165800-03-3 / 七步連續(xù)反應(yīng)合成利奈唑胺

利奈唑胺合成路線至少七步，使用了保護基團。

Timothy F. Jamison等設(shè)計了會聚式路線，不需要保護基。

逆合成分析路線如圖1所示：

圖1. 利奈唑胺的逆合成分析

從制備酰胺7開始，(+)-環(huán)氧氯丙烷8和乙腈發(fā)生Ritter型反應(yīng)。用三氟化硼乙醚作為化學(xué)計量的Lewis酸，室溫下反應(yīng)5 min，反應(yīng)結(jié)束用NaHCO3溶液淬滅，間歇式反應(yīng)純化得到7，平均收率62%。

副產(chǎn)物9的生成很大程度上被抑制，卻生成了約15%的副產(chǎn)物10，乙醚作為親核試劑參與了反應(yīng)。

對此，作者更換了位阻更大的三氟化硼丁醚，消除了副產(chǎn)物，同時收率提高至90%，圖2所示。

7的反應(yīng)較為理想了，還有就是提純，作者嘗試使用T-型混合裝置將水溶液淬滅步驟整合到連續(xù)流動裝置體系中，但反應(yīng)后的硼酸析出沉淀容易堵塞通道，換為異丙醇在-35 ℃下淬滅Lewis酸后生成了可溶性的硼酸酯副產(chǎn)物。

在這個反應(yīng)條件下，中間體腈鎓離子也會和異丙醇反應(yīng)，生成亞氨酸酯12，并通過核磁氫譜得以驗證。隨后將12的流動相通入含有1:1比例的THF和1,2-二氯乙烷混合溶劑中，以叔丁醇鋰為堿，反應(yīng)溫度-35 ℃，停留反應(yīng)時間4 min，得到環(huán)氧化物13。

其中1,2-二氯乙烷能夠在低溫下溶解反應(yīng)生成的氯化鋰。這樣以(+)-環(huán)氧氯丙烷8為起始物料，反應(yīng)時間僅為10.2 min，得到一個酰胺保護結(jié)構(gòu)的環(huán)氧化合物13。

對反應(yīng)器II和反應(yīng)器III中的條件的變化，如異丙醇和叔丁醇鋰的當量，甚至包括冷浴溫度和滯留反應(yīng)時間的變化，都會使氨基醇2的收率下降。

12中活潑胺基官能團的保護，也降低了在反應(yīng)器III中合成環(huán)氧時的副產(chǎn)物的形成。

圖2. 化合物7的合成

中間體苯胺3的合成都是常規(guī)反應(yīng)，芳香親核取代反應(yīng)SNAr，氫化還原。

嗎啉5和3,4-二氟硝基苯6在150 ℃下在1,4-二氧六環(huán)和DMF的混合溶劑中生成14，需要反應(yīng)10 min。

反應(yīng)混合物通入氫氣，質(zhì)量流量控制器控制（氫氣：液體流速為15:1），控制反應(yīng)溫度100 ℃，背壓100 psi，通過不銹鋼Pd(0)填充床，滯留時間僅為0.33 min，中間體14便完全轉(zhuǎn)化為3，沒有脫鹵副反應(yīng)發(fā)生。

1,4-二氧六環(huán)和DMF混合溶劑是反應(yīng)成功的關(guān)鍵之一，它能加速SNAr反應(yīng)、溶解所有物料和副產(chǎn)物，與鈀填充床兼容。

氫氣排出后，3和13在反應(yīng)器Ⅵ中生成2，反應(yīng)溫度40 ℃，時間12 min，而且不需要額外的活化試劑。

在氫化還原時有水生成，亞氨酸酯水解為對應(yīng)的酰胺結(jié)構(gòu)。

減少滯留時間或提高溫度沒有提升收率?？焖傺趸?，氨基醇2和苯胺3難以從粗品反應(yīng)混合物種提純分離，使用了連續(xù)流動化學(xué)技術(shù)，這兩個物料快速反應(yīng)消耗，氧化損傷可以降至最低。

惡唑烷酮環(huán)的合成反應(yīng)，由物料2的流動相在反應(yīng)器Ⅶ中和羰基二咪唑的二氧六環(huán)溶液，150 ℃反應(yīng)5 min，其他的縮合試劑如光氣衍生物，因反應(yīng)混合物中還有異丙醇等親核試劑不能生成1。

反應(yīng)結(jié)束后，加入HCl在線分離，離線提純。工藝路線如圖3所示：

圖3. 具體反應(yīng)條件和中間體結(jié)構(gòu)

利奈唑胺的收率73%，總時間27 min，產(chǎn)量816 mg h-1，液相分析驗證了光學(xué)純度在反應(yīng)全程中能夠保持。間歇式反應(yīng)的總時間則大于60 h。

E-因子（E-factor）是評估產(chǎn)品制造過程中對環(huán)境影響度的參數(shù)，E = Kg廢物/Kg產(chǎn)品，E值越大，合成同樣的產(chǎn)品過程中產(chǎn)生的廢物就越多。這個流動化學(xué)工藝的E-因子僅為25，平均每步3.57，而工業(yè)化藥物合成工藝每步的E-因子為25-100，相比之下流動化學(xué)優(yōu)勢極其明顯。

在這項工作里，作者的連續(xù)流動合成涉及七個不同反應(yīng)步驟，而無需溶劑交換或中間純化，這已經(jīng)創(chuàng)下了目前的最高紀錄。而且他們所用的設(shè)備也常見，在一個通風(fēng)櫥里即可實現(xiàn)（圖4）。這正是化學(xué)合成工藝不斷改進的方向所在，通過合理設(shè)計路線和選擇物料，簡潔、高效、環(huán)保、快速地得到目標產(chǎn)物。同時，這也體現(xiàn)了連續(xù)流動化學(xué)在有機合成中的優(yōu)勢。

圖4. 工藝中所使用的合成設(shè)備

Nature Reviews Chemistry 的主編Stephen G. Davey博士還在Research Highlight欄目中撰文[1] 介紹了這種不需要中間停頓的合成工藝。

圖5. 利奈唑胺的合成路線