合成N-甲基酪胺的中间产物制备及其1H-NMR图谱表征
2018-05-03武永军
武永军,卓 馨,刘 超,吴 丽
( 宿州学院 化学化工学院,安徽 宿州 234000)
0.引言
N-甲基酪胺是一种良好的抗休克性药物,是很好的医用药品[1]。它能够加快冠脉流量和肾血流量,降低心肌氧耗作用,同时其诱发心肌节律的作用很强、很有利于排尿,但是它也有一定的低毒性。在临床中可以与对羟弗林配合使用,可明显地增强抗休克疗效[2]。因此,对N-甲基酪胺合成方法的进一步研究探讨,在理论和实际应用上都有着非常重要的意义。
本合成路线是以苯酚为起始原料,在三氯化铝催化下与氯乙酰氯进行F-C酰基化反应,然后对反应产物进行甲胺化反应,最后对所得产物进行还原处理。本方法对产物选择性较强,提高了N-甲基酪胺的产率和保证了N-甲基酪胺的纯度。相对于其他合成路线而言,具有毒害小、原料易得、操作简单,纯化方便等优点。
1.合成机理
1.1.F-C酰基化反应
在三氯化铝催化下苯酚与氯乙酰氯进行F-C酰基化反应,如图1所示。
图1 傅里德耳-克夫特化酰化的反应机理Fig.1 The reaction mechanism of Fu - cuff specialized acylated Riedel
1.2.甲胺化反应
用甲胺取代F-C酰基化反应产物分子中的卤素,进行甲胺化反应,用得到甲胺基化合物,反应机理如图2所示。
图2 甲胺化反应机理Fig.2 Mechanism of methylamine reaction
1.3.克莱蒙森还原反应
对甲胺化反应产物进行还原,其反应历程包括两种可能[4-6],如图3和图4所示:
(1)碳负离子中间体历程
(2)自由基中间体历程
图4 自由基中间体历程Fig.4 Process of free radical intermediates
2.材料与方法
2.1.实验试剂
苯酚(分析纯,阿拉丁);甲胺(水溶液,分析纯,阿拉丁);甲胺(醇溶液,分析纯,阿拉丁);无水三氯化铝(工业级,天津市光复科技发展有限公司);二氯甲烷(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);乙酸乙酯(分析纯,上海苏懿化学试剂有限公司);浓盐酸(分析纯,阿拉丁);锌粒(分析纯,国药集团化学试剂有限公司)。
2.2.实验仪器
GS-12-2型电子恒速搅拌器,美国PE公司;AV-300(300 MHz)型核磁共振仪,美国PE公司;DZF-6020型真空干燥箱,上海三发科学仪器有限公司;GSY型循环高温油浴锅,南京予凯仪器设备有限公司;DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器,上海司乐仪器有限公司;85-1型磁力搅拌器,上海司乐仪器有限公司。
2.3.方法
2.3.1.N-甲基酪胺的制备
本合成路线是以苯酚为起始原料,在三氯化铝催化下与氯乙酰氯进行F-C酰基化反应,然后对反应产物进行甲胺化反应,最后对所得产物进行还原处理。反应方程式如图5所示:
图5 N-甲基酪胺的合成路线Fig.5 Synthesis route of N-tyramine
2.3.2. 2-氯乙酰氧基苯基乙酮的合成
取4.7 g苯酚加至20 mL二氯甲烷中,冰浴冷却至0~5℃,搅拌下缓慢分批加入无水三氯化铝16.7 g,控制温度5~10℃。同温下加热,在半小时内缓慢地滴加氯乙酰氯12.5 g,溶液呈淡黄色,滴加完毕后同温下反应2~3 h,溶液变成红褐色,最后再升高温至室温并反应4~5 h左右。反应结束后将反应液慢慢倒入冰水中,搅拌30 min,控制温度在10℃以下,过滤,滤饼分别用100 mL水洗涤三次。将得到的白色固体在50℃下减压干燥,得到白色粉末状固体(3)8.04 g(产率64.6%)。
2.3.3.2-甲胺基-1-(4-羟基苯基)乙酮(4)的合成
取固体(3)6 g于室温分批加至50 mL 33%甲胺醇溶液中,溶液变成红色,室温反应5 h。减压蒸除甲胺及水,得到黑色固体,剩余物中加入乙醇20 mL,加浓盐酸调pH至3~4,0~5℃下慢慢搅拌析晶,过滤,滤饼用冷乙醇洗涤,将滤渣在40℃下减压干燥,得红棕色固体粉末(4)1.2 g(产率17.1%)。
2.3.4. N-甲基酪胺(1)的还原制备
把锌粒5 g左右、二氯化汞液体10 mL左右、浓盐酸5 mL和水100 mL混合在一起搅拌大约5 min,静置。首先除去水层,然后再用盐酸的水溶液萃取处理。取1 g固体(4),于室温加入上述溶液中,搅拌反应3 h,减压蒸除水和氯化氢,加入20 mL乙醇溶解,滤去固体不溶物,蒸干滤液后无固体出现。
3.1H-NMR图谱表征结果
取过柱得到的样品,反复旋蒸之后,加入少量分析纯三氯甲烷旋蒸,之后加入氘代氯仿或氘代DMSO,制备成核磁样品,测试温度15~20℃。
3.1. 2-氯-1-(4-氯乙酰氧基苯基)乙酮(3)的1H-NMR图谱分析(氘代氯仿)。
图6 实验产物(3)的1H-NMR图谱Fig.6 The1H-NMR diagram of the experimental product(3)
氯-1-(4-氯乙酰氧基苯基)乙酮(3)的1H-NMR图谱如图(6)所示。截取图(6)左边部分放大(图7所示),可以在δ:8.0和δ:7.3找到两种芳环氢。
截取图(6)中间部分放大(图8所示),可以在δ:4.7和δ:4.3找到两种亚甲基的氢。
图7 左边部分放大1H-NMR图谱Fig.7 The left portion amplifies the1H-NMR spectrum
3.2.2-甲胺基-1-(4-羟基苯基)乙酮(4)的1H-NMR图谱分析(氘代DMSO)
2-甲胺基-1-(4-羟基苯基)乙酮(4)的1H-NMR图谱如图(9)所示。截取图(9)左边部分放大(图10所示),可以在δ:10.7找到羟基氢。
图8 中间部分放大1H-NMR图谱Fig.8 The middle section amplifies the 1H-NMR spectrum
图9 实验产物(4)的H-NMR图谱Fig.9 The1H-NMR diagram of the experimental product(4)
截取中间靠左部分放大(图11所示),可以在δ:7.8和δ:6.9找到两种芳环氢。
截取中间靠右部分放大(图12所示),可以在δ:4.6找到亚甲基氢。
截取右边部分放大(图13所示),可以在δ:2.6找到甲基氢。
合成中间体(3):通过实验1H-NMR图谱可知该实验产物就是2-氯-1-(4-氯乙酰氧基苯基)乙酮(3),但在δ:7.2有杂质峰,说明产物中还有部分杂质没有分离完全。合成中间体(4):通过实验1H-NMR图谱可发现,该实验产物就是2-甲胺基-1-(4-羟基苯基)乙酮(4),因为氨基氢是活泼氢,在1H-NMR图谱中一般检测不到。图中氘代DMSO的位移为δ:2.5。从1H-NMR图谱我们可以确定两个关键中间体都被成功合成出来了,除化合物(3)有部分杂质没有除去,总体纯度还是很高的。
图10 左边部分放大1H-NMR图谱Fig.10 The left portion amplifies the1H-NMR spectrum
图11 中间靠左部分放大1H-NMR图谱Fig.11 The middle left part of the amplification patterns of1H-NMR
图12 中间靠右部分放大1H-NMR图谱Fig.12 The right of the center part of the amplification patterns of1H-NMR
图13 右边部分放大1H-NMR图谱Fig.13 The right section amplifies the 1H-NMR spectrum
5.总结
以苯酚、氯乙酰氯和甲胺为原料,无水三氯化铝为催化剂,合成出两种重要的反应中间产物。采用1HNMR图谱分析证明合成出4-氯乙酰氧基苯基乙酮和2-甲胺基-1-(4-羟基苯基)乙酮这两种重要的反应中间产物。其中,4-氯乙酰氧基苯基乙酮的产率为64.6%,2-甲胺基-1-(4-羟基苯基)乙酮的产率为17.1%。。本合成方法具有反应条件温和,操作步骤少,操作过程相对简单,环境污染小的优点。
[1]江苏新医学院.中药大辞典[M].上海:上海科学技术出版社,1986:1508-1511.
[2]KALMAN D S,COLKER C M,SHI Q,et al.Effects of a weight-loss aid in healthy overweight adults:double-blind,placebo-controlled clinicaltrial[J].Curr Ther Res,2000,61(4):199-205.
[3]PARK J H,KEELEY L L.The effect of biogenic amines and their analogs on carbohydrate metabolism in the fat body of the cockroach blaberus discoidalis[J].Gen Comp Endocrinol,1998,110(1):88-95.
[4]LEGERLOTZ H.Monooxy-omega-aminoacetophenone derivatives:US,1680055[P].1928-08-07.(CA1928,22:3736).
[5] WINTERHALDER L. Process of producing purehalogenomethyl (p-hydroxyphenyl) ketones: US,2838570 [P]. 1958-06-10. (CA 1958, 52: 5754b).
[6]WANG Y,SONG S,LIU J,et al.ZnO-Functionalized Upconverting Nanotheranostic Agent: Multi-Modality Imaging-Guided Chemotherapy with On-Demand Drug Release Triggered by pH[J].Angewandte Chemie,2015,54(2):536-40.