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Technisches Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Synthese verzweigter acyclischer
Nucleoside wie Valomaciclovirstearat. Insbesondere stellt die Erfindung
eine verbesserte Acetal-Hydrolyse
und gleichzeitige Reduktion des Aldehyds zu einem Alkohol bezüglich der
Schlüsselintermediate
bei der Synthese derartiger verzweigter acyclischer Nucleoside bereit.
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Grundlagen der Technik
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Valomaciclovirstearat
der Formel XX unten ist ein acyclisches Nucleosid-Analogon, das
bei Behandlung von VZV und anderen Herpesviren und HIV zweckdienlich
ist.
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Unsere älteren Patentanmeldungen
WO98/34917,
US 6 184 376 und
WO00/08025 beschreiben verschiedene Synthesewege, von denen einige über ein
Acetal-Schlüsselintermediat
führen,
das mit der folgenden Formel I/II allgemein dargestellt werden kann:
in der X eine Abgangsgruppe
oder ein gegebenenfalls geschützter
Guanin-Rest ist, R1 Wasserstoff, eine Hydroxy-Schutzgruppe oder
ein -C(=O)C
1-C
22 Alkylester
ist, R2 und R3 unabhängig
voneinander niedrigere Alkyl oder Benzyl sind oder R2 und R3 zusammen
-CH
2CH
2- oder -CH
2CH
2CH
2-
oder -CH
2CH
2CH
2CH
2- sind.
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In
Verfahren nach Stand der Technik (siehe zum Beispiel Seite 30, Zeilen
1–24 von
WO98/34917) werden diese Acetale durch Zugabe einer Säure wie
Trifluormethansulfonsäure,
HCl, Essigsäure
oder Schwefelsäure
oder einem sauren Harz wie Amberlyst 15 hydrolysiert. Der folglich
gebildete Aldehyd wird dann zum entsprechenden Alkohol durch Zugabe
eines Aldehyd reduzierenden Mittels wie Natriumborhydrid, RaNi/H2 oder Boran-t-butylamin-Komplex reduziert. Allerdings
ist von diesen Reduktionsmitteln bekannt, dass sie eine nichtsaure
Reaktionsumgebung benötigen,
wie es spezifisch Seite 30, Zeile 8 und in den Beispielen 14 und
30 von WO98/34917 und Beispiel 2 von WO00/08025 betont ist. Dementsprechend
erfordern die Verfahren nach Stand der Technik die Zugabe einer
Base wie Natriumbicarbonat oder Kaliumcarbonat oder Triethylamin
oder Pyridin oder KOH und ähnliche
zur Neutralisierung der Säure,
die für
die Acetal-Hydrolyse eingesetzt worden ist, vor Zugabe des Aldehyd
reduzierenden Mittels.
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Zusammenfassung
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Wir
haben nun entdeckt, dass, selbst ohne Reinigung des Aldehyds, eine
drastische Verbesserung der Reinheit des resultierenden Alkohols
erhalten werden kann, wenn ein Boran- oder Borhydridaldehyd reduzierendes
Mittel unter Säurebedingungen
eingeführt
wird.
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Dementsprechend
stellt die Erfindung ein Verfahren bereit, umfassend die saure Hydrolyse
eines Intermediats der Formel II:
in der X eine Abgangsgruppe
oder ein gegebenenfalls geschützter
Guanin-Rest ist, R1 eine Hydroxy-Schutzgruppe oder eine -C(=O)C
1-C
22 Alkylestergruppe
ist; R2 und R3 unabhängig
voneinander niedrigere Alkyl oder Benzyl sind oder R2 und R3 zusammen
-CH
2CH
2- oder -CH
2CH
2CH
2-
oder -CH
2CH
2CH
2CH
2- sind; zu dem
entsprechenden Aldehyd der Formel III:
und der Reduktion des Aldehyds
zu dem entsprechenden Alkohol der Formel IV:
durch die Zugabe eines Borhydrid-
oder Boranaldehyd reduzierenden Mittels, dadurch gekennzeichnet,
dass das Aldehyd reduzierende Mittel unter Säurebedingungen eingeführt wird.
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Der
resultierende Alkohol IV wird dann mit einem aktivierten N-geschützten alpha
Aminosäure-Derivat verestert,
wie es in den obigen Patentanmeldungen des Standes der Technik beschrieben
ist, um Valomaciclovirstearat XX zu bilden. Falls erforderlich,
kann der Alkohol IV oder sein N-geschütztes Aminoacyl-Derivat mit einer
Guanin-Base umgesetzt werden, wie es nach Stand der Technik ebenfalls
beschrieben ist, und/oder die Alkohol-Schutzgruppe R1 kann entfernt werden
und durch einen Fettsäureester
mit Hilfe eine herkömmliche Acylierung
ersetzt werden.
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Durch
die Anwendung der vorliegenden Erfindung kann der Alkohol IV mit
einer Reinheit von mehr als 85%, vorzugsweise mehr als 90%, erhalten
werden. Es ist gezeigt worden, dass die Reinheit des Intermediats zur
Gesamtausbeute von Valomaciclovirstearat signifikant beiträgt.
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Vorzugsweise
wird das Verfahren der Erfindung durchgeführt, ohne den intermediären Aldehyd
der Formel III zu isolieren. Ein optionaler vorgeschalteter Schritt
kann die Veresterung der Hydroxygruppe des entsprechenden Alkohols
I
mit einem aktivierten C
1-C
22COOH-Derivat
wie eine aktivierte Stearinsäure
mit Hilfe herkömmlicher
Acylierungsverfahren umfassen, vorzugsweise ohne Isolierung des
resultierenden Acetals II. Geeignete aktivierte Derivate für die Veresterung
umfassen Säurehalogenide
wie Säurechloride
und aktivierte Ester, einschließlich aber
nicht beschränkt auf
gemischte Anhydride von Stearin- und Pivalin- und/oder von Essigsäure abstammende
Anhydride, von Alkoxycarbonylhalogeniden abstammende Anhydride wie
Isobutyloxycarbonylchlorid und ähnliche,
von N-Hydroxysuccinimid abstammende Ester, von N-Hydroxyphthalimid abstammende Ester, von
N-Hydroxybenzotriazol abstammende Ester, von N-Hydroxy-5-norbornen-2,3-dicarboxamid
abstammende Ester, von 2,4,5-Trichlorphenyl abstammende Ester, von
Sulfonsäure
abstammende Anhydride (zum Beispiel von p-Toluolsulfonsäure abstammende
Anhydride und ähnliche)
und ähnliche.
Alternativ kann der aktivierte Ester die Säure zusammen mit einem Kopplungsmittel
wie DCC/DMAP oder EDAC/DMAP umfassen.
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Wenn
R1 im Ausgangsmaterial der Formel IV ein Alkansäureester wie eine Stearinsäure ist,
wird vorzugsweise das Material von überschüssiger Stearinsäure gereinigt,
um die Produktion unerwünschter
Verunreinigungen wie (R)-9-[2-Stearoyloxymethyl-4-(stearoyloxy)butyl]guanin
zu minimieren. Die Reinigung kann einen oder mehrere Schritte von
Erhitzen unter Rückfluss
zum Beispiel zwischen 10 Minuten und 6 Stunden wie 1 Stunde in einem
organischen Lösemittel,
das die Alkansäure
lösen kann,
wie Aceton, und typischerweise anschließendes Abkühlen auf Raumtemperatur, Filtration,
Waschen mit dem gleichen oder ähnlichen
Lösemittel
und Trocknen umfassen. Geeigneterweise wird der Alkansäure-Gehalt
auf < etwa 2%,
vorzugsweise weniger als 1% wie < 0,5%
verringert.
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Nach
der Reaktion des Borhydrid- oder Boranaldehyd reduzierenden Mittels
unter Säurebedingungen, ist
es zweckmäßig, die
Reaktionsmischung mit Basen wie 0,1 bis 10,0 molaren Äquivalenten
Natriumhydrogencarbonat, Kaliumcarbonat, Triethylamin, Pyridin,
NaOH, KOH und ähnlichem,
insbesondere Natriumbicarbonat, zu neutralisieren.
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Für die Hydrolyse
des Acetals II geeignete starke Säuren umfassen etwa 0,1 bis
10,0 molare Äquivalente
von Trifluormethansulfon-, Salz-, Ameisen oder Essig-/Ameisen-,
Schwefel-, Sulfon-, p-Toluolsulfonsäure oder einer Ionenaustauscher-Sulfonsäure, besonders
Salzsäure.
Lösemittel
für den
Hydrolyse-Schritt umfassen inerte Lösemittel wie THF/H2O
oder Methylenchlorid/H2O oder Ethylacetat/H2O oder Ethanol/H2O
oder Methanol/H2O oder Wasser, besonders
THF. Geeignete Reaktionstemperaturen reichen von etwa –25°C bis 100°C wie beispielsweise
Raumtemperatur.
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Geeignete
Borhydride für
den Reduktionsschritt umfassen Kaliumborhydrid und besonders Natriumborhydrid.
Geeignete Borane umfassen BH3·py,
BH
3·py, CF
3COOH, BH
3·NH
3, BH
3·NMe
3, BH
3·SMe
2,
und besonders Boran-tert.-butylamin-Komplex.
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Um
die Bildung unerwünschter
Regioisomere wie (R)-9-[2-Hydroxymethyl-4-stearoyloxybutyl]guanin durch Transveresterung
während
der sauren Hydrolyse des Ausgangsmaterials der Formel II zu minimieren, wenn
R1 ein Alkansäureester
ist, ist es zweckmäßig, wenn
die saure Hydrolyse unter milden Bedingungen, wie bei niederer Temperatur,
für eine
kurze Zeit und/oder mit einer geringen Säurekonzentration, durchgeführt wird.
Es ist außerdem
zweckmäßig, wenn
die Reaktionsmischung neutralisiert wird, sobald das Acetyl der
Formel II vollständig
hydrolysiert worden ist und/oder zusätzliches Borhydrid- oder Boranaldehyd
reduzierendes Mittel zugegeben wird, um mit dem noch vorhandenen
Aldehyd zu reagieren.
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Geeignete
Abgangsgruppen für
X in Formeln I–IV
umfassen Sulfonate wie Methansulfonat, Trifluormethansulfonat, p-Toluolsulfonat,
Benzolsulfonat, besonders TsO. Vorzugsweise ist allerdings X in
Formeln I–IV Guanin,
ein Guanin-Derivat wie 6-Desoxyguanin oder 6-Chlorguanin oder Iodguanin, ein N-geschütztes und/oder
Hydroxy-geschütztes
Guanin wie 2-N-Acetylguanin,
6-Benzyloxyguanin oder 2-N-Acetyl-6-diphenylcarbamoylguanin.
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Der
Ausdruck „niedrigeres
Alkyl" wie er in
Verbindung mit R2 und R3 Verwendung findet, bezieht sich auf gerad-
oder verzweigtkettige Alkyl-Reste, die 1 bis 7 Kohlenstoffatome
enthalten, einschließlich
aber nicht beschränkt
auf Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec-Butyl, t-Butyl,
n-Pentyl, 1-Methylbutyl, 2,2-Dimethylbutyl, 2-Methylpentyl, 2,2-Dimethylpropyl,
n-Hexyl und ähnliche.
Vorzugsweise sind R2 und R3 der gleiche Typ niedriges Alkyl, besonders
Methyl und am bevorzugtesten Ethyl.
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Bevorzugte
-C(=O)C1-C22 Alkylestergruppen
für R1
umfassen Acetyl, Palmityl, Cetyl, Eicosanyl und besonders Stearyl.
Alternative Hydroxy-Schutzgruppen für R1 sind in Greene, „Protective
Groups in Organic Synthesis," (John
Wiley & Sons,
New York (1981)) ausgiebig diskutiert. O-Schutzgruppen umfassen
substituierte Methylether zum Beispiel Methoxymethyl, Benzyloxymethyl,
2-Methoxyethoxymethyl, 2-(Trimethylsilyl)ethoxymethyl, t-Butyl,
Benzyl und Triphenylmethyl; Tetrahydropyranylether; substituierte
Ethylether zum Beispiel 2,2,2-Trichlorethyl; Silylether zum Beispiel
Trimethylsilyl, t-Butyldimethylsilyl und t-Butyldiphenylsilyl; und Ester, die durch
Reaktion der Hydroxylgruppe mit einer Carboxylsäure hergestellt sind, zum Beispiel
Acetat, Propionat, Benzoat und ähnliches.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
Erfindung wird nun mit Hilfe von Beispielen mit Bezug auf 1 erläutert, die
die Ergebnisse von Beispiel 1 in Tabellenform wiedergibt.
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Beispiel 1
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Ein
flachbödiger
Reaktor, der mit einem Magnetrührer,
Thermometer und einer pH-Elektrode ausgestattet ist, wurde beschickt
mit:
1,0 g (1,7 mmol) (R)-9-[4,4-Diethoxy-2-(stearoyloxymethyl)butyl]guanin
95%
Tetrahydrofuran (25 ml)
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Die
Suspension wurde etwa 20 Minuten gemischt und ergab eine schwach
trübe Lösung. Zu
der Lösung
wurde innerhalb von 4 Stunden portionsweise gegeben:
37% Salzsäure (1,0
ml, 10 mmol)
Boran-tert-butylamin-Komplex, in 3 ml 95% Tetrahydrofuran
suspendiert
Boran-tert-butylamin-Komplex (0,2 g, 2,3 mmol).
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Der
pH-Wert der Reaktionsmischung wurde auf 1,6 eingestellt durch Zugabe
von:
0,4 g Natriumhydrogencarbonat (4,8 mmol)
20 ml Wasser
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Am
nächsten
Tag wurde der pH-Wert der Suspension auf 5 eingestellt durch Zugabe
von:
10 ml Wasser
3 N Natriumhydroxid (etwa 1 ml)
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Die
gerührte
Suspension wurde gekühlt
und 1 Stunde bei 0°C
gehalten. Die Suspension wurde filtriert und der Filterkuchen mit
Aceton (2 × 2,5
ml) gewaschen und bis zur Trockene abgenutscht. Der nasse Filterkuchen
wurde in einem starken Abzug getrocknet (50°C, 4,5 h) und ergab 0,72 g (82%
Ausbeute) (R)-9-[4-Hydroxy-2-(stearoyloxymethyl)butyl]guanin mit einer
95,9% Reinheit. Das obige Beispiel und der entsprechende Versuch
mit 79% THF ist in Tabelle 1 in der beigefügten 1 zusammengefasst.
Die römische
Ziffer II bezeichnet das Ausgangsmaterial, III den Aldehyd und IV
den Alkohol.
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Beispiel 2
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Reduktion von Distearat
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Ein
50 ml Reaktionskolben mit Magnetrührer wurde beschickt mit:
Stearatalkohol
(0,4 g, 0,77 mmol)
Tetrahydrofuran (27 ml)
3 N HCl (3
ml, 9 mmol)
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Die
gerührte
homogene Lösung
wurde bei 41°C
gehalten, während
Proben (25 μl)
genommen, auf 1,0 ml mit 2,5% Et3N haltigem
90% THF verdünnt
und mittels HPLC analysiert wurden.
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Es
ist offensichtlich, dass nach 4 Stunden 25% des Regioisomers durch
Transveresterung des Stearatalkohols gebildet war, während 50%
des Stearatalkohols und des entsprechenden Regioisomers hydrolysiert
waren. Nach etwa 23,5 Stunden waren etwa 3% Stearatalkohol und Regioisomer
vorhanden. Der Rest war offensichtlich zu Stearinalkohol und Guanindialkohol
hydrolysiert. Die Schlussfolgerung ist, dass die Bildung des Regioisomers
minimiert ist, wenn die Hydrolyse des Acetalalkansäureesters
unter milden Bedingungen, d.h. niedere Temperatur und/oder kurze
Zeit und/oder geringe Säurekonzentration,
durchgeführt
ist. Zusätzlich
ist es hilfreich, wenn die Reaktionsmischung ohne übermäßige Zeitverzögerung neutralisiert
wird.
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Ähnlich ist
es hilfreich, wenn weiterer Boran-Komplex zugegeben wird, um mit
jeglichem vorhandenen restlichen Aldehyd zu reagieren.
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Beispiel 3
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Darstellung von (R)-9-[2-(Stearoyloxymethyl-4-hydroxybutyl)guanin
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Dieses
Beispiel zeigt die Darstellung der Titel-Verbindung aus Guaninalkohol
ohne Isolierung der Zwischenprodukte Guaninstearat und Stearataldehyd:
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Ein
Reaktionskolben wurde mit folgendem beschickt:
Stearinsäure (26,0
g, 0,0913 mol), 99% rein
Tetrahydrofuran (500 g)
Triethylamin
(10,5 g, 0,104 mol)
Pivaloylchlorid (11,0 g, 0,913 mol), 99%
rein
Guaninalkohol (27 g, 0,083 mol)
4-Dimethylaminopyridin
(2 g, 0,0163 mol) 99% rein
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Die
gerührte
Lösung
wurde nach 2 Tagen untersucht und es wurde festgestellt, dass sie
99,0% Guaninstearat enthält.
Danach wurde zugegeben:
6 N Salzsäure (50 ml, 0,300 mol)
Boran-t-butylamin-Komplex
(7,25 g, 0,083 mol) in Portionen von etwa 0,3 g innerhalb von zwei
Stunden, während
die Temperatur auf etwa 24°C
gehalten wurde.
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Zu
dieser Reaktionsmischung wurde gegeben:
Wasser 800 ml
1,2
N Ammoniumhydroxid (195 ml, 0,234 mol) in 10 Minuten. Der pH betrug
5,2. Die weiße
Suspension wurde gekühlt
und 2 Stunden bei 5°C
gehalten und über
einen G3-Glasfilter
innerhalb von 1,5 Stunden filtriert. Der Filterkuchen wurde mit
Aceton (2 × 50
ml) gewaschen und der nasse Filterkuchen (101 g) wurde bei 50°C übernacht
getrocknet, und ergab 43,5 g (97%) Stearatalkohol mit einer 75,7%
Reinheit mit 23% Guaninstearat und 0,5% Stearataldehyd.
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Um
den Guaninstearat-Gehalt zu verringern, wurde ein Reaktionskolben
beschickt mit:
43 g Material des vorhergehenden Schrittes
Tetrahydrofuran
(600 g)
Wasser (50 g)
6 N Schwefelsäure (50 ml)
Boran-t-butylamin-Komplex
(4,5 g, 0,052 mol) wurde in 0,3 g Portionen in 7 Stunden zugegeben,
während
die Temperatur auf etwa 24°C
gehalten wurde. Die Reaktion wurde auf Vollständigkeit mittels HPLC kontrolliert, wobei
der letzte Zeitpunkt 0,18% Guaninstearat ergab. Die Reaktionsmischung
wurde, wie zuvor beschrieben, aufgearbeitet und ergab 39,54 g Stearatalkohol,
Reinheit 94,4%, 2,6% Stearataldehyd und 0,17% Guaninstearat.
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Das
Produkt wurde zweimal mittels Erhitzen unter Rückfluss in Aceton gereinigt.
In einen 500 ml Kolben wurde verbracht:
Aceton (400 ml)
Produkt
(31,77 g)
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Die
gerührte
Suspension wurde erhitzt und 1 Stunde unter Rückfluss gehalten, auf 27°C abgekühlt, filtriert
und mit Aceton (3 × 25
ml) gewaschen. Die Prozedur wurde wiederholt. Der resultierende
nasse Filterkuchen (33,9 g) wurde bei 50°C 16 Stunden getrocknet und
ergab 27,9 g (82% bezogen auf Guaninalkohol) bei 95,0% Stearatalkohol,
0,1% Guaninstearat, 2,7% Stearatalkohol-Regioisomer, 1,4% des Produkts
mit einer RT von 50–58
Minuten und 2% Stearinsäure.
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Weitere
Reaktionsansätze
wurden unter Verwendung von getrocknetem Guaninalkohol, HCl und
Boran-t-butylamin-Komplex durchgeführt. Der nasse Stearatalkohol-Filterkuchen
wurde zweimal unter Rückfluss mit
Aceton erhitzt, um Stearinsäure
zu entfernen:
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Beispiel 4
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Verhinderung der Regioisomerisierung
während
der Hydrolyse
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Ein
50 ml Reaktionskolben mit Magnetrührer wurde beschickt mit:
Stearatalkohol
(0,4 g, 0,77 mmol)
Tetrahydrofuran (27 ml)
3 N HCl (3
ml, 9 mmol)
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Die
gerührte
homogene Lösung
wurde bei 41°C
gehalten, 25 μl
Proben wurden genommen, auf 1,0 ml mit 2,5% Et3N
haltigem 90% THF verdünnt
und mittels HPLC analysiert.
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Nach
4 Stunden hatte sich 25% des Regioisomers (R)-9-(2-Hydroxymethyl-4-stearoyloxy)butylguanin durch
Transveresterung des beabsichtigten Stearatalkohols gebildet, während etwa
50% des Stearatalkohols und des Regioisomers hydrolysiert hatten.
Nach etwa 23,5 Stunden waren etwa 3% des beabsichtigten Stearatalkohols
und des Regioisomers vorhanden. Der Rest war offensichtlich zu Stearinsäure und
Guanindialkohol hydrolysiert. Es ist folglich offensichtlich, dass
die Bildung des Regioisomers minimiert ist, wenn die saure Hydrolyse
des Guaninstearats unter milden Bedingungen, d.h. niedere Temperatur
und/oder kurze Zeit und/oder geringe Säurekonzentration, durchgeführt ist.
Außerdem
kann es von Vorteil sein, dass die Reaktionsmischung neutralisiert
wird, sobald das Guaninstearat vollständig hydrolysiert ist und/oder
weiteres Boran-Reagenz zu jeglichem vorhandenen restlichen Stearatalkohol
gegeben wird.
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Diagramme
(nicht gezeigt) der Analysenergebnisse als Funktion der Reaktionszeit
wurden von weiteren Doppelexperimenten gemacht, die mit Guaninstearat
(1 g, 1,7 mmol), gelöst
in 90% THF (25 ml) und Säure (10
mmol), beginnen. BH3, t-BuNH2 (200
mg, 2,3 mmol) wurde in konstanter Rate zugegeben, während die Temperatur
auf 30°C
gehalten wurde. Proben (25 μl)
wurden für
die HPLC-Analyse auf Guaninstearat, Stearataldehyd, Stearatalkohol
und Guaninalkohol während
der Reaktionszeit von 4–5
Stunden genommen. Beide Diagramme waren mit einer anfänglichen
schnellen Hydrolyse von Guaninstearat, einer hohen Konzentration von
Stearataldehyd und einem linearen Anstieg von Stearatalkohol ähnlich,
der durch die Zugaberate von BH3, t-BuNH2 bestimmt war.
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Beispiel 5
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Darstellung
von reinem Guaninstearat
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Zur
Darstellung von stearinsäurefreiem
Guaninstearat wurde ein Versuch mit nur 90 mol% Stearinsäure und
Pivaloylchlorid durchgeführt.
Die Ausgangsmaterialien waren Stearinsäure (21,3 g, 75 mmol), Pivaloylchlorid
(9,0 g, 75 mmol) und Guaninalkohol (27 g, 83 mmol). Die Ausbeute
betrug 33,5 g (75% bezogen auf Stearinsäure) Guaninstearat, Reinheit
99,6% (HPLC). Eine Stearinsäure-Bestimmung
ergab < 1%, wie
erwartet, da das Guaninstearat durch Zugabe von Aceton (1000 ml)
gefällt
wird, das die Stearinsäure
löst.
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Das
Filtrat (1350 ml) enthielt Stearinsäure (4,8 g, 1,7 mmol), was
23% der beschickten Menge entsprach. Dies könnte durch das in der Reaktionsmischung
enthaltene Wasser erklärt
werden. Das Lösemittel Tetrahydrofuran
war fast wasserfrei (6 mg H2O/l), aber der
Guaninalkohol enthielt 28 mg H2O/l, das ½ Mol Kristallwasser
entspricht. Dies bedeutet, dass 27 g Guaninalkohol 42 mmol H2O/l enthält,
das mit dem gemischten Anhydrid von Stearinsäure und Pivalinsäure reagieren
könnte.
Dementsprechend ist es von Vorteil, wenn das Ausgangsmaterial Guaninalkohol
vor der Reaktion getrocknet wird, zum Beispiel 2 Stunden bei 50°C, um den Wassergehalt
auf weniger als 20 mg H2O/g, vorzugsweise
weniger als 10 mg/g, am bevorzugtesten < 5 mg/g, zu verringern.