案例一
化合物15溴代制备化合物18
采用DCM/单质溴,中等收率。研究其他可能提高收率的条件,采用乙腈代替DCM(entry 1),虽然得到了目标物,但是二溴杂质19含量高。
采用NBS或者二溴海因(entry 2和3),不反应。 采用单质溴/氯化铁,DCM,转化非常好,但是溴的操作难度大,而且二氯甲烷也不是很好的溶剂。 采用NBS/AlCl3非常理想的得到了单溴产物,而且还可以采用乙腈为溶剂,避免使用二氯甲烷。 唯一缺点是,反应放热。为了避免二溴杂质19,需要控温加入NBS,大约需要15h,加完几乎反应完。后处理加入水,直接析出产品,2kg规模,91%收率,99%HPLC。
NBS,单质溴和PyH-Br3,以及氢溴酸/氧化剂,均能给出很高有效转化。 从成本和操作角度,选择NBS为溴代试剂。 筛选溴代试剂过程发现,溶剂对溴代选择性影响很大,例如NBS在乙腈中主要得到目标物6,但是在甲苯中主要得到位置异构体杂质7。 这种异构选择性,推测和氢键有关,见下图:
化合物5在溶剂甲苯中,酚羟基的氢和NBS中的酰亚胺的氧形成氢键,酚羟基的邻位进行溴代。但是在乙腈中,乙腈的氮和酚羟基的氢形成氢键,位阻更小的酚羟基的对位进行NBS溴代。 反应过程也会产生杂质8,杂质8不像是大家都认为的NBS过量导致,实验发现,有的新批次NBS就会导致杂质8增大,实验研究发现,采用催化量MSA可以抑制杂质8。
NBS在三氟乙酸/乙腈体系中,进行化合物6的溴代,主要杂质多取代杂质9,位置异构体杂质8和三氟乙酸引入的杂质10 实验研究发现,温度是关键工艺参数,-30度时,杂质8(9%),杂质9 (3%),杂质10 (5%),目标物7的分离收率仅为75%,但是当温度-45度时,这些杂质都会降低,收率可以提高到84%。
质子性溶剂,有助于得到二溴杂质11 非质子溶剂,即使采用2eq.NBS,主要产物也是单溴3 酸催化是必须的 二氯甲烷的选择性,可能和溶解度有关,原料2(248 mg/mL)在DCM中溶解度明显高于产物3(8 mg/mL)。 进一步研究,用乙腈为溶剂,采用三氟乙酸催化可以替代原来二氯甲烷硫酸条件。
以NBS和二溴海因为溴代试剂,分别研究了不同溶剂对反应的影响。
实验显示,酰胺类溶剂给出了很好的结果。尽管THF和乙腈给出的结果不好,但是加入催化量氢溴酸醋酸后,反应转化明显变好。最高99%以上。 采用entry 7条件。NBS分批10次加入,反应完成,亚硫酸氢钠淬灭过量的溴试剂。直接在乙腈中析晶。100kg规模,收率98%,纯度99%以上。
NBS被选择为溴代试剂,溶剂选择醋酸 添加剂的研究发现,加入醋酸钠,醋酸钾,磷酸氢二钾等弱碱性盐,收率可以明显提高。工艺最后选择醋酸钠,用量0.5mol. 实验没有发现杂质1a
案例的依次参考文献
10.1021/acs.oprd.1c00236
10.1021/acs.oprd.0c00241
10.1021/acs.oprd.0c00314
acs.oprd.2c00057
Org. Process Res. Dev. 2019, 23, 1829−1840
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