-
Die
Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von (1'-tert-Butoxycarbonyl-2-oxo-[1,3']bipyrrolidinyl-3-(R,S)-yl)-triphenyl-phosphoniumhalogenidverbindungen
mit der Formel I
wobei * ein asymmetrisches
Zentrum mit einer (R)- oder (S)-Konfiguration bedeutet und X für Chlor,
Brom oder Iod steht.
-
Die
Verbindungen mit der Formel I sind aus der EP-A 0 849 269 bekannt
und können
durch eine mehrstufige Synthese aus dem entsprechenden Allyloxycarbonyl
(ALLOC)-geschützten
[1,3']Bipyrrolidinyl-2-oxoderivat
durch Entfernen der Allyloxycarbonylschutzgruppe und Schutzreaktion
mit einem tert-Butoxycarbonyl-Anteil, um tert-Butoxycarbonyl (t-BOC)-geschützte [1,3']Bipyrrolidinyl-2-oxoverbindungen
mit der Formel I zu ergeben, erhalten werden.
-
Es
wurde nun gefunden, dass die Verbindungen mit der Formel I durch
das Verfahren der vorliegenden Erfindung auf einem verbesserten
und verkürzten
Weg hergestellt werden können.
Das neue Verfahren zur Herstellung von (1'-tert-Butoxycarbonyl-2-oxo-[1,3']bipyrrolidinyl-3-(R,S)-yl)-triphenyl-phosphoniumhalogenidverbindungen
mit der Formel I
wobei * ein asymmetrisches
Zentrum mit einer (R)- oder (S)-Konfiguration bedeutet und X für Chlor,
Brom oder Iod steht;
umfasst
Schritt 1) Koppeln von N-Benzyl-3-pyrrolidinamin
mit der Formel II
wobei * wie oben definiert
ist,
mit einer Verbindung mit der Formel X(CH
2)
2CH(X)COX,
wobei X jeweils unabhängig voneinander
Chlor, Brom oder Iod ist; und
eine anschließende Cyclisierung in der Gegenwart
einer Base, um eine Verbindung mit der Formel III
zu erhalten, wobei * und
X wie oben definiert sind;
Schritt 2) Umsetzen der Verbindung
mit der Formel III mit Triphenylphosphin, um das Phosphoniumsalz
mit der Formel IV
zu erhalten, wobei * und
X wie oben definiert sind; und
Schritt 3) Umsetzen des Phosphoniumsalzes
mit der Formel IV mit Di-tert-butyldicarbonat unter Hydrierungsbedingungen,
um die Verbindungen mit der Formel I zu erhalten.
-
Überraschenderweise
wurde gefunden, dass trotz der erwarteten Instabilität des Zwischenprodukts
III das N-Benzyl-3-pyrrolidinamin mit der Formel II die Reaktionsfolge,
welche oben beschrieben wird, durchläuft, um die Verbindungen mit
der Formel I zu ergeben. Die entsprechenden t-Boc- und Alloc-geschützten Derivate des
Ausgangsmaterials mit der Formel II sind durch das beschriebene
Verfahren nicht verfügbar.
-
Bei
den Strukturformeln der Verbindungen, die über diese Anmeldung hinweg
angegeben sind, zeigt eine keilförmige
Bindung (
)
einen Substituenten an, welcher oberhalb der Papierebene liegt.
-
Bei
den Strukturformeln der Verbindungen, die über diese Anmeldung hinweg
angegeben sind, zeigt eine gestrichelte Bindung (
)
einen Substituenten an, welcher unterhalb der Papierebene liegt.
-
Die
Verbindungen der vorliegenden Verfahrenserfindung zeigen eine Stereoisomerie
und können
irgendein Stereoisomer sein. Die Verbindungen der vorliegenden Verfahrenserfindung,
die ein asymmetrisches Kohlenstoffatom aufweisen, können als
racemische Mischungen von Stereoisomeren erhalten werden, welche in
den geeigneten Schritten in dem Verfahren dieser Erfindung durch
Methoden, die im Stand der Technik wohlbekannt sind, getrennt werden
können,
um ein vorgegebenen Stereoisomer oder reines Enantiomer mit einer gewünschten
Stereokonfiguration zu erhalten. Alternativ können die gewünschten
Isomere direkt durch Methoden, die im Stand der Technik bekannt
sind, synthetisiert werden.
-
Das
asymmetrische Kohlenstoffatom in der Verbindung der vorliegenden
Erfindung ist als „*" bezeichnet. Die
Stereokonfiguration des asymmetrischen Kohlenstoffatoms, das als „*" bezeichnet ist,
kann entsprechend dem bestimmten Stereoisomer, welches es darstellt,
bezeichnet werden. Verbindungen der vorliegenden Erfindung umfassen
jene Verbindungen, in welchen das Kohlenstoffatom, das als „*" bezeichnet ist,
die S,R- oder R,S-Konfiguration, vorzugsweise die R-Konfiguration
aufweist.
-
Der
Ausdruck Halogen steht für
Chlor, Brom und Iod, insbesondere Chlor oder Brom, wobei das am meisten
bevorzugte Halogen Brom ist.
-
Die
Verbindungen der vorliegenden Erfindung werden wie in dem Reaktionsschema
1 gezeigt hergestellt.
-
-
- wobei * und X wie oben definiert sind.
-
In
dem 1. Schritt der Reaktion wird die Verbindung mit der Formel II
in der Gegenwart von Basen wie z.B. Na3PO4, K2CO3,
Na2CO3, KOH oder
NaOH, vorzugsweise Na3PO4,
und von einem geeigneten Lösungsmittel
mit 1–4 Äquivalenten,
vorzugsweise 1–2 Äquivalenten
X(CH2)2CH(X)COX
gekoppelt, wobei X jeweils unabhängig
voneinander Chlor oder Brom oder Iod, vorzugsweise Brom ist (Herstellung
siehe unten). Geeignete Lösungsmittel
sind polare aprotische Lösungsmittel
wie z.B. Acetonitril (CH3CN), Dimethylsulfoxid
(DMSO), Dimethylacetamid oder N,N-Dimethylformamid (DMF), vorzugsweise
CH3CN. Die Reaktion wird bei einer Reaktionstemperatur
zwischen ca. –20°C und ca.
30°C, vorzugsweise
bei einer Reaktionstemperatur zwischen ca. –10°C und ca. 10°C durchgeführt. Anschließend wird
eine Cyclisierungsreaktion mit dem intermediären Kopplungsprodukt durchgeführt, um
Verbindungen mit der Formel III zu erhalten. Die Cyclisierungsreaktion
wird in der Gegenwart von 1–3 Äquivalenten,
vorzugsweise 2–2,5 Äquivalenten
einer Base wie z.B. K2CO3,
Na2CO3, KOH oder
NaOH, vorzugsweise NaOH in wässriger
Lösung,
bei einer Reaktionstemperatur zwischen ca. –10°C und ca. 50°C, vorzugsweise zwischen ca.
10°C und
ca. 30°C
durchgeführt.
-
Verbindungen
mit der Formel X(CH2)2CH(X)COX,
in welcher X jeweils unabhängig
voneinander Chlor oder Brom oder Iod ist, sind im Handel erhältlich oder
werden gemäß Methoden,
die aus Lehrbüchern
bekannt sind, synthetisiert. Beispielsweise wird die Verbindung
mit der Formel X(CH2)2CH(X)COX,
in welcher X Chlor ist, gemäß Mathew,
K. K. et al., Indian J. Chem., Abschnitt B (1981), 20B (4), 340–2 hergestellt.
Die Verbindung mit der Formel X(CH2)2CH(X)COX, in welcher X Brom ist, wird gemäß Marinelli,
E. R. et al., Tetrahedron (1996), 52 (34), 11177–11214 hergestellt. Die Verbindung
mit der Formel X(CH2)2CH(X)COX,
in welcher X Iod ist, kann erhalten werden, indem das Tribromid
(X=Br) mit NaI in CH3CN umgesetzt wird.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die Verbindung mit der Formel IIIa
gemäß dem oben beschriebenen 1.
Schritt der Reaktion gebildet. Die Verbindung mit der Formel IIIa
ist neu und daher Teil der vorliegenden Erfindung.
-
In
dem 2. Schritt des Verfahrens wird die Verbindung mit der Formel
III mit 1–5 Äquivalenten,
vorzugsweise 2–4 Äquivalenten
Triphenylphosphin umgesetzt, um das Phosphoniumsalz mit der Formel
IV zu erhalten. Die Reaktion wird in einem aromatischen Lösungsmittel
wie z.B. Toluol, o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol oder Benzol, vorzugsweise
Toluol, bei einer Reakti onstemperatur zwischen ca. 20°C und ca.
180°C, vorzugsweise
zwischen ca. 80°C
und ca. 140°C
durchgeführt.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die Verbindung mit der Formel IVa
gemäß dem oben beschriebenen 2.
Schritt der Reaktion gebildet. Die Verbindung mit der Formel IVa
ist neu und daher Teil der vorliegenden Erfindung.
-
In
dem 3. Schritt des Verfahrens wird das Phosphoniumsalz mit der Formel
IV mit 1–5 Äquivalenten, vorzugsweise
2–4 Äquivalenten,
Di-tert.-butyl-dicarbonat (im Handel erhältlich bei Fluka) unter Hydrierungsbedingungen
in der Gegenwart eines Katalysators wie z.B. Pd/C (im Handel erhältlich bei
Degussa), vorzugsweise mit 10% Pd auf Aktivkohle umgesetzt, um Verbindungen
mit der Formel I zu erhalten. Die Reaktion wird in einem alkoholischen
Lösungsmittel
wie z.B. Methanol, Ethanol oder Isopropanol, vorzugsweise in Methanol, bei
einer Reaktionstemperatur zwischen ca. 10°C und ca. 100°C, vorzugsweise
zwischen ca. 40°C
und ca. 80°C
durchgeführt.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die Schritte 1–3 für Verbindungen durchgeführt, bei
welchen * ein asymmetrisches Zentrum mit (R)-Konfiguration bedeutet
und X Chlor oder Brom, vorzugsweise Brom ist.
-
Verbindungen
mit der Formel II, welche als Ausgangsmaterial in dem vorliegenden
Verfahren verwendet werden, werden gemäß den Reaktionsschritten a→b→c wie in
Reaktionsschema 2 gezeigt hergestellt. Die Herstellung der Verbindung
mit der Formel II ist ebenfalls Teil der vorliegenden Erfindung.
-
-
- wobei R1 Alkyl ist, R2 eine
Aminoschutzgruppe ist und * wie oben definiert ist.
-
Die
Ausdrücke,
welche bereits erwähnt
wurden und welche in der Beschreibung der Erfindung erwähnt werden,
sind wie folgt definiert:
-
Der
Ausdruck „Alkyl", wie er hierin verwendet
wird, bezeichnet einen gegebenenfalls substituierten geraden oder
verzweigtkettigen Kohlenwasserstoffrest, welcher 1 bis 12 Kohlenstoffatome
enthält,
wie z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, tert.-Butyl,
Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl und
deren Isomere.
-
Alkyl
in R1 ist vorzugsweise ein unsubstituierter
gerader oder verzweigtkettiger Kohlenwasserstoffrest, welcher 1
bis 4 Kohlenstoffatome enthält,
insbesondere Methyl oder Ethyl, und am meisten bevorzugt Methyl.
-
Der
Ausdruck „Aminoschutzgruppe", wie er hierin verwendet
wird, bezieht sich auf Gruppen wie z.B. solche, die in der Peptidchemie
eingesetzt werden, wie z.B. eine Allyloxycarbonylgruppe (ALLOC),
eine niedere Alkoxycarbonylgruppe wie z.B. tert-Butoxycarbonyl (t-BOC)
und dergleichen, eine substituierte niedere Alkoxycarbonylgruppe
wie z.B. Trichlorethoxycarbonyl, eine gegebenenfalls substituierte
Aryloxycarbonylgruppe, z.B. p-Nitrobenzyloxycarbonyl oder Benzyloxycarbonyl
(Z), eine Arylalkylgruppe wie z.B. Triphenylmethyl (Trityl), Benzhydryl
oder Benzyl, eine Alkanoylgruppe wie z.B. Formyl, Acetyl oder Benzoyl,
eine Halogenalkanoylgruppe wie z.B. Trifluoracetyl, oder eine Silylschutzgruppe
wie z.B. die tert-Butyldimethylsilylgruppe.
-
Bevorzugte
Aminoschutzgruppen sind Benzyloxycarbonyl, tert-Butoxycarbonyl oder
Allyloxycarbonyl.
-
Ein
besonders bevorzugter Aminschutz für R2 ist
die Benzyloxycarbonylgruppe.
-
Der
Ausdruck „niederes
Alkoxy" bedeutet
eine Alkylgruppe, wie sie oben definiert wurde, welche über ein
Sauerstoffatom gebunden ist. Beispiele sind Methoxy, Ethoxy, Propyloxy,
Butoxy, tert.-Butoxy und dergleichen.
-
Der
Ausdruck „Aryl", wie er hierin verwendet
wird, bezeichnet eine gegebenenfalls substituierte Phenylgruppe
(Ph), in welcher eines oder mehrere Arylwasserstoffatome durch eine
oder mehrere Phenylgruppen, Alkylgruppen, niedere Alkoxygruppen,
halogenierte Alkylgruppen, Halogenatome oder Nitro substituiert
sein können.
Beispiele sind Phenyl, o-Tolyl, m-Tolyl, p-Tolyl, o-Methoxyphenyl, m-Methoxyphenyl,
p-Methoxyphenyl, o-Trifluormethylphenyl, m-Trifluormethylphenyl, p-Trifluormethylphenyl,
o-Trichlormethylphenyl, m-Trichlormethylphenyl, p-Trichlormethylphenyl,
p-Fluorphenyl, p-Chlorphenyl, p-Bromphenyl, p-Nitrophenyl.
-
Der
Ausdruck „Aryloxy" bedeutet eine Arylgruppe,
wie sie oben definiert ist, welche über ein Sauerstoffatom gebunden
ist. Beispiele sind Phenyloxy, Benzyloxy und dergleichen.
-
Der
Ausdruck „niederes
Alkoxycarbonyl" bezeichnet
niedere Alkoxyreste, wie sie definiert wurden, welche an einer Carbonylgruppe
(-C(=O)) befestigt sind. Beispiele sind Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl,
tert-Butoxycarbonyl und dergleichen.
-
Der
Ausdruck „Aryloxycarbonyl" bezeichnet Aryloxyreste,
wie sie definiert wurden, welche an einer Carbonylgruppe (-C(=O))
befestigt sind. Beispiele sind Phenyloxycarbonyl und Benzyloxycarbonyl.
-
Der
Ausdruck „Arylalkyl", wie er hierin verwendet
wird, bezeichnet eine Kohlenwasserstoffgruppe, in welcher eines
oder mehrere Alkylwasserstoffatome durch eine Arylgruppe, wie sie
definiert wurde, substituiert sind. Beispiele sind Trityl, Benzhydryl
oder Benzyl.
-
Der
Ausdruck „Hydroxyschutzgruppe", wie er hierin verwendet
wird, bezeichnet eine Alkylgruppe, eine Cycloalkylgruppe oder eine
Arylalkylgruppe. Eine bevorzugte Hydroxyschutzgruppe ist eine Arylalkylgruppe, besonders
bevorzugt ist eine Triphenylmethyl (Trityl)gruppe.
-
Der
Ausdruck „Carbonsäureschutzgruppe" umfasst Schutzgruppen,
welche gewöhnlich
verwendet werden, um ein Proton der Carboxylgruppe zu ersetzten.
Beispiele für
solche Gruppen werden in Green T. Protective Groups in Organic Synthesis,
Kapitel 5, John Wiley and Sons, Inc. (1981), Seiten 152–192 beschrieben. Beispiele
für solche
Schutzgruppen sind: Benzhydryl, tert.-Butyl, p-Nitrobenzyl, p-Methoxybenzyl,
Methoxymethyl und dergleichen. Benzhydryl ist eine bevorzugte Carbonsäureschutzgruppe.
-
Der
Ausdruck „Cycloalkyl", wie er hierin verwendet
wird, bezeichnet einen 3–6-gliedrigen
gesättigten carbocyclischen
Anteil, z.B. Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl oder Cyclohexyl,
vorzugsweise Cyclohexyl.
-
In
Schritt (a) der Reaktion werden die Asparaginderivate mit der Formel
V (Herstellung siehe unten) mit 0,5–2,0 Äquivalenten, vorzugsweise 1,0–1,5 Äquivalenten
einer Base wie z.B. NaH, NaOH oder KOH, vorzugsweise mit NaH, in
einem geeigneten Lösungsmittel
behandelt, um das cyclische Zwischenprodukt mit der Formel A
zu erhalten, worin * und
R
2 wie oben definiert sind.
-
Geeignete
Lösungsmittel
für die
Cyclisierungsreaktion sind Ether wie z.B. Tetrahydrofuran, Diethylether,
Dioxan oder eine Mischung der erwähnten Lösungsmittel, vorzugsweise Tetrahydrofuran.
Dann wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das
Zwischenprodukt mit der Formel A mit im Handel erhältlichem
Benzylbromid in der Gegenwart eines geeigneten Lösungsmittels umgesetzt, um
das 3-aminogeschützte
Benzyl-2,5-dioxo-pyrrolidin mit der Formel VI zu erhalten. Geeignete
Lösungsmittel
sind polare aprotische Lösungsmittel
wie z.B. Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylacetamid oder N,N-Dimethylformamid (DMF),
vorzugsweise DMF. Die Reaktion wird bei einer Temperatur zwischen
ca. 0°C
und ca. 50°C,
vorzugsweise zwischen ca. 10°C
und ca. 40°C
durchgeführt.
-
In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird das Zwischenprodukt mit der Formel A mit im Handel
erhältlichem
p-Methoxybenzylbromid, 3,4-Dimethoxybenzylbromid, Tritylchlorid,
Methoxymethylchlorid oder Allylbromid unter den oben beschriebenen
Reaktionsbedingungen oder alternativ gemäß aus Lehrbüchern über die organische Chemie bekannten
Methoden (z.B. J. March (1992), „Advanced Organic Chemistry: Reactions,
Mechanisms, and Structure" 4.
Ausg. John Wiley & Sons)
umgesetzt, um das entsprechende 1-N-substituierte 3-aminogeschützte 2,5-Dioxo-pyrrolidin
mit der Formel VI zu erhalten.
-
Die
Reaktion von Schritt (a) kann gegebenenfalls über ein zweistufiges Verfahren
durchgeführt
werden. Zuerst werden die Asparaginderivate mit der Formel V mit
0,5–2,0 Äquivalenten,
vorzugsweise 1,0–1,5 Äquivalenten
einer Base wie z.B. NaH, NaOH oder KOH, vorzugsweise mit NaH, in
einem geeigneten Lösungsmittel
behandelt, um die cyclische Verbindung mit der Formel A zu erhalten.
Geeignete Lösungsmittel
für diesen
ersten Schritt sind Ether wie z.B. Tetrahydrofuran, Diethylether,
Dioxan oder eine Mischung der erwähnten Lösungsmittel, vorzugsweise Tetrahydrofuran.
Die Reaktion wird bei einer Temperatur zwischen ca. –10°C und ca.
30°C, vorzugsweise
beginnend bei 0°C
durchgeführt;
während
der Reaktion wird die Temperatur auf Raumtemperatur erhöht. Nach
der Reaktion wird die Reaktionsmischung auf einen pH in dem Bereich
zwischen 3,0 und 5,0, vorzugsweise zwischen 3,5 und 4,5 angesäuert, und
dann wird das organische Lösungsmittel
verdampft. Als zweites wird die Verbindung mit der Formel A mit
einer Base wie z.B. NaH, NaOH oder KOH, vorzugsweise mit NaH in
Ethern wie z.B. Tetrahydrofuran, Diethylether, Dioxan oder einer
Mischung der erwähnten
Lösungsmittel,
vorzugsweise in Tetrahydrofuran, behandelt.
-
Dann
wird in einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung die Mischung mit im Handel erhältlichem Benzylbromid in der
Gegenwart eines geeigneten Lösungsmittels
umgesetzt, um das 3-aminogeschützte
Benzyl-2,5-dioxo-pyrrolidin mit der Formel VI zu erhalten. Geeignete
Lösungsmittel
für die
Reaktion sind polare aprotische Lösungsmittel wie z.B. Dimethylsulfoxid
(DMSO), Dimethylacetamid oder N,N-Dimethylformamid (DMF), vorzugsweise
DMF. Die Reaktion wird bei einer Temperatur zwischen ca. –10°C und ca.
30°C, vorzugsweise
beginnend bei 0°C
durchgeführt;
während
der Reaktion wird die Reaktionstemperatur auf Raumtemperatur erhöht. Nach
der Reaktion wird das Produkt in einer Weise aufgearbeitet, die
im Stand der Technik bekannt ist, beispielsweise mit H2O
gequencht und mit einem aromatischen Lösungsmittel wie z.B. Toluol, o-Xylol,
m-Xylol, p-Xylol oder Benzol, vorzugsweise Toluol extrahiert, über wasserfreiem
Magnesiumsulfat, Natriumsulfat, Calciumchlorid, vorzugsweise Magnesiumsulfat
getrocknet, und schließlich
wird das organische Lösungsmittel
verdampft.
-
In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird die Mischung mit im Handel erhältlichem
p-Methoxybenzylbromid, 3,4-Dimethoxybenzylbromid, Tritylchlorid,
Methoxymethylchlorid oder Allylbromid unter den oben beschriebenen
Reaktionsbedingungen oder alternativ gemäß Methoden, die aus Lehrbüchern über die
organische Chemie bekannt sind (z.B. J. March (1992), „Advanced
Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure", 4. Ausg. John Wiley & Sons) umgesetzt,
um das entsprechende 1-N-substituierte 3-aminogeschützte 2,5-Dioxo-pyrrolidin
mit der Formel VI zu erhalten.
-
Asparaginderivate
mit der Formel V sind im Handel erhältlich oder können gemäß Methoden,
die aus Lehrbüchern über die
organische Chemie bekannt sind (z.B. J. March (1992), „Advanced
Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure", 4. Ausg. John Wiley & Sons), beispielsweise
beginnend mit einem Schutz der freien Aminfunktion mit D- oder L-Asparagin (Fluka)
und anschließende
Veresterung, um die entsprechenden Asparaginderivate mit der Formel
V zu erhalten, synthetisiert werden.
-
Der
Vorteil des Durchführens
der Reaktion von Schritt (a) über
ein zweistufiges Verfahren ist, dass die Verbindungen mit der Formel
VI in einer höheren
Ausbeute erhalten werden. Das zweistufige Verfahren ist ebenfalls
ein Teil der vorliegenden Erfindung.
-
In
Schritt (b) des Verfahrens wird die Aminoschutzgruppe (R2) der Verbindungen mit der Formel VI unter
den nachstehend beschriebenen Bedingungen entfernt. Bevorzugte Aminoschutzgruppen
für R2 sind Benzyloxycarbonyl, tert-Butoxycarbonyl
oder Allyloxycarbonyl, am meisten bevorzugt Benzyloxycarbonyl. Die Benzyloxycarbonyl-Aminoschutzgruppe
wird beispielsweise unter Hydrierungsbedingungen in der Gegenwart eines
Katalysators wie z.B. Pd/C (im Handel erhältlich bei Degussa), vorzugsweise
mit 10% Pd auf Aktivkohle, entfernt. Die Entschützungsreaktionen werden in
der Gegenwart von Essigsäure,
Trifluoressigsäure,
ethanolischer HCl, Methansulfonsäure
oder Fluorsulfonsäure
durchgeführt,
um das entsprechende Aminosalz mit der Formel VII zu erhalten, welches
stabiler ist als die freie Base und daher ohne Zersetzung gelagert
werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform wird Essigsäure verwendet,
um das Essigsäuresalz
mit der Formel VII herzustellen. Die Reaktion wird bei einer Temperatur
zwischen ca. 10°C
und ca. 50°C,
vorzugsweise zwischen ca. 20°C
und ca. 40°C
durchgeführt.
-
Abhängig von
den Aminoschutzgruppen wird die Entschützung wie folgt durchgeführt:
Die
Aminoschutzgruppen können
durch Säurehydrolyse
(z.B. die tert-Butoxycarbonyl- oder Tritylgruppe), z.B. wässrige Ameisensäure, Trifluoressigsäure oder
durch basische Hydrolyse (z.B. die Trifluoracetylgruppe) abgespalten
werden. Weitere Schutzgruppen können
durch Hydrazinolyse (z.B. die Phthalimidogruppe) abgespalten werden.
Die Allyloxycarbonylgruppe kann durch Pd-katalysierte Übertragung
auf Nukleophile abgespalten werden. Die Chloracetyl-, Bromacetyl-
und Iodacetylgruppen werden durch die Behandlung mit Thioharnstoff
abgespalten.
-
Aminoschutzgruppen,
welche durch Säurehydrolyse
abgespalten werden können,
werden vorzugsweise mit Hilfe einer niederen Alkancarbonsäure entfernt,
welche halogeniert sein kann. Insbesondere wird Ameisensäure oder
Trifluoressigsäure
verwendet. Die Reaktion wird in der Säure oder in der Gegenwart eines Cosolvens
wie z.B. einem halogenierten niederen Alkan, z.B. Methylenchlorid,
durchgeführt.
Die Säurehydrolyse
wird im Allgemeinen bei Raumtemperatur durchgeführt, auch wenn diese bei einer
etwas höheren
oder etwas niedrigeren Temperatur (z.B. einer Temperatur in dem
Bereich von ca. –30°C bis 40°C) durchgeführt werden
kann. Schutzgruppen, welche unter basischen Bedingungen abgespalten
werden können,
werden im Allgemeinen mit verdünntem
wässrigem
kaustischem Alkali bei 0°C
bis 30°C
hydrolysiert. Die Chloracetyl-, Bromacetyl- und Iodacetylschutzgruppen
können
abgespalten werden, indem Thioharnstoff in saurem, neutralem oder
alkalischem Medium bei ca. 0°C
bis 30°C
verwendet wird.
-
In
Schritt (c) des Verfahrens wird die Aminosalzverbindung mit der
Formel VII mit einer Base wie z.B. NaOH, KOH, Na2CO3 oder K2CO3, vorzugsweise mit NaOH in wässriger
Lösung,
um den pH in dem Bereich von 7,0 bis 9,0, vorzugsweise in dem Bereich
von 7,5 bis 8,5 einzustellen, in der Gegenwart eines halogenierten
Kohlenwasserstoffs wie z.B. Monochlormethan oder Dichlormethan,
vorzugsweise Dichlormethan behandelt, um die Säure zu entfernen und um die
intermediäre
säurefreie
Verbindung mit der Formel VII zu erhalten. Das Zwischenprodukt wird
dann durch Extraktion mit einem halogenierten Kohlenwasserstoff
wie z.B. Monochlormethan oder Dichlormethan, vorzugsweise Dichlormethan
aufgearbeitet, und dann wird das organische Lösungsmittel verdampft. Anschließend wird
das säurefreie
Derivat mit der Formel VII mit einem Reduktionsmittel wie z.B. Vitride®,
NaBH4, LiBH4, LiAlH4, BH3·THF, vorzugsweise
mit Vitride® reduziert,
um das Aminopyrrolidin mit der Formel II zu erhalten. Die Reduktionsmittel
sind im Handel bei Aldrich oder Fluka erhältlich. Die Reaktion wird in
einem aromatischen Lösungsmittel
wie z.B. Toluol, o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol oder Benzol, vorzugsweise
mit Toluol bei einer Reaktionstemperatur zwischen ca. –10°C und ca.
100°C, vorzugsweise
beginnend bei 0°C
durchgeführt;
während
der Reaktion wird die Temperatur auf 80°C erhöht. Dann wird die Mischung
auf eine Temperatur zwischen ca. –20°C und ca. 20°C, vorzugsweise auf eine Temperatur
zwischen ca. –10°C und ca.
10°C abgekühlt und
mit einer Base wie z.B. Natriumhydroxid in wässriger Lösung behandelt.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens werden die Schritte a–c für Verbindungen durchgeführt, bei
welchen * ein asymmetrisches Zentrum mit (R)-Konfiguration bedeutet
und R1 Methyl oder Ethyl, vorzugsweise Methyl
ist, und R2 Benzyloxycarbonyl, tert-Butoxycarbonyl oder
Allyloxycarbonyl, vorzugsweise Benzyloxycarbonyl ist, und X Chlor
oder Brom, vorzugsweise Brom ist.
-
Die
Verbindungen mit den Formeln I–VII
sind wichtige Bausteine für
die Herstellung von nützlichen Produkten
in der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Insbesondere sind
sie nützlich
für die
Herstellung von antibakteriellen Substanzen, z.B. den Vinylpyrrolidinon-Cephalosporinderivaten,
wie sie in der EP-A 0 849 269 beschrieben werden. Vorzugsweise sind
Verbindungen mit den Formeln I–VII
nützlich
für die
Herstellung von Verbindungen mit der Formel VIII
in welcher
R
3 eine Hydroxyschutzgruppe ist, R
4 eine Carbonsäureschutzgruppe ist,
*
wie oben definiert ist und R
5 eine Aminoschutzgruppe,
vorzugsweise eine tert-Butoxycarbonylgruppe oder eine Gruppe mit
der Formel B ist,
in welcher R
6 vorzugsweise
eine unsubstituierte geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe, die
1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält,
insbesondere Methyl, Ethyl oder Isopropyl und am meisten bevorzugt
Methyl ist.
-
Die
Herstellung der Verbindungen mit der Formel VIII wird in der EP-A
0 849 269 beschrieben.
-
In
den folgenden Beispielen haben die verwendeten Abkürzungen
die folgenden Bedeutungen.
- ISP-MS
- positive Ionenspray-Massenspektroskopie
- EI-MS
- Elektronenstoß-Massenspektroskopie
- GC
- Gaschromatographie
- SFC
- Chromatographie mit überkritischem
Fluid
- NMR
- Kernmagnetresonanzspektroskopie
- IR
- Infrarotspektroskopie
- TLC
- Dünnschichtchromatographie
- HPLC
- Hochleistungsflüssigchromatographie
- HV
- Hochvakuum
- FID
- Flammenionisationsdetektor
- THF
- Tetrahydrofuran
- DMF
- N,N-Dimethylformamid
- DMSO
- Dimethylsulfoxid
- TBME
- tert.-Butylmethylether
- TFA
- Trifluoressigsäure
- TBAHS
- Tetrabutylammoniumhydrogensulfat
- min
- Minute(n)
- h
- Stunde(n)
- RT
- Raumtemperatur
-
Beispiel 1
-
Herstellung von (R)-(1-Benzyl-2,5-dioxo-pyrrolidin-3-yl)-carbaminsäurebenzylester
-
1.1
(über einen
Schritt): Eine Suspension von 1,12 g 60% NaH in 75 ml THF wird mit
7,50 g Z-(D)-Asparaginmethylester (99,9% (R)-Isomer) (synthetisiert
gemäß J. Liq.
Chromatogr. (1994), 17 (13), 2759 oder beispielsweise beginnend
mit D-Asparagin (Fluka) und Schutz der freien Aminfunktion mit einer
Benzyloxycarbonylgruppe und anschließende Veresterung zu dem entsprechenden
Methylesterasparaginderivat mit der Formel I; wobei die Reaktionen
gemäß einem
Lehrbuch über
organische Chemie, z.B. J. March (1992), „Advanced Organic Chemistry:
Reactions, Mechanisms, and Structure", 4. Ausg. John Wiley & Sons, durchgeführt werden) über 5 min
bei RT behandelt. Nach 20 min wurden 3,57 ml Benzylbromid (im Handel
erhältlich
bei Fluka) zugegeben, worauf 120 ml DMF folgten. Nach 3 h war die
Umwandlung abgeschossen (angezeigt durch HPLC). Die Reaktion wurde
mit 150 ml H2O gequencht und dreimal mit
120 ml Toluol extrahiert. Die organische Schicht wurde mit H2O gewaschen, über MgSO4 getrocknet,
filtriert, und das Filtrat wurde bis zur Trockenheit verdampft.
Der Rückstand
wurde in 100 ml TBME verrieben, die resultierende Suspension filtriert
und getrocknet (35°C/10
mbar), was 8,13 g (90%) (R)-(1-Benzyl-2,5-dioxo-pyrrolidin-3-yl)-carbaminsäurebenzylester
als weiße
Kristalle ergab: Schmp. 143,3–144,5°C. Optisch
reines Material konnte durch die Kristallisation aus CH2Cl2/n-Hexan erhalten werden, 72% Rückgewinnung;
Schmp. 145,9–146,7°C; 99,9%
(R)-Isomer.
-
1.2.1
(über zwei
Schritte; 1. Schritt): Eine Suspension von 856 mg 60% NaH in 50
ml THF bei 0°C
wurde mit 5,0 g Z-(D)-Asparaginmethylester 3 (99,9% (R)-Isomer)
behandelt und bei RT für
90 min gerührt,
worauf eine TLC den vollständigen
Verbrauch des Ausgangsmaterials anzeigte. Die Reaktionsmischung
wurde mit 6,0 ml AcOH auf pH 4 angesäuert, und das THF wurde abdestilliert.
Die verbleibende wässrige
Schicht wurde dreimal mit 20 ml TBME extrahiert, und die vereinigten
organischen Phasen wurden mit 20 ml Kochsalzlösung gewaschen, über MgSO4 getrocknet und konzentriert, was 4,66 g
eines weißen
klebrigen Feststoffes (105%, enthält ~5% Gew./Gew. AcOH) von
(R)-(2,5-Dioxo-pyrrolidin-3-yl)-carbaminsäurebenzylester als einen weißen klebrigen
Feststoff ergab, welcher direkt für den zweiten Schritt unten
verwendet wurde (Beispiel 1.2.2). Ein Aufschluss in EtOAc/n-Hexan
ergab 3,47 g (75%) von (R)-(2,5-Dioxo-pyrrolidin-3-yl)-carbaminsäurebenzylester
als weiße
Kristalle, Schmp. 117,2–117,8°C.
-
1.2.2
(über zwei
Schritte; 2. Schritt): Eine Suspension von 48,4 mg 60% NaH in 3
ml THF wurde mit 300 mg (R)-(2,5-Dioxo-pyrrolidin-3-yl)-carbaminsäurebenzylester
bei 0°C
behandelt, worauf 161,3 μl
Benzylbromid folgten. Nach 30 min wurde der resultierende Niederschlag
auf RT aufgewärmt
und mit 3 ml DMF behandelt, was nach 15 min eine Lösung ergab,
welche für
16 h bei RT gerührt
wurde und dann mit 60 ml H2O gequencht wurde
und mit 40 ml Toluol extrahiert wurde. Die vereinigten organischen
Schichten wurden über MgSO4 getrocknet und konzentriert, was 409 mg
(74%) des (R)-(2,5-Dioxo-pyrrolidin-3-yl)-carbaminsäurebenzylesters
als weiße
Kristalle ergab; Schmp. 145,1–145,5°C. Gesamtausbeute
für das
zweistufige Verfahren: 78%.
-
Beispiel 2
-
Herstellung von 3-(R)-Amino-1-benzyl-pyrrolidin-2,5-dionessigsäure (1:2)
-
Eine
Lösung
von 7,80 g (R)-(1-Benzyl-2,5-dioxo-pyrrolidin-3-yl)-carbaminsäurebenzylester
(93% (R)-Isomer) in 160 ml Essigsäure wurde mit 0,78 g 10% Pd/C
(im Handel erhältlich
bei Degussa; 1835) behandelt und bei 30°C für 20 min hydriert, worauf TLC
und HPLC den Abschluss der Reaktion anzeigten. Die Reaktionsmischung
wurde filtriert, verdampft und der Rückstand aus EtOAc und n-Hexan
kristallisiert, was 5,80 g (78%) von 3-(R)-Amino-1-benzyl-pyrrolidin-2,5-dioneessigsäure (1:2)
als weiße
Kristalle ergab; HPLC (100%): HP 1050, Nucleosil 100-5 C18-Säule, CH3CN, H2O, TFA-System,
gepuffert mit TBAHS; GC (99,8% als freies Amin): J and W, DB-1,
15 m × 0,32
mm, Trägergas
He, Programm: 50–320°C (5°C/min); Injektortemp. 250°C; FID: 320°C; 91% (R)-Isomer,
analysiert als das entsprechende Trifluoracetamid durch GC (BGB-177): 15
m × 0,25
mm, Trägergas:
He; Programm: 150°C–200°C bei 1°C/min; Injektortemp.
210°C; FID:
220°C; NMR (CDCl3, 400 MHz; 1,6 Äq. AcOH) 7,32 (m, 5H, H-ar),
5,64 (bs, 4H, NH), 4,65 (s, 2H, PhCH2O),
3,92 (dd, J = 5,4 und 7,8, 1H, NCH), 3,05 (dd, J = 7,8 und 18, COCH2, 1H), 2,50 (dd, J = 18 und 5,4, COCH2, 1H), 2,08 (s, 2 × CH3CO2, 6H).
-
Beispiel 3
-
Herstellung von (R)-1-(Phenylmethyl)-3-pyrrolidinamin
-
Eine
Lösung
von 10,87 g 3-(R)-Amino-1-benzyl-pyrrolidin-2,5-dionessigsäure (1:2)
in 100 ml H2O wurde mit 100 ml CH2Cl2 behandelt, worauf
67,60 ml 1 N NaOH bei RT auf pH 8,0 folgten. Nach Sättigung
mit NaCl wurde die Mischung siebenmal mit 100 ml CH2Cl2 extrahiert, über MgSO4 getrocknet
und bei 35°C/10
mbar verdampft, was 6,32 g (97%) der NMR-reinen freien Base als einen blassgelben
Feststoff ergab. NMR (CDCl3, 250 MHz): 7,30
(m, 5H, H-ar), 4,64 (s, 2H, PhCH2), 3,88
(dd, J = 5 und 7,5, 1H, NCH), 3,04 (dd, J = 7,5 und 17,5, 1H, COCH2), 2,43 (dd, J = 5 und 17,5, 1H, COCH2).
-
5,90
g dieses gelben Öls
wurden bei 0°C über 20 min
mit 33 ml einer 3,5 M Lösung
von Vitride® in Toluol
behandelt, und die resultierende gelb-orange Lösung wurde für 30 min
auf 80°C
aufgewärmt
(eine MS zeigte den Abschluss der Reaktion), auf 0°C abgekühlt und
mit 80 ml 1 N NaOH-Lösung
behandelt. Die Phasen wurden getrennt und die wässrige Phase mit zwei weiteren
Portionen von 15 ml Toluol extrahiert. Die vereinigten organischen
Phasen wurden mit 76 ml 1 N NaOH, 70 ml Kochsalzlösung gewaschen,
getrocknet und verdampft, was 4,42 g (87%) (R)-1-(Phenylmethyl)-3-pyrrolidinamin
als ein hellbraunes Öl
ergab. GC: (97%, J and W, DB-1, Bedingungen wie für Beispiel
2 beschrieben; 93% (R)-Isomer, analysiert als das entsprechende Trifluoracetamid
durch GC: (BGB-177), Bedingungen wie für Beispiel 2 beschrieben; MS
(Ionenspray): 177,1 (M + H+); 1H-NMR
(CDCl3, 250 MHz): 7,28 (m, 5H, H-ar), 3,63
und 3,56 (2 × d,
J = 12,5, 2H, PhCH2N), 2,69 (m, 2H, NCH 2CHNH2 und NCH 2CH2CHNH2),
2,44 (m, 1H, NCH 2CH2CHNH2), 2,24 (dd,
J = 4,5 und 9,5, 1H, NCH 2CHNH2), 2,15 (m,
1H, NCH2CH 2CHNH2), 1,45 (bm,
3H, NH2 und NCH 2CH2CHNH2);
IR (Folie): (NH) 3357 (m), (NCH) 2789 (s).
-
Beispiel 4
-
Herstellung von (R)-(1'-Benzyl-3-brom-[1,3']bipyrrolidinyl-2-on)
-
Eine
Lösung
von 5,0 g (R)-1-(Phenylmethyl)-3-pyrrolidinamin in 50,0 ml CH3CN wurde bei RT mit 2,72 g Na3PO4 behandelt. Die resultierende feine hellgelbe
Suspension wurde auf 0°C
abgekühlt
und mit einer Lösung
von 10,07 g 2,4-Dibrombutyrylbromid (hergestellt gemäß Marinelli,
E. R.; Arunachalam, T.; Diamantidis, G.; Emswiler, J.; Fan, H.;
Neubeck, R.; Pillai, K. M. R.; Wagler, T. R.; Chen, C.-K. et al.,
Tetrahedron (1996), 52 (34), 11177–11214) in 5,0 ml CH3CN über
20 min behandelt. Nach 30 min wurde die sehr feine Suspension filtriert
und auf ein Volumen von 30 ml konzentriert und dann mit 130,1 ml
0,497 M NaOH-Lösung bei
Raumtemperatur behandelt. Die resultierende trübe orange Lösung wurde für 2 h gerührt, konzentriert
und die resultierende wässrige
Phase mit drei Portionen von 50 ml TBME extrahiert. Die vereinigten
organischen Phasen wurden mit H2O gewaschen,
bis sie neutral waren, über
MgSO4 getrocknet und konzentriert, was 5,79
g (63%) (R)-(1'-Benzyl-3-brom-[1,3']bipyrrolidinyl-2-on)
als gelbe wachsartige Kristalle ergab.
-
Die
feine Suspension von oben wurde mit 100 ml CH3CN
verrieben, filtriert, auf ein Volumen von 40 ml konzentriert und
mit 50 ml 0,497 M NaOH behandelt, dann bei RT für 1 h gerührt. Das CH3CN
wurde abdestilliert und die resultierende wässrige Phase wie oben aufgearbeitet,
was weitere 2,57 g (28%) des Produkts ergab. Das Gesamte ergab 8,36
g (91%). 1H-NMR (CDCl3,
400 MHz, 14:1 Mischung der Diastereomere) 7,32 (m, 5H, H-ar), 4,65
(m, 1H, NCH), 4,39 (dd, 1H, CHBr), 3,60 (2d, 2H, PhCH2N),
3,52 (m, 2H, CONCH2), 2,92 (ddd, 1H, PhCH2NCH 2CH2), 2,71 (dd,
1H, PhCH2NCH 2CHNCO), 2,49 (m, 2H, COCHBrCH 2 und PhCH2NCH 2CH), 2,25 (m, 3H, PhCH2NCH2CH 2, COCHBrCH 2 und PhCH2NCH 2CH2), 1,70 (m, 1H, PhCH2NCH2CH 2).
-
Beispiel 5
-
Herstellung von (R)-(1'-Benzyl-2-oxo-[1,3']bipyrrolidinyl-3-yl)-triphenyl-phosphonium;
Bromid
-
Eine
Suspension von 800 mg 1'-Benzyl-3-brom-[1,3']bipyrrolidinyl-2-on
in 1,0 ml Toluol wurde mit 1,95 g Ph3P behandelt
und bei 110°C
für 30
min gerührt,
worauf eine TLC anzeigte, dass die Reaktion abgeschlossen war. Die
braune Zweiphasenmischung wurde mit 10 ml EtOAc verdünnt, und
die organische Phase wurde mit drei Portionen von 10 ml gesättigter
NaBr-Lösung
extrahiert. Die vereinigten wässrigen
Phasen wurden dreimal mit 10 ml EtOAc gewaschen (um Ph3P
zu entfernen), und dann siebenmal mit 15 ml CH2Cl2 extrahiert, die vereinigten organischen
Phasen wurden über
MgSO4 getrocknet und konzentriert, was 1,13
g (78%) (R)-(1'-Benzyl-2-oxo-[1,3']bipyrrolidinyl-3-yl)-triphenyl-phosphoniumbromid
als einen hellbraunen Schaum ergab. 1H-NMR
(250 MHz; CDCl3, ~1:1-Mischung der Diaste reomere):
7,32–8,04
(m, 5H), 7,50–7,82
(m, 10H), 7,19–7,40
(m, 5H), 6,44–6,64
(m, 1H), 4,39–4,50
(m, 1H), 3,10–3,88
(m, 5H), 2,85–3,00
(m, 0,5H), 2,62–2,80 (m,
1H), 2,32–2,5
(m, 0,5H), 1,72–2,32
(m, 5H).
-
Beispiel 6
-
Herstellung von (1'-tert-Butoxycarbonyl-2-oxo-[1,3']-(R)-bipyrrolidinyl-3-(R,S)-yl)-triphenyl-phosphonium;
Bromid
-
Eine
Lösung
der Mischung von 880 mg (R)-(1'-Benzyl-2-oxo-[1,3']bipyrrolidinyl-3-yl)triphenyl-phosphoniumbromid
und 820 mg Di-tert.-butyl-dicarbonat (im Handel erhältlich bei
Fluka) in 5,5 ml MeOH wurde mit 880 mg 10% Pd/C (im Handel erhältlich bei
Degussa; 1835) behandelt und bei 60°C für 3 d (Tage) hydriert und dann
filtriert und verdampft, was 627 mg (70%) (1'-tert-Butoxycarbonyl-2-oxo-[1,3']-(R)-bipyrrolidinyl-3-(R,S)-yl)-triphenyl-phosphonium, Bromid,
als einen beigefarbenen Schaum ergab. 1H-NMR
(CDCl3, 250 MHz; Mischung von Diastereomeren
und Rotameren): 7,82–8,01
(m, 5H), 7,55–7,81
(m, 10H), 6,71–6,88
(m, 1H), 4,22–4,51
(m, 1H), 3,70–3,91
(m, 1H), 3,35–3,50
(m, 1H), 2,61–3,32
(m, 4H), 1,90–2,20
(m, 2H), 1,64–1,80
(m, 2H), 1,44 (s, 9H).