降糖药吡格列酮合成方法的比较与评价
・实验研究・
2010年10月第7卷第30期
降糖药吡格列酮合成方法的比较与评价
师建华t,孟歇2,高扬2
(1.西安交通大学继续教育学院,陕西西安710061;2.西安交通大学医学院药学系,陕西西安710061)【摘要】本文对降糖药吡格列酮的合成方法进行了归纳整理,对其操作步骤和特点作了概括总结,并分析了每种合成方法的特点.提出了汇聚式的合成路线是适合工业化的绿色环保工艺,可根据具体生产的实际情况选择适当方法。f关键词】吡格列酮;合成路线;评价【中图分类号】R978.7
【文献标识码】A
【文章编号】1673--7210(2010)10(c)-024--04
EvaluationandcomparisonofsyntheticmethodsofPioglitazone
SHI胁lIl以MENG
(1.Schoolof
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Education,Xi’811JiaotongUniversity,Xi
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Continuing
710061,China;2.FacultyofPharmacy,Schoolof
Medieine,Xi’allJiaotongUniversity,Xi’觚710061,China)
【Abstract]Asystematically
review
ofthesynthesismethodsofPioglitazone
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summarizedinthispaper.Thebasicma_
nipulationproceduresa托illustratedforeachofthethefurtherdevelopmentoftheindustrialprocess.
syntheticroutes.Evaluationandcomparison珊also
discussedfor
【Keywords】Pioglitazone;Syntheticroutes;Evaluation
毗格列酮(Pioglitazone,1),化学名为5一【4一f2一(5一乙基一2一吡啶)乙氧基1苯甲基卜2,4一噻唑烷二酮『5一【4一【2一(ethyl一2一
方法1:由2一羟乙基一5一乙基吡啶(2)与对氟硝基苯(3)在钠氢存在下在DMF或THF中缩合得2一【2一(4一硝基苯氧基)乙基卜5一乙基吡啶(4)(收率为62.9%),4经钯碳催化加氢网、雷尼镍,或铁粉阎还原得4一『2一(5一乙基一2一吡啶基)乙氧基1苯胺(5),5在氢溴酸水溶液中经偶氮化,在氧化亚铜催化下,与丙烯酸甲(乙)酯(6a,6b)发生米尔文芳基化(Meerweinarylation)反应得3一●仁f2一(5一乙基一2一吡啶基)乙氧基1苯基1_2一溴丙酸甲(乙)酯(7a,7b),7与硫脲(8)反应得5一【4一f2一(5一乙基一2一吡啶基)乙氧基】苄基~2一亚胺基卜噻唑烷二酮(9),溶剂为甲醇或异丙醇,温度范围为80一1000C(收率为52.3%),9在盐酸、硫酸、氢溴酸等矿酸存在下水解脱亚胺基得盐酸吡格列酮(1・HCl)(收率为78.8%),见图2。该法中7可不经分离直接与8缩合得9。9也可不经分离直接水解脱去亚胺基,成盐得1的盐酸盐[6-。71。
p河dyl)etlloxylbenzyl]一2,4一thiazolidinedionel,商品名:瑞彤、
安可拓。别名:ADD一3878。CA收录号:111025蛳一8,临床用
其盐酸盐。该药是日本武田公司开发的噻唑烷二酮类降糖药.1999年首次在美国上市。其主要作用机制为高选择性地激活过氧化物酶体增生物激活受体(PPAR)--'y,增强外围组织对胰岛素的敏感性,调节胰岛素应答基因的转录,降低胰岛素抵抗,控制血糖的生成、转运和利用,从而降低血糖,临床主治2型糖尿病11-21。分析吡格列酮化学结构(图1),综合其相关文献四,结合逆向合成推理。根据其骨架构建方式将其合成方法分为两大类。即“(A+B)+C”和“A+(B+C)”,本文将依此对1的合成方法进行归纳总结和评价比较。
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吡格列一的化学结构
1。(A+B)+C”合成法
根据“(A+B)”片段于“C”片段的构建方法不同,即按成噻唑杂环和两片段连接的先后顺序,本法又可分为以下两类:
1.1先连接后成噻唑杂环
通过构建噻唑烷杂环把“(A+B)”片段和“C”片段连接起来。一般选硫脲为原料,需要脱亚胺基。
【通讯作者1盂歌(1968.3一),河南开封人,博士,副教授.硕士生导师,从事
药物合成与构效关系研究,现就职于西安交通大学医学院药学系药物化学教研室。
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万方数据
20lo年lo月第7卷第30舻————————二————————一・实验研究・
该法采用了价格昂贵的对硝基氟苯为原料,工艺路线也较长,由于原料对氟硝基苯易聚合,且采用水解方法制备吡格列酮,使得产品中杂质含量较高。且难以纯化,且在前期反应使用了易燃易爆的钠氢,给工业化生产带来了难度。
方法2:由2和磺酰氯(MsCI,TsCl)在二氯甲烷溶剂中三乙胺的作用下磺酸化反应得2一(5一乙基一2一吡啶基)乙基磺酸酯(10a,10b),磺酸酯10和4一乙酰胺基苯酚(11)反应得到4一『2一(5一乙基一2一吡啶基)乙氧基】乙酰胺基苯(12)(收率为51.3%),水解脱除乙酰基得5,由5同“方法1”得l的盐酸盐(收率为59%)网,见图3。
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2若直接参与成酚醚反应则需要很苛刻的反应条件,因而有必要对其进行活化。该法使用2的甲磺酸酯或对甲苯磺酸酯为原料,磺酸酯的形式活化了2的醇羟基,增加了成酚醚反应的活性,虽然避免了危险试剂氢化钠,采用了较短的工艺路线,但在制备l时仍采用水解方法,也同样会使产生的杂质不易除去。
方法3:磺酸酯10与对硝基苯酚(13)在碳酸钾作用下,在乙腈中取代成醚得4。4经还原得5。由5同“方法1”操作得l的盐酸盐髓,见图4。
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圈4方法3合成路线圈
该法特点基本同“方法2”。但对硝基苯酚容易氧化聚合,使杂质更加难以除去。1.2先成噻唑杂环后连接
通过构建杂环外双键的方式,将把“(A+B)”片段和“C”片段连接起来,一般选用2,4一噻唑烷二酮为原料,需要对杂环外双键进行还原。
方法4:磺酸酯lO与4在氢氧化钾作用下发生取代反应,得4一【2一(5一乙基一2一吡啶基)乙氧基1苯甲醛(15),酚醚醛15与2。4一噻唑烷二酮(16)在乙醇中哌啶催化下,发生脑文阁缩合(Knoevenagelcondensation)反应,得5-【4-【2一(5一乙基一2一吡啶基)乙氧基1-苯亚甲基卜2,4-噻唑烷二酮(17),17经钯碳催化氢化.也可在硼氢化钠或硼氢化钠和氯化钴作
万方数据
用下[10.-1”,还原得1(收率为65%)tL硼,见图5。
若用氯化钴、二乙酸钴、丁二酮肟配位钴盐还原17得l,虽可避免钯碳催化还原的高温高压苛刻条件,产率较好。但后处理较为繁琐,需分离钴盐嗍,不适合工业化。
该法中磺酸酯和对羟基苯甲醛反应溶剂为脂肪族氯代烷烃、芳香烃、醚、水、乙酸乙酯、DMF或混合溶剂,在碱存在下.反应在非水相有机溶剂中进行,需25~30h才可完成。由于存在侧链的消除反应,生成杂质2一乙烯基吡啶,会降低产率,影响下一步产物的纯度。反应也可在水溶液和非水溶液中进行。但需要相转移催化剂,黏稠状的产物会加剧非均相混合.影响收率(50%..60%)和下一步产物的纯度。双键还原需昂贵催化剂及高温高压条件。这些都制约着该法在工业上的应用。
采用乙醇或异丙醇分别替代2和14缩合反应的溶剂甲苯和下一步脑文阁缩合反应的溶剂甲苯和乙酸乙酯,可减少侧链的消除反应,减少2一乙烯基吡啶的生成。但缺点仍是钯碳催化氢化还原压力需50
k咖m,温度需110℃,产率为
66%.杂质很多,需进一步纯化,难以工业化。
钴盐催化还原的特点是需制备硼氢化钠钴配合物。或需要半咕啉,吡啶钴肟,氯吡啶钴肟,维生素B,:等,也可采用铝锂氢还原双键.或用碳烷基化合成1,但所有这些方法都需要繁琐的后处理过程及高温高压的苛刻条件。收率较低,使用有毒和昂贵的试剂,工业应用受限。
总之,该法工艺路线较长,后期对主原料17消耗很大,生产成本相对较高。
方法5:2与4_氟苯甲腈(18)在钠氢作用下得4一【2一(5一乙基吡啶一2一基)乙氧基1苯甲腈(19),19经雷尼镍和甲酸提供氢源还原得5,产率为30%,由5按“方法4”中操作可得1嗍。见图6。
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本法由5与6缩合得7,7经DMF中钯黑催化加压氢化。还原得l的收率<20%。也可用钯碳乙酸溶剂体系将7还
CHINAMEDICALHERALD田一蠢药异囊25
・实验研究・
原得l,收率<10%,杂质较多f1日,均不适合工业化。
方法6:化合物5一乙基一2一乙烯基吡啶(20)与NBS和异丁醇于常温下反应得2一溴一1一(5一乙基-2一吡啶基)乙醇(21),21在碳酸钾作用下脱去溴化氢得化合物5一乙基一2一(环氧乙基一2一基)吡啶(22),22与化合物14在DMF中碳酸钾作用下生成4—2-(5一乙基吡啶.2-基)一2-羟乙氧基1苯甲醛(23),23与化合物16在甲醇中哌啶催化下回流反应得(Z)一5一【4一【2一(5一乙基吡啶一2一基)一2一羟乙氧基】苯基亚甲基卜2,4一噻唑烷二酮(24),24在还原剂作用下得5一【4一【2一(5一乙基吡啶一2一基)一2一羟乙氧基1苄基1.2,4一噻唑烷二酮(25),25与三氯化磷在氯仿溶剂中常温发生氯代反应,得5一【4一【2一氯代一2一(5一乙基吡啶一2一基)乙氧基1苄基卜2,4一噻唑烷二酮(21),26在金属锌作用下还原脱氯得1111.见图7。
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该法虽然避开了侧链的消去反应。但是步骤较为冗长,不适合于工业化大生产。2“A+(B+C)”合成法
根据“(B+C)”片段的构建方法不同,即按照成噻唑杂环和连接反应的先后顺序,本法也可分为两类。2.1先成噻唑杂环后连接
方法7:对羟基苯甲醛(14)和16在哌啶作用下,缩合生成5一『(4一羟苯基)亚甲基卜2,4一噻唑烷二酮(27),用甲苯蒸馏分水装置可提高收率约10%。反应时间可缩短为5h。27经高温高压条件下钯碳催化氢化。得5-[(4一羟苯基)甲基卜2,4一噻唑烷二酮(28),减少钯碳用量不利于27氢化反应顺利进行。降低压力到7MPa虽也能顺利反应,但反应时间增加,副反应较多;降低反应温度,虽能减少副反应产生,但反应速度较慢,反应不完全。还可用雷尼镍11司或硼氢化钠对27还原得
28【嗍。28成钾盐后再与磺酸酯(10a或10b)反应得1口1,见图
8。
采用该法合成重要中间体28,不仅反应步骤较少,路线较短,钯碳催化还原反应选择性较好,原料廉价易得,较高,且采用主原料和辅料对接方法,减少主原料消耗,降低生产成本,且副产物等废物污染较少。产品比较容易与反应产生的杂质相分离,可提高了纯度和质量。是环境友好的绿色方
万方数据
2010年lO月第7卷第30期
法.该法总收率为37%。催化氢化的催化剂钯碳用量虽大,成本高,但可回收。反应需在高压釜中进行,对设备要求较高,若条件许可。该法不失为一种良好的合成工艺。
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圈8方法7合成路线盈
方法8:以对羟基苯胺(29)为起始原料,通过重氮化和米尔文芳基化反应。与丙烯酸甲酯(6)反应,生成2一溴代一3一(4一羟基苯基)丙酸甲酯(30),a一溴代丙酸甲酯30再与硫脲反应环合得5一(4一羟基苄基)一2一亚胺基噻唑烷.4一酮(31),H~
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圈9方法8合成路线图
该法所用原料均为常用试剂,但3步反应总收率仅约10%,推测收率低的原因可能是由于酚羟基的影响所致阎。文献[231报道了类似的合成方法,但所用原料对香叶基氧基苯方法9:以对甲氧基苯胺(32)为起始原料,用亚硝酸钠应得到2一溴一3一(4_甲氧基苯基)丙酸甲酯(33),33与8缩合得2-亚氨基-5一(4-甲氧基苄基)噻唑烷_4一酮(34),34经酸解
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该法是在“方法8”基础上,采用甲基化试剂32替代29.原料结构看似复杂,但32稳定性较好,中间体34在40%HBr
2.2先连接后成噻唑杂环
3l经酸水解后得28.后同“方法7”得1阎。
胺或对叶绿基氧基苯胺需经两步合成,且试剂价格较贵,不适用于大量合成。
及氢溴酸重氮化后。与丙烯酸甲酯(6)进行米尔文芳基化反得5_(纠圣基苄基)_2,4-噻唑烷二酮(28),总收率为20.4q#,由
28按“方法7”操作得1,见图10。
2010年10月第7卷第30期—————————————————————————————————————一・实验研究・
中加热回流,反应过程中甲氧基和亚胺基分别转化为羟基和酮基,两步反应“一锅法”进行,操作简便。另外,28还可直接从水溶液中析出,大大简化产品的纯化方式。
方法10:酪氨酸(35)经HBr重氮化并与丙烯酸作用,生成2一溴-4一羟基苯丙酸(36),36与8反应得5-[(4一羟基苯基)甲基1-2一亚氨基-4一噻唑酮(22),22经酸性水解得5一『(4一羟基苯基)甲基卜2,4一噻唑烷二酮(28)搿嘲,由28后按“方法7”操作得1.见图11。
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圈11方法10合成路线图
该法采用酪氨酸为起始原料,但原料同样是容易氧化的酚羟基化合物,产率较低,不适合工业化生产。3结论
在对上述吡格列酮十种合成方法的基本步骤和特点进行分析基础上,可知“方法7”是一种汇聚式合成工艺,其总反应步骤较少,终产物收率较高,对环境较为友好,比较适合现代化工业化生产。
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