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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von 2, 4-Diamino-5-benzylpyrimi- dinen unter Verwendung von neuen Benzylcyanoacetalen als Ausgangsmaterialien.
Es ist bekannt, dass 2, 4-Diamino-5-benzylpyrimidine antibakterielle und/oder Antimalariawirksamkeit besitzen und dass eine derartige Wirksamkeit durch Verwendung des Pyrimidins in Verbindung mit einem Sulfonamid verstärkt werden kann. Ein Pyrimidin, das am zweckmässigsten ist, ist das allgemein als Trimethoprim [2, 4-Diamino-5- (3', 4', 5'-trimethoxybenzyl)-pyrimidin] bekannte und der mit dieser Verbindung erzielte Verstärkungsgrad ist derart, dass ihre Verwendung mit einem Sulfonamid, wie Sulfamethoxazol, bei der Behandlung von verschiedenen Infektionen von erheblichem Erfolg begleitet ist.
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einander unter den in den betreffenden Patentschriften angegebenen Bedingungen umgesetzt, wobei ein Zwischenprodukt erhalten wird, das dann mit einem Guanidin zum erforderlichen 2, 4-Diamino- - 5-benzylpyrimidin cyclisiert werden kann.
Obwohl diese Verfahren, und insbesondere die Verfahren gemäss den GB-PS Nr. l, 133, 766 und Nr. l, 261,455, die Herstellung derartiger Pyrimidine in den annehmbarsten Ausbeuten ermöglichen, weisen sie unglücklicherweise wenig Flexibilität bezüglich der Art auf, in der das Zwischenprodukt erhalten wird. So können im Falle einer Verknappung eines der Ausgangsmaterialien die kommerzielle Durchführung jedes dieser Verfahren gefährdet sein.
Ziel der Erfindung ist daher der Einsatz einer Klasse von Zwischenprodukten, die mit Guanidin unter Bildung eines 2,4-Diamino-5-benzylpyrimidins cyclisieren können und aus einer Vielzahl
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verfahren, bei welchem leicht erhältliche Ausgangsmaterialien verwendet werden, welche keine aussergewöhnlichen Vorrichtungen oder Reaktionsbedingungen benötigt und in hohen Ausbeuten 2,4-Diamino-5-benzylpyrimidine liefert.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von 2,4-Diamino-5-benzylpyrimidinen der allgemeinen Formel
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worin R R'und R"gleich oder verschieden sind und jeweils Wasserstoff, Halogen, Alkoxy, Alkyl oder Dialkylamino bedeuten, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein Benzylcyanoacetal der allgemeinen Formel
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worin R 1 bis R3 die obige Bedeutung haben, R'Alkoxycarbonyl oder Formyl (d. h.-CHO) und R 5 Alkyl bedeuten, wobei die Alkyl- oder Alkoxygruppen jeweils 1 bis 4 C-Atome aufweisen, mit Guanidin in einem Lösungsmittel umsetzt.
In den erfindungsgemäss eingesetzten neuen Benzylcyanoacetalen der Formel (II) sind R 1, R'und R"vorzugsweise Methyl, Methoxy oder Wasserstoff. Insbesondere sind R R'und R derart, dass der Phenylring in den Stellungen 3,4 und 5 mit Methoxy oder in den Stellungen 3 und 4
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mit Methoxy oder in Stellung 2 mit Methyl und in den Stellungen 4 und 5 mit Methoxy substituiert ist.
Bevorzugte Beispiele von R", wenn es eine Alkoxycarbonylgruppe darstellt, sind Methoxyund insbesondere Äthoxycarbonyl.
R ist zweckmässig eine Methyl- oder Äthylgruppe.
Eine besonders bevorzugt eingesetzte Klasse von Benzylcyanoacetalen ist jene, worin R I, R'und R3 3, 4, 5-Trimethoxy, R'Äthoxycarbonyl oder Formyl und Rs Methyl oder Äthyl bedeuten. Diese Benzylcyanoacetale sind die bevorzugten Ausgangsprodukte für die Synthese des wichtigen antibakteriell wirksamen Trimethoprims.
Die erfindungsgemäss eingesetzten Benzylcyanoacetale der Formel (I) werden dadurch erhalten, dass man eine Verbindung der allgemeinen Formel
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R'. RCH (OB') s (IV) worin R 5 die obige Bedeutung hat, umsetzt.
In jedem Falle kann der Orthoester selbst als Lösungsmittel wirken und daher ist kein zusätzliches Lösungsmittel erforderlich. Wenn es jedoch als wünschenswert erachtet wird, bei der Reaktion ein zusätzliches Lösungsmittel zu verwenden, dann sollte dieses ein polares aprotisches Lösungsmittel sein, das mit beiden Reaktanten verträglich ist und diese lösen kann. Beispiele derartiger Lösungsmittel sind Dioxan, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxyd und Hexamethylphosphoramid.
Die Reaktion wird vorzugsweise bei Rückflusstemperatur in einer Vorrichtung durchgeführt, die die Entfernung des vom Orthoester stammenden Alkohols ermöglicht. Die Rückflusszeit variiert entsprechend den verwendeten Reaktanten, jedoch werden im allgemeinen Zeiträume von 1 bis 20 h als ausreichend erachtet, um die Reaktion zu beenden.
Wenn R'Alkoxycarbonyl ist, kann das Ausgangsmaterial der Formel (III) zweckmässig in situ durch Reaktion der entsprechend substituierten Benzylcyanessigsäure und des Orthoesters der Formel (IV) erhalten werden.
Gelegentlich kann die Verwendung eines Coreaktanten, wie eines Säureanhydrids, in dem die Alkylgruppen 1 bis 4 C-Atome aufweisen, z. B. Acetanhydrid, bei der Reaktion vorteilhaft sein, als dessen Verwendung eine leichtere Reaktion ermöglichen kann und ausserdem die Notwendigkeit der Entfernung des vom Orthoester stammenden Alkohols vermieden wird. Tatsächlich kann es sogar vorteilhaft sein, zuerst den Orthoester und das Säureanhydrid zu vereinigen, um ein Zwischenprodukt zu bilden, und dann das so gebildete Zwischenprodukt mit der Verbindung der Formel (III) umzusetzen. Die Benzylcyanoacetale der Formel (I) können auch dadurch erhalten werden, dass man eine Verbindung der Formel (III) mit einer Verbindung der allgemeinen Formel
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worin R Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen darstellt und R 5 die angegebene Bedeutung hat, umsetzt.
Die Verbindungen der Formel (V), beispielsweise Diäthoxymethylacetat, kann ihrerseits durch Umsetzen eines Orthoesters der Formel (IV) mit einem Säureanhydrid, worin die Alkylgruppen
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1 bis 4 C-Atome aufweisen, hergestellt werden. Somit werden bei der Herstellung von Diäthoxymethylacetat Triäthylorthoformiat und Acetanhydrid miteinander umgesetzt.
Wenn die Benzylcyanoacetale der Formel (I) aus Verbindungen der Formel (V) hergestellt werden, welche ihrerseits entweder abgetrennt oder in situ bei der Reaktion zwischen einem Orthoester der Formel (IV) und einem Säureanhydrid erhalten werden, besteht keine Notwendigkeit, den vom Orthoester stammenden Alkohol während der Reaktion zu entfernen.
Die Orthoester der Formel (IV) und die Verbindungen der Formel (III) sind im Handel erhältlich oder können nach bekannten, in der Literatur beschriebenen Verfahren gewonnen werden. Beispielsweise können Verbindungen der Formel (III) dadurch hergestellt werden, dass man einen
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worin R, R'und R"die obige Bedeutung haben, mit einer Verbindung der allgemeinen Formel R"-CH, CN, (VII) worin R 4 die obige Bedeutung hat, kondensiert und die erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel
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worin R 1 bis R 4 die obige Bedeutung haben, katalytisch oder chemisch hydriert.
Verbindungen der Formel (III) können auch durch Umsetzung einer Verbindung der allgemeinen Formel
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mit einer Verbindung der allgemeinen Formel R"-Q. (X) in welchen Formeln R 1 bis R 4 die obige Bedeutung haben und Q eine abspaltbare Gruppe, insbesondere ein Alkoxyd, ist, hergestellt werden.
Ein drittes Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel (III) besteht in der Monobenzylierung einer Verbindung der Formel (V) mit einer Verbindung der allgemeinen Formel
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worin R 1, Ra und R3 die obige Bedeutung haben und X eine abspaltbare Gruppe, insbesondere ein Halogenatom, ist.
In der Praxis kann ein grosser Überschuss der Verbindung der Formel (V) erforderlich sein, um Dibenzylierung zu unterdrücken.
Aus obigem ist ersichtlich, dass die Benzylcyanoacetale der Formel (II) aus einer Vielzahl
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hältnismässig niedrigen Preisen erhältlich sind. Wenn somit eine Verknappung eines der Ausgangsmaterialien eintritt, kann das Benzylcyanoacetalausgangsprodukt der Formel (II) noch nach einem Alternativverfahren mit vergleichbarem ökonomischen Vorteil hergestellt werden, eine Möglichkeit, die bei den bekannten Verfahren nicht in einem derartigen Ausmass gegeben ist.
Es sei bemerkt, dass einige Benzylcyanoacetale etwas instabil sein können und daher bei niedriger Temperatur gelagert oder, vorzugsweise, unmittelbar in das gewünschte Endprodukt übergeführt werden sollten.
Bei der erfindungsgemässen Reaktion verwendbare Lösungsmittel sind vorzugsweise Alkohole
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ratur während etwa 1 bis 30 h durchgeführt.
Wenn R 4 im Benzylcyanoacetal der Formel (II) eine Alkoxycarbonylgruppe ist, kann es erwünscht sein, die Reaktion in Anwesenheit einer zusätzlichen Base, wie Kaliumhydroxyd, durchzuführen.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne dass diese jedoch hierauf beschränkt sein soll.
Beispiel 1 : a,) Herstellung von α-Dimethoxymethyl-α-formyl-ss-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-propiontril
Eine Lösung von 17, 2 g (0, 069 Mol) a-Formyl-ss- (3, 4, 5-trimethoxyphenyl)-propionitril in 100 ml Trimethylorthoformiat wurde 3 h unter Verwendung einer Säule mit Dampfman- tel zur kontinuierlichen Entfernung von Methanol am Rückfluss erhitzt. Die Lösung wurde abgekühlt und der Grossteil des überschüssigen Orthoformiats im Vakuum entfernt. Das verbleibende Öl wurde in 100 ml Äther aufgenommen und die Kristallisation begann fast unmittelbar. Die Mischung wurde filtriert, wobei 9, 4 g (42%) hellbraune Kristalle erhal-
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Analyse für CIG H 21 NO 6 :
Berechnet : C 59, 43, H 6, 55, N 4,33%, gefunden : C 59, 44, H 6, 60, N 4, 33%. a2} Herstellung von α-Diäthoxymethyl-α-formyl-ss-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-propionitril
Unter Anwendung des unter a) beschriebenen Verfahrens, jedoch unter Verwendung von
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Analyse für C 16 H 21 NO 6 :
Berechnet : C 61, 52, H 7, 17, N 3, 99%, gefunden : C 61, 31, H 7, 21, N 3, 87%. b) Herstellung von 2, 4-Diamino-5- (3, 4, 5-trimethoxybenzyl)-pyrimidin
35, 1 g (0, 10 Mol) α-Diäthoxymethyl-α-formyl-ss-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-propionitril wurden zu einer äthanolischen Lösung von Guanidin (aus 0, 35 Mol Guanidinhydrochlorid) zuge- setzt. Die Mischung wurde während einer Gesamtzeit von 6 1/2 h am Rückfluss erhitzt,
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während welcher Zeit genug Äthanol verdampfen gelassen wurde, um die Reaktionstempera- tur bis auf 850C zu bringen. Die dunkle Lösung wurde abkühlen und über Nacht stehen gelassen.
Die Mischung wurde filtriert und der Feststoff mit kaltem Äthanol gewaschen und getrocknet, wobei 24, 4 g (84, 1%) Rohprodukt erhalten wurde. Die Reinigung erfolgte durch Lösen des Rohproduktes in heisser wässeriger Essigsäure und Wiederausfällung mit konz. Ammoniumhydroxyd. Der Niederschlag wurde zweimal mit Wasser und einmal mit kaltem Aceton gewaschen und getrocknet, wobei 19, 5 g (67, 2%) 2, 4-Diamino-5- (3, 4, 5-tri- methoxybenzyl)-pyrimidin erhalten wurden, Fp. 197 bis 1980C (durch NMR wurde die Iden- tität bestätigt). Das Aceton wurde im Vakuum zur Trockne eingedampft, wobei weitere
2, 5 g (8, 6%) an etwas weniger reinem Trimethoprim erhalten wurden, Fp. 194 bis 196 C, Beispiel 2 :
a) Herstellung von α-Carbäthoxy-α-diäthoxymethyl-ss-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-propionitril
Eine Lösung von 14, 7 g Äthyl-3, 4, 5-trimethoxybenzylcyanoacetat in 100 ml Triäthylortho- formiat wurde 18 h unter Verwendung einer Säule mit Dampfmantel zur kontinuierlichen
Entfernung von Äthanol am Rückfluss erhitzt. Die Lösung wurde abgekühlt und der Gross-
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(3, 4, 5-trimethoxyphenyl)-propionitril (16, 3- CH (OÄt) :] und 6,55 (s, 2, aromatisches H).
Analyse für G 2, H N07 :
Berechnet : C 60, 74, H 7, 39, N 3, 54%, gefunden : C 60, 56, H 7, 33, N 3, 64%. b) Herstellung von 2,4-Diamino-5-(3,4,5-trimethoxybenzyl)-pyrimidn
Eine Lösung von 7, 9 g (0, 02 Mol) α-Carbäthoxy-α-diäthoxymethyl-ss-(3,4,5-trimethoxy- phenyl)-propionitril und einer überschüssigen Menge an Kaliumhydroxyd in Äthanol (50 ml) wurde 1 h lang am Rückfluss erhitzt. Eine Lösung von 0, 07 Mol Guanidin in
50 ml Äthanol wurde zugesetzt und wieder am Rückfluss gehalten. Etwas Äthanol wurde abgedampft, wobei die Reaktionstemperatur auf 850C gebracht wurde.
Nach etwa 20 h am
Rückfluss wurde die Mischung abkühlen gelassen und das Produkt filtriert und mit Äthanol gewaschen. Das Rohprodukt wurde durch Behandeln mit heisser wässeriger Essigsäure und
Wiederausfällung mit Ammoniumhydroxyd gereinigt. Die Ausbeute an gereinigtem Trimetho- prim, Fp. 197 bis 198 C, betrug 3, 6 g (62%) ; seine Identität wurde durch ein NMR-Spek- trum bestätigt.
Beispiel 3 : a) Herstellung von Äthyl-2-cyano-4', 5'-dimethoxy-2'-methylcinnamat
Eine Mischung von 36 g 4, 5-Dimethoxy-2-methylbenzaldehyd, 22, 6 g Äthylcyanoacetat,
2 g Piperidin und 0, 7 g Essigsäure in 125 ml Benzol wurde 5 h lang am Rückfluss erhitzt, wobei das Wasser azeotrop entfernt wurde. Die Mischung wurde abgekühlt, 400 ml Chloro- form wurden zugesetzt und die erhaltene Lösung mit zweimal 200 ml Wasser, 200 ml 0, 5N Salz- säure, 200 ml gesättigter Natriumbicarbonatlösung und 200 ml Wasser extrahiert und anschliessend über Magnesiumsulfat getrocknet. Die erhaltene Lösung wurde unter vermin- dertem Druck eingedampft, wobei ein gelber Feststoff erhalten wurde, der mit kaltem
Methanol gewaschen und unter vermindertem Druck getrocknet wurde.
Es wurden 51, 5 g (94%) der Titelverbindung erhalten, Fp. 142 bis 144 C. b) Herstellung von α-Carbäthoxy-ss-(4,5-dimethoxy-2-methylphenyl)-propionitril
Eine Mischung von 30 g Äthyl-2-cyano-4', 5'-dimethoxy-2'-methylcinnamat und 2 g 5% Palla- dium-auf-Kohle in 150 ml Äthanol wurde unter einer Wasserstoffatomosphäre mit einem
Druck von 3, 5 bar geschüttelt, bis etwas mehr (15%) als 1 Äquivalent Wasserstoff aufge- nommen worden war. Der Katalysator wurde abfiltriert und der Rückstand unter vermin-
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dertem Druck eingedampft, wobei ein klares gelbes Öl hinterblieb, das sich beim Stehen bei-5 C verfestigte.
Fp. 39 bis 40 C, Ausbeute 27, 6 g (90%). c) Herstellung von α-Carbäthoxy-α-diäthoxymethyl-ss-(4,5-dimethoxy-2-methylphenyl)-propionitril
14, 7 g a-Carbäthoxy-ss- (2-methyl-4, 5-dimethoxyphenyl)-propionitril in 100 ml Triäthylortho- formiat wurden am Rückfluss unter einem dampf gekühlten Kühler 68 h lang erhitzt. Das
Triäthylorthoformiat wurde unter vermindertem Druck entfernt, und es wurden 100 ml
1 : 1 Äther-Hexan zugesetzt. Nach Abkühlen auf-5 C wurden die erhaltenen Kristalle abfil- triert, mit 1 : 1 Äthan-Hexan (100 ml) gewaschen und unter vermindertem Druck getrocknet.
Es wurden 16, 3 g (84%) eines bräunlichen Feststoffes, Fp. 84 bis 86 C, erhalten. d) Herstellung von 2,4-Diamino-5-(4,5-dimethoxy-2-methylbenzyl)-pyrimidin (Ormetoprim)
Eine Lösung von 3, 9 g (0, 01 Mol) α-Carbäthoxy-α-diäthoxymethyl-ss-(4,5-dimethoxy-2-me- thylphenyl)-propionitril und einer äquivalenten Menge Kaliumhydroxyd in 70 ml Äthanol wurde 1 h lang am Rückfluss erhitzt. Es wurde eine Lösung von 0, 035 Mol Guanidin in
50 ml Äthanol zugesetzt und weiter am Rückfluss erhitzt. Äthanol wurde abgedampft, bis die Reaktionstemperatur 850C erreichte. Nach 20stündigem Erhitzen am Rückfluss wurde die Mischung abkühlen gelassen, das Produkt wurde abfiltriert und mit Äthanol gewaschen, wobei 2, 57 g (94%) eines fast weissen Feststoffes erhalten wurde.
Nach Reinigung, wie im Beispiel 2 b) beschrieben, wurde das Produkt unter vermindertem Druck getrocknet, und es wurde ein weisser Feststoff, Fp. 231 bis 233 C, erhalten.
Beispiel 4 : a) Herstellung von Äthyl-2-cyano-3', 4'-dimethoxycinnamat
Eine Mischung von 49, 8 g 3, 4-Dimethoxybenzaldehyd, 33, 9 g Äthylcyanoacetat, 3 g Piperi- din und 1, 1 g Essigsäure in 175 ml Benzol wurde am Rückfluss über Nacht erhitzt ; dabei wurde Wasser azeotrop entfernt. Das Produkt wurde, wie vorher in Beispiel 3 a) beschrie- ben, isoliert, und es wurden 67, 4 g (86%) eines leichtgelben Feststoffes, Fp. 149 bis 150oC, erhalten. b) Herstellung von α-Carbäthoxy-ss-(3,4-dimethoxyphenyl)-propionitril
26, 1 g Äthyl-2-cyano-3', 4'-dimethoxycinnamat wurden mit 150 ml Äthanol und 2 g 5% Palla- dium-auf-Kohle gemischt.
Die Mischung wurde unter einer Wasserstoffatmosphäre mit einem
Druck von 3, 5 bar geschüttelt, bis etwas mehr (10%) als 1 Äquivalent Wasserstoff aufge- nommen war. Der Katalysator wurde abfiltriert und das erhaltene Produkt unter vermin- dertem Druck eingedampft, wobei 24, 5 g (93%) eines gelben Öls erhalten wurden. Die Struk-
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vermindertem Druck eingedampft, wobei 13, 4 g (94%) eines fast farblosen Öls erhalten wurden, welches sich bei Stehen bei-5 C zu einem weissen Feststoff, Fp. 62 bis 65 C, verfestigte. d) Herstellung von 2, 4-Diamino-5- (3, 4-dimethoxybenzyl)-pyrimidin (Diaveridin)
Eine Lösung von 3, 75 g α-Carbäthoxy-α-diäthoxymethyl-ss-(3,4-dimethoxyphenyl)-propionitril und eine äquivalente Menge Kaliumhydroxyd in 70 ml Äthanol wurde 1 h lang am Rück- fluss erhitzt.
Dann wurden 0, 035 Mol Guanidin in 50 ml Äthanol zugesetzt und der Rückfluss wieder hergestellt. Äthanol wurde abgedampft, bis die Reaktionstemperatur 850C erreichte.
Nach 17 h am Rückfluss wurde die Mischung abkühlen gelassen und das Produkt wurde abfiltriert und mit'Äthanol gewaschen, wobei ein weisser Feststoff erhalten wurde, der, wie in Beispiel 2 b) beschrieben, verfestigt wurde. Ausbeute 1, 4 g (54%) der Titelver- bindung, Fp. 231 bis 233 C.