一种噻托溴铵中间体二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯的合成方法

摘要

本发明属于药物合成技术领域，本发明提供了一种噻托溴铵重要中间体二(2‑二噻吩基)羟乙酸酯的合成方法，本发明以双(2‑噻吩)酮为起始物料，与三甲基氰硅烷在催化剂作用下反应，得到2,2‑二(噻吩‑2‑基)‑2‑((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈，再进一步水解、脱保护，再与甲醇酯化反应，最后处理得到二(2‑二噻吩基)羟乙酸甲酯。本发明反应条件更加温和，起始物料便宜易得，适合工业化生产。

说明书

技术领域

本发明属于药物合成技术领域，具体涉及一种噻托溴铵中间体二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯的合成方法。

背景技术

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种致死率和致残率很高的疾病，由于其患病人数多，社会经济负担重，已成为世界各国一个重要的公共卫生问题。噻托溴铵(tiolropiumbromide)是由德国Boehringer Ingelheim公司首先发现进行开发并与Pfizer公司于2002年6月3日共同在荷兰和菲律宾上市销售的新型长效COPD药物。噻托溴铵为特异选择性的抗胆碱药物，具有毒蕈碱受体亚型M

目前公开的关于噻托溴铵的合成工艺一般都是在德国Boehringer Ingelheim公司的发明“噻托溴铵一水合物及其以溴代噻吩为起始原料的合成路线和治疗COPD的用途”的基础上进行改进的。ZL201010045804.5公开了一种噻托溴铵无水物及其制备方法，该方法优化了反应工艺，得到的噻托溴铵质量好、收率高。ZL200810081019.8公开了一种噻托溴铵制备方法，该方法具有反应时间短、副反应少、收率高的优点。ZL201010190930.X公开了一种噻托溴铵的制备方法，该方法所得产品收率高、成本较低、环境污染少。

而在上述工艺中，二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯(MDTG)作为合成噻托溴铵的关键中间体，直接影响该药品的生产、市场供应和质量问题。其化学结构式如下所示：

目前已经公开的关于MDTG的合成方法如下：

文献Arkivoc.,2018,423-430中以2-溴噻吩为起始物料，在有机锂试剂的作用下，与噻吩酮酯衍生物(草酰氯单酯衍生物)在-80℃下反应制得MDTG，收率75％。反应路线如下：

中国发明专利CN108794464A中先将2-溴噻吩和镁粉反应制备格式试剂，再与草酸二甲酯进行反应得到MDTG，收率58％。另外，文献Journal of Medicinal Chemistry,2009,52(16),5076-5092、专利US2004242622、WO2019129801、EP1785421中均采用类似的方法进行制备，但是目标产品的收率均较低。反应路线如下：

综上可知，目前制备MDTG的方法主要存在以下缺点：

1.在制备过程中均涉及到对反应条件要求苛刻，需要无水无氧以及超低温环境进行的格氏反应，生产成本高，不适合工业化生产；

2.草酰氯单酯价格较高，且活性强不易存放，生产过程中会带来较大的质量和安全隐患；

3.格氏试剂由2-溴噻吩制得，而市售2-溴噻吩中往往含有0.3％左右的3-溴噻吩，会作为杂质参与后续反应，生成杂质2-羟基-2-(噻吩-2-基)-2-(噻吩-3-基)乙酸甲酯，难以分离纯化，无法得到合格产品。

综上，目前二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯的制备方法在工艺安全、操作繁琐，收率不高，生产成本较高等方面存在许多不足。因此，研究寻找一条反应条件温和，操作过程简便，产品收率高、纯度高，生产成本低的适合工业化生产二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯的反应路线仍是目前需要解决的问题。

发明内容

针对目前二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯制备过程中存在的问题，本发明提供一种噻托溴铵关键中间体二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯的合成方法。该方法反应条件更加温和，避免了格氏试剂和低温等苛刻反应，且起始物料便宜易得，适合工业化生产。

本发明通过以下技术方案来实现：以双(2-噻吩)酮为起始物料，与三甲基氰硅烷在催化剂作用下反应，得到2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈，再进一步水解、脱保护，再与甲醇酯化反应，最后处理得到二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯。合成路线如下所示：

该方法包括如下步骤：

(1)2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈的制备：

将二(2-二噻吩)酮、三甲基氰硅烷和双三苯基膦氯化镍混合，加入有机溶剂，升温反应；检测反应结束后，加入纯化水搅拌静置分层，有机相分别用纯化水、饱和食盐水洗2次，无水硫酸钠干燥，浓缩至干，得到2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈。

(2)二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯的制备：

将2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈加入到冰醋酸与有机溶剂的混合溶剂中，升温反应；检测至反应结束后，降温，加入胺的甲醇溶液，继续保温反应，检测至反应结束后，减压除去溶剂，残留固体加入醇加热至全溶，冷却至0～5℃析晶，过滤，得到二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯固体。

所述步骤(1)中有机溶剂为二甲苯、甲苯、氯仿、乙酸乙酯、乙二醇二甲醚中的一种或其组合。

所述步骤(1)中升温反应温度为45～65℃。

所述步骤(1)中二(2-二噻吩)酮、三甲基氰硅烷、双三苯基膦氯化镍的摩尔比为1：1.5～2：0.01～0.1。

所述步骤(2)中冰醋酸和有机溶剂的体积比优选1：1～1.2。

所述步骤(2)中有机溶剂为乙二醇二甲醚、四氢呋喃、二氧六环中的一种或其组合。

所述步骤(2)中胺为三乙胺、N,N-二异丙基乙胺的一种或其组合，所述的胺与2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈的摩尔比为1.1～1.3：1。

所述步骤(2)中升温反应温度为55～65℃。

所述步骤(2)中降温温度为-5～5℃。

所述步骤(2)中重结晶使用醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或其组合，醇用量其质量为2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈的8～10倍。

本发明的有益效果：

1.无需进行格氏反应，条件温和，适合放大生产；

2.收率比传统工艺有较大提高，对设备要求低，物料易储存；

3.避免了多种异构杂质的生成，能够稳定生产出合格的产品。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，应该正确理解的是：本发明的实施例仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，所以，在本发明的方法前提下对本发明的简单改进均属于本发明要求保护的范围。

结构确认数据：

1.2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈

ESI-MS(m/z)：294.1[M+H]

2.二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯：

ESI-MS(m/z)：255.2[M+H]

以下各实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。

实施例1：2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈的制备：

在三口瓶中加入二(2-二噻吩)酮(1.94g，10mmol)、三甲基氰硅烷(1.48g，15mmol)、双三苯基膦氯化镍(66mg，0.1mmol)和二甲苯(30mL)。60～65℃搅拌反应10小时。反应结束后，加入纯化水(100mL)搅拌静置分层，有机相分别用纯化水、饱和食盐水洗2次后，用无水硫酸钠干燥，浓缩至干，得到2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈，收率88.3％，纯度99.37％。

实施例2：2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈的制备：

在三口瓶中加入二(2-二噻吩)酮(3.88g，20mmol)、三甲基氰硅烷(3.96g，40mmol)、双三苯基膦氯化镍(0.132g，0.2mmol)和甲苯(60mL)。60～65℃搅拌反应10小时。反应结束后，加入纯化水(200mL)搅拌静置分层，有机相分别用纯化水、饱和食盐水洗1次后，用无水硫酸钠干燥，浓缩至干，得到2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈，收率89.8％，纯度99.55％。

实施例3：2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈的制备：

在三口瓶中加入二(2-二噻吩)酮(9.70g，50mmol)、三甲基氰硅烷(7.43g，75mmol)、双三苯基膦氯化镍(1.31g，2mmol)和二甲苯(150mL)。60～65℃搅拌反应10小时。反应结束后，加入纯化水(300mL)搅拌静置分层，有机相分别用纯化水、饱和食盐水洗1次后，用无水硫酸钠干燥，浓缩至干，得到2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈，收率87.9％，纯度99.32％。

实施例4：2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈的制备：

在三口瓶中加入二(2-二噻吩)酮(9.70g，50mmol)、三甲基氰硅烷(7.43g，75mmol)、双三苯基膦氯化镍(3.28g，5mmol)和二甲苯(150mL)。60～65℃搅拌反应10小时。反应结束后，加入(300mL)纯化水搅拌静置分层，有机相分别用纯化水、饱和食盐水洗1次后，用无水硫酸钠干燥，浓缩至干，得到2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈，收率87.3％，纯度99.16％。

实施例5：2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈的制备：

在三口瓶中加入二(2-二噻吩)酮(3.88g，20mmol)、三甲基氰硅烷(3.96g，40mmol)、双三苯基膦氯化镍(0.132g，0.2mmol)和氯仿(60mL)。55～60℃搅拌反应12小时。反应结束后，加入纯化水(200mL)搅拌静置分层，有机相分别用纯化水、饱和食盐水洗1次后，用无水硫酸钠干燥，浓缩至干，得到2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈，收率90.1％，纯度99.53％。

实施例6：2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈的制备：

在三口瓶中加入二(2-二噻吩)酮(3.88g，20mmol)、三甲基氰硅烷(3.96g，40mmol)、双三苯基膦氯化镍(0.132g，0.2mmol)和乙酸乙酯(60mL)。45～50℃搅拌反应14小时。反应结束后，加入纯化水(200mL)搅拌静置分层，有机相分别用纯化水、饱和食盐水洗1次后，用无水硫酸钠干燥，浓缩至干，得到2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈，收率88.1％，纯度99.34％。

实施例7：二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯的制备：

在三口瓶中，将2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈(2.93g，10mmol)溶于冰醋酸(20mL)和乙二醇二甲醚(20mL)中，升温至55℃搅拌反应2小时。反应结束后，降温至-5℃，加入甲醇(20mL)和三乙胺(1.11g，11mmol)，反应结束后，减压除去溶剂，所得固体加入乙醇(30mL)中加热至完全溶解后降温至0℃析晶。过滤，得到白色二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯晶体，收率91.1％，纯度99.75％。

实施例8：二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯的制备：

在三口瓶中，将2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈(5.86g，20mmol)溶于冰醋酸(40mL)和四氢呋喃(40mL)中，升温至65℃搅拌反应2小时。反应结束后，降温至5℃，加入甲醇(40mL)和N,N-二异丙基乙胺(2.83g，22mmol)，反应结束后，减压除去溶剂，所得固体加乙醇(30mL)中加热至完全溶解后降温至0℃析晶。过滤，得到白色二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯晶体，收率92.2％，纯度99.84％。

实施例9：二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯的制备：

在三口瓶中，将2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈(14.65g，50mmol)溶于冰醋酸(100mL)和二氧六环(100mL)中，升温至60℃搅拌反应2小时。反应结束后，降温至0℃，加入甲醇(100mL)和三乙胺(5.55g，55mmol)，反应结束后，减压除去溶剂，所得固体加入乙醇(30mL)中加热至完全溶解后降温至0℃析晶。过滤，得到白色二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯晶体，收率94.2％，纯度99.89％。

实施例10：二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯的制备：

在三口瓶中，将2,2-二(噻吩-2-基)-2-((三甲基甲硅烷基)氧基)乙腈(14.65g，50mmol)溶于冰醋酸(100mL)和二氧六环(100mL)中，升温至60℃搅拌反应2小时。反应结束后，降温至0℃，加入甲醇(100mL)和三乙胺(7.59g，75mmol)，反应结束后，减压除去溶剂，所得固体加入乙醇(30mL)中加热至完全溶解后降温至0℃析晶。过滤，得到白色二(2-二噻吩基)羟乙酸甲酯晶体，收率92.3％，纯度99.78％。