(1)以硝基苯甲醛为原料11.1概述氯霉素(Chloramphenicol),化学名为 D-苏*-(-)-N-((alpha-羟甲基)-beta-羟基-beta-对硝基苯乙 基)-2,2-二氯乙酰胺(D-threo-(-)-N-((alpha-hydroxymethyl)-beta-hydroxy-beta- p- n itrophe nethyl)-2,2-dichloroacetamide)。
它们不在同一边的称为苏式,在同一边的称为赤式(邢其毅:基础有机化学,第二版 (上),p173)氯霉素为白色或微带黄绿色的针状、长片状结晶或结晶性粉末。
味苦。
熔点 149〜153 C 。
易溶于甲醇、乙醇和丙酮等有机溶剂,微溶于水。
比旋度[alpha] D 25=+18.5〜+2L5 度(无水乙醇)。
氯毒素是广谱抗菌素,主要用于伤寒杆菌,痢疾杆菌、脑膜炎球菌、肺炎球菌的感染,亦可用于 立克次体感染。
其主要副作用是抑制骨髓造血机能, 引起粗细胞及血小板减少症或再生障碍性贫血。
但仍是治疗伤寒的首选药物。
11.2氯霉素的合成路线 氯霉素的碳骨架具苯丙基结构,按碳骨架的构建方法, 氯霉素主要有两类合成路线,即分别以具有苯甲基结构和苯乙基结构的化合物为原料的合成路线。
氯霉素分子含两个手性中心, 可以考虑用以下方法解决: ①使用含指定手性中心的原料;②利用空间效应;③利用立体选择性的反应方法。
11.2.1以具苯甲基结构的化合物为原料氯霉素的合成工艺*注:在Fischer 投影式中,两个相邻的手性碳原子上如有相同的原子或基团,11.2.2以具苯乙基结构的化合物为原料 ①与甘氨酸反应,再酯化,拆分和还原。
此法步骤少,而且产物几乎都为苏式,我国曾采用。
但 对硝基苯甲醛用量大,硼氢化钙还存在供应问题。
经过溴水加成引入二个官能团, 而且产物为苏式。
这条路线的合成步骤不长, 而且各步收率不低, 是有发展前途的合成方法。
(2)以苯甲醛为原料硝化时需-20 C 低温,限制了此法的应用(1) 以乙苯为原料O .NBrOH HN=CHH.0CH —CKQ.HOHOHNWCOCHCID-:hren CaiBHUTCM —CH CO-CMCH —CHCO-.H 口 —OHTaniri c acit£_ resDlillEin ~ CHO札ON②与乙醛缩合经对硝基肉桂醇合成氯霉素。
此法使用符合构型要求的反式对硝基肉桂醇为中间体 onCH —CHCH OH 民叫 0 NMHCOCHCI2(IJDH^CHCJKcjO {2爪I JL RU. " ■CH=CHCH OH 吕妙陀H0—CHCH OH V Ci CHCO .CHuC —C —CH-QH ——Anmonium L-T artaraJ^resolution(2)以苯乙烯为原料①以乙苯为原料经对硝基苯乙酮的合成路线 对硝基苯乙酮。
题。
②以乙苯为原料经对硝基苯乙酮肟的合成路线,反应经 Neber 重排,后续反应与上一方法相同此法步骤多,国外有应用。
Nerber 重排可能经过 2H-azirine 中间体(沈家祥法),此法的关键在于由乙苯经硝化和氧化制此法原料易得,收率较高,对设备要求较低, 但乙苯硝化时产生的大量邻位异构体的利用成为问②由苯乙烯经Prins 反应的路线(邢其毅法),路线较短,但需要高压釜及高真空蒸馏设备。
此法 经完善具工业化潜力。
11.3对硝基苯乙酮的合成工艺 11.3.1以具苯乙基结构的化合物为原料 (1) 工艺原理CICBF ——CH2 H CIOJHNH| M 「OH OHH NH 21 J f , CljCHCD CH C —G —CH :OH * ------------------------------ IQH HH NHCOCHCk①经中间体alpha-羟基对硝基苯乙胺,后续反应与沈家祥法相同,氨解反应收率较低叫C3 HH -粕 ICH-C —CH .OH OH H*- O h芳香族亲电取代反应。
主要副反应为邻位硝化及二硝化产物,还有经亚硝酸酯水解生成的酚及其硝化物。
(2)工艺过程在铸铁硝化釜中加入乙苯,搅拌下于28C滴加混酸(含硝酸32%和硫酸56%(wt)),控温30〜35加毕升温至40〜45 C保温搅拌1h o冷至20C,静置分层。
分去废酸。
硝化物经水洗、碱洗、水洗后减压蒸馏除去水和乙苯再去连续减压精馏。
在5.3 X103Pa下,塔顶馏岀邻硝基乙苯,塔底重组分再经减压精馏得到对硝基乙苯(含6%的间硝基乙苯)o(3)反应条件与影响因素强放热反应,温度影响很大,应确保搅拌与传热。
乙苯硝酸的摩尔比接近理论量,为1:1.05。
硫酸的脱水值(D.V.S.*)为2.56 o应控制原料乙苯的纯度>95%,含水量高可致反应速率降低,硝化收率下降。
*注:硫酸的脱水值(Dehydrat ing Value of Sulfuric acid),是指硝化终了时废酸中硫酸和水的计算质量比。
D.V.S.=混酸中硫酸质量/(混酸含水质量+硝化生成水的质量)。
脱水值越大,表示硫酸含量越高或含水量越少,则混酸的硝化能力越强(唐培堃.精细有机合成化学及工艺学,第二版,天津大学岀版社,2002, p153)o11.3.2对硝基苯乙酮的合成⑴工艺原理钻锰催化的自由基氧化,主要副产物为对硝基苯甲酸-深度氧化产物。
(2) 工艺过程将对硝基乙苯加入氧化塔中,加入硬脂酸钻及醋酸锰催化剂(含载体碳酸钙90%),其量各为对硝基乙苯质量的十万分之五。
从塔底往塔内通入压缩空气使塔内压力达到0.49MPa,并调节尾气压力使达2.9 xi03Pa左右。
逐渐升温至150C。
反应开始后即发生连锁放热反应,应适当地往反应塔夹层通水使反应温度平稳下降,维持在135 C进行反应。
当反应放热逐渐减少,生成水的速度降到一定程度时停止反应,稍冷,放料。
反应物中含对硝基苯乙酮、对硝基苯甲酸、对硝基乙苯和微量过氧化物等。
在对硝基苯乙酮析岀之前,根据反应产物的含酸量加入碳酸钠溶液,以中和对硝基本甲酸。
然后充分冷却,析岀对硝基苯乙酮。
过滤,洗去对硝基苯甲酸钠后干燥,得对硝基苯乙酮。
对硝基苯甲酸钠溶液经酸化可得对硝基苯甲酸。
结晶出对硝基苯乙酮所得的油状母液含有对硝基乙苯。
用亚硫酸氢钠溶液洗去过氧化物后进行水蒸汽蒸馏,回收末反应的对硝基乙苯,再循环套用。
(3) 反应条件与影响因素多数变价金属的盐类均有催化作用,但铜盐和铁盐的作用过于猛烈应注意防止以上离子混入。
醋酸锰的催化作用缓和,但收率不够高,反应时间长,加入硬脂酸钻可改善催化效果。
芳胺和酚类所形成的自由基稳定,有抑制链式反应进行的作用,应避免引入。
强放热反应,开始需要较高温度以引发自由基,引发后反应速率较大,应及时移岀反应热。
加压可提高反应速率。
11.4对硝基-alpha-乙酰胺基-beta-羟基苯丙酮的合成工艺11.4.1对硝基-alpha-溴代苯乙酮的合成(1)工艺原理主要副产物为二溴化物。
那么,一溴化后再进行二溴化是更难了,还是更容易了呢?(2) 工艺过程将对硝基苯乙酮和氯苯加到搪玻璃反应釜中,在搅拌下加入全量的2〜3%的溴素。
当有大量溴化氢产生且溴的红棕色消失时,控制温度在27±1C,逐渐加入剩余的溴,真空(真空以足以抽岀溴化氢为度)抽岀溴化氢,用水吸收。
加毕继续反应1h。
升温至35〜37C,用空气吹岀残余的溴化氢。
静置30min,澄清的反应液进入下步反应。
(3) 反应条件与影响因素水会使溴化氢从有机相转移岀来,使其催化作用减弱而延长诱导期。
金属盐会成为Lewis酸催化剂,使苯环上的溴化加速。
溴化与二溴化都是可逆的,应保持一定量的溴化氢的存在,这样有利于二溴化物转化为一溴化物。
11.4.2对硝基-a-氨基苯乙酮盐酸盐的合成(1)工艺原理Del <pine反应,制备伯胺的方法之一。
(2) 工艺过程季铵化:将经脱水的氯苯或成盐反应母液加入干燥的反应釜内,搅拌下加入干燥的六次甲基四胺,于33~38 C反应1h。
然后测定终点(取反应物少许,过滤,往一份滤液中加入两份六次甲基四胺的氯仿溶液,加热振摇,冷后如不呈混浊表示已到反应终点)。
成盐物无需过滤,冷至18〜20 C,可直接用于下一步反应。
醇解:搅拌下向7~9 C的盐酸中加入成盐物。
继续搅拌至成盐物转化为颗粒,静置分岀氯苯。
加入乙醇,升温,在32~34 C反应5h o 3h后测酸含量,应保证酸含量>2.5%。
反应毕,降温,分去酸水,加水洗酸,再加温水洗去乙缩醛。
再加入适量水,搅拌,冷至-3C,离心分离,得到对硝基-alpha-氨基苯乙酮盐酸盐冰解物)o(3) 反应条件与影响因素成盐时,水和酸的存在可使六次甲基四胺分解为甲醛和氨。
水的存在还能使季铵盐发生Sommelet 反应,生成对硝基苯乙酮醛。
Sommelet反应一般发生在苄铵盐上醇解时酸度低会使对硝基-alpha-氨基苯乙酮的浓度增加,而且游离的胺基亲核能力大,这样就会有吡嗪衍生物(双分子缩合产物)生成。
由于这个缘故,本品也不能由对硝基-alpha-溴代苯乙酮与氨直接进行氨解或经Gabriel反应制得。
1143对硝基-alpha-乙酰胺基苯乙酮的合成⑴工艺原理氨基的酰化,亲核加成-消除反应。
(2)工艺过程将水解物于0~3 C用水打浆,加入乙酐,搅匀后,先慢后快地加入38〜40%的乙酸钠溶液。
加完温度不宜超过22C,于18~22 C反应1h。
反应终点后(取少量反应液过滤,往滤液加入碳酸氢钠中和至呈碱性,应不显红色),反应液冷至10~13 C析岀结晶,过滤,结晶依次用水和1〜1.5%的碳酸氢钠溶液洗至pH7,取岀,得乙酰化物,避光保存。
(3)反应条件与影响因素反应液酸度以pH3.5〜4.5为宜。
过低可生成噁唑衍生物,而过高可不仅可以生成吡嗪衍生物,还 能生成吡咯衍生物。
11.4.4对硝基-alpha-乙酰胺基-beta-羟基苯丙酮的合成 ⑴工艺原理(2) 工艺过程将乙酰化物加水调成糊状, pH 应为7。
将反应釜内的甲醇升温至28~33 C ,加入甲醛溶液,随后加入乙酰化物及碳酸氢钠。
测7.5。
温度逐渐上升,此时取反应液置于玻片上,用显微镜可以看到乙酰化物的针状结晶和缩合 物的长方柱状结晶。
经数次观察,针状结晶全部消失即为反应终点。
反应毕,降温至 0〜5 C,离心,产物经洗涤后干燥至含水量 0.2%以下,得缩合物。
(3) 反应条件与影响因素酸度过高时,会产生副产物,即多羟甲基化产物。
用弱碱碳酸氢钠控制 反应。
pH 应为pH7.5~8.0可以抑制此副NHCOCHNONHCOCH;NHX COCHN J羟醛缩合(Aldol Condensation)。
产生一个手性中心,产物是外消旋的聚甲醛解聚速率较低, 因此应尽量控制甲醛水溶液中聚甲醛的 含量11.5氯霉素的合成工艺11.5.1 DL-苏式-1-对硝基苯基-2-氨基-1,3-丙二醇的合成 ⑴工艺原理NHCOCH^C-CHCH OH •出侍PrO准(M etJWcii^FouiidnrrA'iiL^ 0KcdicticMi丙酮的羟基在左侧形成了络合物,使得氢根只能从左侧进攻,从而形成了苏式产物。