專利名稱：一種4—乙酰氧基哌啶鹽酸鹽的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化學(xué)合成領(lǐng)域，涉及PET顯像劑制備技術(shù)，具體涉及一種4-乙酰氧基哌啶(P4A)鹽酸鹽的合成方法，該化合物是4-乙酰氧基-N-[11C]甲基哌啶([11C]-MP4A)標(biāo)記前體，為進(jìn)一步制備腦乙酰膽堿脂酶的PET分子影像藥物提供基礎(chǔ)。
背景技術(shù)：
正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)可用于進(jìn)行腦顯像，靈敏度高，分辨率好。在腦內(nèi)乙酰膽堿能(Ach)的顯像研究中，國(guó)外新近發(fā)現(xiàn)，11C標(biāo)記的ACh同類物(如[11C]-MP4P，[11C]-MP4A，[18F]-FETP4A)進(jìn)入人腦內(nèi)后，通過(guò)PET顯像可反映乙酰膽堿脂酶(Acetylcholinesterase，AChE)的活性。研究已證實(shí)老年性癡呆(AD)患者腦中AChE的活性進(jìn)行性減少，與病人的認(rèn)知功能損害密切相關(guān)(Shinotoh H，et al.Progressive loss of cortical acetylcholinesterase activity inassociation with cognitive decline in Alzheimer’s diseasea positron emissiontomography study.Annals neurol 2000，48194-200.)。在腦內(nèi)ACh系統(tǒng)功能在AD病人中，海馬區(qū)等皮質(zhì)膽堿脂酶K3指數(shù)明顯比正常人減少達(dá)30％以上。Rinne等報(bào)告早期AD病人腦內(nèi)ACHE下降75％(Rinne JO，et al.Brainactylcholinesterase activity in mild congnitive impairment and early Alzheimer’sdisease.J Neurol Neurosurg Psychiatry 2003，74113-115.)。Ota等(2004)報(bào)道[11C]-MP4A PET顯像反映AChE，診斷AD的敏感性達(dá)92％，甚至有用腦內(nèi)[11C]-MP4A PET作為治療AD病人的療效指標(biāo)(Sato，et al.Evaluation ofsimplified kinetic analyses for measurement of brain acetylcholinesterase activityusing N-11C Methylpiperidin-4-ylpropionate and positron emission tomography.JCereb Blood Flow Metab，2004，24600-611；Shinotoh H，et al.Effect of donepezilon brain acetylcholinesterase activity in patients with AD measured by PET.Neurology 2001，56408-411)。因此，[11C]-MP4A為一種安全有效的腦乙酰膽堿脂酶的PET顯像劑。但產(chǎn)品價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)至今尚無(wú)相關(guān)報(bào)道。
已知的P4A的合成方法有以4-羥基哌啶為原料，用乙酰氯直接乙酰化，但由于氨基比羥基更容易乙酰化，故反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)而且反應(yīng)產(chǎn)率很低，僅為12％(Zhang，M.-R.，et al，Nucl.Med.Biol.2002，29，463)。
另一種方法是先保護(hù)氨基，用4-羥基哌啶與氯甲酸芐酯反應(yīng)得到4-羥基-N-芐氧羰酰基哌啶，再乙酰化后用催化氫化將保護(hù)基脫去得到P4A(Scott ES，et al，Synthesis of 1-[11C]Methylpiperidin-4-yl Propionate([11C]PMP)for in vivoMeasurements of Acetylcholinesterase Activity.Nuclear Medicine & Biology，1998，25，751-754)，此路線的產(chǎn)率比直接乙酰化提高較多，但因用到催化氫化，操作有一定危險(xiǎn)性。
還有一種保護(hù)氨基的方法用二碳酸二叔丁酯作為氨基的保護(hù)基團(tuán)(Ming-Rong Zhang，et al，N-[18F]fluoroethyl-4-piperidyl Acetate([18F]FEtP4A)APET Tracer for Imaging Brain Acetylcholinesterase In Vivo.Bioorg.Med.Chem.，2003，11，2519-2527.)，用此保護(hù)基團(tuán)先對(duì)4-羥基哌啶中的氨基進(jìn)行保護(hù)，再用乙酸酐乙酰化后脫去保護(hù)基團(tuán)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程均在室溫下進(jìn)行，反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)便，總收率為57％。但上述方法上存在反應(yīng)體系非均相，反應(yīng)產(chǎn)率低等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決PET顯像劑的制備技術(shù)，具體是提供一種4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中反應(yīng)體系非均相，反應(yīng)產(chǎn)率低等缺點(diǎn)。
本發(fā)明參照文獻(xiàn)(Scott ES，et al，Synthesis of 1-[11C]Methylpiperidin-4-ylPropionate([11C]PMP)for in vivo Measurements of Acetylcholinesterase Activity.Nuclear Medicine & Biology，1998，25，751-754；Ming-Rong Zhang，et al，N-[18F]fluoroethyl-4-piperidyl Acetate([18F]FEtP4A)A PET Tracer for ImagingBrain Acetylcholinesterase In Vivo.Bioorg.Med.Chem.，2003，11，2519-2527.)，對(duì)合成工藝進(jìn)行了改進(jìn)，以如下路線合成了[11C]MP4A標(biāo)記前體P4A鹽酸鹽(1)，為進(jìn)一步制備PET顯像劑提供了基礎(chǔ)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是以4-羥基哌啶鹽酸鹽為原料，在堿性均相反應(yīng)體系中用二碳酸二叔丁酯先將氨基保護(hù)，再用乙酸酐將羥基乙酰化后脫去保護(hù)基團(tuán)，最后在無(wú)水乙醚中通入干燥氯化氫氣體，獲得本發(fā)明的目標(biāo)產(chǎn)物4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽(1)。
本發(fā)明的方法包括如下步驟(1)4-羥基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(2)的制備將4-羥基哌啶鹽酸鹽、總量45％的1NNaOH溶液和與水混溶的溶劑加入反應(yīng)瓶中，-10℃～10℃下分批加入二碳酸二叔丁酯，同時(shí)用總量55％的1N NaOH溶液調(diào)pH，10℃～40℃攪拌過(guò)夜，加水，用萃取劑萃取，合并有機(jī)層，用水、7％氨水、飽和氯化鈉洗，有機(jī)層干燥，減壓蒸去溶劑，得淡黃色油狀物，靜止過(guò)夜后固化得產(chǎn)物4-羥基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(2)。
所述步驟(1)反應(yīng)物的配料比為4-羥基哌啶鹽酸鹽∶1N NaOH溶液∶二碳酸二叔丁酯＝1.0∶15-25∶1.6-2.0，重量比。
本發(fā)明所使用的與水混溶的溶劑是1，4-二氧六環(huán)、乙醇、甲醇、丙酮、四氫呋喃中的一種，優(yōu)選1，4-二氧六環(huán)，4-羥基哌啶鹽酸鹽與1，4-二氧六環(huán)的重量體積比為1.0∶7-13。
反應(yīng)體系的pH保持在7-11，優(yōu)選8-9。
本發(fā)明所使用的萃取劑為氯仿、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙醚中的一種，優(yōu)選氯仿，4-羥基哌啶鹽酸鹽與氯仿的重量體積比為1.0∶30-50。
(2)4-乙酰氧基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(3)的制備在上面得到的產(chǎn)物中加入吡啶，攪拌溶解后加入乙酸酐，室溫?cái)嚢?小時(shí)，加入乙酸乙酯和水，攪拌10min，分出酯層，酯層用水、7％氨水和飽和氯化鈉溶液各洗三次，酯層用無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑得淡黃色油狀物為產(chǎn)物4-乙酰氧基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(3)。
(3)4-乙酰氧基哌啶(4)的制備在上面得到的產(chǎn)物中加入二氯甲烷，冷至0℃滴加三氟乙酸，加完于0℃攪拌1小時(shí)，減壓蒸去溶劑，殘留物中加1％氨水，攪拌10min，萃取，無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑得淡黃色油狀物為產(chǎn)物4-乙酰氧基哌啶(4)。
(4)4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽(1)的制備在上面得到的產(chǎn)物中加入無(wú)水乙醚，通人干燥氯化氫，析出固體，蒸去乙醚得到白色固體，加入乙腈加熱溶解，趁熱加入乙酸乙酯，冷卻結(jié)晶得到白色棉花狀固體4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽(1)，熔點(diǎn)167.8～170.5℃(分解)。1H-NMR(CDCl3)9.68(brs，2H，NH2+)，5.03-5.06(m，1H，4-CH)，3.26-3.30(m，4H，H-2，H-6)，2.20-2.01(m，4H，H-3，H-5)，2.09(s，3H，COCH3)。1H-NMR(重水交換譜)4.98-5.02(m，1H，4-CH)，3.18-3.39(m，4H，H-2，H-6)，2.08(s，3H，COCH3)，1.90-2.13(m，4H，H-3，H-5)，活性氫NH2交換掉。13C-NMR(CDCl3)169.87(CO)，65.53(C-4)，40.34(C-2，C-6)，26.95(C-3，C-5)，21.04(CH3)。氫譜、碳譜數(shù)據(jù)證實(shí)其結(jié)構(gòu)與目標(biāo)化合物一致。
本發(fā)明反應(yīng)式如下 其中(t-Boc)2O(二碳酸二叔丁酯)，Boc(叔丁氧羰酰基)本發(fā)明與已知技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果顯示1)已知技術(shù)①第一步反應(yīng)按文獻(xiàn)條件操作無(wú)法反應(yīng)，原因是文獻(xiàn)報(bào)道的氫氧化鈉用量太少，達(dá)不到堿性，故不反應(yīng)；②因反應(yīng)在水中進(jìn)行，而二碳酸二叔丁酯在水中溶解度很小，故反應(yīng)在非均相中進(jìn)行，因此影響反應(yīng)的收率。
2)本發(fā)明①加大氫氧化鈉的用量，使反應(yīng)在堿性條件下進(jìn)行，因反應(yīng)過(guò)程中會(huì)生成2，2-二甲基丙酸，所以，本發(fā)明監(jiān)測(cè)整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中pH的變化，并不斷補(bǔ)加氫氧化鈉，使反應(yīng)混合物的pH值維持在堿性，pH值為7-11，使反應(yīng)產(chǎn)率達(dá)到75％；②在反應(yīng)體系中加入一定量的與水互溶的溶劑，提高了二碳酸二叔丁酯的溶解度，使反應(yīng)體系成均相，此步反應(yīng)產(chǎn)率能提高到96％。
本發(fā)明的四步反應(yīng)總收率提高至64％。
表1是本發(fā)明方法與已有文獻(xiàn)方法具體比較結(jié)果。
表1

具體實(shí)施方式
實(shí)施例14-羥基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(2)的制備(Ming-Rong Zhang文獻(xiàn)方法)4-羥基哌啶鹽酸鹽10.0g(72.73mmol)溶于20ml蒸餾水中，加入0.5N NaOH溶液50ml和分批加入二碳酸二叔丁酯18g(82.57mmol)，于25℃強(qiáng)烈攪拌1小時(shí)，用氯仿萃滅反應(yīng)，氯仿層，用水、27％氨水、飽和氯化鈉洗，有機(jī)層無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑，得淡黃色油狀物，經(jīng)結(jié)構(gòu)確證為4-羥基哌啶，分析原因?yàn)榉磻?yīng)體系堿性不夠，故沒(méi)反應(yīng)得到實(shí)驗(yàn)所需的產(chǎn)物。
實(shí)施例24-羥基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(2)的制備
4-羥基哌啶鹽酸鹽10.0g(72.73mmol)溶于80ml 1N NaOH，冰浴冷卻下，分批加入二碳酸二叔丁酯18g(82.57mmol)，同時(shí)用1N NaOH調(diào)pH保持8-9(約用100ml 1N NaOH)，加完撤去冰浴，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜，用氯仿萃取(4×100ml)，合并氯仿層，用水、7％氨水、飽和氯化鈉各洗三次，有機(jī)層無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑，得淡黃色油狀物，靜止過(guò)夜后固化11.0g，產(chǎn)率為75.0％，產(chǎn)物可不純化直接進(jìn)行下一步反應(yīng)。
實(shí)施例34-羥基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(2)的制備4-羥基哌啶鹽酸鹽10.0g(72.73mmol)溶于80ml 1N NaOH和100ml 1，4-二氧六環(huán)中，冰浴冷卻下，分批加入二碳酸二叔丁酯18g(82.57mmol)，同時(shí)用1N NaOH調(diào)pH保持7-8(約用100ml 1NNaOH)，加完撤去冰浴，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜，再加入100ml水，減壓蒸去1，4-二氧六環(huán)，用氯仿萃取(4×100ml)，合并氯仿層，用水、7％氨水、飽和氯化鈉各洗三次，有機(jī)層無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑，得淡黃色油狀物，靜止過(guò)夜后固化14.0g，產(chǎn)率為94.0％，產(chǎn)物可不純化直接進(jìn)行下一步反應(yīng)。
實(shí)施例44-羥基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(2)的制備4-羥基哌啶鹽酸鹽10.0g(72.73mmol)溶于80ml 1N NaOH和100ml 1，4-二氧六環(huán)中，冰浴冷卻下，分批加入二碳酸二叔丁酯18g(82.57mmol)，同時(shí)用1N NaOH調(diào)pH保持9-11(約用100ml 1N NaOH)，加完撤去冰浴，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜，再加入100ml水，減壓蒸去1，4-二氧六環(huán)，用氯仿萃取(4×100ml)，合并氯仿層，用水、7％氨水、飽和氯化鈉各洗三次，有機(jī)層無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑，得淡黃色油狀物，靜止過(guò)夜后固化14.0g，產(chǎn)率為94.5％，產(chǎn)物可不純化直接進(jìn)行下一步反應(yīng)。
實(shí)施例54-羥基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(2)的制備
(1)4-羥基哌啶鹽酸鹽10.0g(72.73mmol)溶于80ml 1N NaOH和100ml 1，4-二氧六環(huán)中，冰浴冷卻下，分批加入二碳酸二叔丁酯18g(82.57mmol)，同時(shí)用1N NaOH調(diào)pH保持8-9(約用100ml 1N NaOH)，加完撤去冰浴，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜，再加入100ml水，減壓蒸去1，4-二氧六環(huán)，用氯仿萃取(4×100ml)，合并氯仿層，用水、7％氨水、飽和氯化鈉各洗三次，有機(jī)層無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑，得淡黃色油狀物，靜止過(guò)夜后固化14.0g，產(chǎn)率為95.9％，產(chǎn)物可不純化直接進(jìn)行下一步反應(yīng)。
(2)4-乙酰氧基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(3)的制備在上述得到的產(chǎn)物中加入30ml吡啶，攪拌溶解后加入10ml乙酸酐，室溫?cái)嚢?小時(shí)，加入200ml乙酸乙酯和50ml水，攪拌10min，分出酯層，酯層用水、7％氨水和飽和氯化鈉溶液各洗三次，酯層用無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑得淡黃色油狀物為產(chǎn)物16.8g，產(chǎn)率為95.1％，產(chǎn)物可不純化直接進(jìn)行下一步反應(yīng)。
(3)4-乙酰氧基哌啶(4)的制備在上面得到的產(chǎn)物中加入200ml二氯甲烷，冷至0℃滴加15ml三氟乙酸，加完于0℃攪拌1小時(shí)，減壓蒸去溶劑，殘留物中加150ml 1％氨水，攪拌10min，二氯甲烷萃取(4×50ml)，無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑得淡黃色油狀物為產(chǎn)物7.4g，產(chǎn)率為71.2％，產(chǎn)物可不純化直接進(jìn)行下一步反應(yīng)。
(4)4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽(1)的制備在上面得到的產(chǎn)物中加入100ml無(wú)水乙醚，通人干燥氯化氫，析出固體，蒸去乙醚得到白色固體，加入30ml乙腈加熱溶解，趁熱加入100ml乙酸乙酯，冷卻結(jié)晶得到白色棉花狀固體8.3g，熔點(diǎn)167.8～170.5℃(分解)，產(chǎn)率為63.9％。
權(quán)利要求
1.一種4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽的制備方法，其特征在于以4-羥基哌啶鹽酸鹽為原料，在堿性均相反應(yīng)體系中用二碳酸二叔丁酯先將氨基保護(hù)，再用乙酸酐將羥基乙酰化后脫去保護(hù)基團(tuán)，最后在無(wú)水乙醚中通入干燥氯化氫氣體，獲得目標(biāo)產(chǎn)物4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽。
2.按權(quán)利要求1所述的4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽的制備方法，反應(yīng)式如下 其中(t-Boc)2O二碳酸二叔丁酯，Boc叔丁氧羰酰基。
3.按權(quán)利要求1所述的4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽的制備方法，包括如下步驟(1)制備4-羥基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(2)將4-羥基哌啶鹽酸鹽、總量45％的1N NaOH溶液，和與水混溶的溶劑加入反應(yīng)瓶中，-10℃～10℃下分批加入二碳酸二叔丁酯，同時(shí)用總量55％的1N NaOH溶液，調(diào)pH，10℃～40℃攪拌過(guò)夜，加水，用萃取劑萃取，合并有機(jī)層，用水、7％氨水、飽和氯化鈉洗，有機(jī)層干燥，減壓蒸去溶劑，得淡黃色油狀物，靜止過(guò)夜后固化得產(chǎn)物4-羥基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(2)；(2)4-乙酰氧基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(3)的制備在上述所得的產(chǎn)物中加入吡啶，攪拌溶解后加入乙酸酐，室溫?cái)嚢?小時(shí)，加入乙酸乙酯和水，攪拌10min，分出酯層，酯層用水、7％氨水和飽和氯化鈉溶液各洗三次，酯層用無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑得淡黃色油狀物為產(chǎn)物4-乙酰氧基-N-叔丁氧羰酰基哌啶(3)；(3)4-乙酰氧基哌啶(4)的制備在上述所得的產(chǎn)物中加入二氯甲烷，冷至0℃滴加三氟乙酸，加完于0℃攪拌1小時(shí)，減壓蒸去溶劑，殘留物中加1％氨水，攪拌10min，萃取，無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑得淡黃色油狀物為產(chǎn)物4-乙酰氧基哌啶(4)；(4)4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽(1)的制備在上述所得的產(chǎn)物中加入無(wú)水乙醚，通人干燥氯化氫，析出固體，蒸去乙醚得到白色固體，加入乙腈加熱溶解，趁熱加入乙酸乙酯，冷卻結(jié)晶得到白色棉花狀固體4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽(1)。
4.按權(quán)利要求3所述的4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽的制備方法，其中所述步驟(1)反應(yīng)物的配料比為4-羥基哌啶鹽酸鹽∶1N NaOH溶液∶二碳酸二叔丁酯＝1.0∶15-25∶1.6-2.0，重量比。
5.按權(quán)利要求3所述的4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽的制備方法，其中所述的與水混溶的溶劑選自1，4-二氧六環(huán)、乙醇、甲醇、丙酮或四氫呋喃中的一種。
6.按權(quán)利要求3所述的4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽的制備方法，其中所述的與水混溶的溶劑是1，4-二氧六環(huán)，所述的4-羥基哌啶鹽酸鹽與1，4-二氧六環(huán)的重量體積比為1.0∶7-13。
7.按權(quán)利要求1或2或3所述的4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽的制備方法，其中所述的堿性反應(yīng)體系的pH為7-11。
8.按權(quán)利要求1或2或3所述的4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽的制備方法，其中所述的堿性反應(yīng)體系的pH為8-9。
9.按權(quán)利要求3所述的4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽的制備方法，其中所述的萃取劑選自氯仿、二氯甲烷、乙酸乙酯或乙醚。
10.按權(quán)利要求9所述的4-乙酰氧基哌啶鹽酸鹽的制備方法，其中所述的萃取劑是氯仿，所述的4-羥基哌啶鹽酸鹽與氯仿的重量體積比為1.0∶30-50。
全文摘要
本發(fā)明屬化學(xué)合成領(lǐng)域，涉及PET顯像劑的制備技術(shù)。具體涉及一種4－乙酰氧基哌啶(P4A)鹽酸鹽的合成方法，本發(fā)明以4－羥基哌啶鹽酸鹽為原料，在堿性均相反應(yīng)體系中用二碳酸二叔丁酯先將氨基保護(hù)，再用乙酸酐將羥基乙酰化后脫去保護(hù)基團(tuán)，最后在無(wú)水乙醚中通入干燥氯化氫氣體，獲得本發(fā)明的目標(biāo)產(chǎn)物4－乙酰氧基哌啶鹽酸鹽。本發(fā)明方法使目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率由57％提高到71％。整個(gè)反應(yīng)過(guò)程條件溫和，易于操作。
文檔編號(hào)C07D211/62GK1763007SQ20051002927
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者蔣雨平, 胡名揚(yáng), 王堅(jiān), 管一暉 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院