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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur industriellen
Herstellung von (Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivaten, insbesondere
optisch aktiven Verbindungen davon, die als Ausgangsverbindung zur
Herstellung von Arzneimitteln nützlich
sind.
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STAND DER TECHNIK
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(Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivate,
insbesondere optisch aktive Verbindungen davon, sind wichtige Ausgangsverbindungen
zur Herstellung von Arzneimitteln wie Proteaseinhibitoren etc.,
und einige Verfahren zur Herstellung derselben sind veröffentlicht
worden.
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Zum
Beispiel offenbaren die JP-A-10-513173 (WO 96/23812) (im Weiteren
gelegentlich als Ref. 1 bezeichnet) und J. Med. Chem. 40, 3173-3181
(1997) (im Weiteren gelegentlich als Ref. 2 bezeichnet) ein Verfahren
zur Herstellung von (2R,3S)-3-Amino-1,1,1-trifluor-4-methyl-2-pentanol,
wie das in dem folgenden Reaktionsschema (1) angegeben ist.
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Dieses
Verfahren besteht jedoch aus vielen Schritten bzw. Stufen und enthält weiterhin
Schritte zur optischen Trennung, wodurch die Gesamtausbeute der
Zielverbindung niedrig ist, und somit ist dieses Verfahren für den großtechnischen
Maßstab
nicht geeignet.
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Die
Reaktionsbedingungen für
jeden Schritt:
- (1) NaNO2,
DMF;
- (2) CF3H)CH(OOEt, K2CO3, t-BuOMe, fraktionierte Kristallisation,
Destillation unter reduziertem Druck;
- (3) LiAlH4, Et2O;
- (4) Triphosgen, NaOH;
- (5) (1) BuLi/THF, (–)-Menthylchlorformiat;
(2)
fraktionierte Kristallisation;
- (6) KOH
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Ferner
offenbart J. Med. Chem., 35, 641–662 (1992) (im Weiteren gelegentlich
als Ref. 3 bezeichnet) ein Verfahren zur Herstellung von (3S,2RS)-3-Amino-4-phenyl-1,1,1-trifluormethyl-2-butanol,
das die Herstellung von N-t-Butoxycarbonyl-L-phenylalaninal (einer
Aldehydverbindung) aus N-t-Butoxycarbonyl-L-phenylalanin, und anschließende Umsetzung
des Reaktionsprodukts mit Trimethyl(trifluormethyl)silan (Ruppert-Reagens)
umfasst, wie das in dem folgenden Reaktionsschema (2) angegeben
ist. Jedoch kann es schwierig sein, die Zwischenstufe für dieses
Verfahren herzustellen, d.h. eine Aldehydverbindung, und zwar in
Abhängigkeit von
den Aminosäurearten,
und wenn eine Aminosäure
mit hoher sterischer Hinderung wie Valin verwendet wird, kann die
Reaktion mit Trimethyl(trifluormethyl)silan nicht ablaufen. Daher
kann dieses Verfahren kein allgemein anwendbares Verfahren zur Herstellung
von (Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivaten sein.
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Wie
in dem folgenden Reaktionsschema (3) gezeigt, offenbart J. Org.
Chem., 63, 5179–5192
(1998) (im Weiteren gelegentlich als Ref. 4 bezeichnet), dass die
5-OH-Verbindung,
ausgehend von einer optisch aktiven Aminosäure, worin die Aminogruppe über die
Verbindung 1-8 geschützt
ist, synthetisiert wurde, und dass die 5-OH-Verbindung nicht durch
Säurezersetzung
in eine Trifluormethylketonverbindung umgewandelt werden konnte.
Ferner findet sich keine Beschreibung in Bezug auf die Reduktion
der 5-OH-Verbindung.
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Des
Weiteren illustriert die WO 97/19681 (im Weiteren gelegentlich als
Ref. 5 bezeichnet) formelmäßig die
Synthese einer Trifluormethylketonverbindung, ausgehend von der
Verbindung 1-8, wie in dem folgenden Reaktionsschema (3) gezeigt.
Jedoch offenbart diese Literaturstelle nicht die Umwandlung der
5-OH-Verbindung in eine Trifluormethylketonverbindung. Die Literaturstelle
deutet lediglich die Synthese der Trifluormethylketonverbindung
durch Behandlung der 5-OH-Verbindung, worin die 2-Position durch
eine 4-Methoxyphenylgruppe oder t-Butylgruppe substituiert ist,
mit einem Ionenaustauscherharz an.
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Des
Weiteren offenbart J. Org. Chem., 63, 6529–6534 (1998) die Herstellung
von Anti-(trifluormethyl)-β-aminoalkoholen
durch Umsetzung von I-(Trifluormethyl)epoxyethern mit Dimethylaluminiumamid.
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Die
benannten Erfinder haben umfangreiche Studien durchgeführt, um
ein Verfahren zur großtechnischen
Herstellung optisch aktiver (Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivate aufzufinden
und entdeckt, dass optisch aktive (Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivate überraschender
Weise in hoher Ausbeute erhalten werden können, indem die 5-OH-Verbindung wie die
Verbindung 1b oder 4b, wie in dem obigen Reaktionsschema (3) gezeigt,
reduziert wird, und weiterhin gefunden, dass (Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivate
leicht in hoher Ausbeute durch die Reaktion jedes Schritts des obigen
Reaktionsschemas (3), ausgehend von Verbindung (1-8), stufenweise
oder in einer Eintopfreaktion erhalten werden können, und haben die vorliegende
Erfindung gemacht.
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Das
heißt,
die vorliegende Erfindung stellt neue Verfahren zur Herstellung
von (Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivaten durch das folgende
Verfahren A oder Verfahren B bereit.
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Verfahren
A der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von
(Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivaten der Formel (I):
worin R
1 eine
Gruppe ist, die der Seitenkette einer natürlichen oder nicht natürlichen α-Aminosäure entspricht, R
2 ein Wasserstoffatom oder R
21 ist,
worin R
21 für eine Schutzgruppe für eine Aminogruppe
mit einer Carbonylgruppe an der Bindungsstelle zu dem Stickstoffatom
steht, mit der Maßgabe,
dass, wenn eine funktionelle Gruppe in R
1 vorliegt,
solche funktionellen Gruppen gegebenenfalls geschützt sein
können,
oder
eines Säureadditionssalzes
davon,
umfassend die Reduktion eines 5-Hydroxy-5-trifluormethyl-1,3-oxazolidin-Derivats
der Formel (II):
worin R
1 und
R
21 wie oben definiert sind,
die Entfernung
einer Schutzgruppe für
die Aminogruppe R
21 aus dem Produkt zur
Herstellung einer Verbindung der Formel (I), worin R
2 ein
Wasserstoffatom ist, falls erforderlich, und die anschließende Umwandlung
des Produkts in ein Säureadditionssalz,
falls erforderlich.
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Ferner
ist Verfahren B der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
von (Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivaten der Formel (I):
worin R
1 und
R
2 wie oben definiert sind,
oder eines
Säureadditionssalzes
davon,
umfassend die Durchführung
der folgenden Schritte (a), (b) und (c)
aufeinander folgend
schrittweise oder in einer Ein-Topf-Reaktion, die Entfernung einer
Schutzgruppe für
die Aminogruppe R
21 aus dem Produkt zur
Herstellung einer Verbindung der Formel (I), worin R
2 ein
Wasserstoffatom ist, und die anschließende Umwandlung des Produkts
in ein Säureadditionssalz
davon, falls erforderlich,
Schritt (a): Schritt der Herstellung
des 5-Trialkylsilyloxy-5-trifluormethyl-1,3-oxazolidin-Derivats der Formel (IV) (nachfolgend
gelegentlich als die 5-Trialkylsilyloxy-Verbindung bezeichnet):
worin R
1 und
R
21 wie oben definiert sind,
durch
Umsetzung eines 1,3-Oxazolidin-5-on-Derivats der Formel (III) (nachfolgend
gelegentlich als die 5-Ketonverbindung bezeichnet):
worin R
1 und
R
21 wie oben definiert sind,
mit einem
Trialkyl(trifluormethyl)silan;
Schritt (b): Schritt der Entfernung
einer Trialkylsilylgruppe aus der Verbindung (IV) unter Erhalt einer
5-Hydroxyverbindung der Formel (II):
worin R
1 und
R
21 wie oben definiert sind; und
Schritt
(c): Schritt der Reduktion der Verbindung (II).
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Die
in der vorliegenden Beschreibung verwendeten Begriffe werden nachstehend
erläutert.
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Die "Gruppe, die der Seitenkette
einer natürlichen
oder nicht-natürlichen α-Aminosäure entspricht", wie sie durch R1 definiert wird, bedeutet eine Gruppe, die
der Aminosäurenseitenkette
einer natürlich
vorkommenden oder künstlich
hergestellten α-Aminosäure entspricht,
d.h. eine Gruppe, erhalten durch Entfernung eines -CH(NH2)COOH-Restes von einer α-Aminosäure, und wenn eine funktionelle
Gruppe mit einem Stickstoffatom, einem Sauerstoffatom oder einem
Schwefelatom in dieser Gruppe vorhanden ist, dann können diese funk tionellen
Gruppen geschützt
sein. Die Schutzgruppe kann jede Gruppe sein, die die Herstellung
der 5-Hydroxyverbindung (II) nicht chemisch, sterisch und/oder elektronisch
hemmt.
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Beispiele
für die
funktionellen Gruppen mit einem Stickstoffatom sind eine Aminogruppe,
eine Mononiederalkylaminogruppe, eine Guanidinogruppe, eine 3-Indolylgruppe,
eine 4-Imidazolylgruppe, eine 2-, 3- oder 4-Piperidylgruppe, eine
3-Morpholinylgruppe, eine 2-Piperazinylgruppe etc..
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Beispiele
für die
funktionellen Gruppen mit einem Sauerstoffatom sind eine Hydroxygruppe,
eine Carboxylgruppe, etc..
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Beispiele
für die
funktionellen Gruppen mit einem Schwefelatom sind eine Mercaptogruppe,
eine Sulfogruppe (-SO3H), etc..
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Für diese
funktionellen Gruppen ist es bevorzugt, Schutzgruppen auszuwählen, die
unter den Bedingungen für
die Entfernung der Schutzgruppe für die Aminogruppe R21 stabil sind. Beispiele für die Schutzgruppen
sind im Stand der Technik gut bekannt und können leicht unter Bezugnahme
auf z.B. Schutzgruppen in Organic Synthesis, 2. Auflage, Hrsg. (Theodora
W. Green, John Wiley & Sons,
Inc., 1991) (im Weiteren gelegentlich als Ref. 6 bezeichnet), etc.
ausgewählt
werden.
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Geeignete
Beispiele für
die "Gruppe, die
der Seitenkette einer natürlichen
oder nicht-natürlichen α-Aminosäure entspricht", wie sie durch R1 definiert wird, sind eine Niederalkylgruppe,
eine Cycloalkylgruppe, eine Arylgruppe oder eine heterocyclische
Gruppe, und diese Gruppen können
substituiert sein.
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Beispiele
für die "Niederalkylgruppe" als R1 sind
Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, s-Butyl, t-Butyl,
Pentyl, Hexyl, etc.. Außerdem
bedeutet der Begriff "niedrig" bzw. "Nieder-" eine geradkettige
oder verzweigtkettige Kohlenstoffkette mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
sofern nichts Anderes angegeben ist. Des Weiteren schließt der Substituent
der "Niederalkylgruppe" beispielsweise 1
bis 3 Gruppen von einer Hydroxy-, Mercapto-, Carboxyl-, Amino-,
Mononiederalkylamino-, Diniederalkylamino-, Guanidino-, einer substituierten oder
unsubstituierten Cycloalkyl-, einer substituierten oder unsubstituierten
Aryl- oder einer substituierten oder nicht-substituierten heterocyclischen
Gruppe ein. Die "Cycloalkyl-,
Aryl- und heterocyclische
Gruppe" und die Substituenten
an diesen Gruppen werden nachstehend erläutert.
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Die "Cycloalkylgruppe" als R1 schließt solche
mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen ein, und Beispiele hierfür sind Cyclopropyl,
Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl etc., und diese
Gruppen können
gegebenenfalls weiter durch 1 bis 3 Gruppen, ausgewählt aus
einer Niederalkylgruppe, einer Niederalkoxygruppe, Phenyl-, Carboxyl-,
Hydroxy-, Amino-, einer Mono- oder Diniederalkylamino-, Mercaptogruppe,
etc. substituiert sein.
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Die "Arylgruppe" als R1 schließt beispielsweise
Phenyl, Naphthyl etc. ein, und diese Gruppen können gegebenenfalls weiter
durch 1 bis 3 Gruppen, ausgewählt
aus einem Halogenatom, Trifluormethyl, einer Niederalkylgruppe,
einer Niederalkoxygruppe, einer Arylalkyloxy-, Phenyl-, Carboxy-,
Hydroxy-, Amino-, einer Mono- oder Diniederalkylaminogruppe, etc.
substituiert sein.
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Die "heterocyclische Gruppe" als R1 schließt eine
monocyclische, bicyclische oder tricyclische, gesättigte oder
ungesättigte
heterocyclische Gruppe mit mindestens einem Heteroatom, ausgewählt aus
einem Stickstoffatom, einem Sauerstoffatom und einem Schwefelatom,
ein. Beispiele für
die heterocyclische Gruppe sind Furyl, Thienyl, Imidazolyl, Oxazolyl,
Isoxazolyl, 1,3,4-Thiadiazolyl, Pyridyl, Pyrimidinyl, Pyrazinyl, 1,3,5-Triazinyl,
1,2,4-Triazinyl, Benzo[b]thienyl, Benzo[b]furyl, Indolyl, Benzisoxazolyl,
Benzothiazolyl, Chinolyl, Dibenzothienyl, Tetrahydrofuryl, Tetrahydrothienyl,
Tetrahydropyranyl, 1,3- oder 1,4-Dioxanyl, 1-Piperazinyl, 1-Morpholinyl
oder 1-Piperidinyl etc.. Diese "heterocyclischen
Gruppen" können gegebenenfalls
weiter durch 1 bis 3 Gruppen, ausgewählt aus einem Halogenatom,
einer Niederalkylgruppe, einer Niederalkoxygruppe, Carboxylgruppe
etc. substituiert sein.
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Mehr
bevorzugte Beispiele für
R1 sind Methyl, Isopropyl, Butyl, s-Butyl,
4-Aminobutyl, 3-Guanidinopropyl, Carboxymethyl, Ethoxycarbonylmethyl,
Carbamoylmethyl, 2-Carboxyethyl,
2-(Methoxycarbonyl)ethyl, 2-Carbamoylethyl, Hydroxymethyl, 1-Hydroxyethyl,
Mercaptomethyl, 2-Methylthioethyl, Benzyl, (4-Hydroxyphenyl)methyl,
(4-Imidazolyl)methyl, (3-Indolyl)methyl, und die Gruppen, die für R1 in der Tabelle gelistet sind, welche die
in den unten beschriebenen Beispielen 9–36 hergestellten Produkte
zusammenfasst.
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Wenn
eine funktionelle Gruppe, wie Amino, Guanidino, Carboxyl, Hydroxy
und Mercapto in R1 enthalten ist, werden
diese funktionellen Gruppen üblicherweise
durch eine Schutzgruppe geschützt.
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Die "Schutzgruppe für eine Aminogruppe
mit einer Carbonylgruppe an der Bindungsstelle zu dem Stickstoffatom", wie sie durch R21 definiert ist, kann jede beliebige sein,
die üblicherweise
auf dem Gebiet der chemischen Synthese verwendet wird, und vorzugsweise
ist sie eine Gruppe der Formel: -COR3. Darin
ist R3 ein Wasserstoffatom, eine Niederalkylgruppe,
eine Niederalkenylgruppe, eine Niederalkenyloxygruppe, eine Arylgruppe,
eine Ary loxygruppe, eine Arylalkylgruppe, eine Arylalkyloxygruppe,
eine Heteroarylgruppe, eine Heteroaryloxygruppe oder eine Niederalkoxygruppe,
und diese Gruppen können
substituiert oder unsubstituiert sein. Der Begriff "substituiert oder
unsubstituiert" bedeutet,
so wie er hier verwendet wird, dass die durch diesen Begriff modifizierte
Gruppe einen Substituienten aufweisen kann, der auf dem Gebiet des
Aminogruppenschutzes gut bekannt ist.
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Beispiele
für die "Niederalkylgruppe", wie sie durch R3 definiert wird, sind diejenigen, die beispielhaft für R1 angegeben sind, und Beispiele für die Alkenylgruppe
der "Niederalkenylgruppe" oder der "Niederalkenyloxygruppe" sind Vinyl, Allyl,
1-Propenyl, 2-Propenyl, 2-Butenyl, 2-Methyl-1-propenyl, etc.. Diese
Niederalkylgruppe, die Niederalkenylgruppe und die Niederalkenyloxygruppe,
wie sie hier verwendet werden, können gegebenenfalls
durch 1 bis 3 Gruppen, ausgewählt
aus einem Halogenatom und Phenyl etc., substituiert sein.
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Beispiele
für den
Arylrest der "Arylgruppe", der "Aryloxygruppe", der "Arylalkylgruppe" und der "Arylalkyloxygruppe" sind diejenigen
für R1 beispielhaft angegebenen, und diese Arylreste
können
gegebenenfalls durch 1 bis 3 Gruppen, ausgewählt aus Halogenatom, einer
Niederalkylgruppe, einer Niederalkoxygruppe, Nitro, etc., substituiert
sein.
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Der
Heteroarylrest der "Heteroarylgruppe" und der "Heteroaryloxygruppe" bedeutet eine monocyclische
oder bicyclische Heteroarylgruppe mit mindestens einem Heteroatom,
ausgewählt
aus einem Stickstoffatom, einem Sauerstoffatom und einem Schwefelatom,
und Beispiele hierfür
sind Furyl, Thienyl, Pyridyl, Chinolyl etc.. Diese Heteroarylgruppen
können
gegebenenfalls durch 1 bis 3 Gruppen, ausgewählt aus einem Halogenatom,
einer Niederalkylgruppe, einer Niederalkoxygruppe etc., substituiert
sein.
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Beispiele
für den
Alkylrest der "Niederalkoxygruppe" sind die für R1 beispielhaft angegeben, und diese Gruppen
können
gegebenenfalls durch 1 bis 3 Gruppen, ausgewählt aus einem Halogenatom,
einer Trialkylsilylgruppe, einem Niederalkoxy etc., substituiert
sein.
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Beispiele
für die "Schutzgruppe für eine Aminogruppe
mit einer Carbonylgruppe an der Bindungsstelle zu dem Stickstoffatom", wie sie durch R21 definiert wird, sind eine Benzyloxycarbonylgruppe,
4-Methoxybenzyloxycarbonylgruppe, 2,4-Dichlorbenzyloxycarbonylgruppe,
t-Butoxycarbonylgruppe, 2,2,2-Trichlorethoxycarbonylgruppe, 2-(Trimethylsilyl)ethoxycarbonylgruppe,
Vinyloxycarbonylgruppe, Allyloxycarbonylgruppe, Cinnamyloxycarbonylgruppe,
3,5-Dimethoxyphenyloxycarbonylgruppe, Formylgruppe, Acetylgruppe,
Trichloracetylgruppe, Trifluoracetylgruppe, Phenylacetylgruppe,
3-Phenylpropanoylgruppe, 3-Butenoylgruppe, Benzoylgruppe, 3-Pyridylcarbonylgruppe
etc.. Im Hinblick auf die Reak tivität und Handhabbarkeit sind die
Benzyloxycarbonylgruppe und die t-Butoxycarbonylgruppe bevorzugt.
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Erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung von (Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivaten
werden detaillierter erläutert.
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Verfahren
A
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Das
Verfahren A wird durchgeführt,
indem die 5-Hydroxyverbindung (II) mit einem Reduktionsmittel in einem
geeigneten Lösungsmittel
behandelt wird.
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Das
Reduktionsmittel kann jedes beliebige sein, das gegenüber der
Schutzgruppe für
die Aminogruppe R21 inaktiv ist und für die Reduktion
der Ketocarbonylgruppe zu einer alkoholischen Hydroxygruppe geeignet
ist. Beispiele für
das Reduktionsmittel sind Metallborhydrid-Reduktionsmittel, wie
Zinkborhydrid, Natriumborhydrid, Lithiumborhydrid, Kaliumborhydrid,
Lithiumtriethylborhydrid, Kaliumtriethylborhydrid, Lithiumtri-s-butylborhydrid,
Bismethoxyethanlithiumdimethylborhydrid, Lithiumborhydridcyanid,
Natriumborcyanidhydrid, etc.. Darunter sind Zinkborhydrid, Natriumborhydrid,
Lithiumborhydrid und Kaliumborhydrid bevorzugt, und insbesondere
sind Zinkborhydrid und Natriumborhydrid mehr bevorzugt. Jedoch ist
Zinkborhydrid instabil, und es ist üblich, das Zinkborhydrid frisch
herzustellen, indem Zinkchlorid und Natriumborhydrid in Ethern,
wie t-Butylmethylether, Diethylether etc., in Kontakt gebracht werden,
wenn es verwendet wird.
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Die
Menge des Reduktionsmittels kann von den Arten des Reduktionsmittels
abhängen
und liegt üblicherweise
im Bereich von etwa 0,4 bis etwa 4 Äquivalenten, vorzugsweise etwa
1 Äquivalent,
bezogen auf die 5-Hydroxyverbindung (II).
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Das
Lösungsmittel
kann jedes beliebige sein, das die Reaktion nicht stört, d.h.
Wasser, Ether, wie t-Butylmethylether, Tetrahydrofuran, Dimethoxyethan,
Dioxan, Diglyme etc., Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Propanol,
Isopropanol, t-Butanol, Cyclohexanol etc., Kohlenwasserstoffe, wie
Benzol, Toluol, Hexan, Cyclohexan etc., Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid,
1-Methyl-2-pyrrolidinon etc.. Diese Lösungsmittel können einzeln oder
im Gemisch von zwei oder mehreren der Lösungsmittel eingesetzt werden.
Wenn Zinkborhydrid als Reduktionsmittel verwendet wird, dann ist
das Lösungsmittel
t-Butylmethylether besonders bevorzugt.
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Die
Reaktionstemperatur kann von den Arten der Ausgangsverbindungen,
der Arten der Reduktionsmittel etc. abhängen, liegt aber üblicherweise
im Bereich von etwa –40°C bis etwa
80°C, vorzugsweise
im Bereich von etwa 0°C
bis etwa 30°C.
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In
dieser Reaktion wird zunächst
die Verbindung der folgenden Formel (V) hergestellt und anschließend in
die Verbindung (I) umgewandelt:
worin R
1 und
R
21 wie oben definiert sind.
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Wenn
die Geschwindigkeit der Umwandlung der Verbindung (V) in die Verbindung
(I) langsam ist, kann eine basische Substanz oder eine saure Substanz
dem Reaktionssystem zugesetzt werden, um die Umwandlung in die Verbindung
(I) zu beschleunigen.
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Beispiele
für die
saure Substanz sind anorganische Säuren, wie Salzsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure und
organische Säuren,
wie Essigsäure,
Trifluoressigsäure,
Methansulfonsäure,
Trifluormethansulfonsäure,
p-Toluolsulfonsäure
etc..
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Die
basische Substanz kann entweder eine anorganische oder eine organische
Substanz sein.
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Beispiele
für die
anorganischen basischen Substanzen sind Ammoniak, Alkalimetallhydrogencarbonate
(z.B. Lithiumhydrogencarbonat Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat),
Alkalimetallcarbonate (z.B. Lithiumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat),
Alkalimetallhydroxide (z.B. Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid),
Alkalimetallphosphat oder -hydrogenphosphat (z.B. Kaliumphosphat,
Natriumhydrogenphosphat).
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Wenn
eine schwer lösliche
basische anorganische Substanz als Reaktionslösungsmittel verwendet wird,
ist es bevorzugt, Wasser oder einen Phasentransferkatalysator dem
Reaktionssystem zuzusetzen. Beispiele für den Phasentransferkatalysator
sind Kronenether wie 18-Krone-6 oder Dibenzo-18-Krone-6 oder quaternäre Ammoniumsalze,
wie Tetrabutylammoniumhydrogensulfit, Tetrabutylammoniumbromid,
etc..
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Beispiele
für die
organischen basischen Substanzen sind primäre Amine (z.B. Methylamin,
Ethylamin, Propylamin, Benzylamin), sekundäre Amine (z.B. Dimethylamin,
Ethylmethylamin, Benzylmethylamin), tertiäre Amine (z.B. Triethylamin,
Ethyldiisopropylamin, N-Methylmorpholin,
1,8-Diazobicyclo[5.4.0]-7-undecen (DBU), Pyridin, 2,4,6-Trimethylpyridin,
2,6-Di(t-butyl)pyridin), Alkalimetall-Niederalkoxide (z.B. Natriummethoxid,
Natriumethoxid, Lithium-t-butoxid, Kalium-t-butoxid), Alkalimetallsalze
organischer Säuren
(z.B. Natriumacetat) etc..
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Die
Menge der basischen Substanz oder sauren Substanz für die Beschleunigung
der Geschwindigkeit der Umwandlung der Verbindung (V) in die Verbindung
(I) sollte gemäß den Arten
der Schutzgruppe für die
Aminogruppe R21 und den Arten der basischen
Substanz oder sauren Substanz, die verwendet werden, bestimmt werden
und liegt üblicherweise
im Bereich von etwa 1 Äquivalent
bis etwa 10 Äquivalenten,
bezogen auf die Verbindung (II).
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Die
Reaktionstemperatur liegt üblicherweise
im Bereich von etwa 0°C
bis etwa 40°C
und vorzugsweise bei Raumtemperatur. Die Reaktionszeit kann entsprechend
der Umwandlungsgeschwindigkeit aus der Verbindung (V) in die Verbindung
(I) variieren und liegt üblicherweise
im Bereich von etwa 1 bis etwa 12 Stunden. Im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit
ist eine basische Substanz bevorzugter als eine saure Substanz und
im Hinblick auf die Durchführbarkeit
ist Kaliumcarbonat bevorzugt.
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Die
so erhaltene Verbindung (1), worin R2 R21 ist (d.h. eine Schutzgruppe für die Aminogruppe)
kann in hoher Ausbeute in die Verbindung (I), worin R2 ein
Wasserstoffatom ist, umgewandelt werden, indem die Schutzgruppe
für die
Aminogruppe durch eine konventionelle Methode entfernt wird. Die
Bedingungen für
die Entfernung der Schutzgruppen für die Aminogruppe werden vorzugsweise
so ausgewählt,
dass eine Schutzgruppe für
eine funktionelle Gruppe, die gegebenenfalls in R1 vorliegen
kann, nicht entfernt wird. Der Grund hierfür ist, dass es vorteilhafter
ist, dass eine solche Schutzgruppe für eine funktionelle Gruppe
nicht zu diesem Zeitpunkt entfernt wird, sondern erst in der Stufe
der Herstellung eines Endprodukts, wie eines Proteaseinhibitors,
etc..
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Die
Verbindung (I), worin R2 ein Wasserstoffatom
ist, kann in ein Säureadditionssalz
umgewandelt werden, indem sie mit einer anorganischen Säure oder
organischen Säure
durch eine konventionelle Methode behandelt wird.
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Die
Ausgangsverbindung (II) des Verfahrens A kann durch die beispielsweise
in Ref. 1 (J. Org. Chem., 63, 5179–5192 (1998)) oder Ref. 5 (WO
97/19681) offenbarte Methode oder eine Modifikation davon hergestellt
werden. Ferner kann die Verbindung (II) auch hergestellt werden,
indem Schritt (a) und Schritt (b) des folgenden Verfahrens B stufenweise
oder durch eine Eintopfreaktion durchgeführt werden.
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Verfahren
B
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Das
Verfahren B wird durchgeführt,
indem die folgenden Schritte (a), (b) und (c) sequenziell stufenweise
oder konsekutiv in einer Eintopfreaktion durchgeführt werden.
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Dabei
bedeutet "sequenzielle
stufenweise Durchführung" die Isolierung des
in jeder Stufe erhaltenen Produkts, die anschließende Verwendung des Produkts
in einer nachfol genden Stufe als Ausgangsmaterial und seine Umsetzung.
Entgegen bedeutet "konsekutive
Durchführung
in einer Eintopfreaktion",
dass sämtliche Schritte
konsekutiv in einem Reaktionsgefäß ohne Isolierung
des Produkts jeder Stufe als Nachbehandlung jeder Stufe durchgeführt werden.
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Stufe a
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Dies
ist eine Stufe bzw. ein Schritt der Umsetzung der als Ausgangsmaterial
verwendeten 5-Ketonverbindung (III) mit einem Trialkyl(trifluormethyl)silan
zur Herstellung einer 5-Trialkylsilyloxyverbindung (IV).
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Drei
Alkylgruppen des in dieser Stufe verwendeten Trialkyl(trifluormethyl)silans
können
entweder gleich oder verschieden sein und das Trialkyl(trifluormethyl)silan
schließt
beispielsweise Trimethyl(trifluormethyl)silan, Triethyl(trifluormethyl)silan,
Tributyl(trifluormethyl)silan, etc. ein, und Trimethyl(trifluormethyl)silan
ist besonders bevorzugt. Diese Verbindungen sind entweder handelsüblich oder
können
durch einen in Org. Synth., 72, 232–240 (im Weiteren gelegentlich
als Ref. 7 bezeichnet) oder in J. Org. Chem., 54, 2873–2877 (1989)
(im Weiteren gelegentlich als Ref. 8 bezeichnet) oder eine modifizierte
Methode davon hergestellt werden.
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Diese
Stufe (a) wird durchgeführt,
indem die 5-Ketonverbindung (III) und ein Trialkyl(trifluormethyl)silan
in der Gegenwart eines die nukleophile Reaktion initiierenden Reagenzes
in einem geeigneten Lösungsmittel
vermischt und gerührt
wird. Die Lösungsmittel
können
Ether (beispielsweise Tetrahydrofuran, Dimethoxyethan, Dioxan, etc.),
aromatische Kohlenwasserstoffe (beispielsweise Benzol, Toluol, etc.),
halogenierte Kohlenwasserstoffe (beispielsweise Dichlormethan, Chloroform,
etc.), etc. sein. Diese Lösungsmittel
können entweder
einzeln oder in einem Gemisch von zweien oder mehreren der Lösungsmittel
verwendet werden, und Ether sind mehr bevorzugt.
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Das
die nukleophile Reaktion initiierende Reagens kann eines der in
Chem. Rev., 97, 757–786
(1997) (im Weiteren gelegentlich als Ref. 9 bezeichnet) offenbart
sein und Cäsiumfluorid
und Tetrabutylammoniumfluorid sind bevorzugt, und Cäsiumfluorid
ist besonders bevorzugt.
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Die
Menge des Trialkyl(trifluormethyl)silans zu der Menge der 5-Ketonverbindung
(III) liegt üblicherweise
im Bereich von etwa 1 Äquivalent
bis etwa 2 Äquivalenten,
und die Menge des die nukleophile Reaktion initiierenden Reagens
zur Menge der 5-Ketonverbindung (III) liegt üblicherweise im Bereich von
etwa 0,1 Äquivalenten
zu etwa 0,3 Äquivalenten.
Die Reaktionstemperatur liegt üblicherweise
im Bereich von etwa –20°C bis etwa
60°C, vorzugs weise
im Bereich von etwa 0°C
bis etwa 30°C.
Die Reaktionszeit kann gemäß den Arten der
Verbindungen variieren und liegt üblicherweise im Bereich von
etwa 20 Minuten bis etwa 30 Minuten.
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Die
als Ausgangsmaterial verwendete 5-Ketonverbindung (III) kann aus
leicht erhältlichen α-Aminosäuren als
Ausgangsmaterial hergestellt werden, die eine Aminogruppe aufweisen,
die durch eine konventionelle gut bekannte Methode geschützt ist,
z.B. durch die in Ref. 4 (J. Org. Chem., 63, 5179–5192 (1998)),
Ref. 5 (WO 97/1981), J. Am. Chem. Soc., 79, 5736–5738 (1957) (im Weiteren gelegentlich
als Ref. 10 bezeichnet) offenbarten, oder in Bezugsbeispiel 1 unten
beschriebenen Methode oder durch eine Modifikation davon.
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Stufe b
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Dies
ist eine Stufe der Desilylierung der in der Stufe oben erhaltenen
5-Trialkylsilyloxyverbindung (IV) zur Herstellung einer 5-Hydroxyverbindung
(II).
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Diese
Stufe kann leicht durchgeführt
werden, indem ein Überschuss
eines Alkohols in die Reaktionslösung
nach Beendigung von Stufe (a) gegeben wird. Dieser Alkohol kann
Methanol, Ethanol, Isopropanol, etc. sein. Diese Alkohole können einzeln
oder im Gemisch von zweien oder mehreren Lösungsmitteln verwendet werden.
Die Reaktionstemperatur liegt üblicherweise
im Bereich von etwa 0°C
bis etwa 70°C,
vorzugsweise im Bereich von etwa 10°C bis etwa 50°C.
-
Stufe c
-
Dies
ist eine Stufe der Reduktion der 5-Hydroxyverbindung (II), die in
der Stufe oben erhalten wurde, zur Herstellung der gewünschten
Verbindung (I), und kann in derselben Weise wie in Verfahren A durchgeführt werden.
-
Unter
den so erhaltenen gewünschten
Verbindungen (I) kann die Verbindung (I), worin R2 R21 ist (d.h. eine Schutzgruppe für eine Aminogruppe)
in hoher Ausbeute in die Verbindung (I) umgewandelt werden, worin R2 ein Wasserstoffatom ist, indem die Schutzgruppe
für die
Aminogruppe durch eine konventionelle Methode entfernt wird. Die
Bedingungen für
die Entfernung der Schutzgruppe für die Aminogruppe werden vorzugsweise
so ausgewählt,
dass eine Schutzgruppe für
eine funktionelle Gruppe, die in R1 vorliegen
kann, nicht entfernt wird.
-
Die
Verbindung (I), worin R2 ein Wasserstoffatom
ist, kann in ein Säureadditionssalz
davon umgewandelt werden, indem sie mit einer anorganischen Säure oder
einer organischen Säure
durch eine konventionelle Methode behandelt wird.
-
Gemäß dem Verfahren
A oder B der vorliegenden Erfindung kann die gewünschte Verbindung (I) unter Erhalt
der Konfiguration des Kohlenstoffatoms an der 4-Position der 5-Hydroxyverbindung
(II) oder der 5-Ketonverbindung (III) erhalten werden. Daher wird
aus der 5-Hydroxyverbindung (II) oder der 5-Ketonverbindung (III),
worin die Konfiguration des Kohlenstoffatoms in der 4-Position die
R-, S- oder RS-Konfiguration ist, die Verbindung (I) erhalten, worin
die Konfiguration des asymmetrischen Kohlenstoffatoms, das R1 bindet, die R-, S- bzw. RS-Konfiguration
ist. In Bezug auf das asymmetrische Kohlenstoffatom, an das die
Hydroxygruppen in der Formel (I) binden, werden die Verbindung (I)
mit einer einzigen Konfiguration oder die Verbindung (I) mit gemischter
Konfiguration infolge der Natur von R1 erhalten.
Wenn die Verbindung (I) in Form eines Gemisches erhalten wird, wird
eines der Stereoisomeren vorzugsweise gebildet. So wird z.B., wie
in dem folgenden Reaktionsschema (4) gezeigt, der N-[(1S,2S)-3,3,3-Trifluor-2-hydroxy-1-(isopropyl)propyl]carbaminsäurebenzylester
(I-a) mit beiden der zwei asymmetrischen Kohlenstofatome in der
S-Konfiguration vorzugsweise gebildet, wenn die gewünschte Verbindung
(I-a) aus (4S)-4-Isopropyl-5-oxo-1,3-oxazolidin-3-carbonsäurebenzylester
(III-a) als Ausgangsverbindung hergestellt wird, die aus N-Benzyloxycarbonyl-L-valin
durch die Methode nach Bezugsbeispiel 1 hergestellt wird. Daher
wird die vorzugsweise gebildete gewünschte Verbindung zu einer
reinen Form durch eine konventionelle Methode, wie Chromatographie,
Umkristallisation, Umfällung
etc., gereinigt.
-
Ferner
wird die Bestimmung der absoluten Struktur des asymmetrischen Kohlenstoffatoms,
an das die Hydroxygruppe bindet, der Verbindung (I-a) in Reaktionsschema
(4) in Beispiel 43 erläutert,
das unten beschrieben wird.
-
-
Die
Hydroxygruppe der Verbindung (I) kann in eine Carbonylgruppe durch
Oxidation umgewandelt werden, wenn ein Endprodukt, das als Proteaseinhibitor,
etc. nützlich
ist, hergestellt wird. Daher ist, soweit die Konfiguration des asymmetrischen
Kohlenstoffatoms, das R1 bindet, eine wünschenswerte
ist, dass Stereoisomere infolge des asymmetrischen Kohlenstoffatoms,
an das die Hydroxygruppe bindet, praktisch annehmbar, obwohl es
in Form eines Gemisches vorliegt.
-
In
der vorliegenden Beschreibung werden die folgenden Abkürzungen
gelegentlich verwendet, welche die folgenden Bedeutungen haben.
- APCI-MS:
- chemische Ionisationsmassenspektroskopie
bei Atmosphärendruck
- BOC:
- t-Butoxycarbonylgruppe
- BOP:
- Benzotriazol-1-yloxy-tris(dimethylamino)phosphoniumhexafluorphosphat
- t-Bu:
- tert-Butylgruppe
- Bzl:
- Benzylgruppe
- Et:
- Ethylgruppe
- DMF:
- Dimethylformamid
- Me:
- Methylgruppe
- Ph:
- Phenylgruppe
- TMS-CF3:
- Trimethyl(trifluormethyl)silan
- Z:
- Benzyloxycarbonylgruppe
- THF:
- Tetrahydrofuran
-
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung wird durch das Bezugsbeispiel und die Beispiele
detaillierter erläutert.
Die Identifizierung der Verbindungen erfolgte durch Elementaranalyse,
Massenspektrum, IR-Spektrum, NMR-Spektrum, etc..
-
Bezugsbeispiel 1
-
Herstellung von (4S)-4-Isopropyl-5-oxo-1,3-oxazolidin-3-carbonsäurebenzylester
(Verbindung III):
-
Zu
einer Lösung
von N-Benzyloxycarbonyl-L-valin (25,1 g, 0,1 mol) in Toluol (500
ml) wurde Paraformaldehyd (4,0 g) und p-Toluolsulfonsäuremonohydrat
(1,0 g) zugegeben, und das Gemisch wurde 30 Minuten lang unter Rückfluss
gekocht, während
das gebildete Wasser durch eine Dean-Stark-Apparatur entfernt wurde. Die
Reaktionslösung
wurde aufeinander folgend mit einer 5%igen wässrigen Natriumhydrogencarbonat-Lösung und
einer gesättigten
Kochsalzlösung
gewaschen, über
Magnesiumsulfat getrocknet, und das Lösungsmittel wurde unter reduziertem
Druck abgedampft. Der Rückstand
wurde aus Toluol zur Herstellung der gewünschten Verbindung umkristallisiert
(25,0 g, Ausbeute: 95%).
Schmelzpunkt: 54–55°C
[α]D 24 +98,2° (c
= 1,0, Chloroform)
IR (KBr) cm–1:
1786, 1691
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7,32–7,41 (5H,
m), 5,15–5,60
(4H, m), 4,23 (1H, br s), 2,35 (1H, m), 1,08 (3H, d, J = 6,78 Hz),
1,01 (3H, d, J = 6,78 Hz)
APCI-MS: 264 (MH+)
-
Beispiel 1 (Stufe a)
-
Herstellung von (4S,5S)-4-Isopropyl-5-trifluormethyl-5-(trimethylsilyl)oxy-1,3-oxazolidin-3-carbonsäurebenzylester
(Verbindung IV):
-
Zu
einer Lösung
des in Bezugsbeispiel 1 erhaltenen (4S)-4-Isopropyl-5-oxo-1,3-oxazolidin-3-carbonsäurebenzylesters
(1,00 g, 3,8 mmol) in Tetrahydrofuran (10 ml) wurden Cäsiumfluorid
(60 mg, 0,39 mmol) und Trimethyl(trifluormethyl)silan (680 mg, 4,8
mmol) zugegeben und das Gemisch 20 Minuten lang bei Raumtemperatur
gerührt.
Die Reaktionslösung
wurde unter reduziertem Druck bis zur Trockene aufkonzentriert und
der Rückstand
mittels Kieselgel-Säulenchromatographie
gereinigt (Eluierungsmittel: n-Hexan:Ethylacetat 100:1), wobei die
gewünschte
Verbindung (1,45 g, Ausbeute: 94%) als Öl erhalten wurde.
[α]D 24 +38,9° (c = 1,0,
Chloroform)
IR (KBr) cm–1: 1724
1H-NMR 300 MHz, CDCl3): δ 7,26–7,39 (5H,
m), 4,76–5,46
(4H, m), 4,06 (1H, bs), 2,01 (1H, m), 0,95–1,03 (6H, m), 0,20 (9H, s)
APCI-MS:
406 (MH+)
-
Beispiel 2 (Stufe b)
-
Herstellung von (4S,5S)-S-Hydroxy-4-isopropyl-5-trifluormethyl-1,3-oxazolidin-3-carbonsäurebenzylester (Verbindung
II):
-
(4S,5S)-4-Isopropyl-5-trifluormethyl-5-(trimethylsilyl)oxy-1,3-oxazolidin-3-carbonsäurebenzylester
(63 g, 0,16 mol), erhalten in ähnlicher
Weise wie in Beispiel 1, wurde in Methanol (200 ml) aufgelöst, und
die Lösung
wurde 10 Minuten lang gerührt
und unter reduziertem Druck aufkonzentriert. Der Rückstand
wurde durch Kieselgel-Säulenchromatographie
(Eluierungsmittel; n-Hexan:Ethylacetat = 15:1 → 10:1) gereinigt, wodurch die
gewünschte Verbindung
(47 g, Ausbeute: 91%) als Öl
erhalten wurde, das zur Kristallisation stehen gelassen wurde.
Schmelzpunkt:
73–74°C (Rekristallisation
aus n-Hexan/Toluol)
[α]D 24 +48,2 (c = 1,0,
Chloroform)
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7,34–7,40 (5H,
m), 5,42 (1H, br s), 5,20 (1H, d, J = 12,3 Hz), 5,15 (1H, d, J = 12,3
Hz), 4,84 (1H, d, 4,92 Hz), 4,22 (1H, br s), 3,63 (1H, br s), 2,17–2,26 (1H,
m), 1,05 (3H, d, J = 5,67 Hz), 1,00 (3H, d, J = 6,75 Hz)
APCI-MS:
334 (MH+)
-
Beispiel 3 (Stufe a +
b)
-
Herstellung von (4S,5S)-5-Hydroxy-4-isopropyl-5-trifluormethyl-1,3-oxazolidin-3-carbonsäurebenzylester (Verbindung
II) durch Eintopfreaktion:
-
Eine
Lösung
von (4S)-4-Isopropyl-5-oxo-1,3-oxazolidin-3-carbonsäurebenzylester
(5,8 g, 0,022 mol), erhalten in Bezugsbeispiel 1, in Tetrahydrofuran
(100 ml) wurde mit Cäsiumfluorid
(670 mg, 4,4 mmol) und Trimethyl(trifluormethyl)silan (3,8 g, 0,027
mol) versetzt und das Gemisch 20 Minuten lang bei Raumtemperatur gerührt. Das
Gemisch wurde mit Methanol (50 ml) versetzt und weitere 15 Minuten
bei Raumtemperatur gerührt.
Die Reaktionslösung
wurde unter reduziertem Druck bis zur Trockene eingedampft. Der
Rückstand
wurde durch Kieselgel-Säulenchromatographie
(Eluierungsmittel; n-Hexan:Ethylacetat = 15:1 → 10:1) gereinigt und aus n-Hexan-Toluol
umkristallisiert, wodurch die gewünschte Verbindung (5,2 g, Ausbeute:
71%) mit ähnlichen
physikochemischen Eigenschaften wie die gewünschte Verbindung von Beispiel
2 erhalten wurde.
-
Beispiel 4 (Stufe c)
-
Herstellung von N-[(1S,2S)-3,3,3-Trifluor-2-hydroxy-1-(isopropyl)propyl]carabaminsäurebenzylester
(Verbindung I):
-
Eine
Lösung
von Zinkchlorid (2,0 g, 0,015 mol) und Natriumborhydrid (1,1 g,
0,029 mol) in t-Butylmethylether (80 ml) wurde tropfenweise mit
einer Lösung
von (45,5S)-S-Hydroxy-4-isopropyl-5-trifluormethyl-1,3-oxazolidin-3-carbonsäurebenzylester
(5,0 g, 0,015 mol), erhalten in Beispiel 2, in t-Butylmethylether (20
ml) versetzt und das Gemisch bei Raumtemperatur 15 Stunden lang
gerührt.
Die Reaktionslösung
wurde mit gesättigter
wässriger
Ammoniumchloridlösung
(80 ml) versetzt und das Gemisch mit Ethylacetat (50 ml) extrahiert.
Der Extrakt wurde mit gesättigter
Kochsalzlösung
gewaschen und die organische Phase über Magnesiumsulfat getrocknet.
Das Lösungsmittel
wurde unter reduziertem Druck abgedampft und jeweils 25 ml Methanol
und Wasser und Kaliumcarbonat (3,1 g) zugegeben und das Gemisch
1 Stunde lang gerührt.
Das Reaktionslösungsmittel
wurde unter reduziertem Druck abgedampft und Wasser (50 ml) zugegeben.
Das Gemisch wurde dreimal mit Ethylacetat extrahiert (jeweils 50
ml). Der Extrakt wurde mit einer gesättigten Kochsalzlösung gewaschen
und die organische Phase über
Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel unter reduziertem
Druck entfernt. Die ausgefallenen Kristalle wurden durch Filtration
gewonnen und mit Hexan gewaschen, wodurch die gewünschte Verbindung
(3,0 g, Ausbeute 87%) erhalten wurde.
Schmelzpunkt: 103–104°C
[α]D 24 –22,3° (c = 1,0,
Chloroform)
1H-NMR (CDCl3): δ 7,26–7,45 (5H,
m), 5,14 (1H, d, J = 12,1 Hz), 5,10 (1H, d, J = 12,1 Hz), 4,84 (1H,
d, J = 9,0 Hz), 3,99–4,15
(1H, m), 3,81 (2H, m), 1,90–2,07
(1H, m), 1,01 (3H, d, J = 6,6 Hz), 0,96 (3H, J = 6,6 Hz)
APCI-MS:
306 (MH+)
-
Beispiel 5 (Stufe a +
b + c)
-
Herstellung von N-[(1S,2S)-3,3,3-Trifluor-2-hydroxy-1-(isopropyl)propyl]carbaminsäurebenzylester
(Verbindung I) in größerem Maßstab durch
Eintopfreaktion:
-
(4S)-4-Isopropyl-5-oxo-1,3-oxazolidin-3-carbonsäurebenzylester
(1.330 g, 5,05 mol) wurde in Tetrahydrofuran (2.000 ml) aufgelöst und mit
Cäsiumfluorid
(153 g, 1,0 mol) auf einmal versetzt und danach wurde Trimethyl(trifluormethyl)silan
(869 g, 6,11 mol) über
einen Zeitraum von 30 Minuten weiter zugesetzt. Anschließend wurde
das Gemisch 1 Stunde lang bei 0°C
gerührt.
-
Danach
wurde zu der oben genannten Tetrahydrofuran-Lösung Ethanol (5.000 ml) bei
Raumtemperatur zugegeben, und das Gemisch wurde 30 Minuten lang
gerührt.
Das Gemisch wurde langsam mit Natriumborhydrid (192 g, 5,08 mol)
bei 0°C über einen
Zeitraum von 1 Stunde zugegeben, und das Gemisch wurde mit derselben
Temperatur 1 Stunde lang gerührt.
-
Anschließend wurde
Wasser (5.000 ml) der Reaktionslösung
zugegeben und des Weiteren Kaliumcarbonat (420 g, 3,04 mol) über einen
Zeitraum von 30 Minuten, und das Gemisch wurde bei Raumtemperatur
15 Stunden lang gerührt.
Das Lösungsmittel
wurde unter reduziertem Druck abgedampft und der Rückstand
dreimal mit Ethylacetat (jeweils 3.000 ml) extrahiert. Der Extrakt
wurde über
Magnesiumsulfat (1 kg) getrocknet und das Lösungsmittel unter reduziertem
Druck abgedampft. Der Rückstand
wurde mit einer Mischlösung
aus n-Hexan-Diisopropylether (3:1, 3.000 ml) versetzt und das Gemisch über Nacht
stehen gelassen. Die ausgefällten
Kristalle wurden gesammelt, wodurch die gewünschte Verbindung (740 g, Ausbeute:
48%) mit ähnlichen physikochemischen
Eigenschaften wie die gewünschte
Verbindung von Beispiel 4 erhalten wurde.
-
Beispiel 6 (Stufe b)
-
Herstellung von (4S,5S)-5-Hydroxy-4-isopropyl-5-trifluormethyl-1,3-oxazolidin-3-carbonsäure-t-butylester (Verbindung
II):
-
(4S,5S)-4-Isopropyl-5-trifluormethyl-5-trimethylsilyloxy-1,3-oxazolidin-3-carbonsäure-t-butylester
(5,0 g, 0,013 mol), erhalten in nahezu derselben Weise wie in Beispiel
1, wurde in Methanol (100 ml) aufgelöst und die Lösung bei
Raumtemperatur 1 Stunde lang gerührt.
Methanol wurde unter reduziertem Druck abgezogen und der Rückstand
wurde durch Kieselgel-Säulenchromatographie
(Eluierungsmittel; n-Hexan:Ethylacetat = 10:1) zur Herstellung der
gewünschten
Verbindung (3,83 g, Ausbeute: 95%) als Öl, gereinigt.
[α]D 24 +37,9° (c = 1,0,
Chloroform)
IR (KBr) cm–1: 3342, 1693
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): δ 4,78 (1H,
d, J = 4,95 Hz), 4,16 (1H, br s), 2,10–1,20 (1H, m), 1,48 (9H, s),
1,06 (3H, d, 6,57 Hz), 1,01 (3H, d, J = 6,57 Hz)
APCI-MS: 300
(MH+)
-
Beispiel 7 (Stufe c)
-
Herstellung von N-[(1S,2S)-3,3,3-trifluor-2-hydroxy-1-(isopropyl)propyl]carbaminsäure-tbutylester
(Verbindung I);
-
(4S,5S)-5-Hydroxy-4-isopropyl-5-trifluormethyl-1,3-oxazolidin-3-carbonsäure-t-butylester
(4,51 g, 0,015 mol), erhalten in Beispiel 6, wurde in Methanol (50
ml) aufgelöst
und unter Eiskühlung
mit Natriumborhydrid (500 mg, 0,013 mol) langsam versetzt, und das
Gemisch wurde über
Nacht bei Raumtemperatur gerührt.
Die Reaktionslösung
wurde mit gesättigter
Kochsalzlösung
versetzt und das Gemisch mit Ethylacetat extrahiert. Der Extrakt
wurde über
Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel unter reduziertem
Druck abgezogen. Der Rückstand
wurde durch Kieselgel-Säulenchromatographie
(Eluierungsmittel: n-Hexan:Ethylacetat = 5:1) gereinigt und aus
n-Hexan/Ethylacetat zur Herstellung der gewünschten Verbindung (2,1 g,
Ausbeute: 51%) umkristallisiert.
Schmelzpunkt: 87–88°C
[α]D 24 –12,5° (c = 1,0,
Chloroform)
IR (KBr) cm –1: 3350, 1685
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): δ 5,07 (1H,
bd, J = 7,86 Hz), 4,77 (1H, bd, J = 6,75 Hz), 4,01–4,20 (1H,
m), 3,27–3,35
(1H, m), 1,43 (s, 9H), 1,00 (3H, d, J = 3,27 Hz), 0,98 (3H, d, J
= 3,12)
-
Beispiel 8 (Stufe a +
b + c)
-
Herstellung von N-[(1S)-1-Benzyl-3,3,3-trifluor-2-hydroxypropyl]carbaminsäurebenzylester
(Verbindung I) durch Eintopfreaktion:
-
Eine
Lösung
von (4S)-4-Benzyl-5-oxo-1,3-oxazolidin-3-carbonsäurebenzylester (96,4 g, 0,310
mol) in Tetrahydrofuran (300 ml) wurde mit Cäsiumfluorid (9,4 g, 0,062 mol)
und Trimethyl(trifluormethyl)silan (55,0 g, 0,387 mol) versetzt
und das Gemisch bei Raumtemperatur 20 Minuten lang gerührt.
-
Die
Reaktionslösung
wurde mit Methanol (600 ml) und danach weiterhin langsam mit Natriumborhydrid
(12,3 g, 0,325 mol) unter Eiskühlung
versetzt. Das Gemisch wurde bei Raumtemperatur 20 Minuten lang gerührt und
danach mit Wasser (450 ml) und mit Kaliumcarbonat (42,8 g) versetzt.
Das Gemisch wurde bei Raumtemperatur 2 Stunden lang gerührt und
danach mit Ethylacetat versetzt. Die organische Phase wurde mit
5% Salzsäure
und gesättigter
Kochsalzlösung
gewaschen und über
Magnesiumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde unter reduziertem
Druck eingeengt und der Rückstand
durch Kieselgel-Säulenchromatographie
(Eluierungsmittel: n-Hexan:Ethylacetat = 10:1–9:1) zur Herstellung der gewünschten
Verbindung (56,04 g, Ausbeute: 51,2%) als farbloses Pulver gereinigt.
-
Gemäß der HPLC-Analyse
und dem NMR-Spektrum wurde bestätigt,
dass das so erhaltene Produkt ein Gemisch von Diastereomeren, basierend
auf der Konfiguration der 2-Hydroxygruppe war, und das Diastereomeren-Verhältnis betrug
95:5.
-
Die
physikochemischen Eigenschaften des Hauptproduktes waren wie folgt:
IR
(KBr) cm–1:
3381, 1678
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7,14–7,40 (10H,
m), 5,20 (1H, br d, J = 8,0 Hz), 5,10 (2H, s), 5,15 (1H, d, J = 12,3
Hz), 4,16 (1H, d, J = 7,14 Hz), 3,90–4,03 (1H, m), 3,10 (1H, dd,
J = 13,6 Hz, 7,3 Hz), 2,98 (1H, dd, J = 13,6 Hz, 7,5 Hz)
-
Beispiele 9–36
-
Herstellung von (Benzyloxycarbonylaminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivaten
(Verbindung I):
-
Ein
4-R1-5-Oxo-1,3-oxazolidin-3-carbonsäurebenzylester
(III) wurde in derselben Weise wie in Beispiel 8 umgesetzt und behandelt,
wodurch die in der folgenden Tabelle aufgelisteten (Benzyloxycarbonylaminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivate
erhalten wurden. Die Verbindungen von Beispielen 11, 13, 19, 21,
31 und 35 wurden als ölartige
Produkte erhalten, und die Verbindungen von sämtlichen anderen Verbindungen wurden
als Pulver erhalten. Im Übrigen
wurden in den Beispielen 10, 11, 18, 22, 23 und 26–36 die
als Ausgangsmaterial verwendeten 4-R1-5-Oxo-1,3-oxazolidin-3-carbonsäurebenzylester
aus N-Benzyloxycarbonyl-L-α-aminosäuren hergestellt
und in den restlichen Beispielen, die als Ausgangsmaterial verwendeten
Benzylester aus N-Benzyloxycarbonyl-DL-α-aminosäuren in derselben Weise wie
in Bezugsbeispiel 1 hergestellt.
-
Daher
war die Konfiguration des asymmetrischen Kohlenstoffatoms, an das
R1 bindet, die S-Konfiguration in den Verbindungen
der Beispiele 10, 11, 18, 22, 23, 26–32 und 34–36, in Verbindung von Beispiel
33 war sie jedoch die R-Konfiguration und in den Verbindungen der
restlichen Beispiele die RS-Konfiguration.
-
Weiter
bedeutet das Isomerenverhältnis
in der Tabelle, dass das Stereoisomeren-Verhältnis
in Bezug auf das asymmetrische Kohlenstoffatom, an das die Hydroxygruppe
bindet, und es wurde durch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC)
bestimmt. Die HPLC-Bedingungen waren wie folgt:
Säule: YMC-Pack
ODS-AM AM-312 (hergestellt von YMC Co., Ltd.; 150 × 6 Φmm)
Säulentemperatur:
40°C
Mobile
Phase: Acetonitril/0,05% wässrige
Trifluoressigsäure
(1:1)
Flussgeschwindigkeit: 1 ml/min, und
Detektion: UV
215 nm
Anmerkung)
-: nicht gemessen.
-
Beispiel 37 (Entfernung
der Schutzgruppe/Salzumwandlung)
-
Herstellung von (2S,3S)-3-Amino-1,1,1-trifluor-4-methyl-2-pentanol
(Verbindung I):
-
- (1) N-[(1S,2S)-3,3,3-Trifluor-2-hydroxy-1-(isopropyl)propyl]carbaminsäurebenzylester
(740 g, 2,42 mol) , erhalten in Beispiel 5, wurde in Ethylacetat
(1.500 ml) aufgelöst
und mit 20%igem Palladiumhydroxid (30 g) versetzt und das Gemisch
bei Raumtemperatur 7 Stunden lang unter Wasserstoffatmosphäre gerührt. Der Katalysator
wurde durch Filtration entfernt und das Filtrat unter reduziertem
Druck aufkonzentriert, wobei die gewünschte Verbindung (420 g, Ausbeute:
quantitativ) als Öl
erhalten wurde.
1H-NMR (CDCl3): δ 3,95–4,02 (1H,
m), 2,56–2,63
(1H, m), 1,77–1,92
(1H, m), 1,01 (3H, d, J = 6,6 Hz), 0,99 (3H, d, J = 6,6 Hz)
APCI-MS:
172 (MH+)
- (2) Die obige freie Base (3,0 g) wurde in einer 4 mol/Liter-Lösung von
Chlorwasserstoff in Ethylacetat (10 ml) aufgelöst, und die Lösung wurde
sofort unter reduziertem Druck aufkonzentriert. Der Rückstand
wurde aus Ethylacetat/Diethylether umkristallisiert, wodurch das
Hydrochlorid der gewünschten
Verbindung (3,2 g, Ausbeute: 88%) erhalten wurde.
Schmelzpunkt:
174–175°C
[α]D 24 –202,4° (c = 1,0,
Wasser)
1H-NMR (DMSO-d6): δ 4,33–4,40 (1H,
m), 3,12–3,16
(1H, m), 2,05–2,13
(1H, m), 2,11 (3H, d, J = 6,39 Hz), 2,07 (3H, d, J = 6,39 Hz)
-
Beispiel 38 Entfernung
der Schutzgruppe)
-
Herstellung des (Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivats
(Verbindung I):
-
Die
in den Beispielen 16–22,
24–27,
30, 31, 35 und 36 erhaltenen Verbindungen wurden in derselben Weise
wie in Beispiel 37 (1) umgesetzt und behandelt, um die entsprechenden
(Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivate herzustellen.
-
Beispiel 39 (Entfernung
der Schutzgruppe)
-
Herstellung von (2S,3S)-3-Amino-1,1,1-trifluor-4-methyl-2-pentanol
(Verbindung I):
-
N-[(1S,2S)-3,3,3-Trifluor-2-hydroxy-1-(isopropyl)propyl]carbaminsäure-t-butylester
(3,0 g, 0,011 mol), der in derselben Weise wie in Beispiel 7 erhalten
worden war, wurde in einer 4 mol/Liter-Lösung von Chlorwasserstoff in
Ethylacetat (15 ml) aufgelöst,
und die Lösung
wurde bei Raumtemperatur 1 Stunde lang gerührt. Die Reaktionslösung wurde
unter reduziertem Druck aufkonzentriert und der Rückstand
wurde aus Ethylacetat/Diethylether zur Herstellung des Hydrochlorids
der gewünschten
Verbindung (1,4 g, Ausbeute: 61%) umkristallisiert.
-
Beispiel 40 (Entfernung
der Schutzgruppe)
-
Herstellung von (2S,3S)-3-Amino-4-(4-chlorphenyl)-1,1,1-trifluor-2-butanol
(Verbindung I):
-
N-[(1S,2S)-1-(4-Chlorphenyl)methyl-3,3,3-trifluor-2-hydroxypropyl]carbaminsäurebenzylester
(4,9 g, 0,013 mol) wurde in einer 25%igen Lösung von Bromwasserstoff in
Essigsäure
(20 ml) aufgelöst
und die Lösung
bei Raumtemperatur 2 Stunden lang gerührt. Die Reaktionslösung wurde
unter reduziertem Druck aufkonzentriert und der Rückstand
mit n-Hexan versetzt. Der ausgefällte
Feststoff wurde durch Filtration gesammelt, mit n-Hexan gewaschen
und unter reduziertem Druck getrocknet, wodurch das Hydrobromid
der gewünschten
Verbindung (4,13 g, Ausbeute: 97%) erhalten wurde.
Schmelzpunkt:
157–159°C
[α]D 24 –14,6° (c = 308,
Wasser)
1H-NMR (300 MHz, DMSO-d6): δ 8,07
(3H, br s), 7,29–7,53
(4H, m), 3,92–3,98
(1H, m), 3,71 (1H, br s), 2,84–3,06
(2H, m)
APCI-MS: 236 (MH+)
-
Beispiel 41 (Entfernung
der Schutzgruppe)
-
Herstellung des (Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivats
(Verbindung I):
-
Die
in den Beispielen 9–15,
23, 28 und 29 erhaltenen Verbindungen wurden in derselben Weise
wie in Beispiel 40 umgesetzt und behandelt, um das entsprechende
(Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivat herzustellen.
-
Beispiel 42 (Entfernung
der Schutzgruppe)
-
Herstellung von (2S,3S)-3-Amino-1,1,1-trifluor-4-(4-hydroxyphenyl)-2-butanol
(Verbindung I):
-
N-[(1S,2S)-1-(4-Benzyloxyphenyl)methyl-3,3,3-trifluor-2-hydroxypropyl]carbaminsäurebenzylester (2,19
g, 4,8 mmol) wurde in Ethylacetat (30 ml) aufgelöst und mit 20%igem Palladiumhydroxid
(1 g) versetzt. Das Gemisch wurde bei Raumtemperatur 2 Stunden lang
unter Wasserstoffatmosphäre
gerührt.
Dieser Katalysator wurde durch Filtration entfernt und das Filtrat
unter reduziertem Druck aufkonzentriert, wodurch die gewünschte Verbindung
(1,11 g, Ausbeute: quantitativ) als Öl erhalten wurde.
Schmelzpunkt:
172–174°C
[α]D 24 +31,0° (c = 0,084,
Chloroform)
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7,03
(2H, d, J = 8,40 Hz), 6,82 (2H, d, J = 8,40 Hz), 3,64–3,72 (1H,
m), 3,39–3,44 (1H,
m), 2,57–2,81
(2H, m), 2,23 (1H, br s)
APCI-MS: 254 (MH+)
-
Beispiel 43
-
Bestimmung der absoluten
Struktur von 3-Amino-1,1,1-trifluor-4-methyl-2-pentanol:
-
Die
Mutterlauge zur Umkristallisation in Beispiel 5 wurde durch Kieselgel-Säulenchromatographie (Eluierungsmittel:
n-Hexan:Ethylacetat = 5:1) gereinigt und der katalytischen Reduktion
in der selben Weise wie in Beispiel 37 (1) zur Herstellung von (3S)-3-Amino-1,1,1-trifluor-4-methyl-2-pentanol
unterworfen, das in einem Gemisch mit einem Verhältnis von etwa 3:1 von zwei
Diastereomeren mit asymmetrischen Kohlenstoffatomen in der 2-Position
ist. Ferner wurde das Isomerenverhältnis durch NMR-Spektrum bestimmt.
-
Zu
der Lösung
des oben genannten Diastereomeren-Gemisches, d.h. (3S)-3-Amino-1,1,1-trifluor-4-methyl-1-pentanol
(506 mg, 3,0 mmol) in Toluol (10 ml) wurde N,N'-Carbonyldiimidazol (575 mg, 3,5 mmol)
auf einmal zugegeben und das Gemisch 15 Stunden lang bei Raumtemperatur
gerührt.
Die Reaktionslösung
wurde aufeinander folgend mit Wasser und gesättigter Kochsalzlösung gewaschen
und über
Magnesiumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde unter reduziertem
Druck abgezogen und ein Gemisch von (4S,5R)- und (4S,5S)-4-Isopropyl-5-trifluormethyl-1,3-oxazoidin-2-on
(470 mg, Ausbeute: 81%) als Öl
erhalten.
-
Das
obige Produkt wurde in Dimethylformamid (10 ml) aufgelöst und mit
Kaliumcarbonat (674 mg, 4,9 mmol) und Benzylbromid (417 mg, 2,4
mmol) versetzt und das Gemisch bei Raumtemperatur 3 Stunden lang gerührt. Der
Reaktionslösung
wurde Ethylacetat (100 ml) zugesetzt und das Gemisch aufeinander
folgend mit Wasser (30 ml) und gesättigter Kochsalzlösung (30
ml) gewaschen. Das Gemisch wurde über Magnesiumsulfat getrocknet
und das Lösungsmittel
unter reduziertem Druck abgezogen. Der Rückstand wurde der Kieselgel-Säulenchromatographie
unterworfen und das Diastereomere A (490 mg, Ausbeute: 72%) von
(4S)-3-Benzyl-4-isopropyl-5-trifluormethyl-1,3-oxazolidin-2-on wurde
aus den mit n-Hexan-Ethylacetat
(95:5) eluierten Fraktionen in Form farbloser Nadeln erhalten. Anschließend wurde
das Diastereomere B (160 mg, Ausbeute: 23% von (4S)-3-Benzyl-4-isopropyl-5-trifluormethyl-1,3-oxazolidin-2-on
aus den mit n-Hexan-Ethylacetat (10:1) eluierten Fraktionen als
farbloses Öl
erhalten.
-
Die
physikochemischen Eigenschaften des Diastereomeren A waren wie folgt:
Schmelzpunkt:
92–93°C (rekristallisiert
aus Diisopropylether)
[α]D 24 –48,1 ° (c = 1,0,
Chloroform)
IR (KBr) cm–1: 1751
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7,26–7,40 (5H,
m), 5,09 (1H, d, J = 15,5 Hz), 4,65 (1H, dq, J = 7,9, 7,5 Hz), 4,08 (1H,
d, J = 15,5 Hz), 3,70 (1H, dd, J = 7,9, 7,5 Hz), 2,18 (1H, dqq,
J = 2,1, 7,3, 6,8 Hz), 1,10 (3H, d, J = 7,3 Hz), 1,06 (3H, d, J
= 6,8 Hz)
APCI-MS: 288 (MH+)
-
Die
physikochemischen Eigenschaften des Diastereomeren B waren wie folgt.
[α]D 24 –15,0° (c = 1,0,
Chloroform)
IR (KBr) cm–1: 1770
1H-NMR (MHz, CDCl3): δ 7,26–7,40 (5H,
m), 4,93 (1H, d, J = 15,3 Hz), 4,40 (1H, dq, J = 3,5, 6,3 Hz), 4,01
(1H, d, J = 15,3 Hz), 3,62 (1H, dd, J = 3,5, 3,4 Hz), 2,12 (1H,
dqq, J = 3,4, 7,2, 6,8 Hz), 0,89 (3H, d, J = 7,3 Hz), 0,88 (3H,
d, J = 6,8 Hz)
APCI-MS: 288 (MH+)
-
Bei
Einstrahlung einer schwachen Radiofrequenz auf den Wasserstoff in
der 4-Position der Diastereomeren A und B und der Bestimmung des
in NOE (Kern-Overhauser-Effekt)-Differenzspektrums
wurden 12,2% und 2,6% von NOE bei dem 5-Wasserstoff des Diastereomeren
A bzw. des Diastereomeren B beobachtet. Die Kopplungskonstanten
des 4-Wasserstoffs und des 5-Wasserstoffs waren 7,9 Hz bzw. 3,5
Hz. Aus der Größe des NOE
und der Kopplungskonstanten wurde geschlossen dass die 4- und die
5-Wasserstoffe des Diastereomeren A cis-Konfiguration aufwiesen
und diejenigen des Diastereomeren B trans-Konfiguration aufweisen.
Somit wird bestimmt, dass die absolute Struktur von (3S)-3-Amino-1,1,1-trifluor-4-methyl-2-pentanol, aus
dem das Diastereomere A erhalten wurde, die (2S,3S)-Verbindung ist
und dass diejenige von (3S)-3-Amino-1,1,1-trifluor-4-methyl-2-pentanol,
woraus das Diastereomere B erhalten wurde, die (2R,3S)-Verbindung ist.
-
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
-
Gemäß dem vorliegenden
Verfahren können
(Aminomethyl)trifluormethylcarbinol-Derivate (I), insbesondere optisch aktive
Verbindungen davon, die als wichtige Ausgangsverbindungen für Arzneimittel,
wie Proteaseinhibitoren, etc. nützlich
sind, in hoher Ausbeute durch leichtere und einfachere Verfahren
als die konventionellen Verfahren hergestellt werden. Ferner kann
die gewünschte
Verbindung (I) unter Erhalt der Konfiguration der als Ausgangsmaterial
eingesetzten α-Aminosäure hergestellt
werden.