2-异丙基-4-(甲基氨基甲基)噻唑(2-isopropyl-4-(methylaminomethyl)thiazole,CAS: 154212-60-9)为白色固体,分子式C8H14N2S,分子量170.28,沸点230.874±15.00 °C,密度1.039±0.06 g/cm3。其外观如图1所示。

图1.2-异丙基-4-(甲基氨基甲基)噻唑外观
合成工艺背景
2-异丙基-4-(甲基氨基甲基)噻唑是利托那韦合成中一个重要的中间体,文献报道的合成方法一般是采用硫代异丁酰胺和1,3-二氯丙酮缩合,形成2-异丙基-4-氯甲基噻唑,之后再与甲胺发生取代反应而得。该方法的弊端是使用的原料1,3-二氯丙酮是剧毒化学品,具有较强的毒性和刺激性,除用于有机合成外,还用作催泪性毒剂。因此使用该原料的合成路线在实际操作中都具有较大的安全风险和隐患,需要多重的安全防护设备和措施,对设备和劳动防护的要求较高,给操作带来巨大的不便。除此之外,1,3-二氯丙酮受热和遇水都会发生分解,释放出氯化氢气体,对储存条件和操作环境的要求也较高。
针对上述传统工艺中存在的问题,刘艳琴、林志刚等人[1]以2,2-二甲基-4-亚甲基-1,3-二噁烷为起始原料,先将其溶于二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯等溶剂中,与氯气、液溴、氯代丁二酰亚胺或溴代丁二酰亚胺按1~3:1的摩尔比进行加成反应,反应温度35℃至溶剂沸点、时间1~10小时,所得加成中间体无需分离直接加入无水硫酸钠、无水硫酸镁等脱水剂和摩尔比0.1~1:1的硫代异丁酰胺进行缩合反应,在室温至溶剂沸点下反应20-30小时得到2-异丙基-4-羟甲基噻唑;随后将该产物溶于二氯甲烷,加入氯代试剂反应10小时制得2-异丙基-4-氯甲基噻唑;最后将其与甲胺水溶液在50-60℃下进行取代反应10-15小时,经萃取、干燥、浓缩、纯化后得到目标产物2-异丙基-4-(甲基氨基甲基)噻唑。(图2)

图2.2-异丙基-4-(甲基氨基甲基)噻唑的合成工艺路线
上述化学工艺以2,2-二甲基-4-亚甲基-1,3-二噁烷作为起始原料,该原料性质温和并且有商业化供应,避免了使用剧毒原料,使得操作简便易行;并且各步操作简单安全,后处理方便,具有较强的工业化生产潜质。
具体步骤
具体的操作步骤如下:第一步:在250ml烧瓶中,加入2,2-二甲基-4-亚甲基-1,3-二噁烷20克,二氯甲烷132克,冷却至0°C,滴加液溴28克,控制温度在0-10°C,滴加完毕后反应2小时,加入无水硫酸镁20克,硫代异丁酰胺10克,加热至35-40°C,反应3小时。冷却,过滤,滤液加入20%的碳酸钠溶液至PH8-9,分层,水相用二氯甲烷萃取1次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩,柱层析纯化,得到淡黄色固体6克,产率39%。第二步:在100ml烧瓶中加入2-异丙基-4-羟甲基噻唑6克,二氯甲烷60mL,搅拌下降温至5°C,滴加氯化亚砜6.6克。滴加完毕后,升至室温搅拌过夜。加入碳酸钠溶液,分层,水用二氯甲烷萃取,合并有机相,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩,得到2-异丙基-4-氯甲基噻唑6.6克,产率99%。第三步:在100ml烧瓶中,加入2-异丙基-4-氯甲基噻唑6.6克40%甲胺水溶液60mL,加热至50-60°C,反应过夜。冷却后加入二氯甲烷40mL和异丙醇10mL,搅拌分层,水相用二氯甲烷萃取3次。合并有机相,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩,柱层析纯化,得到2-异丙基-4-(甲基氨基甲基)噻唑4.5克,产率70%。
参考文献
[1] 刘艳琴,林志刚,徐军,阙利民,江岳恒,蔡彤.一种2-异丙基-4-(甲基氨基甲基)噻唑的合成方法. CN 104557763 A.