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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung
von Derivaten von Pyridin-2-ylmethylamin
der Formel (I)
in der:
u
ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest darstellt;
v ein
Wasserstoffatom oder ein Chloratom oder einen Methylrest darstellt;
w
ein Wasserstoffatom oder ein Fluoratom oder einen Methylrest darstellt;
y
ein Chloratom oder einen Methylrest darstellt;
z ein Wasserstoffatom
oder ein Fluoratom oder ein Chloratom oder einen Methylrest darstellt;
A
darstellt:
- – ein Wasserstoffatom oder
ein Fluoratom oder ein Chloratom;
- – einen
(C1-C5)-Alkylrest;
- – einen
Fluoralkylrest;
- – einen
Cyclopropylrest;
- – eine
heterocyclische aromatische Gruppe mit 5 Ringgliedern;
- – eine
Alkoxy- oder Alkylthiogruppe;
- – eine
cyclische Aminogruppe;
- – eine
Alkoxycarbonylgruppe;
- – eine
Aminogruppe des Typs: worin R2 oder R3, identisch
oder verschieden, Wasserstoff oder einen (C1-C5)-Alkylrest, wie vorstehend definiert, oder
einen Cyclopropyl- oder Cyclobutylrest oder einen Trifluormethylrest
darstellen.
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Das
Verfahren ist durch die Umsetzung eines Cyanhydrins der Formel (III):
und eines Pyridin-2-yl-methylamins
der Formel (IV) gekennzeichnet:
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Gemäß einer
speziellen Ausführungsform
der Erfindung kann das Reaktionsmedium in gewissen Fällen vorteilhaft
durch die Zugabe einer organischen Base vom Typ tertiäres Amin
basisch gemacht werden. Man verwendet insbesondere 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsmerkmal
des Verfahrens der Erfindung wird das Reaktionsmedium durch die
Zugabe eines einfachen oder komplexen Borhydrids, insbesondere von
Natriumcyanoborhydrid, reduzierend gemacht.
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Gemäß einem
zusätzlichen
Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein derartiges Verfahren
vorteilhaft in einem Reaktionsmedium vom alkoholischen Typ, insbesondere
in methanolischem Medium, durchgeführt.
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Gemäß einem
weiteren zusätzlichen
Merkmal der vorliegenden Erfindung kann das primäre Amin, das Ausgangsreagens
der Formel (IV), in Form eines Hydrochlorids verwendet werden, und
dies insbesondere im Fall der Herstellung eines Pyridin-2-ylmethylamins.
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Diese
Verbindungen werden als Medikamente, insbesondere als Antidepressiva
und Analgetika, verwendet.
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In
den früheren
Techniken, die in der WO 98/22459 erläutert sind, werden die Verbindungen
der Formel (I) aus einem 1-Benzoylpiperidin-4-on (Formel II) erhalten.
Die Keton-Funktion der Verbindungen der Formel (II) wird in ein
Epoxid (IIa) überführt, welches
mit einem Überschuss
von Fluorwasserstoff-Pyridin-Komplex behandelt
wird, was zu einem 1-Benzoyl-4-fluor-4-hydroxymethylpiperidin (IIb)
führt.
Die primäre
Alkohol-Funktion dieser Verbindung (IIb) wird anschließend in
Form des para-Toluolsulfonsäureesters
(IIc) aktiviert, um nach der Reaktion mit Kaliumphthalimid ein 1-Benzoyl-4-fluor-4-(1-phthalimidoylmethyl)piperidin
(IId) zu ergeben. Dieses Zwischenprodukt führt nach Behandlung mit Ethanolamin
zu einem 1-Benzoyl-4-fluor-4-aminomethylpiperidin (IIe), das anschließend in
einer reduktiven Aminierungsreaktion mit einem geeigneten Aldehyd
eingesetzt wird, um die Verbindungen der Formel (I) zu ergeben.
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Der
Erhalt der Verbindungen der Formel (I) gemäß dem Verfahren, wie es in
der WO 98/22459 beschrieben ist, erfordert 6 Schritte ausgehend
vom Zwischenprodukt der Formel (II) und liefert eine mittlere optimierte
Gesamtausbeute von 5 %.
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Das
vorliegende Verfahren, das eine neue reduktive Aminierungsreaktion
zwischen einem Cyanhydrin (Formel III) und einem Pyridin-2-ylmethylamin
(Formel IV) verwendet, ersetzt vorteilhaft das frühere Verfahren.
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Das
Verfahren, welches diese neue Reaktion verwendet, ist im Schema
11 beschrieben:
(Schema
11)
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Eine
Darzens-Reaktion zwischen den Benzoylpiperidin-4-onen (II) und einem
Acetonitrilhalogenid (A. Jonczyk, Tetrahedron Lett. (1972), 23,
2395–96)
ergibt die entsprechenden Cyanoepoxide (Formel V). Diese Reaktion
wird vorteilhaft gemäß einer
Phasentransfer-Technik unter Verfahrensbedingungen durchgeführt, die von
den Erfindern entwickelt wurden. Die Öffnung des Epoxids (V) mittels
Fluorwasserstoffsäure
oder anderer Fluorierungsmittel gemäß Techniken, die z.B. in:
- J.
Fluorine Chem. (1999), 99(2), 95–97
- Yuki Gosei Kagaku Kyokaishi (1998), 56(4), 312–319
- J. Fluorine Chem. (1995), 70(1), 1–3
- J. Fluorine Chem. (1995), 70(1), 141–4
- Tetrahedron Lett. (1990), 31(49), 7209–12
- J. Chem. Soc., Chem. Commun. (1989), (23), 1848–50
beschrieben
sind, führt
zu den Cyanhydrinen der Formel (III). Diese Letztgenannten werden
dann mit Pyridin-2-ylmethylaminen (Formel IV) oder deren Salz in
einem reduktiven und gegebenenfalls basischen Medium reagieren gelassen,
um direkt die Verbindungen der Formel (I) zu ergeben. Die mittlere
Gesamtausbeute dieses Verfahrens ausgehend vom Zwischenprodukt der
Formel (II) beträgt
23 %, was eine Produktivitätssteigerung
von 450 % mit Bezug auf das ursprüngliche Verfahren (Schema I)
darstellt.
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Die
Ausbeuten dieser neuen Reaktion, wenn sie auf das Cyanohydrin (III)
(Schema II) und das primäre Amin
(IV) angewendet wird, sowie die Reinheit der erhaltenen Produkte
ermöglichen
demgemäß eine wirtschaftlichere
und wirksamere industrielle Synthese.
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Die
reduktive Aminierungsreaktion wird vorteilhaft bei Umgebungstemperatur
durchgeführt.
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Wenn
die Pyridin-2-ylmethylamine in Form eines Salzes vorliegen, wird
das Reaktionsmedium vorteilhaft mittels einer organischen Base vom
Typ tertiäres
Amin, wie z.B. 1,4-Diazabicyclo[2.2.2)octan (DABCO), basisch gemacht.
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Das
reduzierende Medium wird vorteilhaft mittels eines einfachen oder
komplexen Borhydrids oder einer Mischung von Borhydriden und insbesondere
mittels Natriumcyanoborhydrid (NaBH3CN)
erhalten.
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In
gewissen Fällen,
insbesondere wenn (6-Aminomethyl-5-methylpyridin-2-yl)methylamin
(Formel IVb) verwendet wird, tritt ein Nebenprodukt der Formel (VII)
auf (Schema III).
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Dieses
Nebenprodukt kann durch die Zugabe von Eisensulfat (FeSO4, 7H2O) zum Reaktionsmedium unterdrückt werden.
Andere Metallsalze, die in der Lage sind, die Cyanidionen zu komplexieren,
können
in der betreffenden Aminierungsreaktion ebenfalls verwendet werden.
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Die
Herstellung von (5-Methylpyridin-2-yl)methylamin (Formel (IVa),
das in diesem Verfahren verwendet wird, ist in der
EP 718 300 ,
US 4 482 437 oder auf Seite 692 des
Aufsatzes von Davis et al. (J. Chem. Soc. 1970, Seiten 688–693) beschrieben.
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Die
Herstellung von (6-Aminomethyl-5-methylpyridin-2-yl)methylamin (Formel
IVb) wird nachstehend beschrieben und ist gemäß der Reaktionssequenz durchgeführt worden,
die im Schema IV dargestellt ist.
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Die
Herstellung von 2-Ethoxycarbonyl-5-methyl-6-chlorpyridin (Verbindung
IX) ist in der WO 9822459 beschrieben. Dieses Zwischenprodukt ergibt,
wenn es mit Ammoniak behandelt wird, das Derivat 2-Carboxamido-5-methyl-6-chlorpyridin
(Formel X) das in der Wärme
und unter Druck mit Methylamin in Anwesenheit von Kupfersulfat reagiert,
um 2-N-Methylamido-5-methyl-6-methylaminopyridin (Formel XI) zu
ergeben. Die saure Hydrolyse des Amids, gefolgt von einer Veresterung
und einer Behandlung mit Ammoniak, führt zu 2-Carboxamido-5-methyl-6-methylaminopyridin
(Formel XIII), das mittels Lithiumaluminiumhyrid zu (6-Aminomethyl-5-methylpyridin-2-yl)methylamin
(Formel IVb) reduziert wird.
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Die
folgenden Beispiele erläutern
die Erfindung, jedoch ohne ihren Bereich zu beschränken.
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Beispiel 1: (6-Aminomethyl-5-methylpyridin-2-yl)methylamin
(IVb):
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Schritt 1: 2-Carboxamido-5-methyl-6-chlorpyridin
(IX).
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Man
löse 26
g 2-Ethoxycarbonyl-5-methyl-6-chlorpyridin (rohes Öl, das etwa
60 % Ester enthält)
in 130 ml Methanol. Man gebe 200 ml 32 %-igen Ammoniak dazu und
rühre eine
Nacht bei Umgebungstemperatur. Das Produkt wird durch Filtration
gewonnen und ergibt nach Waschen mit Wasser und Trocknen unter Vakuum 13
g weiße
Kristalle, F.p. = 146 °C.
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Schritt 2: 2-Methylcarboxamido-5-methyl-6-methylaminopyridin
(XI).
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In
einen gasdichten Reaktor aus Edelstahl führt man 73 g 2-Carboxamid-5-methyl-6-chlorpyridin,
200 ml 40 %-iges Methylamin in Ethanol, 110 ml 40 %-iges Methylamin
in Wasser und 34 g wasserfreies Kupfersulfat ein. Der Reaktor wird
anschließend
verschlossen und unter Rühren
24 Stunden bei 110 °C
erwärmt. Nach
Abkühlen
wird das Reaktionsmedium mit 300 ml Wasser und 32 %-igem Ammoniak
verdünnt.
Das Produkt wird zweimal mit Dichlormethan extrahiert, dann mit
Kochsalzlösung
gewaschen. Nach Trocknen und Verdampfen gewinnt man 52,4 g weiße Kristalle,
F.p. = 158 °C.
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Schritt 3: 5-Methyl-6-methylaminopyridin-2-carbonsäure (XII).
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In
eine Lösung
von 410 ml 95 %-iger Schwefelsäure
in 100 ml Wasser gibt man 52 g 2-Methylamino-5-methyl-6-methylaminopyridin
und bringt die Mischung 48 Stunden auf 100 °C. Nach Abkühlen wird das Reaktionsmedium
auf Eis gegossen und mit Ammoniak neutralisiert. Das Wasser wird
unter Vakuum verdampft, und der Rückstand wird in Methanol aufgenommen.
Nach Abfiltrieren der Mineralien liefert das Verdampfen des Methanols
57 g einer braunen festen Masse, die im folgenden Schritt ohne weitere
Reinigung verwendet wird.
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Schritt 4: 2-Carboxamido-5-methyl-6-methylaminopyridin
(XIII).
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50
g des vorstehend erhaltenen Festkörpers werden in 1,5 l Ethanol
aufgenommen, das mit 38 ml konzentrierter Schwefelsäure versetzt
ist. Die Mischung wird 24 Stunden am Rückfluss des Lösungsmittels
erwärmt.
Nach Abkühlen
wird 1 Liter 32 %-iger Ammoniak dazugegeben, und die Mischung wird
4 Stunden auf 50 °C
gebracht. Das Ethanol wird verdampft, und der Rückstand, der mit 100 ml Kochsalzlösung versetzt
wird, wird 10-mal mit Dichlormethan extrahiert, dann werden die
organischen Phasen mit N Natronlauge gewaschen, über MgSO4 getrocknet
und zur Trockne eingedampft. Die Kristalle werden mit Ether gewaschen,
dann getrocknet, was 20,5 g weiße
Kristalle ergibt, F.p. = 182 °C.
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Schritt 5: (6-Aminomethyl-5-methylpyridin-2-yl)methylamin
(IVb)
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11,9
g 2-Carboxamido-5-methyl-6-methylaminopyridin werden in 60 ml Tetrahydrofuran
gelöst.
Man führt
langsam 143 ml einer 1 M Lösung
von Lithiumaluminiumhyrid in Tetrahydrofuran ein. Die Lösung wird
4 Stunden am Rückfluss
des Lösungsmittels
erwärmt,
dann in einem Eisbad abgekühlt.
Man tropft dann 5 ml Wasser, dann 3,75 ml 20 %-ige Natronlauge und
schließlich
35 ml Wasser dazu. Der weiße
Festkörper
wird durch Filtration abgetrennt, und die organische Phase wird
zur Trockne eingedampft. Der Rückstand
wird über Kieselgel
60 mit einer Mischung von Dichlormethan 90 – Methanol 9 – Ammoniak
1 chromatographiert, was 8.4 g gelbes Öl ergibt.
1H-NMR
(DMSO-d6): δ 7,12 (d, J = 7,16 Hz, 1H) – 6,42 (d,
J = 7,16 Hz, 1H) – 5,80
(m, 1H) – 3,62
(s, 2H)-2,82 (d, J = 4,8 Hz, 3H) – 1,99 (s, 3H) 1,5-2,1 (breit,
2H).
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Beispiel 2: [1-(3-Chlor-4-fluorbenzoyl)-4-fluorpiperidin-4-yl]hydroxyacetonitril
(III).
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Schritt 1: 6-(3-Chlor-4-fluorbenzoyl)-1-oxa-6-azaspiro[2.5]octan-2-carbonitril
(V).
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Eine
Suspension von 1-(3-Chlor-4-fluorbenzoyl)piperidin-4-on (4160 g,
16,27 Mol) in 28,4 Litern Dichlormethan und 11,7 Litern 30,5 %-iger
Natronlauge, die mit 186 g Tetrabutylammoniumchlorid versetzt ist, wird
auf 15 °C
abgekühlt.
Man gibt anschließend
langsam und unter starkem Rühren
Chloracetonitril (1540 ml, 24,4 Mol) dazu, und die Mischung wird
3 Stunden bei 20 °C
gerührt.
Eine zusätzliche
Zugabe von Chloracetonitril (500 ml) wird bewirkt, um die Reaktion
zu beenden. Das Reaktionsmedium wird mit Dichlormethan (8,5 Liter)
und Wasser (20 Liter) verdünnt,
dann dekantiert und wieder mit Wasser gewaschen. Die erhaltene braune
Lösung
wird mit 2 kg Siliciumdioxid und 500 g Tierkohle entfärbt und
dann zur Trockne eingedampft. Der erhaltene Rückstand wird in Isopropanol
kristallisiert, was nach Filtration 3426 g braune Kristalle ergibt.
F.p. = 100 – 101 °C.
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Schritt 2: [1-(3-Chlor-4-fluorbenzoyl)-4-fluorpiperidin-4-yl]hydroxyacetonitril
(III).
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In
einen Reaktor aus Hostelloy, der mit einem geeigneten Gaswäscher (HF-Dämpfe) ausgestattet
ist, führt
man 6-(3-Chlor-4-fluorbenzoyl)-1-oxa-6-azaspiro[2.5]octan-2-carbonitril
(2620 g, 8,89 Mol), gelöst
in Dichlormethan (6,6 Liter), ein. Die Lösung wird auf 15 °C gebracht,
und man führt
2,91 kg 70 %-igen
HF/Pyridin-Komplex ein und rührt
6 Stunden bei 40 °C.
Das Reaktionsmedium wird anschließend zweimal mit 10 Litern Wasser,
dann mit einer K2CO3-Lösung und
schließlich
mit Wasser gewaschen. Die organische Phase wird unter Vakuum eingedampft,
und der Rückstand
wird in 10 Litern Isopropanol kristallisiert. Filtration und Trocknen des
Niederschlags unter Vakuum liefern 1540 g weiße Kristalle. F.p. = 139 – 140 °C.
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Beispiel
3: (3-Chlor-4-fluorphenyl)-(4-fluor-4-{[(5-methylpyridin-2-ylmethyl)amino]methyl}piperidin-1-yl)methanon (Ia).
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In
einen Kolben führt
man [1-(3-Chlor-4-fluorbenzoyl)-4-piperidin-4-yl]hydroxyacetonitril
(5,3 g, 0,0169 Mol), (5-Methylpyridin-2-yl)methylamin (Dihydrochlorid)
(3,6 g, 0,0185 Mol), 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan
(6,2 g, 0,055 Mol), Natriumcyanoborhydrid (1,25 g, 0,02 Mol) und
150 ml Methanol ein. Das Ganze wird 4 Stunden bei Umgebungstemperatur
gerührt,
dann zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird in Bicarbonat-Lösung aufgenommen
und mit Ethylacetat extrahiert, die organischen Phasen werden mit
Wasser gewaschen, dann über
MgSO4 getrocknet und eingedampft. Der Rückstand
wird über
Kieselgel 60 mit einer Mischung von Dichlormethan 95 – Methanol
4,5 – Ammoniak
0,5 chromatographiert, was 5,22 g Öl (78 %) ergibt. Das Öl wird anschließend in
Ethylacetat mit einem Äquivalent
Fumarsäure
behandelt, was das kristalline weiße Salz ergibt; F.p. = 157 °C.
MS:
DCI > 0 MH+ m/z = 394.
Elementaranalyse:
Berechnet:
C 56,53 %, H 5,14 %, N 8,24 %,
Gefunden : C 56,67 %, H 5,21
%, N 8,41 %.
1H-NMR (DMSOd6): δ 10,4-9,4
(breit, 3H) – 8,4
(dd, 4J = 1,40 Hz – 5J
= 0,83 Hz, 1H) – 7,7
(dd, 4J = 7,18 Hz – 4J
= 1,93 Hz, 1H) – 7,6
(dd, 3J = 8 Hz, 4J
= 1,5 Hz, 1H) – 7,50
(dd, 3J = 8,6 Hz, 3J
= 8,6 Hz, 1H) – 7,45
(ddd, 3J = 8,6 Hz, 4J
= 5 Hz, 4J = 1,93 Hz, 1H) – 7,35 (d, 3J = 8 Hz, 1H) – 6,61 (s, 2H) – 4,40-4,20
(breit, 1H) – 3,92
(s, 2H) – 3,50-3,30
(breit, 1H) – 3,30-3,20
(breit, 1H) – 3,15-2,95 (breit, 1H) – 2,83 (d, 3J = 20,7 Hz, 2H) – 2,29 (s, 3H) – 2,07-1,90
(breit, 1H) – 1,90-1,80
(breit, 1H) – 1,83-1,77(m,
1H) – 1,75-1,60(m,
1H).
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Beispiel
4: (3-Chlor-4-fluorphenyl)-4-fluor-4-{[(5-methyl-6-methylaminopyridin-2-ylmethyl)amino]methyl}piperidin-1-yl)methanon
(Ib).
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In
einen Kolben führt
man [1-(3-Chlor-4-fluorbenzoyl)-4-fluorpiperidin-4-yl]hydroxyacetonitril
(11,6 g, 0,037 Mol), (6-Methylamino-5-methylpyridin-2-yl)methylamin
(6,8 g, 0,045 Mol), 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan (9,1 g, 0,081 Mol),
Natriumcyanoborhydrid (3,8 g, 0,06 Mol), FeSO4,
7H2O (11,3 g, 0,0407 Mol) und 300 ml Methanol
ein. Das Ganze wird 4 Stunden bei Umgebungstemperatur gerührt, dann
zur Trockne eingedampft. Der Rückstand
wird in Wasser aufgenommen und dreimal mit Ethylacetat extrahiert,
die organischen Phasen werden mit Wasser, dann mit Kochsalzlösung gewaschen
und über
MgSO4 getrocknet. Das Verdampfen des Lösungsmittels
liefert ein Öl,
das anschließend über Kieselgel
60 mit: Dichlormethan 95 – Methanol
4,5 – Ammoniak
0,5 chromatographiert wird, was 14,8 g Base (94 %) ergibt. Die Überführung in
ein Salz mit einem Äquivalent
Glycolsäure
in Ethylacetat liefert ein weißes
kristallines Salz.
F.p. = 122 °C.
MS: ESI > 0 MH+ m/z
= 423.
Elementaranalyse:
Berechnet: C 55,37 % – H 5,86
% – N
11,23 %
Gefunden: C 55,17 %, H 5,99 %, N 11,08 %.
1H-NMR (D2O): δ 7,61 (dd, 4J = 2 Hz – 4J
= 7 Hz, 1H) – 7,47
(d, 3J = 7,1 Hz, 1H) – 7,45 (m, 1 H) – 7,39 (dd, 3J = 8,6 Hz – 3J
= 8,6 Hz, 1H) – 6,73
(d, 3J = 7,2 Hz, 1H) – 4,94 (s, D) – 4,55-4,45
(d, 11 Hz, 1H) – 4,28
(s, 2H) – 4,01
(s, 2H) – 3,70-3,80
(d, 2J = 11 Hz, 1H) – 3,45-3,60 (dd, 2J
= 11 Hz – 3J = 11 Hz, 1H) – 3,35-3,25 (m, 1H) – 3,35 (d, 3J = 20,5 Hz, 2H) – 3,03 (s, 3H) – 2,30-2,15
(dd, 2J = 10 Hz – 3J
= 10 Hz, 1H) – 2,17
(s, 3H) – 2,10-1,90 (m,
1H) – 1,95-1,80
(m, 1H) – 1,80-1,70 (m, 1H).