DE2715675C2 - - Google Patents
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Description
6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-dihydro
pyrido[2,3,-d]pyrimidin (I)
und die entsprechende Säure sind Synthese-Zwischenproduk
te, die insbesondere für die Herstellung der Pyromid
säure (acide pyromidique) (IIa) und der Pipemidsäure
(IIb) (acide pip´midique)
die synthetische antibakterielle Mittel darstellen, ver
wendet werden können.
Beim augenblicklichen Stand der Technik ist die Verwen
dung von 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-
dihydropyrido[2,3-d]pyrimidin (I) oder der entsprechenden
Säure für die Großherstellung der Verbindungen (IIa) und
(IIb) wirtschaftlich wenig interessant, da diese Verbin
dungen mit den bekannten Verfahren zur Herstellung der
Verbindung (I) nur mit mäßigen Ausbeuten erhalten werden
können.
Zur Zeit sind zwei Verfahren zur Herstellung von 6-Äthoxy
carbonyl-8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-dihydropyrido-
[2,3-d]pyrimidin (I) bekannt:
Beim ersten Verfahren wird das als Ausgangsmaterial
verwendete 4-Amino-2-methoxy-2-pyrimidin (III) mit
Äthyläthoxymethylenmalonat kondensiert (Stufe (a)), wobei
der 4-Pyrimidylaminomethylenmalonsäurediester (IV) in
einer Ausbeute von 59% erhalten wird. Die thermische
Cyclisierung dieses Diersters (Stufe (b)) führt zu
6-Äthoxycarbonyl-5-oxo-2-methoxy-5,8-dihydropyrido-
[2,3-d]pyrimidin (V) mit einer Ausbeute von 65%. Die
Alkylierung der Verbindung (V) mit Methyljodid (Stufe c)
ergibt den Ester (I) in einer Ausbeute von 74%. Die
Gesamtheit dieser Arbeitsschritte führt zum Ester (I) mit
einer Gesamtausbeute von etwa 30%, bezogen auf eingesetz
tes 4-Amino-2-methoxypyrimidin (III).
Außer der Tatsache, daß diese Ausbeute mäßig ist, sind
noch die Schwierigkeiten der Herstellung des Ausgangs
materials (III) zu berücksichtigen. 4-Amino-2-methoxy
pyrimidin (III) kann zweckmäßig nur nach zwei Verfahren
(a) und (b) hergestellt werden:
Beim Verfahren a wird das Ausgangsmaterial, Uracil (VI),
mit Phosphoroxychlorid behandelt, wobei 2,4-Dichlor
pyrimidin erhalten wird (Ausbeute 80 bis 90%). Diese
Verbindung ergibt durch Einwirkung von Ammoniak ein
Gemisch von 4-Amino-2-chlorpyrimidin (VIII) und 2-Amino-
4-chlorpyrimidin (IX). Durch Behandlung dieses Gemisches
mit Natriummethylat wird ein Gemisch der beiden entspre
chenden Methoxyderivate erhalten, aus dem 4-Amino-2-
methoxypyrimidin (III) in einer auf das dichlorierte
Derivat bezogenen Ausbeute isoliert werden kann, die
zwischen 40% (G.E. Hilbert und T.B. Johnson, J.Am.Chem.
Soc. 52 (1930) 1152-1157) und 60% (Karlinskaya und
K. Borison, Zhur Obshchei Khim 27 (1957) 2113-2114 -
C.A. 51, 7.379 f) variiert.
Die Herstellung von 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-
5-oxo-5,8-dihydropyrido[2,3-d]pyrimidin aus 4-Amino-2-
methoxypyrimidin, das nach dem vorstehend genannten Ver
fahren a hergestellt worden ist, kann nur zu einer Gesamt
ausbeute von mehr als 15%, bezogen auf das eingesetzte
Uracil, führen. Außerdem erfordert dieses Gesamtverfahren
hierbei sieben Stufen.
Beim Verfahren b zur Herstellung von 4-Amino-2-methoxy
pyrimidin (III) ist das Ausgangsmaterial 4-Amino-2,6-
dihydroxypyrimidin (XI), das mit Phosphoroxychlorid behan
delt wird und hierbei 4-Amino-2,6-dichlorpyrimidin (XII)
ergibt, das mit Natriummethylat behandelt wird und hierbei
zu 4-Amino-6-chlor-2-methoxypyrimidin (XIII) führt. Durch
Reduktion des letzteren mit Wasserstoff in Gegenwart von
Palladium wird 4-Amino-2-methoxypyrimidin (III) erhalten.
Die Gesamtausbeute der beiden Operationen variiert
zwischen 35% (G. Spiteller und M. Bretschneider, Monats
hefte für Chemie 32 (1961) 183-192) und 51,5% (W. Kloetzer
und J. Schant, Monatshefte für Chemie 94 (1963) 1178-1189).
Ausgehend von dem nach diesem Verfahren b hergestellten
4-Amino-2-methoxypyrimidin erfordert die Herstellung von
6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-dihydro
pyrido[2,3-d]pyrimidin somit sechs Stufen, und die auf die
Verbindung (XI) bezogene Gesamtausbeute überschreitet 15%
nicht.
Ferner ist das zweite bekannte Verfahren zur Herstellung
von 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-dihydro
pyrido[2,3-d]pyrimidin (I) eine Variante des ersten Ver
fahrens. Bei dieser Variante erhitzt man das 4-Chlor-2-
methoxypyrimidin (XIV) mit überschüssigem Äthylamino
methylenmalonat unter Druck auf 140°C, wobei Äthyl-N-
(2-methoxy-4-pyrimidyl)aminomethylenmalonat (IV) erhalten
wird. Die Aufeinanderfolge der Arbeitsschritte ist die
gleiche wie beim ersten Verfahren.
Diese Variante ist in der Literatur nicht beschrieben,
und das 4-Chlor-2-methoxypyridimin (XIV), das grundsätz
lich für diese Reaktion dient, wird nur in einer russi
schen Veröffentlichung genannt, die in Chemical Abstracts
von 1974 referiert wird (O.P. Shkruko, S.G. Baram,
V.P. Mamaev, Izv. Sib. Otd. Akad. Nauk, S.S.R. Khim.
Nauk 1973, 81-85 - C.A. 1974, 80, 59.913e). Dies ist
mit Sicherheit ein schwierig zugängliches Produkt.
In Eur. J. Med. Chem. - Chimica Ther. 9, 1974, 585-590
werden antibakterielle Derivate der 8-Alkyl-5-oxo-5,8-
dihydropyrido[2,3-d]pyrimidin-6-carbonsäuren und ein
Verfahren zu ihrer Herstellung beschrieben. Da die Her
stellung der Ausgangsverbindung 2-Alkyl-4-aminopyri
midin kompliziert und die Alkylierung von 6-Äthoxycar
bonyl-5-hydroxypyrido[2,3-d]pyrimidinen einige Schwie
rigkeiten bringt, wird in dieser Druckschrift vorge
schlagen, zur Herstellung der oben bezeichneten Verbin
dung 4-Chlor-5-äthoxycarbonylpyrimidinderivate, die in
2-Stellung mit einer H₃C-S- oder einer C₂H₅OOC-CH₂-S-
Gruppe substituiert sein können, mit einem N-Alkyl-β-
aminoäthylpropionat in einem apolaren Lösungsmittel
bei Raumtemperatur in Gegenwart eines tertiären Amins
zu kondensieren und den Ringschluß gemäß einer Dieckmann
Esterkondensation in Gegenwart von Kalium tert. Butylat
herbeizuführen. Das Ausgangsprodukt für die Reaktion,
5-Äthoxycarbonyl-4-chlorpyrimidin, wird durch Umsetzen
von POCl₃ mit 5-Äthoxycarbonyl-4-hydroxypyrimidin in
Gegenwart von Triäthylamin und 5-Äthoxycarbonyl-4-hy
droxypyrimidin selbst durch Kondensation von Formamidin
acetat und Äthylethoxymethylenmalonat in Gegenwart von
Natriumäthylat hergestellt. Dieses Ausgangsprodukt mit
dem Alkylthiosubstituenten ist ein wichtiges Zwischen
produkt in der Chemie der Pyrimidine, da der Alkylthio
substituent gegenüber zahlreichen chemischen Reaktionen
inert ist und man diesen Substituenten zu einem geeig
neten Zeitpunkt durch einen anderen ersetzen kann.
In dieser Hinsicht zeigen die Alkylthiosubstituenten
ein anderes Verhalten als Alkoxysubstituenten, die sich
beim Erwärmen umlagern oder leicht hydrolysiert werden
(HETEROCYCLIC COMPOUNDS. Vol. 6, Seiten 282-286).
In J. amer. chem. soc. 64 (1942), 794-798 wird die Syn
these von Derivaten der Pyrimidin-5-carbonsäure be
schrieben, wobei der Einsatz von Diäthyläthoxymethylen
malonat zur Kondensation mit Thioharnstoff (Ausbeute
85%) oder Benzylpseudothioharnstoff (Ausbeute 40%)
vorgeschlagen wird.
Aufgabe der Erfindung ist jedoch die Herstellung von
6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-dihydro
pyrido[2,3-d]pyrimidin nach einem Verfahren, das die
Erzielung einer hohen Ausbeute ermöglicht, die eine
wirtschaftliche Großherstellung gestattet.
Diese Aufgabe wird durch ein fünfstufiges Verfahren
zur Herstellung von 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-meth
oxy-5-oxo-5,8-dihydropyrido[2,3-d]pyrimidin gelöst.
In der ersten Stufe (A) werden als Ausgangsmaterialien
ein Salz von O-Methylisoharnstoff und eine anorganische
oder organische Säure verwendet. Die Verwendung des
technisch leicht herstellbaren neutralen O-Methyliso
harnstoffsulfats (XV) ist besonders zweckmäßig. Die
Kondensation dieses Salzes mit Äthyläthoxymethylen
malonat in Gegenwart eines Überschusses eines Alkali
hydroxyds führt zum entsprechenden Salz von 5-Äthoxy-
carbonyl-4-hydroxy-2-methoxypyrimidin (XVI), das durch
Neutralisation mit einer anorganischen oder organischen
Säure, vorzugsweise Essigsäure, freigesetzt wird.
In der zweiten Stufe (B) führt die Behandlung von
5-Äthoxycarbonyl-4-hydroxy-2-methoxypyrimidin mit einem
geeigneten Mittel zum 4-Chlor-5-äthoxycarbonyl-2-methoxy
pyrimidin (XVII), dessen Halogenatom sehr reaktionsfähig
ist.
In der dritten Stufe (C) führt die Umsetzung der letzt
genannten Verbindung (XVII) mit Äthyl-N-äthyl-β-amino
propionat zu (N-Äthyl-N-β-äthoxycarbonyläthyl)-4-amino-
5-äthoxycarbonyl-2-methoxypyrimidin (XVIII).
In der vierten Stufe (D) ergibt die Cyclisierung der
Verbindung (XVIII) nach Dieckmann unter der Einwirkung
eines Alkalialkoholats 6-Äthoxycarbonyl-8-methyl-2-
methoxy-5-oxo-5,6,7,8-tetrahydropyrido[2,3-d]pyrimidin
(XIX).
In der fünften Stufe (E) wird die letztgenannte Verbin
dung dehydriert, wobei 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-
methoxy-5-oxo-5,8-dihydropyrido[2,3-d]pyrimidin (I)
erhalten wird:
In den verschiedenen Stufen werden die Zwischenprodukte
in Ausbeuten zwischen 75 und 95% erhalten, so daß die
Gesamtausbeute für die Herstellung der Verbindungen (I)
zwischen 60 und 65% liegt.
Stufe A:
Die Kondensation des neutralen Sulfats von O-Methylisoharnstoff mit Äthyläthoxymethylenmalonat wurde bereits untersucht (H. Koppel, R. Springer, R. Robins und C.C. Cheng, J. Org. Chem. 27 (1962) 3614- 3617). Unter den Bedingungen, die von den genannten Ver fassern angegeben werden, die in wasserfreiem Medium in Methanol in Gegenwart von Natriummethylat arbeiten, wird die Hauptreaktion durch eine Umesterung kompliziert, die zum Schluß der Operation zum Methylester anstatt zum Äthylester (XVI) führt. Die Ausbeute ist mäßig (31%).
Die Kondensation des neutralen Sulfats von O-Methylisoharnstoff mit Äthyläthoxymethylenmalonat wurde bereits untersucht (H. Koppel, R. Springer, R. Robins und C.C. Cheng, J. Org. Chem. 27 (1962) 3614- 3617). Unter den Bedingungen, die von den genannten Ver fassern angegeben werden, die in wasserfreiem Medium in Methanol in Gegenwart von Natriummethylat arbeiten, wird die Hauptreaktion durch eine Umesterung kompliziert, die zum Schluß der Operation zum Methylester anstatt zum Äthylester (XVI) führt. Die Ausbeute ist mäßig (31%).
Von der Anmelderin wurde gefunden, daß das Verfahren
vorteilhafter in Wasser durchgeführt werden kann: Zu
einer wäßrigen Lösung von 1 Mol des neutralen Sulfats
von O-Methylisoharnstoff (Konzentration zwischen 5 und
10%) wird die entsprechende Menge (2 Mol) Äthyläthoxy
methylenmalonat gegeben. Das Gemisch wird kräftig gerührt,
um den zweiten Reaktionsteilnehmer in Emulsion zu halten.
Dann wird eine wäßrige Lösung eines Alkalihydroxyds
mit einer solchen Geschwindigkeit zugefügt, daß die
Temperatur des Gemisches zwischen 20 und 30°C bleibt.
Das Gemisch wird nach zwei Stunden bei normaler Tempera
tur gerührt, nachdem das alkalische Reagenz zugesetzt
worden ist. Bei Verwendung von Natriumhydroxyd als
Reaktionsteilnehmer wird das Natriumsalz des Esters
(XVI) im Medium ausgefällt, das nach beendeter Reaktion
durch Zusatz einer anorganischen oder organischen Säure
auf pH 5 eingestellt wird. Die erhaltene Lösung, die,
falls erforderlich, zur Entfernung einer geringen Menge
eines unlöslichen Bestandteils filtriert wird, wird mit
einem geeigneten Lösungsmittel, vorzugsweise einem mehr
fach halogenierten aliphatischen Kohlenwasserstoff,
insbesondere mit Chloroform extrahiert. Die organische
Lösung wird gewaschen, getrocknet und unter Vakuum einge
dampft, wobei praktisch reines 5-Äthoxycarbonyl-4-
hydroxy-2-methoxy-pyrimidin (XVI) in einer nahe bei 80%
liegenden Ausbeute zurückbleibt. Das Produkt kann noch
durch Umkristallisation aus einem geeigneten Lösungs
mittel, insbesondere Isopropanol, gereinigt werden.
Stufe B:
Die Überführung des 4-Hydroxyderivats (XVI) in die entsprechende 4-Chlorverbindung (XVII) ist eine klassische Reaktion in der Pyrimidinreihe. Eine ziemlich große Zahl verschiedener Verfahren ist für die Durchfüh rung einer solchen Umwandlung verfügbar. Im allgemeinen wird die Hydroxylverbindung mit Phosphoroxychlorid allein oder in Gegenwart von basischen Katalysatoren, z.B. Dimethylanilin, Diäthylanilin oder Triäthylamin, erhitzt. Zuweilen werden auch Gemische von Phosphor oxychlorid und Phosphorpentachlorid verwendet. Die Reaktionen können gegebenenfalls bei erhöhter Tempera tur durchgeführt werden, wobei im verschlossenen Rohr gearbeitet wird.
Die Überführung des 4-Hydroxyderivats (XVI) in die entsprechende 4-Chlorverbindung (XVII) ist eine klassische Reaktion in der Pyrimidinreihe. Eine ziemlich große Zahl verschiedener Verfahren ist für die Durchfüh rung einer solchen Umwandlung verfügbar. Im allgemeinen wird die Hydroxylverbindung mit Phosphoroxychlorid allein oder in Gegenwart von basischen Katalysatoren, z.B. Dimethylanilin, Diäthylanilin oder Triäthylamin, erhitzt. Zuweilen werden auch Gemische von Phosphor oxychlorid und Phosphorpentachlorid verwendet. Die Reaktionen können gegebenenfalls bei erhöhter Tempera tur durchgeführt werden, wobei im verschlossenen Rohr gearbeitet wird.
Im Falle der Verbindung (XVI) sind diese verschiedenen
Verfahren nicht anwendbar, weil sie entweder Ausbeuten,
die für eine großtechnische Durchführung zu niedrig sind,
ergeben oder die Reaktion nicht zulassen (Rückgewinnung
des Ausgangsprodukts oder seiner Hydrolysenprodukte
nach den bei einer solchen Reaktion üblichen Behandlun
gen).
Gemäß einem Merkmal der Erfindung läßt sich das 4-Chlor-
5-äthoxycarbonyl-2-methoxy-pyrimidin (XVII) leicht aus
der entsprechenden 4-Hydroxyverbindung (XVI) herstellen,
indem eine Suspension der letzteren in Dimethylformamid
mit Thionylchlorid behandelt wird.
Vorzugsweise wird von einer konzentrierten Suspension
ausgegangen, die beispielsweise hergestellt wird, indem
1 Gew.-Teil der Verbindung (XVI) in etwa 2 Raumteilen
Dimethylformamid gerührt wird. Dann wird schnell Thionyl
chlorid zugesetzt, das in einer Menge von 1 Mol pro Mol
des Hydroxylderivats verwendet werden kann. Um jedoch
eine vollständige und schnelle Reaktion zu gewährleisten,
wird dieser Reaktionsteilnehmer vorzugsweise im Über
schuß, z.B. in einer Menge von 1,5 Mol verwendet. Die
Reaktion ist exotherm, und das Derivat (XVI) geht in
Lösung. Man läßt die Reaktion bei gewöhnlicher Temperatur
in einer Zeit von 0,5 bis 1 Stunde bis zur Vollendung
verlaufen.
Das Reaktionsgemisch wird auf Eiswasser gegossen. Das
Reaktionsprodukt wird durch Extraktion mit einem geeigne
ten Lösungsmittel, insbesondere einem mehrfach halogenier
ten Kohlenwasserstoff oder einem niederen aromatischen
Kohlenwasserstoff, z.B. Benzol oder Toluol, extrahiert.
Nach dem Waschen mit Wasser und Trocknen hinterlassen
die eingedampften organischen Lösungen das Chlorderivat
(XVII) in Form eines Öls, das gegebenenfalls durch
Destillation unter hohem Vakuum gereinigt werden kann. Es
kristallisiert hierbei. Schmelzpunkt 28°-29°C. Die Aus
beute dieser Umwandlung (XVI)→(XVII) unter diesen
Bedingungen liegt nahe bei 95%.
Stufe C:
Die Reaktion zwischen dem Chlorderivat (XVII) und dem Äthyl-N-äthyl-β-aminopropionat wird ausgehend von äquimolaren Mengen der beiden Reaktionsteilnehmer in Gegenwart eines im leichten Überschuß verwendeten Akzep tors für die während der Reaktion gebildete Wasserstoff säure durchgeführt. Anorganische oder organische Akzep toren können verwendet werden. Vorzugsweise wird in einem Lösungsmittel, z.B. einem mehrfach halogenierten oder aromatischen Kohlenwasserstoff, insbesondere Benzol, in Gegenwart von Triäthylamin gearbeitet. Die Reaktion wird durch Erhitzen auf 50°C für 1 bis 2 Stunden vollendet.
Die Reaktion zwischen dem Chlorderivat (XVII) und dem Äthyl-N-äthyl-β-aminopropionat wird ausgehend von äquimolaren Mengen der beiden Reaktionsteilnehmer in Gegenwart eines im leichten Überschuß verwendeten Akzep tors für die während der Reaktion gebildete Wasserstoff säure durchgeführt. Anorganische oder organische Akzep toren können verwendet werden. Vorzugsweise wird in einem Lösungsmittel, z.B. einem mehrfach halogenierten oder aromatischen Kohlenwasserstoff, insbesondere Benzol, in Gegenwart von Triäthylamin gearbeitet. Die Reaktion wird durch Erhitzen auf 50°C für 1 bis 2 Stunden vollendet.
Der Diester (XVIII) wird in theoretischer Ausbeute nach
üblichen Verfahren isoliert. Er hat die Form eines Öls,
das nicht ohne Zersetzung destilliert werden kann und
unmittelbar für den nächsten Arbeitsschritt verwendet
wird.
Stufe D:
Die Cyclisierung des Diesters (XVIII) kann mit Kalium-tert.-butylat in einem aromatischen Kohlenwasser stoff durchgeführt werden. Es wurde jedoch festgestellt, daß es technisch vorteilhafter ist, mit Natriumäthylat in Lösung in Dimethylformamid zu arbeiten. Dieses alkali sche Mittel wird im leichten Überschuß (1,1 Mol pro Mol des eingesetzten Diesters) verwendet.
Die Cyclisierung des Diesters (XVIII) kann mit Kalium-tert.-butylat in einem aromatischen Kohlenwasser stoff durchgeführt werden. Es wurde jedoch festgestellt, daß es technisch vorteilhafter ist, mit Natriumäthylat in Lösung in Dimethylformamid zu arbeiten. Dieses alkali sche Mittel wird im leichten Überschuß (1,1 Mol pro Mol des eingesetzten Diesters) verwendet.
Es ist zweckmäßig, ein Äthylat zu verwenden, das durch
Auflösen der entsprechenden Menge Natrium in Äthanol und
anschließendes Abdampfen des Überschusses des Äthanols
frisch hergestellt worden ist. Das Äthylat wird in einer
solchen Menge Dimethylformamid gelöst, daß die Konzentra
tion des Äthylats zwischen 15 und 20% liegt. Der mit seinem
eigenen Volumen D.M.F. verdünnte Diester (XVIII) wird
zur Lösung des Äthylats mit einer solchen Geschwindigkeit
gegeben, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches zwi
schen 15 und 25°C bleibt. Nachdem bei gewöhnlicher Tempe
ratur 1 bis 2 Stunden gerührt worden ist, wird die Reak
tion beendet, indem 1 Stunde auf 50°C unter vermindertem
Druck erhitzt wird, um das während der Reaktion gebildete
Äthanol zu entfernen. Nach dem Abkühlen wird die Lösung
durch Zusatz der berechneten Menge einer anorganischen
oder organischen Säure, vorzugsweise Essigsäure, neutrali
siert. Das hierbei ausgefällte 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-
2-methoxy-5-oxo-5,6,7,8-tetrahydropyrido[2,3-d]pyrimidin
(XIX) wird abgenutscht, mit Wasser gewaschen und aus
einem geeigneten Lösungsmittel umkristallisiert. Es wird
in einer zwischen 80 und 90% liegenden Ausbeute erhalten.
Stufe E:
Die Überführung des Tetrahydroderivats (XIX) in 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-dihydro pyrido[2,3-d]pyrimidin durch aufeinanderfolgende Einwir kung von Brom und eines tertiären Amins wird in der oben dargelegten Weise vorgenommen, indem die Halogenierung in einem mehrfach halogenierten aliphatischen Kohlenwas serstoff, vorzugsweise Chloroform, durchgeführt wird. Die Dehydrohalogenierung wird vorzugsweise in einem alkoholischem Medium durchgeführt.
Die Überführung des Tetrahydroderivats (XIX) in 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-dihydro pyrido[2,3-d]pyrimidin durch aufeinanderfolgende Einwir kung von Brom und eines tertiären Amins wird in der oben dargelegten Weise vorgenommen, indem die Halogenierung in einem mehrfach halogenierten aliphatischen Kohlenwas serstoff, vorzugsweise Chloroform, durchgeführt wird. Die Dehydrohalogenierung wird vorzugsweise in einem alkoholischem Medium durchgeführt.
Das 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-dihydro
pyrido[2,3-d]pyrimidin ist durch die Reaktionsfähigkeit
der Methoxygruppe mit nucleophilen Reagentien, insbeson
dere sekundären Aminen, gekennzeichnet. Die so erhaltenen
Produkte können anschließend verseift werden und führen
zu den entsprechenden Säuren, von denen einige für ihre
antibakteriellen Eigenschaften bekannt sind.
Die Reaktion zwischen 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-
5-oxo-5,8-dihydro-pyrido[2,3-d]pyrimidin und einem sekun
dären Amin wird bei Temperaturen zwischen 50 und 100°C
durchgeführt. Die Reaktionsteilnehmer können in äquimola
ren Mengen verwendet werden, jedoch ist es häufig vorzu
ziehen, einen Überschuß (2 bis 5 Mol) des sekundären
Amins zu verwenden, insbesondere wenn sich dieses nach be
endeter Reaktion leicht entfernen läßt. Man kann ohne Lö
sungsmittel arbeiten, indem das durch Rühren homogenisier
te Gemisch der beiden Reaktionsteilnehmer auf eine geeig
nete Temperatur erhitzt wird. Es ist auch möglich, die
Reaktion in einem Lösungsmittel durchzuführen, das bei
oder über der gewünschten Reaktionstemperatur siedet. Die
Lösungsmittel eignen sich niedere Alkohole, aromatische
Kohlenwasserstoffe, Dialkylamide von niederen Säuren,
z.B. Dimethylformamid, und Dimethylacetamid. Dimethyl
sulfoxyd kann ebenfalls verwendet werden, jedoch ist
seine Verwendung auf Grund des Geruchs zu vermeiden, der
den Produkten durch die Nebenprodukte, die durch Zer
setzung des Dimethylsulfoxyds unter den Reaktionsbedingun
gen gebildet werden, verliehen wird.
Versuch I veranschaulicht einen Reaktionstyp dieser Art
mit Pyrrolidin. Aus dem erhaltenen Ester wird nach Ver
seifung die Piromidsäure (IIa) in ausgezeichneten
Ausbeuten erhalten.
Eine besonders interessante Anwendung des Esters (I) ist
seine Verwendung für die Herstellung der Pipemidsäure
(IIb) durch Umsetzung mit einem Überschuß (3 Mol) Pipera
zinhexahydrat ohne Lösungsmittel bei einer Temperatur von
80°C, wie in Versuch I beschrieben. Unter diesen Bedingun
gen ist die Bildung des Disubstituionsprodukts des Pipe
razins stark verringert. Durch Verseifung des rohen
Produkts der Reaktion und anschließendes Ansäuern mit
Essigsäure wird die Pipemidinsäure erhalten, die nach
der Reinigung in einer Ausbeute zwischen 80 und 90%
anfällt.
Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zur Herstel
lung von 4-Chlor-5-äthoxycarbonyl-2-methoxy-pyrimidin,
das ein wertvolles Zwischenprodukt für die Synthese von
6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-dihydro
pyrido[2,3-d]pyrimidin ist. Allgemein ist die Erfindung
auf ein Verfahren zur Herstellung von 4-Chlor-5-alkoxy
carbonyl-2-methoxy-pyrimidinen der Formel
in der R₁ ein niederer Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen ist,
gerichtet. Dieses Verfahren umfaßt die folgenden Stufen:
- A) Kondensation eines Salzes von O-Methylisoharnstoff und einer anorganischen oder organischen Säure mit einem Alkylalkoxymethylenmalonat der Formel in der R₁ die oben genannte Bedeutung hat, in einem wäßrigen Medium in Gegenwart eines Überschusses eines Alkalihydroxyds unter Bildung des entsprechenden Salzes eines 5-Alkoxycarbonyl-4-hydroxy-2-methoxy-pyrimidins und anschließende Neutralisation dieses Salzes durch Zugabe einer Mineralsäure oder organischen Säure, wobei dieses 5-Alkoxycarbonyl-4-hydroxy-2-methoxy-pyrimidin der Formel in der R₁ die oben genannte Bedeutung hat, frei wird.
- B) Zusammenführen dieser Verbindung, die in Dimethyl formamid suspendiert ist, mit Thionylchlorid bei gewöhn licher Temperatur unter Bildung des entsprechenden 4-Chlor-5-alkoxycarbonyl-2-methoxy-pyrimidins:
Im einzelnen umfaßt das Verfahren zur Herstellung von
4-Chlor-5-äthoxycarbonyl-2-methoxy-pyrimidin die folgen
den Stufen:
- A) Kondensation eines Salzes von O-Methylisoharnstoff und einer anorganischen oder organischen Säure mit Äthyl äthoxymethylenmalonat in einem wäßrigen Medium in Gegen wart eines Überschusses eines Alkalihydroxyds mit an schließender Neutralisation des gebildeten Salzes durch Zusatz einer anorganischen oder organischen Säure, wobei 5-Äthoxycarbonyl-4-hydroxy-2-methoxy-pyrimidin frei wird.
- B) Zusammenführen der letztgenannten, in Dimethylformamid suspendierten Verbindung mit Thionylchlorid bei gewöhnli cher Temperatur unter Bildung von 4-Chlor-5-äthoxy carbonyl-2-methoxy-pyrimidin.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter
erläutert.
Zu einer kräftig gerührten Lösung von 185 g (0,75 Mol)
des neutralen Sulfats von O-Methylisoharnstoff in 2,25 l
Wasser gibt man 324 g (1,5 Mol) Äthyläthoxymethylen
malonat. Der so erhaltenen Suspension gibt man
langsam unter ständigem Rühren eine Lösung von 120 g
(3 Mol) Natriumhydroxyd in 750 ml Wasser zu. Während der
Zugabe des alkalischen Reagenz (Dauer etwa 1,5 Stunden)
wird das Natriumsalz von 5-Äthoxycarbonyl-4-hydroxy-2-
methoxy-pyrimidin ausgefällt. Die dicke Masse wird noch
2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt.
Unter weiterem Rühren wird durch Zusatz von Essigsäure
auf pH 5 eingestellt. Die Fällung geht in Lösung. Ein
leichter unlöslicher gelatinöser Anteil wird in Gegen
wart von Diatomeenerde abfiltriert. Die klare Lösung wird
mit Chloroform (1,25 l) extrahiert. Die durch Dekantieren
abgetrennte organische Phase wird mit Wasser gewaschen
und getrocknet (MgSO₄).
Durch Abdampfen des Lösungsmittels unter vermindertem
Druck werden 229 g (Ausbeute 77%) 5-Äthoxycarbonyl-4-
hydroxy-2-methoxy-pyrimidin erhalten, das durch Umkri
stallisation aus Isopropanol gereinigt wird. Schmelzpunkt
146°C.
Elementaranalyse für C₈H₁₀N₂O₄ (Molekulargewicht 198,18)
Berechnet: C 48,48 H 5,09 N 14,14
Gefunden: C 48,51 H 5,10 N 13,90
Berechnet: C 48,48 H 5,09 N 14,14
Gefunden: C 48,51 H 5,10 N 13,90
99 g (0,5 Mol) 5-Äthoxycarbonyl-4-hydroxy-2-methoxy-2-
pyrimidin werden in 200 ml Dimethylformamid (D.M.F.)
suspendiert. Dem Gemisch werden unter Rühren 89 g (0,75 Mol)
Thionylchlorid in etwa 5 Minuten zugesetzt. Der
Feststoff geht unter Erhitzen in Lösung. Die homogene
Lösung wird noch 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt.
Das Gemisch wird langsam unter Rühren in ein Gemisch von
Eis (250 g) und Wasser (1 l) gegossen. Nach erneutem Rühren
für 15 Minuten wird das Reaktionsprodukt zweimal mit je
400 ml Benzol extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden
mit verdünnter Natriumbicarbonatlösung und dann mit
Wasser gewaschen und getrocknet (MgSO₄). Durch Einengen
unter vermindertem Druck wird 4-Chlor-5-äthoxycarbonyl-2-
methoxypyrimidin in Form eines Öls in einer Menge von
101,6 g erhalten (Ausbeute 94%).
Das Öl wird durch Vakuumdestillation gereinigt. Siede punkt 120°C/0,9 mm Hg. Das Destillat kristallisiert. Schmelzpunkt 26-28°C.
Das Öl wird durch Vakuumdestillation gereinigt. Siede punkt 120°C/0,9 mm Hg. Das Destillat kristallisiert. Schmelzpunkt 26-28°C.
Elementaranalyse für C₈H₉ClN₂O₃ (Molekulargewicht 216,5)
Berechnet: C 44,34 H 4,16 N 12,93
Gefunden: C 44,18 H 4,33 N 12,88
Berechnet: C 44,34 H 4,16 N 12,93
Gefunden: C 44,18 H 4,33 N 12,88
101,6 g (0,47 Mol) des gemäß Beispiel 1 herge
stellten 4-Chlor-5-äthoxycarbonyl-2-methoxypyrimidins
werden in 500 ml Benzol und 51 g (0,5 Mol) Triäthylamin
gelöst. Das Gemisch wird gerührt und außen mit einem
Wasserbad gekühlt. Dann werden langsam 73 g (0,5 Mol)
Äthyl-N-äthyl-β-aminopropionat zugesetzt (Dauer der
Zugabe 45 Minuten). Die Temperatur des Reaktionsgemisches
steigt von 20° auf 49°C. Die Reaktion wird abgeschlossen,
indem 2 Stunden auf 50°C erhitzt wird. Nach dem Abkühlen
wird das Gemisch zweimal mit je 500 ml Wasser gewaschen.
Die organische Phase wird getrocknet (MgSO₄). Durch
Abdampfen des Lösungsmittels wird (N-Äthyl-N-β-äthoxy
carbonyläthyl)-4-amino-5-äthoxycarbonyl-2-methoxy
pyrimidin in Form eines Öls in quantitativer Ausbeute von
152,3 g erhalten.
Stufe D:
12,6 g Natrium werden in 500 ml absolutem Äthanol gelöst. Überschüssiges Lösungsmittel wird unter verminder tem Druck bei 50°C in trockener Stickstoffatmosphäre abgedampft. Das zurückbleibende Natriumäthylat wird in 250 ml Dimethylformamid gelöst. Die Lösung wird gerührt. Bei gewöhnlicher Temperatur wird eine Lösung von 152 g (0,47 Mol) (N-Äthyl-N-β-äthoxycarbonyläthyl)-4-amino-5- äthoxycarbonyl-2-methoxypyrimidin in 160 ml D.M.F. zuge setzt. Während der Zugabe (etwa 15 Minuten) wird das Gemisch von außen so gekühlt, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches zwischen 20 ung 25°C bleibt. Das Gemisch wird eine Stunde bei Umgebungstemperatur gerührt und dann zur Entfernung des in der Reaktion gebildeten Äthanols 1 Stunde auf 50°C unter vermindertem Druck (15 mm Hg) erhitzt.
12,6 g Natrium werden in 500 ml absolutem Äthanol gelöst. Überschüssiges Lösungsmittel wird unter verminder tem Druck bei 50°C in trockener Stickstoffatmosphäre abgedampft. Das zurückbleibende Natriumäthylat wird in 250 ml Dimethylformamid gelöst. Die Lösung wird gerührt. Bei gewöhnlicher Temperatur wird eine Lösung von 152 g (0,47 Mol) (N-Äthyl-N-β-äthoxycarbonyläthyl)-4-amino-5- äthoxycarbonyl-2-methoxypyrimidin in 160 ml D.M.F. zuge setzt. Während der Zugabe (etwa 15 Minuten) wird das Gemisch von außen so gekühlt, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches zwischen 20 ung 25°C bleibt. Das Gemisch wird eine Stunde bei Umgebungstemperatur gerührt und dann zur Entfernung des in der Reaktion gebildeten Äthanols 1 Stunde auf 50°C unter vermindertem Druck (15 mm Hg) erhitzt.
Nach dem Abkühlen wird das Gemisch mit einem Eiswasser
bad gekühlt und mit 33 g (0,55 Mol) Essigsäure und dann
mit 2 l Wasser versetzt. Während dieser Maßnahmen wird
darauf geachtet, daß die Temperatur des Reaktionsgemi
sches zwischen 15 und 25°C bleibt.
Das ausgefällte Reaktionsprodukt wird abgenutscht, mit
Wasser gewaschen und getrocknet. Hierbei werden 113,6 g
(Ausbeute 87%) 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-
5,6,7,8-tetrahydropyrido[2,3-d]pyrimidin erhalten, das
durch Umkristallisation aus Äthanol gereinigt wird.
Schmelzpunkt 118°C.
Elementaranalyse für C₁₃H₁₇N₃O₄ (Molekulargewicht 279,29)
Berechnet: C 55,90 H 6,14 N 15,05
Gefunden: C 56,24 H 6,28 N 14,80
Berechnet: C 55,90 H 6,14 N 15,05
Gefunden: C 56,24 H 6,28 N 14,80
Stufe E:
102 g (0,366 Mol) 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2- methoxy-5-oxo-5,6,7,8-tetrahydropyrido[2,3-d]pyrimidin und 37 g (0,366 Mol) Triäthylamin werden in 750 ml Chloro form gelöst. Das Gemisch wird bei Umgebungstemperatur gerührt und mit einer Lösung von 80 g Brom in 350 ml Chloroform versetzt (Dauer der Zugabe 1,5 Stunden). Das Gemisch wird noch 1 Stunde bei Umgebungstemperatur ge rührt, worauf der größere Teil des Lösungsmittels unter vermindertem Druck abgedampft wird. Der Rückstand wird in 550 ml Äthanol aufgenommen. Der Lösung wird unter Rühren in 15 Minuten eine Lösung von 74 g (0,732 Mol) Triäthylamin in 100 ml Äthanol zugesetzt. Die Reaktion ist exotherm. Nach erfolgter Zugabe des Triäthylamins kristallisiert das Reaktionsprodukt im Medium.
102 g (0,366 Mol) 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2- methoxy-5-oxo-5,6,7,8-tetrahydropyrido[2,3-d]pyrimidin und 37 g (0,366 Mol) Triäthylamin werden in 750 ml Chloro form gelöst. Das Gemisch wird bei Umgebungstemperatur gerührt und mit einer Lösung von 80 g Brom in 350 ml Chloroform versetzt (Dauer der Zugabe 1,5 Stunden). Das Gemisch wird noch 1 Stunde bei Umgebungstemperatur ge rührt, worauf der größere Teil des Lösungsmittels unter vermindertem Druck abgedampft wird. Der Rückstand wird in 550 ml Äthanol aufgenommen. Der Lösung wird unter Rühren in 15 Minuten eine Lösung von 74 g (0,732 Mol) Triäthylamin in 100 ml Äthanol zugesetzt. Die Reaktion ist exotherm. Nach erfolgter Zugabe des Triäthylamins kristallisiert das Reaktionsprodukt im Medium.
Das Gemisch wird unter Rühren erhitzt, um das restliche
Chloroform abzudestillieren, und dann 30 Minuten am
Rückflußkühler erhitzt. Das Lösungsmittel wird unter
vermindertem Druck abgedampft. Nach dem Abkühlen wird
der Rückstand in 500 ml Wasser aufgenommen. Die Fällung
wird abgenutscht, mit Wasser gewaschen und unter vermin
dertem Druck getrocknet. Hierbei werden 92 g (Ausbeute
90,5%) rohes 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-
5,8-dihydropyrido[2,3-d]pyrimidin vom Schmelzpunkt 149°C
erhalten. Nach Umkristallisation aus 650 ml Methanol
werden 81,3 g (Ausbeute 80%) des reinen Produkts erhal
ten, das einen Schmelzpunkt von 152°C hat und mit dem
in der Literatur beschriebenen Produkt identisch ist.
Elementaranalyse für C₁₃H₁₅N₃O₄ (Molekulargewicht 277,27)
Berechnet: C 56,31 H 5,45 N 15,16
Gefunden: C 56,19 H 5,58 N 14,90
Berechnet: C 56,31 H 5,45 N 15,16
Gefunden: C 56,19 H 5,58 N 14,90
Die folgenden Versuche I und II veranschaulichen die
Herstellung von zwei antibakteriellen Mitteln, der
Piromidsäure (acide piromidique) und der Pipemid
säure (acide pip´medique) aus dem gemäß Beispiel 2
hergestellten Produkt.
5,9 g 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-
dihydropyrido[2,3-d]pyrimidin, 4,6 g Pyrrolidin und 12 g
Toluol werden 2 Stunden bei 90°C gehalten. Nach dem Ab
kühlen wird das Gemisch mit 100 ml Wasser versetzt. Die
Fällung wird abgenutscht und mit Wasser gewaschen. Nach
dem Trocknen werden 5,5 g 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl-5-
oxo-2-pyrrolidin-5,8-dihydropyrido[2,3-d]pyrimidin er
halten. Nach Umkristallisation aus Äthanol schmilzt
das Produkt bei 202°C. Es ist mit dem in der Literatur
beschriebenen Produkt identisch.
Durch Verseifen dieses Esters (5,5 g) am Rückflußkühler
in einer alkalischen Lösung (0,8 g NaOH und 40 ml Was
ser) und Ansäuern wird die entsprechende Säure (Piromid
säure, Schmelzpunkt 322°C) erhalten, die mit dem in
der Literatur beschriebenen Produkt identisch ist.
23 g (0,12 Mol) Piperazinhexahydrat werden in einem
Kolben auf 80°C erhitzt. Die geschmolzene Masse wird
gerührt, wobei 11,1 g (0,04 Mol) 6-Äthoxycarbonyl-8-
äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-dihydropyrido[2,3-d]pyrimidin
zugesetzt werden. Das Gemisch wird 1 Stunde bei 80°C
gerührt. Nach dem Abkühlen wird die Masse in 50 ml
Wasser aufgenommen und mit einer Lösung von 1,8 g
Natriumhydroxyd in 40 ml Wasser versetzt. Das Gemisch
wird 3 Stunden bei Umgebungstemperatur gerührt. Ein
geringer unlöslicher Anteil wird abfiltriert. Die
Lösung wird durch Zugabe von Essigsäure auf pH 6,5
eingestellt. Die Fällung wird abgenutscht und mit
Wasser gewaschen. Zur Reinigung wird sie in einer
Lösung von Essigsäure (10 ml) in Wasser (50 ml) ge
löst. Die leicht trübe Lösung wird mit Tierkohle (1 g)
versetzt, gerührt und dann filtriert. Unter Rühren
wird sie mit 20%igem Natriumhydroxyd auf pH 7 einge
stellt.
Die gebildete Fällung wird abgenutscht, mit Wasser
und dann mit Äthanol gewaschen und bei 100°C unter
vermindertem Druck getrocknet. Hierbei werden 10,4 g
(Ausbeute 86%) 8-Äthyl-5-oxo-2-piperazinyl-5,8-dihy
dropyrido[2,3-d]-6-pyrimidincarbonsäure (Pipemid
säure) vom Schmelzpunkt 264°C erhalten. Diese Säure
ist mit dem in der Literatur beschriebenen Produkt
identisch.
Claims (7)
1. 4-Chlor-5-alkoxycarbonyl-2-methoxypyrimidine der
Formel
in der R₁ ein niederer Alkylrest mit 1 bis 4 C-
Atomen ist.
2. 4-Chlor-5-äthoxycarbonyl-2-methoxypyrimidin.
3. Verfahren zur Herstellung der 4-Chlor-5-alkoxy
carbonyl-2-methoxypyrimidine aus Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden
Stufen umfaßt:
- A) Kondensation eines Salzes von O-Methyliso harnstoff und einer anorganischen oder orga nischen Säure mit einem Alkylalkoxymethylen malonat der Formel in einem wäßrigen Medium in Gegenwart von überschüssigem Alkalihydroxid unter Bildung des entsprechenden Salzes von 5-Alkoxycarbo nyl-4-hydroxy-2-methoxypyrimidin und Neutra lisation dieses Salzes durch Zusatz einer an organischen oder organischen Säure, wobei man das 5-Alkoxycarbonyl-4-hydroxy-2-methoxypyrimi din freisetzt und
- B) in Berührung bringen dieser Verbindung, die in Dimethylformamid suspendiert ist, mit Thionyl chlorid bei Umgebungstemperatur und Bildung des entsprechenden 4-Chlor-5-alkoxycarbonyl-2- methoxypyrimidins.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß R₁=Ethyl ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, da
durch gekennzeichnet, daß man als O-Methyliso
harnstoffsalz das neutrale Sulfat von O-Methyl
isoharnstoff in einer Menge von 1 Mol Sulfat pro
2 Mol Alkyläthoxymethylenmalonat verwendet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß man in der Stufe B
das Thionylchlorid in einer Menge von wenigstens
1 Mol pro Mol Hydroxylderivat verwendet.
7. Verfahren zur Herstellung von 6-Äthoxycarbonyl-8-
äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-dihydropyrido[2,3-d]
pyrimidin der Formel
dadurch gekennzeichnet, daß man ausgeht von
4-Chlor-5-äthoxycarbonyl-2-methoxypyrimidin
und die folgenden Stufen durchführt:
- C) Umsetzung dieser Verbindung mit Äthyl-N-äthyl- β-Aminopropionat zu (N-Äthyl-N-β-äthoxycarbo nyläthyl)-4-amino-5-äthoxycarbonyl-2-methoxy pyrimidin der Formel
- D) Cyclisierung des Pyrimidins in Gegenwart eines Alkalialkoholats zu 6-Äthoxycarbonyl-8-äthyl- 2-methoxy-5-oxo-5,6,7,8-tetrahydropyrido[2,3-d] pyrimidin der Formel
- E) Halogenierung dieser Verbindung und anschließen de Dehydrohalogenierung des erhaltenen Produkts unter Bildung des gewünschten 6-Äthoxycarbonyl- 8-äthyl-2-methoxy-5-oxo-5,8-dihydropyrido[2,3-d] pyrimidins durch aufeinanderfolgende Einwirkung von Brom in einem halogenierten Kohlenwasser stoff als Medium und eines tertiären Amins in einem alkoholischen Medium.
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