CN101448819A - (5s)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2,4-二酮的新晶体变化形式及其中间体 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了(5S)－5－[4－(5－氯－吡啶－2－基氧基)－哌啶－1－磺酰基甲基]－5－甲基－咪唑烷－2，4－二酮的新晶体变化形式，以及制备所述变化形式的方法，包含所述变化形式的药物组合物和所述变化形式在治疗中的用途。

Description

(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的新晶体变化形式及其中间体
技术领域
本发明披露(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的新晶体变化形式(crystal modification)，制备所述变化形式的方法，包含所述变化形式的药物组合物和所述变化形式在治疗中的用途。
背景技术
WO 02/074767教导了一类可用于治疗的金属蛋白酶抑制剂，在此将其引入作为参考。
WO 02/074767进一步披露了具体的金属蛋白酶抑制剂化合物，在其中被鉴定为(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮(第65页，第15-27行；和第120页，第23-29行)。在本申请中将该化合物指定为化合物(I)。
WO 02/074767进一步公开了制备化合物(I)的方法。
由此，在一个实施方案中，化合物(I)是通过类似于以下方案(WO02/074767；第87、113和120页)所示的方法来制备的，但是在步骤(d)中用适当的胺进行取代：
方案1
Figure A200780017836D00051
方案1的试剂和条件：a)KCN，(NH4)2CO3，EtOH/H2O，+90℃，3h；b)手性分离，CHIRALPAKAD，使用甲醇作为洗脱液；c)Cl2(g)，AcOH/H2O，<+15℃，25分钟；d)二异丙基乙胺，THF.-20℃，30分钟。
然后将获得的化合物(I)通过沉淀作用以及用乙醇/水洗涤纯化，或通过制备型HPLC纯化。
在又一实施方案中，化合物(I)的外消旋体，(5RS)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮如下制备：使1-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基]-丙-2-酮与过量的氰化钾和碳酸铵在乙醇中反应，并经沉淀作用分离产物。然后经手性HPLC获得化合物(I)，(5S)-对映体(WO 02/074767；第55和65页)。
WO 02/074767中未公开化合物(I)的结晶形式。
化合物(I)是有效的金属蛋白酶抑制剂，特别是有效的MMP12抑制剂，因此用于治疗。然而，当根据WO 02/074767中的描述的方法制备化合物(I)时，其显示出对热力学稳定性不可预知的固态性质。为了制备含有化合物(I)的药物制剂以满足美国和其它国际卫生登记机构(internationalhealthregistration authorities)对人类给药的要求，需要生产呈稳定形式(诸如呈稳定的结晶形式)、具有恒定物理性质的化合物(I)。
可以将多晶形(Polymorphism)描绘成具体的化合物以不同晶体变化形式结晶同时维持相同化学结构式的能力。给定物质的多晶型物为化学等同的，其含有以相同方式互相键合的相同原子，但它们的晶体变化形式不同，这会影响一种或多种物理性质，诸如溶出速率(dissolution rate)、熔点、堆积密度(bulk density)、稳定性、流动性质等等。如本申请说明书所使用的，对特定化合物而言，术语“多晶型物(polymorph)”、“晶体变化形式(crystalmodification)”、“晶形(crystal form)”、“结晶变化形式(crystalline modification)”和“结晶形式(crystalline form)”将被理解为是同义的。
本发明提供了改善呈固态的化合物(I)的热力学性质的方法，并且由此提供了呈稳定结晶变化形式形式的化合物(I)，其具有恒定且有益的物理性质。
附图说明
图1为G形式的化合物(I)的X射线粉末衍射图；
图2为G形式的化合物(I)的差示扫描量热法(DSC)迹线和热重分析法(TGA)迹线；
图3为A形式的化合物(I)的X射线粉末衍射图；
图4为B形式的化合物(I)的X射线粉末衍射图；
图5为C形式的化合物(I)的X射线粉末衍射图；
图6为D形式的化合物(I)的X射线粉末衍射图；
图7为E形式的化合物(I)的X射线粉末衍射图；
图8为F形式的化合物(I)的X射线粉末衍射图。
发明内容
出人意料地，据发现，(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮，化合物(I)，可以以至少七种不同的结晶变化形式(多晶型物)存在。
Figure A200780017836D00071
在一方面，本发明提供了七种多晶形式(polymorphic form)的式(I)化合物。
在一个实施方案中，本发明提供了称为G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有包含以下特征峰的X射线粉末衍射(XPRD)图：10.1、16.2、16.8和19.0°2θ，以及其中所述XPRD图是使用CuKα辐射测量的。
在另一实施方案中，本发明提供了称为G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有包含以下特征峰的X射线粉末衍射(XPRD)图：9.7、10.1、11.5、12.8、14.1、16.2、16.8和19.0°2θ，以及其中所述XPRD图是使用CuKα辐射测量的。
在另一实施方案中，本发明提供了称为G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有如图1中显示的基本上相同的X射线粉末衍射(XPRD)图，以及其中所述XPRD图是使用CuKα辐射测量的。
在另一实施方案中，本发明提供了称为G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有与图2中显示的基本上相同的差示扫描量热法(DSC)迹线。
在另一实施方案中，本发明提供称为A形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有包含以下特征峰的X射线粉末衍射(XPRD)图：6.8、9.8、13.7、16.4、18.4、18.7、20.4和22.6°2θ。在另一实施方案中，本发明提供了称为A形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有与图3中显示的基本上相同的X射线粉末衍射图。
在另一实施方案中，本发明提供了称为B形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有包含以下特征峰的X射线粉末衍射(XPRD)图：6.6、7.1、8.3、9.0、13.6、14.3、16.8和17.7°2θ。在另一实施方案中，本发明提供了称为B形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有与图4中显示的基本上相同的X射线粉末衍射图。
在另一实施方案中，本发明提供了称为C形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有包含以下特征峰的X射线粉末衍射(XPRD)图：6.3、12.8、14.3、16.6、17.8、19.4、22.2和23.7°2θ。在另一实施方案中，本发明提供了称为C形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有与图5中显示的基本上相同的X射线粉末衍射图。
在另一实施方案中，本发明提供了称为D形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有包含以下特征峰的X射线粉末衍射(XPRD)图：6.6、10.9、11.2、15.6、15.9、17.7、18.2和18.4°2θ。在另一实施方案中，本发明提供了称为D形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有与图6中显示的基本上相同的X射线粉末衍射图。
在另一实施方案中，本发明提供了称为E形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有包含以下特征峰的X射线粉末衍射(XPRD)图：12.1、13.9、14.5、14.8、15.3、16.2、18.7和19.8°2θ。在另一实施方案中，本发明提供了称为E形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有与图7中显示的基本上相同的X射线粉末衍射图。
在另一实施方案中，本发明提供了称为F形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有包含以下特征峰的X射线粉末衍射(XPRD)图：7.4、9.5、13.9、14.9、17.3、18.1、20.0和20.4°2θ。在另一实施方案中，本发明提供了称为F形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其特征在于具有与图8显示的基本上相同的X射线粉末衍射图。
应该理解，X射线粉末衍射(XPRD)图中峰的相对强度可根据试验中样本的取向而变化，并随使用的仪器的类型和设置而变化，因此包括在本申请中的XPRD迹线中的强度在这种意义上讲为示例性的，而并非意图用于绝对比较。
本发明的结晶变化形式或结晶形式优选为基本上纯的，意思是式(I)化合物的每种结晶变化形式或结晶形式包括少于10wt％、优选少于5wt％、优选少于3wt％、优选少于1wt％的杂质，包括所述化合物的其它结晶变化形式或结晶形式。
由此，在一个实施方案中，本发明提供了称为G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的基本上纯的结晶变化形式，其特征在于具有包含以下特征峰的X射线粉末衍射(XPRD)图：10.1、16.2、16.8和19.0°2θ，以及其中所述XPRD图是使用CuKα辐射测量的。
在另一实施方案中，本发明提供了称为G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的基本上纯的结晶变化形式，其特征在于具有包含以下特征峰的X射线粉末衍射(XPRD)图：9.7、10.1、11.5、12.8、14.1、16.2、16.8和19.0°2θ，以及其中所述XPRD图是使用CuKα辐射测量的。
在另一实施方案中，本发明提供了称为G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的基本上纯的结晶变化形式，其特征在于具有与图1中显示的基本上相同的X射线粉末衍射(XPRD)图，以及其中所述XPRD图是使用CuKα辐射测量的。
G形式的化合物(I)作为白色结晶粉末获得，其包含显示针状习性(acicularhabit)的晶体。如通过X射线粉末衍射所测量的，所述物质为基本上100％的结晶。晶体结构由单晶X射线衍射确定。在晶体中，分子堆积在斜方晶空间群(orthorhombic space group)(P212121)中。在不对称晶胞(
Figure A200780017836D00091
Figure A200780017836D00092
Figure A200780017836D00093
Figure A200780017836D00094
)中有4个分子。导致缺乏内部空间的密堆积(close packing)，出现在相对高的密度(1.46g/mL)。
使用单晶X射线衍射数据计算的G形式的化合物(I)的模拟X射线粉末衍射图与图1中显示的实验确定的图形充分一致。衍射峰的位置具有非常紧密的匹配，而相对峰强度的不同归因于优选的取向效应。
当根据WO 02/074767制备(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮时，所述化合物以非晶相(amorphous phase)或A形式或C形式或其混合物形式获得。
没有观测到A形式的化合物(I)的熔点，因为一经加热其在约175℃转化为B形式。
当将A形式加热到约175℃时，经固态转化(solid state transitions)产生B形式的化合物(I)。B形式在约207℃熔化，然后可重结晶为C形式，随后在约210℃再次熔化。
C形式的化合物(I)在约210℃熔化。
当由结晶作用从熔化物制备化合物(I)时，产生了化合物(I)的D形式。例如，通过在B形式的熔化温度使B形式熔化(在室温由A形式开始)产生了D形式；然后淬火(quench)，冷却至室温，产生了无定形物质(amorphousmaterial)；然后以5°/min再次加热。在加热期间，该无定形物质经受了玻璃转化温度，然后随之重结晶为D形式。D形式在约209℃熔化。
当将C形式在pH为3的水中浆化，例如，在环境温度浆化数天时，产生了E形式的化合物(I)。如同A形式一样，E形式在约175℃进行了热转化，很可能转化为B形式。
当将A形式或C形式在乙醇中浆化，例如，在环境温度浆化数天时，产生了F形式的化合物(I)。如同A形式和E形式一样，F形式在约175℃进行了热转化，很可能转化为B形式。
当从含水醇溶液(aqueous alcohol)或从工业用甲基化酒精(methylatedspirits)水溶液中对(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮进行重结晶时，可重现地产生了G形式的化合物(I)。G形式在约201℃熔化，取决于使用的条件，例如，加热速率，其随后可部分或完全重结晶为C形式，C形式然后在约210℃再熔化。
当对化合物(I)A至G形式的任一种进行加热时，除了可能的固体转化，如以上概述的在约175℃可能发生的那些事件，在熔化之前没有观察到溶剂损失或任何其它的热事件。由此，A至G形式中的任一种是热稳定的。
在混悬液实验(suspension experiments)中对化合物(I)A至G形式的相对热力学稳定性进行评价，其中将A至G形式的混合物在水中在5-40℃的温度共培养5天。在所有的情形中，得到的沉淀物的X射线粉末衍射研究(XRPD)显示完全转变为G形式。将A形式的混悬液在多种有机溶剂(乙醇、甲醇、1-丙醇、2-丙醇、丙酮或乙酸乙酯)中培养，观察到了相同的结果。根据这些结果，可以推断在所研究的温度范围中G形式的化合物(I)是七种结晶变化形式中热力学最稳定的。
使用本申请描述的操作，可从小规模、中等规模或大规模合成重现性地制造G形式的化合物(I)。
如可从G形式的化合物(I)的单晶X射线结构测定(其显示对于溶剂分子几乎没有内部空间)预测的，使用重量分析蒸汽吸收(GVS)进行的湿度吸收(humidity sorption)测量显示，即使在高的相对湿度(在80％RH，湿度吸收<0.05％)下，所述物质也几乎没有湿度吸收(humidity uptake)。由此根据欧洲药典定义的标准，所述物质有益地归类为非吸湿性的(non-hygroscopic)。
G形式的化合物(I)具有优良的和高度有益的固态性质。它是非吸湿性的结晶，并且在200℃以下是热稳定的，在熔化之前没有显示溶剂损伤或任何其它热事件(参见DSC和TGA迹线，图2)。G形式也是化合物(I)的七种已知的结晶变化形式中热力学最稳定的。
设置三种条件来研究G形式的化合物(I)的固态稳定性：在25℃/完全干燥的；在25℃/60％ RH以及在40℃/75％ RH。在2、4、8和12周检查样本，并且评价化学稳定性和物理稳定性。经推断，在所有的储藏条件下，所述物质是化学上和物理上稳定的，因为没有观察到以下变化：(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮相对任何可能的降解产物(梯度RPLC)的含量；化合物(I)的形式(XRPD)；化合物(I)的形态学(SEM)；溶剂含量(TGA)；或熔化行为(DSC)。因此G形式的化合物(I)被视为在药学有关的储藏条件下具有优良的和有益的固态化学稳定性和物理稳定性。
在一方面，本发明提供了G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮。
在另一方面，本发明提供了制备G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的方法。由此，在一方面，本发明提供了制备G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的方法，所述方法包括从含水醇溶液中结晶或重结晶。在另一方面，本发明提供了制备G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的方法，所述方法包括从工业用甲基化酒精水溶液中结晶或重结晶。
在另一方面，本发明提供了制备G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的方法，所述方法涉及以下步骤：
i)向2:1的工业用甲基化酒精(IMS)：水的混合物中加入(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮；
ii)将混合物加热至回流以获得溶液；
iii)过滤热溶液；
iv)将滤液加热至回流，然后以约0.5℃/分的速率使其冷却至约20℃；
v)收集并干燥G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮。
在另一方面，本发明提供了G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮，其用于治疗。
在另一方面，本发明提供了(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式，其用于制备用于治疗或预防对MMP活性的抑制是有益的疾病或病症的药物。
在另一方面，本发明提供了G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮，其用于制备用于治疗或预防对MMP活性的抑制是有益的疾病或病症的药物。
在另一方面，本发明提供了治疗或预防由MMP活性介导的疾病或病症的方法，所述方法包括将治疗有效量的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式给药于需要所述治疗或预防的患者。
在另一方面，本发明提供了治疗或预防由MMP活性介导的疾病或病症的方法，所述方法包括将治疗有效量的G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮给药于需要所述治疗或预防的患者。
具体而言，化合物(I)用于治疗由MMP12和/或MMP13和/或MMP9和/或MMP8和/或MMP3介导的疾病或病症，特别是用于治疗由MMP12和/或MMP9介导的疾病或病症；最特别是用于治疗由MMP12介导的疾病或病症。
在另一方面，本发明提供了包含(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的结晶变化形式的药物组合物。
在另一方面，本发明提供了包含G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的药物组合物。
在另一方面，本发明提供了治疗由金属蛋白酶活性介导的疾病或病症的方法，所述方法包括将包含(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮结晶变化形式的治疗有效量的药物组合物给药于需要所述治疗的患者。
在另一方面，本发明提供了治疗由金属蛋白酶活性介导的疾病或病症的方法，所述方法包括将包含G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的治疗有效量的药物组合物给药于需要所述治疗的患者。
在另一方面，本发明提供了包含(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮结晶变化形式的药物制剂在治疗对MMP活性的抑制是有益的疾病或病症中的用途。
在另一方面，本发明提供了包含G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的药物制剂在治疗对MMP活性的抑制是有益的疾病或病症中的用途。
在另一方面，本发明提供了式(I)化合物G形式在制备用于治疗或预防炎性疾病或病症的药物中的用途；以及治疗炎性疾病或病症或降低所述疾病或病症的患病风险的方法，所述方法包括将治疗有效量的式(I)化合物G形式给药于患有所述疾病或病症或面临所述疾病或病症风险的人。
化合物(I)可用于治疗呼吸道疾病，例如气道阻塞性疾病，包括哮喘，包括支气管哮喘、变应性哮喘、内源性哮喘、外源性哮喘、运动诱发性哮喘、药物诱发性(包括阿司匹林和NSAID诱发的)哮喘，以及粉尘诱发性哮喘，既包括间歇性的又包括持续性的，以及各种严重度的哮喘，及其它原因引起的气道高反应性；慢性阻塞性肺病(COPD)；支气管炎，包括传染性支气管炎和嗜酸性支气管炎；肺气肿；支气管扩张；囊性纤维化；结节病；农民肺及相关疾病；超敏感性肺炎；肺纤维化，包括隐原性纤维化肺泡炎、特发性间质性肺炎、抗肿瘤治疗和慢性感染(包括结核病和曲霉病及其它真菌感染)并发的纤维化；肺移植的并发症；肺血管的血管炎和血栓形成疾病及肺动脉高压；镇咳活性，包括治疗与气道炎症和分泌情况相关的慢性咳嗽及医源性咳嗽；急性、鼻炎和慢性鼻炎，包括药物性鼻炎及血管运动性鼻炎；常年性(perennial)和季节性(过敏性)鼻炎，包括神经性鼻炎(花粉症)；鼻息肉病；急性病毒感染，包括普通感冒和由呼吸道合胞病毒、流行性感冒、冠状病毒(包括SARS)和腺病毒引起的感染。
化合物(I)可用于治疗骨和关节的疾病，例如与骨关节炎/骨关节病相关或包括骨关节炎/骨关节病的关节炎，包括原发性和继发性关节炎，例如先天性髋关节发育不良；颈和腰脊椎炎及腰背痛和颈部疼痛；类风湿性关节炎和斯蒂尔病(Still’s disease)；血清阴性脊柱关节病，包括强直性脊柱炎、牛皮癣性关节炎、反应性关节炎和未分化脊柱关节病；脓毒性关节炎和其它感染相关的关节病和骨疾病，例如结核病，包括波特病(Potts’disease)和蓬塞综合征(Poncet’s syndrome)；急性和慢性晶体性滑膜炎，包括尿酸盐沉积病、焦磷酸钙沉积病和钙磷灰石相关的腱、粘液囊和滑膜炎症；贝切特病(Behcet’s disease)；原发性和继发性斯耶格伦综合征(Sjogren’s syndrome)；全身性硬化和局限性硬皮病；系统性红斑狼疮、混合性结缔组织病和未分化结缔组织病；炎性肌病，包括皮肌炎和多肌炎；风湿性多肌痛；幼年型关节炎，包括分布在任何关节的特发性炎性关节炎及相关综合征和风湿热及其全身性并发症；血管炎(vasculitis)，包括巨细胞性动脉炎、高安动脉炎(Takayasu’s arteritis)、丘-施综合征(Churg-Strauss syndrome)、结节性多动脉炎、显微镜性多动脉炎和与病毒感染、超敏反应、冷球蛋白和异蛋白相关的血管炎；背下部疼痛；家族性地中海热、穆-韦综合征(Muckle-Wellssyndrome)和家族性爱尔兰热(Familial Hibernian Fever)、菊池病(Kikuchidisease)；药物诱发性关节痛、腱炎和肌病。
化合物(I)可用于治疗由损伤(例如运动损伤)或疾病引起的疼痛和结缔组织再造的肌肉骨骼疾病：关节炎(例如类风湿性关节炎、骨关节炎、痛风或晶体性关节病)、其它关节疾病(例如椎间盘变性或颞下颌关节变性)、骨再造疾病(例如骨质疏松、佩吉特病(Paget’s disease)或骨坏死)、多软骨炎、硬皮病、混合性结缔组织病、脊椎关节病或牙周病(例如牙周炎)。
化合物(I)可用于治疗皮肤疾病，例如牛皮癣、特应性皮炎、接触性皮炎或其它湿疹性皮肤病及迟发型超敏反应；植物性和光照性皮炎；脂溢性皮炎、疱疹样皮炎、扁平苔癣、萎缩性硬化性苔癣、坏疽性脓皮症、皮肤结节病、盘状红斑狼疮、天疱疮、类天疱疮、大疱性表皮松解、荨麻疹、血管性水肿、血管炎、中毒性红斑、皮肤嗜酸粒细胞增多、斑秃、男性型脱发、斯威特综合征(Sweet’s syndrome)、韦-克综合征(Weber-Christiansyndrome)、多形性红斑；蜂窝组织炎，包括传染性和非传染性蜂窝组织炎；脂膜炎；皮肤淋巴瘤、非黑素瘤皮肤癌和其它发育不良性损伤；药物诱发的疾病，包括固定性药疹。
化合物(I)可用于治疗眼部疾病，例如睑炎；结膜炎，包括常年性(perennial)或春季过敏性结膜炎；虹膜炎；前色素层炎和后色素层炎；脉络膜炎；自身免疫；影响视网膜的变性或炎性疾病；眼炎，包括交感性眼炎；结节病；感染，包括病毒、真菌和细菌感染。
化合物(I)可用于治疗胃肠道的疾病，例如舌炎、龈炎、牙周炎；食管炎，包括返流；嗜酸性胃肠炎、肥大细胞增多、克罗恩病(Crohn’s disease)、结肠炎(包括溃疡性结肠炎)、直肠炎、肛门瘙痒；腹部疾病、肠应激综合征(irritable bowel syndrome)，非炎性腹泻，以及具有远离肠作用的食物相关的过敏(例如偏头痛、鼻炎或湿疹)。
化合物(I)可用于治疗心血管系统的疾病，例如影响冠脉和外周循环的动脉粥样硬化；心包炎；心肌炎；炎性和自身免疫性心肌病，包括心肌结节病；缺血性再灌注损伤；心内膜炎、心瓣炎和主动脉炎，包括传染性(例如梅毒性)的；血管炎；近端和外周静脉的疾病，包括静脉炎和血栓形成包括深静脉血栓形成及静脉曲张的并发症。
化合物(I)可用于治疗肿瘤，例如在一般癌症的治疗中，包括前列腺、乳腺、肺、卵巢、胰腺、肠和结肠、胃、皮肤和脑肿瘤及影响骨髓(包括白血病)和淋巴增生系统(例如何杰金(Hodgkin’s)和非何杰金淋巴瘤)的恶性肿瘤；包括对转移性疾病和肿瘤复发及瘤外综合征的预防和治疗。
具体而言，化合物(I)可用于治疗成人呼吸窘迫综合征(ARDS)、囊性纤维化、肺气肿、慢性阻塞性肺病(COPD)、肺动脉高压、哮喘、鼻炎、缺血性再灌注损伤、类风湿性关节炎、骨关节炎、癌症、动脉粥样硬化和胃粘膜损伤(gastric mucosal injury)。
更具体而言，化合物(I)可用于治疗慢性阻塞性肺病(COPD)、哮喘和鼻炎。
甚至更具体而言，化合物(I)可用于治疗慢性阻塞性肺病(COPD)。
预防被预期与遭受被考虑疾病或病况先前事件或者以其它方式被认为处于其危险性升高的人的治疗特别相关。具有形成特定疾病或病况风险的人群通常包括那些具有该疾病或病况历史的人群或者那些已通过基因测试证实或筛选特别容易形成该疾病或病况的人群。
对于以上提及的治疗适应症，给药的化合物的剂量将取决于所治疗的疾病、疾病的严重程度、给药模式、患者的年龄、体重和性别。所述因素可由主治医师确定。然而，一般而言，当化合物以0.1mg/kg-100mg/kg(测定为有效成分)的每日剂量给药于人时，达到满意的效果。
式(I)的结晶化合物可单独使用，或以适当的药物制剂形式使用，所述药物制剂包含本发明化合物，以及结合有可药用稀释剂、辅料或载体。特别优选的是不含能引起不良反应(例如变应性反应)的物质。选择和制备适合的药物制剂的常规操作描述在，例如＂Pharmaceuticals-The Science of DosageD形式esigns＂，M.E.Aulton，Churchill Livingstone，1988中。
根据本发明，其提供了以下的药物制剂，其包含优选小于95％wt，以及更优选小于50％wt的式(I)化合物G形式，以及混合有可药用稀释剂或载体。
本发明还提供了制备所述药物制剂的方法，其包括混合各成分。
所述化合物可以如下形式来局部给药(例如给药至肺和/或气道)：溶液剂、混悬剂、HFA气雾剂或干粉制剂(例如置于已知为
Figure A200780017836D0016113842QIETU
的吸入装置中的制剂)；或所述化合物全身给药，例如采用如下形式：片剂、胶囊剂、糖浆剂、散剂或颗粒剂经口服给药；或所述化合物可通过非经肠给药(包括腹膜内、静脉内、皮下或肌内注射)，例如以无菌注射用溶液剂或混悬剂的形式来给药；或所述化合物可通过直肠给药，例如以栓剂的形式来给药。
本发明化合物的干粉制剂和加压的HFA气雾剂可经口服或鼻吸入来给药。对于吸入给药，化合物理想地为经微细分散的。经微细分散的化合物优选具有小于10μm的质量中位直径(mass median diameter)，并可在分散剂辅助下悬浮于抛射剂混合物中，所述的分散剂诸如C8-C20脂肪酸或其盐(例如，油酸)、胆汁酸盐、磷脂、烷基糖、全氟化的表面活性剂或多乙氧基化的表面活性剂，或其它可药用分散剂。
本发明化合物还可借助于干粉吸入器给药。吸入器可为单剂量或多剂量吸入器，并为呼吸启动(breath actuated)的干粉吸入器。
一种可能性为混合微细分散的化合物与载体物质，所述的载体物质例如单糖、二糖或多糖、糖醇或其它多元醇。适合的载体为糖，例如，乳糖、葡萄糖、棉子糖(raffinose)、松三糖、乳糖醇、麦芽糖醇、海藻糖、蔗糖、甘露醇；以及淀粉。可可选择地，微细分散的化合物可用另一物质包衣。粉末混合物还可分配于硬明胶胶囊中，每个胶囊含有期望剂量的有效化合物。
另一可能性为将微细分散的粉末加工成会在吸入操作过程中分解的球。可将该球状粉末装入多剂量吸入器(例如，已知为
Figure A200780017836D0016113842QIETU
的吸入器，其中剂量单位量取被患者吸入的期望的剂量)的药物贮器中。有了该系统，将含有或不含载体物质的有效化合物递送至患者。
对于口服给药，可将有效化合物与辅料或载体混合，然后压制成片剂，所述辅料或载体例如乳糖、蔗糖、山梨醇、甘露醇；淀粉，例如马铃薯淀粉、玉米淀粉或支链淀粉；纤维素衍生物；粘合剂，例如明胶或聚乙烯吡咯烷酮；和/或润滑剂，例如硬脂酸镁、硬脂酸钙、聚乙二醇、蜡、石蜡等等。若需要包衣片，可将如上描述制备的核心用浓的糖溶液包衣，所述的浓的糖溶液可含有，例如阿拉伯胶、明胶、滑石、二氧化钛等等。可可选择地，可将片剂用溶于易挥发的有机溶剂中的适合的聚合物包衣。
对于制备软明胶胶囊而言，可将化合物与例如植物油或聚乙二醇混合。硬明胶胶囊可含有使用了以上提及的用于片剂的任意赋形剂的化合物颗粒。还可将药物的液态和半固态制剂装入硬明胶胶囊中。
用于口服用的液体制剂可以如下形式存在：糖浆剂或混悬剂，例如含有化合物溶液剂，该溶液剂的其它成分为糖以及乙醇、水、甘油和丙二醇的混合物。所述液态制剂可任选含有着色剂、调味剂和/或作为增稠剂的羧甲基纤维素或本领域技术人员已知的其它赋形剂。
在本发明另一方面，提供了合成化合物(I)的新方法，具体而言，本发明公开了合成化合物(I)的结晶变化形式的新方法。具体而言，本发明公开了合成G形式的化合物(I)的新方法。
合成化合物(I)的优选方法表示在方案2中。
方案2
Figure A200780017836D00181
在方案2中，化合物(II)、(III)和(IV)中的硫部分被保护成为S-苄基衍生物。技术人员容易理解的是，也可以可可选择地使用其它适合的保护基，诸如叔丁基。由此，尽管出于方便的目的，将随后的反应显示为使用S-苄基保护的化合物，但应该理解的是可使用适当的可选的保护基诸如叔丁基。
5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶(VI)为蜡状固体(熔点约为43℃)，因此对该物质的结晶和分离，特别是大规模的结晶和分离，是不理想的。制备盐诸如乙酸盐(VII)使得所述化合物分离成更方便处理的固体。除乙酸盐外，还可使用其它盐。所述盐包括磷酸盐、单盐酸盐、二盐酸盐、三甲基乙酸盐、酒石酸盐、枸橼酸盐、富马酸盐、马来酸盐、苯甲酸盐、单氢溴酸盐、二氢溴酸盐、碳酸盐和半碳酸盐。碳酸盐特别有用，因为它们是热不稳定的，以便仅由加温就使游离碱实现原位释放。
由此，在一方面，本发明公开了用于分离和处理5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶(VI)的改进操作，所述操作涉及5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶乙酸盐(VII)这一的中间物质(intermediacy)。
在另一方面，本发明公开了用作制备化合物(I)中间体的5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶(VI)的新型盐。
在优选的方法中，5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶乙酸盐(VII)的合成有利地在溶剂(例如甲苯)中进行。使用甲苯作为反应溶剂使2，5-二氯吡啶与4-羟基哌啶反应，随后进行的水洗涤和成盐在相同的反应容器中进行而不需要分离中间体游离碱。因为在该反应中水是关键的参数(而4-羟基哌啶是吸湿性的)，在反应开始之前使用甲苯以共沸除水显示了显著的改进，并且使分离得到的产品的收率一致，甚至在多千克规模(multi-kilogram scale)下也是如此。
从苯甲基硫基丙酮(benzylthioacetone)(II)制备(RS)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(III)描述在WO 02/074767中。与其中描述的条件比较，本发明现公开了改善的方法，其中将有机溶剂从乙醇变化为2-丙醇，并且使用的氰化钾的量从2当量降至约1.00-1.02当量。以这种方式，氰化钾在反应中基本完全耗尽，并且避免了处理和去除含有大量未反应的氰化钾的需要。本发明进一步公开，将使用的碳酸铵的量从约5当量降至约1.1-1.25当量是特别有益的。以这种方式，操作压力的最大值从约9巴降至约1.5-2.5巴，其为显著的安全性优点，特别是对于较大规模的操作而言更是如此。使用这些校正的参数，(RS)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}-咪唑烷-2，4-二酮(III)的合成通常在多千克规模下进行。
由此，在另一方面本发明公开了针对于从苯甲基硫基丙酮(II)制备(RS)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(III)的改进的条件。这些改进的条件对于大规模制备而言特别有益。
如WO 02/074767中所描述的，将(RS)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(III)分离为组成对映异构体(constituent enantiomers)可通过以下方式方便地实现：使用Chiralpak AD柱作为固定相，甲醇作为洗脱液进行手性HPLC。作为对于大规模操作是特别方便的可可选择的方式，本发明现公开了一种方法，其中手性分离在基本上相同的条件下进行，但使用了模拟移动床(simulated moving bed，SMB)色谱法。以这种方式，可在多千克规模获得(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(IV)。未保护的硫醇，(RS)-5-甲基-5-硫醇基甲基-咪唑烷-2，4-二酮((RS)-5-methyl-5-thiomethyl-imidazolidine-2，4-dione)出人意料地稳定，并且还可使用Chiralpak AD柱作为固定相而异己烷/乙醇/二乙胺作为流动相经手性HPLC方便地进行拆分。
作为针对手性色谱法的可选择的方式，本发明公开了分离手性咪唑烷-2，4-二酮(IV)的其它途径。
(S)-α-甲基苄胺在拆分某些乙酰脲衍生物中的用途先前已经得到了公开(WO92/08702)。现在发现外消旋的(RS)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(III)可如下拆分：在手性胺和碱(诸如氢氧化钠)的存在下从适合的溶剂中结晶。手性胺集合(chiral amine pool)的实例包括(1S)-(-)-α-甲基苄胺、(1R)-(+)-α-甲基苄胺、L-酪胺(tyrosinamide)、(1S)-(-)-α-(1-萘基)乙胺、(1R)-(+)-α-(1-萘基)乙胺、L-(-)-金鸡尼丁(cinchonidine)、D-(+)-金鸡宁(cinchonine)、(-)-奎宁、(+)-β-奎尼丁(quinidine)、(1R，2S)-(-)-麻黄碱、(2R)-(-)-2-氨基-1-丁醇、(2R)-1-氨基-2-丙醇(D-丙氨酸醇(alaninol))、(1R，2S)-(-)-2-氨基-1，2-二苯基乙醇、N-甲基-D-(-)-葡糖胺、(2S)-(+)-2-苯基甘氨酸醇(phenylglycinol)、去甲麻黄碱、(-)-马钱子碱(brucine)、(-)-番木鳖碱(strychnine)、(+)-育亨宾(yohimbine)、(1S，2S)-(+)-苏-2-氨基-1-(对硝基苯基)-1，3-丙二醇(threo-2-amino-1-(p-nitrophenyl)-1，3-propanediol)、(L)-(+)-苏-2-氨基-1-苯基-1，3-丙二醇(threo-2-amino-1-phenyl-1，3-propanediol)、顺式-桃金娘烷胺(myrtanylamine)、(1R，2R)-(-)-1，2-二氨基环己烷和(2R)-(-)-2-氨基-2-苯基乙醇。
在优选的操作中，手性胺为(1S)-(-)-α-甲基苄胺.
由此，在一方面，本发明公开了使用(1S)-α-甲基苄胺拆分外消旋(RS)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(III)的方法。
在优选的操作中，手性胺为(1S)-(-)-α-甲基苄胺(1.0-2.0当量)，碱为氢氧化钠(0.4-0.6当量)，溶剂为水(4-8体积)。然后经结晶以高对映体纯度(通常>95％)得到(5S)-5-苄基硫醇基甲基-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮(S)-α-甲基苄胺。该物质进一步转化为(5S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}-咪唑烷-2，4-二酮(IV)可在标准条件下进行，例如，使用2N盐酸，或仅从多种适合的溶剂中进行结晶，所述的溶剂包括乙酸异丙酯、甲基异丁基酮(MIBK)、甲苯、叔丁基甲基醚(TBME)，以及所述溶剂的组合。(5S)-5-苄基硫醇基甲基-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮(S)-α-甲基苄胺转化为(IV)也可仅通过将固体在适合的热溶剂(诸如环己烷、二丁醚或水)中浆化来进行。由此，将共结晶在溶液中加温或作为浆料的行为，引起了游离(5S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}-咪唑烷-2，4-二酮(IV)的释放，然后其在冷却时结晶。当使用这些方法的任一种来释放(IV)时，观察到了进一步手性增强。
在另一方面，外消旋的2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基丙酰胺(VIII)
Figure A200780017836D00211
可通过在适合的手性酸存在下从适合的溶剂结晶来拆分。手性酸集合的实例包括(L)-酒石酸、(R)-(-)-扁桃酸、联苯甲酰基-(L)-酒石酸[DBTA]、二-对甲苯酰-(L)-酒石酸[DTTA]、(L)-苹果酸[(2S)-(-)-2-羟基琥珀酸]、(1S)-(+)-10-樟脑磺酸[(D)-CSA]、(1R，3S)-(+)-樟脑酸[顺式-樟脑酸]、(L)-谷氨酸[(2S)-(+)-2-氨基戊二酸]、(L)-天冬氨酸[(S)-(+)-氨基琥珀酸]、(L)-吡咯谷氨酸[(S)-(-)-2-吡咯烷酮5-甲酸]、(L)-鸟氨酸盐酸盐[(2S)-(+)-2，5-二氨基戊酸]、(L)-组氨酸、(L)-赖氨酸[(2S)-(+)-2，6-二氨基己酸]、(L)-精氨酸、N-乙酰基-(L)-苯丙氨酸、N-乙酰基-(L)-亮氨酸、N-苄氧羰基-(L)-丙氨酸[(2S)-2-苄氧羰基氨基丙酸]、(-)-薄荷氧基乙酸(menthoxyacetic acid)、N-乙酰基-(L)-酪氨酸和(2R)-(+)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸。
在一个优选的方法中，手性酸为(R)-(-)-扁桃酸。
由此，在一方面，本发明公开了使用(R)-(-)-扁桃酸拆分外消旋的2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基丙酰胺(VIII)的方法。
在一个优选的方法中，手性酸为(R)-(-)-扁桃酸，而溶剂为甲醇和乙酸异丙酯的混合物。结晶必须在水的存在下进行。以这种方式，以高的对映体纯度获得(2S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基丙酰胺(R)-扁桃酸盐半水合物。该盐的对映体纯度可通过从溶剂(诸如乙酸异丙酯)中重结晶来进一步增强。
在另一优选的操作中，手性酸为L-酒石酸。
由此，在一方面，本发明公开了使用L-酒石酸拆分外消旋的2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基丙酰胺(VIII)的方法。
在另一优选的操作中，手性酸为L-酒石酸，溶剂为乙醇。然后将形成的(2S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基丙酰胺(L)-酒石酸盐从适合的溶剂(诸如甲醇和甲基异丁基酮的混合物)中重结晶得到了具有高对映体纯度的物质。
(2S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基丙酰胺进一步转化为(5S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(IV)可使用对本领域技术人员易于显见的方法实现。参见，例如Tetrahedron Asymm.，2001，12，101；Tetrahedron，1991，47(12)，2133；和Chem.Ber.，1928，1431。
在另一方面，手性的5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(IV)可经生物催化(酶法)拆分适合的外消旋前体分子来制备。某些可能的途径概述于方案3中。
方案3
Figure A200780017836D00221
如方案3中所表明的，(S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基丙酰胺(IX)或(S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基丙酸(X)都可用作得到期望的手性乙内酰脲(IV)的合适前体。
生物催化拆分外消旋的氨基酰胺(VIII)需要使用能够接受这类立体位阻很大的底物的酰胺酶。酰胺酶新金色分枝杆菌(Mycobacteriumneoaurum)ATCC 25795或人苍白杆菌(Ochrobactrum anthropi)NCIMB 40321在拆分Cα-四取代的α-氨基酰胺中的用途描述在Tetrahedron，2001，57，6567-6577中。已证明新金色分枝杆菌为用于拆分具体氨基酰胺(VIII)的适合的酰胺酶，但人苍白杆菌出人意料地生成了外消旋的水解产物。可成功用于拆分氨基酰胺(VIII)的酰胺酶包括红串红球菌(Rhodococcus erthoplis)和荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)AL45。使用荧光假单胞菌拆分氨基酰胺(VIII)描述在WO 2005/123932中。
如方案4中所示，这些生物催化拆分的立体结果可通过选择适当的酰胺酶来方便地控制。对于生物催化拆分外消旋的氨基酰胺(VIII)的典型具体操作参见本申请的实施例部分，并且所述方法代表本发明特定方面。
方案4
Figure A200780017836D00231
在可选的生物催化途径中，使通过水解外消旋的乙内酰脲(III)得到的或从相应的外消旋氨基酸制备的外消旋的α-脲基酸(ureido acid)(XI)接受乙内酰脲酶催化的闭环作用(方案5)。适合的乙内酰脲酶包括Roche乙内酰脲酶1和乙内酰脲酶2。
在一方面，本发明公开了制备用作合成(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮的中间体的(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(IV)的方法，所述方法包括使用乙内酰脲酶使(RS)-3-苯甲基硫基-2-甲基-2-脲基-丙酸(XI)进行闭环反应。在另一方面，乙内酰脲酶为Roche乙内酰脲酶1或乙内酰脲酶2。
用于拆分α-脲基酸的可选的生物催化方法描述在EP0175312(Kanegafuchi)和WO 03/106689(Kaneka)中。
方案5
在可选的生物催化途径(方案6)中，将氨基酸(X)的外消旋化合物转化为相应的三氟乙酰基保护的氨基酸(XII)，然后使氨基酸(XII)接受氨基酸酰基酶的催化水解作用。适合的氨基酸酰基酶包括曲霉菌属菌种(Aspergillussp.)，L-Hog肾酰基酶和来自青霉菌属菌种(Penicillium sp.)的L-酰基酶。其它适合的酰基酶对本领域技术人员而言是易于显见的。
方案6
Figure A200780017836D00242
出人意料的是，更多的传统底物，诸如化合物(XII)相应的N-乙酰基或N-氯乙酰基酰胺未能显示与L-氨基酸酰基酶进行任何反应。本领域技术人员容易理解，三氟乙酰基酰胺(XII)可被其它活化的酰胺代替，并且拆分的选择性可通过代用D-氨基酸酰基酶来逆转，从而利于(S)-氨基酸从反应混合物中直接结晶。
在一方面，本发明提供了制备用作合成(R)-或(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮的中间体的(R)-或(S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酸的方法，所述方法包括用适合的酰基酶处理(RS)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酸的活化酰胺。在一个具体的方面，活化的酰胺为三氟乙酰基酰胺。
在另一方面，手性5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(IV)可通过对适合的非手性(内消旋)前体分子进行生物催化(酶法)去对称(desymmetrisation)来制备。上文已描述的酶法转化是期望的立体异构体的理论最高收率为50％的所有拆分。相反，简单的前手性(内消旋)化合物的去对称可以在理论上得到100％的期望的立体异构体。某些可能的途径概述于方案7中。
方案7
Figure A200780017836D00251
由此，适合的内消旋前体诸如腈(XIII)、酰胺(XIV)或酯(XV)可使用适合的酶进行去对称，从而得到以上显示的手性乙内酰脲前体。对酯(XV)而言适合的R基团包括C1-4烷基。
需要的内消旋前体可使用类似于文献中描述的方法来制备，所述文献参见例如，J.Org.Chem.，1995，60(17)，5487；J.Chem.Soc.，Perkin Trans.1，1991，4，2589；Synth.Comm.，2001，1323；和Inorg.Chem.，2003，42(9)，2950。特定内消旋前体的合成公开在实施例部分。
用于对内消旋的腈(XIII)进行去对称的潜在的酶描述在，例如Tetrahedron Asym.，2004，15，2817；Tetrahedron Asym.，2001，12，3367；Tetrahedron Asym.，1993，4，1081；和J.Org.Chem.，2003，68，2479中。
使用红串红球菌酰胺酶实现内消旋酰胺(XIV)的去对称。然后将得到的手性酰胺(XVI)进一步以一锅顺序(in a single pot sequence)转化，以优良的ee值得到手性乙内酰脲(IV)。
使用猪肝酯酶对内消旋-S-叔丁基甲酯进行称先前已得到了公开(J.Org.Chem.，2003，68(13)，5403)。
Figure A200780017836D00261
现在已经表明，内消旋-S-苄基乙酯(XV，R＝Et)也是这种酶的底物。按照文献先例进行去对称，以60-80％的ee值得到了(在最初形成的酯(XVII)进行Curtius重排以及随后酯水解之后)(R)-氨基酸(X)。
已进一步确定，可使用代表性的两种不同的酶类型，即藓样芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)蛋白酶和氨基酸酰基酶来实现相似的去对称转化。在使用藓样芽胞杆菌蛋白酶进行去对称的情况中，以逆转的立体选择性进行转化，得到(S)-酯酸。这种(S)-酯/酸进一步转化为相应的氨基酸，所述氨基酸的绝对构型和手性纯度是与可信样品(authentic sample)进行比较而确定的。遵循文献中公知的方法(参见例如Chem.Rev.，1950，46，403)，将氨基酸转化为(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(IV)。
由此，在另一方面，本发明公开了合成用作合成化合物(I)的中间体的(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(IV)的方法，所述方法包括对内消旋的腈(XIII)或内消旋酰胺(XIV)或内消旋的酯(XV)进行酶法去对称。在一个具体的方面，本发明公开了使用适合的酰胺酶对内消旋酰胺(XIV)进行去对称的方法。在另一具体的方面，所述酰胺酶为红串红球菌酰胺酶。
在以上的生物催化拆分中，适当的时候，可以所述形式或以固定(载体)的形式使用酶。
在另一方面，可通过不对称合成制备手性5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(IV)。
不对称Strecker反应是合成α，α-二烷基氨基酸的重要方法。(R)-苯基甘氨酸醇是用于所述反应的典型的手性助剂(Tetrahedron，2001，57，6383-6397)。由此，用(R)-(-)-苯基甘氨酸醇对苯甲基硫基丙酮(II)进行缩合得到了噁唑烷(XVIII)，其为非对映体的混合物。然后使噁唑烷(XVIII)与氰化三甲基硅烷得到了氨基氰(XIX)，其为比例为85:15的非对映体混合物。将该混合物从适合的溶剂(诸如异己烷)重结晶使化合物(XIX)的非对映体比例增至大于99:1(方案8)：
Figure A200780017836D00271
然后用一当量的水在氯化氢气体存在下处理氨基氰(XIX)得到了内酯(XX)。然后与氰酸钾反应，随后使用溴化氢的乙酸溶液除去侧链得到了手性乙内酰脲(XXII)。
可可选择地，用氯磺酰异氰酸酯处理氨基氰(XIX)得到了包含乙内酰脲(XXI；R＝H)和(XXI；R＝CONH2)的混合物，当用溴化氢的乙酸溶液处理所述混合物时，得到了手性(R)-乙内酰脲(XXII)。
通过使用(S)-苯基甘氨酸醇作为手性助剂，获得了对映异构体(S)-乙内酰脲。
在一方面，本发明公开了合成(R)-或(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮的方法，所述方法包括对手性助剂标记的噁唑烷(XVIII)进行开环。
本发明进一步公开了使用不对称相转移催化来合成手性的乙内酰脲。在这点上催化不对称方法尤其有吸引力，因为它们允许使用亚化学计量的手性控制元素，其在所述方法中通常是最贵的试剂。手性相转移催化提供了另外的优点，因为它通常涉及温和的条件、简单的反应操作、安全价廉的试剂和溶剂、使用有机催化剂(不含金属的催化剂)以及在小规模或大规模进行反应的可能性。然而，通过催化对映选择性方法来构建含有四价立体中心(含有四个不同的非氢基团的碳)的化合物仍然具有挑战性。可构建所述的四价立体中心的适合的途径描述于方案9中。
方案9
Figure A200780017836D00281
R＝Pri or But
Ar＝Ph，2-萘基或Cl-Ph
在最初的步骤中，(DL)-丙氨酸叔丁酯或(DL)-丙氨酸异丙酯与适合的羰基衍生物(诸如苯甲醛、氯苯甲醛或2-萘甲醛)缩合得到亚胺酯(XXIII)。优选使用叔丁酯。然后将该亚胺用溴代甲硫基甲基甲苯(bromomethylsulfanylmethyl-benzene)在适合的碱和适合的手性相转移催化剂存在下进行烷基化，得到亚胺(XXIV)。适合的碱包括，例如氢氧化钾、氢化钠、氢氧化铯和氢氧化铷。适合的相转移催化剂包括，例如(-)-O-烯丙基-N-(9-蒽基甲基)金鸡尼丁溴化物和(+)-O-烯丙基-N-(9-蒽基甲基)金鸡尼丁溴化物。选择正确的伪对映体(完全相反的)相转移催化剂使得到的亚胺(XXIV)的绝对立体化学得以控制。其它适合的手性相转移催化剂对本领域技术人员而言是易于显见的。
然后水解亚胺(XXIV)得到了α-氨基酸(X)。通过选择正确的试剂和正确的反应条件，以高对映体纯度获得手性的α-氨基酸(X)或其对映体。在一个具体的方面，专门要求保护在附加的实施例中公开的特别操作方法。
在一方面，本发明提供了制备用作合成(R)-或(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮中间体的(R)-或(S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酸的方法，所述方法包括在适合的手性相转移催化剂存在下对亚胺酯(XXIII)进行烷基化。在一个具体的方面，相转移催化剂为(-)-O-烯丙基-N-(9-蒽基甲基)金鸡尼丁溴化物或(+)-O-烯丙基-N-(9-蒽基甲基)-金鸡尼丁溴化物。技术人员会容易理解，在以上方法中，硫原子可任选被苄基以外的基团保护。
然后使用文献中记载的操作可将手性α-氨基酸(X)进一步转化为手性乙内酰脲(IV)。参见例如Chem.Rev.，1950，46，403。
通过由(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮(IV)在乙酸水溶液中直接氯化来制备((S)-4-甲基-2，5-二氧代-咪唑烷-4-基)-甲磺酰氯(V)公开于WO 02/074767中。用于制备磺酰氯(V)的新的可选方法公开于共同处于审查中的专利申请US 60/782892中。
就与磺酰氯(V)结合而言，哌啶基醚乙酸盐(VII)必须首先转化为相应的游离碱(VI)。这种转化可如下实现：使用碱(诸如碳酸钠)，在酯溶剂(诸如乙酸乙酯或乙酸异丙酯)的存在下进行。在优选的方法中，所述转化如下实现：在两相洗脱中将乙酸盐悬浮于甲苯中并使用氢氧化钠水溶液作为碱。使用甲苯能够使通过共沸蒸馏干燥游离碱(VI)溶液更有效。这是重要的优点，因为化合物(VI)与磺酰氯(V)的偶联反应(coupling reaction)对水的存在特别敏感。在任意情形中，然后使获得的游离碱(VI)在乙酸异丙酯或甲苯中的溶液直接与磺酰氯(V)在适合的碱(诸如二异丙基乙胺)的存在下进行反应，并使用四氢呋喃作为共溶剂。以这种方式，即使在数千克规模下，也可方便地及有效地制备化合物(I)。
在一方面，本发明公开了制备化合物(I)的方法，所述方法涉及使5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶(VI)与((S)-4-甲基-2，5-二氧代-咪唑烷-4-基)-甲磺酰氯(V)反应，其中化合物(VI)是通过从相应的盐释放游离碱来制备的。在更具体的方面，化合物(VI)是通过从5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶乙酸盐(VII)释放游离碱来制备的。
WO 02/074767中没有公开化合物(I)的结晶变化形式。现在已经发现，经任何合成方法制备的化合物(I)，可使用含水醇溶液或工业用甲基化酒精水溶液作为溶剂进行结晶来重现性地提供化合物(I)G变化形式，而不考虑投入的物质的多晶变化形式。
具体的实施方式
使用以下的仪器和方法对不同多晶变化形式及其结晶性(crystallinity)的进行鉴定：
X射线粉末衍射(XPRD)
使用以下的任意方法进行XRPD测量：
i)Scintag Inc.XDS 2000仪器，参数如下：
Figure A200780017836D00301
45kV和30mA
2°≤2θ≤35°
1°/min，步长0.03°
旋转石英盘(Rotating quartz disc)
环境条件
将约10mg试样置于试样架上，然后使用平的Teflon棒涂在石英表面上；或
ii)Panalytical X’Pert PRO MPD仪器，参数如下：
Figure A200780017836D00302
45kV和40mA
2°≤2θ≤40°
4°/min，步长0.016°
旋转硅晶片(Rotating Silicon wafer)
环境条件
将约2mg试样置于试样架上，然后使用平的Teflon棒涂在硅表面上。
量热法(DSC)
用不同的方法，使用Q1000调温差示扫描量热计(MTDSC)(TA仪器)研究试样对升高温度的量热响应，主要特征为：
正常调节模式(“仅加热”)，调节速率为5℃/min(但也采用没有进行调节的1和20℃/min)。温度范围为恰好低于环境温度至超过200℃。
将约2mg试样置于有盖(无卷边)铝杯中。
重量分析(TGA)
使用Q500热重分析仪(TGA)(TA仪器)研究试样对升高温度的重量响应，使用了以下参数：
加热速率(正常)：5℃/min
将约2-5mg试样置于杯中，然后加热至恰好超过200℃。
湿度相互作用
使用SGA 100(VTI Corporation)或DVS2(Surface Measurement System)重量蒸汽吸收(GVS)仪器研究试样对湿度变化的重量响应，使用以下任意特征：
干燥至90％ RH，并逐步后退到例如10％ RH。
平衡条件：<0.01重量-％/10分钟(<0.001重量-％/min)
将约5mg试样置于杯中然后进行评价。
形态学
使用Jeol JSM-5200扫描电子显微镜(SEM)，使用高达5000倍的放大率研究试验化合物的形态学。
将少许颗粒用碳胶带(carbon sticky tape)散置在试样架上，用薄金层涂覆，然后进行研究。
一般化学方法
在300MHz Varian Unity Inova或400MHz Varian Unity Inova仪器上记录1H NMR和13C NMR光谱。使用氯仿-d(δH7.27ppm)、二甲基亚砜-d6(δH2.50ppm)、乙腈-d3(δH 1.95ppm)或甲醇-d4(δH 3.31ppm)的中心峰作为内部对照。使用硅胶(0.040-0.063mm，Merck)进行柱色谱层析。除非另有说明，起始物料为市售的。所有溶剂和市售试剂为实验室级别的，并且购得即使用。除非另有说明，在环境温度，通常20-25℃进行操作。
使用Agilent 1100HPLC仪器进行LC分析。对于产品分析使用多种LC方法。
使用具有996光敏二极管阵列检测器和MicroMass ZMD的WATERS2790HPLC，和具有Z-喷雾接口的单四极质谱仪进行LCMS分析。
缩写：
vol eq.以体积表示的有限物质的克数
Ac   乙酰基
DCM  二氯甲烷
DMF  N，N-二甲基甲酰胺
DMSO 二甲基亚砜
ep   对映体纯度
eq.  当量
IMS  工业用甲基化酒精
LDA  二异丙基酰胺锂
MIBK 甲基异丁基酮
RT   室温
TBME 叔丁基甲基醚
THF  四氢呋喃
TFA  三氟乙酸
实施例1
5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶乙酸盐
将4-羟基哌啶(12.1g，0.12mol，1.18mol eq.)悬浮于甲苯(120mL)中，得到橙色混悬液。历时15分钟将得到的混合物加热至回流(夹套温度为115℃)。在85-90℃之间形成橙色溶液，并在搅拌柄和温度传感器上观察到一些油状物。经蒸馏除去甲苯(26mL)。历时15分钟将反应混合物冷却至20℃。在约33-35℃沉淀出白色固体。在单独的容器中，将叔丁醇钾(13.4g，0.12mol，1.18mol eq.)悬浮于甲苯(150mL)中。在20℃将该混悬液加到上述的4-羟基哌啶混合物中。然后进行甲苯线性洗涤(line wash)(11mL)。历时30分钟在剧烈搅拌下将得到的浓稠混悬液加热至达50℃。历时约1h将2，5-二氯吡啶(15g，0.10mol，1mol eq.)于甲苯(45mL)中的溶液在50℃加到浆料中，随后进行甲苯线性洗涤(11mL)。历时70分钟将反应混合物温热至回流(约105-107℃)，然后回流加热2h。历时30分钟将反应混合物冷却至环境温度，然后搅拌过夜。将反应混合物用水(2×75mL)洗涤，然后历时1h加热至90℃。将冰乙酸(6.1g，0.10mol，1mol eq.)于甲苯(60mL)中的溶液在90℃一次性加到混合物中，随后进行甲苯线性洗涤(15mL)。加入结束后，历时70分钟将溶液冷却至室温。在冷却过程中沉淀出需要的5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶乙酸盐。在室温搅拌1h后，过滤混悬液然后将滤饼用甲苯(2×75mL)洗涤。在真空烘箱中在50℃过夜干燥后，以85-95％的收率获得产物。
1H NMR(400MHz，D2O)δ 8.1(1H，d)，7.8(1H，dd)，6.9(1H，d)，5.0(1H，m)，3.4(4H，m)，2.2(4H，m)，1.9(3H，s)。
可选的5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶的盐
将适当的酸(对于无机酸而言是溶于溶剂中；或者对于有机酸而言其为固体形式；或对于碳酸盐而言，将CO2气体通入溶液中)在室温加到5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶的甲苯溶液中。加入另外的甲苯，然后对得到的溶液进行搅拌至开始结晶。经过滤收集形成的固体然后用异己烷洗涤。
用于该方法的酸的实例包括：
● 磷酸水溶液
1H NMR(D2O)δ 2.10(2H，m)，2.20(2H，m)，3.28(2H，m)，3.45(2H，m)，5.15(1H，m)，6.91(1H，d，J 8.8Hz)，7.78(1H，d，8.8Hz)，8.10(1H，s)。
● 盐酸(在丙醇中)-用于制备单盐酸盐和二盐酸盐
单-HCl，1H NMR(d6-DMSO)δ 1.91(2H，m)，2.14(2H，m)，3.07(2H，m)，3.21(2H，m)，5.19(1H，m)，6.90(1H，d，J 9.6Hz)，7.83(1H，d，J 9.6Hz)，8.21(1H，s)，9.17(2H，bs)。M.p.156℃。
二-HCl，1H NMR(d6-DMSO)δ 1.93(2H，m)，2.16(2H，m)，3.08(2H，m)，3.20(2H，m)，5.20(1H，m)，5.27(1H，bs)，6.91(1H，d，J 9.2Hz)，7.83(1H，d，J9.2Hz)，8.21(1H，s)，9.35(2H，bs)。M.p.131℃。
● 三甲基乙酸
1H NMR(d6-DMSO)δ 1.10(9H，s)，1.48(2H，m)，1.93(2H，m)，2.58(2H，m)，2.95(2H，m)，4.99(1H，m)，6.83(1H，d，J 8.8Hz)，7.77(1H，d，J 8.8Hz)，8.18(1H，s)。
M.p.91-96℃。
● 酒石酸
1H NMR(D2O)δ 2.10(2H，m)，2.21(2H，m)，3.29(2H，m)，3.46(2H，m)，4.53(2H，s)，5.17(1H，m)，6.93(1H，d，J 9.2Hz)，7.80(1H，d，J 9.2Hz)，8.12(1H，s)。
● 枸橼酸
半-枸橼酸盐，1H NMR(D2O)δ 2.10(2H，m)，2.21(2H，m)，2.64(1H，d，J15.2Hz)，2.73(1H，d，J 15.2Hz)，3.28(2H，m)，3.46(2H，m)，5.16(1H，bs)，6.915(1H，d，J 8.8Hz)，7.79(1H，d，J 8.8Hz)，8.10(1H，s)。M.p.88℃。
● 富马酸
1H NMR(CD3OD)δ 2.05(2H，m)，2.20(2H，m)，3.23(2H，m)，3.39(2H，m)，5.30(1H，m)，6.72(2H，s)，6.83(1H，d，J 8.8Hz)，7.70(1H，d，J 8.8Hz)，8.11(1H，s)。M.p.128℃。
● 马来酸
1H NMR(d6-DMSO)δ 1.85(2H，m)，2.13(2H，m)，3.13(2H，m)，3.27(2H，m)，5.20(1H，m)，6.12(2H，s)，6.90(1H，d，J 9.2Hz)，7.83(1H，d，J 9.2Hz)，8.21(1H，s)，8.48(2H，bs)。M.p.96-104℃。
● 苯甲酸
1H NMR(d6-DMSO)δ 1.66(2H，m)，2.02(2H，m)，2.80(2H，m)，3.09(2H，m)，5.08(1H，m)，6.86(1H，d，J 8.8Hz)，7.40(2H，t，J 9.6)，7.48(1H，d，J 9.6Hz)，7.79(1H，d，8.8Hz)，7.91(2H，d，J 9.6Hz)，8.19(1H，s)。M.p.140℃。
● 氢溴酸(水溶液)-用于制备单氢溴酸盐和二氢溴酸盐
单-HBr，1H NMR(d6-DMSO)δ 1.90(2H，m)，2.15(2H，m)，3.12(2H，m)，3.25(2H，m)，5.19(1H，m)，6.91(1H，d，J 8.8Hz)，7.85(1H，d，J 8.8Hz)，8.21(1H，s)，8.80(2H，bs)。M.p.198℃。
二-HBr，1H NMR(d6-DMSO)δ 1.91(2H，m)，2.16(2H，m)，3.15(2H，m)，3.26(2H，m)，5.21(1H，m)，6.92(1H，d，J 9.2Hz)，7.84(1H，d，J 9.2Hz)，8.21(1H，s)，8.76(2H，bs)。M.p.183℃。
● 碳酸(CO2气体)
半-碳酸盐，1H NMR(d6-DMSO)δ 1.53(2H，m)，1.94(2H，m)，2.59-3.02(4H)，5.04(1H)，6.84(1H，d，J 8.7Hz)，7.77(1H，d，J 8.7Hz)，8.17(1H，s).
实施例2
(RS)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮
向适合大小压力额定(rated)的反应器中装入苯甲基硫基丙酮(95％纯度)(85.26g，450mmol，1mol eq.)、水(413mL)和2-丙醇(146mL)。将混合物搅拌约15分钟，获得均匀分散。然后装入碳酸铵(49.56g，509mmol，1.13mol eq.)和氰化钾(30.54g，460mmol，1.02mol eq.)。将反应混合物温热至90℃，产生了约2.5巴的压力。将反应混合物冷却，并且对起始物料的消失通过经LC进行分析。反应结束后，使所需的产物冷却以结晶。必要的时候，经晶种诱导结晶。结晶后，向反应混合物中加入水(971.9mL)和浓盐酸(96.7g)。该操作引起pH从约11.9变化至7.4。滤除结晶物，随后用乙酸异丙酯洗涤。干燥后，获得标题化合物，其为白色结晶固体，收率为86％。
1H NMR(d6-DMSO)δ 10.74(1H，s)，8.00(1H，s)，7.35-7.20(5H，m)，3.76(2H，s)，2.72，2.262(2×1H每个，Abq)，1.29(3H，s)。
实施例3
(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮
使用制备性手性模拟移动床色谱法(SMB)将(RS)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮分离为组成对映异构体。使用与WO02/074767(第89页)中公开的相同的手性固定相和流动相。以基本上定量的收率回收对映体。
将得到的(S)-5-苯甲基硫基甲基-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮(5g)于甲酸中的溶液在35℃减压减小体积(至约20mL)。将水(40mL)滴加到溶液中，维持内部温度在35℃。在约一半的水加入后，开始沉淀出产物。使混合物缓慢冷却至室温，然后在冰浴中冷却至2℃。在2℃经过滤收集产物(4.56g，SMB分离后理论收率为91％)，其为白色结晶固体。在5.86kg规模，以98％的收率(5.73kg)从该重结晶步骤分离得到产物。
(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮也可从其它甲醇混合物(包括甲醇/甲苯或甲醇/二丁基醚)中结晶。其可从以下范围的溶剂重结晶，包括甲苯、二异丙醚、二丁基醚和水。
1H NMR(300MHz，d6-DMSO)δ 10.74(1H，s)，8.00(1H，s)，7.35-7.20(5H，m)，3.76(2H，s)，2.72，2.262(2×1H每个，ABq)，1.29(3H，s)。
使用以下仪器和条件经LC确立产物的手性纯度：Hewlett Packard 1100系列HPLC，其装有二极管阵列检测器；Astec Chirobiotic V 50mm×4.6mm柱：70:30异己烷:乙醇作为流动相；烘箱温度为55℃；流速为1.0mL/分；在210nm检测；注射体积为1μL；运行时间为5分钟。(S)-和(R)-异构体的保留时间分别为2.6和3.8分钟。
实施例4
((S)-4-甲基-2，5-二氧代-咪唑烷-4-基)-甲磺酰氯
方法1
将(S)-5-苯甲基硫基甲基-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮(106.9g，427.1mmol，1.000mol eq.)溶于冰乙酸(8vol eq.)和水(1vol eq.)的混合物中，然后冷却至约4℃。然后历时约1h以稳定的速率将氯气(96.9g，3.2mol eq.)通入充分搅动的溶液中，以便在加入的大部分过程中反应混合物温度维持在12和15℃之间(夹套温度自始至终保持在4℃)。反应结束后(混合物变为特征性的绿色并且温度急剧下降)，向混合物中通入氮气，然后加热至约30℃得到白色浆料。然后经真空蒸馏除去大量溶剂。加入甲苯(534.5mL)，然后经真空蒸馏除去相似体积的溶剂。再一次重复甲苯的加入/蒸馏。然后向残余物中加入异己烷(534.5mL)，将混合物冷却至20℃。搅拌后，经过滤收集产物。将收集到的固体用异己烷(213.8mL)洗涤，然后在40℃真空恒重干燥得到所需的磺酰氯，其为白色结晶固体(95.5g，98.7％)。
1H NMR(300MHz，d8-THF)δ，9.91(1H，bs)，7.57(1H，s)，4.53，4.44(2×1H，每个ABq)，1.52(3H，s)。
方法2
将(S)-5-苯甲基硫基甲基-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮(50g，199.74mmol)溶于冰乙酸(8vol eq.)和水(1vol eq.)的混合物中，然后冷却至约4℃。然后历时约1h以稳定的速率将氯气通入充分搅动的溶液中，以便加入的大部分过程中反应混合物温度维持在约12℃之间(Huber控制器设定为保持反应温度在12℃)。反应结束后(混合物变为特征性的绿色并且温度急剧下降)，向混合物中通入氮气，然后加热至约20℃得到白色浆料。然后经真空蒸馏(100mbar压力)除去一半至三分之二的溶剂。然后向残余物中加入异辛烷(250mL，5vol eq.)，将混合物冷却至20℃。搅拌后，经过滤收集产物。将收集到的固体用异辛烷(2×100mL)洗涤，然后在40-50℃真空恒重干燥得到所需的磺酰氯，其为白色结晶固体(41.37g，91％)。
1H NMR(300MHz，d8-THF)δ，9.91(1H，bs)，7.57(1H，s)，4.53，4.44(2×1H，每个ABq)，1.52(3H，s)。
实施例5
(S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮方法1
a)5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶
将5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶乙酸盐(40g，0.146mol)在iso-PrOAc(乙酸异丙酯)(664mL)中在30℃浆化。向该浆料中加入Na2CO3(1.5mol/L；196mL，2mol eq.)。然后将所得浆料在30℃快速搅拌15分钟。使该两相混合物沉降，分离底部的水相溶液并弃去。再重复两次上述碱洗操作。然后将有机相用水(200mL)洗涤一次。经减压蒸馏将得到的乙酸异丙酯溶液体积减小至约300mL。然后将溶液用乙酸异丙酯(400mL)稀释，并且再次蒸馏使体积降至约300mL。再一次重复该操作。取出样品，用于分析5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶的含量和水含量。测量溶液的重量或体积以计算5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶在乙酸异丙酯溶液中的浓度。
b)(S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷 -2，4-二酮
将二异丙基乙胺(24.3mL，0.139mol，1mol eq.)在室温一次性加到(a)部分制备的乙酸异丙酯溶液[约300mL；相当于31.2g，0.146mol，1.05mol eq.的5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶]中。然后将溶液冷却至-15℃。
在室温将((S)-4-甲基-2，5-二氧代-咪唑烷-4-基)-甲磺酰氯(31.65g，0.139mol，1mol eq.)搅拌下溶于无水THF(285mL)中。然后历时约1.5h将得到的溶液在-15℃滴加到5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶的乙酸异丙酯溶液中。加入((S)-4-甲基-2，5-二氧代-咪唑烷-4-基)-甲磺酰氯时即观察到沉淀物。加入要结束时，将无水THF(32mL)加到反应混合物中以洗涤，然后将混合物在-15℃搅拌1h。然后历时1h将其温热至20℃，并且在20℃再搅拌1h。
在快速搅拌下将反应用10wt％ NaHSO4(157mL)淬灭。约15分钟后，使双相混合物沉降，然后分离出底部的水相溶液并弃去。再重复一次该酸性操作。使用快速搅拌法将有机相用水(157mL)洗涤，并在分配前使得相分离完全。然后将反应溶液温热至40℃，并且再用水(157mL)洗涤。将THF(95mL)加到有机层中，将该有机层温热至40℃，在40℃过滤以除去任何颗粒物。
然后经减压蒸馏将溶剂体积减小至约157mL，夹套温度为55℃。然后加入乙酸异丙酯(317mL)，并将体积再减小至约157mL。再进行两次加入-移除乙酸异丙酯(317mL)的操作。在蒸馏过程中固体开始沉淀出，并形成混悬液。每次将体积再减小至约157mL，最后一次蒸馏后，从反应混合物中取出少量的溶剂样品，用于残留THF分析。1H NMR没有显示出THF峰。然后将反应的内含物冷却至0℃并且经过滤收集产物。将反应容器用乙酸异丙酯(63mL)洗涤，然后将该冲洗液用于洗涤过滤器中的产品物。将产物在真空烘箱中在40℃过夜干燥。分离得到所需的(S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮，其为白色固体，收率为71％(41.8g)。
1H NMR(300MHz，d6-DMSO)δ 10.74(1H，s)，8.20(1H，d)，8.01(1H，s)，7.81(1H，dd)，6.87(1H，d)，5.09(1H，m)，3.52-3.35(4H，m)，3.13(2H，m)，2.02(2H，m)，1.72(2H，m)，1.33(3H，s)。
实施例6
(S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮方法2
a)5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶
将5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶乙酸盐(70g，257mmol)在室温在甲苯(560mL)中浆化。加入1M NaOH(420mL)，然后将浆料在室温快速搅拌15分钟。使双相混合物沉降，然后分离出底部的水相溶液并弃去。将有机相用水洗涤(2×420mL)。从有机相中取出样品，然后对5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶进行测定。
然后经减压蒸馏将甲苯溶液的体积降至约168mL(2.4vol eq.相对于5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶乙酸盐的装入量)。然后将溶液用甲苯(420mL)稀释，然后再次蒸馏，体积降至约168mL(2.4vol eq.)。取出样品用于分析水含量。
b)(S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷 -2，4-二酮
将二异丙基乙胺(38.4mL，220mmol)一次性加到步骤(a)中获得的5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶的甲苯溶液(含有236mmol)中，随后经无水THF(151mL)进行洗涤。在室温搅拌下将((S)-4-甲基-2，5-二氧代-咪唑烷-4-基)-甲磺酰氯(48.7g，215mmol)溶于无水THF(352mL)中。然后在室温历时1-2h将得到的磺酰氯溶液滴加到5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶和二异丙基乙胺的甲苯/THF溶液中。加入磺酰氯即观察到沉淀物。在加入要结束时，将THF(50mL)加到反应混合物中进行洗涤。加入结束后，在室温将反应混合物搅拌约30分钟。
将反应混合物用10wt％ NaHSO4(251mL)淬灭，同时快速搅拌约15分。使双相混合物沉降，分离出底部的水相溶液并弃去。再重复一次该酸洗操作。然后经减压蒸馏将溶剂体积减小至约220mL。然后加入甲苯(300mL)并将体积再减小至约245mL。在蒸馏过程中，固体开始沉淀出并得到混悬液。最后一次蒸馏后，从反应混合物中取出少量的溶剂样品用于对残余THF进行分析。
然后将反应混合物的内含物冷却至0℃，在此温度搅拌约30分钟然后经过滤收集产物。将反应容器用甲苯(100mL)洗涤，然后将该冲洗液用于洗涤过滤器上的产物。将产物在真空烘箱中在40℃干燥以恒重。分离得到(S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮，其为白色固体，经过两步后收率典型地为85-88％。
实施例7
(S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮，G形式
将工业用甲基化酒精(IMS):水(10vol eq.)2:1的混合物加到(S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮中。将混合物加热至回流(约80-82℃)以获得溶液。将该溶液保持回流15分钟，然后过滤。将滤液加热至回流，然后在此温度维持15分钟。然后以0.5℃/分的速率将溶液冷却至20℃。在20℃搅拌2-3h后，经过滤收集到(S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮G形式，用IMS:水2:1(2.5vol eq.)洗涤然后干燥。以80-87％的收率分离得到产物。
已经证明该方法能重现性地产生多晶型物G，而不考虑投入物料的多晶变化形式。使用该方法，对多晶型物A、C、F和多晶混合物都进行重结晶以产生G形式。
实施例8
使用(1S)-(-)-α-甲基苄胺拆分(RS)-5-苯甲基硫基甲基-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮
将NaOH(0.45eq.)的水(4vol eq.)溶液加到(1S)-α-甲基苄胺(1.7eq.)和(RS)-5-苯甲基硫基甲基-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮(50g)中。将得到的混悬液加热至83℃。将混合物缓慢冷却并在室温之上(36℃)引晶(seed)。引晶不是必要的，但能使得析晶容易，使用该方式可对混合物进行搅拌并过滤。在冷却周期中再加入水(3vol eq.)。将反应混合物在20℃搅拌过夜，然后经过滤收集产物并用环己烷洗涤，以45％的收率生成(5S)-5-苯甲基硫基甲基-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮(1S)-α-甲基苄胺盐。
LC(采用如实施例3的相同条件)表明产物具有94.5％的对映体纯度。
1H NMR(400MHz，d6-DMSO)δ 1.23(3H，d，J＝6.7Hz)，1.28(3H，s)，2.61(1H，d，J 14.1Hz)2.72(1H，d，J 14.1Hz)，3.76(2H，s)，3.96(1H，q，J＝6.7Hz)，7.37-7.15(10H，m)，7.97(1H，s)。
2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基丙酰胺(VIII)
将氰化钾(1.07Kg)和氢氧化铵溶液(4.46Kg，28％的溶液)装入20L烧瓶中。历时约0.5h向该混合物中加入搅拌预先制备形成的氯化铵溶液(1Kg氯化铵于3.47Kg水中的溶液)。然后加入1-(苯甲基硫基)-2-丙酮(2.71Kg)。将混合物在约40℃搅拌65h。加入去离子水(1L)然后分离各相。分离的有机相(3.13Kg)直接用于下一步。
历时约1h、约5℃向37％盐酸(13.3Kg)和48％氢溴酸(1.26Kg)的混合物中加入一半的上述物质。然后将混合物在5℃搅拌2h，然后温热至约30℃并搅拌过夜。然后将混合物冷却并经过滤收集产物。将滤饼用冰冷的浓盐酸和丙酮洗涤。将得到的物质再悬浮于丙酮(10L)中，然后回流加热片刻。过滤收集产物并真空过夜干燥。对另外一半起始物料重复进行该操作。
向以上制备的合并的两批物质(1.66Kg和1.51Kg)中加入乙酸乙酯(9Kg)以及预先形成的碳酸钾溶液(9Kg，50wt％的水溶液)。将混合物搅拌1h，然后分离各相。水相用乙酸乙酯(3Kg)萃取。将合并的有机相用碳酸钾溶液(3.1Kg，50wt％的水溶液)萃取。得到的有机相经碳酸钠干燥，过滤并浓缩。将得到的固体浆化并在TBME中回流加热片刻。冷却后，经过滤收集产物然后真空过夜干燥。
分离得到2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基丙酰胺(VIII)(2.4Kg，总收率73.2％)。
实施例9
使用(R)-(-)-扁桃酸拆分(RS)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺
(2S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺(R)-扁桃酸盐
将甲醇(20mL，4vol eq.)与乙酸异丙酯(80mL，16vol eq.)混合得到20％v/v的甲醇于乙酸异丙酯中的溶液。
将(RS)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺(5g，22.2mmol)溶于预先混合的MeOH/iPrOAc溶液(13vol eq.)和水(0.4mL，1mol eq.)中。得到的溶液加热至50℃。将(R)-(-)-扁桃酸(3.39g，22.2mmol，1.0mol eq.)溶于预先混合的MeOH/iPrOAc溶液(30mL，6vol eq.)中，然后以控制的方式历时1h加到酰胺溶液中。在加入过程中将反应混合物温度维持在50℃。在加入过程中产物可开始沉淀。将剩余的预先混合的MeOH/iPrOAc溶液(约1vol eq.)用于线性洗涤。
然后将混悬液缓慢冷却至0℃，在该温度搅拌一段时间后经过滤收集产物。反应容器恢复至20℃然后用iPrOAc(25mL，5vol eq.)洗涤约5-10分钟。随后将该溶液用于洗涤过滤器上的产物。产物在真空烘箱中在40℃干燥以恒重。分离得到(2S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺(R)-扁桃酸盐半水合物，其为白色固体，收率通常为47-48％，对映体纯度为97至>99％。
可通过从iPrOAc(35vol eq.)重结晶将对映体纯度大于90％的(2S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺(R)-扁桃酸盐半水合物进行对映体再纯化，以>87％的回收率生成对映体纯度>99.35％的物质。
1H NMR(400MHz，d6-DMSO)δ 1.28(s，3H，CH3)，2.79(AB q，J＝140.5，13.8Hz，2H SCH2Cq)，3.76(AB q，J＝16.4，13.1Hz，2H，ArCH2S)，4.79(s，1HArCHOH)，7.41-7.18(m，11H，ArH和CONHAHB)，7.56(s，1H，CONHAHB).
使用以下仪器和条件经LC确立产物的手性纯度：Hewlett Packard 1100系列HPLC，其装有二极管阵列检测器；Chiracel ChiralPak AD 25cm×0.46cmID×10μm柱；溶剂-0.1％ v/v二乙胺的乙醇溶液；等度洗脱方法(isocraticmethod)；烘箱温度为20℃；流速为1.0mL/分；样品稀释液-纯净水；在210nm检测；注射体积为5.0μL；运行时间为15分钟。(S)-和(R)-氨基酰胺的保留时间分别为约5.4和11.8分钟。
实施例10
使用L-酒石酸拆分(RS)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺(2S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺(2R，3R)-酒石酸盐
方法1
将(RS)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺和L-酒石酸(0.25-1.0eq.)于乙醇(11.75-90vol eq.)中的溶液混合。经过滤收集沉淀得到的固体。该步骤得到2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺酒石酸盐，收率为45-90％，对映体纯度(ep)为50-92％。也可使用除乙醇外的溶剂(见下面的方法2)。
使用L-酒石酸(1eq.)和EtOH(90vol eq.)，分离得到产物，其为1:1的盐形式，收率44％，92.2％ep。
方法2
将(RS)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺和L-酒石酸(0.25-1.0eq.)的混合物在最小体积的溶剂(适合的溶剂包括但不限于，甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙酸异丙酯、乙酸乙酯、甲苯、乙腈和IMS)中浆化。然后将这些浆料加热至环境温度之上，并加入另外的溶剂以便在不同温度形成完全溶液(complete solution)。若在35vol eq.溶剂中回流时未形成完全溶液，则加入足够的水以产生溶液。然后将这些溶液冷却至少室温，并经过滤收集得到的固体，得到2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺酒石酸盐，收率为78-100％(就L-酒石酸的投入量而言，并且对形成1:1的盐或2:1的盐进行校正)，对映体纯度范围为50-60％。
这些2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺L-酒石酸盐可从各种溶剂(适合的溶剂的实例包括但不限于，(i)混合溶剂重结晶：MeOH或水作为溶剂，异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、甲苯，乙腈、丙酮、THF、TBME、DCM、MIBK、乙醚、2，2，4-三甲基戊烷或IMS作为反溶剂；或(ii)从乙醇、甲醇、IMS或水直接重结晶)重结晶。重结晶通常产生收率为1-99％的产物，对映体纯度为50-96％。
从MeOH/MIBK(分别为20/29.5vol eq.)重结晶产生(2S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺(2R，3R)-酒石酸盐，收率为75％，对映体纯度为96.63％(起始物料为约50％ep)。
如实施例9那样，经LC确立了手性纯度。
1H NMR(300MHz，d6-DMSO)δ 1.35(3H，s，CH3)，2.69(1H，d，J 13.7Hz，S-CH 2)，3.00(1H，d，J 13.7Hz，S-CH 2)，3.79(2H，s，S-CH 2)，3.98(2H，s，CHOH)，7.22-7.36(5H，m，Ar-H)，7.44(1H，s，NH)，7.63(1H，s，NH).
实施例11
生物催化拆分
1.使用红串红球菌酰胺酶
将(RS)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺盐酸盐(5g，0.019mol)溶于0.1N pH8.00硼酸盐缓冲液(100mL)中，得到pH为约4.0的溶液。用2N KOH溶液将pH调节至7.00，然后加入红串红球菌酰胺酶作为交联酶凝聚物(CLEA)(1mL在缓冲液中的混悬液，特异活性为25单位/mL)。将反应混合物在35℃搅拌1.5h。HPLC显示25-30％的酰胺转化为相应的氨基酸。
用浓盐酸将pH调节至1.00，然后过滤以除去酶CLEA。用2N KOH将pH调节至11，然后用DCM(1×100mL；1×40mL)萃取。将合并的DCM萃取物干燥并蒸发，得到(R)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺，其为白色固体(2.67g)，收率为62％。对映体纯度经手性HPLC(34％ee)测定为67％(R)-对映体。
将水层用浓盐酸处理，使pH调节为6.80，并通过不时加入2N KOH溶液使pH在6.80维持1h。经过滤收集得到的白色晶体，用pH为7.00的缓冲液洗涤，并在40℃干燥过夜，得到(S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酸(1.2g，收率27％)。对映体纯度测定为99％(S)-对映体(98％ee).
2.使用荧光假单胞菌AL45酰胺酶(WO 2005/123932)
a)微生物的培养
将荧光假单胞菌AL45在10L发酵罐中，pH为7.2的5L无机盐培养基中(补充有酵母萃取物(2g/L)和乳酰胺(2.5g/L)，并维持在28℃)培养。将发酵罐以5L/min通气，然后以400rpm搅拌24h。经离心收集细胞，通过将回收的细胞再悬浮于pH为7.2的100mM磷酸盐缓冲液来对其进行洗涤，然后再离心。将回收的细胞在4℃贮存过夜，然后用于生物转化。
b)生物转化条件
将细胞小粒再悬浮于磷酸盐缓冲液(100mM，pH7.2，1L)中，然后向其中加入(RS)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺(5g)。对混合物进行搅拌，然后在28℃培养，并周期性的取出样品用于分析。8.5h后，定量HPLC表明反应已达到了50％的水解。手性分析(LC)表明(R)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺具有96％ee值；(S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酸具有97.5％ee值。
c)反应后的处理
经离心分离从生物转化发酵液中移除细胞，然后使20％的碳酸钠溶液将上清液(约1000mL)调节至pH为10.5(最终体积约为1200mL)。将碱性上清液用TBME(750mL)萃取，将任何乳状液保留在有机相中。将TBME相与丙酮(约250mL)混合，导致了沉淀物的形成。同时将水相用TBME(750mL)再萃取，然后再次将有机相与丙酮(约250mL)混合。该操作导致了少量水层的分离，将其与其余的水相合并。合并两次的TBME/丙酮相，干燥(Na2SO4)，过滤，然后除去溶剂，得到(R)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺，其为灰白色结晶固体(1.7g)，收率为68％。对映体纯度>99％(R)-对映体。
使用2MhCl水相调节至pH为6.8，然后经冷冻干燥浓缩至约300mL。融化后产生白色浆料。经过滤回收结晶固体，然后在37℃干燥过夜，得到(S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酸，其为微细的白色晶体(1.8g)，收率为72％，纯度经HPLC测定为98％。对映体纯度>99％(S)-对映体。
3.使用新金色分枝杆菌L-酰胺酶
使用与针对红串红球菌描述的操作类似的操作，可使用来自新金色分枝杆菌的L-特异性酰胺酶来拆分(RS)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺。该方法是上述(1)和(2)描述的方法的补充，产生(R)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酸和(S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酰胺，ee.值为～99％。
4.通过拆分(RS)-3-苯甲基硫基-2-甲基-2-脲基-丙酸得到(S)-5-苯甲基硫基甲基-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮
(RS)-3-苯甲基硫基-2-甲基-2-脲基-丙酸
Figure A200780017836D00451
将(RS)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酸(350g)悬浮于水(2.6L)和THF(2.6L)中，加入氰酸钾(504g)，然后将反应混合物在25℃搅拌过夜。然后加入另外的氰酸钾(75g)，并将反应混合物再搅拌6h。然后停止搅拌并将反应混合物在0℃冷却过夜。过滤得到的浆料并减压浓缩滤液。用6％HCL溶液在快速搅拌下将浓缩物酸化至pH2。1h后，经过滤收集得到的固体，然后在水(4L)和甲醇(4L)中依次再次浆化。真空干燥后，使用硅胶色谱法纯化产物。杂质用DCM/THF洗脱，而产物依次用THF/AcOH和MeOH洗脱。除去溶液，随后用TBME研磨，得到3-苯甲基硫基-2-甲基-2-脲基-丙酸(151g)，其为灰白色固体。
将(RS)-3-苯甲基硫基-2-甲基-2-脲基-丙酸(9g，约90％纯，相当于30mmol)加到亚硫酸钠溶液(5mmol，100mL)中。加入KOH(2.5g，44mmol)。对溶液进行搅拌，直到酸溶解，然后过滤。用冰乙酸将pH从12.5调节至7.00。加入MnCl2.4H2O溶液(10mmol，10mL)。将溶液在N2下加热至40℃，加入D-特异性乙内酰脲酶(1mL于缓冲液中的混悬液，E.coli.(大肠杆菌)中的Roche乙内酰脲酶2重组体，300单位/mg，总蛋白70mg)。将反应混合物在N2下在40℃搅拌。在反应过程中，通过滴定5％v/v的乙酸溶液将pH维持在7.0。
时间   pH    加入的滴定剂    经HPLC测定的转化率
1.0h   7.00  10mL            32％
14h    7.001 7mL             44％
在反应过程中，形成了厚的白色沉淀物。将混合物冷却至环境温度，搅拌3h，然后过滤并用0.1N pH7磷酸钾缓冲液洗涤。将固体在40℃干燥过夜。分离得到产物，其为白色粉末(3.3g)，收率为42％，经HPLC测定的化学纯度为100％。手性HPLC分析显示产物为100％的(S)-对映体。
使用以下仪器和条件确立手性纯度：25cm×4.6mm Chiralpack AD柱，30℃，洗脱液MeOH+0.1％v/vh CO2H，流速1mL min-1，在220nM进行UV检测。(S)-对映体保留时间为4.42分；(R)-对映体保留时间为9.21分。
5.使用来自曲霉菌属菌种(Aspergillus sp.)的L-酰基酶拆分(RS)-3-苯甲基硫基-2-甲基-2-(2，2，2-三氟-乙酰氨基)-丙酸
(RS)-3-苯甲基硫基-2-甲基-2-(2，2，2-三氟-乙酰氨基)-丙酸
Figure A200780017836D00461
将(RS)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酸(5g，0.022mol)在三氟乙酸酐(15mL)和DCM(15mL)中浆化。将浆料冷却至-20℃，然后滴加三乙胺(2.5g，0.025mol)。使反应混合物冷却至室温。HPLC显示完全转化为酰胺。将混合物用水(30mL)和DCM(30mL)稀释。弃去水层，然后将有机层用水(3×50mL)洗涤。分离有机层并蒸发以剩余油状物。将该物质溶于乙腈中，然后真空蒸发溶剂。得到7.2g灰白色油状物(收率约为100％)。
MSM+，321(100％)。
1H NMR(CDCl3)δ 7.4(1H，brs)，7.30(5H，m)，3.85(2H，m)，3.4(1H，d)，3.05(1H，d)，1.75(3H，s)。
Figure A200780017836D00462
将CoCl2.6H2O(0.25g，0.001mol)溶于硼酸盐缓冲液(100mL，pH8.0，0.1N)中。将溶液除气，然后加入作为油状物的(RS)-三氟乙酰胺(7.00g)。将混合物在N2下在45℃搅拌，加入饱和Na2CO3溶液，直到pH达到8.00(约加入35mL)。将L-氨基酸酰基酶(0.7g，来自曲霉菌属菌种的L-酰基酶，30,000单位/克)溶于pH为8.00的缓冲液(5mL)中，然后加到反应混合物中。将反应混合物在N2下在45℃搅拌30h，维持pH约为7.50。用HOAc将pH调节至7.00，然后经过滤收集沉淀出的固体，用pH为7.00的缓冲液洗涤并真空干燥。分离得到(R)-氨基酸(1.7g，34％)，其为灰白色固体。手性HPLC显示该物质为98％的(R)-对映体(96％ ee)。一些未结晶的氨基酸留在滤液中。
用浓HCl将滤液调节至pH为1，然后用DCM(2×75mL)萃取。HPLC显示DCM萃取物不含(R)-氨基酸。
将DCM干燥(Na2SO4)，然后蒸发得到(S)-3-苯甲基硫基-2-甲基-2-(2，2，2-三氟-乙酰氨基)-丙酸(2.5g，35％)，其为蜡状灰白色固体。
使用MeOH/水/KOH将该物质水解为(S)-氨基酸，收率为98％。产物(S)-氨基酸经HPLC测定显示为96％ ee。
实施例12
利用去对称进行生物催化拆分
2-苯甲基硫基甲基-2-甲基-丙二酸二乙酯
Figure A200780017836D00471
历时约2h向甲基丙二酸二乙酯(79.9g)和苯甲基硫基溴甲烷(110.4g)于2-甲基-THF(480mL)中的冷溶液中分批加入丁醇钾(53.6g)，同时维持温度在0℃以下。然后将混合物温热至室温并搅拌过夜。将反应混合物用水(320mL)稀释并分离各相。将有机相干燥(Na2SO4)、过滤，然后真空除去溶剂。使用柱色谱法(洗脱液DCM/己烷)将得到的油状物进行纯化，得到标题化合物，其为黄色油状物(109g，78％)。
1H NMR(CDCl3)δ 1.23(6H，t)，1.47(3H，s)，2.98(2H，s)，3.72(2H，s)，4.17(4H，q)，7.2-7.3(5H，m).
2-苯甲基硫基甲基-2-甲基-丙二酰胺
Figure A200780017836D00481
将甲基丙二腈(6.6g)和溴化四丁铵(1.06g)于DCM(50mL)中的混合物冷却至约0℃。向该混合物中加入叔丁醇钾(9.2g)，随后缓慢加入苯甲基硫基溴甲烷(17.89g)。使反应混合物温热至室温过夜，然后用盐水(100mL)稀释。分离各相，水相再用DCM(3×25mL)萃取三次。合并的有机相干燥(MgSO4)、过滤并真空浓缩。使用柱色谱法(洗脱液：乙酸乙酯/己烷)对得到的棕色油状物进行纯化。分离得到2-苯甲基硫基甲基-2-甲基-丙二腈，其为无色固体(9.76g，52％)。
1H NMR(CDCl3)δ 1.82(3H，s)，2.89(2H，s)，4.00(2H，s)，7.26-7.37(5H，m).
将2-苯甲基硫基-2-甲基丙二腈(2.3g)溶于叔丁醇(30mL)中。将溶液温热至60℃，然后分批加入粉末状氢氧化钾(10g)。在60℃加热过夜后，将反应混合物用盐水稀释，然后用DCM(3×25mL)萃取。将合并的有机相干燥(MgSO4)，过滤并真空浓缩，得到标题化合物，其为灰白色固体。
1H NMR(d6-DMSO)δ 1.38(3H，s)，2.98(2H，s)，3.78(2H，s)，6.94(4H，s)，7.15-7.43(5H，m).
使用腈水解酶进行可选制备
将(RS)-2-苯甲基硫基-2-甲基丙二腈(4g，0.19mol)溶于DSMO(15mL)中。将含有腈水解酶(ZyanotaseTM)的冻干细胞(0.75g)在0.1N pH为7的磷酸盐缓冲液(120mL)中浆化，然后加入二腈的DMSO溶液。将反应混合物在38℃摇动2天然后过滤。将结晶的产物溶于乙腈(70mL)中然后过滤以除去细胞。经蒸发除去溶剂，然后将结晶的产物用水洗涤并干燥，得到2-苯甲基硫基甲基-2-甲基-丙二酰胺(3g，65％)。用DCM(100mL)从反应混合物中萃取含水滤液，随后蒸发，又得到一批产物(750mg，16％)。
经去对称制备(S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基-丙酸
将2-苯甲基硫基甲基-2-甲基-丙二酸二乙酯(5g)在0.1M pH为7的磷酸盐缓冲液中浆化，加入藓样芽胞杆菌蛋白酶(1g)，然后将反应混合物在35℃搅拌。通过经pH固定计(pH stat)加入2M氨水来维持pH。4天后，将反应混合物用乙酸乙酯(2×50mL)萃取以除去未反应的二酯，用烯HCl酸化至pH为4，然后用1，2-二氯乙烷(2×50mL)萃取。将含有产物的二氯乙烷相干燥(Na2SO4)并过滤。向二氯乙烷相中加入三乙胺(1.6g)，随后加入二苯基磷酰基叠氮化物(PhO)2P(O)N3(4.4g)。将反应混合物回流加热过夜，与5MhCl(50mL)混合，然后再回流加热6h。对酸性水相(从其中萃取产物氨基酸)的手性HPLC分析显示，存在(S)-氨基酸，且ee值为100％。即，不能检测出(R)-氨基酸。
使用以下仪器和条件确立手性纯度：25cm×4.6mm Chirobiotic T柱，30℃，洗脱液20％ v/v水的EtOH溶液，流速1mL min-1，在220nM进行UV检测。(R)-对映体保留时间为6.86分；(S)-对映体保留时间为8.21分。
经去对称制备(S)-5-苯甲基硫基甲基-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮
Figure A200780017836D00492
将2-苯甲基硫基甲基-2-甲基-丙二酰胺(2g)在50℃溶于DMSO(10mL)中。将得到的溶液加到0.1M pH7磷酸盐缓冲液(100mL)中。向其中加入Rhodocuccus erthoplis酰胺酶(2mL 25单位/mL的交联酶聚集物(CLEA)混悬液)。在35℃搅拌4天后，经过滤除去CLEA，将滤液用浓HCl酸化至pH为4，然后将产物酸/酰胺用乙酸异丙酯(3×50mL)萃取。手性HPLC显示一元酸具有93％的ee值。真空除去溶剂然后用1，2-二氯乙烷(50mL)代替。向该溶液中加入三乙胺(0.79g)，随后加入二苯基磷酰基叠氮化物(2.2g)。将反应混合物回流加热18h，冷去，用稀HCl(0.1M，2×25mL)洗涤，然后真空浓缩。粗产物显示为(S)-对映体，以及经手性HPLC测定显示具有93％的ee值。使用柱色谱法(洗脱液：乙酸乙酯)对产物乙内酰脲进行纯化，然后从乙醇重结晶，得到标题化合物(1g，49％)，其为无色固体。ee值已升级至97％。
使用以下仪器和条件确立手性纯度：25cm×4.6mm Chiralpack AD柱，30℃，洗脱液MeOH+0.1％ v/vh CO2H，流速1mL min-1，在220nM进行UV检测。(S)-对映体的保留时间为4.42分；(R)-对映体的保留时间为9.21分。
实施例13
a)(R)-2-苯甲基硫基甲基-2-甲基-4-苯基-噁唑烷
Figure A200780017836D00501
将分子筛(3.6g)和苯甲基硫基丙酮(10.0mmol，1.65mL，1.80g)在环境温度加到(R)-(-)-苯基甘氨酸醇(1.00eq，10.0mmol，1.37g)于甲苯(170mmol，18.0mL，15.7g)的溶液中。将混合物加热至50℃，然后在该温度搅拌24h。经过50mm3号烧结漏斗过滤，然后获得所需的噁唑烷溶液。该溶液用于随后的实验而不需进一步纯化。出于分析的目的，将该溶液的小样本蒸发至干，得到浅色油状物。经1H NMR光谱(CDCl3，400MHz)对该物质进行分析，显示噁唑烷作为54:46的(2R，4R)-和(2S，4R)-异构体的混合物形式存在。
1H NMR(CDCl3，400MHz)：
(2R，4R)-异构体：δ 1.43(3H，s)；2.83(2H，AB，J 14.5Hz，Δ119.5Hz)；3.65(1H，t，J 7.5Hz)；3.86(2H，AB，J 13.1Hz，Δ40.7Hz)；4.24(1H，t，J 7.5Hz)；4.51(1H，brt，J 7.5Hz)；7.2-7.5(10H，m).
(2S，4R)-异构体：δ 1.50(3H，s)；2.70(2H，AB，J 13.7Hz，Δ43.1Hz)；3.65(1H，t，J 7.5Hz)；3.86(2H，AB，J 12.8Hz，Δ11.3Hz)；4.24(1H，t，J 7.5Hz)；4.46(1H，brt，J 7.5Hz)；7.2-7.5(10H，m).
b)(R)-3-苯甲基硫基-2-甲基-2-((R)-1-苯基-2-三甲基硅烷基氧基-乙氨基)-丙腈
Figure A200780017836D00511
在-20℃向(R)-2-苯甲基硫基甲基-2-甲基-4-苯基-噁唑烷(1.00eq，100mmol，29.9g)于甲苯(4.25mol，449mL，391g)中的溶液中加入溴化镁乙醚配合物(99wt/wt％，5.00mmol，1.30g)，随后加入氰化三甲基硅烷(105mmol，14.1mL，10.4g)。将混合物在-20℃搅拌18h，然后使其温热至0℃，并用水(60mL，2vol eq.)洗涤。使用旋转蒸发仪(水浴温度44℃)除去溶剂，将体积减至60mL(2vol eq.)，然后用异己烷(240mL，8vol eq.)稀释。将混合物加热至回流得到透明的黄色溶液，然后使其冷却，同时搅拌过夜。经过滤收集固体产物，用异己烷(30mL，1vol eq.)洗涤，然后干燥，得到标题化合物(21.5g，54.0mmol，54％)。
1H NMR(CDCl3，400MHz)：δ 0.16(9H，s)；0.98(3H，s)；2.69(2H，AB，J14.2Hz，Δ43.1Hz)；3.33(1H，brs)；3.42(1H，dd，J 10.6，9.8Hz)；3.66(1H，dd，J10.6，4.2Hz)；3.99(2H，AB，J 13.5Hz，Δ32.4Hz)；4.03(1H，dd，J9.8，4.2Hz)；7.0-7.5(10H，m).
c)(3R，5R)-3-苯甲基硫基甲基-3-甲基-5-苯基-吗啉-2-酮
Figure A200780017836D00512
将氯化氢气体通入(R)-3-苯甲基硫基-2-甲基-2-((R)-1-苯基-2-三甲基硅烷基氧基-乙氨基)-丙腈(1.00eq.，10.0mmol，3.99g)于DCM(622mmol，39.9mL，52.8g)的溶液中，通入15分钟，并保持在-20℃。加入水(10.0mmol，180μL，180mg)，然后再通入氯化氢20分钟。使混合物温热至环境温度，然后在环境温度搅拌12h，之后减压蒸发至干。将混合物分散在DCM(50mL)中，然后与饱和碳酸氢钠水溶液(50mL)搅拌30分钟。分离有机层，干燥(Na-2SO4)，然后减压蒸发至干，得到标题化合物，其为浅棕色结晶固体。
1H NMR(d6-DMSO，400MHz)；δ 1.66(s，3H)；2.80(AB，J 13.1Hz，Δ71.1Hz，2H)；3.02(brs，1H)；3.91(s，2H)；4.15(t，J 10.4Hz，1H)；4.30(1H，dd，J 10.3，2.8Hz)；4.40(dd，J 10.8，2.8Hz，1H)；7.2-7.4(m，5H).
13C NMR(d6-DMSO，100MHz)；δ 25.4；37.1；42.7；51.8；62.6；74.8；126.7；127.3；128.0；128.4；128.4；128.8；138.5；138.9；172.0).
IR(纯固体)3312，3061，3030，2978，2921，2322(w)，1730(s)，1494，1453，1405，1369，1325，1289，1276，1237，1202(m)，1167(s)，1071，1053(m)，1029，758，733，697(s)cm-1。
MS(CI)，m/z(％)；350(M+Na，30)，328(M+H，100)。
d)(R)-5-苯甲基硫基甲基-1-((R)-2-羟基-1-苯基-乙基)-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮和(R)-2-((R)-5-苯甲基硫基甲基-5-甲基-2，4-二氧代-咪唑烷-1-基)-2-苯基-氨基甲酸乙酯
Figure A200780017836D00521
在-55℃将氯磺酰异氰酸酯(2.26mmol，197μL，320mg)加到(R)-3-苯甲基硫基-2-甲基-2-((R)-1-苯基-2-三甲基硅烷基氧基-乙氨基)-丙腈(2.26mmol，900mg)于DCM(9.00mL)的溶液中。将混合物在-55至-40℃搅拌2h，然后使其温热至环境温度，经减压蒸发除去溶剂，得到橙色泡沫状物。将该物质在1M盐酸(9.0mL)中回流加热2h，然后使其冷却至环境温度并用DCM(10mL)萃取。对DCM萃取物进行干燥(Na2SO4)，然后减压蒸发至干，得到橙棕色泡沫状物。在biotage 40M柱(洗脱梯度液：90:10异己烷:乙酸乙酯至乙酸乙酯)上经色谱法进行纯化，得到无色泡沫状物，其在高真空干燥时变硬，成玻璃状固体。从甲苯(1.8mL)中结晶，得到比例为60:25:13:2的乙内酰脲(XV；R＝H，n＝1)和二硫化物类似物(XV；R＝H，n＝2)，以及相应的氨基甲酸乙酯(XV；R＝CONH2，n＝1)和(XV；R＝CONH2，n＝2)的混合物，其为白色固体(150mg，约0.41mmol，18％)。
乙内酰脲(XV；R＝H，n＝1)
1H NMR(CDCl3，300MHz)；
Figure A200780017836D0052131624QIETU
 1.52(3H，s)；2.50(2H，AB，J 14.4Hz，Δ51.0Hz)；3.02(1H，t，J 6.0Hz)；3.41(2H，AB，J 13.3Hz，Δ44.4Hz)；3.89(1H，ddd，J 11.5，6.0，4.5Hz)；4.26(1H，dd，J 9.0，4.5Hz)；4.55(1H，ddd，J 11.5，9.0，6.0Hz)；7.1-7.5(10H，m)；8.50(1H，brs).
13C NMR(CDCl3，75MHz)；
Figure A200780017836D0052131624QIETU
 21.7；36.5；37.3；60.6；63.4；68.8；127-140(12峰)；156.9；175.9.
IR 3189(br)；3061(m)；1765(m)；720(s)；1495(w)；1432；1374(m)；1265；1242；1199；1130；1070；1045；851；764(w)；699(m)cm-1.
MS(CI)，m/z(％)；371(M+H，70)；251(M-PhCH2CH2OH，100).
e)(R)-5-苯甲基硫基甲基-1-((R)-2-羟基-1-苯基-乙基)-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮
Figure A200780017836D00531
将(3R，5R)-3-苯甲基硫基甲基-3-甲基-5-苯基-吗啉-2-酮(1.00eq.，2.69mmol，880mg)溶于乙酸(9mL)中，然后装入不锈钢′弹′型容器中。装入氰酸钾(26.9mmol，2.18g)，立即将容器密封，然后将内含物在环境温度搅拌4天。将混合物倒进水(18mL)中，然后用DCM(18mL)萃取两次。将有机萃取物干燥(Na2SO4)，然后减压蒸发至干，得到棕色油状物。经LC-MS分析该物质，显示其为比例约为40:60的(R)-5-苯甲基硫基甲基-1-((R)-2-羟基-1-苯基-乙基)-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮和(3R，5R)-3-苯甲基硫基甲基-3-甲基-5-苯基-吗啉-2-酮的混合物。
f)(R)-5-苯甲基硫基甲基-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮
将(R)-5-苯甲基硫基甲基-1-((R)-2-羟基-1-苯基-乙基)-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮(1.00eq.，1.00mmol，370mg)溶于乙酸(140mmol，8.00mL，8.38g)中。加入48％氢溴酸(133mmol，15.0mL，22.5g)，然后将混合物回流加热4h。将混合物冷却至0℃，加入冰(100g)，通过加入0.880SG氨水溶液将混合物中和至pH为7，然后用DCM(100mL)萃取。将有机萃取物干燥(Na2SO4)然后减压蒸发至干，得到标题化合物，其为棕色胶状物(100mg，0.624mmol，62％)。
实施例14
a)N-苯亚甲基丙氨酸叔丁酯
Figure A200780017836D00541
将(DL)-丙氨酸酯叔丁酯盐酸盐(5g，27mmol)在DCM(100mL)中浆化，然后加入硫酸镁(6.50g，51mmol)、苯甲醛(2.86g，27mmol)和三乙胺(2.73g，27mmol)。将该混合物在室温在氮气气氛下搅拌16h。向混合物中加入硫酸镁(0.81g，0.67mmol)，然后将将反应混合物再搅拌24h。将混合物过滤，滤液用水(2×50mL)洗涤。对有机层进行干燥(MgSO4)然后蒸发，得到标题化合物，其为无色油状物(5.54g，83％)。
1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ 1.47(9H，s)，1.50(3H，s)，4.01-4.08(1H，q)，7.39-7.43(3H，m)，7.76-7.79(2H，m)，8.31(1H，s).
b)S-苄基-N-苯亚甲基-2-甲基半胱氨酸叔丁酯
将氢化钠(0.17g，4.3mmol)在室温加到N-苯亚甲基丙氨酸叔丁酯(0.5g，2mmol)于THF(5mL)的溶液中。将混合物搅拌30分钟，然后加入溴甲基硫甲基甲苯(0.52g，2.4mmol)。将混合物在室温搅拌48h，然后用水(10mL)淬灭。水层用乙酸乙酯(2×50mL)萃取。将乙酸乙酯层用水(10mL)洗涤、干燥(MgSO4)，然后蒸发至干，得到标题化合物，其为黄色油状物(0.60g，86％)。
手性HPLC分析显示存在1:1的对映体的混合物：
 
柱 手性Pak AD
流动相 1％异丙醇的异己烷溶液
烘箱温度 15℃
 
流速 0.5mL/min
检测 210nm
运行时间 30分
1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ 1.47(9H，s)，1.48(3H，s)，2.89-3.05(2H，m)，3.78(2H，s)，7.2-7.50(5H，m)，7.39-7.43(3H，m)，7.76-7.79(2H，m)，8.31(1H，s).
c)S-苄基-N-苯亚甲基-2-甲基-D(R)-半胱氨酸叔丁酯
Figure A200780017836D00551
将粉末状氢氧化钾(5.90g，105mmol)和手性相转移催化剂(-)-O-烯丙基-N-(9-蒽基甲基)金鸡尼丁溴化物(1.27g，2.1mmol)在-20℃加到N-苯亚甲基丙氨酸叔丁酯(5g，21mmol)于甲苯(50mL)的溶液中。将混合物在该温度搅拌1h。然后将反应混合物冷却至-30℃，并且历时1h滴加溴甲基硫甲基甲苯(11.6g，53mmol)于甲苯(50mL)的溶液中。将混合物在该温度搅拌1h，然后使其升至室温。将反应混合物经过硅藻土过滤，然后用甲苯(100mL)洗涤。蒸发溶剂得到粗残余物(19g)，将其吸收于甲苯(100mL)中然后用水(2×25mL)洗涤。蒸发有机层得到标题化合物。未测定此阶段的对映体纯度。该物质直接用于下一步。
1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ 1.47(9H，s)，1.48(3H，s)，2.89-3.05(2H，m)，3.78(2H，s)，7.2-7.50(5H，m)，7.39-7.43(3H，m)，7.76-7.79(2H，m)，8.31(1H，s).
d)S-苄基-2-甲基-D(R)-半胱氨酸盐酸盐
Figure A200780017836D00552
将THF(50mL)和6M盐酸(50mL)加到步骤(c)的粗产物中。将混合物在室温搅拌1h。蒸发掉有机溶剂，然后将剩余的水层用乙酸乙酯(3×50mL)洗涤。将合并的有机层用6M盐酸(50mL)洗涤。将合并的水层在60℃加热24h。减压蒸发溶剂，然后将得到的物质在DCM(100mL)中浆化，并经过滤收集固体。将该固体用DCM(100mL)洗涤，得到标题化合物，其为固体(3.6g，两步收率64％)。手性HPLC分析显示产物具有96.90％的对映体纯度。
LC方法：
 
柱 Astek Chirobiotic
 
流动相 50:50％乙醇/水
烘箱温度 15℃
流速 1mL/min
检测 254nm
运行时间 10分
1H-NMR(400MHz，dmso-d6)δ 1.44(3H，s)，2.87(1H，d)，2.98(1H，d)，3.8-3.85(2H，m)，7.3-7.39(5H，m)，8.50(3H，s)。
MS m/z，226[MH]+。
实施例15
a)S-苄基-N-苯亚甲基-2-甲基-L(S)-半胱氨酸叔丁酯
Figure A200780017836D00561
将粉末状氢氧化钾(1.17g，21mmol)和手性相转移催化剂(+)-O-烯丙基-N-(9-蒽基甲基)金鸡尼丁溴化物(0.26g，0.42mmol)在-30℃加到N-苯亚甲基丙氨酸叔丁酯(1g，4.2mmol)于甲苯(15mL)的溶液中。在-30℃向该混合物中加入溴甲基硫甲基甲苯(4.65g，21mmol)于甲苯(5mL)中的溶液。将反应混合物在-15℃搅拌16h。将混合物经过硅藻土过滤，然后用甲苯(40mL)洗涤。将滤液用水(5mL)洗涤，然后将有机层蒸发至干得到深棕色油状物。在此阶段的对映体纯度确定为约91.8％(S)-对映体。粗物质直接用于下一步。
b)S-苄基-2-甲基-L(S)-半胱氨酸盐酸盐
Figure A200780017836D00562
将THF(20mL)和6M盐酸(20mL)加到步骤(a)的粗产物中。将混合物在室温搅拌1h。蒸发掉有机溶剂，然后将剩余的水层用醚(3×20mL)洗涤。将合并的有机层用6M盐酸(20mL)反提。将合并的水相回流加热16h。减压蒸发溶剂，得到标题化合物，其为膏状固体(1.10g，100％)。对映体纯度显示为90.12％(S)-对映体(LC；与实施例14d相同的方法)。
1H-NMR(400MHz，dmso-d6)δ 1.48(3H，s)，2.87(1H，d)，2.98(1H，d)，3.82(2H，m)，7.3-7.39(5H，m)，8.48(3H，s)。
实施例16
a)丙氨酸异丙酯盐酸盐
将亚硫酰氯(26.70g，224mmol)在-20℃滴加到DL-丙氨酸(10g，112mmol)于异丙醇(400mL)的溶液中。使混合物升至室温，然后回流加热4h。蒸发溶剂得到标题化合物(18.8g，100％)。
1H-NMR(300MHz)δ 1.20-1.22(6H+3H，每个d)，3.46-3.50(1H，q)，4.01-4.06(1H，m)。
b)N-苯亚甲基丙氨酸异丙酯
Figure A200780017836D00572
将硫酸镁(13.50g，112mmol)和苯甲醛(4.76g，44.8mmol)加到丙氨酸异丙酯盐酸盐(9.40g，56mmol)于DCM(200mL)的浆料中。向该混合物中加入三乙胺(5.6g，56mmol)，然后在氮气气氛下搅拌16h。加入更多的硫酸镁(3.30g，28mmol)和三乙胺(0.56g，5.6mmol)。将混合物搅拌24h。将混合物过滤，滤液用水(2×50mL)洗涤。将有机层干燥(MgSO4)，然后蒸发溶剂得到产物，其为无色油状物(9g，76％)。
1H-NMR(400MHz，CDCl3，)δ 1.23-1.26(6H，m)，1.51(3H，d)，4.08-4.13(1H，q)，5.03-5.09(1H，m)，7.36-7.45(3H，m)，7.76-7.79(2H，m)，8.31(1H，s)。
c)S-苄基-2-甲基-D(R)-半胱氨酸盐酸盐
Figure A200780017836D00573
将粉末状氢氧化铯(3.82g，22.8mmol)和手性相转移催化剂(-)-O-烯丙基-N-(9-蒽基甲基)金鸡尼丁溴化物(0.27g，0.45mmol)在-10℃加到N-苯亚甲基丙氨酸异丙酯(1g，4.5mmol)于甲苯(10mL)的溶液中。将混合物在该温度搅拌1h。将反应混合物冷却至-30℃，然后滴加溴甲基硫甲基甲苯(2.47g，11.4mmol)于甲苯(10mL)的溶液。将反应混合物在该温度搅拌1h，然后使其升至室温。将反应混合物经过硅藻土过滤，然后用甲苯(10mL)洗涤。蒸发溶剂得到粗产物，其为胶状物。将该物质吸收于THF(20mL)中，然后加入6M盐酸(20mL)。将混合物在室温搅拌16h，然后回流加热4h。将混合物冷却至室温，然后用乙酸乙酯(20mL)洗涤。将水层减压蒸发至干。将残余物吸收于甲苯(2×20mL)中，然后减压蒸发至干，得到标题化合物，其为膏状固体(1.20g，100％)。手性HPLC分析显示产物具有91.72％的对映体纯度。
1H-NMR(400MHz，dmso-d6)δ 1.44(3H，s)，2.87(1H，d)，2.98(1H，d)，3.8-3.85(2H，m)，7.3-7.39(5H，m)，8.50(3H，s)。
MS m/z 226[MH]+。
实施例17
a)N-(萘-2-基-亚甲基)丙氨酸叔丁酯
Figure A200780017836D00581
将硫酸镁(2.65g，22mmol)，2-萘甲醛(1.63g，20mmol)和三乙胺(1.1g，10mmol)加到丙氨酸叔丁酯盐酸盐(DL)(2g，11mmol)于DCM(40mL)的浆料中。将混合物在氮气气氛下搅拌24h。加入硫酸镁(1.32g，11mmol)，然后将反应混合物再搅拌16h。分析后，加入更多的硫酸镁(2.65g，22mmol)，然后将混合物在室温搅拌3天。将混合物过滤，然后将滤液用水(2×100mL)洗涤。有机层经硫酸镁干燥，过滤然后蒸发溶剂得到标题化合物，其为白色固体(2.43g，78％)。
1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ 1.46(9H，s)，1.56(3H，s)，4.07-4.14(1H，q)，7.48-7.55(2H，m)，7.84-7.91(3H，m)，8.02-8.09(2H，m)，8.45(1H，s)。
b)S-苄基-2-甲基-D(R)-半胱氨酸盐酸盐
Figure A200780017836D00582
将粉末状氢氧化铷一水合物(1.79g，17.5mmol)和手性相转移催化剂(-)-O-烯丙基-N-(9-蒽基甲基)金鸡尼丁溴化物(0.21g，0.35mmol)在-30℃加到N-(萘-2-基-亚甲基)丙氨酸叔丁酯(1g，3.5mmol)于甲苯(10mL)的溶液中。将混合物在该温度搅拌30分钟。向该混合物中滴加溴甲基硫甲基甲苯(1.91g，8.8mmol)于甲苯(10mL)中的溶液。将反应混合物在该温度搅拌1h，然后在室温搅拌3天。将混合物经过硅藻土过滤，然后用甲苯(50mL)洗涤。蒸发溶剂得到保护的甲基半胱氨酸，其为胶状物。该物质不经分离或鉴定直接使用。将粗产物吸收于THF(20mL)和6M盐酸(20mL)的混合物中。将混合物在室温搅拌16h。蒸发掉有机溶剂，然后将残余物用乙酸乙酯(20mL)洗涤。将乙酸乙酯层用6M盐酸(20mL)反提。然后将合并的水相在70℃加热10h。将水层用乙酸乙酯(50mL)洗涤，然后减压蒸发至干。使用甲苯(50mL)将残余物共沸干燥，得到标题化合物，其为膏状固体(0.90g，83％)。手性HPLC分析显示产物具有94.3％的对映体纯度。
1H-NMR(300MHz，dmso-d6)δ 1.50(3H，s)，2.90(1H，d)，3.20(1H，d)，3.82(2H，s)，7.3-7.39(5H，m)，8.52(3H，s)。
MS(ES)，m/z 226[MH]+。

Claims (19)

1.G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮，其特征在于具有包含以下特征峰的X射线粉末衍射图：10.1、16.2、16.8和19.0°2θ，以及其中所述XPRD图是使用CuKα辐射测量的。
2.G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮，其特征在于具有包含以下特征峰的X射线粉末衍射图：9.7、10.1、11.5、12.8、14.1、16.2、16.8和19.0°2θ，以及其中所述XPRD图是使用CuKα辐射测量的。
3.G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮，其特征在于具有与如图1中显示的基本上相同的X射线粉末衍射图，以及其中所述XPRD图是使用CuKα辐射测量的。
4.权利要求1-3任一项的化合物，其为基本上纯的G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮。
5.权利要求4的化合物，其为至少99％纯。
6.权利要求4的化合物，其为至少95％纯。
7.权利要求1-6任一项的G形式的化合物(I)，其用于治疗。
8.权利要求1-6任一项的G形式的化合物(I)在制备用于治疗或预防对MMP活性的抑制是有益的疾病或病症的药物中的用途。
9.权利要求8的用途，其中所述疾病或病症为炎性疾病或病症。
10.权利要求9的用途，其中所述疾病为COPD。
11.一种药物组合物，其包含权利要求1-6任一项所述的G形式的(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮，以及混合有可药用稀释剂或载体。
12.治疗由金属蛋白酶活性介导的疾病或病症的方法，所述方法包括将治疗有效量的权利要求11的药物组合物给药于需要所述治疗的患者。
13.制备权利要求1-6任一项的G形式的化合物(I)的方法，所述方法包括从含水醇溶液或从工业用甲基化酒精水溶液中对(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮进行结晶。
14.权利要求13的方法，其中(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮是通过使5-氯-2-(哌啶-4-基氧基)-吡啶(VI)与((S)-4-甲基-2，5-二氧代-咪唑烷-4-基)-甲磺酰氯(V)反应来制备的，以及其中化合物(VI)是通过从相应的盐释放游离碱来制备的。
15.制备(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}-咪唑烷-2，4-二酮(IV)的方法，所述化合物(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}-咪唑烷-2，4-二酮(IV)在合成(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮时用作中间体，所述方法包括使用乙内酰脲酶对(RS)-3-苯甲基硫基-2-甲基-2-脲基-丙酸(XI)进行闭环反应。
16.权利要求15的方法，其中所述乙内酰脲酶为Roche乙内酰脲酶1或乙内酰脲酶2。
17.制备(2S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基丙酰胺(R)-(-)扁桃酸盐半水合物的方法，所述化合物(2S)-2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基丙酰胺(R)-(-)扁桃酸盐半水合物在合成(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮时用作中间体，所述方法包括使外消旋的2-氨基-3-苯甲基硫基-2-甲基丙酰胺和(R)-(-)-扁桃酸在水的存在下结晶。
18.制备(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮的方法，所述(S)-5-甲基-5-{[(苯基甲基)硫基]甲基}咪唑烷-2，4-二酮在合成(5S)-5-[4-(5-氯-吡啶-2-基氧基)-哌啶-1-磺酰基甲基]-5-甲基-咪唑烷-2，4-二酮时用作中间体，所述方法包括使用适合的酰胺酶对内消旋酰胺(XIV)进行酶法去对称。
19.权利要求18的方法，其中所述酰胺酶为红串红球菌酰胺酶。
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