DE3141256C2 - Spiro-quaternäre Ammoniumhalogenide, Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen und ein Verfahren zur Weiterverarbeitung dieser Verbindungen zu N-(2-Pyrimidinyl)-piperazinylalkyl-azaspiroalkandionen - Google Patents
Spiro-quaternäre Ammoniumhalogenide, Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen und ein Verfahren zur Weiterverarbeitung dieser Verbindungen zu N-(2-Pyrimidinyl)-piperazinylalkyl-azaspiroalkandionenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft neue spiro-quaternäre Ammoniumhalogenide. Diese Verbindungen sind besonders brauchbar als Zwischenprodukte bei der Herstellung von N-(2-Pyrimidinyl)-piperazinyl-alkyl-derivaten von Azaspiroalkandionen, wie dem Psychopharmakon 8-[4-[4-(2-pyrimidinyl)-1-piperazinyl(butyl)-8-azaspirol]4,5]decan-7,9-dion.
Description
Die Erfindung betrifft spiro-quaternäre Ammoniumhalogenide, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verfahren
zu ihrer Weiterverarbeitung zu N-(2-PyrimidinyI)-piperazinyIalkylazospiroalkandionen.
Yao Hua Wu, et al., beschreiben in der US-PS 37 17 634 Verfahren zur Synthese von am zweiten Stickstoffatom
durch einen heterocyclischen Rest substituierten Piperazinylalkylazaspiroalkandionen der Foimel (3):
Ν—Α—Ν Ν—Β (3)
π für eine ganze Zahl 4 oder 5 steht. \5
und das Symbol A, welches das Spiroglutarimid und das am zweiten Stickstoffatom durch einen heterocyclischen
Rest suoatituierte Piperazin verbindet, für eine divalente Alkylenkette mit 2 bis einschließlich 6 Kohlenstoffatomen
sieht. Das Symbol »B« steht unter anderem für verschiedene heterocyclische Reste, einschließlieh
»2-Pyrimidinyl«.
Die in der US-PS 37 17 634 beschriebene Methode B geht aus von einem spiro-Glutaranhydrid. das gemäß
der US-PS 33 98 151 zunächst mit einem Aminoalkanol und dann mit Thionylchlorid zu einem N-(<y-Chior)-alkylspiro-Glutarimid
umgesetzt wird. Diese Verbindung wird dann mit einem z. B. durch einen 2-Pyrimidinylrest
N-substituierten Piperazin zu den gewünschten Verbindungen der Formel (3) umgesetzt. Anhand der Ausführungsbeispiele
errechnet sich für die Methode B eine Gesamtausbeute von lediglich 17%. Darüber hinaus
erfordert diese Methode den Umgang mit dem agressiven Thionylchlorid, das Chlorwasserstoff und Schwefeldioxid
als Nebenprodukte liefert.
Die in der US-PS 37 17 634 beschriebene Methode C geht aus von einem beispielsweise durch einen 2-Pyrimidinylrest
N-substiUiierten Piperazin, das mit einem Halogenalkohol alkyliert wird. Die in der Alkylgruppe endständige
Hydroxygruppe wird anschließend mit Thionylchlorid in das Chlorid überführt und mit der erhaltenen .·ο
Verbindung wird dann ein Spirofeiutarimid (in Form eines N-Metallsalzes) zu der gewünschten Verbindung der
Formel (3) alkyliert. Anhand der Ausführungsbeispiele errechnet sich für die Methode C eine Ausbeute von 32
bis 39%. Auch die Methode C erfo.dert den Umgang mit Thionylchlorid, was, wie oben bei Methode B. Nachteile
in apparativer Hinsicht mit sich bringt.
Von den in der US-PS 37 17 634 angegebenen Herstellungsmethoden liefert die nachfolgend angegebene
Methode A die besten Ausbeuten:
(CH),, X O + H2N-A-N N-- B—>
(3)
(Π)
Die Verbindung der Formel (III) muß dabei durch Umsetzung eines z. B. durch einen 2-Pyrimidinylrest
N-substituierten Piperazins mit einem Halogenalkylnitrii und nachfolgender Reduktion mit WasserstolT/Raney-Nickel
oder Hydrazin/Raney-Nickel hergestellt werden. Für eine Synthese in technischem Maßstab ist diese
Umsetzung zu aufwendig und zu teuer und bringt außerdem einen Ausbeuteverlust mit sich (Gesamtausbeute
29-41%).
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein mit guter Ausbeute verlaufendes und im technischen
Maßstab einfach durchzuführendes Verfahren zur Herstellung von N-(2-Pyrimidyl)-piperazinylaIkylazospiroalkandionen
zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren unter Verwendung von spiro-quaternären Ammoniumhalogeniden.
Die Erfindung betrifft deshalb die spiro-quaternären Ammoniumhalogenide der allgemeinen Formel (I):
η für 1 oder 2 steht und
X Chlor, Brom oder Jod bedeutet.
Die Erfindung betrifTt auch ein Verfahren zur Herstellung der spiro-quaternären Ammoniumhalogenide der n5
allgemeinen Formel (1), das dadurch gekennzeichnet ist. daß man l-(2-Pyrimidinyl)piperazin der allgemeinen
Formel (II)
= N *—\
' nh (id
—'
mit einem Dihalogenalkan der allgemeinen Formel III
mit einem Dihalogenalkan der allgemeinen Formel III
X — CH,CHj(CH2)„CH2—X' (ΠΙ)
worin
; ίο
; ίο
η für 1 oder 2 steht und
X und X' unabhängig voneinander Chlor, Brom oder Iod bedeuten, in einem reaktionsinerten Lösungsmittel in
Gegenwart einer starken Base in an sich bekannter Weise umsetzt.
Geeignete starke Basen sind z. B. Alkalimetalloxide, -hydroxide, -amide, -alkoholate oder-carbonate, wobei
Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat besonders bevorzugt sind.
Als reaktionsinerte, flüssige Reaktionsmedien verwendet man vorzugsweise solche die im Bereich von 80° bis
'O 16O°C sieden, wobei die Reaktion bevorzugt beim Siedepunkt des gewählten Reaktionsmediums durchgeführt
£< wird. Geeignete reaktionsinerte Medien sind z. B. Dimethylformamid sowie flüssige Kohlenwasserstoffe, wie
fj :o KohlenwasserstofTnitrile, Kohlenwasserstoffäther und Alkanole, wie Xylol, Acetonitril, Dibutylither, Isopropa-
:/ΐ nol und n-Butanol.
'S Geeignete Reaktionszeiten sind 2 bis 24 Stunden, wobei die Dauer der Reaktion in gewissem Ausmaß von der
;: gewählten Temperatur und dem Lösungsmittel abhängt. Im allgemeinen erleichtern höhere Temperaturen die
Bildung der quaternären Ammoniumhalogenide der Formel J.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Weiterverarbeitung der Verbindungen der Formel
(I) zu N-(2-Pyrimidinyl)piperazinyla!kylazospiroalkandionen der allgemeinen Formel (IV):
(CH2), Y Ν —CHjCHiiCH^CH,—Ν' Ν-<
> (IV)
α worin
η gleich 1 oder 2 ist und
/ für 4 oder 5 steht,
/ für 4 oder 5 steht,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein spiro-quaternäres Ammoniumhalogenid der allgemeinen
Formel I:
worin
π fur 1 oder 2 steht und
X Chlor, Brom oder Jod bedeutet,
mit einem sp-iro-substituierten Glutarimid der allgemeinen Formel V:
O
(CH2), XN-H (V)
O
worin
/ für 4 oder 5 steht,
in im wesentlicher äquimolaren Mengen in einem flüssigen Reaktionsmedium in Gegenwart einer starken
Base, wie Natrium- oder Kaliumcarbonat kondensiert.
Zur Durchführung dieses Verfahrens sind die Reaktionsbedingungen, wie sie im Verfahren zur Herstellung
der spiro-quatern? τη Ammoniumhalogenid-Verbindungen der allgemeinen Formel I beschrieben sind,
anwendbar. So erfolgt die Kondensation eines spiro-quaternären Ammoniumhalogenids der Formel I mit einem
Glutarimid der Formel V in einem reaktionsinerten flüssigen Medium in Gegenwart einer starken Base, wie
einem Alkalimetalloxid, -hydroxid, -amid, -alkoholat, oder -carbonat, wobei Natrium- und Kaliumcarbonat
besonders bevorzugt sind. Flüssige Reaktionsmedien, die im Bereich von 800C bis 1600C sieden sind bevorzugt,
wobei die Reaktion vorteilhaft am Siedepunkt des gewählten Mediums erfolgt. Geeignete reaktionsinerte
Medien sind Dimethylformamid sowie flüssige Kohlenwasserstoffe, Kohlenwasserstoflnitrile, Kohlenwasserstoffather
und Alkanole, wie Xylol, Acetonitril, Dibutyläther, Isopropanol, n-Butanol und dergleichen. Die
Reaktionszeiten liegen vorteilhaft zwischen 2 bis 24 Stunden, wobei die Dauer der Reaktion teilweise von den
gewählten Temperaturen und dem Lösungsmittel abhängt.
Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von 8-[4-[4-(2-Pyrimidinyl)-l-piperazinyl]butyl)-8- in
azaspiro[4.5|decan-7,9-dion der Formel IVa:
(IVa) is
wobei man ein spiro-Glutarimid der Formel Va
O
N—H (Va)
N—H (Va)
mit einem spiro-quaternären Ammoniumhalogenid der Formel Ia:
^= N y ν y 1 Br5
^ ,/—1>
ι-ί ι (la)
in einem flüssigen Reaktionsmedium in Gegenwart einer starken Base kondensiert.
Die Umsetzung kann insbesondere auch in Dimethylformamid in Gegenwart von Kaliumcarbonat durchgeführt
werden.
Die nachstehenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen, sie jedoch nicht einschränken.
40
8-(2-Pyrimidinyl)-8-aza-5-azoniaspiro[4.5]decan-chlorid
Eine Mischung von 32,8 g (0,2 Mol) H2-Pyrimidinyl)-piperazin, 76,2 g(0,6 Mol) 1,4-Dichlorbutan und44,5 g
(0,42 Mol) fein pulverisiertem Natriumcarbonat in 300 ml Acetonitril wird 12 Stunden lang gerührt und am
Rückfluß gehalten. Man filtriert die heiße Reaktionsmischung, und wäscht den Filterkuchen mit 50-100 ml he"
Bern Acetonitril. Man läßt die vereinigten Filtrate bei Raumtemperatur stehen bis Kristallisation eintritt, kühlt
dann, filtriert und wäscht das erhaltene Material mit Aceton, wobei man eine Ausbeute von 70-90% 8-(2-Pyrimidinyl)-8-aza-5-azoniaspiro[4.5]decan-chlorid
erhält. Dieses Material ist hygroskopisch und ergibt nach Trocknen im Vakuum bei Raumtemperatur die Monohydratform, die bei etwa 90° C schmilzt. Trocknet man bei 900C
einige Stunden lang im Vakuum weiter, so erhält man das wasserfreie Produkt mit einem Schmelzpunkt von
etwa 2100C.
8-(2-Pyrirnidinyl)-8-aza-5-azoniaspirof.4.5]decan-bromid
Bre
Reaktion von I-{2-Pyrimidinyi)-piperazin und i,4-uibrombutan
65
Eine Mischung von 32,8 g (0,2 Mol) H2-Pyrimidinyl)-piperazin, 108 g (0,5 Mol) 1,4-Dibrombutan und 21,2 g
(0,2 MoI) fein pulverisiertem Natriumcarbonat in 400 ml Isopropanol wird 16 Stunden lang gerührt und am
Rückfluß erhitzt. Die heiße Reaktionsmischung wird abfiltriert und das Filtrat ergibt nach Stehen bei Raumtem-
peralur 50,3 g Produkt (84% Ausbeute). Kristallisation dieses Materials aus Isopropanol ergibt analytisch reines
8-(2-Pyrimidhyl)-8-aza-5-azoniaspiro[4.5]decan-bromid, Fp. 241,5-242.5°C (korr.).
Analyse C|iH|.,N4 · Br
j
j
^rechnet: C 48,17 116,40 N 18,72 Br 26,71%
gerunden: C 48.39 116,53 N 18,64 Br 26,60%
gerunden: C 48.39 116,53 N 18,64 Br 26,60%
id Umsetzung von l-(2-Pyrimidinyl)-piperazin und 1,4-Dichlorbutan
Eine Mischung von 16,4 g (0,1 Mol) l-(2-Pyrimidinyl)-piperazin, 23,8 g (0,19 Mol) 1,4-Dichlorbutan, 30,8 g
(0,25 Mol) Natriumcarbonat-monohydrat und 44,6 g (0,375 Mol) Kaliumbromid in 150 ml Isopropanol wird 8
Stunden lang gerührt und am Rückfluß erhitzt. Dann filtriert man die heiße Reaklionsmischung und wäscht
unlösliches Material mit heißem Isopropanol. Nach Einengen der vereinigten Filtrate bei verringertem Druck
und Verreiben des Rückstands mit Aceton erhält man 8-(2-Pyrimidinyl)-8-aza-5-azoniaspiro[4.5]decan-bromid
in einer Ausbeute von 50 bis 90%.
3-(2-Pyrimidinyl)-3-aza-6-azoniaspiro[5.5]undecan-chlorid
=N
Umsetzung von 16,4 g (0,1 Mol)l-(2-Pyrimidjnyl)-piperazin, 28,2 g (0,2 Mol) 1,5-Dichlorpentan und 21,2 g
(0,2 Mol) Natriumcarbonat in 300 ml Isopropanol nach dem Verfahren des Beispiels 2 ergibt die Titelverbinc'ung.
Schmp. 27O0C (Zers.): MG - 268.79.
Beispiel 4
3-(2-Pyrimidinyl)-3-aza-6-azoniaspiro[5.5]undecan-bromid
3-(2-Pyrimidinyl)-3-aza-6-azoniaspiro[5.5]undecan-bromid
Br"
Eine Mischung von 24,6 g (0,15 Mol) l-(2-Pyrimidinyl)-piperazin, 100 g (0,43 Mol) 1,5-Dibrompentan und
31,8 g (0,3 Mol) pulverisiertem Natriumcarbonat in 400 ml Isopropanol wird 18 Stunden am Rückfluß erhitzt
und dann filtriert. Nach Stehenlassen ergibt das abgekühlte Filtrat 44,1 g (947o Ausbeute) an Produkt, Fp.
225-2300C. Kristallisation aus Isopropanol ergibt analytisch reines 3-(2-Pyrimidinyl)-3-aza-6-azoniaspiro[5.5]undecan-bromid,
Fp. 232-233°C.
Analyse CnH21N4 - Br
berechnet: C 49,85 H 6,76 N 17,89 Br 25,51%
gefunden: C 50,03 H 6,87 N 17,84 Br 25,44%
gefunden: C 50,03 H 6,87 N 17,84 Br 25,44%
8-[4-[4-(2-PyrimidinyI)-l-piperazinyl]-butyl]-8-azaspiro[4.5]decan-7,9-dion
O
O
N-CH2(CH2)JCH2-N
w
Umsetzung in n-Butanol
Eine Mischung von 7,5 g (0,045 Mol) 3,3-TetramethyIenglutarimid, 15,4 g (0,045 Mol) 8-(2-Pyrimidinyl)-8-aza-5-azoniaspiro[4.5]decan-bromid,
6,2 g (0,045 Mol) Kaliumcarbonat in 250 ml n-Butano! erhitzt man 21 Stunden lang am Rückfluß, filtriert und engt zur Trockne ein.
Das Rückstandsmaterial wird 45 Minuten mit Essigsäureanhydrid erwärmt und zur Trockne eingeengt. Dann
gibt man Wasser zum Rückstand, und macht die Mischung mit wäßrigem Natriumhydroxid basisch. Die unlöslichen
Bestandteile werden isoliert und mit Wasser gewaschen, wobei man 11.5 g (66,5% Ausbeute) 8-[4-[4-(2-
Pyrimidinyl)-l-piperazinyl]-butyi]-8-azaspiro[4.5]decan-7,9-d:on in Form der freien Base ei hall. Fp. 90-980C.
Die freie Base wird in Isopropanol aufgenommen und mit konzentrierter ChlorwasserstolTsäure behandelt,
wobei man das Ilydrochloridsalz erhält. Kristallisation aus Isopropanol ergibt analytisch reines 8-[4-[4-(2-Pyrimidinyl)-l-piperazinyl]-butyl]-8-azaspiro[4.5]decan-7,9-dion-hydrochlorid.
Analyse Q1H1N5O: · HCI
berechnet: C 59,77 H 7.65 N 16,60 Cl 8,40%
gefunden: C 60,07 H 7,7?. N 16,74 Cl 8,27%
gefunden: C 60,07 H 7,7?. N 16,74 Cl 8,27%
in Umsetzung in Dimethylformamid
Eine Mischung aus 16,7 g (0,1 Mol) 3,3-TetramethyIen-glutarimid, 29,9 g (0,1 Mol) 8-(2-Pyrimidinyl)-8-aza-5-azoniaspiro[4.5Jdecan-bromid
und 16,6 g (0,12 Mol) Kaliumcarbonat in 190 ml Dimethylformamid hält man während einer Reaktionsdauer von 24 Stunden bei 150-155°C und engt dann bei verringertem Druck zur is
Trockne ein. Der sich ergebende Feststoff wird mit 90 ml Wasser verrieben, in 10%iger Chlorwasserstoffsäure
aufgenommen und filtriert. Das saure Filtrat wird mit 10%igem wäßrigem Natriumhydroxid basisch gemacht.
Die ausgelällte freie Base wird isoliert und getrocknet, wobei man 8-[4-l4-(2-Pyrimidinyl)- l-piperazinyljbutylJ-8-azaspiro[4.5]decan-7,9-dion
erhält.
Arbeitet man nach dem obenstehenden Verfahren, verwendet jedoch 27,3 g (0,1 Mol) 8-(2-Pyrimidinyl)-8-aza-S-azoniaspiro^JIdecan-chlorid-monohydrat
anstelle des quaternären Bomids, so erhält man die Titelverbindung
in Form der freien Base in einer Ausbeute von etwa 80%, Fp. 1000C.
Claims (3)
- Patentansprüche:
L Spiro-quaternäre Ammoniumhalogenide der allgemeinen Formel (I):=N/ηN Iworin:η für I oder 2 steht undX Chlor, Brom oder Jod bedeutet. - 2. Verfahren zur Herstellung von spiro-quaternären Ammoniumhalogeniden der allgemeinen Formel I gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man H2-Pyrimidinyl)-piperazin der Formel II:^N /—\>—N Ν—Η (Π)N N—'mit einem Dihalogenalkan der allgemeinen Formel IIIX — CH2CH2(CH2),,^—X' (ID)worinη für I oder 2 steht undX und X' Chlor, Brom oder Jod bedeuten,in einem reaktionsinerten Lösungsmittel in Gegenwart einer starken Base in an sich bekannter Weise umsetzt.
- 3. Verfahren zur Weiterverarbeitung der Verbindungen nach Anspruch 1 zuN-{2-Pyrimidinyl)-piperazinyI-alkylazaspiroalkandionen der allgemeinen Formel IV:—N Ν—-ζ. >(CHJ, Y N —CHjCHjiCH^C^—N Ν—-ζ. > (IV)Oworinη Tür 1 oder 2 steht und
/ 4 oder 5 bedeutet,dadurch gekennzeichnet, daß man ein spiro-quaternäres Ammoniumhalogenid der allgemeinen Formel I: <f^ >—N Ni'I (I)worinπ für 1 oder 2 steht undX Chlor, Brom oder Jod bedeutet,mit einem spiro-substituierten Glutarimid der allgemeinen Formel V: Oworin/ für 4 oder 5 steht,in einem flüssigen Reaktionsmedium in Gegenwart einer starken Base kondensiert.
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