guī)?;a(chǎn)提供了新的思路。