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Verfahren zur Herstellung von 2-Halogenmethyl-1,4-benzodiazepinen
Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung ist ein neues Verfahren zur Herstellung
von 2-Halogenmethyl-1,4-benzodiazepinen der Formel I
sowie deren Säureadditionsverbindungen, wobei R1 eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
R2 ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder die Trifluormethylgruppe, R3 ein Wasserstoffatom
oder ein Halogenatom und X Chlor oder Brom bedeuten.
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Als Halogenatome kommen für R2 und R3 vorzugsweise Fluor, Chlor oder
Brom in Frage. Als Alkylgruppen kommen Methyl, Äthyl, Propyl, Isopropyl, Butyl oder
sek.-Butyl in Frage.
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Verbindungen der Formel I sind Gegenstand der DT-OS 2 221 558.
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Die Substanzen besitzen watzolle pharmakologische Eigenschaften, die
sie als Tranquilizer kennzeichnen. Darüber hinaus stellen diese Verbindungen nützliche
Zwischenprodukte dar, aus denen sich weitere, bis dahin unbekannte Verbindungen
mit antikonvulsiven,
sedativen und muskelrelaxierenden, angstlösenden
und antiaggressiven Eigenschaften herstellen lassen, die als wertvolle Therapiemittel
bei der Behandlung psychisch gestörter Menschen verwendet werden können. Diese nützlichen
Substanzen erhält man nach der DT-OS 2 221 558 aus den Verbindungen der allgemeinen
Formel I beispielsweise dadurch, daß man den Rest X, der die obengenannte Bedeutung
hat, in bekannter Weise gegen die verschiedensten Gruppen, wie beispielsweise die
Hydroxylgruppe, die Alkoxylgruppe, die Cyangruppe, die Aminogruppe usw., austauscht.
Außerdem lassen sich die Verbindungen der allgemeinen Formel I nach der DT-OS 2
221 536 mit geeigneten Oxydationsmitteln in die Lactame der Formel II,
in der R1, R2 und R3 die obenangegebene Bedeutung haben, überführen. Unter diesen
Verbindungen befinden sich Substanzen mit anerkannter therapeutischer Nützlichkeit,
wie beispielsweise das 7-Chlor-2H-1 , 3-dihydro-1 -methyl-5-phenyl-1 , 4-benzodiazepin-2-on.
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Die angeführten Tatsachen machen deutlich, daß die 2-Halogenmethyl-1,4-benzodiazepine
der allgemeinen Formel I äußerst nützliche Eigenschaften besitzen und sich insbesondere
zur Herstellung wertvoller Arzneimittel eignen. Nach der DT-OS 2 221 558 kann man
diese Verbindungen beispielsweise durch Cyclisierung von Acyldiaminen der Formel
III,
in der R1, R2 und R3 die obenangegebene Bedeutung haben, mit Cyclisierungsmitteln
wie Phosphoroxidhalogeniden allein oder im Gemisch mit Phosphorpentoxid bzw. Phosphorpentachlorid
bei Temperaturen zwischen 100 und 150% herstellen.
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Das Eigenartige bei dieser Reaktion ist, daß unter den genannten Reaktionsbedingungen
eine Cyclisierung unter Ringverengung stattfindet und so die bis dahin unbekannten,
in 2-Stellung substituierten 1,4-Benzodiazepine der allgemeinen Formel I zugänglich
werden.
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Es wurde nun gefunden, daß man die 2-Halogenmethyl-1,4-benzodiazepine
der Formel I auch dadurch erhalten kann, daß man die Acyldiamine der Formel III,
in welcher R1, R2 und R3 die obenangegebene Bedeutung haben, mit Phosphorhalogeniden,
wie Phosphorpentachlorid oder Phosphorpentabromid, in einem inerten Lösungsmittel,
wie beispielsweise Benzol, Toluol, Tetrachlorkohlenstoff, 1,2-Dichloräthan oder
Chloroform, bei der Siedetemperatur dieser Lösungsmittel zu Imidoylhalogeniden der
Formel IV
in der R1, R2, R3 und X die obenangegebene Bedeutung haben, umsetzt, das Lösungsmittel
sowie das gebildete Phosphoroxidhalogenid abdestilliert, den Rückstand in einem
geeigneten inerten Lösungsmittel, wie Nitromethan, Nitroäthan, Sulfolan oder vorzugsweise
Nitrobenzol löst, die Imidoylhalogenide der Formel IV in Gegenwart von Lewis-Säuren,
welche als Friedel-
Crafts-Katalysatoren verwendet werden können,
wie Bortrifluorid, Bortrichlorid, Aluminiumchlorid, Aluminiumbromid, Titantetrachlorid,
Zinntetrachlorid, Antimonpentachlorid, Eisen(III)-chlorid oder Zinkchlorid, bei
Temperaturen zwischen 20 und 80 0C cyclisiert und die 2-Halogenmethyl-1,4-benzodiazepine
der Formel I in Form ihrer Basen oder Säureadditionsverbindungen isoliert.
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Die Aufarbeitung des Reaktionsproduktes sowie die Isolierung und Reinigung
der 2-Halogenmethyl-1,4-benzodiazepine der Formel I erfolgt in an sich bekannter
Weise. Man kann beispielsweise die Reaktionslösung durch Zugabe von Eis zersetzen
und die organische Phase von der wäßrigen Phase abtrennen. Anschließend kann man
aus der organischen Phase beispielsweise mit verdünnter Salzsäure die Hydrochloride
der Verbindungen extrahieren. Aus diesen Lösungen kann man durch Zugabe von Natriumhydroxidlösung
bis zur alkalischen Reaktion die freie Base abscheiden.
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Zur weiteren Reinigung kann man das 2-Halogenmethyl-1,4-benzodiazepin
der Formel I in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Äther, lösen, die
Lösung mit gesättigter * Kochsalzlösung waschen, trocknen, das Lösungsmittel abdestillieren,
den Rückstand mit einem geeigneten Lösungmittel, wie Aceton, aufnehmen und das Hydrochlorid
durch Zugabe einer Lösung von HCl-Gas in Äther ausfällen. Eine weitere Umkristallisierung
des Hydrochlorids aus einem geeigneten Lösungsmittel wie beispielsweise Äthanol,
Isopropanol, Aceton, Essigester oder auch Gemische dieser Lösungsmittel kann sich
anschließen.
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Gegebenenfalls kann man auch zur Reinigung der wie obenbeschrieben
gewonnenen Rohbase diese an der 1 bis 30flachen Menge Aluminiumoxid oder Kieselgel
geeigneter Aktivität mit Lösungmitteln, wie Benzol, Toluol, Äther, Chloroform in
üblicher Weise chromatographieren.
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In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn man die
Halogenierung
der Acyldiamine der Formel III zu den Imidoylhalogeniden der Formel IV in zwei Stufen
durchführt. Dieses kann dadurch erfolgen, daß man die Acyldiamine der Formel III
in welcher R1, R2 und R3 die obenangegebene Bedeutung haben, mit Halogenierungsmitteln,
wie Phosphoroxidchlorid, Phosphortrichlorid, Thionylchlorid, Phosphoroxidbromid
oder Phosphortribromid, in einem inerten Lösungsmittel, wie Benzol, Toluol, Xylol
oder 1,2-Dichloräthan, bzw. im überschüssigen Halogenierungsmittel bei Temperaturen
zwischen 20 und 80 0C in die Halogenacyldiamine der Formel V
in welcher R1, R2, R3 und X die obenangegebene Bedeutung haben, überführt, das Halogenierungsmittel
und das Lösungsmittel abdestilliert und den Rückstand, gegebenenfalls nach vorheriger
Reinigung durch Umkristallisieren, in einem inerten Lösungsmittel mit Phosphorhalogeniden,
wie Phosphorpentachlorid oder Phosphorpentabromid, umsetzt. Für diese Reaktion können
als Lösungsmittel beispielsweise 1,2-Dichloräthan, Tetrachlorkohlenstoff oder Chloroform
eingesetzt und Temperaturen zwischen 20 0C und der Siedetemperatur des Lösungsmittels
eingehalten werden.
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Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht z.B. darin, daß man durch eine
Zwischenreinigung des Halogenacyldiamins Nebenprodukte abtrennen kann.
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Gegenüber dem bekannten Verfahren hat das neue Verfahren den
Vorzug,
daß es bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden kann. Die Cyclisierung erfolgt
im allgemeinen innerhalb von 2 bis 4 Stunden. Durch die bis zu 20 Stunden verkürzte
Reaktionszeit treten weniger störende und die Ausbeute mindernde Nebenreaktionen
auf. In überzeugender Weise läßt sich dieses z.B.
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anhand des nachfolgenden Ausbeutevergleichs demonstrieren. Wird das
Acyldiamin der Formel VI
zum 1,4-Benzodiazepinderivat der Formel VII
nach dem Verfahren der DT-OS 2 221 558 cyclisiert, so erhält man diese Verbindung
mit einer Ausbeute von 25,5 %. Demgegenüber erhält man bei dem erfindungsgemäß durchgeführten
Beispiel 1 eine Ausbeute von 50,2 %, d.h. etwa die doppelte Ausbeute.
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Die folgenden Beispiele dienen zur Beschreibung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ohne es jedoch einzuschränken.
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Beispiel 1 20 g N1-(2'-Fluorbenzoyl)-N2-methyl-N2-(4'-chlorphenyl)-2-hydroxy-1,3-diaminopropan
vom Schmelzpunkt 105 - 1070C werden in 100 ml 1,2-Dichloräthan gelöst und mit 12,6
g Phosphorpentachlorid
2 Stunden unter Rückfluß gekocht. Dann werden
das Lösungsmittel und das gebildete Phosphoroxidchlorid im Vakuum abdestilliert.
Der Rückstand wird in 100 ml Nitrobenzolgelöst, mit 16,6g Aluminiumchlorid versetzt,
und vier Stunden auf 70 - 75 0C erwärmt. Nach dem Abkühlen wird die Reaktionslösung
auf Eis/Wasser (100 g/100 ml) gegossen und mit 200 ml Äther verdünnt. Nach Zugabe
von 50 ml konz.
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Salzsäure werden die Schichten getrennt und die organische Phase wird
dreimal mit je 50 ml Salzsäure (10 %) extrahiert. Die vereinigten, salzsauren, wässrigen
Lösungen werden mit 100 ml Äther extrahiert und anschließend unter Eiskühlung mit
Natronlauge (25 %) bis zur alkalischen Reaktion versetzt.
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Die sich abscheidende Base wird in 200 ml Äther aufgenommen, mit gesättigter
Kochsalzlösung gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren
des Lösungsmittels bleiben 15 g Rückstand, die in Aceton gelöst und mit einer Lösung
von HCl-Gas in Äther versetzt werden. Das ausgefallene Hydrochlorid wird aus Aceton
umkristallisiert. Es werden 11,1 g = 50,2 % 7-Chlor-1-methyl-2-chlormethyl-5-(2'-fluorphenyl)-1H-2,3-dihydro-1,4-benzodiazepinhydrochlorid
erhalten.
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Schmelzpunkt: 220 - 222 0C IR-Spektrum (in KBr):,N-H 2200-3000 cm
0 C=N 1621 cm 1 UV-Spektrum (in alkalischem CH3OH):Xmax = 236 mu max = 269 mu max
= 366 mP Nach der DT-OS 2 221 558 schmilzt eine andere Modifikation dieser Verbindung
von 161 - 165°C.
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In ähnlicher Weise werden bei Verwendung von N1-(2'-Chlorbenzoyl)-N,-methil-N
2- (4'-chlorphenyl)-2-hydroxy-1,3-diaminopropan vom Schmelzpunkt 113 - 1150C mit
Phosphorpentabromid
in 1,2-Dichloräthan sowie Aluminiumbromid in
Nitrobenzol 7-Chlor-1-methyl-2-brommethyl-5-(2' chlorphenyl)-1H-2,3-dihydro-1 ,4-benzodiazepin-hydrochlorid
erhalten.
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Schmelzpunkt: 186 - 18800.
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In ähnlicher Weise werden bei Verwendung von N1-(2n-TrifluormethylbenzOyl)-N2-methyl-N2-(4-chlorphenyl)-2-hydroxy-1,3-0
diaminopropan vom Schmelzpunkt 107-109 0 mit Phosphorpentachlorid in 1,2-Dichloräthan
sowie Aluminiumchlorid in Nitrobenzol 7-Chlor-1-methyl-2-chlormethyl-5-(2m-trifluormethylphenyl)-1H-2,3-dihydro-1,4-benzodiazepin
als ölige Base erhalten.
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IR-Spektrum (Öl):C=N 1640 cm 1.
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In ähnlicher Weise werden bei Verwendung von N1-(2'-Chlorbenzoyl)-N2-methyl-N2-(4
-fluorphenyl)-2-hydroxy-1 3-diaminopropan vom Schmelzpunkt 9294OC mit Phosphorpentachlorid
in 1,2-Dichloräthan sowie Aluminiumchlorid in Nitrobenzol 7-Fluor-1-methyl-2-chlormethyl-5-(2
-chlorphenyl)-1 H-2,3-dihydro-1 ,4-benzodiazepin-hydrochlorid erhalten.
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Schmelzpunkt: 180 - 18400.
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Beispiel 2 20 g N1-(2'-Chlorbenzoyl)-N2-methyl-N2-(4'-chlorphenyl)-2-hydroxy-1,3-diaminopropan
werden bei Raumtemperatur unter Kühlen mit Eis in 100 ml Phosphoroxidchlorid gelöst
und anschließend 5,5 Stunden auf 70°C erwärmt.
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Anschließend wird das Phosphoroxidchlorid im Vakuum abdestilliert.
Der Rückstand wird in 100 ml Chloroform gelöst und mit 100 g Eis und 100 ml Wasser
gut durchgerührt.
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Darauf wird die Chloroformlösung abgetrennt, zweimal mit Wasser gewaschen
und anschließend mit verdünnter Natronlauge (10 %) etwa 30 Minuten durchgerührt.
Die Chloroformphase wird abgetrennt, mit Wasser neutral gewaschen und über
Natriumsulfat
getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels wird der Rückstand aus 150
ml Toluol umkristallisiert. Es werden 17 g = 81 % N1-(2'-Chlorbenzoyl)-N2-methyl-N2-(4
' -chlorphenyl)-2-chlor-1,3-diaminopropan vom Schmelzpunkt 137 - 1390C erhalten.
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11 g dieser Verbindung werden in 50 ml 1,2-Dichloräthan gelöst und
mit 3,5 g Phosphorpentachlorid 3 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Dann werden das
Lösungsmittel und das gebildete Phosphoroxidchlorid im Vakuum abdestilliert. Der
Rückstand wird in 50 ml Nitrobenzol gelöst und mit 8,3 g Aluminiumchlorid 4 Stunden
auf 70 0C erwärmt. Die Aufarbeitung erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben. Aus der
Äther-/Nitrobenzolphase lassen sich 5,5 g Ausgangsprodukt zurückgewinnen.
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An Reaktionsprodukt werden 4,0 g = 62,8 f0 7-Chlor-1-methyl-2-chlormethyl-5-(2'-chlorphenyl)-1H-2,3-dShydro-1,4-benzodiazepinhydrochlorid,
bezogen auf umgesetztes Produkt, erhalten.
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Schmelzpunkt: 178 - 1800C IR-Spektrum (in KBr): # N- 2128 - 3125 cm
1 3 C = N 1642 cm UV-Spektrum (in alkalischem CH OH): #max = 233 mµ 3 max = max
= 270 mu max Xmax = 355 mP max In ähnlicher Weise werden bei Verwendung von N1-Benzoyl-N2-methyl-(4'-chlorphenyl)-2-chlor-1,3-diaminopropan
vom Schmelzpunkt 87 - 900C (erhalten aus dem N1-Benzoyl-N2 methyl-N2-(4'-chlorphenyl)-2-hydroxy-1,3-diaminopropan
vom Schmelzpunkt 136 - 1370C mit Phosphoroxidchlorid bei 70°C) mit Phosphorpentachlorid
in 1,2-Dichloräthan sowie Aluminiumchlorid in Nitrobenzol 7-Chlor-1-methyl-2-chlormethyl-5-phenyl-1H-2,3-dihydro-1
,4-benzodiazepin-hydrochlorid erhalten.
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Das Produkt kristallisiert mit 1 Mol Isopropanol.
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Schmelzpunkt: 110 - 1120C In ähnlicher Weise werden bei Verwendung
von N1-(2'-Fluorbenzoyl)-N2-äthyl-N2-(4'-chlorphenyl)-2-chlor-1,3-diaminopropan
(öliges Produkt, erhalten aus N1-(2'-Fluorbenzoyl)-N2-äthyl-N2-(4'-chlorphenyl)-2-hydroxy-1s3-diaminopropan
vom Schmelzpunkt 88 - 92 0C mit Phosphoroxidchlorid bei 700C) mit Phosphorpentachlorid
in 1,2-Dichloräthan sowie Aluminiumchlorid in Nitrobenzol 7-Chlor-1-äthyl-2-chlormethyl-5-(2'-fluorphenyl)-1H-2,3-dihydro-1,4~benzodiazepin
als ölige Base erhalten.
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IR-Spektrum (als Öl) : C = N 1640 cm In ähnlicher Weise werden bei
Verwendung von N1-(2'-Fluorbenzoyl)-N2-methyl-N2-phenyl-2-chlor-1 , 3-diaminopropan
(öliges Produkt, erhalten aus N1 -(2 -Fluorbenzoyl ) -N2-methyl-N2-phenyl-2-hydroxy-1,3-diaminopropan
vom Schmelzpunkt 89 - 91 0C mit Phosphoroxidchlorid bei 700C) mit Phosphorpentachlorid
in 1,2-Dichloräthan sowie Aluminiumchlorid in Nitrobenzol 1-Methyl-2-chlormethyl-5-(2'-fluorphenyl)-1H-2,5-dihydro-1,4-benzodiazepin
als ölige Base erhalten.
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IR Spektrum (Öl) : C = N 1640 cm 1 Beispiel 3 6,8 g N1-Benzoyl-N2-methyl-N2-(4'-chlorphenyl)-2-chlor-1,3-diaminopropan
vom Schmelzpunkt 87 - 90OC (erhalten aus dem N1-Benzoyl-N2-methyl-N2-(4o-chlorphenyl)-2-hydroxy-1,3-diaminopropan
mit Phosphoroxidchlorid bei 700C) werden in 35 ml 1,2-Dichloräthan gelöst und mit
4,3 g Phosphorpentachlorid 2 Stunden unter Rückfluß gekocht. Dann werden Lösungsmittel
und gebildetes Phosphoroxidchlorid im Vakuum abdestilliert. Der Rückstand wird in
35 ml Nitrobenzdgelöst und mit 4,8 ml Zinn(IV)-chlorid 4 Stunden auf 70°C erwärmt.
Nach dem Abkühlen wird die Reaktionslösung auf Eis/Wasser (100 g/100 ml) gegossen
und
mit konzentrierter Natronlauge bis zur alkalischen Reaktion versetzt. Die wäßrige
alkalische Lösung wird mit 200 ml Toluol extrahiert. Die Toluollösung wird viermal
mit 100 ml verdünnter Salzsäure (20 °/0) extrahiert. Dabei scheidet sich ein wasserunlösliches
Öl ab, das zusammen mit der wäßrigen Salzsäure mit konzentrierter Natronlauge unter
Kühlen bis zur alkalischen Reaktion versetzt wird. Dann wird die ausgeschiedene
Base mit Äther (je dreimal 100 ml) extrahiert. Die Ätherphase wird mit gesättigter
Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und der Äther im Vakuum
abdestilliert. Der Rückstand wird in Isopropanol aufgenommen und mit einer Lösung
von HCl-Gas in Äther versetzt. Das Hydrochlorid scheidet sich ab und wird aus Isopropanol
umkristallisiert. Es werden 3,1 g = 37 % 7-Chlor-1 -methyl-2-chlormethyl-5-phenyl-1H-2,
3-dihydro-1 4-benzodiazepinhydrochlorid erhalten. Die Substanz enthält 1 Mol Isopropanol.
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Schmelzpunkt: 110 - 1120C.
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Beispiel 4 10,1 g N1-(2'-Fluorbenzoyl)-N2-methyl-N2-(4'-chlorphenyl)-2-chlor-1,3-diaminopropan
vom Schmelzpunkt 88-900C (erhalten aus N1-(2'-Fluorbenzoyl)-N2-methyl-N2-(4'-chlorphenyl)-2-hydroxy-1,3-diaminopropan
mit Phosphoroxidchlorid bei 700C) werden in 50 ml 1,2-Dichloräthan mit 3,1 g Phosphorpentachlorid
2 Stunden unter Rückfluß gekocht. Dann werden Lösungsmittel und gebildetes Phosphoroxidchlorid
abdestilliert. Der Rückstand wird in 50 ml Nitrobenzol gelöst und mit 8,2 g Zinkchlorid
4 Stunden auf 700Cerwärmt. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben.
Es wird 7-Chlor-1-methyl-2-chlormethyl-5-(2 t -fluorphenyl)-1H-2,3-dihydro-1,4-benzodiazepin-hydrochlorid
erhalten.
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Schmelzpunkt: 220 - 2220C IR-Spektrum (in KBr):
2200 - 3000 cm 1 1621 cm-1