DE2058234B2 - (+)-cis-1,3-dibenzyl-hexahydro-1h- thieno eckige klammer auf 3,4-d eckige klammer zu imidazol-2,4-dion, verfahren zu seiner herstellung und dessen verwendung - Google Patents

Description

-CH₂-N

3N-CH₂-

(D

CH₂-N

N-CH₂-

(II)

worin die Ringe A und B cis-verknüpft sind, bei erhöhter Temperatur mit einem Salz eines Thioderivats einer Carbonsäure umsetzt.

Zur Herstellung von ( + )-Biotin wird in das erfindungsgemäße (+ )-Thiolacton die Carboxybutylseitenkette eingeführt und die Benzylgruppen abgespalten.

Unter (+ )-Thiolacton ist derjenige Antipode zu verstehen, welcher in Chloroform rechtsdrehend ist.

Die bisher bekanntesten Verfahren zur Herstellung von ( + )-Biotin waren die von Goldberg und Sternbach entwickelten Totalsynthesen gemäß

■5

in der die Ringe A und B cis-verknüpft sind, bei erhöhter Temperatur mit einem Salz eines Thioderivates einer Carbonsäure umsetzt

3. Verfahren zur Herstellung von (+)-Biotin, dadurch gekennzeichnet, daß man in das Zwischenprodukt gemäß Anspruch 1 in an sich bekannter Weise die Carboxybutylseitenkette einführt und die Benzylgruppen abspaltet.

Die Erfindung betrifft ( + )-cis-l,3-Dibenzyl-hexahydro-1 H-thieno[3,4-d]imidazol-2,4-dion der Formel

worin die Ringe A und B cis-verknüpft sind.

Dieses Thiolacton ist ein wertvolles Zwischenprodukt in der Synthese von ( + )-Biotin.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von ( + )-cis-1,3 - Dibenzyl - hexahydro -1H - thieno-[3,4-d]imidazol-2,4-dion ist dadurch gekennzeichnet, daß man das optisch aktive ( + )-Lacton der Formel O

den US-Patentschriften 24 89 232 und 24 89 235. Diese hatten jedoch schwerwiegende Nachteile. Die erstere lieferte lediglich racemisches Biotin, aus welchem das physiologisch wirksame ( +)-Biotin erst noch auf sehr komplizierte Art und Weise isoliert werden mußte, wobei es anschließend praktisch nicht mehr möglich war, den unerwünschten Antipoden wieder zu racemisieren und anschließend in den Prozeß zurückzuführen, was natürlich zu beachtlichen Materialverlusten führte. Gemäß einer Verbesserung dieser Synthese, wurde die Spaltung dann auf einer früheren Stufe durchgeführt, wobei jedoch ebenfalls der unerwünschte Antipode praktisch nicht mehr racemisiert werden konnte und demnach auch hier noch beachtliche Materialverluste in Kauf genommen werden mußten.

Es mußte somit ein Weg gefunden werden, die auf jeden Fall auf irgendeiner Stufe nötig werdende Racematspaltung möglichst früh durchzuführen. Die Erfindung stellt ein Zwischenprodukt zur Verfügung, welches bereits optisch aktiv ist und zudem an den entsprechenden Stellen bereits die Konfiguration des Endproduktes aufweist. Ausgehend von diesem Zwischenprodukt kann nunmehr durch Einführung der Carboxybutylseitenkette, direkt das ( + )-Biotin hergestellt werden.

Das als Ausgangsmaterial verwendete optisch aktive (+ )-Lacton ist eine neue Substanz und kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß man ein racemisches Trion der Formel

55

-CH₂-N

N-CH-

(A)

mittels Cholesterin oder mittels Cyclohexanol in die entsprechenden Halbester der allgemeinen Formeln

HOOC

COOR'

+ O

CH,-N

R'OOC

COOH

(C)

in der R' den Cyclohexyl- oder den Cholesterylrest bedeutet, überführt, die Cholesterinhalbester durch fraktionierte Kristallisation ihrer Triäthylaminsalze bzw. die Cyclohexylhalbester durch fraktionierte Kristallisation ihrer Ephedrinsalze voneinander trennt und die so erhaltenen Salze des gewünschten Antipoden in das ( +)-Lacton der Formel A überführt.

Die überführung des Trions der Formel A mittels Cholesterin oder mittels Cyclohexanol in die entsprechenden Halbester der Formeln B und C erfolgt

ε? life

»weckmäßig ^{m emem} inerten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise in einem aromatischen Kohlenwasserstoff und bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei Rückflußtemperatur des Reaktionsgemisches.

Die Spaltung der racemischen Halbester der Formeln B und C mit Triäthylamin bzw. mit Ephedrin erfolgt zweckmäßig in einem niederen Alkanol wie Äthanol oder Isopropanol oder in einem niederen Keton wie Aceton, bei einer Temperatur von etwa 40° C bis zur Siedetemperatur des Reaktionsgemisches.

Die so erhaltenen Salze des Antipoden können direkt mittels Lithiumborhydrid in einem inerten organischen Lösungsmittel in das ( + )-Lacton der Formel II übergeführt werden.

Die Umsetzung des Lactons der Formel II mit einem Salz eines Tbioöerivats einer Carbonsäure erfolgt zweckmäßig in emem inerten organischen Lösungsmittel und bei einer Temperatur von etwa 100 bis etwa 200⁰C, vorzugsweise bei etwa 140 bis etwa 185⁰C.

Als Lösungsmittel werden zweckmäßig hochsiedende Lösungsmittel, insbesondere hochsiedende Amide, tert. Amine oder Äther verwendet. Als Beispiele solcher Lösungsmittel können Diäthylanilin, Collidine, Lutidine, Phenyläthyläther und vorzugsweise Dimethylacetamid, Dimethylformamid und Chinolin verwendet werden. Es können jedoch auch Lösungsmittel mit einem niedrigeren Siedepunkt, wie etwa Schwefelkohlenstoff oder cyclische Äther wie Tetrahydrofuran oder Dioxan oder tert Amine wie Pyridin oder Triäthylamin verwendet werden, wobei

man in einem solchen Fall die Reaktion zweckmäßig unter Druck durchführt

Die Reaktion kann auch ohne Lösungsmittel in der Schmelze durchgeführt werden.
Man arbeitet zweckmäßig in einer Inertgas-Atmosphäre, beispielsweise unter Stickstoff.

Als Salze eines Thioderivates einer Carbonsäure werden zweckmäßig Salze starker Basen, beispielsweise Alkali- oder Erdalkalisalze und vorzugsweise Natrium- oder Kaliumsalze verwendet

Dia Art des Carbonsäureteiles ist nicht kritisch. Es können sowohl aliphatische als auch aromatische Carbonsäuren verwendet werden, sofern sie oberhalb 100⁰C stabil sind. Bevorzugte Salze von Tbioderivaten von Carbonsäuren sind die Natrium- und KaIiumsalze der Thioessigsäure und der Thiobenzoesäure. Besonders bevorzugt ist das Kaliumthioacetat

Die überführung des optisch aktiven (+)-Thiolactons in (+)-Biotin erfolgt durch Einführung der Carboxybutylseitenkette in an sich bekannter Weise.

Dies kann beispielsweise gemäß den folgenden Reaktionsscheinen I, II und III erfolgen:

Schema I

(D

(IV)

CH₂OR

CH₂OR₁

(VI)

R—N N-R

COOR₁

ACH

COOR₁

R—N N—R

COOR₁
COOR₁

HBr

HBi>

(VIII) Η—N_v N-H

( + )-Biotin

COOH

In den Formeln I, III und IV sind die Ringe A und B j cis-verknüpft. In den Formeln V, VI, VII und VIII sind die Wasserstoffatome in den Stellungen 6 a, 3 a und 4 cis-ständig. Der Rest R bedeutet jeweils die Benzylgruppe, R₁ Q-Q-AlkyJ und X Chlor oder Brom. A bedeutet ein Alkalimetallatom.

Die optisch aktiven Verbindungen der Formeln III, IV, V und VI sind neu.

Gemäß Schema I wird das (H-)-Thiolacton der Formel I mittels einer Grignard-Reaktion in die optisch aktive Verbindung der Formel III übergeführt. Die überführung dieser Verbindung in diejenige der Formel IV erfolgt mittels eines wasserabspaltenden Mittels wie z. B. Eisessig oder einer verdünnten Mineralsäure, wie beispielsweise Schwefelsäure. Die Verbindung der Formel IV wird durch katalytische Hydrierung, unter Verwendung von beispielsweise Raney-Nickel als Katalysator, in die Verbindung der Formel V übergeführt. Aus dieser Verbindung wird mit beispielsweise Bromwasserstoffsäure, die Methoxygruppe abgespalten, und man erhält die Verbindung der Formel VI. Diese Verbindung wird durch Behandlung mit einem Alkaliroetall-Dialkylmalonat, wie beispielsweise Natriumdiäthylmalonat, in die Verbindung der Formel VII übergeführt. Diese Verbindung wird verseift und nach Decarboxylierung und Debenzylierung erhält man das ( + )-Biotin der Forme! VIII.

Schema II

R-N

(VIII)

1. XMgCH₂CH₂CH₂CH₂MgX

(IX)

COOH

R-N A Ν—R

Pil)

COOH

H-N

^VCOOH

1 +!-Biotin

In den Formeln I₁IX und X sind die Ringe A und B cis-verknüpft. In den Formeln XI und VIII sind die Wasserstoffatome in den Stellungen 6 a, 3 a und 4 cis-ständig. Der Rest R bedeutet die Benzylgruppe und X Chlor oder Brom.

Die optisch aktiven Verbindungen der Formeln IX und X sind neu.

Gemäß Schema II wird das (+ )-ThioIacton der Formel I einer Grignard-Reaktion und anschließender Behandlung mit Kohlendioxid in die optisch aktive Verbindung der Formel IX übergeführt. Die

überführung dieser Verbindung in diejenige der Formel X erfolgt mittels eines wasserabspaltenden Mittels, wie z. B. Eisessig oder einer verdünnten Mineralsäure, beispielsweise verdünnter Schwefelsäure. Die Verbindung der Formel X wird durch katalytische Hydrierung, unter Verwendung von beispielsweise Raney-Nickel als Katalysator, in die Verbindung der Formel XI übergeführt. Durch Debenzylierung dieser Verbindung erhält man das (+)-Biotin ίο der Formel VIII.

Schema III

R-N A N-R _XMgCH₂CH₂CH₂CH₂OR₂ ^R~\^A /^ <X»>

CH₂OR₂

(XIII)

R-N A N-R

V/

H₂ + Kat.

R—N

N—R

(XIV)

\^B/VVCH₂OR^J

CH₂OR²

(XV)

(ViH) H-N Ν—Η

R—N Ν—R

COOH

(+ )-Biotin

709507/464

803

In den Formeln I,XII undXIII sind die Ringe A und B cis-verknüpft. In den Formeln XIV, XV, XVI und VIII sind die Wasserstoffatome in den Stellungen 6a, 3 a und 4 cis-ständig. Der Rest R bedeutet die Benzylgruppe, R² Benzyl oder C_rC₄-Alkyl und X Chlor oder Brom.

Die optisch aktiven Verbindungen der Formeln XII, XIII, XIV, XV und XVI sind neu.

Gemäß Schema III wird das ( + )-Thiolacton der Formel I mittels einer Grignard-Reaktion in die op- ro tisch aktive Verbindung der Formel XII übergeführt. Die überführung dieser Verbindung in diejenige der Formel XIII erfolgt mittels eines wasserabspaltenden Mittels wie z. B. Eisessig oder einer verdünnten Mineralsäure, wie beispielsweise Schwefelsäure. Die Verbindung der Formel XIII wird durch katalytische Hydrierung, unter Verwendung von beispielsweise Raney-Nickel als Katalysator, in die Verbindung der Formel XIV übergeführt. Die überführung der Verbindung der Formel XIV in die Verbindung der Formel XV erfolgt durch Behandlung mit Bromwasserstoffsäure in Eisessig. Die Umsetzung der Verbindung der Formel XV in die Verbindung der Formel XVI erfolgt mittels eines Alkalinretallcyanides, beispielsweise Natriumcyanid. Die Verbindung der Formel XVI wird durch Verseifung undDebenzylierung in das (+ )-Biotin der Formel VIII übergeführt.

Beispiel 1

50 g (+) - eis -1,3 - Dibenzyl - hexahydro -1 H - furo-[3,4-d]imidazol-2,4-dion und 20 g Kaliumthioacetat werden in 50 ml Dimethylacetamid unter Stickstoff 30 Minuten bei 150° C gerührt. Das Reaktionsgemisch wird abgekühlt und zwischen Wasser und Benzol verteilt. Die wäßrige Phase wird nochmals mit Benzol extrahiert und die benzolischen Phasen nochmals mit Wasser gewaschen. Nach dem Eindampfen der organischen Extrakte wird der Rückstand aus Isopropanol umkristallisiert, und man erhält 47,4 bis 48,4 g ( + )-cis-l,3-Diphenyl-hexahydro-1 H-thieno[3,4-d]imidazol-2.4-dion vom F. 125 bis 127° C; [*]? = +90,4° bis + 92,2° (c = 1 in Chloroform).

Das als Ausgangsmaterial verwendete ( + )-cis-1,3-Dibenzyl - hexahydro -1H - furo[3,4 - d]imidazol-2,4-dion kann wie folgt hergestellt werden:

77,5 g Cholesterin werden in 500 ml Benzol suspendiert. Zur Entfernung der Feuchtigkeit werden 135 ml Benzol abdestilliert. Man gibt sodann 45 g cis-l,3-Dibenzyl-hexahydro-1 H-furo[3,4-d]imidazol-2,4,6-trion hinzu und kocht 18 Stunden unter Rückfluß. Man kühlt dann ab und engt im Vakuum ein. Zur Entfernung des Benzols wird der Rückstand zweimal in 50 ml gelöst und das lösungsmittel jeweils wieder abdestilliert. Der Rückstand wird sodann in 450 ml Aceton bei 40^cC gelöst und mit 14,9 g Triethylamin versetzt. Die Temperatur steigt auf 50⁰C. Man läßt langsam auf 23° C abkühlen und filtriert die Kristalle ab {40 g). Nach Umkristallisation aus 650 ml Äthanol erhält man 30 g reines ( + J-cis-l^-Dibenzyl-S-fS'-cholesteryloxycarbonyl) - 2 - oxo - 4- imidazolidin - carbonsäure-triäthylaminsalz. [«]? = +8,4° {c = 5,0 in CHCl₃).

5,9 g Kaliumborhydrid und 6,075 g Lithiumchlorid werden über Nacht in 73 ml Tetrahydrofuran unter Stickstoff gerührt. Man erwärmt sodann auf 30 bis 35°C und tropft unter Rühren eine Lösung von 30 g {)-cis- l,3-Dibenzyl-5-(3'-cbolestery1oxycarbonyI)-

2 - 0x0 - 4 - imidazolidin - carbonsäure - triäthylaminsalz in 160 ml Tetrahydrofuran innerhalb von 2 Stunden bei einer Temperatur von höchstens 50° C hinzu. Anschließend kocht man 2 Stunden unter Rückfluß und destilliert dann 65 ml Tetrahydrofuran bei Normaldruck ab. Zum Rückstand gibt man langsam 73 ml Methanol, kocht dann V₂ Stunde unter Rückfluß, gibt 18,25 ml konz. Salzsäure dazu, kocht weitere 30 Minuten unter Rückfluß und destilliert dann die Lösungsmittel bei Normaldruck bis zu einem Volumen von 75 ml ab. Man gibt nun 250 ml Methanol hinzu, kocht 15 Minuten unter Rückfluß und läßt über Nacht bei 15°C stehen. Das ausgefallene Cholesterin wird filtriert, mit Wasser und Äthanol gewaschen und getrocknet. Es werden 13,75 g zurückgewonnen. Das Filtrat wird unter Vakuum auf 60 ml eingeengt, mit 75 ml Wasser vermischt und dreimal mit Chloroform extrahiert. Die Extrakte werden mit Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum eingedampft. Der Rückstand wird in 15 ml Äther aufgenommen und über Nacht bei 8⁰C stehengelassen. Man nitriert die Kristalle ab und wäscht sie mit Äther. Man erhält 11,2 g (+) - eis -1,3 - Dibenzyl - hexahydro -1H - furo[3,4 - d]-imidazol-2,4-dion. [*]? = + 57,2° (c = 1 in Benzol).

Beispiel 2

50 g (+ )- eis -1,3 - Dibenzyl - hexahydro -1 H - furo-L3,4-d]imidazol-2,4-dion werden mit 20 g Kaliumthioacetat in 50 ml Dimethylformamid 10 Minuten bei 145 bis 150'C gerührt. Nach Aufarbeitung gemäß Beispiel 1 erhält man 47,1g ( + )-cis-l,3-Dibenzyl-lH-hexahydro-thieno[3,4-d]imidazol-2,4-dion. Wi⁵ = +91,4° (c= HnCHCI₃).

Aus den Mutterlaugen konnten weitere 0,7 g gewonnen werden. [·*]{? = + 89,3

Beispiel 3

10 g (+) - eis -1,3 - Dibenzyl - hexahydro -1 H - furo-L3,4-d]imidazol-2,4-dion, 12 ml Chinolin und 4 g Kaliumthioacetat werden unter Stickstoff bei 175" C gerührt. In Abständen von 30 Minuten werden zwei weitere Portionen zu je 2 g Kaliumthioacetat zugegeben und nach der letzten Zugabe noch 30 Minuten bei 175 C gerührt. Nach dem Abkühlen des Gemisches werden 100 ml Benzol und 50 ml Wasser zugegeben. Die benzohsche Schicht wird abgetrennt und nacheinander mit Wasser, mit 20%iger Salzsäure und mit Wasser gewaschen. Die wäßrigen Lösungen werden jeweils noch einmal mit Benzol extrahiert. Die benzoiiscnen Losungen werden im Vakuum zur Trockne eingedampft und der Rückstand in 50 ml Isopropanol kristallisiert. Man erhält 7,05 g (+ )-cis-l,3-Dibenzylhexahydro-1 H-thieno[3,4-d]imidazol-2,4-dion vom F. 124 bis 125°C; ]>]? = + ₈9,0° (c = 1 in CHO₃)-

Durch Einengen der Mutterlauge erhält man weitere 1,2 g vom F. 122 bis 124°C; [*]? = +86,6°.

Beispiel 4

ri !,⁰J,⁽⁺*" ⁰^" ¹^ ■ Dibenzyl - hexahydro -1H - farolA4-d]imidazol-2,4-dion werden in einer zu Beispiel 3 analoger Weise umgesetzt, jedoch in 10 ml Diäfliylf?™ ff⁸« m Chinolin. Man erhält 8,0 g i+Hasl,J-Dibenzyl-hexahydro-1 H-thieno[3,4-d3aBidazol- £4-dion rom F. 126 bis 127°C; [*]i? = +90,1°

Aus der Mutterlauge können weitere 0,12 g kristallisiert werden.

Beispiel 5

10g ( + )-eis-1,3-Dibenzyl-hexahydro-1 H-furo-[3,4-d]imidazol-2,4-dion werden mit 4 g Kali umthioacetat in 12 ml 2,4,6-Trimethylpyridin I¹I₂ Stunden unter Stickstoff bei 175° C gerührt. Nach Aufarbeitung gemäß Beispiel 1, erhält man 6,9 g ( + )-cis-l,3-Dibenzyl - hexahydro -1 H - thieno[3,4 - d]imidazol - 2,4 - dion vom F. 125 bis 126° C.

Beispiel 6

5g (-t-)-eis-1,3-Dibenzyl-hexahydro- lH-furo-[3,4-d]imidazol-2,4-dion, 2 g Kaliumthioacetat und 6 ml Phenyläthyläther werden zusammen unter Stickstoff bei 175° C gerührt. In Abständen von 30 Minuten werden zwei weitere Portionen von je 1 g Kaliumthioacetat zugesetzt und nach der letzten Zugabe noch weitere 30 Minuten bei 175° C gerührt. Hierauf wird das Reaktionsgemisch abgekühlt, mit 150 ml Benzol versetzt und dreimal mit je 100 ml Wasser gewaschen. Die Lösungsmittel werden im Vakuum abdestilliert, der Rückstand aus Isopropanol kristallisiert und man erhält 2,7 g ( + )-cis-l,3-Dibenzyl-hexahydro-l H-thieno[3,4-d]imidazol-2,4-dion.

[*]S⁵ = + 86,1° (c = 1 in CHCl₃).

Beispiel 7

5 g (+) - eis -1,3 - Dibenzyl - hexahydro -1 H - furo-[3,4-d]imidazol-2,4-dion, 2 g Natriumthioacetat und 6 ml Diäthylanilin werden zusammen unter Stickstoff bei 175° C gerührt. In Abständen von 30 Minuten werden zwei weitere Portionen von je 1 g Natriumthioacetat zugegeben und nach der letzten Zugabe noch weitere 30 Minuten bei 175° C gerührt. Nach dem Abkühlen des Reaktionsgemisches wird dieses mit Wasser und Benzol versetzt, der benzolische Extrakt nacheinander mit 20%iger Salzsäure, mit Natriumbicarbonatlösung und mit Wasser gewaschen und das Benzol hierauf abgedampft. Der Rückstand wird aus Isopropanol kristallisiert und man erhält 2,98 g (+ )-cis- 1,3-Dibenzyl-hexahydro-1 H-thieno[3,4-d]-imidazol-2,4-dion.

Beispiel 8

45

10g ( + )-cis-l,3- Dibenzyl - hexahydro -1H - furo-[3,4-d]imidazol-2,4-dion, 6,2 g Kaliumthiobenzoat und 10 ml Dimethylacetamid werden zusammen 20 Minuten bei 140° C unter Stickstoff gerührt. Das Reaktionsgemisch wird gemäß Beispiel 1 aufgearbeitet und man erhält 7,8 g (+)-cis-l,3-Dibenzyl-hexahydrolH-thieno[3,4-d]imidAzol-2,4-dion vorn F. 123 bis 124° C.

Beispiel 9

55

5g (+)-cis-l,3- Dibenzyl - hexahydro -1H - raro-[3,4-d]imidazol-2,4-dion und 2 g Kaliumthioacetat werden in 100 ml Schwefelkohlenstoff tinter Stickstoff in einem Rührautoklav 12Standen auf 171 bis 181°C erwärmt Das Reaktionsgemisch wird im Vakuum zur Trockene eingedampft und der Rückstand in Benzol und Wasser aufgenommen. Die Phasen werden getrennt and die wäßrige Schicht nochmals mit Benzol extrahiert. Die benzolischen Extrakte werden noch zweimal mit gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen und anschließend im Vakuum zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird aus Isopropanol kristallisiert, und man erhält 3,62 g (+yds- IJ-Dibenzyl - hexahydro - 1H - thieno[3,4 - d]imidazol 2,4-dion vom Schmelzpunkt 124 bis 126° C.

Beispiel 10

2,5 g ( + ) - eis -1,3 - Dibenzyl - hexahydro -1H - furo [3,4-d]imidazol-2,4-dion und 1,0 g Kaliumthioaceta; werden unter Stickstoff bei 180⁰C gerührt. Je 30, 6( und 90 Minuten nach Beginn des Erhitzens werder drei weitere Portionen von je 0,5 g Kaliumthioacetal zugegeben. Nach einer weiteren ^l/₂ Stunde wird abgekühlt. Das Reaktionsprodukt wird in Benzol und verdünnter Salzsäure aufgenommen und die organische Phase mit Wasser neutral gewaschen. Das Benzol wird im Vakuum abdestilliert und der Rückstand aus 25 ml Isopropanol kristallisiert. Man erhält eine erste Portion von 1,52 g und nach dem Einengen der Mutterlauge eine zweite Portion von 0,12 g ( + )-cis-1,3 - Dibenzyl - hexahydro -1H - thieno[3,4- d]imidazol-2,4-dion.

Beispiel 11

Eine Lösung von Grignard-Reagens wird in 18,2 ml Tetrahydrofuran bei 60 bis 70^r C aus 1,03 g Magnesiumspänen und 4,05 g 1-Chlor-3-methoxypropan zubereitet. Diese Lösung wird zu einer auf 45° C vorgewärmten Lösung von 10 g ( + )-cis-l,3-Dibenzyl-hexahydro-1 H-thieno[3,4-d]imidazol-2,4-dionin 110ml Toluol zugetropft. Die Temperatur steigt auf etwa 62° C. Man läßt innerhalb von 2 Stunden auf Raumtemperatur abkühlen und gibt sodann unter Eiskühlung 22 ml Wasser und 5,5 ml konz. Salzsäure hinzu. Man trennt die Schichten, extrahiert die wäßrige Phase nochmals mit Toluol und wäscht die organischen Extrakte mehrmals mit Wasser. Die vereinten Toluolextrakte werden mit 25 ml Methanol verdünnt, mit 28%iger wäßriger Natriumhydroxid-Lösung alkalisch gestellt (pH 11) und 30 Minuten bei Raumtemperatur stehengelassen. Das Reaktionsgemisch wird mit Wasser versetzt, die wäßrige Phase abgetrennt und mehrmals mit Toluol extrahiert. Die Toluol-Extrakte werden mit Wasser neutral gewaschen, getrocknet und irn Vakuum zur Trockene eingedampft. Man erhält 9,98 g rohes ( + )-cis-l,3-Dibenzyl-4-hydroxy - 4 - (3 - methoxypropyl) - hexahydro -1H - thieno-[3,4-d]imidazol-2-on. Dieses kann aus Aceton-Äther-Petroläther kristallisiert werden: F. 114 bis 116°C; [*]? = + 89,2° (c = 1,0 in CHCl₃).

Man kocht die 9,98 g Rohprodukt in 100 ml Eisessig 2 Stunden unter Rückfluß. Man destilliert den Eisessig im Vakuum ab, nimmt den Rückstand in Benzol auf und wäscht diese Lösung mit Natriumbicarbonatlösung und mit Wasser. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels erhält man 9,45 g cis-1,3 - Dibenzyl - 4 - (3 - methoxypropyliden) - hexahydrolH-thieno[3,4-d]imidazol-2-on. [«]"= +222° (r = 1 in CHCl₃).

Diese Verbindung wird in 56 ml Methanol gelöst und in Gegenwart von etwa 9 g Raney-Nickel bei 35 bis 40° C unter etwa 40 atm Wasserstoffdruck hydriert. Nach Abtrennung des Katalysators wird die Lösung im Vakuum eingedampft Man erhält 8,6 g (—)-cis-1,3 - Dibenzyl - 4 - {3 - methoxypropyl) - hexafaydrothieno[3,4-d]imidazoI-2-on als OL [«]§*= -42,4° (c = 1,0 in CHa₃).

Diese Verbindung wird mit 14,5 ml 48%iger wäßriger Bromwasserstoffsäure unter intensivem Rühren 2 Stunden auf 90 bis 95° C erhitzt Es bfldet sich dae bräunlichgefärbte Lösung. Diese wird abgekühlt und

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mit Toluol extrahiert. Die wäßrige Phase wird im Vakuum eingedampft. Der Rückstand wird mit 50 ml Aceton aufgenommen. Es kristallisieren 6,78 g(-)-cis, eis -1,3 - Dibenzyl - 2 - oxo - decahydro - irnidazo[4,5 - c]-thieno[l,2-a]thioliumbromid aus. F. (Zers.) 206 bis 207⁰C; [α]? = -18,0°(c= 1,0in Methanol—Wasser 1:1). Durch Einengen der Mutterlaugen lassen sich weitere 0,23 g dieser Substanz in kristalliner Form gewinnen.

Zu einer auf 80° C gewärmten Suspension von 2,2 g Natriummethylat in 40 ml Toluol werden 8,74 g Malonsäurediäthylester zugetropft. Man rührt 1 Stunde bei dieser Temperatur, kühlt auf 60° C, gibt 6,16g (-)-cis,cis-1,3- Dibenzyl- 2 - oxo - deeahydroimidazo[4,5 - c]thieno[l,2 - a]thioliumbromid hinzu und kocht sodann 3 Stunden unter Rückfluß. Man kühlt auf Raumtemperatur ab, gibt 20 ml Wasser dazu und trennt die Phasen. Die organische Phase wird getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Der Rückstand wird unter Rühren mit 90 ml 48%iger Bromwasserstoffsäure zum Sieden erhitzt. Äthylbromid, Essigsäure und Benzylbromid, die im Laufe der Reaktion entstehen, werden zusammen mit einer kleineren Menge wäßriger Bromwasserstoffsäure abdestilliert. Im Gesamten wird das Reaktionsgemisch etwa 3V₂ Stunden auf 120 bis 126⁰C erwärmt. Sodann wird die wäßrige Bromwasserstoffsäure im Vakuum entfernt. Der Rückstand wird in 90 ml Wasser aufgekocht. Die heiße Lösung wird von öligem unlöslichem Material abdekantiert abgekühlt und im Eisschrank über Nacht stehengelassen. Die Kristalle von rohem ( + )-Biotin werden filtriert und mit Wasser und mit Aceton gewaschen. Man erhält ( + )-Biotin, welches aus Wasser umkristallisiert wird. F. 230 bis 232° C; H? = +90° ± 1° (c = 1 in 0,1 n-NaOH).

Beispiel 12

11,0g Magnesium werden mit 70 ml Diäthyläther und 70 ml Toluol überschichtet. Man tropft sodann eine Lösung von 24,9 g 1,2-Dibromäthan in 36 ml Diäthyläther innerhalb von etwa 20 Minuten unter Kühlung hinzu (Temperatur des Reaktionsgemisches 20 bis 28° C). Nach 45 Minuten wird eine Lösung von 16,9 g 1,4-Dichlorbutan in 36 ml Diäthyläther und 75 ml Toluol innerhalb von 25 Minuten zugetropft. Man rührt noch 105 Minuten weiter, kühlt die erhaltene Suspension auf -30 bis -40° C und tropft bei dieser Temperatur eine Lösung von 14,65 g ( + )-cis-l,3-Dibenzyl-hexahydro-lH-thieno[3,4-d]-imidazol-2,4-dion in 260 ml Toluol hinzu. Man rührt 1 Stunde weiter bei - 30 bis -40⁰C und leitet sodann zuerst 1 Stunde bei - 30 bis - 40° C und nachher 1 Stunde bei Raumtemperatur Kohlendioxid ein. Das Reaktionsgemisch wird sodann mit Eis und Salzsäure zerlegt Die organische Phase wird abgetrennt, mit Wasser gewaschen und zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird 40 Minuten mit 150 ml 5%iger Natriumcarbonat-Lösung geschüttelt. Ungelöste Neutralteile werden nut Essigester extrahiert. Die wäßrige Lösung wird mit Salzsäure auf pH 5,5 angesäuert und mit Essigester extrahiert Die Essigester-Extrakte werden mit Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum eingedampft. Man erhält 13,28 g rohe cis-5-(l,3-Dibenzyl-4-hydroxy-2-keto-hexahydro-1H-thieno[3,4-d]imidazolyl-4)-valeriansäure als in Chloroform rechtsdrehendes öl. 11,6g dieses Öls werden in 60 ml Eisessig 2 Stunden unter Rückfluß gekocht. Der Eisessig wird im Vakuum abdestilliert, der Rückstand wird in Toluol gelöst, und diese Lösung wire im Vakuum eingedampft. Das zurückbleibende ölige in Chloroform rechtsdrehende eis-1,3-Dibenzyl 4-(4-carboxybutyliden)-hexahydro-lH-thieno[3,4-d] imidazol-2-on wird in 80 ml Methanol gelöst und ir Gegenwart von Raney-Nickel bei 35 bis 4O⁰C untei 38 bis 40 atm Wasserstoffdruck hydriert. Der Katalysator wird abfiltriert und das Filtrat eingedampft Man erhält 10,3 g öliges rohes N,N-Dibenzyl-biotin

ίο welches in Chloroform linksdrehend ist.

10,3 g rohes Ν,Ν-Dibenzylbiotin werden in 100 nv 48%iger Bromwasserstoffsäure 5 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Es werden sodann 60 ml unter Teilvakuum abdestilliert, die restliche Lösung mit 230 ml Wassei verdünnt und 10 Minuten unter Rückfluß gekocht Die heiße Lösung wird von einem dunkelbrauner unlöslichen öl abdekantiert. Man kocht dieses öl abermals mit 80 ml Wasser aus und dekantiert. Es bleiben 2,9 g öl als unlöslicher Rückstand. Die wäßrigen Lösungen werden vereinigt, auf 50 ml eingeengt und 24 Stunden bei +5⁰C stehengelassen. Es kristallisieren 0.61g ( + )-Biotin, F. 225 bis 228⁰C [*]? = +86,0" (c = 1,0 in 0,1 n-NaOH). Das Filtral wird zur Trockene eingedampft und nochmals

3'_/2 Stunden in 100 ml 48%iger Bromwasserstoffsäure unter Rückfluß gekocht. Die Bromwasserstoffsäure wird im Vakuum entfernt und der Rückstand in 50 ml Wasser aufgenommen. Nach 24 Stunden bei +5° C kristallisieren 0,72 g ( + )-Biotin, F. 223 bis 225 C [*]? = + 83,2° (c = 1,0 in 0,1 n-NaOH). Das Filtral wird mit 2 g Natriumcarbonat versetzt und in diese Lösung bei etwa 10° C Phosgen eingeleitet bis zum pH 1. Aus dem Reaktionsgemisch kristallisieren übei Nacht 0,58 g ( + »-Biotin, F. 224 bis 226 C [>]? = + 85,5° (c = 1,0 in 0,1 n-NaOH).

Beispiel 13

Eine Lösung von Grignard-Reagens wird in 65 mi

Äther aus 1,8 g Magnesium und 9,18 g 4-Brom-1-methoxybutan zubereitet und innerhalb von 20 Minuten zu einer auf 50^cC erwärmten Lösung von 16,9 g ( + J-cis-U-Dibenzyl-hexahydro-lH-thieno-[3,4-d]imidazol-2,4-dion in 200 ml Benzol zugetropft Man rührt noch 1 Stunde weiter, kühlt sodann die Lösung ab und zerlegt das Reaktionsgemisch mit Eis und verdünnter Salzsäure. Die organische Phase wird abgetrennt und mit Wasser neutral gewaschen Nach dem Abdestillieren der Lösungsmittel im Vaku-

um erhält man 23,7 g cis-l,3-Dibenzyl-4-hydroxy· 4 - (4 - methoxybutyl) - hexahydro -IH- thieno[3,4 - d]-imidazol-2-on als öl. Dieses wird in einem Gemiscl aus 200 ml Methanol und 2 ml konzentrierter Schwefelsäure 1 Stunde unter Rückfluß gekocht Das Methanol

wird im Vakuum abdestilliert und der Rückstand is Benzol und Wasser aufgenommen. Die benzolische Lösung wird neutral gewaschen, getrocknet und zbj Trockene eingedampft Man erhält 21,4 g cis-U-Di· benzyl - 4 - (4 - methoxybutyliden) - hexahydro - 1H-

thienot3,4-d]imidazol-2-on als in Benzol rechtsdrehendes öl. 16,1 g dieses Öls werden in 160 ml Methanol gelöst und in Gegenwart von etwa 3Dg Raney-Nickd unter 25 bis 30 atm Wasserstoffdruck hydriert Da Katalysator wird abfiltriert und das Methanol im

Vakuum abdestilliert

Der Rückstand wird aus Isopropyläther kristalS-siert. Man erhält 11,6g (-)-cis-l,3-Dibeii^l· 4-(4-methoxybutyl)-hexahydro-1 H-tfaieno[3,4-d]-

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imidazol-2-on vom F. 87 bis 89' C; [\]? = "-41,4 (c = 1 in Benzol).

10 g (-) - eis - 1,3 - Dibenzyl - 4 - (4 - methoxybutyl)-hexahydro -1H - thienoP,4- d]imidazol - 2 - on werden in 100 ml einer 33%igen Lösung von Bromwasserstoffsäure in Eisessig gelöst und 60 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen. Man dampft sodann im Vakuum zur Trockene ein, nimmt den Rückstand in Benzol auf und wäscht die Lösung mehrmals mit Wasser, trocknet sie über Natriumsulfat und Chromatographien sie durch 150 g Aluminiumoxid der Aktivität III. Mit Benzol werden 8,4 g Substanz eluiert. Nach dem Auflösen dieses Eluats in Isopropyläther kristallisieren 5,0g (-)-cis-l,3-Dibenzyl-4-(4-brombutyl)-hexahydro - 1H - thieno[3,4 - d]imidazol - 2 - on. F. 78 bis 79°C; [«]? = -49,7° (c = 1 in Benzol). 5,0 g (-)-cis-l,3-Dibenzyl-4-(4-brombutyl)-hexahydro-1 H-thieno[3,4-d]imidazol-2-on werden in 25 ml Dimethylsulfoxid gelöst und mit 1,53 g Natriumcyanid

3 Stunden bei 80^cC gerührt. Nach dem Abkühlen des Reaktionsgemisches gibt man Benzol und Wasser dazu, trennt die Phasen und wäscht die benzolische Lösung mehrmals mit Wasser. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels im Vakuum wird der Rückstand in Isopropanol gelöst. Nach der Zugabe von n-Hexan kristallisieren über Nacht 4,35 g (-)-cis-l,3-Dibenzyl-

4 - (4 - cyanobutvl) - hexahydro -1H - thieno[3,4 - d]-imidazol-2-on. F. 95 bis 97^f C; [*]? = -56,8° (c = 1 in Benzol).

4,25g (-J-cis-N.N-Dibenzyl-biotin-nitril werden mit 125 ml 48%iger Bromwasserstoffsäure 3 Stunden auf Siedetemperatur erhitzt, wobei das sich bildende Benzylbromid laufend abdestilliert wird. Das Reaktionsgemisch wird mit Benzol extrahiert. Die wäßrige Phase wird im Vakuum eingedampft, der Rückstand in 300 ml Wasser heiß gelöst und heiß mit 1,2-Dichloräthan extrahiert. Die wäßrige Lösung wird eingeengt, und man erhält zwei Portionen von 1,25 g und 0,30 g ( + )-Biotin.

Beispiel 14

Eine Lösung von Grignard-Reagens wird durch Umsetzung von 7,5 g Magnesium mit 49,5 g 4-Benzyl-5 oxy-1-chlorbutan in 95 ml Tetrahydrofuran innerhalb von 50 Minuten bei etwa 70^c C zubereitet 84 ml dieser Lösung werden zu einer auf 50 C vorgewärmten Lösung von 33,8 g ( + )-cis-l,3-Dibenzyl-hexahydrolH-thieno[3,4-d]imidazol-2,4-dion in 300 ml Tetra-

hydrofuran zugetropft. Die Temperatur wird anschließend IV₂ Stunden bei 60° C gehalten. Sodann wird die Lösung im Vakuum konzentriert. Der Rückstand wird mit Toluol, Eis und Ammoniumchlorid-Lösung versetzt. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels erhält man 60,7 g rohes (- )-cis-l,3-Dibenzyl-4-(4-benzyloxybutyJ) - 4 - hydroxy - hexahydro -IH- thieno-[3,4-d]imidazol-2-on, welches sich aus Äther kristallisieren läßt. F. 89 bis 90'C; [*]{? = -5,5° (c = 1 in Benzol).

30g (-)-cis-l,3-Dibenzyl-4-(4-benzyloxybutyl)-4 - hydroxy - hexahydro -1H - thieno[3,4 - d]imidazol-2-on werden in 200 ml Methanol gelöst und nach Zugabe von 2,5 ml konz. Schwefelsäure 1 Stunde unter Rückfluß gekocht. Man neutralisiert anschließend mit

Natriumbicarbonat, filtriert und dampft das Filtrat ein. Man erhält 26,1 g ( + )-cis-l,3-Dibenzyl-4-(4-benzyloxybutyliden) - hexahydro - 1H - thieno[3,4 - d]-imidazol-2-on als ein in benzolischer Lösung rechtsdrehendes öl. Dieses wird in 150 ml Methanol gelöst und in Gegenwart von etwa 20 g Raney-Nickel unter 35 atm Wasserstoffdruck bei 35 bis 40⁰C hydriert. Der Katalysator wird abfiltriert und das Filtrat im Vakuum zur Trockne eingedampft. Man erhält 24 g (—) - eis -1,3 - Dibenzyl - 4 - (4 - benzyloxybutyl) - hexahydro-IH-thieno[3,4-d]imidazol-2-on als ein in Benzol linksdrehendes öl. Dieses wird in zu Beispiel 13 analoger Weise zu (-)-cis-l,3-Dibenzyl-4-(4-brombutyl) - hexahydro -1H - thieno[3,4 - d]imidazol - 2 - on und dann weiter zu (+ )-Biotin umgesetzt.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   l.(+)-cis-1,3- Dibenzyl-hexahydro-1 H-thieno-[3,4-d]imidazol-2,4-dion,

   2, Verfahren zur Herstellung von (+)-cis-l,3-Dibenzyl - hexahydro - 1H - thieno[3,4 - d]imidazol-2,4-dion, dadurch gekennzeichnet, daß man das optisch aktive (+)-Lacton der Formel