DE2730341A1

DE2730341A1 - Verfahren zur herstellung von heterocyclischen verbindungen

Info

Publication number: DE2730341A1
Application number: DE19772730341
Authority: DE
Inventors: Janis Vasilevskis
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1976-07-12
Filing date: 1977-07-05
Publication date: 1978-01-26
Also published as: AT368503B; CH629495A5; IT1143742B; FR2358407B1; FR2358407A1; BE856676A; ATA495277A; NL7707737A; GB1582466A; US4130712A; GB1582467A; JPS539790A

Description

Patentanwälte

Dr. Franz Lederer Dipl.-Ing. Reiner F. Meyer 8000 München 80

Lucile Gfihn-Stf. 22. TeL (089) 4729«

5, Juli 1977 2730341

RAN 4227/46

F. HofFmann-La Rochc & Co. Aktiengesellschaft, Basel/Schweiz Verfahren zur Herstellung von heterocyclischen Verbindungen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von heterocyclischen Verbindungen, insbesondere von Thiophenderivaten der allgemeinen Formel

R-N N-R

—C

OR

worin R niederes Acyl und R. Wasserstoff, niederes Alkyl oder niederes Acyl darstellen,

und von Biotin, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine Verbindung der allgemeinen Formel

709884/074·

Cot/28.6.1977

R-N N-R

worin R und R. die obige Bedeutung haben, reduziert, oder, dass man eine Verbindung der allgemeinen Formel _.

R-N N-R

IU

UL, _

worin R und R, die obige Bedeutung haben,

katalytisch hydriert und dass man zur Herstellung von Biotin eine so erhaltene Verbindung hydrolysiert.

Biotin (Vitamin H) spielt eine bedeutsame Rolle in vielen CO₉ bindenden Reaktionen. Zusätzlich spielt Biotin eine bedeutende Rolle als Wachstumsfaktor bei Geflügel. Die relative Schwierigkeit Biotin aus natürlichen Quellen zu isolieren, hat seit jeher das Interesse an Syntheseverfahren angespornt. So sind auch viele Biotinsynthesen aus der Literatur bekannt. Ein gemeinsames Problem der meisten dieser Synthesen ist jedoch, dass gewöhnlich an irgendeinem Punkt die Notwendigkeit für die Reduktion eines ungesättigten Zwischenproduktes, gewöhnlich eines Thiophen-

709884/0740

Zwischenproduktes, auftritt. Im Hinblick auf die Anwesenheit von Schwefel in dem Thiophenring, stellt die Katalysatorvergiftung sofern katalytische Reduktionsraethoden angewandt werden, ein beachtliches Problem dar. Viele Lösungen sind bereits vorgeschlagen worden, jedoch bleibt das Problem des Schwefelverlustes und damit zusammenhängende Ausbeuteverluste an Biotin sowie Katalysatorvergiftung bestehen.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird nun ein Verfahren bereitgestellt, gemäss welchem es möglich ist, die notwendige Hydrierung von Biotin-Zwischenprodukten ohne die vorhergehend geschilderten Probleme durchzuführen, und zwar durch Diacylierung dieser Zwischenprodukte vor der Reduktion,

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck "niederes Alkyl" geradkettige oder verzweigte Alkylgruppen mit 1-6 Kohlenstoffatomen. Beispiele solcher niederen Alkylgruppen sind: Methyl, Aethyl, Propyl usw.. Der Ausdruck "niederes Acyl" bedeutet Acylgruppen mit 1-6 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Acetyl, Propionyl, Butyryl und dergleichen. Der Ausdruck "niedere Alkancarbonsäure" bedeutet niedere Alkancarbonsäuren mit 1-6 Kohlenstoffatomen. Der Ausdruck "Halogen oder Halogenid" bedeutet Brom, Chlor, Jod und Fluor. Der Ausdruck "Alkalimetall" bedeutet Natrium, Kalium und Lithium. Der Ausdruck "Erdalkalimetall" bedeutet Calcium, Barium und Magnesium.

Die Reduktion einer Verbindung der obigen Formel ΪΙ kann entweder durch katalytische Hydrierung oder auf chemischem Wege erfolgen.

Die bei der katalytischen Hydrierung verwendbaren Katalysatoren können sein: Raney-Nickel, Raney-Cobalt, fein verteiltes Platin, Platin auf Kohle, Platinoxyd, Palladium auf Kohle, Salze von Palladium und Komplexe hiervon. Typische Palladiumverbindungen welche verwendet werden können sind Pd(OH)₂/C, Pd/C, Pd(S)/C,der Dibenzylidenacetonkomplex von Palladium π-Allylkomplexen von Palladiumhalogeniden vorzugsweise

709884/0741

der Chloride, der Dimethylglyoximkomplex von Palladium, der 2,6-Diaminopyridinkomplex von Palladium, usw. Wie bereits vorhergehend erwähnt, stellt die Entschwefelung mit daraus folgender Verminderung der Ausbeute immer ein Problem bei der Reduktion von ungesättigten schwefelhaltigen Verbindungen dar. Es wurde nun gefunden, dass die Diacylierung, vorzugsweise die Diacetylierung, ungesättigter Biotinvorläufer das Entschwefelungsproblem stark reduziert. Dies ist um so beachtlicher, im Hinblick darauf, dass Pd/S Katalysatoren nun auch verwendet werden können.

Die katalytische Reduktion einer Verbindung der Formel II zu einer Verbindung der Formel I kann durch Behandlung dieser Verbindung mit irgendeinem der vorhergehend erwähnten Katalysatoren in einem Lösungsmittel, bei einer Konzentration von etwa 0,1 - etwa 10 Gewichtsprozent der Verbindung der Formel II zu Lösungsmittel durchgeführt werden. Die gewöhnlich verwendeten Lösungsmittel sind: Wasser, niedere Alkanole, vorzugsweise Methanol, niedere Alkancarbonsäuren oder deren Anhydride, vorzugsweise Essigsäure oder Essigsäureanhydrid. Die Reduktionstemperatur kann zwischen etwa Raumtemperatur und 115 C variieren, vorzugsweise beträgt sie etwa 85° C. Die Reaktion kann auch bei niedrigeren oder höheren Temperaturen durchgeführt werden, wobei jedoch ersteres langsamere Reaktionszeiten zur Folge hat und letzteres zu Zersetzungen oder sehr stark verfärbten Produkten führen kann. Der Druck kann zwischen etwa 4,O8 und etwa 136 Atmosphären variieren.

Ein deutlicher Vorteil des geschilderten Hydrierungsverfahrens liegt darin, dass der Katalysator, insbesondere die Palladiumverbindungen wieder verwendet werden können. Einige Palladiumverbindungen können bis zu zwanzigmal wieder verwendet werden, bei nur geringem oder keinem Verlust der Aktivität. Der Vorteil eines derartigen Verfahrens ist offensichtlich. Die anscheinend grössere Aktivität der Palladiumsalze ist möglicherweise, ohne dass dies jedoch einer speziellen Theorie entspricht, eine Folge der Bildung von kleinen Palladiumkristallen

709884/074·

Jr-

Es wurde auch gefunden, dass Platin auf Kohle und Platinoxyd sehr geeignete Hydrierkatalysatoren sind. Insbesondere ist Platinoxyd bevorzugt.

Die katalytische Reduktion einer Verbindung der Formel II ergibt ein Produkt, in welchem das gewünschte cis-Isomere gegenüber dem epi-Isomeren in einem Verhältnis von etwa 20:1 vorherrscht. Falls optische Aktivität in Stellung 2 des Ringes existiert, erhält man etwa 95% reines d- oder 1-Biotin.

Die Verbindungen der Formel II können auch auf chemischem Wege reduziert werden, unter Verwendung von Hydriden in starken Säuren. Die Hydride welche verwendet werden können müssen solche sein, die die Doppelbindung reduzieren, jedoch nicht die Substituenten R abhydrolysieren. Typische derartige Hydride sind beispielsweise: Triäthylaminoborane, Trichlorsilane und Trialkylsilane, vorzugsweise Triäthylsilan. Die verwendbaren starken Säuren sind beispielsweise solche wie: HCl, H₃PO₄, CX₃COOH, CHX₂COOH oder CH₂XCOOH, worin X Halogen darstellt, vorzugsweise Chlor oder Fluor.

Es wurde gefunden, dass eine derartige chemische Reduktion von mono- oder diacylierten Verbindungen der Formel II das Verhältnis von eis- zu epi-Biotin verbessert, im Vergleich zur Reduktion von nicht-acylierten Verbindungen der Formel V. Wenn eine Verbindung der Formel II diacyliert ist, so beträgt das Verhältnis von eis- zu epi-Biotin mehr als 6:1.

Die katalytische Hydrierung einer Verbindung der Formel III zu einer Verbindung der Formel I kann unter den gleichen Bedingungen durchgeführt werden, wie vorhergehend für die katalytische Hydrierung einer Verbindung der Formel II beschrieben wurde. Bei dieser Hydrierung muss jedoch der Reaktionsdruck

3O wenigstens 37,4 Atmosphären betragen.

709884/0748

Die Verbindungen der Formel I können durch Hydrolyse in Biotin übergeführt werden. Diese Hydrolyse kann unter herkömmlichen Bedingungen unter Verwendung von wässrigem oder alkoholischem Ammoniak, Alkalimetallcarbonaten oder Hydroxyden erfolgen. Hierbei ist Natrium das bevorzugte Alkalimetall. Erdalkalimetallbasen können ebenfalls verwendet werden. Die Hydrolyse erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen etwa Raumtemperatur und der Rückflusstemperatur des Lösungsmittels.

Die Verbindungen der obigen Formeln II und III sind neue Verbindungen und als solche ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Die Verbindungen der Formel II können hergestellt v/erden durch Dehydratisierung einer Verbindung der allgemeinen Formel

H-N N-H

IV

worin R. die obige Bedeutung hat, zu einer Verbindung der Formel

H-N N-H

OR₁ worin R, die obige Bedeutung hat.

709884/0740

Diese Dehydratisierung kann unter sauren Bedingungen in Gegenwart eines Dehydratisierungsmittels, wie P₂ ⁰S' SOCl₂, H₃SO₄, H₃PO₄, aktiviertem Aluminiumoxyd und einem niederen Alkancarbonsäureanhydrid, vorzugsweise Essigsäureanhydrid, bei einer Temperatur von etwa O⁰C- 75° C erfolgt. Die Reaktion wird normalerweise bei Atmosphärendruck durchgeführt, vorzugsweise unter Inertgasatmosphäre, wie beispielsweise unter Stickstoff.

Eine Verbindung der Formel V kann durch Acylierung in eine Verbindung der Formel II übergeführt werden. Dies erfolgt vorzugsweise in einem niederen Alkancarbonsäureanhydrid, vorzugsweise Essigsäureanhydrid, bei einer Temperatur von etwa 8O° C bis zum Siedepunkt des Lösungsmittels, vorzugsweise bei etwa 115° C.

Die Verbindungen der Formel II können auch direkt aus den Verbindungen der Formel IV, unter Verwendung der gleichen Bedingungen wie für die Herstellung der Verbindungen der Formel II aus den Verbindungen der Formel V, erhalten werden. Gewünschtenfalls, kann die Reaktion in einem Lösungsmittelgemisch aus niederer Alkancarbonsäure und niederem Alkancarbonsäureanhydrid durchgeführt werden. Jedoch ist die Verwendung eines niederen Alkancarbonsäureanhydrides bevorzugt.

Wenn eine Verbindung der Formel IV oder V acyliert wird, erhält man eine Verbindung der Formel II, worin R, niederes Acyl bedeutet. Eine derartige Verbindung kann in eine Verbindung der Formel II, worin R, Wasserstoff bedeutet durch herkömmliche saure Hydrolysemethoden übergeführt werden. Niedere Alkancarbonsäuren, vorzugsweise Essigsäure, können bei dieser Hydrolyse verwendet werden.

Die Verbindungen der Formel II können auch als Ester, vorzugsweise als Methylester erhalten werden, durch Behandlung von Verbindungen der Formel V, worin R. Wasserstoff bedeutet, mit einem niederen Alkanol in Gegenwart eines sauren Katalysators

709884/0748

it

und anschliessende Acylierung. Bei der Veresterung verwendbare typische saure Katalysatoren sind beispielsweise: H₂SO-, HCl, p-Toluolsulfonsäure, H₃PO₄ und dergleichen. Der spezifische erhaltene Ester ist abhängig von dem verwendeten niederen Alkanol, beispielsweise erhält man bei Verwendung von Methylalkohol den Methylester usw..

Die Verbindungen der Formel III können hergestellt werden durch Behandlung einer Verbindung der Formel

H-N N-H

VI

worin R, die obige Bedeutung hat, mit einem niederen Acylanhydrid in gleicher Weise und unter den gleichen Bedingungen wie bei der Ueberführung einer Verbindung der Formel V zu einer Verbindung der Formel II.

In den folgenden Beispielen sind alle Temperaturen in C angegeben.

709884/07Af

Beispiel 1

Herstellung von l,3-Diacetyl-2,3,4,6-tetrahydro-2-oxothieno[3,4-d]imidazol-4-pentancarbonsäureanhydrid (N,N¹-Diacetyldehydrobiotin-acetanhydrid).

20 g 6a-Hydroxy-2-oxo-hexahydro-lH-thieno[3,4-d]imidazol-4-pentancarbonsäure (Hydroxybiotin) (77 mMol), reich an 1-Isomerem, werden zu 130 ml destilliertem Essigsäureanhydrid gegeben. Die Lösung wird unter Inertgasatmosphäre während 4,5 Stunden auf 115 C erhizt. Die erhaltene dunkelbraune Lösung wird von Acetanhydrid befreit und man erhält ein dunkles OeI. Diese Mischung wird dreimal mit Chloroform/Toluol gewaschen und man erhält 29,92 g eines braunen kristallinen Produktes. Eine gewisse Menge Lösungsmittel ist immer noch in diesem Produkt eingeschlossen. Das Rohprodukt wird nochmals in 65 ml Chloroform gelöst und auf 110 ml Silicagel gegeben. Die Elution erfolgt mit 500 ml Chloroform. Entfernung des Lösungsmittels ergibt 22,45 g eines cremefarbenen kristallinen Produktes, mit einer Ausbeute von 87%.

Beispiel 2

Herstellung von l,3-Diacetyl-2,3,4,6-tetrahydro-2-oxothieno[3,4-d]imidazol-4-pentancarbonsäureanhydrid (N,N'-Diacetyldehydrobiotin-acetanhydrid).

45,6 g (190 mMol) Dehydrobiotin, reich an d-Isomerem, werden in 750 ml Methanol gegeben. Das Gemisch wird zum Rückfluss erhizt bis alle Feststoffe gelöst sind. Hierauf werden 5 g Norit A Aktivkohle zugegeben und die Lösung weitere 1 1/2 Stunden am Rückfluss erhizt. Die Aktivkohle wird abfiltriert, wobei die Lösung heiss gehalten wird. Die Kristallisation erfolgt sofort und ist bei etwa o°C beendet. Man erhält

709884/0749

zunächst 41,75 g Dehydrobiotin. Die Entfernung des Lösungsmittels bis zu 100 ml ergibt weitere 1,36 g farbloses Dehydrobiotin und somit insgesamt 43,11 g (95%) gereinigtes Dehydrobiotin.

Das umkristallisierte Dehydrobiotin v/ird in 260 ml destilliertem Essigsäureanhydrid gelöst. Die Lösung wird während 4,5 Stunden bei 115 C erhizt. Das orangenfarbene Reaktionsgemisch wird unter Vakuum vom Lösungsmittel befreit. Das Produkt wird weitere zweimal mit 200 ml Toluol gereinigt und man erhält ein kristallines Material. 60,7 g stellen quantitative Ausbeute dar, da Dehydrobiotin zum Einschliessen von Lösungsmittel neigt und das Produkt leicht hydrolysiert ist.

Beispiel 3

Herstellung von l,3-Diacetyl-2,3,4,6-tetrahydro-2-oxothieno[3,4-d]imidazol-4-pentancarbonsäure (N,N¹-Diacetyl-dehydrobiotin).

60,7 g (180 mMol) N,N'-Diacetyl-dehydrobiotin-acetanhydrid und etwas N,N-Diacetyl-dehydrobiotin werden in 85 ml Methylenchlorid gelöst und mit 250 ml Eisessig versetzt. Die Lösung wird auf 35 - 40°C erhizt, unter Inertgasatmosphäre, und dann mit 6,5 ml (360 mMol) Wasser versetzt. Die Reaktion wird während 5 Stunden nach der Wasserzugabe fortgesetzt. Weitere 3,25 ml (180 mMol) Wasser werden dann zugesetzt und die Reaktion weitere 2 Stunden fortgesetzt. Das Lösungsmittel wird dann unter Vakuum entfernt, wobei ein lederfarbenes kristallines Produkt zurückbleibt. Das Produkt wird nochmals in Toluol gelöst und das Lösungsmittel wiederum entfernt. Das Produkt wird unter Hochvakuum getrocknet und man erhält 50,5 g Feststoffe.

709884/074»

ir

25 g dieser Feststoffe werden in 6O ml heissem Chloroform gelöst. Diese Lösung wird auf eine 8O ml Silicagel-Kolonne (Typ 6O) aufgebracht und mit ca. 5OO ml Chloroform eluiert und man erhält 24,27 g schwach weisse Feststoffe. Der Rest des Produktes wird in gleicher Weise behandelt und man erhält insgesamt 48,89 g rohes Produkt. Die Umkristallisation aus 185 ml heissem Methylenchlorid/85 ml Hexan ergibt zunächst 30,33 g und dann nochmals IO,Ol g (Ausbeute 80%)) Produkt. Die restlichen 20% können in weiteren Umkristallisationen weiter verwendet werden.

IO Beispiel 4

Herstellung von l,3-Diacetyl-hexahydro-2-oxo-thieno[3,4-d] imidazo1-4-pentancarbonsäure-acetanhydrid (N ,N'-Diacetylbiotin-acetanhydrid).

In ein 5O ml Glasgefäss werden 2,5 g frisches 5% Palladium/ Kohle gegeben. Der Katalysator wird mit Essigsäureanhydrid angefeuchtet. 2,5 g Ν,Ν'-Diacetyl-dehydrobiotin-acetanhydrid, reich an 1-Isomerem, werden zugesetzt. Das Gemisch wird mit Essigsäureanhydrid auf 50 ml aufgefüllt. Das Gemisch wird in einen Autoklav bei 3O,6 Atmosphären und 85° während 6 Stunden hydriert. Nach dem Abkühlen wird der Katalysator abzentrifugiert, gewaschen und nochmals abzentrifugiert. Die Lösungen werden eingeengt und zurückbleibende geringe Mengen an Palladium/Kohle werden durch Celit abfiltriert. Das Lösungsmittel wird wiederum entfernt und man erhält 2,27 g eines farblosen Oeles (Ausbeute 91%).

Beispiel 5

Herstellung von 1,3-Diacetyl-hexahydro-2-oxo-thieno[3,4-d] imidazol-4-pentancarbonsäure-acetanhydrid (N,N'-Diacety1-biotin-acetanhydrid).

5g feuchtes Raney-Nickel werden abgewogen und in 4O ml Methanol aufgeschlemmt. Der Katalysator wird zentrifugiert

-JHP-

und das Methanol abdekantiert. Der Katalysator wird dann in 40 ml destilliertem Acetanhydrid aufgeschlemmt. Nach Abzentrifugierung und Abdekantierung des Acetanhydrides wird der Katalysator in ein 50 ml Glasgefäss gegeben. Dann werden 2,5 g Ν,Ν'-Diacetyl-dehydrobiotin in das Gefäss gegeben und das Gesamtvolumen auf 50 ml gebracht durch Zugabe von Acetanhydrid.

Die Hydrierung wird durchgeführt in einem Autoklaven bei 57,8 Atmosphären Wasserstoff und 85 C während 13 Stunden. Nach dem Abkühlen wird die Lösung über Celit dekantiert. Der Katalysator wird mit weiteren 50 ml Acetanhydrid gewaschen. Entfernung des Lösungsmittels unter Hochvakuum ergibt 2,72 g eines Oeles (Ausbeute 96%).

Beispiel 6

Die folgende Tabelle I illustriert die Reduktion von Verbindungen der Formel II, worin R und R Acetylgruppen darstellen (A), unter Verwendung typischer in der Beschreibung beschriebener Katalysatoren.

Die Tabelle II illustriert die Reduktion von Verbindungen der Formel II, worin R Acetyl und R Methyl darstellen (B).

709884/074·

Katalysator

Pd Cl,

Pd₂ (0CH*CHC-CH=CH0)₃ » CH₃

» Pd₂Ci₂ (Ala

Pd (Dimethylglyoxim)

'NH,

PdCl₂ ( Pd (OH),

²),

	Tabelle	.. T°C	Zeit/Stunden	Lösungsmittel	% Reduktion
/Gw (Kat.)	H. atm	85	2	Essigsäure	100
20	34,2	25	4	Methanol	100
20	34,2	85	2	Essigsäure	25
200	34,2	85	2	Acetanhydrid	58
200	34,2	40	10	Acetanhydrid	62
200	34,2	85	2	Acetanhydrid	30
200	34,2	85	10	Acetanhydrid	10
200	34,2	85	10	Acetanhydrid	23
400	57,8	85	10	Acetanhydrid	23
400	37,4

57,8

85

10

Acetanhydrid

CO CD CO

20% Pd (OH) /c

O (O 00 00

5% Pd/C

5% Pd/C ( 1. Recyclisierung 5% Pd/C (2. Recyclisierung 5% Pd/C ( 19. Recyclisierung 5% Pd/C (20. Recyclisierung 5% Pd(S)/C

10% Pd/C (3. Recyclisierung Raney nickel

Raney cobalt

10	0.5	4.08	)	57.8	25	2	Acetanhydrid	100
40	0.36	4.08	127.2	25	2	Acetanhydrid	53
400	57.8	85	10	Acetanhydrid	40
20	30.6	85	6	Acetanhydrid	100
20	30.6	85	6	Acetanhydrid	93
20	30.6	85	6	Acetanhydrid	95
20	37.4	85	9	Acetanhydrid	63
20	30.6	85	6	Acetanhydrid	95
20	31.3	70	2	Acetanhydrid	37
13.3	27.2	50	1	Acetanhydrid	20
10	27.2	50	1	Acetanhydrid	52
1.0	132.7	65	4	Essigsäure	>90
0.33	34.2	70	10	Acetanhydrid	84
0.33	34.2	80	10	Acetanhydrid	83
0.33(3, recy.	34.2	80	13	Acetanhydrid	70
0.33(7.	34.2	80	13	Acetanhydrid	>1O
recy.
85	13	Acetanhydrid	100
65	2	Essigsäure	~-3

co O CO

Katalysator

Gw (B)/Gw (Kat.)

10% Pt/C
PtO₂
PtO₂
PtO₂
5% Pd/C

200 40 20 20

200

	Tabelle	2	Zelt/Stunden	Lösungsmittel
H.atm.	T⁰C	6	Acetanhydrid
34,2	85	6	Acetanhydrid
37,4	85	3,5	Methanol
3,74	25	6	Methylenchlorid
20,4	25	6	Acetanhydrid
37,4	85

% Reduktion

20 81 33 38 100

- yr -

Beispiel 7 Herstellung von Biotin.

2,5 g N,N¹-Diacetylbiotin-acetanhydrid (d-Isomeres) werden mit 200 ml NaOH-Lösung vermischt. Dieses Gemisch wird zum Rückfluss erhizt und 45 Minuten am Rückfluss gehalten. Die Oeltröpfchen von Ν,Ν-Diacetylbiotin-acetanhydrid verschwinden bei der Bildung von Biotin.

Die Lösung wird auf ca. 20 ml eingeengt und dann mit HCl bis zu einem pH von 1-2 angesäuert. Hierbei fällt ein cremefarbener Niederschlag von Biotin aus. Die 1,43 g Niederschlag stellen 87% dar.

100 ml Wasser werden zu dem rohen Biotin gegeben. Dieses Gemisch wird mit 0,5 g Norit SG-SV während 2 Stunden gekocht. Die Aktivkohle wird dann abfiltriert. Das Abkühlen auf etwa OC ergibt weisse, kristalline Nadeln. Die Filtration und Trocknung ergibt 0,82 g; [a]₂5 ⁼ -89. Es ist bekannt, dass das reine 1-Isomere eine Drehung von -91,3 aufweist.

Die Mutterlaugen werden auf 25 ml eingeengt und der pH-Wert wird durch Zugabe von HCl leicht sauer eingestellt. Weitere 0,1 g Biotin werden erhalten. Die Mutterlauge enthielt 0,4 g Biotin.

Beispiel 8

Herstellung von 1,3-Diacetyl-2,3-dihydro-2-oxo-thieno[3,4-d] imidazol-4-pentancarbonsäure-acetanhydrid (N,N¹-Diacetylaromatisches Biotin-acetanhydrid).

0,5 g 2,3-Dihydro-2-oxo-lH-thieno[3,4-d]imidazol-4-pentancarbonsäuire (aromatisches Biotin) werden in 15 ml destilliertes Acetanhydrid gegeben. Die Lösung wird über 2 Stun-

zt, worauf das Pi

709884/0748

den auf 11O°C erhitzt, worauf das Produkt gebildet wird. Das

Anhydrid wird abgezogen und man erhält quantitativ ein leicht braunes halbfestes Produkt.

Beispiel 9

Herstellung von l,3-Diacetyl-hexahydro-2-oxo-thieno[3,4-d] imidazol-4-pentancarbonsäure-acetanhydrid (Ν,Ν'-Diacetylbiotinacetanhydrid).

1,45 g N^'-Diacetyl-aromatisches Biotin-acetanhydrid werden in ca. 20 ml Acetanhydrid gelöst und das Gemisch mit etwa 80 ml Essigsäure versetzt. Die Lösung wird in ein Glasgefäss gegeben und es werden 4,2 g 10% Pd/C zugesetzt. Die Hydrierung wird in einem Autoklaven bei 136 Atmosphären Wasserstoff und 70⁰C während 10 Stunden durchgeführt. Das Reaktionsgemisch wird abgekühlt und der Katalysator abfiltriert, Nach Entfernen von Essigsäure/Essigsäureanhydrid erhält man

15 1,16 g öliges Produkt (80%).

Beispiel 10 Herstellung von Biotin

Das folgende Beispiel beschreibt die direkte. Hydrierung von Dehydrobiotin zu Biotin ohne vorherige Diacylierung. Niedere Ausbeuten an Biotin und Entschwefelungsprodukte werden erhalten.

O,8 g Dehydrobiotin werden in 100 ml Eisessig gelöst. 2,4 g 10% Pd/C werden zugesetzt. Die Lösung wird unter 136 Atmosphären Wasserstoff bei 70⁰C während 10 Stunden hydriert.

Nach Abkühlen des Reaktionsgemisches wird der Katalysator abfiltriert und mit Essigsäure und Methanol gewaschen. Die Filtrate und Waschlösungen werden vereint und eingeengt, wobei man ca. 700 mg Material erhält. Dieses wird mit 50 ml eines 1:1 Gemisches Methanol/Aethanol vermischt. 90 mg Biotin kristallisieren aus (ca. 11% Ausbeute). Die Filtrate enthalten den

70988A/07A·

grössten Teil des Ausgangsmaterials und sowie etwas entschwefelte Produkte, sowie auch noch etwas Biotin.

Beispiel 11
Herstellung von d,l-Biotin.

Das folgende Beispiel veranschaulicht die direkte Hydrierung von aromatischem Biotin ohne vorherige Diacylierung. Wiederum werden relativ niedere Ausbeuten an Biotin und entschwefelte Produkte erhalten.

400 ml aromatisches Biotin werden zu 50 ml absolutem Aethanol gegeben. Dieses Gemisch und 1,2 g 5% Pd/C werden unter 136 Atmosphären Wasserstoff bei 70 C während 3 Stunden hydriert. Filtration und Waschen des Katalysators ergeben 197 mg Produkt. Dünnschichtchromatographie im Vergleich mit einer authentischen Probe ergibt, dass das Material aus ca. 30% d,l-Biotin und einem Gemisch von ca. 30% entschwefelten Produkten und ca. 40% aromatischem Biotin besteht.

Beispiel 12

Herstellung von l,3-Diacetyl-2,3,4,6-tetrahydro-2-oxothieno[3,4-d]imidazol-4-pentancarbonsäure-methylester (N,N*- Diacetyldehydrobiotin-methylester).

25 g Dehydrobiotin in 350 ml trockenem Methanol werden am Rückfluss erhizt. Ca 15 Tropfen konzentrierte Schwefelsäure werden zugesetzt und die Lösung weitere 6 Stunden am Rückfluss erhitzt. Das Lösungsmittel wird entfernt und die Produkte

Ϊ5 (ein Gemisch von 6a-Methoxy-2-oxo-hexahydro-lH-thieno [3,4-d] imidazol-4-pentancarbonsäure-methylester und 3a-Methoxy-2-oxohexahydro-lH-thieno[3,4-d]imidazol-4-pentancarbonsäure-methylester ) werden in 150 ml Chloroform gelöst und mit 100 ml gesättigter NaHCO^-Lösung gewaschen. Nach Trocknen des Chloroforms

JO mit Na₃SO₄ und dessen Entfernung, werden 33,58 g intermediäres

709884/074«

öliges Produkt isoliert. Dieses rohe intermediäre Produkt wird mit 2OO ml destilliertem Anhydrid vermischt. Die Lösung wird unter Inertgasatmosphäre während 4 Stunden erhizt. Entfernung des Acetanhydrids ergibt ein amberfarbenes OeI. Der N,N-Diacetyldehydrobiotin-methylester wird dann mit Methylenchlorid aus einer Silicagel-Kolonne eluiert. Entfernung des Methylenchlorides ergibt ein farbloses kristallines Produkt (30,9 g, 88%).

Beispiel 13

Herstellung von l,3-Diacetyl-hexahydro-2-oxo-thieno[3,4-d] imidazol-4-pentancarbonsäure-methylester (N,N'-Diacetylbiotinmethylester).

In ein 50 ml Gefäss werden 40 mg 5% Pd/C und einige Milliliter destilliertes Anhydrid unter Inertgasatmosphäre gegeben. Hierauf werden 418 mg N,N¹-Diacetyldehydrobiotinmethylester zugesetzt und das Gemisch auf 50 ml mit Acetanhydrid verdünnt. Die Hydrierung erfolgt bei 37,4 Atmosphären Wasserstoff und 85°C während 6 Stunden. Der Katalysator wird abfiltriert und mit Acetanhydrid gewaschen. Reste des Katalysators werden durch Celit entfernt. Entfernung des Anhydrides ergibt 419,7 mg eines schwach gelben Oeles. Die Ausbeute ist quantitativ.

Beispiel 14

In ein 50 ml Gefäss werden 12,8 mg mit Acetanhydrid angefeuchtetes Platinoxyd gegeben. 417,7 mg Ν,Ν'-Diacetyldehydrobiotin-methylester, reich an 1-Isomerem werden zugegeben. Das Gemisch wird auf 50 ml mit Acetanhydrid verdünnt. Die Hydrierung erfolgt bei 37,4 Atmosphären Wasserstoff und 85°C

709884/074«

während 6 Stunden. Nach Abkühlen wird das Gemisch durch Celit filtriert um das Platinmetall zu entfernen. Entfernung des Lösungsmittels ergibt ein farbloses OeI. Die Analyse ergibt ca. 20% Ausgangsmaterial und 80% reduziertes Produkt reich an 1-Isomerem proportional zu demjenigen in dem Ausgangsmaterial.

Beispiel 15

Herstellung von l,3-Diacetyl-hexahydro-2-oxo-thieno[3,4-d] imidazol-4-pentancarbonsäure-methylester (N,N¹-Diacetylbiotinmethylester).

In ein 50 ml Gefäss werden 100 mg 5% Pd/C in Acetanhydrid gegeben. Hierzu werden 500 mg N,N¹-Diacetyldehydrobiotinmethylester (IaI_n ⁼ -114 ) gegeben. Das Gemisch wird in 50 ml Acetanhydrid bei 37,4 Atmosphären Wasserstoff und 85 C während 6 Stunden hydriert. Das Gemisch wird dann abgekühlt und durch Celit filtriert, welches mit 15 ml Acetanhydrid gewaschen wird.

Einengung ergibt 503,9 mg farbloses kristallines Produkt:

25
[α] = -67,2 (nach der Hydrolyse erhält man 88% Biotin mit [α] = +80). Die Drehung ist geringer als diejenige von reinem

25
Produkt [a]_n = +91,3, im .Hinblick auf die Gegenwart von epi-Biotin, welches die entgegengesetzte Drehung hat und welches leicht durch Kristallisation entfernt werden kann. Endausbeute an Biotin ist 80%.

Beispiel 16

Herstellung von 1,3-Diacetyl-hexahydro-2-oxo-thieno[3,4-d] imidazol-4-pentancarbonsäure-methylester (N,N¹-Diacetylbiotinmethylester).

Zu 1 ml Trifluoracetanhydrid werden 10 ml Trifluoressigsäure gemischt mit 4 ml HSi (CH₂CH₃J₃ gegeben. Das Reaktionsgemisch wird während einer 1/2 Stunde stehen gelassen, worauf Ig N,N'-Diacetyldehydrobiotin-methylester zugesetzt werden. Die Lösung wird auf 8O⁰C während etwa 24 Stunden erhizt. Die

709884/0746

Reaktion wird auf ein Zweiphasengemisch eingeengt, welches mit Chloroform extrahiert wird, wobei man ein halbkristallines Material erhält. Ausbeute ca. 100%. Die Analyse zeigt ein Verhältnis von 6:1 cis/epi-Biotin.

709884/07A·

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Thiophenderivaten der allgemeinen Formel

R-N

— C

OR

worin R niederes Acyl und R, Wasserstoff, niederes Alkyl oder niederes Acyl bedeuten,

und von Biotin, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der allgemeinen Formel

R-N N-R

OR

worin R und R₁ die obige Bedeutung haben, reduziert, oder, dass man eine Verbindung der allgemeinen Formel

R-N N-R

Ul

70988A/07Af ORIGINAL INSPECTED

worin R und R, die obige Bedeutung haben,

katalytisch hydriert und, dass man, zur Herstellung von Biotin, ein so erhaltenes Produkt hydrolysiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Reduktion einer Verbindung der Formel II durch katalytische Hydrierung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Hydrierung einer Verbindung der Formel II oder III unter Verwendung von Raney-Nickel, Raney-Cobalt, fein verteiltem Platin, Platin auf Kohle, Platinoxyd, Palladium auf Kohle, Salzen von Palladium und Komplexen hiervon, erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Hydrierung in einem Lösungsmittel erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man als Lösungsmittel Wasser, niedere Alkanole, niedere Alkancarbonsäuren oder deren Anhydride verwendet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Formel II oder III in einer Konzentration von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent Verbindung der Formel II oder III zu Lösungsmittel verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Hydrierung bei einer Temperatur von etwa Raumtemperatur bis etwa 115°c durchgeführt wird.

709884/074*
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Hydrierung bei einem Druck von etwa 4,08 bis etwa 136 Atmosphären durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Reduktion einer Verbindung der Formel II auf chemischem Wege durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Reduktion einer Verbindung der Formel II mit einem Hydrid in einer starken Säure erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 1, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass man als Hydrid Triäthylaminoborane, Trichlorsilane oder ein Trialkylsilan, vorzugsweise Triäthylsilan, verwendet.
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass man als starke Säure HCl, H₃PO₄, CX₃COOH, CHX_COOH oder CH₂XCOOH, worin X Halogen, vorzugsweise Chlor oder Brom bedeuten, verwendet.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangsmaterial der Formeln II oder III eine Verbindung verwendet, worin R und R₁ Acetylgruppen darstellen.

709884/0740
14. Verbindungen der allgemeinen Formel 0

R-N N-R

(CH₀), — C

OR₁

worin R niederes Acyl und R, Wasserstoff, niederes Alkyl oder niederes Acyl darstellen.
15. l,3-Diacetyl-2,3,4,6-tetrahydro-2-oxo-thieno[3,4-d] imidazol-4-pentancarbonsäure.
16. 1,3-Diacetyl-2,3,4,6-tetrahydro-2-oxo-thieno[3,4-d] imidazol-4-pentancarbonsäure-methylester.
17. l,3-Diacetyl-2,3,4,6-tetrahydro-2-oxo-thieno[3,4-d] imidazol-4-pentancarbonsäure-acetanhydrid.
18. Verbindungen der allgemeinen Formel

R-N N-R

UL„._

OR₁

worin R niederes Acyl und R, Wasserstoff, niederes Alkyl oder niederes Acyl bedeuten.
19. l,3-Diacetyl-2,3-dihydro-2-oxo-thieno[3,4-d]imidazol-4-pentancarbonsäure-acetanhydrid.

7098U/07A§