DE60115077T2

DE60115077T2 - Dynamische trennung von isomeren und getrennte isomere

Info

Publication number: DE60115077T2
Application number: DE60115077T
Authority: DE
Inventors: J. John VENIT; D. Gary MADDING; W. Victor ROSSO; J. Francis OKUNIEWICZ; P. Robert DISCORDIA; Susanne Kiau; S. Atul KOTNIS; E. Michael RANDAZZO; D. David HENNINGS; Jingyang Zhu; G. Jason CHEN
Original assignee: Bristol Myers Squibb Co
Current assignee: Bristol Myers Squibb Co
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-09-24
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: KR20030038781A; US20020111512A1; ATE309977T1; HUP0303011A2; EP1324975B1; IL155128A0; AU2001291215A1; US7388098B2; JP2004521865A; CN1639109A; CA2424280A1; WO2002028809A3; DE60115077D1; PL366011A1; BR0114359A; EP1324975A2; MXPA03002760A; WO2002028809A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Trennung der Isomere von α-substituierten Carbonsäuren in einem reaktiven Verfahren, welches mindestens einen Anteil des unerwünschten Isomers in das erwünschte Isomer umwandelt.
Traditionell wurden synthetische chirale bioaktive Verbindungen in racemischer Form verwendet, da eine Technologie zum Trennen von Isomeren entweder nicht zu Verfügung stand oder zur Verwendung in einem kommerziellen Maßstab nicht praktikabel war. Jedoch wird die bioaktive Komponente eines solchen Racemats typischerweise in nur einer von zwei oder mehreren isomeren Formen gefunden, was bedeutet, dass mindestens die Hälfte der verabreichten Verbindung nicht den beabsichtigten Nutzen bereitstellt. Es ist auch bekannt, dass das gegenteilige Enantiomer eines beabsichtigten Arzneistoffes eine vollständig unterschiedliche therapeutische Wirkung aufweisen kann. In manchen Fällen kann das Vorhandensein des gegenteiligen Enantiomers toxisch sein. Die biologisch inaktiven Isomere sind nichtsdestoweniger typischerweise genauso bioverfügbar wie das aktive Isomer und stellen folglich Risikoquellen ohne einen ausgleichenden Nutzen bereit. Demgemäß bevorzugen regulierende Institutionen einen wesentlichen Level an isomerer Reinheit. Siehe z.B. das 'Policy Statement for the Development of New Stereoisomeric Drugs' der FDA (5/1/92). Die Technologien zum Trennen von Verbindungen haben sich verbessert, was Herstellern ermöglicht, einfacher diesem regulatorischen Druck zu entsprechen. Nichtsdestoweniger sind auf dem Fachgebiet zusätzliche Isomertrennungstechniken, welche an einen kommerziellen Maßstab angepasst werden können und welche kosteneffizient sind, erforderlich.
Klassische Techniken zum Trennen von optischen Isomeren schlossen bevorzugte Fällung/Kristallisation einer chiralen Verbindung, welche mit einer chiralen Hilfstrennverbindung oder -einheit kovalent oder nicht-kovalent assoziiert ist, ein. Fortschritte bei Chromatographietechniken, welche zum Trennen von Isomeren wirksam sind, halfen bei der Bereitstellung von analytischen Werkzeugen, aber solche Techniken sind aufgrund der damit zusammenhängenden Kosten nur eingeschränkt industriell verwendbar. Dynamische Trennungstechniken sind verfügbar, wie Verfahren, welche eine chirale Verbindung umsetzen, die kovalent an eine chirale Hilfstrennverbindung angefügt ist, oder Verfahren, welche eine Enolisierung und Schiffbasebildung verwenden, um isomere Formen umzuwandeln.
Die Erfindung stellt eine neue, kosteneffiziente Technik bereit, welche das isomere Gemisch trennt, während die Menge des erwünschten Isomers ansteigt. Die Technik vermeidet die Bildung von kovalenten Zwischenproduktaddukten mit chiralen Hilfstrenneinheiten, wobei solche kovalenten Bindungen schwierig umzukehren sein können, ohne erwünschte chemische Einheiten zu zerstören. Solche Zwischenproduktaddukte sind insbesondere im Zusammenhang mit den α-substituierten Carbonsäuren, welche in der hier beschriebenen dynamischen Trennungstechnik verwendet werden, schwierig zu entfernen, da die Abgangsgruppen der α-Substitution in den Adduktentfernungschemien nicht gut bewahrt werden. Die erfindungsgemäße Technik verwendet teilweise unlösliche Salze der α-substituierten Carbonsäuren, welche mit chiralen Aminverbindungen gebildet werden, wobei unerwarteterweise jedoch die Amineinheiten nicht die Chemie der dynamischen Trennungstechnik stören.
Die Erfindung stellt ein dynamisches Trennungsverfahren zur Anreicherung eines erwünschten Isomers einer α-substituierten Carbonsäure im Verhältnis zu einem unerwünschten Isomer bereit, wobei das Verfahren umfasst: (a) Kontaktieren der α-substituierten Carbonsäure in einem Lösungsmittel, wobei die α-Substitution mit einer Abgangsgruppe erfolgt und wobei der α-Kohlenstoff chiral ist, mit einem homochiralen Amin, um ein Salz zu bilden, welches bei ausgewählten Reaktionsbedingungen teilweise unlöslich ist, wobei das homochirale Amin so ausgewählt ist, dass die Löslichkeit des Aminsalzes der unerwünschten α-substituierten Carbonsäure bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen größer als die des Aminsalzes der erwünschten α-substituierten Carbonsäure ist; (b) Umsetzen des Salzes mit einem Nucleophil bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen, wobei das Umsetzen wirksam ist, um einen Nettoanstieg im weniger löslichen Aminsalz der α-substituierten Carbonsäure herzustellen und wobei die ausgewählten Bedingungen ausgewählt sind, um (i) eine nucleophile Substitution des Nucleophils und der Abgangsgruppe zu veranlassen oder (ii) den Anstieg im weniger löslichen Aminsalz in Abwesenheit einer starken Base herzustellen; und (c) aufrecht Erhalten der Umsetzung für einen Zeitraum, welcher wirksam ist, um die Menge an erwünschtem α-substituiertem Carbonsäure-Isomer zu erhöhen.
Das Verfahren kann zur Herstellung einer α-substituierten Carbonsäure oder eines Derivates davon sein und umfassen: (1) Durchführen des vorstehenden Verfahrens, um mindestens 80% enantiomeren Überschuss in der α-substituierten Carbonsäure zu erhalten; und (2) Isolieren der α-substituierten Carbonsäure oder eines Säureaddukts davon oder Umsetzen der α-substituierten Carbonsäure in einer nachfolgenden Umsetzung. Das Verfahren kann ferner umfassen: (3) Umsetzen der α-substituierten Carbonsäure mit einem Nucleophil, um die Abgangsgruppe mit dem Nucleophil zu ersetzen.
Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur dynamischen Trennung von mit einer Abgangsgruppe α-substituierten 3,4,4-Trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure bereit, wobei das Verfahren umfasst: (a) Kontaktieren der α-substituierten 3,4,4-Trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure in einem Lösungsmittel mit einem homochiralen Amin, um ein Salz zu bilden, welches bei ausgewählten Reaktionsbedingungen teilweise unlöslich ist, wobei das homochirale Amin so ausgewählt ist, dass die Löslichkeit eines erwünschten Isomers der α-substituierten 3,4,4-Trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen niedriger als die eines gegenteiligen Isomers ist; (b) Umsetzen des Salzes mit einem Nucleophil bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen, wobei das Umsetzen wirksam ist, um einen Nettoanstieg im weniger löslichen Aminsalz der α-substituierten Carbonsäure herzustellen und wobei die ausgewählten Bedingungen ausgewählt sind, um (i) eine nucleophile Substitution des Nucleophils und der Abgangsgruppe zu veranlassen oder (ii) den Anstieg im weniger löslichen Aminsalz in Abwesenheit einer starken Base herzustellen; und (c) aufrecht Erhalten der Umsetzung für einen Zeitraum, welcher wirksam ist, um die Menge des erwünschten Isomers der α-substituierten 3,4,4-Trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure zu erhöhen. Das Verfahren kann ferner einschließen: (d) Durchführen einer nucleophilen Substitutionsreaktion, um die Abgangsgruppe der α-substituierten 3,4,4-Trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure mit Prt-S-["-" stellt eine Bindung dar], wobei Prt eine entfernbare Thio-Schutzgruppe ist, zu substituieren, wobei das mit Prt-S- α-substituierte S*-Isomer erhalten wird; (e) Bilden einer Amidbindung zwischen der Carbonsäureeinheit der substituierten 3,4,4-Trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure und L-Leucyl-N,3-dimethyl-L-valinamid; und (f) Entfernen der Schutzgruppe, wobei (αS)-α-Mercapto-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolinbutanoyl-L-leucyl-N,3-dimethyl-L-valinamid erhalten wird.
Die Erfindung stellt auch ein dynamisches Trennungsverfahren zur Anreicherung eines erwünschten Isomers einer α-substituierten Carbonsäure im Verhältnis zu einem unerwünschten Isomer bereit, wobei das Verfahren umfasst: (a) Kontaktieren der α-substituierten Carbonsäure in einem Lösungsmittel, wobei die α-Substitution mit einer Abgangsgruppe erfolgt und wobei der α-Kohlenstoff chiral ist, mit einem homochiralen Amin, um ein Salz zu bilden; wobei das homochirale Amin so ausgewählt ist, dass die Löslichkeit des Aminsalzes der unerwünschten α-substituierten Carbonsäure bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen größer als die des Aminsalzes der erwünschten α-substituierten Carbonsäure ist; (b) Identifizieren des Polymorphs des Salzes; (c) Bestimmen des Löslichkeitsunterschieds der Diastereomere des Polymorphs; (d) Erhöhen des Löslichkeitsunterschieds der Diastereomere durch Umwandeln des Polymorphs in ein zweites Polymorph; (e) Umsetzen des Salzes mit einem Nucleophil bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen, wobei das Umsetzen wirksam ist, um einen Nettoanstieg im weniger löslichen Aminsalz der α-substituierten Carbonsäure herzustellen und wobei die ausgewählten Bedingungen ausgewählt sind, um (i) eine nucleophile Substitution des Nucleophils und der Abgangsgruppe zu veranlassen oder (ii) den Anstieg im weniger löslichen Aminsalz in Abwesenheit einer starken Base herzustellen; und (f) aufrecht Erhalten der Umsetzung für einen Zeitraum, welcher wirksam ist, um die Menge des erwünschtem α-substituierten Carbonsäure-Isomers zu erhöhen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Umwandeln des Polymorphs in ein zweites Polymorph durch Aufschlämmen des Polymorphs in einem Lösungsmittel bei erhöhten Temperaturen erreicht.
Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur dynamischen Trennung von mit einer Abgangsgruppe α-substituierten 3-Phenylpropansäure bereit, wobei das Verfahren umfasst: (a) Kontaktieren der α-substituierten 3-Phenylpropansäure in einem Lösungsmittel mit einem homochiralen Amin, um ein Salz zu bilden, welches bei ausgewählten Reaktionsbedingungen teilweise unlöslich ist, wobei das homochirale Amin so ausgewählt ist, dass die Löslichkeit eines erwünschten Isomers der α-substituierten 3-Phenylpropansäure bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen größer als die eines gegenteiligen Isomers ist; (b) Umsetzen des Salzes mit einem Nucleophil bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen, wobei das Nucleophil das Anionäquivalent der Abgangsgruppe ist, bei Bedingungen, welche ausgewählt sind, um eine nucleophile Substitution des Nucleophils und der Abgangsgruppe zu veranlassen; und (c) aufrecht Erhalten der Umsetzung für einen Zeitraum, welcher wirksam ist, um die Menge des erwünschten Isomers der α-substituierten 3-Phenylpropansäure zu erhöhen.
Ferner bereitgestellt wird eine Verbindung, welche ausgewählt ist aus:
(R)- oder (S)-α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure als ein Salz mit einem homochiralen Amin, welches nicht Chinin ist;
(R)- oder (S)-α-(Benzoylthio)-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure als ein Salz mit einem homochiralen Amin, welches nicht Chinin ist.
Auch bereitgestellt wird ein Verfahren zur Herstellung von (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure aus (L)-Phenylalanin, wobei das Verfahren umfasst: (a) Umwandeln von (L)-Phenylalanin, um (2S)-2-Brom-3-phenylpropansäure zu bilden; (b) Kontaktieren der (2S)-2-Brom-3-phenylpropansäure mit einem homochiralen Amin in einem Lösungsmittel, um ein Salz zu bilden, welches bei ausgewählten Reaktionsbedingungen teilweise unlöslich ist, wobei das homochirale Amin so ausgewählt ist, dass die Löslichkeit des Aminsalzes der (2S)-2-Brom-3-phenylpropansäure bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen größer als die des Aminsalzes der (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure ist; (c) Umsetzen des Aminsalzes mit einem Bromid bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen, wobei das Umsetzen wirksam ist, um einen Nettoanstieg im Aminsalz der (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure herzustellen und wobei die ausgewählten Bedingungen ausgewählt sind, um (i) eine nucleophile Racemisierung der (2S)-2-Brom-3-phenylpropansäure zu veranlassen oder (ii) den Anstieg in der (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure in Abwesenheit einer starken Base herzustellen; und (d) aufrecht Erhalten der Umsetzung für einen Zeitraum, welcher wirksam ist, um die Menge an (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure zu erhöhen.
Noch weiter wird ein Verfahren zur Herstellung eines erwünschten Enantiomers einer α-substituierten Carbonsäure aus einer in großen Mengen vorkommenden Aminosäure bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: (a) Umwandeln eines unerwünschten Enantiomers einer α-Aminocarbonsäure, um ein unerwünschtes Enantiomer einer α-substituierten Carbonsäure zu bilden, wobei die α-Substitution mit einer Abgangsgruppe stattfindet und der α-Kohlenstoff chiral ist; (b) Kontaktieren des unerwünschten Enantiomers der α-substituierten Carbonsäure mit einem homochiralen Amin, um ein Salz zu bilden, welches bei ausgewählten Reaktionsbedingungen teilweise unlöslich ist, wobei das homochirale Amin so ausgewählt ist, dass die Löslichkeit des Aminsalzes des unerwünschten Enantiomers bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen größer als die des Aminsalzes des erwünschten Enantiomers ist; (c) Umsetzen des Aminsalzes mit einem Nucleophil bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen, wobei das Umsetzen wirksam ist, um einen Nettoanstieg im Aminsalz des erwünschten Enantiomers der α-substituierten Carbonsäure herzustellen und wobei die ausgewählten Bedingungen ausgewählt sind, um (i) eine nucleophile Substitution des Nucleophils und der Abgangsgruppe zu veranlassen oder (ii) den Anstieg im erwünschten Enantiomer der α-substituierten Carbonsäure in Abwesenheit einer starken Base herzustellen; und (d) aufrecht Erhalten der Umsetzung für einen Zeitraum, welcher wirksam ist, um die Menge des erwünschten Enantiomers der α-substituierten Carbonsäure zu erhöhen.
Beschrieben wird auch eine Verbindung der Formel:
wobei X ein aus Chlor, Brom und Iod ausgewähltes Halogen ist; und Y aus Phenyl und substituiertem Phenyl ausgewählt ist; und eine Verbindung der Formel:
wobei X aus Chlor, Brom, Iod und Thiobenzoat ausgewählt ist; und Y ein aus S-Methylbenzylamin und (1R,2S)-(–)-2-Amino-1,2-diphenylethanol ausgewähltes Amin ist.
1 zeigt die Röntgenpulverbeugungsmuster der polymorphen Formen I und II des Salzes von α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure.
2 zeigt das Ramanspektrum der polymorphen Form I des Salzes von α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure.
3 zeigt das Ramanspektrum der polymorphen Form II des Salzes von α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure.
4 zeigt die Ergebnisse der dynamischen Trennung, welche mit dem vorher hergestellten diastereomeren Salz der reinen polymorphen Form II von α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure durchgeführt wurde.
5 zeigt die Ergebnisse der dynamischen Trennung, welche mit einem Gemisch der polymorphen Formen I und II von α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäuresalz durchgeführt wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde eine dynamische Trennung entwickelt, welche die praktische Herstellung von chiralen α-substituierten Carbonsäuren in hohem enantiomeren Überschuss ermöglicht. Das Verfahren bezieht die Umwandlung von racemischen α-substituierten Carbonsäuren zu enantiomer angereicherten oder enantiomer reinen chiralen α-substituierten Carbonsäuren ein. Die aus diesem Verfahren erhaltenen Produkte können nützliche Zwischenprodukte für die Synthese von Produkten mit pharmazeutischen Verwendungen sowie nützliche Endprodukte sein. Das Verfahren ist einfach und kann unter Verwendung einer Eintopfumwandlung unter Einbeziehung gemäßigter Temperaturen ausgeführt werden. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen dynamischen Trennung gibt es gut akzeptierte Verfahren, welche ein kovalentes Anfügen einer Säure oder eines Säurederivats an ein chirales Trennaddukt erfordern. Es wird angenommen, dass ein solches kovalentes Anfügen in der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist. Zusätzlich sind die Ausbeuten der enantiomer reinen α-substituierten Säure hoch (z.B. 60 bis 90% oder höher). Darüber hinaus sind die aus der Umsetzung erhaltenen Produkte in Bezug auf die absolute Reinheit sowie auf die enantiomere Reinheit von hoher Qualität. Schließlich ist das Verfahren als ein Eintopfverfahren mit minimalem chemischem Aufwand wirtschaftlich. Das Verfahren kann bis zu einem hohen Grad von Vollständigkeit unter Verwendung von beiden Isomeren als das racemische Ausgangsmaterial durchgeführt werden. Das recyclebare chirale Trennaddukt wird durch ein einfaches Verfahren wiedergewonnen, wobei eine Minimierung der Kosten und eine Verringerung der Abfälle unterstützt werden.
Die Überführung von racemischen α-substituierten Carbonsäuren in α-substituierte Carbonsäuren von höherer enantiomerer Reinheit wird mit einem Paar von diastereomeren Salzen (2R und 2S) einer racemischen α-substituierten Carbonsäure und eines homochiralen Amins begonnen. Siehe Schema 1 nachstehend. Die α-Substitution erfolgt mit einer Abgangsgruppe, welche in Schema 1 als „X" bezeichnet wird. Das Verfahren wird als eine Aufschlämmung durchgeführt, wobei das erwünschte Isomer (2R im Schema 1 gezeigten Beispiel) im Lösungsmittelsystem des Verfahrens weniger löslich ist als das unerwünschte Isomer (2S). Wegen der unterschiedlichen Löslichkeiten der diastereomeren Salze ist der Niederschlag in dem erwünschten Diastereomer (2R) angereichert, während der Überstand in dem unerwünschten Diastereomer (2S) angereichert ist. Der Anreicherungsgrad kann relativ klein sein, wobei das Verfahren noch einen nützlichen isomeren Anreicherungsgrad bereitstellt. Im Überstand ermöglicht das Vorhandensein von mindestens einer katalytischen Menge des Nucleophils das Ersetzen des α-Substituenten. Dieses Ersetzen resultiert in einer Umwandlung des stärker löslichen Diastereomers (2S) in das weniger lösliche Diastereomer (2R). Es findet eine Fällung des überschüssigen erwünschten Diastereomers (2R) und eine erneute Solvatisierung des verringerten unerwünschten Diastereomers (2S) statt, bis ein thermodynamisches Gleichgewichtsgemisch der Diastereomere erreicht wird. In dieser Weise wird in einem einzigen Reaktionsgefäß eine racemische α-substituierte Carbonsäure in ein diastereomer angereichertes oder reines diastereomeres Salz umgewandelt. Die reine chirale oder enantiomer angereicherte α-substituierte Carbonsäure kann aus dem Salz freigesetzt werden und das chirale Amin kann zur Wiederverwendung wiedergewonnen werden. Das Produkt dieses Verfahrens kann dann in anderen synthetischen Umwandlungen verwendet werden. Das Produkt des Verfahrens ist ausreichend enantiomer angereichert, so dass das Produkt oder ein Produkt von nachfolgenden synthetischen Schritten kristallisiert werden kann, um weiter den enantiomeren Überschuss zu verbessern. Im Gegensatz zu Verfahren des Standes der Technik zur α-Epimerisierung von racemischen α-substituierten Carbonsäuren erreicht die vorliegende Erfindung die Epimerisierung unter Verwendung eines Nucleophils anstatt einer starken Base. Darüber hinaus kann die Umwandlung ohne wesentliche Substitution der Abgangsgruppe mit dem Amin des homochiralen Amins erreicht werden.
Schema 1
Eine chirale α-substituierte Carbonsäure mit einer α-Abgangsgruppe dient als ein geeignetes Substrat für das dynamische Trennungsverfahren. Die Abgangsgruppe kann in ihrer anionischen Form auch als das Nucleophil fungieren. Geeignete Abgangsgruppen schließen zum Beispiel Halogene und Schwefel-, Sauerstoff- oder Stickstoff-enthaltende Komponenten ein. Diese Abgangsgruppen können zum Beispiel Chloride, Bromide, Iodide, Alkanoate, Benzoate, Thioalkanoate, Thiobenzoate, Thiolate, Silylalkoholate, Azide, Cyanid und dergleichen einschließen. Typischerweise wird mindestens eine katalytische Menge des Nucleophils zugegeben, um das Ersetzen des α-Substituenten zu ermöglichen. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Nucleophil, welches mit der α-Carbonsäure kontaktiert wird, verschieden von der Abgangsgruppe und die Menge, welche zugegeben wird, ist eine katalytische Menge. Tetrabutylammoniumbromid und Kaliumbromid stellen nützliche katalytische Nucleophile bereit.
Racemische α-substituierte Carbonsäuren sind oft kommerziell verfügbar oder können einfach hergestellt werden. Oft kann eine fertige Quelle des Ausgangsmaterials aus racemischen α-Aminosäuren erhalten werden. Zum Beispiel kann racemische 2-Brom-3-phenylpropansäure durch Behandeln von racemischem Phenylalanin mit Natriumnitrit und Säure, gefolgt von der Zugabe von KBr hergestellt werden.
Es kann erkannt werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich für diastereomere Paare von α-substituierten Carbonsäuren, wobei der Unterschied in der Konfiguration zwischen dem Paar am α-Zentrum liegt, verwendet werden kann: Bei dieser Verwendung weist das Carbonsäureausgangssubstrat mindestens ein anderes chirales Zentrum zusätzlich zu dem chiralen α-Zentrum auf. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei dieser Verwendung kann ein reines Diastereomer aus einem diastereomeren Gemisch nach der Freisetzung der Carbonsäure von dem chiralen Amin erhalten werden.
Es werden geeignete Lösungsmittel für die Überführung gewählt, um eine Ausfällung von mindestens einem Teil des erwünschten diastereomeren Salzes zu bewirken und um zu ermöglichen, dass der andere Bestandteil des Paares in der Lösung gelöst bleibt. Die Lösungsmittel und andere Reaktionsbedingungen werden ausgewählt, um diese Wirkung bei einer Temperatur bereit zu stellen, die für die Durchführung der Stereochemie umwandelnden Epimerisierungsreaktion geeignet ist. Kombinationen von Lösungsmitteln können verwendet werden, um die vorliegende Erfindung in die Praxis umzusetzen. Ein bevorzugtes Lösungsmittel ist ein Lösungsmittel, welches einen Siedebereich von mindestens höher als 50°C und niedriger als 120°C aufweist. Ein bevorzugtes Lösungsmittel ist ein Gemisch von Lösungsmitteln, wobei Durchmusterungsexperimente verwendet werden, um ein geeignetes Gemisch auszuwählen, welches eine vorteilhafte diastereomere Löslichkeitsdifferenz erreicht. Solche Gemische können zum Beispiel Gemische von Isopropylacetat und Methyl-t-butylether einschließen.
Das Verfahren wird bevorzugt unter milden Bedingungen durchgeführt. Bevorzugt wird keine starke Base, insbesondere in einer Menge, welche zur Vermittlung einer basenkatalysierten Enolisierungsreaktion wirksam ist, zugegeben. Die Temperatur des Verfahrens liegt bevorzugt unter 80°C, bevorzugt bei oder unter 50 bis 60°C. Die Reaktionszeit beträgt typischerweise 24 bis 48 Stunden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren durch ein Eintopfverfahren erreicht. Es wird natürlich erkannt, dass die Temperatur und die Lösungsmittel, welche für eine gegebene dynamische Trennung bevorzugt sein können, mit der besonderen Verbindung, welche der Trennung unterzogen wird, variieren werden. Zum Beispiel kann erwartet werden, dass sich Azid-enthaltende Verbindungen wirksam bei niedrigen Temperaturen umsetzen.
Salzpaarbildung wird mit einem homochiralen Amin erreicht. Ein bevorzugtes Amin ist ein Amin, welches die Bildung eines Paares von diastereomeren Salzen ermöglicht, wobei ein Bestandteil des Paares der Diastereomere mindestens teilweise in dem Lösungsmittelsystem des Verfahrens unlöslich ist. Ein bevorzugtes Amin ist ein Amin, welches die Bildung eines Paares von Diastereomeren ermöglicht, wobei ein Bestandteil des Paares bei den Reaktionsbedingungen bevorzugt ein Niederschlag ist. Der Niederschlag kann kristallin oder nicht-kristallin sein. Diese chiralen Amine können zum Beispiel abhängig von der Verwendung S-(+)-1-Cyclohexylethylamin, (–)-cis-Myrtanylamin, S-Benzyl-L-cysteinol, S-(–)-α,α-Diphenyl-2-pyrrolidinmethanol, R-(+)-Bornylamin, (1S,2R)-(+)-2-Amino-1,2-diphenylethanol, (1S,2S)-(+)-Pseudoephedrin, Dehydroabietylamin, (–)-Cinchonidin, (2S,3R)-(+)-4-Dimethylamino-1,2-diphenyl-3-methyl-2-butanol, L-α-Amino-ε-caprolactam, (1R,2R,3R,5S)-(–)-Isopinocamphylamin, S-(–)-1,1'-Binaphthyl-2,2'-diamin, (1R,2S)-(–)-Ephedrin, (1R,2S)-(+)-cis-1-Amino-2-indanol, (–)-Spartein und S-(+)-α-(Methoxymethyl)phenethylamin sein. Andere beispielhafte Amine, von welchen erwartet werden kann, dass sie bei der Verwirklichung der Erfindung nützlich sind, für andere α-substituierte Carbonsäuren, schließen jene ein, welche in den Beispielen nachstehend verwendet werden.
Ein geeignetes Amin und Lösungsmittel für die Salzpaarbildung können unter Verwendung eines Durchmusterungsversuchs identifiziert werden. Bei einer ersten Durchmusterung werden variable und einmalige Kombinationen von chiralen Aminen und Lösungsmittel in getrennten Behältern mit einer gegebenen α-substituierten Carbonsäure kombiniert. Das Vorhandensein eines Salzes als ein Niederschlag kann durch visuelle Untersuchung nach einer Inkubationsdauer bei einer gegebenen Zeit und Temperatur, welche die Epimerisierungsreaktion modellhaft nachahmen, bestimmt werden. Die ausgefallenen Salze können dann durch chirale HPLC bewertet werden, um den enantiomeren Überschuss zu bestimmen. Mit dem vielversprechendsten Anwärter der Kombinationen der ersten Durchmusterung kann nachfolgend eine zweite Durchmusterung in einem größeren Maßstab durchgeführt werden, um die Ausbeute der Wiedergewinnung des Niederschlags, das Ausmaß der Umwandlung und die Reinheit zu bestimmen.
Der Umwandlungsfortschritt kann beobachtet werden, um zu bestimmen, ob das Verfahren ausreichend vollständig abläuft. Das Verfahren wird als vollständig beurteilt, wenn nachgewiesen wird, dass das enantiomere Verhältnis die Kriterien erfüllt, welche durch den Experimentator festgesetzt wurden. Diese Kriterien werden in einer bevorzugten Ausführungsform erfüllt, wenn das Gemisch in ein thermodynamisches Gleichgewichtsgemisch umgewandelt ist. Ein bevorzugtes Verfahren der HPLC-Analyse verwendet eine chirale Säule zum Trennen der Enantiomere.
Das weniger lösliche diastereomere Salze aus der Überführung kann zum Beispiel durch Filtration, Zentrifugation oder Dekantieren isoliert werden. Zum Beispiel wird das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur gekühlt und der resultierende Niederschlag wird durch Filtration wiedergewonnen. Der Filterkuchen, welcher das Produkt enthält, kann mit einem Waschlösungsmittel wie Methyl-t-butylether gewaschen werden.
Nachdem es isoliert wurde, kann das ausgefallene diastereomere Salz aus seinem komplexierten chiralen Amin durch Umsetzung mit einer geeigneten starken Säure freigesetzt werden. Nützliche Säuren schließen Methansulfonsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salzsäure ein, obwohl andere Säuren verwendet werden können. In einem einfachen Freisetzungsverfahren wird das ausgefallene diastereomere Salz in einem organischen Lösungsmittel, welches im Wesentlichen mit Wasser nicht mischbar ist, suspendiert. Wasser wird zu der Suspension gegeben. Der pH-Wert der wässrigen Phase wird mit der starken Säure eingestellt und die freigesetzte Säure wird in die organische Phase extrahiert. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das organische Extraktionslösungsmittel so ausgewählt, dass die freigesetzte Säure in dem Lösungsmittel gelöst ist, welches für die nächste synthetische Umwandlung verwendet wird. Methyl-t-butylether und Ethylacetat sind typische Lösungsmittel für dieses Extraktionsverfahren. Alternativ kann dieser Säureanteil unter Verwendung einer Base (z.B. Bicarbonat) in Wasser extrahiert werden und das Amin kann in die organische Phase extrahiert werden. Wenn erwünscht, kann die Wasserphase dann angesäuert werden und die Säure kann in eine organische Phase extrahiert werden.
Zusätzlich kann das Salz, welches durch Kontaktieren der α-substituierten Carbonsäure mit einem homochiralen Amin gebildet wird, in der Form von unterschiedlichen Polymorphen vorliegen. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren unzureichende dynamische Trennungsergebnisse bereitstellt, kann dies folglich aufgrund des speziellen Polymorphs des Salzes sein. Demgemäß kann es vernünftig sein, zu identifizieren, welche polymorphe Form das Salz angenommen hat und zu bestimmen, ob dieses Polymorph wünschenswert ist. Um wünschenswert zu sein, sollte ein geeigneter Unterschied in der Löslichkeit der in dem Polymorph vorhandenen Diastereomere vorliegen. Das Identifizieren, welches Polymorph oder welche Polymorphe wünschenswert sind, sollte einfach durch einen Fachmann erreicht werden. Zum Beispiel können eine Pulverröntgenanalyse oder ein Test, welcher auf Ramanspektroskopie basiert, zur Identifizierung des Polymorphs verwendet werden. Nachdem ein Polymorph identifiziert wurde, sollte der Unterschied der Diastereomere bestimmt werden, um zu sehen, ob das Polymorph wünschenswert ist.
Die Wirkung der polymorphen Form des Salzes wurde, nachdem eine Reihe von fehlerhaft durchgeführten dynamischen Trennungen durchgeführt wurde, identifiziert. Für das Salz, welches aus der α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure gebildet wurde, zeigte genauer nur die polymorphe Form I den erforderlichen Unterschied in den Löslichkeiten der Diastereomere, um zu ermöglichen, dass die dynamische Trennung stattfand. Wenn ferner die polymorphe Form II die einzige vorhandene polymorphe Form war, blieb die Trennung bei 50–60/50–40 (R/S) stehen. Nach der vollständigen Trennung zu 94/6 (R/S) wurde durch Ramanspektroskopie nur die polymorphe Form I beobachtet. Folglich wurde bestimmt, dass eine vollständige Trennung von etwa 95:5 (RRS:SRS) nur in der Gegenwart von Kristallform I stattfand. In der Gegenwart von Kristallform II blieb die Trennung bei einem diastereomeren Verhältnis von etwa 60:40 (RRS:SRS) stehen. Demgemäß stellt Beispiel 13 ein Beispiel bereit, wie unterschiedliche Polymorphe des Salzes identifiziert werden, während Beispiel 14 die Wirkung auf den Trennungsunterschied zwischen den Polymorphen veranschaulicht. Es wurde weiter bestimmt, dass unter bestimmten Bedingungen (z.B. in der Gegenwart der Kristallform I und/oder beim Aufschlämmen des unerwünschten Polymorphs in einem Lösungsmittel bei erhöhten Temperaturen – in diesem Fall, Erwärmen auf mehr als etwa 60°C für ausgedehnte Zeiträume in einem polaren Lösungsmittel) die nicht wünschenswerte polymorphe Form II in die wünschenswerte, thermodynamisch stabile, polymorphe Form I umgewandelt werden kann. Folglich veranschaulicht Beispiel 15, wie unerwünschtes Polymorph in erwünschtes Polymorph umgewandelt werden kann.
Ein zweckmäßiger Weg bei der Herstellung des Matrixmetallproteaseinhibitors (αS)-α-Mercapto-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutanoyl-L-leucyl-N,3-dimethyl-L-valinamid VI (Schema 2 nachstehend) bezieht ein α-substituiertes Carbonsäurezwischenprodukt ein. Metallproteaseinhibitoren werden zum Beispiel bei der Behandlung von pathologischen Erkrankungen verwendet, welche mit dem unkontrollierten Abbau von Bindegeweben, der durch Metallproteasen katalysiert wird, zusammenhängen. Diese Erkrankungen schließen ein: rheumatoide Arthritis; Osteoarthritis; septische Arthritis; Hornhaut-, Oberhaut- oder Magengeschwürbildung; Tumormetastasierung oder -invasion; Periodontalerkrankung; Proteinurie; Koronarthrombose im Zusammenhang mit Plaqueruptur und Knochenerkrankung. Andere nützliche Indikationen für diese Inhibitoren schließen das Verhindern der pathologischen Folgeschäden nach einer traumatischen Verletzung und Geburtenkontrolle ein. Wirksame Synthesen von VI und verwandten Verbindungen werden zur Herstellung von klinischem Versuchsmaterial sowie für Herstellungswege für das kommerzielle Produkt gebraucht.
Die Herstellung von VI bezieht ein α-Bromsäurezwischenprodukt I (Schema 2) ein. Racemisches I wird über das erfindungsgemäße Verfahren in das enantiomer angereicherte IB umgewandelt. Die Säure I wird mit dem chiralen Amin II (1R,2S)-2-Amino-1,2-diphenylethanol und einer katalytischen Menge an Tetrabutylammoniumbromid (TBAB) in einem Gemisch von Isopropylacetat (i-PrOAc) und Methyl-t-butylether (MTBE) erwärmt. Das Diastereomer IA wird dann mit Methansulfonsäure (MSA) angesäuert, um die homochirale Säure IB in mindestens 85%igem ee, bevorzugt in mindestens 87%igem ee (enantiomeren Überschuss) bereit zu stellen. Die Säure IB wird dann mit Thiobenzoesäure und Kaliumcarbonat behandelt, um das Thiobenzoatzwischenprodukt III mit vollständiger Umwandlung des α-Zentrums bereit zu stellen. Das rohe Thiobenzoat III wird weiter durch Kristallisation in Methyl-t-butylether und Heptan gereinigt, um III mit einem verbesserten ee von mindestens 98% bereit zu stellen, wie durch chirale HPLC-Analyse bestimmt wird. Das Zwischenprodukt III wird mit einem Dipeptid unter Verwendung eines Zweischrittverfahrens gekuppelt. Im ersten Schritt wird die Carbonsäure unter Verwendung des Vilsmeier-Reagenzes aktiviert. Man fand, dass andere geeignete Aktivierungsverfahren auch nützlich sind, wie zum Beispiel die Verwendung von gemischten Anhydriden (z.B. die Verwendung von Isobutylchlorformiat), die Verwendung von Säurechloriden oder die Verwendung von Carbodiimid-vermittelten Entsprechungen. In einem zweiten Schritt wird das aktivierte Zwischenprodukt an das Dipeptid IV gekuppelt, um das Amid-verknüpfte Zwischenprodukt V zu erhalten. Schließlich wird die Thiobenzoat-Schutzgruppe von V mit 3-Dimethylaminopropylamin (DPAP) und Methanol in der Gegenwart von Dithiothreitol (DTT) gespalten, um den Metallproteaseinhibitor VI in 88% Ausbeute und in 99,8%iger enantiomerer Reinheit (Prozent der relativen Flächen, chiraler Test) bereit zu stellen.
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung (a) 3,4,4-Trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure, welche mit einer Abgangsgruppe α-substituiert ist (entweder R*- oder S*-Isomer, siehe nachstehende Definition von R* und S*), (b) (R)-α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure oder (c) ein Salz von einem der Vorstehenden in mindestens 88%igem ee bereit. α-Substitutionen sind bevorzugt aus Chloriden, Bromiden, Iodiden, Alkanoaten, Benzoaten, Thioalkanoaten, Thiobenzoaten, Thiolaten, Silylalkoholaten und Aziden, insbesondere aus Chloriden, Bromiden, Iodiden und Aziden.
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung (S)-α-(Benzoylthio)-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure oder ein Salz davon in mindestens 99%igem ee bereit.
Andere Mittel, deren Herstellung auf einer α-substituierten Carbonsäure als ein Zwischenprodukt basiert, sind Vasopeptidaseinhibitoren, wie Omapatrilat {ansonsten bekannt als [4S-[4α(R*),7α,10aβ]]-Octahydro-4-[(2-mercapto-1-oxo-3-phenylpropyl)amino]-5-oxo-7H-pyrido-[2,1-b][1,3]thiazepin-7-carbonsäure} und Gemopatrilat {ansonsten bekannt als [(S)-(R*,R*)]-Hexahydro-6-[(2-mercapto-1-oxo-3-phenylpropyl)amino]-2,2-dimethyl-7-oxo-1H-azepin-1-essigsäure}. Bei dieser Synthese dieses Inhibitors und bei der Synthese von anderen verwandten Vasopeptidaseinhibitoren dienen chirale nicht-racemische α-substituierte 3-Phenylpropansäuren, welche mit einer Abgangsgruppe α-substituiert sind, als nützliche synthetische Zwischenprodukte. Speziell bei der Synthese von Omapatrilat dient (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIR) als ein bevorzugtes synthetisches Zwischenprodukt. (Wie in dieser Anmeldung verwendet, betrifft 2-Brom-3-phenylpropansäure 2-Brom-3-benzenpropansäure, 2-Brom-3-phenylpropansäure oder α-Brom-3-phenylpropansäure). (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIR) ist der Vorläufer von (2S)-2-Acetylthio-3-phenylpropansäure (VIII). (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIR) wird von D-Phenylalanin (IXR) über eine Diazotierungsbromierungsreaktion abgeleitet. Siehe WO 99/42431, US 5,366,272 , EP 0 657 453 und EP 0 629 627 . Die Kosten von D-Phenylalanin (IXR), welches die gegenteilige Stereochemie des entsprechenden natürlichen Produkts aufweist, sind hoch und es kann sein, dass seine Verfügbarkeit eingeschränkt ist. Es wurde auch von enzymatischen Trennungsverfahren zur Erzeugung von (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIR) und optisch aktiver 2-Acetylthio-3-phenylpropansäure (VIII) berichtet. Siehe JP 10014590 , JP 96188811 und JP P2000-23693A. Jedoch sind die Kosten in Zusammenhang mit den berichteten Verfahren relativ hoch.
Hingegen kann enantiomer angereichertes oder enantiomer reines VIIR einfach aus nicht teurem L-Phenylalanin (IXS) unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden. Insgesamt ist die Überführung von L-Phenylalanin in (2S)-2-Acetylthio-3-phenylpropansäure (VIII) in Schema 3 gezeigt.
Schema 3
L-Phenylalanin (IXS) wird in (2S)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIS) umgewandelt. VIIS wird dann den dynamischen kinetischen Trennungsbedingungen (DKR) ausgesetzt. Dieses Verfahren ergibt das entsprechende Enantiomer (2R)-2-Bromphenylpropansäure (VIIR). Dieses Verfahren zusammen mit Recyclingaspekten ist weiter in Schema 4 nachstehend veranschaulicht. (2S)-2-Bromphenylpropansäure VIIS wird durch ein Nucleophil (Bromid) in situ racemisiert. (R)-Bornylamin (X) wird als das homochirale Amin verwendet. Durch die dynamische kinetische Trennung wird das Bornylaminsalz von (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIRB) mit hoher Stereospezifität und mit guter Ausbeute gebildet. Die Bromsäure (VIIR) wird dann von dem Amin abgetrennt und wird nachfolgend in (2S)-2-Acetylthio-3-phenylpropansäure (VIII) umgewandelt. Folglich stellt eine erfindungsgemäße Ausführungsform ein Verfahren zur Umkehr der Konfiguration eines α-Zentrums eines Enantiomers, um das andere erwünschte Enantiomer zu erhalten, bereit. Das unerwünschte Enantiomer kann einfacher verfügbar oder billiger als das erwünschte Enantiomer sein. Durch das erfindungsgemäße Trennungsverfahren gehen diese Vorteile dann auf das erwünschte Enantiomer über.
Es kann erkannt werden, dass das dynamische kinetische Trennungsverfahren einfach zur Herstellung von α-substituierten 3-Phenyl-substituierten Carbonsäuren, welche weiter an der Phenylgruppe substituiert sind, angewendet werden kann. Diese Phenylsubstituenten können zum Beispiel Monosubstitutionen an den ortho-, meta- oder para-Positionen einschließen. Zusätzlich können diese Phenylsubstitutionen zum Beispiel C₁-C₆-(bevorzugt C₁-C₃-)-Alkyl-, C₁-C₆-(bevorzugt C₁-C₃-)-Alkoxy-, Cyano-, Nitro-, Halogen- (einschließlich Fluor, Chlor, Brom oder Iod) und Trifluormethylsubstituenten einschließen. Bevorzugt sind drei oder weniger Phenylsubstitutionen vorhanden.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform stellt auch die Isolierung von (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIR) aus racemischer 2-Brom-3-phenylpropansäure (VII) unter Verwendung von R-Bornylamin bereit. (Racemisches VII kann durch Behandeln von racemischem Phenylalanin mit Natriumnitrit in der Gegenwart von saurem KBr hergestellt werden.) In ähnlicher Weise kann auch (2S)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIS)-Isomer unter Verwendung von Dehydroabietylamin (Aldrich, Milwaukee, WI) aus racemischem VII in der erfindungsgemäßen dynamischen kinetischen Trennung isoliert werden.
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung (a) 3-Phenylpropansäure, welche mit einer Abgangsgruppe α-substituiert ist (entweder R*- oder S*-Isomer, siehe nachstehende Definition von R* und S*), (b) (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure oder (c) ein Salz von einem der Vorstehenden bereit. α-Substitutionen sind bevorzugt aus Chloriden, Bromiden, Iodiden, Alkanoaten, Benzoaten, Thioalkanoaten, Thiobenzoaten, Thiolaten, Silylalkoholaten und Aziden, insbesondere aus Chloriden, Bromiden, Iodiden und Aziden.
Schema 4
Allgemeiner kann erkannt werden, dass die Erfindung ein Verfahren unter Verwendung einer in großen Mengen vorkommenden Aminosäure (wie eine (αL)-Aminosäure) zur Herstellung des erwünschten Enantiomers einer α-substituierten Carbonsäure bereitstellt, wobei die α-Substitution Chloride, Bromide, Iodide, Alkanoate, Benzoate, Thioalkanoate, Thiobenzoate, Thiolate, Silylalkoholate, Azide und dergleichen umfasst und der α-Kohlenstoff chiral ist. Das erwünschte Enantiomer der α-substituierten Carbonsäure kann die gegenteilige Konfiguration der Ausgangsaminosäure aufweisen. In großen Mengen vorkommende Aminosäuren sind jedwede Aminosäuren, welche von einem natürlichen Produkt verfügbar sind oder welche einfach synthetisiert werden. Diese schließen zum Beispiel die Aminosäuren ein, welche durch den genetischen Code codiert werden, und Norleucin, Norvalin, Ornithin, Penicillamin (β-Mercaptovalin), Ethionin, α-Aminoadipinsäure, α-Aminobuttersäure und dergleichen. Wie vorstehend veranschaulicht, bezieht eine typische Reihe von Schritten, welche das R-Enantiomer der α-substituierten Carbonsäure herstellen, Diazotierung der (αL)-Aminosäure mit einem Nitritsalz und einem geeigneten Anionsalz (Nucleophil) unter sauren Bedingungen, Durchführen der dynamischen kinetischen Trennung und Isolieren des R-Enantiomers der α-substituierten Carbonsäure ein. Geeignete Anionsalze schließen Chloride, Bromide, Iodide, Alkanoate, Benzoate, Thioalkanoate, Thiobenzoate, Thiolate, Silylalkoholate und Azide, insbesondere Chloride, Bromide, Iodide und Azide ein. Da das resultierende Produkt der vorstehenden Reihe eine α-Abgangsgruppe enthalten kann, kann das Produkt dieser Reihe als ein nützliches enantiomer angereichertes oder enantiomer reines Zwischenprodukt dienen. Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform stellt ein Verfahren der Verwendung von in großen Mengen vorkommenden, aromatischen Ring-enthaltenden α-Aminosäuren, zum Beispiel Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan und Histidin, zur Herstellung von chiralen, nicht-racemischen α-substituierten Carbonsäuren bereit, wobei die α-Substitution wie vorstehend beschrieben ist.
Es kann erkannt werden, dass geeignete Schutzgruppen notwendig sein können, um reaktive funktionelle Gruppen, welche Komponenten der Seitenketten sind, zu schützen, um wirksam die vorstehend beschriebenen Verfahren durchzuführen. Zum Beispiel sind geeignete Schutz/Entschützungsschemata für die Thiol-, Hydroxyl-, Carbonsäure- und Aminogruppen in Cystein, Serin, Glutaminsäure bzw. Lysin notwendig. Schutzgruppen für diese funktionellen Gruppen sind dem Fachmann der organischen Synthese bekannt und sind häufig kommerziell verfügbar. Für Thiolgruppen schließen solche Schutzgruppen zum Beispiel Thioester, einschließlich Thiobenzoate und C₁-C₆-Thioalkanoate; und Thiocarbamate ein.
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung (a) 3-Phenylpropansäure, welche mit einer Abgangsgruppe α-substituiert ist (entweder R*- oder S*-Isomer), (b) (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure oder (c) (2S)-2-Brom-3-phenylpropansäure, (d) ein Salz von einem der Vorstehenden in mindestens 95%igem ee bereit. Substitutionen sind zum Beispiel aus Chloriden, Bromiden, Iodiden, Alkanoaten, Benzoaten, Thioalkanoaten, Thiobenzoaten, Thiolaten, Silylalkoholaten und Aziden, insbesondere aus Chloriden, Bromiden, Iodiden, Aziden und dergleichen.
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein diastereomeres Salz von (2S)-2-Thioacetyl-3-phenylpropansäure mit einem chiralen Amin, bevorzugt in mindestens 98%igem ee bereit.
Die Erfindung stellt ferner isomer angereicherte Produkte bereit, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden. Solche Verbindungen schließen jene ein, welche in 80, 88, 90, 95, 98 oder 99%igem ee hergestellt werden.
Definitionen
Die folgenden Ausdrücke sollen für die Zwecke dieser Anmeldung die jeweilige nachstehend dargelegte Bedeutung haben.

• Mit der Umschreibung „Bedingungen, welche ausgewählt sind, eine nucleophile Substitution des Anions und der Abgangsgruppe zu veranlassen" ist nicht beabsichtigt, anzugeben, dass notwendigerweise eine nucleophile S_N2-Substitution durchgeführt wird, sondern einfach, dass man annimmt, dass geeignete Reaktionsbedingungen jene sind, welche eine solche nucleophile Substitution veranlassen.
• Die R*- und S*-Isomere sind in Bezug auf die Verbindungen mit einer allgemein bezeichneten Abgangsgruppe am chiralen Kohlenstoff die Isomere, welche als R bzw. S bezeichnet würden, wenn die Abgangsgruppe Bromid wäre.
• Der Ausdruck „Polymorph" betrifft eine feste kristalline Phase einer gegebenen Verbindung, welche aus der Möglichkeit von mindestens zwei unterschiedlichen Anordnungen der Moleküle dieser Verbindung im festen Zustand resultiert. Ferner kann „Polymorph" austauschbar mit „Kristallform" verwendet werden.
• Eine „starke Base" ist eine Base, welche zur Veranlassung einer Enolisierung einer entsprechenden α-substituierten Carbonsäure wirksam ist. In bestimmten Ausführungsformen weist eine solche starke Base eine korrespondierende Säure mit einem pKa-Wert von mindestens 12, bevorzugt mindestens 15 auf.
• Die Umschreibung „ohne wesentliche Substitution der Abgangsgruppe mit dem Amin des chiralen Amins" bedeutet, dass nicht mehr als 0 bis 2% oder 0 bis 5% der α-substituierten Carbonsäure in einer solchen Nebenreaktion verbraucht werden. Bevorzugt wird so nicht mehr als 0,5 Gew.-% der α-substituierten Carbonsäure verbraucht.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung weiter, sollen aber natürlich nicht so ausgelegt werden, dass sie in irgendeiner Weise ihren Umfang einschränken.
Beispiel 1: Herstellung von (αS)-α-Mercapto-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutanoyl-L-leucyl-N,3-dimethyl-L-valinamid (VI)

α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure (I) (111 g, 362,4 mMol) und (1R,2S)-(–)-2-Amino-1,2-diphenylethanol (II) (das chirale Amin, 75 g, 351 mMol, Aldrich) und Tetrabutylammoniumbromid (katalytisches Nucleophil, 2,4 g) wurden in einen Kolben gegeben. I wurde von Aerojet Fine Chemicals (eine Abteilung von Gencorp, Rancho Cordova, CA) erhalten. Dazu wurden 3 l eines 1:1-Gemisches von i-Propylacetat (i-PrOAc) und Methyl-t-butylether (MTBE) gegeben. Die resultierende Aufschlämmung wurde für 24 bis 48 h auf 55 bis 60°C erwärmt. Die Umsetzung wurde als vollständig angesehen, als das Verhältnis der Diastereomere ≥ 94:6 (R:S) war. Die Umsetzung wurde auf Raumtemperatur gekühlt und das diastereomere Salz (R)-α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure, [R-(R*,S*)]-β-Amino-α-phenylbenzenethanol-Salz (1:1) (IA) wurde durch Filtration isoliert. Der Produktkuchen wurde mit 850 ml MTBE gewaschen. Der MTBE-feuchte Produktkuchen wurde in 1800 ml MTBE suspendiert. 1800 ml Wasser wurden zugegeben. Der pH-Wert der wässrigen Phase wurde mit Methansulfonsäure (~23 ml) auf zwischen 1 und 2 eingestellt. Die Phasen wurden getrennt und die untere wässrige Phase wurde mit MTBE (3 × 1 l) extrahiert. Die kombinierten organischen Phasen wurden mit Wasser (250 ml) gewaschen. Das Produkt (R)-α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure (IB) wurde im nächsten Schritt ohne Isolierung direkt verwendet. Die Verfahrensausbeute und -qualität waren 101,0 g, 93,0 M%, 87,4% ee (enantiomerer Überschuss). IB: ¹H NMR (CDCl₃): δ (ppm) = 4,30 (m, 1H), 3,72 (m, 2H), 2,96 (s, 3H), 2,48 (m, 1H), 2,27 (m, 1H), 1,39 (s, 6H). ¹³C NMR (CDCl₃): δ (ppm) = 176,7, 172,2, 155,2, 61,4, 41,7, 36,6, 33,2, 24,4, 21,9, 21,9. IR (KBr): ν (cm^–1) = 3000 (br), 1740 (s), 1680 (s), 1450 (br), 1250 (s). Chirale HPLC-Analyse: IB

Säule	Chiralpak AD, 0,46 × 25 cm, 10 μ
Eluent	40 Vol.-% EtOH (absolut) in Hexan, 0,1 Vol.-% TFA
Flussrate	1,0 ml/min
Nachweis	230 nm
Injektionsvolumen	20,0 μl
Probenvorbereitung	5 mg in 10 ml Ethanol (absolut)

Rt (min) = 10,0 (4,95 Flächen-%), 12,0 (92,39 Flächen-%).

Retentionszeiten, min,
Enantiomer von IB	10,0 (S-Enantiomer von I)
IB	12,0 (R-Enantiomer I)

Die MTBE-Lösung von IB wurde konzentriert und azeotrop getrocknet auf eine Konzentration von 100 mg/ml (1000 ml Gesamtvolumen). Die trockene Lösung wurde auf Raumtemperatur gekühlt und mit gepulvertem Kaliumcarbonat (2,0 Äquivalente) kontaktiert. Thiobenzoesäure (49,5 g, 348,0 mMol) wurde zu der Umsetzung gegeben und das Gemisch wurde für 3 bis 4 h bei Raumtemperatur gerührt. Nach dem Abschluss der Umsetzung wurde Wasser (360 ml) zu dem Gemisch gegeben und der pH-Wert der wässrigen Phase wurde mit Eisessig (~42 g) in Wasser (1:1) auf zwischen 3,5 und 4,5 eingestellt. Nach Rühren für 10 bis 15 Minuten ließ man die Schichten trennen. Die wässrige Phase wurde mit 500 ml MTBE extrahiert. Die kombinierten organischen Phasen wurden mit Wasser gewaschen. Ungefähr 0,1 Vol.-% Essigsäure wurde zu dem Gemisch gegeben und die Lösung wurde auf ein Volumen von 880 ml konzentriert. Während eine Topftemperatur von 50 bis 55°C aufrecht erhalten wurde, wurde Heptan langsam zugegeben und die Lösung wurde bei dieser Temperatur gehalten, bis eine Kristallisation sichtbar wurde. Die Lösung wurde für 1 bis 2 Stunden auf Raumtemperatur gekühlt und dann weiter für 1 bis 2 Stunden auf 0 bis 5°C gekühlt. Das Produkt wurde durch Filtration isoliert, mit kaltem MTBE/Heptan (1:1) gewaschen und auf ein konstantes Gewicht getrocknet. Das Produkt (S)-α-(Benzoylthio)-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure (III) wurde als ein weißer bis gebrochen-weißer kristalliner Feststoff in 68 M% Gesamtausbeute ausgehend von I, 99,6% ee durch chirale HPLC-Analyse, erhalten. ¹H NMR (CDCl₃): δ (ppm) = 7,98 (d, 8,0 Hz, 2H), 7,60 (t, 8 Hz, 1H), 7,48 (t, 8,0 Hz, 2H), 4,40 (m, 1H), 3,78 (m, 2H), 2,96 (s, 3H), 2,42 (m, 1H), 2,10 (m, 1H), 1,47 (s, 3H), 1,43 (s, 3H). ¹³C NMR (CDCl₃): δ (ppm) = 189,6, 176,9, 172,7, 155,3, 135,9, 133,8, 128,6, 127,3, 61,4, 42,7, 36,5, 30,7, 24,4, 21,8, 21,7. IR (KBr): ν (cm^–1) = 3000 (br), 1740 (s), 1680 (s), 1450 (br), 1220 (s), 1180 (s), 900 (s), 780 (s), 690 (s). Chirale HPLC-Analyse: III

Säule Chiralpak AD, 0,46 × 25 cm, 10 μ

Eluent 40 Vol.-% EtOH (absolut) in Hexan, 0,1 Vol.-% TFA

Flussrate 1,0 ml/min

Nachweis 230 nm

Injektionsvolumen 20,0 μl

Probenvorbereitung 5 mg in 10 ml Ethanol (absolut)

Rt (nun) = 8,0 (0,20 Flächen-%), 10,0 (99,80 Flächen-%).

Typische Retentionszeiten, min,
III	8,0 (S-Enantiomer)
	10,0 (R-Enantiomer)

III (7,5 g, 20,6 mMol) wurde in einen 250 ml-Rundkolben mit einem Thermoelement und einem Stickstoffeinlassrohr gegeben. Ethylacetat (75 ml) wurde in den Kolben gegeben und das Gemisch wurde bewegt, um eine Aufschlämmung herzustellen. Der Kolben wurde auf –22 bis –25°C gekühlt. Vilsmeier-Reagenz (3,2 g, 25,0 mMol, 1,21 Äquiv.) wurde unter einer Stickstoffschicht zu der Aufschlämmung gegeben. Die Umsetzung wurde bewegt, bis sie durch HPLC-Analyse als abgeschlossen angesehen wurde (1 bis 2 Stunden).
In einen 500 ml-Rundkolben wurden L-Leucyl-N,3-dimethyl-L-valinamid (IV) (Dipeptid, 5,83 g, 22,64 mMol), Kaliumcarbonat (0,57 g, 4,12 mMol) und Kaliumbicarbonat (10,31 g, 102,9 mMol) gegeben. Mit Rühren wurden 40 ml deionisiertes Wasser zugegeben und das Gemisch wurde bewegt. Die Inhalte des Gefäßes wurden auf 0°C gekühlt und eine wie vorstehend beschrieben hergestellte Säurechlorid-Lösung wurde zu der Lösung gegeben, wobei die Zugabegeschwindigkeit geregelt wurde, um einen pH-Wertbereich von 5,5 bis 8,4 zu erhalten. Die Umsetzung wurde bewegt, bis sie durch HPLC-Analyse als abgeschlossen angesehen wurde. Die Phasen wurden getrennt. Die produktreiche organische Phase wurde mit 1 N HCl (~25 ml) behandelt, um nicht umgesetztes IV zu entfernen. Die organische Phase wurde mit Natriumbicarbonat-Lösung (25 ml) gewaschen, um überschüssiges III zu entfernen, und die Phasen wurden getrennt. Die organische Phase wurde mit Wasser gewaschen, um restliches DMF zu entfernen. Die produktreiche organische Phase wurde bei Atmosphärendruck konzentriert, um die Lösung azeotrop zu trocknen (KF ≤ 0,02%). Das Volumen der Lösung wurde auf 150 ml eingestellt. Heptan (50 ml) wurde langsam zu dem Reaktionsgemisch bei 70 bis 80°C gegeben. Die Menge wurde auf 25 bis 30°C gekühlt und man ließ die Kristalle für 4 bis 5 Stunden altern. Das Produkt wurde filtriert und der Kuchen wurde mit kaltem Ethylacetat/Heptan (6:4) gewaschen. Der feuchte Kuchen wurde in einem Vakuumofen auf ein konstantes Gewicht getrocknet. (αS)-α-(Benzoylthio)-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutanoyl-L-leucyl-N,3-dimethyl-L-valinamid (V) wurde als ein weißer bis gebrochen-weißer kristalliner Feststoff, 10,21 g, 82,2% Ausbeute, HPLC Flächen-% 99,7%, erhalten. ¹H NMR (CDCl₃): δ (ppm) = 7,89 (d, 7,5 Hz, 2H), 7,60 (t, 7,4 Hz, 1H), 7,40–7,46 (t, 8,0 Hz, 3H), 7,23 (1H, d, 9,4 Hz), 6,35 (1H, br), 4,37–4,41 (m, 1H), 4,33 (1H, d, 9,4 Hz), 3,60–4,3 (m, 3H), 2,93 (s, 3H), 2,75 (3H, d, 4,7 Hz), 1,5–2,5 (m, 5H), 1,47 (s, 3H), 1,46 (s, 3H), 0,99 (9H, s), 0,91 (6H, dd, 15,1 Hz). ¹³C NMR (CDCl₃): δ (ppm) = 191,35, 177,62, 171,98, 170,69, 155,66, 136,19, 133,91, 128,73, 127,23, 61,56, 60,62, 53,43, 44,09, 40,89, 36,66, 34,68, 32,58, 25,70, 25,95, 24,81, 24,54, 23,06, 22,07, 21,77, 21,41. IR (KBr): ν (cm^–1) = 3334 (br), 3298, 2955, 1757 (s), 1711, 1690, 1665, 1526, 1465, 1388, 1209, 912.
III wurde auch durch einen anderen synthetischen Weg hergestellt. III (62,87 g, 172,5 mMol) wurde in einen 250 ml-Rundkolben, welcher mit einem Thermoelement, einem Stickstoffeinlassrohr und einem Einfülltrichter ausgestattet war, gegeben. Ethylacetat (600 ml) wurde in den Kolben gegeben und das Gemisch wurde bewegt, um eine Aufschlämmung herzustellen. Der Kolben wurde auf 0 bis 5°C gekühlt. Isobutylchlorformiat (24,00 g, 175,8 mMol, 1,02 Äquiv.) wurde unter einer Schicht von Stickstoff zu der Aufschlämmung gegeben. Eine Lösung von N-Methylmorpholin (NMM) in Ethylacetat (17,02 g, 168,3 mMol, 0,98 Äquiv. in 110 ml Ethylacetat) wurde langsam in das Gefäß gegeben, wobei sichergestellt wurde, dass die Innenreaktionstemperatur bei ± 3°C blieb.
In einen 1000 ml-Rundkolben wurden IV (Dipeptid, 44,20 g, 171,7 mMol, 1,0 Äquiv.), NMM (1,75 g, 17,3 mMol, 0,10 Äquiv.) und Ethylacetat (500 ml) gegeben. Diese Lösung wurde in einer einzigen Portion über einen Zeitraum von 3 bis 4 Minuten in das Reaktionsgefäß gegeben. Eine exotherme Auswirkung von 10 bis 12°C wurde während dieser Zugabe beobachtet. Die Umsetzung wurde gerührt, bis sie durch eine HPLC-Analyse eines Reaktionsaliquot als abgeschlossen angesehen wurde.
Die Umsetzung wurde durch die Zugabe von deionisiertem Wasser (400 ml) zu einem stark gerührten Reaktionsgemisch abgeschreckt. Das Gemisch wurde auf 40 bis 50°C erwärmt, um zu verhindern, dass das Produkt aus der organischen Phase ausfiel. Die Phasen wurden getrennt und die organische Phase wurde mit 400 ml einer 5%igen (w/v) Lösung von Natriumcarbonat in dionisiertem Wasser gewaschen. Das Gemisch wurde wieder auf 40 bis 50°C erwärmt und die Phasen wurden getrennt. Die organische Phase wurde schließlich mit deionisiertem Wasser (400 ml) gewaschen, auf 40 bis 50°C erwärmt und die Phasen wurden getrennt. Die organische Phase wurde bei Atmosphärendruck konzentriert, um die Lösung azeotrop zu trocknen und das Endvolumen auf 1200 ml einzustellen. Das Reaktionsgemisch wurde auf 20 bis 25°C gekühlt und n-Heptan (400 ml) wurde über einen Zeitraum von 30 min zu der Menge gegeben. Die resultierende Aufschlämmung wurde für 1 bis 4 Stunden bei 20 bis 25°C gehalten und wurde auf einem Büchner-Trichter filtriert. Die Feststoffe wurden mit einem 40:60-Gemisch von Ethylacetat/n-Heptan gewaschen und das Produkt wurde in Vakuum getrocknet, wobei das erwünschte Produkt V als ein weißer bis schwach pinkfarbener kristalliner Feststoff, 95,89 g, 92,5% Ausbeute, 99,77% Reinheit nach HPLC-Flächenanalyse, erhalten wurde. ¹H NMR (CDCl₃): δ (ppm) = 7,89 (d, 7,5 Hz, 2H), 7,60 (t, 7,4 Hz, 1H), 7,40–7,46 (t, 8,0 Hz, 3H), 7,23 (1H, d, 9,4 Hz), 6,35 (1H, br), 4,37–4,41 (m, 1H), 4,33 (1H, d, 9,4 Hz), 3,60–4,3 (m, 3H), 2,93 (s, 3H), 2,75 (3H, d, 4,7 Hz), 1,5–2,5 (m, 5H), 1,47 (s, 3H), 1,46 (s, 3H), 0,99 (9H, s), 0,91 (6H, dd, 15,1 Hz). ¹³C NMR (CDCl₃): δ (ppm) = 191,35, 177,62, 171,98, 170,69, 155,66, 136,19, 133,91, 128,73, 127,23, 61,56, 60,62, 53,43, 44,09, 40,89, 36,66, 34,68, 32,58, 25,70, 25,95, 24,81, 24,54, 23,06, 22,07, 21,77, 21,41. IR (KBr): ν (cm^–1) = 3334 (br), 3298, 2955, 1757 (s), 1711, 1690, 1665, 1526, 1465, 1388, 1209, 912.
In einen 500 ml-Dreihalskolben, welcher mit einem mechanischen Rührer, einem Thermoelement und einem Heizmantel ausgerüstet war, wurde V (25 g, 41,4 mMol, 1 Äquiv.) und DTT (Dithiothreitol, 160 mg, 0,025 Äquiv.) unter einer N₂-Atmosphäre gegeben. Deoxygeniertes Isopropylacetat (99,8 ± 10 ml) wurde in den Kolben gegeben. Die resultierende Aufschlämmung wurde bewegt. In einem getrennten Gefäß wurde DAPA (3-Dimethylaminopropylamin, 8,4 g, 2 Äquiv.) in 25 ± 5 ml Methanol gelöst. Die Lösung wurde entgast. Die DAPA-Methanol-Lösung wurde in das Reaktionsgefäß gegeben, wobei die Temperatur im Bereich von 28 ± 10°C gehalten wurde. Die Umsetzung wurde bei ungefähr 28 ± 10°C gerührt, bis die Umsetzung durch einen HPLC-Test als abgeschlossen eingestuft wurde. Die Umsetzung wurde durch Zugabe von 78 ml deoxygenierter wässriger 2 M HCl abgeschreckt und für mindestens 10 min bewegt. Man ließ die Phasen trennen. Die obere organische Lösung wurde mit 78 ml 1 N HCl von Schritt 2 gewaschen und für mindestens 10 min bewegt. Die Phasen wurden getrennt und die kombinierten wässrigen Schichten wurden mit 45 ml Isopropylacetat extrahiert. Die produktreiche organische Phase wurde mit 78 ml Wasser gewaschen und für mindestens 10 min bewegt. Die Menge wurde durch Atmosphärendestillation konzentriert, bis der KF-Wert des Destillats einen Wassergehalt von < 0,1 Gew.-% aufwies, wobei das Endvolumen 75 ml war und das HPLC-Flächenprozentverhältnis von (αS)-α-Mercapto-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutanoyl-L-leucyl-N,3-dimethyl-L-valinamid (VI) zu i-PrOAc zwischen 90:10 und 95:5 lag. Das Destillat wurde auf Umgebungstemperatur gekühlt und blankfiltriert. Das Filterpad wurde mit i-PrOAc gewaschen. Das Volumen der produktreichen Isopropylacetat-Lösung wurde auf 75 ml eingestellt. Die Isopropylacetat-Lösung wurde auf ungefähr 80 ± 10°C erwärmt und die Lösung wurde mit Kristallen von VI (~25 mg) angeimpft. Die Aufschlämmung wurde für 1 bis 2 h bei 75 ± 10°C gehalten. Heptan (~50 ml) wurde langsam zugegeben, während eine Topftemperatur von 75 + 5°C gehalten wurde. Diese wurde für 1 bis 2 Stunden gehalten. Die Lösung wurde auf Umgebungstemperatur gekühlt und diese wurde für 1 bis 2 Stunden gehalten. Das Produkt wurde durch Filtration isoliert. Der Produktkuchen wurde mit 100 bis 150 ml einer Lösung von 3:2 (v/v) deoxygeniertes Heptan/Isopropylacetat gewaschen, bis das Flächenprozent von (αR)-α-Mercapto-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutanoyl-L-leucyl-N,3-dimethyl-L-valinamid in der Waschflüssigkeit niedriger als 0,4% des Flächenprozents von Isopropylacetat plus das Flächenprozent von VI war. Das Produkt wurde unter Vakuum bei nicht mehr als 55°C getrocknet, bis der Verlust durch Trocknen < 1% war. VI wurde als ein weißer kristalliner Feststoff, 18,2 g (88,0 M%), 99,8% Flächen-% durch HPLC-Analyse, erhalten. ¹H NMR (500 MHz, CDCl₃): δ (ppm) 0,96 (3H, d, 7,0 Hz), 0,97 (9H, s), 0,98 (3H, d, 6,3 Hz), 1,40 (3H, s), 1,41 (3H, s), 1,64 (1H, m), 1,71 (1H, m), 1,73 (1H, m), 1,99 (1H, m), 2,24 (1H, m), 2,33 (1H, d, 10,1 Hz), 2,76 (3H, d, 4,8 Hz), 2,90 (3H, s), 3,30 (1H, dt, 5,0, 10,1 Hz), 3,56 (1H, m), 3,67 (1H, dt, 4,7, 14,6 Hz), 4,29 (1H, d, 9,6 Hz), 4,48 (1H, m), 6,28 (1H, bs), 7,09 (1H, d, 9,6), 7,29 (1H, d, 9,3 Hz). ¹³C NMR (125 MHz, CDCl₃): δ (ppm) = 21,8, 22,0, 22,1, 23,0, 24,5, 24,9, 26,0, 26,6, 34,8, 36,7, 37,0, 40,5, 41,3, 53,1, 60,6, 61,4, 155,7, 170,6, 172,0, 172,1, 177,3. IR (KBr) ν (cm^–1) = 3320 (s), 2955 (m), 1769 (m), 1707 (vs), 1643 (vs), 1539 (s), 1464 (s), 1385 (m), 1368 (m).
Beispiel 2: Durchmusterungsstudien zur Untersuchung der dynamischen Trennungen:
Durchmusterungstechniken wurden zur Identifizierung von einmaligen Kombinationen von chiralen Aminen und Lösungsmitteln, welche zum Bewirken einer dynamischen Trennung bei einem besonderen Substrat in der Lage sein werden, verwendet. Da eine dynamische Trennung eine Kristallaufschlämmung bei erhöhter Temperatur erfordert, identifizierte die Durchmusterungsstudie Kombinationen von chiralem Amin/Lösungsmittel, welche bei 50°C Kristallaufschlämmungen bilden. Racemische Säuren (25 μMol) wurden in einer Reihe von HPLC-Fläschchen verteilt und eine einmalige Kombination von chiralem Amin und Lösungsmittel wurde zu jedem Fläschchen gegeben. Die Fläschchen wurden bei 50°C für 0,5 Stunden inkubiert und dann visuell auf das Vorhandensein von Salzen überprüft. Die Fläschchen wurden dann gemäß der folgenden Tabelle eingestuft:
Die erwünschte Antwort war „S", was theoretisch ausreichende Ausbeuten und Handhabungscharakteristiken, welche für ein Verfahren erforderlich sind, bereitstellen wird. Die Antwort „T" wird ein Entwicklungspotential aufweisen, wenn bei einer besseren Handhabung eine Aufschlämmung für Maßstabsvergrößerung erreicht wird. Eine Antwort „LS" zeigt Material an, welches ein Entwicklungspotential aufweisen kann, wenn höhere Ausbeuten bei einer verwandten Lösungsmittelkombination gefunden werden können. Eine Antwort „O" weist auf ein Öl hin, was ein niedriges Potential für eine weitere Entwicklung aufweisen wird, wobei diese Proben bei niedriger Temperatur (–10°C) für 2 Wochen, bei einem Versuch eine Feststoffbildung hervorzurufen, gelagert werden. Fläschchen, bei welchen keine jedweden Beobachtungen aufgezeichnet sind, weisen daraufhin, dass die Probe sowohl bei 50°C als auch nach Inkubieren für eine Woche bei niedriger Temperatur (–10°C) in Lösung blieb.
Durchmusterungsentwicklung:
Schema 4
Die anfängliche Durchmusterung von chiralem Amin/Lösungsmittel wurde an I (racemische Bromsäure) unter Verwendung von 4 einfach verfügbaren chiralen Aminen in 10 Lösungsmitteln (siehe Tabelle 1) durchgeführt. Die chiralen Amine wurden von Aldrich erhalten. 1 M Methylenchlorid-Lösungen von geeigneten Aminen und Bromsäure wurden in 40 HPLC-Fläschchen verteilt. Das Lösungsmittel wurde unter Verwendung einer Vakuumzentrifuge entfernt und das erwünschte Testlösungsmittel wurde in den geeigneten Behältern verteilt. Von den 40 Lösungsmittel/Amin-Kombinationen war R-Methylbenzylamin das Wirksamste.
Tabelle 1. Ergebnisse der anfänglichen Durchmusterung
Lösungsmittel:

1

= THF,

2

= Aceton,

3

= Ethylacetat,

4

= Butylacetat,

4

= n-Butanol,

6

= Acetonitril,

7

= MTBE,

8

= MIBK,

9

= Isopropylacetat,

10

= Wasser

Frühe Optimierung: Insgesamt wurden 37 Optimierungsexperimente in Reaktorblöcken durchgeführt, um die dynamische Trennung mit S-Methylbenzylamin zu entwickeln. Diese Studien wurden optimiert, wobei eine Ausbeute von 85% von Salzen erhalten wurde, welche ein 80:20-Verhältnis von erwünschtem zu unerwünschtem Enantiomer von I enthielten, wobei der ee durch chirale HPLC analysiert wurde.
Vollständige Durchmusterung: Die vollständige Durchmusterung von racemischem I wurde mit 43 zusätzlichen chiralen Aminen (Aldrich) und sieben Lösungsmitteln durchgeführt. Diese Durchmusterung identifizierte 3 zusätzliche Amine, (S)-(–)-α,α-Diphenyl-2-pyrrolidinmethanol, (1R,2S)-(–)-Ephedrin und (1S,2R)-(+)-2-Amino-1,2-diphenylethanol, welche Feststoffe bereitstellten, als bei 50°C erwärmt wurde.
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse:
Jedes dieser Amine wurde auf dynamische Trennung getestet. Das wirksamste Amin beim Trennen von I war (1S,2R)-(+)-2-Amino-1,2-diphenylethanol, welches ein Salz bereitstellte, das ein 93:7-Verhältnis der Enantiomere (wobei das unerwünschte Enantiomer im Vorteil war) enthielt. Unter Verwendung des gegenteiligen Enantiomers des Amins wurde das richtige Enantiomer (IA) in einem R:S-Enantiomerenverhältnis von 93:7 hergestellt.
Beispiel 3: Durchmusterung von 2-Brom-3-phenylurouansäure (VII):
Schema 5
Diese dynamische Trennung wurde durch Durchmustern von racemischer 2-Brom-3-phenylpropansäure mit einer Reihe von 49 chiralen Aminen und 7 Lösungsmitteln untersucht, um die Kombinationen von chiralem Amin/Lösungsmittel zu identifizieren, welche eine Kristallaufschlämmung bei erhöhten Temperaturen bereitstellen. Die vielversprechenden Kombinationen von chiralem Amin/Lösungsmittel wurden dann für 16 Stunden dynamischen Trennbedingungen ausgesetzt und die resultierenden Feststoffe wurden durch chirale HPLC auf ee analysiert. Die Produkte, welche > 90% ee bereitstellten, wurden wiederholt, um analytische Proben herzustellen, und aufgezeichnet.
Durchmusterungsstudien:
Die chiralen Amine wurden in 0,5 bis 1,0 M Lösungen oder Aufschlämmungen in Dichlormethan vorbereitet. Die racemische Bromsäure (racemische Bromsäure wurde durch Behandeln von racemischem Phenylalanin mit Natriumnitrit in der Gegenwart von saurem KBr hergestellt) wurde als eine 1,0 M Lösung in Dichlormethan verdünnt. Ungefähr 20 μMol der racemischen Bromsäure wurden in 343 HPLC-Fläschchen verteilt. Ungefähr 20 μMol von jedem der chiralen Amine wurden in sieben der HPLC-Fläschchen verteilt. Das Lösungsmittel wurde unter Verwendung einer Savant Speed Vac entfernt und 200 μl des Testlösungsmittels wurden in die geeigneten Fläschchen verteilt, so dass jedes chirale Amin mit sieben unterschiedlichen Lösungsmitteln inkubiert wurde. Die Fläschchen wurden für 0,5 h auf einem J-KEM-Wärmeschüttelblock bei 50°C inkubiert. Die Ergebnisse der Durchmusterungsstudien sind in Tabelle 3 gezeigt. Repräsentative Fläschchen von jedem chiralen Amin, welches ein kristallines Produkt bereitstellte, wurden auf einem Zentrifugenfilter isoliert und durch chirale HPLC auf ee analysiert (Tabelle 4).
Tabelle 4. ee-Werte von isolierten Salzen aus der Durchmusterung von chiralem Amin und Lösungsmittel.
Durchmusterung der dynamischen Trennung:
Die chiralen Amine, welche einen ee von > ± 10 bereitstellten, wurden dann in einer zweiten Studie bewertet, in welcher die dynamische Trennung in einem etwas größeren Maßstab (0,15 bis 0,35 mMol) getestet wurde. Chirales Amin (0,9 Äquiv.) und racemische Borsäure wurden in dem geeigneten Lösungsmittel (0,17 M) in der Gegenwart von Tetrabutylammoniumbromid (10 mg) bei 50°C für 16 h inkubiert. Proben wurden genommen, um das Ausmaß der Umwandlung in den Systemen zu bestimmen, welche wesentliche Mengen von Fällung bereitstellten (siehe Tabelle 5).
Tabelle 5. Ergebnisse der dynamischen Trennung für chirale Amine aus der Durchmusterungsstudie
Beispiel 4. Wiederholung von erfolgreichen dynamischen Trennungen:
(2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure, Bornylaminsalz (VIIRB):
60,2 mg R-(+)-Bornylamin, 0,105 ml racemische 2-Brom-3-phenylpropionsäure (VII), 5 mg Tetrabutylammoniumbromid und 2 ml Butylacetat wurden in ein 5 ml-Reaktionsröhrchen gegeben. Die Proben wurden für 16 h auf 55°C erwärmt und die Umsetzung wurde auf 20°C gekühlt. Das Reaktionsgemisch wurde filtriert, mit MTBE (2 ml) gewaschen und getrocknet, wobei 100 mg (74%, 94,2% erwünschtes Enantiomer) von VIIRB erhalten wurden.
Weißer Feststoff. IR: KBr 1634, 1526, 1393. ¹H NMR (DMSO-d6) δ 0,87 (s, 6H), 0,91 (s, 3H), 1,08 (m, 2H), 1,35 (m, 1H), 1,61 (m, 2H), 2,21 (m, 2H), 2,78 (m, 1H), 3,22 (αβm, 2H), 4,32 (αβ, 1H), 7,28 (s, 5H). Elementaranalyse: Theorie 59,69% C, 7,38% H, 3,66% N, 20,90% Br; Gefunden: 59,49% C, 7,41% H, 3,63% N, 21,21% Br.
(2S)-2-Brom-3-phenylpropansäure-Dehydroabietylaminsalz (VIISD):
Dehydroabietylamin (82,2 mg), 0,046 ml racemische 2-Brom-3-phenylpropansäure (VII), 5 mg Tetrabutylammoniumbromid und 2 ml Butylacetat wurden in ein 5 ml-Reaktionsröhrchen gegeben. Die Proben wurden für 16 h auf 55°C erwärmt und die Umsetzung wurde auf 20°C gekühlt. Das Reaktionsgemisch wurde filtriert, mit MTBE (2 ml) gewaschen und getrocknet, wobei 50 mg (57%, 88,2% erwünschtes Enantiomer) von VIISD erhalten wurden.
Weißer Feststoff. IR: KBr 1608, 1558, 1378, 702. ¹H NMR (DMSO-d6) δ 0,82 (m, 3H), 0,98 (s, 3H), 1,24 (d, 6H), 1,37 (m, 2H), 1,52 (m, 1H), 1,58 (m, 2H), 1,63 (m, 3H), 2,42 (m, 2H), 2,78 (m, 2H), 3,28 (αβq, 2H), 3,78 (m, 1H), 4,37 (m, 1H), 6,85 (s, 1H), 6,98 (d, 1H), 7,08 (s, 1H), 7,18 (m, 5H). Elementaranalyse: Theorie 67,69% C, 7,84% H, 2,72% N, 15,53% Br; Gefunden 67,65% C, 8,02% H, 2,81% N, 15,28% Br.
HPLC-Bedingungen:
Beispiel 5: Herstellung von (2S)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIS) aus L-Phenylalanin IXS
In einen ummantelten 1 1-Reaktor, welcher mit einem mechanischen Rührer und einem Thermometer ausgestattet war, wurden 48%ige HBr (408,2 g, 2,42 Mol), Wasser (150 ml) und Toluol (168 ml) bei 15°C unter Stickstofffluss gegeben. Die Gemischtemperatur wurde auf 0°C gebracht und L-Phenylalanin (100 g, 0,605 Mol) wurde zugegeben. Das Gemisch wurde auf –5°C gekühlt. Eine Lösung von Natriumnitrit (54,3 g, 0,787 Mol) in Wasser (102 ml) wurde über 2 Stunden tropfenweise zu dem Reaktionsgemisch gegeben. Nach der Zugabe wurde das Reaktionsgemisch für 3 Stunden gerührt und dann wurde die Temperatur auf 15°C gebracht und das Rühren wurde für eine weitere Stunde aufrecht erhalten. Man ließ das Gemisch dann für 30 Minuten stehen und die Phasen wurden getrennt. Die organische Schicht wurde mit 260 ml Toluol verdünnt und zuerst mit Wasser (zweimal, jeweils 150 ml), dann mit Salzlösung (150 ml) gewaschen. Die organische Phase wurde dann abgetrennt und über MgSO₄ getrocknet. Nach der Entfernung des Lösungsmittels wurden insgesamt 126,5 g VIIS erhalten. Das Produkt war 90,0% rein (einschließlich 5 M% Toluol) und wies einen 94,7%igen ee auf. Nach der Korrektur für Toluol betrug die Ausbeute 88,9%.
Beispiel 6: Herstellung von (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIR) aus racemischer 2-Brom-3-phenylpropansäure (VII) durch dynamische kinetische Trennungsdurchmusterungsstudien
Racemische 2-Brom-3-phenylpropansäure (VII) wurde dynamischen kinetischen Trennungsverfahren unter unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt. Verschiedene Kombinationen von chiralen Aminen, Lösungsmitteln und Katalysatoren wurden verwendet. Ein Schüttelvorrichtungssystem, welches mit einem Erwärmungsblock mit 70 Vertiefungen ausgestattet ist, wurde verwendet. Das anfängliche Testen des Systems wies daraufhin, dass die Umsetzung, welche in diesem System stattfand, zu ähnlichen Ergebnissen führte, wie die, welche in einem Kolben ablief, der mit einem Rühranker ausgestattet war. Drei Reihen von Umsetzungen (Tabelle 6, A1 bis A7, B1 bis B4, C1 bis C6) wurden dann unter Verwendung des Systems durchgeführt. In den Umsetzungen A1 bis A7 wurden die Wirkungen von unterschiedlichen Phasentransferkatalysatoren auf die dynamische kinetische Trennung von 2-Brom-3-phenylpropansäure (VII) über Bornylamin (X) untersucht. In den Umsetzungen B1 bis B4 wurde ein unterschiedliches chirales Amin, (1S,2R)-2-Amino-1,2-diphenylethanol, verwendet. Kombinationen von Lösungsmitteln wurden in dieser Reihe getestet. In den Umsetzungen C1 bis C6 wurden die Wirkungen von unterschiedlichen Lösungsmitteln unter Verwendung von (R)-Bornylamin (X) als chirales Amin untersucht. Man ließ die Umsetzungen gemäß dem folgenden Verfahren ablaufen: Racemische Bromsäure (0,050 ml, 0,319 mMol) wurde zu 0,196 mMol chiralem Amin in 4 ml-Fläschchen gegeben. Tetrabutylammoniumbromid oder andere Phasentransferkatalysatoren (PTC) (5 mg) und 1 ml Lösungsmittel wurden dann zugegeben. Die Proben wurden verschlossen und in dem Rotationsheizblock (350 UpM) für 24 Stunden oder 48 Stunden auf 55°C erwärmt, dann auf RT gekühlt, filtriert und mit 2 ml MTBE gewaschen. Nach dem Trocknen wurden die Bromsäureaminsalze für die Ausbeuten gewogen. Um den ee der Bromsäure zu bestimmen, wurden jeweils 3 mg der Salze in Gemischen von 2 ml, pH-Wert 1,5, wässrige Methansulfonsäure/2 ml MTBE suspendiert. Nach Rühren für 5 min wurden die klaren organischen Schichten mit Wasser gewaschen und über MgSO₄ getrocknet. Chirale HPLC-Analyse der organischen Schichten wurde dann durchgeführt. (Säule: Chiralpak AD 250 × 4,6 mm; Säulentemperatur: Umgebungstemperatur; Mobile Phase: 97,9% Hexan, 2% absolutes Ethanol und 0,1% TFA; die Flussrate betrug 1,0 ml/Minute und der UV-Nachweis erfolgte bei 215 nm.)
Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 zusammengefasst. Da die Umsetzung C-1, bei welcher Acetonitril als Lösungsmittel verwendet worden war, den besten ee (93,5%) ergab, wurde die Umsetzung in einem Kolben maßstabsgetreu vergrößert (etwa in vierfachem Maßstab) durchgeführt. Man ließ zwei Umsetzungen (ACN-1, ACN-2) bei den gleichen Bedingungen ablaufen, wobei die Umsetzung 1 bei 24 h abgestoppt wurde und die Umsetzung 2 bei 48 h abgestoppt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 zusammengefasst. Während die 24 h-Umsetzung 90,3% ee und 78,4% Ausbeute ergab, ergab die 48 h-Umsetzung 96,2% ee und 72,9% Ausbeute. Bei den anderen drei Umsetzungen (ACN-41 bis ACN-43) wurde TEAB als Katalysator verwendet und man ließ diese Umsetzungen bei unterschiedlichen Temperaturen (55 bis 65°C) ablaufen, wobei die Umsetzungen nach 48 Stunden abgestoppt wurden. Hohe ee in % wurden in allen drei Umsetzungen (97 bis 98%) erhalten.
Tabelle 6. Dynamische kinetische Trennung zur Herstellung von (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure – anfängliche Reaktionsbedingungsdurchmusterung.

a) Die Abkürzungen für die Katalysatoren sind:

TBAB

= Tetrabutylammoniumbromid;

TMAB

=Tetramethylammoniumbromid;

TEAB

= Tetraethylammoniumbromid;

THAB

=Tetrahexylammoniumbromid;

MTOAB

= Methyltrioctylammoniumbromid;

TOAB

=Tetraoctylammoniumbromid.

b) Die Ausbeute wurde auf das chirale Amin bezogen.

Tabelle 7. Herstellung von (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure durch dynamische kinetische Trennung und mit Acetonitril als Lösungsmittel.
Beispiel 7: Herstellung von (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIR) im Gramm-Maßstab aus racemischer 2-Brom-3-phenylpropansäure (VII) durch dynamische kinetische Trennung
Eine dynamische kinetische Trennungsreaktion im Gramm-Maßstab von racemischer 2-Brom-3-phenylpropansäure (VII) wurde dann durchgeführt. Dann wurden unter Stickstoff die 2-Bromsäure VII (3,798 g, 97% rein, 16,00 mMol), (R)-Bornylamin (X) (2,400 g, 97% rein, 15,19 mMol) und TEAB (336 mg, 1,58 mMol) in einen 200 ml-Rundkolben, welcher mit einem magnetischen Rühranker und einer Kondensiervorrichtung ausgestattet war, gegeben. Dann wurde Acetonitril (80 ml) zugegeben. Das Gemisch wurde dann auf 55°C erwärmt. Die Umsetzung wurde durch chirale HPLC beobachtet. Nach 48 h erreichte der ee der Säure 86%. Nach 72 h wurde ein 89,7%iger ee beobachtet. Das Aminsäuresalz (VIIRB), welches nach Filtration, Waschen (mit 8 ml Acetonitril) und Vakuumtrocknen erhalten wurde, wog 3,85 g (66,3% Ausbeute). Dieses Ergebnis ist auch in Tabelle 8 (Umsetzung GR-47) zusammengefasst.
Unter Verwendung des gleichen Protokolls ließ man vier weitere Umsetzungen ablaufen, außer, dass bei diesen Umsetzungen das Bornylamin zu den 55°C-Reaktionsgemischen in unterschiedlicher Geschwindigkeit (von 4,5 Stunden bis zu 24 Stunden) gegeben wurde. Die Ergebnisse wurden in Tabelle 8 (Umsetzungen GR-54, GR-51, GR-52, GR-55) zusammengefasst. Ein hoher ee in % wurde bei jeder dieser vier Umsetzungen erhalten, wobei der höchste ee in % der Umsetzung GR-55 entspricht, bei welcher Bornylamin tropfenweise über 24 Stunden zu dem Reaktionsgemisch gegeben wurde.
Die Umsetzung wurde weiter maßstabsgetreu auf 6,0 g Bornylamin-Einsatzmenge vergrößert. Das Ergebnis ist in Tabelle 8 (Umsetzung GR-62) zusammengefasst. Bei den vorhergehend entwickelten und beschriebenen Bedingungen wurde Bornylamin, welches in 50 ml Acetonitril gelöst worden war, durch eine Spritzenpumpe zu dem Reaktionsgemisch bei 55°C über einen Zeitraum von 24 Stunden gegeben. Nach 48 Stunden wurde die Umsetzung abgestoppt und aufgearbeitet. Insgesamt wurden 11,33 g Bornylaminbromsäuresalz (VIIRB) erhalten (78,0% Ausbeute). Die Bromsäure VIIR wies nach der Abtrennung von Bornylamin einen ee von 95,75% auf.
Tabelle 8. Herstellung von (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure durch dynamische kinetische Trennung
Beispiel 8: Freisetzung von (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIR) und Recycling und Wiederverwendung von (R)-Bornylamin (X)
Unterschiedliche Chargen von Bornylaminbromsäuresalz VIIRB wurden kombiniert und insgesamt wurden 11,61 g (30,36 mMol) Salz (ee des kombinierten Salzes betrug ~95%) zur Freisetzung von (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIR) und zum Recyceln von (R)-Bornylamin (X) verwendet. So wurde das Aminsäuresalz mit 50 ml Wasser und 60 ml MTBE gemischt. Der pH-Wert des Gemisches wurde dann mit Methansulfonsäure auf 1 bis 2 eingestellt und es wurde dann für 15 min gerührt. Die Schichten wurden getrennt und die wässrige Schicht wurde einmal mit 20 ml MTBE, dann zweimal mit 10 ml MTBE extrahiert. Die organischen Schichten wurden kombiniert und mit 5 ml Wasser, dann mit 10 ml Salzlösung gewaschen und dann über MgSO₄ getrocknet. Chirale HPLC-Analyse zeigte, dass die Säure VIIR in MTBE einen ee von 94,71% aufwies. Die organische Schicht wurde direkt zur Synthese von (2S)-2-Acetylthio-3-phenylpropansäure (VIII) (Beispiel 10) verwendet.
Bornylamin (X) wurde recycelt, indem zuerst der pH-Wert der wässrigen Lösung von Bornylaminmethansulfonsäure (XM), welche aus dem vorausgehenden Schritt erhalten wurde, auf 10 bis 13 eingestellt wurde und dann das freie Amin in MTBE extrahiert wurde. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels wurden 4,308 g (R)-Bornylamin (X) erhalten (> 97% rein durch ¹H 92,6% Ausbeute).
Das recycelte Bornylamin (X) wurde in der dynamischen kinetischen Trennungsumsetzung von racemischer 2-Brom-3-phenylpropansäure (VII) verwendet. So wurden 7,60 mMol Bornylamin (X) in 10 ml Acetonitril gelöst und wurden durch eine Spritzenpumpe zu dem Reaktionsgemisch von 8,0 mMol Bromsäure, 168 mg TEAB in 30 ml Acetonitril bei 55°C über einen Zeitraum von 24 Stunden gegeben. Nach 48 Stunden wurde die Umsetzung abgestoppt und aufgearbeitet. Insgesamt wurden 2,1 g Bornylaminbromsäuresalz (VIIRB) erhalten (72,3% Ausbeute). Die Bromsäure (VIIR) wies nach der Abtrennung von Bornylamin einen ee von 91,80% auf.
Beispiel 9: Herstellung von (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIR) aus (2S)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIS) durch dynamische kinetische Trennung
Die Umsetzung der direkten Umwandlung von (2S)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIS) in (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIR) durch dynamische Trennung wurde durchgeführt (Tabelle 9). So wurden 7,60 mMol Bornylamin (X) in 10 ml Acetonitril gelöst und wurden durch eine Spritzenpumpe zu dem Reaktionsgemisch von 8,0 mMol (2S)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIS), 168 mg TEAB in 30 ml Acetonitril bei 55°C über einen Zeitraum von 16 Stunden gegeben. Nach 48 Stunden wurde die Umsetzung abgestoppt und aufgearbeitet. Insgesamt wurden 2,07 g Bornylaminbromsäuresalz (VIIRB) erhalten (71,2% Ausbeute). Die Bromsäure wies nach der Abtrennung von Bornylamin (X) einen ee von 95,80% auf.
Tabelle 9. Dynamische kinetische Trennung zur Herstellung von (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure
Beispiel 10: Herstellung von (2S)-2-Acetylthio-3-phenylpropansäure (VIII) aus (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIR)
Die aus Beispiel 8 erhaltene (2R)-2-Brom-3-phenylpropansäure (VIIR) (94,71% ee, 30,36 mMol)-MTBE-Lösung wurde auf 30 ml konzentriert und wurde dann in einen 100 ml-Dreihalsrundkolben, welcher mit einem mechanischen Rührer und einem Thermometer ausgestattet war, überführt. KSAc (3,538 g, 30,36 mMol) wurde über 5 Minuten langsam in diesen Kolben gegeben. Ein Wasserbad wurde verwendet, um die Reaktionstemperatur unter 30°C zu halten. Das Gemisch wurde für 24 Stunden gerührt. Wasser (10 g) wurde zugegeben und das Gemisch wurde für 10 Minuten gerührt. Die Schichten wurden getrennt, die organische Schicht wurde mit 6 Gew.-%iger Na₂S₂O₃-Lösung (zweimal, jeweils 10 g) gewaschen und dann mit Salzlösung (10 g) gewaschen. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels wurde ein öliges Produkt erhalten. Das ölige Produkt verfestigte sich nach Abkühlen auf 0°C. Insgesamt wurden 6,40 g Produkt (VIII) erhalten (83,33 M% Produkt, 16,67 M% MTBE durch ¹H NMR, 87,1% Ausbeute nach der Korrektur für MTBE) und der ee des Produkts war 92,4%.
Kristallisation von (2S)-2-Acetylthio-3-phenylpropansäure (VIII)
Rohe (2S)-Acetylthio-3-phenylpropansäure (VIII) (8,29 g, 88,4%) wurde in MTBE (4 ml, 1,4 ml/g) gelöst. Die Lösung der Säure in MTBE wurde dann auf 45°C erwärmt. Bis zu Eintrübung wurde Heptan (25 ml) tropfenweise zu der warmen Lösung gegeben. Die Aufschlämmung wurde mit einem (2S)-Acetylthio-3-phenylpropansäure-Kristall angeimpft und langsam ohne Bewegen auf Raumtemperatur gekühlt. Die Zugabe von Heptan wurde mit Bewegen über 30 min fortgeführt (15 ml). Der Feststoff (5,5 g) wurde über Vakuumfiltration nach Kühlen in einem Eis/Wasser-Bad gesammelt und mit kaltem Heptan gewaschen. Die gereinigte (2S)-Acetylthio-3-benzenpropansäure (VIII) wurde durch HPLC untersucht, um die Reinheit bei 66% Ausbeute zu bestimmen, wobei der ee 98,7% betrug (Reinheit 98,2%).
Beispiel 11: Herstellung von (R)-α-Benzoylthio)-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure direkt aus ihrem racemischen Vorläufer
Racemische α-(Benzoylthio)-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure (1, 1,00 Äquiv.), (1R,2S)-1,2-Diphenyl-2-aminoethanol (0,95 bis 1,00 Äquiv.), Tetrabutylammoniumbromid (0,03 Äquiv.) und Thiobenzoesäure (0,02 bis 0,04 Äquiv.) wurden für 84 h in einem Gemisch von MTBE und i-PrOAc (1:1, 0,26 M bezogen auf die Einsatzmenge an Carbonsäure) auf 55 bis 60°C erwärmt. Das Gemisch wurde auf RT gekühlt und das getrennte Salz wurde durch Filtration isoliert. Eine Probe des Salzes wurde in einer Lösung von EtOH/1 Vol.-% THF gelöst und durch chirale HPLC analysiert. Das angereicherte R-diastereomere Salz (2) wurde als ein weißer Feststoff in 85% Ausbeute in einem Diastereomerenverhältnis von 94,3:5,7 erhalten.
Beispiel 12: Herstellung von (S)-α-(Benzoylthio)-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure direkt aus ihrem racemischen Vorläufer
Racemische α-(Benzoylthio)-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure (1, 1,00 Äquiv.), (1S,2R)-1,2-Diphenyl-2-aminoethanol (chirales Amin, 1,05 Äquiv.), Tetrabutylammoniumbromid (0,03 Äquiv.) und Thiobenzoesäure (0,02 bis 0,04 Äquiv.) wurden für 15 h in einem Gemisch von MTBE und i-PrOAc (1:1, 0,26 M bezogen auf die Einsatzmenge an Carbonsäure) auf 55 bis 60°C erwärmt. Das Gemisch wurde auf RT gekühlt und das getrennte Salz wurde durch Filtration isoliert. Eine Probe des Salzes wurde in einer Lösung von EtOH/1 Vol.-% THF gelöst und durch chirale HPLC analysiert. Das angereicherte S-diastereomere Salz wurde als ein weißer Feststoff in 80,8% Ausbeute in einem Diastereomerenverhältnis von 84,7:15,3 erhalten.
Beispiel 13: Polymorphidentifizierung von α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäuresalz
Zwei unterschiedliche Polymorphe (auch als Kristallformen bekannt), I und II, des α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäuresalzes wurden unter Verwendung von Raman- sowie Röntgenpulverbeugungsspektroskopie identifiziert.
Über Mischen des chiralen Amins mit der racemischen α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure wurden entweder eine oder die zwei polymorphen Formen oder ein Gemisch von beiden gebildet. Die polymorphen Formen I und II des Salzes von α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure wurden durch Standardröntgenpulverbeugung (1) bestimmt. In ähnlicher Weise wurden unter Verwendung von Standardramanspektroskopietechniken die polymorphen Formen I und II identifiziert (siehe 2 bzw. 3).
Allgemein, kinetische Bedingungen = niedrige Temperatur, wenig polares Lösungsmittel begünstigen Form II, während thermodynamische Bedingungen = hohe Temperatur, polares Lösungsmittel und das Vorhandensein von Impfkristallen von Form I die Form I begünstigen.
Um die bevorzugte polymorphe Form I herzustellen, sind Temperaturen im Bereich von etwa 50°C bis etwa 70°C bevorzugt. Stärker bevorzugt sollte die Temperatur 60°C bis etwa 65°C sein. Bevorzugte polare Lösungsmittel schließen Ethylacetat und Isopropylacetat ein, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
Beispiel 14: Wirkung von Polymorphen von α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäuresalz auf die dynamische Trennung
Dynamische Trennungen wurden mit einem vorher hergestellten diastereomeren Salz von reiner α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure der polymorphen Form II (4) und einem Gemisch von α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure der polymorphen Formen I und II (5) durchgeführt. In periodischen Abständen wurden Proben der Aufschlämmungen genommen und durch Zentrifugation filtriert. Das chirale Verhältnis der Mutterlauge und des ausgefallenen Salzes wurden durch chirale HPLC bestimmt und die polymorphe Zusammensetzung der Feststoffe wurde durch einen Ramantest bestimmt. Der Fortschritt der zwei Umsetzungen wurde als der Anstieg des R-Enantiomers der Bromsäure in dem ausgefallenen Salz beobachtet.
Als das dynamische Trennungsverfahren unter Verwendung von 100% Polymorph II versucht wurde, konnte für 4 Stunden kein Anstieg des R-Enantiomers in dem ausgefallenen Salz beobachtet werden. Das chirale Verhältnis der Mutterlauge betrug 45% R und 55% S, was auf eine nahezu gleiche Löslichkeit der zwei Diastereomere hinweist. Innerhalb dieser Zeit veränderte sich die polymorphe Zusammensetzung des ausgefallenen Salzes von 100% II zu 80% II mit 20% I. Nach 2 Stunden setzte eine Erhöhung des R-Enantiomers ein, begleitet durch eine weitere Veränderung der polymorphen Zusammensetzung. Nach 11 Stunden enthielt das Salz 92% R-Enantiomer und bestand aus 95% Polymorph I.
Als man das dynamische Trennungsverfahren mit 50% Polymorph I und 50% Polymorph II ablaufen lies, erhöhte sich die Menge an R-Enantiomer in dem ausgefallenen Salz linear direkt ausgehend von Anfang an. Das chirale Verhältnis der Mutterlauge betrug 25% R und 75% S, was auf einen wesentlichen Unterschied in der Löslichkeit der zwei Diastereomere hinweist. Innerhalb dieser Zeit veränderte sich die polymorphe Zusammensetzung des ausgefallenen Salzes von 50% I mit 50% II zu 100% I. Nach 4 Stunden enthielt das Salz 94% R-Enantiomer.
So wurde bestimmt, dass eine vollständige Trennung zu etwa 95:5 (RRS:SRS) nur in der Gegenwart von Kristallform I durchgeführt wurde, wogegen in der Gegenwart der polymorphen Form II die Trennung bei einem diastereomeren Verhältnis von 60:40 (RRS:SRS) stehen blieb.
Beispiel 15: Polymorphumwandlung von α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure
Das diastereomere Salz wurde durch Mischen von racemischer α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure bei einer Konzentration von 0,13 M mit 1,0 Äquiv. des chiralen Amins in dem angegebenen Lösungsmittel bei Raumtemperatur hergestellt. Die resultierende Aufschlämmung wurde dann auf 65°C erwärmt. In periodischen Abständen wurden Proben des Niederschlags genommen und die polymorphe Zusammensetzung wurde durch Ramanspektroskopie bestimmt. Tabelle 10 zeigt die Lösungsmittel- und Temperaturabhängigkeit der Umwandlung der polymorphen Form II in die Form I.
Tabelle 10. Polymorphe (0,13 M Aufschlämmungen des racemischen diastereomeren Salzes, welche auf 65°C erwärmt wurden)
Während gesehen wurde, dass Kristallform II sich in Kristallform I umwandelt, wurde nicht beobachtet, dass Kristallform I sich in Kristallform II umwandelt.

Claims

Dynamisches Trennungsverfahren zur Anreicherung eines erwünschten Isomers einer α-substituierten Carbonsäure im Verhältnis zu einem unerwünschten Isomer, wobei das Verfahren umfasst: Kontaktieren der α-substituierten Carbonsäure in einem Lösungsmittel, wobei die α-Substitution mit einer Abgangsgruppe erfolgt und wobei der α-Kohlenstoff chiral ist, mit einem homochiralen Amin, um ein Salz zu bilden, welches bei ausgewählten Reaktionsbedingungen teilweise unlöslich ist, wobei das homochirale Amin so ausgewählt ist, dass die Löslichkeit des Aminsalzes der unerwünschten α-substituierten Carbonsäure bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen größer als die des Aminsalzes der erwünschten α-substituierten Carbonsäure ist; Umsetzen des Salzes mit einem Nucleophil bei den ausgewählten Reaktionsbedingungen, wobei das Umsetzen wirksam ist, um einen Nettoanstieg im weniger löslichen Aminsalz der α-substituierten Carbonsäure herzustellen und wobei die ausgewählten Bedingungen ausgewählt sind, um (a) eine nucleophile Substitution des Nucleophils und der Abgangsgruppe zu veranlassen oder (b) den Anstieg im weniger löslichen Aminsalz in Abwesenheit einer starken Base herzustellen; und aufrecht Erhalten der Umsetzung für einen Zeitraum, welcher wirksam ist, um die Menge an erwünschtem α-substituiertem Carbonsäure-Isomer zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ausgewählten Bedingungen ausgewählt sind, um (a) nucleophile Substitution des Anions und der Abgangsgruppe zu veranlassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ausgewählten Bedingungen ausgewählt sind, um (b) den Anstieg im weniger löslichen Aminsalz in Abwesenheit einer starken Base herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Nucleophil das Anionäquivalent der Abgangsgruppe darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umsetzung ohne wesentliche Substitution der Abgangsgruppe mit dem Amin des homochiralen Amins durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer α-substituierten Carbonsäure oder eines Derivats davon, umfassend: (a) Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, um mindestens 80% ee in der α-substituierten Carbonsäure zu erhalten; und (b) Isolieren der α-substituierten Carbonsäure oder eines Säureadduktes davon oder Umsetzen der α-substituierten Carbonsäure in einer nachfolgenden Umsetzung.
Verfahren nach Anspruch 6, umfassend: (c) Umsetzen der α-substituierten Carbonsäure mit einem Nucleophil, um die Abgangsgruppe durch das Nucleophil zu ersetzen.
Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, umfassend: (d) nach Schritt (a) oder Schritt (c), Derivatisieren der Carbonsäureeinheit, um eine Amidbindung zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend, nach dem Umsetzen der Säure mit einem homochiralen Amin, um ein Salz zu bilden, und vor dem Umsetzen des Salzes mit einem Nucleophil: Identifizieren des Polymorphs des Salzes; Bestimmen des Löslichkeitsunterschieds der Diastereomere des Polymorphs; Erhöhen des Löslichkeitsunterschieds der Diastereomere durch Umwandeln des Polymorphs in ein zweites Polymorph.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Umwandeln des Polymorphs in ein zweites Polymorph durch Aufschlämmen des Polymorphs in einem Lösungsmittel bei erhöhten Temperaturen erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die α-substituierte Carbonsäure 3,4,4-Trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure ist, welche mit einer Abgangsgruppe α-substituiert ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei mindestens 80% ee in dem R*-Isomer der α-substituierten 3,4,4-Trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das homochirale Amin (1R,2S)-(–)-2-amino-1,2-diphenylethanol ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Nucleophil in die dynamische Trennungsreaktion als ein Tetraalkylammoniumbromid eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die α-substituierte Carbonsäure 3-Phenylpropansäure ist, welche mit einer Abgangsgruppe α-substituiert ist.
Verbindung, ausgewählt aus (R)- oder (S)-α-Brom-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure als ein Salz mit einem homochiralen Amin, welches nicht Chinin ist; (R)- oder (S)-α-(Benzoylthio)-3,4,4-trimethyl-2,5-dioxo-1-imidazolidinbutansäure als ein Salz mit einem homochiralen Amin, welches nicht Chinin ist.