DE69432577T2 - Verfahren zur Desilycierung von Silyletherverbindungen - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsilylierung von Silyletherverbindungen.
- Es sind verschiedene herkömmliche Verfahren bekannt, die zur Entsilylierung von Silyletherverbindungen anwendbar sind, und diese schließen ein:
-
- (1) ein Verfahren, wobei ein quaternäres Ammoniumfluorid wie Tetra-n-butylammoniumfluorid (n-Bu4NF) in einem organischen Lösungsmittel wie Tetrahydrofuran zur Reaktion gebracht wird (J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 6190; Tetrahedron Lett. 1985, Vol. 26, No. 5, 681);
- (2) ein Verfahren, wobei eine Mineralsäure oder eine starke organische Säure in einem wasserfreien organischen Lösungsmittel wie Acetonitril oder in einem wässrigen organischen Lösungsmittel zur Reaktion gebracht wird (JP(KOKAI) Hei 1-83633);
- (3) ein Verfahren, wobei N-Bromsuccinimid (NBS) in Dimethylsulfoxid (DMSO) zur Reaktion gebracht wird (Synthesis 1980, 234);
- (4) ein Verfahren, wobei ein Hydrogensulfat eines Alkalimetalls in einem Lösungsmittel wie Wasser oder Alkohol zur Reaktion gebracht wird (JP (KOKAI) Sho 62-120325);
- (5) ein Verfahren, wobei eine wässrige Lösung von Essigsäure zur Reaktion gebracht wird (J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 6190); und
- (6) ein Verfahren, wobei überschüssiges Kaliumfluorid-Dihydra mit überschüssigem Tetrabutylammoniumchlorid in Acetonitril zur Reaktion gebracht wird (J. Chem. Soc. Chem. Comm. 1979, 514-5).
-
EP 0 567 949 A1 , die ein Zwischendokument ist, betrifft ein Verfahren zur Entfernung einer trisubstituierten Silyl-Schutzgruppe aus einer β-Lactamverbindung, wobei z. B. eine Mischung aus einem Hydrogenfluorid eines anorganischen oder organischen Amins, wie aus einem Ammoniumfluorid, Triniedrigalkylammoniumfluorid, Benzyl(diniedrigalkyl)ammoniumfluorid oder aus einem Pyridiniumfluorid und einer Säure verwendet wird. - Allerdings weisen diese herkömmlichen Verfahren ihre jeweils eigenen Probleme auf. Die Verfahren (1) und (6) sind insofern wirtschaftlich von Nachteil, als spezielle und relativ teure Reagenzien wie n-Bu4NF und Tetrabutylammoniumchlorid in mehr als der äquivalenten Menge, bezogen auf die Silyletherverbindung, verwendet werden müssen. Ausserdem können Verbindungen, die unter stark sauren oder basischen Bedingungen labil sind, und optisch aktive Verbindungen mit diesen Verfahren nicht entsilylsiert werden. Das Verfahren (2) weist das Problem einer nur niedrigen Ausbeute bei der Produktion der Endverbindung auf, wenn die zu behandelnde Silyletherverbindung eine Säurelabile Gruppe aufweist. Das Verfahren (3) ist nicht auf Silyletherverbindungen anwendbar, die eine oxidationsmpfindliche Gruppe aufweisen. Das Verfahren (4) ist zur Behandlung von Verbindungen, die in protischen Lösungsmitteln labil sind, nicht sehr geeignet, oder die angestrebte Reaktion schreitet bei solchen Verbindungen nicht allzu wirkungsvoll voran.
- Unter diesen Umständen haben die hier auftretenden Erfinder umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, um ein alternatives Verfahren zur Entsilylierung von Silyletherverbindungen zu entwickeln, bei welchem preiswerte und sichere Reagenzien zur Anwendung gelangen, die nicht nur auf Säure-stabile Verbindungen, sondern auch auf solche Verbindungen anwendbar sind, die in Säuren ziemlich labil sind. Als Ergebnis haben die Erfinder herausgefunden, dass Silyletherverbindungen durch deren Reaktion mit Hydrogenfluorid-Salzen von Aminen in organischen Lösungsmitteln leicht entsilyliert wurden. Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage dieser Erkenntnisse erfolgreich durchgeführt und abgeschlossen worden.
- Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Entsilylsierung einer Silyletherverbindung, wobei in einem organischen Lösungsmittel eine Silyletherverbindung der allgemeinen Formel (I): oder ein Salz davon, worin die Substituenten R1, R2, R3, R4 und R5 sowie X wie in Anspruch 1 definiert sind,
mit Triethylamintrihydrogenfluorid oder mit Pyridinpolyhydrogenfluorid zur Reaktion gebracht wird, wodurch eine Verbindung der allgemeinen Formel (IV) hergestellt wird: (worin X, R4 und R5 die gleichen Bedeutungen wie oben haben). - In den Silyletherverbindungen der allgemeinen Formel (I) gilt:
X stellt ein Methin, das mit einer Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise mit einer Methylgruppe substituiert ist, Methylen oder ein Schwefelatom dar;
R1, R2 und R3, die gleich oder verschieden sein können, stellen eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 und vorzugsweise mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, z. B. eine Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, t-Butyl- und eine Hexylgruppe dar; und
R4 stellt ein Wasserstoffatom, eine C1-6-Alkylgruppe oder dar. - In der Silyletherverbindung der allgemeinen Formel (2) stellt R5 ein Wasserstoffatom oder eine Carbonsäure-Schutzgruppe dar.
- (Diese Schutzgruppe ist nicht besonders eingeschränkt, solange sie auf dem technischen Gebiet von β-Lactam-verbindungen zu verwenden ist. Zum Schutz der Carbonsäure kann eine Gruppe verwendet werden, die einen Ester zusammen mit der Carbonsäure bildet und durch Hydrolyse, Fotolyse, Oxidation oder Reduktion oder auch enzymatisch wieder entfernt wird.
- Beispiele bevorzugter Gruppen sind diejenigen, die die folgenden Ester bilden: einen Niedrigalkylester wie einen Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, t-Butyl-, Pentyl- und einen Hexylester, einen Niedrigalkylester mit gegebenenfalls mindestens einem geeigneten Substituent wie einen Niedrigalkanoyloxy(niedrig)alkylester [z. B. einen Acetoxymethyl-, Propionyloxymethyl-, Butyryloxymethyl-, Valeryloxymethyl-, Pivaloyloxymethyl-, Hexanoyloxymethyl-, 1-(oder 2-)Acetoxyethyl-, 1-(oder 2- oder 3-)-Acetoxypropyl-, 1-(oder 2- oder 3- oder 4-)-Acetoxybutyl-, 1-(oder 2-)-Propionyloxyethyl-, 1-(oder 2- oder 3-)-Propionyloxypropyl-, 1-(oder 2-)Butyryloxyethyl-, 1-(oder 2-)Isobutyryloxyethyl-, 1-(oder 2-)Pivaoxyloxyethyl-, 1-(oder 2-)Hexanoyloxyethyl-, Isobutyryloxymethyl-, 2-Ethylbutyryloxymethyl-, 3,3-Dimethylbutyryloxymethyl- und einen 1-(oder 2-)Pentanoyoxyethylester], einen Niedrigalkansulfonyl(niedrig)alkylester (z. B. einen 2-Mesylethylester), einen Mono- (oder Di- oder Tri)halo(niedrig)alkylester (z. B. einen 2-Jodethyl-, 2,2-Dichlorethylund einen 2,2,2-Trichlorethylester), einen Niedrigalkoxycarbonyloxy(niedrig)alkylester [z. B. einen Methoxycarbonyloxymethyl-, Ethoxycarbonyloxymethyl-, Propoxycarbonyloxymethyl-, t-Butoxycarbonyloxymethyl-, 1-(oder 2-)Methoxycarbonyoxyethyl-, 1-(oder 2-)-Ethoxycarbonyloxyethyl- und einen 1-(oder 2-)-Isopropoxycarbonyloxyethylester], einen Phthalidyliden(niedrig)alkylester oder einen (5-Niedrigalkyl-2-oxo-1,3-dioxolen-4-yl)(niedrig)alkylester [z. B. einen 5-Methyl-2-oxo-1,3-dioxolen-4-yl)methyl-, (5-Ethyl-2-oxo-1,3-dioxolen-4-yl)methyl- und einen (5-Propyl-2-oxo-l,3-dioxolen-4-yl)ethylester], einen Niedrigalkenylester (z. B. einen Vinyl- und einen Allylester), einen Niedrigalkinylester (z. B. einen Ethinyl- und Propinylester), einen Ar(niedrig)alkylester mit gegebenenfalls mindestens einem geeigneten Substituent [z. B. einen Benzyl-, 4-Methoxybenzyl-, 4-Nitrobenzyl-, Phenethyl-, Trityl-, Benzhydryl-, Bis(methoxyphenyl)methyl-, 3,4-Dimethoxybenzyl- und einen 4-Hydroxy-3,5-di-t-butylbenzylester], einen Arylester mit gegebenenfalls mindestens einem geeigneten Substituent (z. B. einen Phenyl-, 4-Chlorphenyl-, Tolyl-, t-Butyl-phenyl-, Xylyl-, Mesityl- und einen Cu-menylester) sowie einen Phthalidylester).
- Die Salze der Silyletherverbindung der allgemeine Formel (I) können übliche Salze sein. Beispiele dieser Salze schließen ein Salz mit einer Base wie ein Alkalimetallsalz (z. B. ein Natrium- und Kaliumsalz), ein Erdalkalimetallsalz (z. B. ein Calcium- und Magnesiumsalz), ein Salz mit einer anorganischen Base wie ein Ammoniumsalz, ein Salz mit einer organischen Base wie ein organisches Aminsalz (z. B. ein Triethylamin-, Pyridin-, Picolin-, Ethanolamin-, Triethanolamin-, Di-cyclohexylamin- und ein N,N'-Dibenzylethylendiaminsalz), ein Salz mit einer Säure wie ein Additionssalz mit einer anorganischen Säure (z. B. ein Hydrochlorid, Hydrobromid, Sulfat und ein Phosphat) und ein Addi tionssalz mit einer organischen Säure (z. B. ein Formiat, Acetat, Trifluoracetat, Maleat, Tartrat, Methansulfonat und ein Benzolsulfonat), ein Salz mit einer basischen oder sauren Aminosäure, wie mit Arginin, Asparagin- und mit Glutaminsäure, und ein inter- oder intramolekulares quaternäres Salz ein.
- Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann unter neutralen bis schwach sauren Bedingungen durchgeführt werden, und es eignet sich daher ganz besonders für Ausgangsverbindungen oder Endprodukte, die unter basischen oder stark sauren Bedingungen labil sind. Somit können die alkoholischen Verbindungen ganz allgemein in hoher Ausbeute mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
- Die Silylgrppen, die in vorteilhafter Weise mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wieder entfernt werden, weisen die in Anspruch 1 angegebene Struktur auf. Konkrete Beispiele dieser Silylgruppen schließen eine Trimethyl-, Tiethyl-, Triisopropyl-, Dimethylhexyl-t-Butyxldimethyl-, Methyldiisopropyl-, Isopropyldimethyl-, Triphenyl- und eine t-Butyldiphenylsilylgruppe ein. Alle diese Silylgruppen, die sich als die Alkohol-Schutzgruppe eignen, lassen sich wirkungsvoll mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung entfernen.
- Die Verbindungen, die mit dem Verfahren der vorliegeden Erfindung behandelt werden können, weisen die in Anspruch 1 angegebene Struktur auf und umfassen Verbindungen, die nicht nur die Silylethergruppe, sondern auch eine Carbonyl-, Ester-, Amidgruppe usw. aufweisen und gegenüber sauren oder basischen Bedingungen empfindlich sind. Besonders bevorzugte Verbindungen sind Penemverbindungen der allgemeinen Formel (V): (worin R5 die oben definierte Bedeutung hat und m 0 oder 1 ist).
- Die Verbindungen der Formel (V) können mit Verfahren rasch und einfach synthetisiert werden, die im Stand der Technik wie in JP (Kokai) Sho 61-207387, JP (Kokai) Sho 63-162694, WO 92/03442, WO 92/03443 und WO 92/03444 beschrieben sind.
- Aprotische Lösungsmittel, die die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) auflösen und gegenüber den Ausgangsmaterialien und den Endprodukten inert sind, können als die organischen Lösungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Vorteilhafte Lösungsmittel schließen ein: aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol und Xylol; chlorhaltige organische Lösungsmittel wie Metylenchlorid, Chloroform, Ethandichlorid und Monochlorbenzol; Ketone wie Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon; Ester wie Methyl- und Ethylacetat; Nitrile wie Aceto- und Benzonitril; und Amide wie N,N-Dimethylformamid. Diese Lösungsmittel können entweder untereinander oder mit einer kleinen Menge Wasser vermischt vorliegen.
- Die Reaktion kann bei Temperaturen von Raumtemperatur bis zum Siedepunkt der eingesetzten Reaktionslösungsmittel durchgeführt werden.
- Triethylamintrihydrogenfluorid oder Pyridinpolyhydrogenfluorid werden in der vorliegenden Erfindung verwendet, um die angestrebte Reaktion glatt ablaufen zu lassen. Diesbezüglich werden besonders gute Ergebnisse mit Triethylamintrihydrogenfluorid oder Pyridinpolyhydrogenfluorid erzielt. Zur vollständige Umsetzung der Reaktion müssen diese Hydrogenfluoridsalze in mindestens der äquivalenten Menge, bezogen auf die Silyletherverbindung, eingesetzt werden; vorzugsweise werden 1,1 bis 3,0 Äquivalente verwendet, um einen glatten Reaktionsablauf zu gewährleisten.
- Die Nachbehandlung des Reaktionsprodukts kann auf verschiedene weise durchgeführt werden. Ist das eingesetzte Lösungsmittel nur kaum oder gering in Wasser löslich, wird die Reaktionsmischung direkt mit Wasser gewaschen, so dass ein kleiner Überschuss des Hydrogenfluoridsalzes in Wasser aufgenommen wird, oder es wird, nötigenfalls, die Reaktionsmischung zuerst durch Waschen mit einer wässrige Lösung von Natriumhydrogencarbonat neutralisiert, worauf erneut mit Wasser gewaschen, das Lösungsmittel abdestilliert und ein übliches Gewinnungsver fahren, wie Säulenchromatografie oder Umkristallisation durchgeführt werden, um so die gewünschte alkoholische Verbindung in hoher Ausbeute zu erzeugen. Ist das Lösungsmittel in Wasser löslich, wird ein geringer Überschuss des Hydrogenfluoridsalzes gegebenenfalls mit einer Base wie Natriumhydrogencarbonat oder Ammoniak neutralisiert, und es werden die entstandenen Kristalle abfiltriert und ein Lösungsmittel zugegeben, das in Wasser nur kaum oder gering löslich ist; danach wird mit Wasser gewaschen, worauf das Lösungsmittel abdestilliert und ein übliches Gewinnungsverfahren wie Säulenchromatografie oder Umkristallisation durchgeführt werden, um so die alkoholische Endverbindung in hoher Ausbeute zu erzeugen. Da die alkoholischen Verbindungen in hohen Ausbeuten mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung synthetisiert werden, brauchen sie nicht einer Säulenchromatografie, Umkristallisation oder weiteren Reinigungsverfahren unterzogen zu werden, bevor sie in einer anschließenden Reaktion weiterverwendet werden.
- Das Verfahren der vorliegenden Erfindung weist insofern den zusätzlichen Vorteil auf, dass eine optisch aktive Silyletherverbindung ohne Verlust ihrer optischen Aktivität entsilyliert wird. Als Beispiel kann (1'R,2''R,5R,6S)-6-(1'-t-Butyldimethylsilyloxy)-2-(2''-tetrahydrofuranyl)penem-3-carbonsäureallylester genannt werden, der eine optisch aktive Verbindung der allgemeinen Formel (V) ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Silylgruppe aus dieser Verbindung wieder entfernt werden, um (1'R,2''R,5R,6S)-6-(1'-Hydroxyethyl)-2-(2''-tetrahydtofuranyl)penem-3-carbonsäureallylester in hoher optischer Reinheit zu ergeben. Somit wird durch die vorliegende Erfindung ein wichtiges Verfahren angegeben und zur Verfügung gestellt, mit dem nicht nur verschiedene Silyletherverbindungen entsilyliert, sondern auch die Produktion alkoholischer Verbindungen in hoher optischer Reinheit gewährleistet werden.
- Die folgenden Beispiele sind lediglich zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung angegeben, sie sollen aber in keiner Weise eine Einschränkung darstellen.
- Beispiel 1
- Synthese von (1'R,2''R,5R,6S)-6-(1'-Hydroxyethyl)-2-(2''-tetrahydrofuranyl)penem-3-carbonsäureallylester
- (1'R,2''R,5R,6S)-6-(1'-t-Butyldimethylsilyloxyethyl)-2-(2''-tetrahydrofuranyl)penem-3-carbonsäureallylester (6,59 g, 15 mMol) wurden in Methylisobutylketon (15 ml) gelöst, worauf Triethylamintrihydrogenfluorid (3,63 g, 22,5 mMol) zur entstandenen Lösung gegeben wurde. Dann wurde die Lösung auf 40°C unter Rühren erwärmt, was 6 h lang bei der gleichen Temperatur fortgesetzt wurde, um die Reaktion zu beenden. Die Reaktionsmischung wurde 3 Mal mit Wasser, 1 Mal mit einer 3%-igen wässrigen Lösung von Natriumhydrogencarbonat und 1 Mal mit Wasser gewaschen, worauf über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet wurde. Das Lösungsmittel wurde abdestilliert, und das entstandene Rohprodukt wurde durch Kieselgel-Säulenchromatografie gereinigt, um die Titelverbindung in einer Menge von 4,60 g (Ausbeute: 94,3) zu ergeben.
- Beispiel 2
- Synthese von (1'R,2''R,5R,6S)-6-(1'-Hydroxyethyl)-2-(2''-tetrahydrofuranyl)penem-3-carbonsäureallylester
- (1'R,2''R,5R,6S)-6-(1'-t-Butyldimethylsilyloxyethyl)-2-(2''-tetrahydrofuranyl)penem-3-carbonsäureallylester (6,59 g, 15 mMol) wurde in Toluol (15 mL) gelöst, worauf Triethylamintrihydrogenfluorid (3,63 g, 22,5 mMol) zur entstandenen Lösung gegeben wurde. Dann wurde die Lösung auf 40°C unter Rühren erwärmt, was 4 h lang bei der gleichen Temperatur und weitere 4 h lang bei 50°C fortgesetzt wurde, wodurch die Reaktion beendet wurde. Die Reaktionsmischung wurde 3 Mal mit Wasser, 1 Mal mit einer 3%-igen wässrigen Natriumhydrogencarbonat-Lösung und 1 Ma1 mit Wasser gewaschen, worauf über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet wurde. Die getrocknete Lösung wurde einer Hochleistungsflüssigchromatografie mit dem Verfahren mit innerem Standard unterzogen, und mit diesem quantitativen Bestimmungsverfahren wurde bestätigt, dass die Titelverbindung in einer Menge von 4,45 g (Ausbeute: 91,20 enthalten war.
- Beispiel 3
- Synthese von (1'R,2''R,5R,6S)-6-(1'-Hydroxyethyl)-2-(2''-tetrahydrofuranyl)penem-3-carbonsäure-(5-methyl-2-oxo-1,3-dioxolen-4-yl)methylester
- (1'R,2''R,5R,6S)-6-[1'-(t-Butyldimethylsilyloxy)ethyl]-2-(2''-tetrahydrofuranyl)penem-3-carbonsäure-(5-methyl-2-oxo-1,3-dioxolen-4-yl)methylester (50 g) wurde in Ethylacetat (90 mL) gelöst, worauf eine Lösung von Triethylamintrihydrogenfluoriden (24,4 mL) in Ethylacetat (8,5 mL) zugegeben wurde. Die entstandene Lösung wurde 24 h lang bei Raumtemperatur gerührt, um die Reaktion zu beenden. Die Reaktionsmischung wurde nacheinander mit Wasser, einer wässrigen Lösung von Natriumhydrogencarbonat und mit einer Kochsalzlösung gewaschen, worauf n-Hexan (58 mL) zugegeben wurde, um Kristalle auszufällen. Die ausgefällten Kristalle wurden abfiltriert, und es wurde die Titelverbindung als farblose Kristalle in einer Menge von 30,20 g (Ausbeute: 77,8; F.: 125–130°C) erhalten.
- IR(KBr) cm–1:
3512 (-OH), 1840 (C=O von Dioxolen), 1796 (C=O in Position 7), 1711 (C=O des Esters in Position 3) - NMR (CDCl3/TMS) δ (ppm):
1,33 (3H, d, J = 6,5 Hz, Methyl des Ethyls in Position 6)
1,78–1,86 (1H, m, 1H im Methylen des Tetrahydrofuran-Rings)
1,93–2,08 (2H, m, Methylen des Tetrahydrofuran-Rings)
2,20 (3H, s, Methyl des Dioxolens)
2,41–2,48 (1H, m, 1H im Methylen des Tetrahydrofuran-Rings)
2,95 (1H, s, -OH)
3,72 (1H, dd, J = 6,5, 1,5 Hz, Methin in Position 6)
3,84 bis 3,89 (1H, m, 1H im Methylen des Tetrahydrofuran-Rings)
3,95–4,00 (1H, m, 1H im Methylen des Tetrahydrofuran-Rings)
4,20 (1H, dq, J = 6,5, 6,5 Hz, Methin des Ethyls in Position 6)
4,97 (2H, s, Methylen am Dioxolen)
5,30 (1H, t, J = 7 Hz, Methin des Tetrahydrofuran-Rings)
5,51 (1H, d, J = 1,5 Hz, Methin in Position 5) - Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Silyletherverbindungen, die unter stark sauren oder basischen Bedingungen labil sind, effizient mit preiswerten Reagenzien entsilyliert.
Claims (3)
- Verfahren zum Entsilylieren einer Silyletherverbindung, umfassend das Umsetzen einer Silyletherverbindung der allgemeinen Formel (I): oder eines Salzes davon in einem organischen Lösungsmittel (worin X Methin, substituiert durch eine C1-3-Alkylgruppe, Methylen oder ein Schwefelatom bedeutet; R1, R2 und R3, die gleich oder unterschiedlich sein können, eine C1-6-Alkylgruppe oder eine Phenylgruppe darstellen; R4 ein Wasserstoffatom, eine C1-6-Alkylgruppe, darstellt; R5 ein Wasserstoffatom oder eine Carbonsäure-Schutzgruppe darstellt) mit Triethylamintrihydrogenfluorid oder Pyridinpolyhydrogenfluorid, wodurch eine Verbindung der allgemeinen Formel (IV) erhalten wird: (worin X, R4 und R5 die gleichen Bedeutungen wie oben definiert besitzen).
- Verfahren gemäss Anspruch 1, worin die Silylgruppe in der Silyletherverbindung der allgemeinen Formel (I) eine tert-Butyldimethylsilylgruppe ist.
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