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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Entsilylierung von Silyletherverbindungen.
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Es sind verschiedene herkömmliche
Verfahren bekannt, die zur Entsilylierung von Silyletherverbindungen
anwendbar sind, und diese schließen ein:
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- (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).
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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.
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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.
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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.
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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 R
1, R
2,
R
3, R
4 und R
5 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, R
4 und
R
5 die gleichen Bedeutungen wie oben haben).
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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;
R
1, R
2 und R
3, 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
R
4 stellt ein Wasserstoffatom,
eine C
1-6-Alkylgruppe oder
dar.
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In der Silyletherverbindung der allgemeinen
Formel (2) stellt R5 ein Wasserstoffatom
oder eine Carbonsäure-Schutzgruppe
dar.
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(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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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 R
5 die
oben definierte Bedeutung hat und m 0 oder 1 ist).
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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.
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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.
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Die Reaktion kann bei Temperaturen
von Raumtemperatur bis zum Siedepunkt der eingesetzten Reaktionslösungsmittel
durchgeführt
werden.
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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.
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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.
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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.
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Die folgenden Beispiele sind lediglich
zur weiteren Erläuterung
der vorliegenden Erfindung angegeben, sie sollen aber in keiner
Weise eine Einschränkung
darstellen.
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Beispiel 1
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Synthese von (1'R,2''R,5R,6S)-6-(1'-Hydroxyethyl)-2-(2''-tetrahydrofuranyl)penem-3-carbonsäureallylester
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(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.
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Beispiel 2
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Synthese von (1'R,2''R,5R,6S)-6-(1'-Hydroxyethyl)-2-(2''-tetrahydrofuranyl)penem-3-carbonsäureallylester
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(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.
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Beispiel 3
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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
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(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.
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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)
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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)
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden Silyletherverbindungen, die unter stark sauren oder basischen
Bedingungen labil sind, effizient mit preiswerten Reagenzien entsilyliert.