DE2833888A1

DE2833888A1 - Thiophen-derivate, deren herstellung und verwendung

Info

Publication number: DE2833888A1
Application number: DE19782833888
Authority: DE
Inventors: Enrico Giuseppe Baggiolini; Hsi Lin Lee; Milan Radoje Uskokovic
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1977-08-05
Filing date: 1978-08-02
Publication date: 1979-02-22
Also published as: US4130713A; JPS5448785A; GB2003146A; FR2399431A1

Description

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Thiophen-Derivate, deren Herstellung und Verwendung

Die Erfindung bezieht sich auf neue Thiophen-Derivate und deren Herstellung sowie auf die Herstellung von Biotin aus I-(-f)-Cystein, Biotin,, Vitamin H₉ ist ein Haturstoff_f der in der Fiere, Leber, in Eigelb, Milch und Hefe reichlich vorkommtο Die Verbindung wird verwendet,, um Symptome von Eiweißschäden bei Versuchstieren zu verhindern. Die medizinische Hauptverwendung liegt auf dem Gebiet verschiedener Hauterkranlcungen.

Biotin wurde von Harris et al. (Science 97_P 447 (1943)) und Baker et al. (J. Org. Chern* 1£» 167 (1947)), u.a,, synthetisch hergestellt. Keine dieser Synthesen war jedoch gewerblich praktikabel„ Die erste kommerzielle Synthese von Biotin ging aus der Arbeit von Goldberg und Sternbach (US-PS 2 489 255 und 2 489 236) hervor«

Frühere Biotin-Synthesen hatten die Nachteile₉ daß racemische Gemische von Zwischenstufen sowie racemische Biotin-Gemische entstehen, so daß kostspielige und zeitraubende Aufspaltungen erforderlich sind« Diese Aufspaltungen führen

auch zu verminderten Biotin-Ausbeuten. Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß durch Verwendung von Cystein als Ausgangsmaterial umgangen. Cystein, eine natürliche Aminosäure, ist eine optisch aktive Verbindung mit der gleichen absoluten Konfiguration wie das C,-Kohlenstoffatom des d-Biotins, der biologisch aktiven Porm des Biotins. Das erfindungsgemäße Verfahren verläuft ohne Racemisierung und umgeht so die Notwendigkeit zur Aufspaltung des Endprodukts.

Erfindungsgemäß kann Biotin entweder in der optisch reinen d-Form oder als racemisches Gemisch aus einem verhältnismäßig preiswerten Ausgangsmaterial erhalten werden. Wenn d-Biotin erhalten wird, wird die Notwendigkeit zur chemischen Aufspaltung umgangen. In Fällen jedoch, in denen das racemische Produkt hergestellt wird, wird das d-Biotin nach herkömmlichen Aufspaltungsmethoden erhalten.

Der hier verwendete Ausdruck "Alkyl" bezeichnet geradkettige oder verzweigtkettige Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, die gesättigt sind oder eine oder mehrere Doppel- und/oder Dreifach-Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen aufweisen, wie Methyl, Äthyl, Allyl, Propargyl, Hexenyl und Decyl. Der Ausdruck "cycloaliphatisch" bezeichnet monocyclische Gruppen mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen und polycyclisch^ Gruppen mit 5 bis 17 Kohlenstoffatomen, die gesättigt sind oder Doppel- und/oder Dreifach-Kohlenstoff-Kohlenstoff -Bindungen enthalten, wie Menthyl, Bornyl und Cholesteryl.

Der hier weiterhin verwendete Ausdruck "Niederalkyl" bezeichnet geradkettige und verzweigtkettige gesättigte aliphatische Gruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Äthyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl und dergleichen. Der ebenfalls verwendete Ausdruck "Aryl" bezeichnet einker-

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nige aromatische Gruppen, wie Phenyl, die unsubstituiert oder an einer oder mehreren Stellungen durch, eine niedere Alkylendioxy-, Halogen-, llitro-, ITiederalkyl- oder ITiederalkoxy-Gruppe substituiert sein können, und mehrkernige Arylgruppen mit 10 bis 17 Kohlenstoffatomen, wie ITaphthyl, Anthryl, Phenanthryl und Azulyl, die durch eine oder mehrere der vorgenannten Gruppen substituiert sein können. Die bevorzugten Arylgruppen sind die substituierten und unsubstituierten einkernigen Arylgruppen, insbesondere Phenyl. Der hier weiterhin verwendete Ausdruck "Aryl-niederalkyl" umfaßt Gruppen, in denen Aryl und ITiederalkyl wie oben definiert sind, insbesondere Benzyl. Der weiterhin verwendete Ausdruck "Niederalkoxy" umfaßt Alkoxygruppen mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen, wie Methoxy, Äthoxy und dergleichen. Der Ausdruck "Halogen" umfaßt, sofern nicht anders angegeben, Fluor, Chlor, Brom und Jod. Der Ausdruck "Hiederalkylendioxy" umfaßt Kiederalkylendioxy-Gruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Methylendioxy und Äthylendioxy. Der Ausdruck "Alkali" oder "Erdalkalimetalle" bezeichnet Natrium, Kalium oder Lithium bzw. Calcium, Barium oder Magnesium. Der Ausdruck "niedere Alkanole" bezeichnet Alkenole mit Alkylgruppen (wie oben definiert) mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen. Der Ausdruck "Niederalkan"-Säure bezieht sich auf Monocarbonsäuren mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen. Der Ausdruck "Riederalkin" bezeichnet eine dreifach gebundene Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen.

In den bildlichen Darstellungen der erfindungsgemäßen Verbindungen bedeutet eine verdickt zulaufende Linie (-^mm* ) einen Substituenten in ß-Orientierung (über der Molekülebene), eine gestrichelte Linie ( ) einen Substituenten in ^-Orientierung (unter der Molekülebene) und eine Wellenlinie (~-~~) einen Substituenten entweder in x- oder in ß-Orientierung.

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Erfindungsgemäß können die neuen Thiophen-Derivate und d-Biotin aus Cystein gemäß folgendem Reaktionsschema hergestellt v/erden:

HH₂ HX

HH₂

CO₂R _

- II

CO₂R₂

R-

CO₂R₂

CO₉R

III

/dibal-h

H-N

K-Jl

Va

H-»

4 t

•1

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ro

si

cn \

.1

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worin R Wasserstoff oder Niederalkyl, R^ Niederalkyl und insbesondere Methyl oder -CHpOR,, wobei R. ITiederalkyl oder Benzyl ist, Rp Mederalkyl, R^ Mederalkyl oder substituiertes oder unsubstituiertes Aryl oder Arylalkyl und X Halogen ist.

Wenngleich das vorstehende Reaktionsschema ziemlich speziell ist, soll das erfindungsgemäße Verfahren keineswegs hierauf beschränkt sein.

Cystein wird in ein Sulfid der Formel II in dem obigen Schema durch Behandeln mit einem Alkin mit wenigstens 6 Kohlenstoffatomen überführt. 1-Hexin ist besonders bevorzugt.

Die Umwandlung von Cystein in das Sulfid der Formel II erfolgt durch Behandeln der Verbindung der Formel I mit einem niederen Alkin, vorzugsweise 1-Hexin, in einem inerten Lösungsmittel in Gegenwart eines freie Radikale liefernden Starters. Die Reaktion erfolgt bei Atmosphärendruck und einer Temperatur, die zur Bildung freier Radikale ausreicht, im allgemeinen etwa 50 bis etwa 100⁰C, vorzugsweise 60 bis 75°C. Typisch verwendbare Lösungsmittel sind Dioxan, Tetrahydrofuran (THF), Dimethylformamid (DMF), Tetramethylharnstoff, Hexamethylphosphorsäuretriamid (HMPA). Typische freie Radikale liefernde Starter, die verwendet werden können, sind Azobisisobutyronitril (AIBN), Peroxide, wie Di-t-butylperoxid, Benzoylperoxid, Cumylhydroperoxid und dergleichen.

Das Sulfid der Formel II wird dann in das Urethan der Formel III im obigen Schema durch Behandeln der Verbindung II mit einem Aryl- oder Niederalkylhalogenformiat, wie Methylchiorformiat, Äthyl", Isopropyl-, Phenyl- oder Benzylchlorformiat, überführt, wobei Methylchlorformiat besonders bevorzugt wird. Diese Umwandlung erfolgt in einem inerten Lösungsmittel unter

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den Bedingungen atmosphärischen Drucks und einer Temperatur zwischen 0 und etwa 40⁰C, vorzugsweise "bei etwa Raumtemperatur. Die verwendbaren inerten Lösungsmittel sind die oben erwähnten. Tetrahydrofuran wird besonders bevorzugt. Die Umwandlung erfolgt im allgemeinen unter basischen Bedingungen. Typische verwendbare Basen sind Alkalimetallhydroxide, -carbonate und -bicarbonate. Natriumcarbonat und Kaliumbicarbonat sind besonders bevorzugt. Organische Aminbasen, wie Niederalkylamine, d.h. Triäthylamin, heterocyclische Amine, wie Pyridin, s-Collidin und dergleichen können auch verwendet werden.

Die Verbindung der Formel III wird zu einem Aldehyd der Formel IV reduziert. Die Reduktion erfolgt in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels unter Verwendung von Reduktionsmitteln, die die Estergruppe selektiv zum entsprechenden Aldehyd reduzieren. Besonders bevorzugte Reduktionsmittel sind Dialkylaluminiumhydride, insbesondere Diisobuty!aluminiumhydrid (DiBAL) und Li-3-t-butoxy-AlH,. Die Reduktion erfolgt bei atmosphärischem Druck und bei Temperaturen zwischen -65 und -85⁰C, vorzugsweise bei -70⁰C bis -80⁰C. Verwendbare inerte Lösungsmittel sind Hexan, Heptan, Octan, Toluol und dergleichen.

Der Aldehyd der Formel IV wird dann in die Isoxazolidone der Formel V durch Behandeln des Aldehyds der Formel IV entweder mit Niederalkyl- oder einem substituierten oder unsubstituierten Arylalky!hydroxylamin überführt. Wenngleich jedes substituierte Arylalky!hydroxylamin verwendet werden kann, wird Benzy!hydroxylamin besonders bevorzugt. Die Umwandlung des Aldehyds in die Isoxazolidone der Formel V verläuft nach einer 1,3-dipolaren Addition, die zur Bildung eines 5,5-Mcyclischen Ringsystems führt. Diese Umwandlung liefert überwiegend Zwischenstufen mit der geeigneten sterischen Konfiguration, die nach v/eiterer Umwandlung oder weiteren Umwandlungen,

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wie nachfolgend im einzelnen beschrieben, zu all-cis-d-Biotin führen. Die Umwandlung der Verbindung IV in die Verbindung V führt zu vier Isomeren (Va bis Vd). Das Verhältnis der Isomeren Va + Tb zu Vc + Vd ist 62:38«, Dies ist ein besonders attraktives Merkmal dieser Synthese, da die Isomeren Va und Vb die gewünschte all-cis-Thiophan-Konfiguration für die letztliche Erzielung des biologisch aktiven Biotins besitzen. Die Umwandlung des Aldehyds in die Isoxazolidine erfolgt in einem inerten Lösungsmittel bei Atmosphärendruck und den Rückflußtemperaturen des Lösungsmittels. Typische Lösungsmittel, die verwendet werden können,sind Benzol, Toluol, Xylol, Heptan, Hexan und dergleichen.

Die Isoxazolidone der Formel Va und Vb werden dann in die Tetrahydrothiophene der Formel VI überführt, indem die Isoxazolidone entweder mit DiBAL oder Zn/Niederalkansäure zwecks Ringöffnung behandelt werden. Bei Verwendung von Zn/Hlederalkansäure erfolgt die Umwandlung bei Atmosphärendruck und bei Temperaturen im Bereich von 70 bis 100⁰C, vorzugsweise 75 bis 80 C, wobei die überschüssige Alkansäure aus dem Zn/ Niederalkansäure-Katalysatorsystem oder ein Gemisch aus NIederalkansäure und Wasser verwendet wird. Die bevorzugte Fiederalkansäure ist Essigsäure. Wird DiBAL für diese Umwandlung verwendet, v/erden Atmosphärendruck und Temperaturen von etwa -65 bis etwa -85⁰C, vorzugsweise -75⁰C angewandt.

Die Tetrahydrothiophene der Formel VI werden dann zu den Imidazolonen der Formel VII cyclisiert. Die Cyclisierung erfolgt in Gegenwart eines Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxids bei Atmosphärendruck und der Rückflußtemperatur des Lösungsmittels ο Die bevorzugte Base ist Bariumhydroxid, gewöhnlich als Honohydrat eingesetzt. Die Cyclisierung kann in einem inerten Lösungsmittel, wie Dioxan, Tetrahydrofuren oder Gemischen eines dieser Äther mit Wasser und dergleichen erfolgen.

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Die Imidazolone der Formel VII v/erden dann zu den Imidazo-Ionen der Formel VIII dehydratisiert. Die Dehydratisierung erfolgt in einem inerten Lösungsmittel, wie Benzol, Toluol, Hexan, Heptan, Xylol und dergleichen "bei Atmosphärendruck und "bei Temperaturen, die vom Fachmann festgelegt werden können. Typischerweise verwendete Dehydratisierungsmittel sind p-Toluolsulfonsäure, Schwefelsäure, P?^» SOCIp, Η,ΡΟ,, aktiviertes Aluminiumoxid. Besonders "bevorzugt wird p-Toluolsulfonsäure "bei Rüekflußteraperatur des Lösungsmittels.

Das Imidazolon der Formel VIII wird dann zu einem Imidazolon der Formel IX reduziert. Die Reduktion der Verbindung der Formel VIII zur Formel IX erfolgt unter Verwendung von Raney-Uickel, Raney-Kobalt, Palladium oder Platin auf einem Träger, der vorzugsweise Kohlenstoff ist. Diese Reduktion erfolgt in einem niederen Alkanol, vorzugsweise Methanol, unter einem Wasserstoffdruck im Bereich zwischen etwa 6,8 und etwa 34 at, vorzugsweise "bei 13,8 at und "bei Raumtemperatur.

Das Imidazolon der Formel IX wird dann mit Üfa/ITH, oder siedender HBr "behandelt, um das Imidazolon der Formel X zu Mlden. Die Umwandlung der Verbindung IX in die Verbindung X erfolgt bei Atmosphärendruck und einer Temperatur zwischen -50 und etwa -90⁰C, vorzugsweise bei -70⁰C. Die Umwandlung erfolgt im allgemeinen in einem inerten Lösungsmittel, wie Dioxan, THF und dergleichen.

Die Verbindung X kann direkt aus der Verbindung VIII durch Behandeln der letzteren Verbindung entweder mit Raney-Nickel oder Palladium/Kohle erhalten werden. Die direkte Umwandlung der Verbindung VIII in die Verbindung X kann unter ähnlichen Bedingungen erfolgen, wie sie bei der Umwandlung der Verbindung VIII in die Verbindung IX angewandt werden.

Die Umwandlung der Verbindung X in Biotin kann nach einer

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oder zv/ei V/eisen erfolgen, in Abhängigkeit von der Art des Substituenten R... Ist R. Methyl, wird die Verbindung X nach mikrobiologischen Oxydationstechniken in Biotin überführt. Die bevorzugte mikrobiologische Oxydation ist die, die in der US-PS 3 859 167 offenbart ist. Bei diesem Ogino et al.-Verfahren wird die Verbindung X, in der R₁ Methyl ist, durch Behandeln mit dem Organismus CorynebacteriunyprimorioxydaiLs

in Biotin überführt.

Ist R₁ -CHpOR,, wobei R, wie zuvor definiert ist, wird Verbindung X in Biotin überführt, indem der Äther nach herkömmlichen Arbeitsmethoden zum Entfernen der Ätherschutzgruppen in einen Alkohol umgewandelt wird. Der dann gebildete Alkohol wird durch Behandeln mit Cr_?0.,/Pyridin in den entsprechenden Aldehyd und dann oxydativ mit AgpO in die entsprechende Niederalkansaure überführt.

Die Herstellung von Biotin aus Cystein, wie hier vorstehend beschrieben, stellt eine Verbesserung gegenüber der Biotin-Synthese aus Cy-stein dar, die in der US-PS 3 957 794 offenbart wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist kürzer, hat beträchtlich höhere Ausbeuten der einzelnen Stufen über das gesamte Verfahren hinweg als das vorgenannte (Confalone-)Verfahren.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen ohne eine Beschränkung die Erfindung noch weiter. Alle Temperaturen sind in ⁰C angegeben.

Beispiel 1

Ein Gemisch aus 12,80 g (68,93 mMol) DL-Cystein-äthylester-Hydrochlorid, 25,60 g (311,62 mMol) 1-Hexin und 50 mg 2,2'-Azo-bis-(2-methylpropionitril) in 250 ml absolutem Dioxan wurde unter Inertgasatmosphäre 20 min bei 60 bis 65° gerührt.

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ITach■dem Kühlen wurde der größte Teil des Lösungsmittels im Vakuum atigedampft. Der Rückstand wurde mit 150 ml 1 η Natriunicarbonatlösung "behandelt und dreimal mit Äthylacetat extrahiert. Die organischen Phasen wurden kombiniert, mit 3 x 50 ml gesättigter Salzlösung gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und im Yakuum zu 15,90 g (99 /o) rohem (Äthyl-2-aminopropanoat-5-yl) (1-hexenyl) sulfid als dickem, blaßgelbem Öl eingeengt, das ohne weitere Reinigung in der nächsten Stufe eingesetzt werden kann. NMR-spektroskopische Untersuchungen zeigten, daß das Produkt etwa ein 1-:1-Gemisch der geometrischen Isomeren ist.

Beispiel 2

Zu einer lösung von 15,90 g (68,72 mMol) (Äthyl-2-amino-propanoat-3-yl)(1-hexenyl)sulfid, erhalten nach Beispiel 1, gelöst in 100 ml Tetrahydrofuran, wurden 200 ml einer 2 η Kaliumbicarbonatlösung und 200 ml einer 2 η Natriumcarbonatlösung gegeben. Das Gemisch wurde auf 0⁰C gekühlt, und 19,50 g (206,34 mMol) Methylchlorformiat wurden unter Rühren über 30 min zugetropft. Nach der Zugabe konnte das Reaktionsgemisch sich auf Raumtemperatur erwärmen und wurde weitere 2 h gerührt. Es wurde dann dreimal mit Äthylacetat extrahiert, und die vereinigten organischen Phasen wurden dreimal mit gesättigter Salzlösung gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und im Yakuum eingeengt, um 17,80 g (89,5 %) rohes (Äthyl^-methoxycarbonylaminopropanoat^'-yl) (1 -hexenyl)-sulfid zu ergeben. Dieses wurde an einer 385 g Siliciumdioxid-Säule gereinigt, wozu Äthylacetat/Hexan als Elutionsmittel verwendet wurde, um 10,40 g (52,3 %) Reinprodukt zu liefern.

Beispiel 3

Zu einer Lösung von 4,06 g (14,02 mMol) des in Beispiel 3 erhaltenen (Äthyl-2-methoxycarbonylaminopropanoat-3-yl)(1-hexenyl)sulfids in 60 ml absolutem Toluol gelöst, auf -70 bis

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-78⁰C gekühlt, wurden 20,6 ml (30,0 mMol) einer Lösung von Diisobuty!aluminiumhydrid in Toluol (mit 1,5 mMol/ml), auf -70 bis -78 C vorgekühlt, unter Inertgasatmosphäre über 30 min zugetropft₀ Am Ende der Zugabe wurde das Reaktionsgemisch weiter bei -70 bis -78⁰C 30 min gerührt. Danach wurden 50 ml einer gesättigten Ammoniumchloridlösung langsam dem Reaktionsgemisch zugetropft, das sich dann auf Raumtemperatur erwärmen konnte und darauf dreimal mit Äthylacetat extrahiert wurde. Die vereinigten organischen Phasen wurden dreimal mit gesättigter Salzlösung gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet, durch "Celite" filtriert und im Vakuum eingeengt. Der Rückstand wurde in 50 ml Methylenchlorid gelöst, durch "Celite" filtriert und im Vakuum eingeengts, um 3,33 g (97 90 rohes (2-Methoxycarbonylaminopropanol-3-yl)(1-hexenyl)sulfid zu ergeben, das als solches in der nächsten Stufe eingesetzt werden kann.

Beispiel 4

Eine lösung von 3_S34 g (13s61 mMol) (2-fMethoxycarbonylaminopropanol-3-yl)(1-hexenyl)sulfid, aus Beispiel 3, und 1,68 g (13,64 mMol) Benzylhydroxylamin in 70 ml absolutem Benzol wurde in einer Dean-Stark-Eeuchtigkeitsaufnahmeapparatur rückflußgekocht» Das Lösungsmittel wurde dann im Vakuum abgedampft, und das erhaltene Gemisch isomerer Isoxazolidine wurde zuerst an einer 100 g-Siliciumdioxid-Säule unter Verwendung eines Gemisch von Hexan und Äthylacetat (1:1) als Elutionsmittel gereinigt, um 3*56 g (74_S6 %) eines Gemischs aus Va₅, Vb, Vc und Vd zu ergeben. Die Gemischkomponenten wurden dann durch Hochdruck-Flussigkeitschromatographie getrennt, mit einem Hexan/Äthylacetat (5:1)-Gemisch eluiert, um die folgenden Isomeren zu ergeben:

a) 0_s869 g reines /3R,6S_f3S,6R-(3oo3aß,6ß,6aß)7-3-Butyl-3a,5· 6 j 6a~tetrahydro-1 -(phenylmethyl)-6-/"(methoxycarbonyl)-

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amino7-1H,3H-thieno/3,2-c7isoxazol (Va). Kristallisieren aus Hexan lieferte weiße Kristalle, Schmp. 106-107⁰C.

Analyse ber. für C₁₃H₂₆N₂O₅S: C 61,69, H 7,48, N 7,99

gef.: C 61,88, H 7,51, N 7,99.

b) 1,202 g reines /3S,6S,3R,6R-(3ß,3aß,6ß,6aß)7-3-Butyl-3a, 5,6,6a-tetrahydro-1 - (phenylmethyl)-6-/"(methoxycarbonyl) amino7-1H,3H-thieno/3,2-c7isoxazol (Vb). Kristallisieren aus Hexan lieferte weiße Kristalle, Schmp. 106-107°C.

Analyse ber. für C₁₈H₂₆N₂O₅S: C 61,69, H 7,48, N 7,99

gef.: C 61,90, H 7,70, N 7,69.

c) 0,419 g reines /3S,6S,3R,6R-(3ß,3a«:,6ß,6ao<:)7-3-Butyl-3a, 5,6,6a-tetrahydro-1 - (phenylmethyl) -6-/"(methoxycarbonyl) aminq7-1H,3H-thieno/3,2-c7isoxazol (Vd). Kristallisieren aus Hexan ergab weiße Kristalle, Schmp. 67-68⁰C.

Analyse ber. für C₁₈H₂₅N₂O₅S: C 61,99, H 7,48, N 7,99

gef.: C 61,70, H 7,53, N 7,94 und

d) 0,805 g reines /3R,6S,3S,6R-(3*,3aoi,6ß,6a«07-3-Butyl-3a, 5,6,6a-tetrahydro-1 - (phenylmethyl) -6-/~(methoxycarbonyl) amino7-1H,3H-thieno/3,2-c7isoxazol (Vc). Kristallisieren aus Hexan lieferte weiße Kristalle, Schmp. 107-107,5*

Analyse ber. für C₁₈H₂₆N₂O₅S: C 61,69, H 7,48, N 7,99

gef.: C 61,76, H 7,63, N 7,69

Beispiel 5

Eine Suspension von 0,576 g (1,64 mMol) des Isoxazole (Va) des Beispiels 4, 1,5 g Zinkstäub in 20 ml 50 ^iger Essigsäure wurde 20 h bei 75 bis 80°c gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde dann filtriert und das Lösungsmittel im Vakuum

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abgedampft. Der Rückstand wurde mit 50 ml einer 2 η Natriumcarbonatlösung behandelt, die dann dreimal mit Äthylacetat extrahiert v/urde. Die kombinierten organischen Phasen wurden dreimal mit gesättigter Salzlösung gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet, filtriert und zur Trockne eingeengt, um 0,566 g (98 % Ausbeute) rohes /2R-(2R*),3R,4S, 2S-(2S*),3S,4R7-*-Butyltetrahydro-4-Z(^methoxycarbonyl)aminoj-3-/^phenylmethyl)amino_7-2-thiophenmethanol zu ergeben. Kristallisieren aus Äther lieferte 0,508 g (89 % Ausbeute) Reinprodukt, Schmp. 88-89⁰C.

Analyse ber. für C₁₈H₂₈N₂O₅S: C 61,33, H 8,01, N 7,95

gef.: C 61,41, H 8,21, N 7,61.

Beispiel 6

Eine Suspension von 0,905 g (2,58 mMol) des Produkts (Vb) des Beispiels 4, 2,0 g Zinkstaub in 40 ml 50 %iger Essigsäure wurde 20 h bei 75 bis 80⁰C gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde dann filtriert und das Lösungsmittel im Vakuum abgedampft. Der Rückstand wurde mit 50 ml einer 2 η Natriumcarbonatlösung behandelt, die dann dreimal mit Äthylacetat extrahiert wurde. Die vereinigten organischen Phasen wurden dreimal mit gesättigter Salzlösung gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet, filtriert und zur Trockne eingeengt, um 0,902 g (99 % Ausbeute) rohes /2R-(2S*),3R,4S,2S-(2R*)3S,4R7-ei-Butyltetrahydro^-Zfae'fckoxy carbonyl) aminq7-3-,/~(phenylmethyl)aminoJ-2-thiophenmethanol zu ergeben. Kristallisieren aus Äther lieferte 0,849 g (93 % Ausbeute) Reinprodukt, Schmp. 121-122⁰C.

Analyse ber. für C₁₃H₂₈N₂O₅S: C 61,33, H 8,01, N 7,95

gef.: C 61,42, H 8,14, N 7,82.

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Beispiel 7

Ein Gemisch "von 0,820 g (2,32 mMol) des Produkts des Beispiels 5, 2,0 g Bariumhydroxid-Monohydrat, 30 ml Wasser und 20 ml Dioxan wurde 2 h rückflußgekocht. Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch mit Natriumchlorid gesättigt und viermal mit Äthylacetat extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden dreimal mit gesättigter Salzlösung gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum eingeengt, um 0,650 g (87 %) rohes /4R,4S-(3aß,4ß(R*), (S*),6aß )7-3a,4,6,6a-Tetrahydro-4-(1-hydroxypentyl)-3-(phenylmethyl)-1H-thieno/3,4-d7imidazol-2(3H)-on zu ergeben. Kristallisieren aus Äther/Methylenchlorid ergab 0,569 g (66 %) Reinprodukt, Schmp. 174-175°C

Analyse ber. für C₁₇H₂₄N₂O₂S: C 63,72, H 7,55, N 8,74

gef.: C 63,88, H 7,73, N 8,86.

Beispiel 8

Ein Gemisch von 0,888 g (2,52 mMol) des Produkts des Beispiels 6, 1,5 g Bariumhydroxid-Monohydrat, 30 ml Wasser und 25 ml Dioxan wurde 1,5 h rückflußgekocht. Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch mit 2 η Salzsäure angesäuert und dreimal mit Äthylacetat extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden dreimal mit gesättigter Salzlösung gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum abgedampft und aus Äther/Methylenchlorid kristallisiert, um 0,741 g (92 %) reines /4R,.4S-(3aß,4ß(S*), (R*), 6aß )_7-3a, 3,6,6a-Tetrahydro-4- (1 -hydroxypentyl) -3- (phenylmethyl)-1H-thieno/3,4-ol7imidazol-2(3H)-on zu ergeben, Schmp. 190-191⁰C

Analyse ber. für C₁₇H₂₄N₂O₂S: C 63,72, H 7,55, N 8,74

gef.: C 63,55, H 7,60, N 8,81.

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Beispiel 9

Eine Lösung von 0,4-00 g (1,25 mMol) des Produkts des Beispiels 7, 0,356 mg (1,87 mMol) p-Toluolsulfonsäure in 4-0 ml absolutem Toluol wurde 9 h rückflußgekocht. Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch mit 100 ml Äthylacetat verdünnt, dreimal jeweils mit 2 η Natriumcarbonatlösung und gesättigter Salzlösung gewaschen, mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum eingeengt, um 0,395 g rohes /4R,4S-(3aß,4ß,6aß)7-3a,4,6,6a-Tetrahydro-3-(phenylmethyl)-4-(1-pentyl)-1H-thieno/3,4-d7imidazol-2(3H)-on zu ergeben. Zweifaches Kristallisieren aus Äther lieferte 0,149 g (40 %) Reinprodukt, Schmp. 92-93°C. Die Mutterlaugen enthielten noch große Mengen Produkt zusammen mit dem entsprechenden cis-Isomeren, das als solches in der nächsten Stufe eingesetzt werden kann.

Analyse ber. für C₁₇H₂₂N₂OS: C 67,51, H 7,33, N 9,26

gef.: C 67,45, H 7,12, N 9,09.

Beispiel 10

Eine Lösung von 0,727 g (2,27 mMol) des Produkts des Beispiels 8, 0,615 g (3,23 mMol) p-Toluolsulfonsäure in 60 ml absolutem Toluol wurde 9 h rückflußgekocht. Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch mit 100 ml Äthylacetat verdünnt, dreimal jeweils mit einer 2 η Natriumcarbonatlösung und gesättigter Salzlösung gewaschen, mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum zu 0,678 g Rohprodukt eingeengt. Dieses wurde zweimal aus Äther kristallisiert, um 0,391 g (57 % Ausbeute) Reinprodukt zu liefern. Die Mutterlaugen enthalten noch große Mengen Produkt zusammen mit seinem entsprechenden cis-Isomeren, das als solches in der nächsten Stufe eingesetzt werden kann.

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Beispiel 11

Eine Suspension von 0,235 g (0,78 mMol) des Produkts der Beispiele 9 und 10, 150 mg 10 % Palladium/Kohle in 50 ml Methanol wurde bei Raumtemperatur und unter einem Druck von 13,8 at 20 h hydriert. Das Reaktionsgemisch wurde dann filtriert und im Yakuum eingeengt, um 0,227 g rohes /4R,4S-(3aß,4ß,6aß)-3a,4,6,6a-Tetrahydro-3-(phenylmethyl)-4-pentyl-1H-thieno-3,4-d-imidazol-2(3H)-on zu liefern. Kristallisieren aus Äther/Methylenchlorid ergab 0,195 g (82 %) weißer Kristalle, Schmp. 129-131⁰C

Analyse ber. für C₁₇H₂₄IJ₂OS: C 67,07, H 7,94, N 9,20

gef.: C 66,76, H 7,88, N 9,21.

Beispiel 12

Zu einer Lösung von 0,100 g (0,328 mMol) des Produkts des Beispiels 11, 10 ml absolutem Tetrahydrofuran und 20 ml flüssigem Ammoniak (von Natrium destilliert), bei -70⁰C gehalten, wurden kleine Natriumstücke über 1 h kontinuierlich zugegeben, so daß die blaue Farbe der Lösung bestehen bleibt. Danach wurden einige wenige Ammoniumchlorid-Kristalle zugesetzt, bis die blaue Farbe verschwindet. Dann wurden wieder kleine Natriumstückchen zugegeben, bis die blaue Farbe der Lösung 3 h bestehen blieb. Darauf wurden einige wenige Ammoniumchlorid-Kristalle zugesetzt, und das Reaktionsgemisch konnte sich auf Raumtemperatur erwärmen und Ammoniak verdampfen. Der Rückstand wurde mit 50 ml gesättigter Ammoniumchloridlösung behandelt und dreimal mit Ithylacetat extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden dreimal mit Salzlösung gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum eingedampft, um 0,070 g rohes /4R,4S- (3aß,4ß, 6aß)_7-3a,4,6,6a-Tetrahydro-4-pentyl-1H-thieno/3,4-d7imidazol-2(3H)-on zu liefern. Kristallisieren

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aus Methylenchlorid ergab 0,057 g (81 %) weißer Kristalle, Schmp. ⁰

Analyse ber. für C₁₀H₁₈U₂OS: C 56,04, H 8,46, N 13,07

gef.: C 55,96, H 8,33, Η" 12,63.

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Claims

DR. A. VAN DERWERTH DiPL-ING. (1934-1974)

PAT ENTAN WÄ LT E

DR. FRANZ LEDERER

DlPL-CHEM.

REINER F. MEYER

DlPL-ING.

F. Hoffmann-La Roche & Co. Aktiengesellschaft

Basel / Schweiz

Patentansprüche

8000 MÜNCHEN 80

LUCILE-GRAHN-STRASSE

TELEFON: (089) 472947 TELEX: 524624 LEDER D TELEGR.: LEDERERPATENT
2. August 1978 RAN 4227/48

1. Thiophen-Derivate der allgemeinen Formel

Va + b

worin R₁ Niederalkyl oder -CH₃OR₄, R. Niederalkyl oder Benzyl, R_ Niederalkyl und R- Niederalkyl oder substituiertes oder unsubstituiertes Aryl oder Aralkyl sind, deren Enantiomere und Racemate.

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2. Thiophen-Derivate nach Anspruch 1, wobei R₁ und R Methyl und R., Phenyl sind.
3. Verfahren zur Herstellung der Thiophen-Derivate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der allgemeinen Formel

O)₂R₂

H-K

IV

worin R₁ Niederalkyl oder -CH₂OR₄, R. Niederalkyl oder Benzyl und R₃ Niederalkyl ist, mit einem Hydroxylamin der allgemeinen Formel

worin R- Niederalkyl oder substituiertes oder unsubstituiertes Aryl oder Aralkyl ist, umgesetzt wird.
4. Verwendung der Thiophen-Derivate gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Biotin, wobei ein solches Thiophen-Derivat mit Dixsobutylaluminiumhydrid oder mit Zink in einer niederen Alkansäurebehandelt wird, eine so

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erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel

VI

worin R₁, R. und R- die obigen Bedeutungen haben, cyclisiert wird, eine so erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel

VII

worin R₁ und R₃ die obigen Bedeutungen haben, dehydratisiert wird, eine so erhaltene Verbindung der allge-

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meinen Formel

VIII

worin R und R_ die obigen Bedeutungen haben, reduziert wird, eine so erhaltene Verbindung der allgemeinen
Formel

IX

worin R. und R₃ die obigen Bedeutungen haben, mit Natrium in flüssigem Ammoniak oder mit HBr behandelt wird und eine so erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel

HfJ ^ IJH

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worin R₁ die obige Bedeutung hat, nach an sich bekannten Verfahren in Biotin überführt wird.

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