诺氟沙星的合成.ppt
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1、诺氟沙星的合成概述概述l 诺氟沙星(氟沙星(Norfloxacin,氟呱酸),化学名氟呱酸),化学名1-乙基乙基-6氟氟-4氧代氧代-1,4-二二氢-7-(1-呱呱嗪基)基)-3-奎奎琳琳羧酸。酸。l 广广谱抗生素。本品抗生素。本品为喹诺酮类抗生素,抗生素,对革革兰氏氏诺氟沙星氟沙星为类白色至淡黄色白色至淡黄色结晶性粉末,无臭,晶性粉末,无臭,味微苦;在空气中能吸收水分,遇光色味微苦;在空气中能吸收水分,遇光色渐变深。深。本品在二甲基甲本品在二甲基甲酰胺中略溶,在水或乙醇中极微胺中略溶,在水或乙醇中极微溶解,在醋酸、溶解,在醋酸、盐酸或酸或氢氧化氧化钠溶液中易溶。本溶液中易溶。本品的熔点品的熔
2、点为218224l 别别名名 力醇力醇罗罗片;淋克小星;片;淋克小星;诺诺氟沙星氟沙星;力醇力醇罗罗;氟呱酸氟呱酸;淋沙星;淋克星淋沙星;淋克星;1-乙基乙基-6-氟氟-1,4-二二氢氢-4-氧代氧代-7-(1-呱呱嗪嗪基)基)-3-喹喹啉啉羧羧酸。酸。药物不良反应药物不良反应胃胃肠道反道反应较为常常见,可表,可表现为腹部不适或疼痛、腹部不适或疼痛、腹泻、腹泻、恶心或呕吐。心或呕吐。中枢神中枢神经系系统反反应可有可有头昏、昏、头痛、嗜睡或失眠。痛、嗜睡或失眠。过敏反敏反应皮疹、皮肤瘙痒,偶可皮疹、皮肤瘙痒,偶可发生渗出性多性生渗出性多性红斑及血管神斑及血管神经水水肿。少数患者有光敏反。少数患者
3、有光敏反应。偶可偶可发生生:癫痫发作、精神异常、作、精神异常、烦躁不安、意躁不安、意识障碍、幻障碍、幻觉、震、震颤。血尿、血尿、发热、皮疹等、皮疹等间质性性肾炎表炎表现。静脉炎静脉炎结晶尿,多晶尿,多见于高于高剂量量应用用时。关关节疼痛疼痛少数患者可少数患者可发生血清氨基生血清氨基转移移酶升高、血尿素氮增升高、血尿素氮增高及周高及周围血象白血象白细胞降低,多属胞降低,多属轻度,并呈一度,并呈一过性。性。合成路线及其选择合成路线及其选择从从诺氟沙星的氟沙星的结构构看,合成路看,合成路线有两有两大大类型:型:.先合成先合成喹诺酮酸酸再引入乙基和再引入乙基和哌嗪基的路基的路线.先引入乙基,其先引入乙
4、基,其次次环合成合成喹诺酮酸,酸,在引入在引入哌嗪的合成的合成路路线一、一、先合成喹诺酮酸再引入哌嗪基的路线先合成喹诺酮酸再引入哌嗪基的路线.3-氯氯-4-氟苯胺与氟苯胺与2-乙氧乙氧亚亚甲基丙二酸二乙甲基丙二酸二乙酯酯(EMME)缩合合反反应应,环合合反反应应合成合成喹诺酮喹诺酮酸酸酯酯,在,在氮原子上引入乙基,再由氮原子上引入乙基,再由哌嗪取代取代氯原子原子。优点:原料易得,收率点:原料易得,收率较高,成本高,成本较低。是我国目低。是我国目前采用的主要方法前采用的主要方法缺点:缺点:环合反合反应温度高,温度高,哌嗪缩合收率合收率较低,生成低,生成氯哌酸副酸副产物,物,EMME制制备条件苛刻
5、条件苛刻.3-氯-4-氟苯胺与原甲酸三乙氟苯胺与原甲酸三乙酯反反应。优点:避免了使用点:避免了使用EMME缺点:有一些副缺点:有一些副产物,用于合成物,用于合成喹诺酮酸酸酯收率收率较低,低,质量量较差。而且差。而且环合合时需要需要250260的高温,的高温,能耗能耗较大大3 由由7-氟氟-8-氯-1,4-二二氢-4-氧氧-3-喹啉甲啉甲氰经乙乙基化,基化,哌嗪取代,再在酸性条件下水解得到取代,再在酸性条件下水解得到诺氟氟沙星。沙星。缺点:原料缺点:原料难得,得,收率不高,收率不高,现在基本不用。在基本不用。二二先引入乙基,其次先引入乙基,其次环合成合成喹诺酮酸,在引入酸,在引入哌嗪的合成路的合
6、成路线 以以3-氟氟-4-氯苯甲酸苯甲酸为原料,原料,经氯化、化、缩合、胺化、合、胺化、环合成合成1-乙基乙基喹诺酮酯,再水解和引入,再水解和引入哌嗪缺点:原料昂缺点:原料昂贵,环合合时要用到危要用到危险的的氢化化钠,收,收率不高率不高 此外,我此外,我们还收集了一些收集了一些先引入先引入哌嗪环哌嗪环的的合成合成路路线,但,但一般收率一般收率较较低低。经过综合比较,我们觉得路线一中以经过综合比较,我们觉得路线一中以3-3-氯氯-4-4氟苯胺氟苯胺的方法最佳的方法最佳.基本路线如图:基本路线如图:该合成路线主要可以分为:环合、乙基化、哌嗪取该合成路线主要可以分为:环合、乙基化、哌嗪取代,接下来我
7、将具体大家讲解该合成路线。代,接下来我将具体大家讲解该合成路线。一、环合一、环合.反反应原理原理反反应机理:机理:3-氯-4-氟氟苯苯胺胺与与EMME反反应时,先先是是EMME的的双双键打打开开,胺胺基基N原原子子与与乙乙氧氧基基相相连的的C原原子子成成键,另另一一个个C原原子子由由于于C=C断断裂裂产生生未未成成键的的空空余余电子子就就与与之之争争夺乙乙氧氧基基,造造成成原原乙乙氧氧基基的的C原原子子出出现未未成成键电子子,在在高高温温条条件件下下不不稳定定,就就与与相相邻的的碳碳原原子子商量脱醇形成双商量脱醇形成双键.工工艺过程程 把把3-氯-4-氟氟苯苯胺胺和和EMME投投入入反反应釜釜
8、,打打开开搅拌拌机机,加加热至至130140,保保温温1.5小小时,同同时蒸蒸出出乙乙醇醇,至蒸出乙醇量至蒸出乙醇量约为理理论量量时,反,反应结束。束。.工工艺流程流程图EMME3-氯氯-4-氟苯胺氟苯胺3-氯氯-4-氟苯胺亚甲基丙二酸二乙酯氟苯胺亚甲基丙二酸二乙酯蒸出乙醇蒸出乙醇反应反应.注意事注意事项:1.反反应釜要洗釜要洗净烘干(因烘干(因为EMME遇水易分解,遇水易分解,会影响会影响产品的品的质量及收率)量及收率)2.第二步反第二步反应原理:原理:3.反反应机理:机理:3-氯-4-氟苯胺基氟苯胺基亚甲基丙二酸二乙甲基丙二酸二乙酯,在,在环合合剂的作用下,苯胺的作用下,苯胺邻位位C原子与
9、原子与羰基加成,造成基加成,造成空空间结构的不构的不稳定性,在高温下定性,在高温下发生消除,脱去生消除,脱去乙醇。乙醇。环合环合+C2H5OH4.配料比:配料比:3-氯-4-氟苯胺基氟苯胺基亚甲基丙二酸二乙甲基丙二酸二乙酯:环合合剂=1 mol:1 kg工工艺过程:程:在反在反应釜中,加入配量釜中,加入配量环合合剂到到200220,再加入,再加入3-氯-4-氟苯胺基氟苯胺基亚甲基丙二甲基丙二酸二乙酸二乙酯,搅拌加拌加热到到250260,同,同时蒸出乙醇,蒸出乙醇,约1小小时,反,反应结束。束。.工工艺流程流程图:(环合反合反应结束,冷却至束,冷却至4050或室温,再或室温,再离心分离,然后用丙
10、离心分离,然后用丙酮洗去洗去环合合剂、离心分离,、离心分离,得到浅褐色晶体。)得到浅褐色晶体。).注意事注意事项:1、反、反应稳定控制在定控制在250260,温度,温度过高易碳高易碳化。化。2、升温要快,否、升温要快,否则收率会降低。收率会降低。3-氯-4-氟苯胺基氟苯胺基亚甲基丙二酸二乙甲基丙二酸二乙酯环合剂环合剂环合环合蒸出乙醇蒸出乙醇冷却冷却抽滤抽滤丙酮泡洗丙酮泡洗甩干甩干二、引乙基二、引乙基.反反应原理原理:.反应机理:反应机理:由于(由于(6-氟氟-7-氯氯-1,4-二氢二氢-4-氧氧-3-喹啉羧酸乙酯)有酮喹啉羧酸乙酯)有酮式与烯醇式,两种互变异构,根据酸性条件有利于酮式生成式与烯
11、醇式,两种互变异构,根据酸性条件有利于酮式生成的原理,在反应中加入的原理,在反应中加入K2CO3,营造一种酸性环境,溴乙,营造一种酸性环境,溴乙烷加进来,其实质是发生一个烷基化反应。烷加进来,其实质是发生一个烷基化反应。.工艺过程工艺过程:配料比(质量比):配料比(质量比):反应物:溴乙烷:无水反应物:溴乙烷:无水K2CO3:DMF=1:1.6:1.3:8K2CO3C2H5Br在干燥的反在干燥的反应釜中,抽入釜中,抽入DMF,开,开搅拌,加反拌,加反应物、无水物、无水K2 2CO3 3,开蒸汽加,开蒸汽加热至内温至内温110,保温,保温45min,冷却至,冷却至80,滴入溴乙,滴入溴乙烷约3h
12、左右,然左右,然后升温至后升温至100,反,反应2h,反,反应结束。束。.工工艺流程流程图:(反(反应结束,稍冷束,稍冷过滤,滤渣用少量的渣用少量的DMF洗洗涤,合并合并滤液,冷却液,冷却结晶,抽晶,抽滤,抽干,烘干,得白,抽干,烘干,得白色或淡黄色色或淡黄色结晶。)晶。)乙基化乙基化K2CO3DMF反应物反应物溴乙烷溴乙烷稍冷过滤稍冷过滤冷却结晶冷却结晶抽滤抽滤滤液回收滤液回收干燥干燥中间产物中间产物.注意事注意事项:.滴加溴乙滴加溴乙烷的的进料管料管应插入液面下,以防止溴插入液面下,以防止溴乙乙烷挥发而影响收率。而影响收率。.DMF要脱水后套用。要脱水后套用。三、三、取代取代.第一步反第一
13、步反应原理:原理:+H3 3BO3 3+Ac2 2O O 反反应机理:机理:是先由硼酸与醋是先由硼酸与醋酐反反应生成三乙酸硼酸生成三乙酸硼酸酯,乙基,乙基化化产物中物中4-羧基氧原子由于含有孤基氧原子由于含有孤对电子,三乙酸子,三乙酸硼酸硼酸酯容易与之形成配位容易与之形成配位键,再与,再与酯基基发生脱醇生脱醇缩合。合。.工工艺过程程在反在反应釜中加入乙釜中加入乙酐,无水,无水氯化化锌,再分批加入硼酸,室温,再分批加入硼酸,室温下下搅拌拌30min,加,加热至至116,回流,回流1.5h,然后冷却至,然后冷却至8090,加入适量乙基化,加入适量乙基化产物,回流反物,回流反应2h,反,反应液液显红
14、棕色,棕色,反反应结束束。工工艺流程流程图:(反(反应结束后,减束后,减压蒸除乙酸乙蒸除乙酸乙酯,冷却,冷却至至100以下,加入配量冰水,于以下,加入配量冰水,于10以下以下搅拌拌3h,抽,抽滤,依次加入冰水、乙醇洗,依次加入冰水、乙醇洗,真空真空40以下干燥,得到米黄色以下干燥,得到米黄色结晶粉末)晶粉末)乙基化合物乙基化合物乙酐乙酐硼酸硼酸氯化锌氯化锌螯合螯合减压蒸馏减压蒸馏加入冰水加入冰水抽滤抽滤干燥干燥中间产物中间产物.注意事注意事项:1.制制备B(OAc)3 3,要加入要加入ZnCl2 2催化,引催化,引发反反应。2.反反应完减完减压蒸出乙酸乙蒸出乙酸乙酯等等时内温不要高。内温不要高
15、。3.冷却至内温冷却至内温10以下,方可加冰水。以下,方可加冰水。.第二步反第二步反应原理:原理:Et3 3N NEtOH反应机理:反应机理:因因4-羧基氧原子的基氧原子的P电子向硼原子空子向硼原子空轨道上道上转移,移,使它的使它的负点效点效应增大,从而大大活化了增大,从而大大活化了7-位位氯原子,原子,提高了取代反提高了取代反应的化学区域的化学区域专一性。一性。.工工艺过程程 在反在反应釜中抽入配量釜中抽入配量DMSO,投入硼螯合物,投入硼螯合物,哌嗪,三乙胺于,三乙胺于80,反,反应3h,反,反应完,回收尽完,回收尽DMSO,三乙胺,加乙醇冷却至,三乙胺,加乙醇冷却至10析出粗析出粗产品,
16、品,在反在反应釜中加入硼酸双乙釜中加入硼酸双乙酯、乙醇、三乙胺加、乙醇、三乙胺加热搅拌回流反拌回流反应1.5h,反,反应结束,冷却析出固体,束,冷却析出固体,过滤得白色得白色结晶状粉末。晶状粉末。.工工艺流程流程图.注意事注意事项.反反应结束,减束,减压回收回收DMSO内温不要太高,温度高易内温不要太高,温度高易产生副反生副反应。.胺解乙醇回收套用。胺解乙醇回收套用。硼螯合物硼螯合物哌嗪哌嗪减压蒸馏减压蒸馏加乙醇加乙醇冷却冷却抽滤抽滤滤物滤物水解水解乙醇乙醇三乙胺三乙胺DMSO(回收回收)反反应3h冷却冷却抽滤抽滤乙醇回收乙醇回收烘干烘干粗产品粗产品三乙胺三乙胺我我们小小组从网上搜集了,一些关
17、于从网上搜集了,一些关于该反反应过程的程的优化方案,化方案,和大家分享一下。和大家分享一下。一、一、环合合优化化 在在经典的典的诺氟沙星生氟沙星生产工工艺中,第一步的中,第一步的环合合过程采用黏程采用黏度度较大的二苯大的二苯醚做溶做溶剂,反,反应需要在需要在300以上高温下以上高温下进行,行,且后且后处理工理工艺繁繁琐,王敦佳等研究在高温,王敦佳等研究在高温环合合时采用价廉、采用价廉、黏度小的高沸点柴油作黏度小的高沸点柴油作为溶溶剂,并且溶,并且溶剂可以反复套用。可以反复套用。最最终可使前两步反可使前两步反应收率达到收率达到95%以上。以上。第二步第二步环合合过程中由于生成物程中由于生成物环合
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