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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
von optisch aktiven 2-[6-(Hydroxymethyl)-1,3-dioxan-4-yl]-essigsäurederivaten,
die Bedeutung als Zwischenprodukte für Arzneimittel haben, insbesondere
als Zwischenprodukte von HMG-CoA-Reduktase-Inhibitoren.
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Zur
Herstellung eines 2-[6-(Hydroxymethyl)-1,3-dioxan-4-yl]-essigsäurederivates
sind die folgenden Verfahren bekannt.
- (1) Ein
Verfahren, das von 3-Hydroxy-γ-butyrolacton
ausgeht, woraus ein 3,5,6-Trihydroxyhexansäureesterderivat über die
Zwischenstufe eines 3,5-Dihydroxyhexansäureesterderivates synthetisiert
wird (japanische Kokai-Veröffentlichung
Hei-4-173767);
- (2) ein Verfahren, das von 3,4-Dihydroxybutyronitrilacetonid
ausgeht, woraus ein 3,5,6-Trihydroxyhexansäureesterderivat über die
Zwischenstufe eines 3,5-Dihydroxyhexansäureesterderivates synthetisiert
wird (japanische Kokai-Veröffentlichung
Hei-2-262537);
- (3) ein Verfahren, das von 4-Chloracetoessigsäurester
ausgeht, woraus ein 3,5,6-Trihydroxyhexansäureesterderivat über die
Umwandlung in ein Benzyloxyderivat, Reduktion und Kettenverlängerung
synthetisiert wird (japanische Kokai-Veröffentlichung Hei-6-65226);
- (4) ein Verfahren, das von 4-Chlor-3-hydroxybuttersäureester
ausgeht, woraus ein 3,5,6-Trihydroxyhexansäureesterderivat über Kettenverlängerung,
Reduktion und so weiter synthetisiert wird (US-Patent 5 278 313);
- (5) ein Verfahren, das von Maleinsäure ausgeht, woraus ein 3,5,6-Trihydroxyhexansäureesterderivat über ein
2,4-Dihydroxyadipinsäurederivat
synthetisiert wird (japanische Kokai-Veröffentlichung Hei-4-69355).
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Allerdings
erfordern diese Verfahren Reaktionen bei besonders tiefer Temperatur
in der Nähe
von –80°C (1, 2,
4, 5) oder eine Hydrierungsreaktion bei hohem Druck von 100 kg/cm2 (3), weshalb der Einsatz von speziellen
Reaktionsgerätschaften
erforderlich ist. Darüber
hinaus erfordern die Verfahren die Verwendung teurer Reagenzien
auf der einen oder anderen Stufe, und deshalb stellt keines dieser
Verfahren ein wirksames Verfahren für die Herstellung in kommerziellem
Maßstab
dar.
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Zum
Beispiel umfasst das Verfahren (4) nach dem Stand der Technik das
Umsetzten eines 4-Chlor-3-hydroxybuttersäureesters mit einem Enolat
des t-Butylacetates unter Verwendung von teurem Lithiumhexamethyldisilylazid
bei einer besonders tiefen Temperatur von –78°C im ersten Schritt und die
Durchführung
einer stereoselektiven Reduktion unter Verwendung von teurem Diethylmethoxyboran
und Natriumborhydrid wieder bei einer sehr tiefen Temperatur von –78°C, im zweiten
Schritt. Dieses Verfahren erfordert weiter eine Acetoxylierungsreaktion
mit teurem Tetra-n-butylammoniumacetat im teuren Lösungsmittel
1-Methyl-2-pyrrolidinon.
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Die
vorliegende Erfindung, die angesichts des vorstehend beschriebenen
Standes der Technik gemacht wurde, hat sich zur Aufgabe gestellt,
ein zweckmäßiges Verfahren
zur Herstellung eines optisch aktiven 2-[6-(Hydroxymethyl)-1,3-dioxan-4-yl]-essigsäurederivates
der folgenden Formel (I) aus billigen Ausgangsmaterialien ohne Einsatz
einer besonderen Gerätschaft,
wie zum Beispiel einer solchen, die für Reaktionen bei besonders
tiefen Temperaturen erforderlich ist, herzustellen.
worin R
1 Wasserstoff,
eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe
mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis
12 Kohlenstoffatomen darstellt, R
4 und R
5 jeweils unabhängig von einander Wasserstoff
eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe
mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis
12 Kohlenstoffatomen darstellen und R
4 und
R
5 so miteinander verbunden sein können, dass
sie einen Ring bilden.
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Als
Ergebnis intensiver Untersuchungen im Licht des vorstehend beschriebenen
Standes der Technik wurde im Rahmen der Erfindung ein zweckmäßiges Verfahren
zur Herstellung eines optisch aktiven 2-[6-(Hydroxymethyl)-1,3-dioxan-4-yl]-essigsäurederivates
der folgenden Formel (I):
worin R
1 Wasserstoff,
eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe
mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis
12 Kohlenstoffatomen darstellt, R
4 und R
5 jeweils unabhängig von einander Wasserstoff
eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe
mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis
12 Kohlenstoffatomen darstellen und R
4 und
R
5 so miteinander verbunden sein können, dass
sie einen Ring bilden, aus billigen, leicht erhältlichen Ausgangsmaterialien ohne
Einsatz einer besonderen Gerätschaft,
wie zum Beispiel einer solchen, die für Reaktionen bei besonders tiefen
Temperaturen erforderlich ist, herzustellen.
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Die
Erfindung befasst sich also mit einem Verfahren zur Herstellung
eines optisch aktiven 2-[6-(Hydroxymethyl)-1,3-dioxan-4-yl]-essigsäurederivates
der folgenden Formel (I):
worin R
1,
R
4 und R
5 jeweils
so definiert sind, wie es im Folgenden dargestellt ist, das folgende
Schritte umfasst
- (1) Einen Schritt, der es
umfasst, dass ein Enolat, das hergestellt wird, indem eine magnesiumhaltige
Base oder ein Metall mit einer Wertigkeit von 0 mit einem Essigsäureesterderivat
der folgenden allgemeinen Formel (II): worin R1 Wasserstoff,
eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe
mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis
12 Kohlenstoffatomen darstellt und X2 Wasserstoff
oder ein Halogenatom darstellt, umgesetzt wird, mit einer Verbindung
der folgenden allgemeinen Formel (III): worin R2 eine
Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit
6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis 12
Kohlenstoffatomen darstellt and X1 ein Halogenatom
darstellt, bei einer Temperatur von nicht weniger als –30°C umgesetzt
wird, wodurch sich eine Verbindung mit der allgemeinen Formel (IV)
ergibt worin R1 und
X1 wie vorstehend definiert sind;
- (2) einen Schritt, der es umfasst, dass diese Verbindung mit
Hilfe eines Mikroorganismenstammes reduziert wird, wodurch sich
eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (V) ergibt worin R1 und
X1 jeweils wie vorstehend definiert sind;
- (3) einen Schritt, der es umfasst, dass diese Verbindung mit
einem acetalerzeugenden Mittel in der Gegenwart eines Säurekatalysators
behandelt wird, wodurch sich eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel
(VI) ergibt worin R1 und
X1 jeweils wie vorstehend definiert sind,
R4 und R5 jeweils
unabhängig
von einander Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen,
eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe
mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellen und R4 und
R5 so miteinander verbunden sein können, dass
sie einen Ring bilden;
- (4) einen Schritt, der es umfasst, dass diese Verbindung mit
einem acyloxylierenden Mittel acyloxyliert wird, um eine Verbindung
der folgenden allgemeinen Formel (VII) zu ergeben worin R1,
R4 und R5 wie vorstehend
definiert sind und R3 Wasserstoff, eine
Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit
6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis 12
Kohlenstoffatomen darstellt;
und
- (5) einen Schritt, der es umfasst, dass diese Verbindung in
der Gegenwart einer Base solvolysiert wird.
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Die
Erfindung wird nun im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung
besteht aus 5 nicht bei außergewöhnlich tiefer
Temperatur durchgeführten
Reaktionsschritten (1) bis (5), wie sie im folgenden Reaktionsschema
dargestellt sind.
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Es
folgt eine Schritt-für-Schritt-Beschreibung
der Erfindung.
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Schritt (1)
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In
diesem Schritt wird ein Enolat, das hergestellt wird, indem entweder
eine Base oder ein Metall mit einer Wertigkeit von 0 mit einem Essigsäureesterderivat
umgesetzt wird, das die folgende allgemeine Formel (II) aufweist
mit einem Hydroxybuttersäureesterderivat
in der (3S)-Konfiguration mit der folgenden, allgemeinen Formel (III):
bei einer Temperatur von
nicht weniger als –30°C umgesetzt,
wodurch ein Hydroxyoxohexansäurederivat
mit (5S)-Konfiguration der folgenden, allgemeinen Formel (IV)
hergestellt wird.
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Im
Allgemeinen läuft,
wenn eine Reaktion, die das Enolat eines Essigsäureesters oder dergleichen einsetzt,
unter Reaktionsbedingungen mit nicht außergewöhnlich tiefer Temperatur, wie
zum Beispiel nicht weniger als –30°C, durchgeführt wird,
hauptsächlich
die Selbstkondensation des Enolates ab, was die Umsatzrate der Zielreaktion
beträchtlich
schmälert.
Durch die folgende Verfahrensweise aber, die im Rahmen der Erfindung
entwickelt wurde, kann die Selbstkondensation des Essigsäureesterenolates
minimiert werden, so dass die Zielreaktion mit guten Ausbeuten durchgeführt werden
kann.
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Bei
dem Hydroxybuttersäurederivat,
das in Schritt (1) verwendet wird, nämlich einer Verbindung der folgenden
allgemeinen Formel (III):
liegt eine (S)-Konfiguration
der 3-Position vor, und R
2 stellt zum Beispiel
eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe
mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis
12 Kohlenstoffatomen dar, so dass als spezielles Beispiel unter
anderem Methyl, Ethyl, i-Propyl, t-Butyl, n-Octyl, Phenyl, Naphthyl, p-Methoxyphenyl
und p-Nitrobenzyl erwähnt
werden kann. Bevorzugt sind Methyl oder Ethyl, wobei Ethyl weiter
bevorzugt ist.
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X1 stellt ein Halogenatom, wie zum Beispiel
Chlor, Brom und Iod, dar und ist bevorzugt Chlor oder Brom. Weiter
bevorzugt ist Chlor.
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Optisch
aktive Hydroxybuttersäurederivate
mit der (3S)-Konfiguration können
im Großmaßstab durch bekannte
Technologien hergestellt werden (unter anderem japanische Patentanmeldung
Nr. 1 723 728).
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Was
das Essigsäureesterderivat
zur Verwendung in Schritt (1) betrifft, stellt R1 ein
Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen,
eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe
mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen, so dass als spezielles Beispiel
unter anderem Wasserstoff, Methyl, Ethyl, i-Propyl, t-Butyl, n-Octyl,
Phenyl, Naphthyl, p-Methoxyphenyl und p-Nitrobenzyl erwähnt werden kann.
Bevorzugt ist t-Butyl.
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X2 stellt ein Wasserstoffatom oder ein Halogenatom
dar, wobei als spezifisches Beispiel Wasserstoff, Chlor, Brom und
Iod genannt werden kann. Die bevorzugten Spezies sind Wasserstoff
und Brom.
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Die
verwendete Menge des Essigsäureesterderivates
beträgt
1 bis 10 Moläquivalente
und bevorzugt 1 bis 5 Moläquivalente,
bezogen auf die Hydroxybuttersäure.
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In
Schritt (1) wird zuerst ein Enolat hergestellt, indem entweder eine
Base oder ein Metall mit einer Wertigkeit von 0 mit dem Essigsäureesterderivat
umgesetzt wird.
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Im
Allgemeinen wird bei der Herstellung des Enolates eine Base verwendet,
wenn X2 des Essigsäureesters Wasserstoff ist,
während
ein Metallatom mit einer Wertigkeit von 0 verwendet wird, wenn X2 ein Halogenatom darstellt.
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Als
bei der Herstellung des Enolates verwendbare Base können unter
anderem genannt werden Lithiumamidverbindungen, wie zum Beispiel
Lithiumamid, Lithiumdiisopropylamid, Lithiumdicyclohexylamid, Lithiumhexamethyldisilylazid
und dergleichen; Magnesiumamide, wie zum Beispiel Magnesiumchloriddiisopropylamid,
Magnesiumbromiddiisopropylamid, Magnesiumiodiddiisopropylamid, Magnesiumchloriddicyclohexylamid
und dergleichen; Natriumamide, wie zum Beispiel Natriumamid, Natriumdiisopropylamid
und dergleichen; Kaliumamide, wie zum Beispiel Kaliumamid, Kaliumdiisopropylamid
und dergleichen; Alkyllithiumverbindungen, wie zum Beispiel Methyllithium,
n-Butyllithium, t-Butyllithium
und dergleichen; Grignard-Reagenzien, wie zum Beispiel Methylmagnesiumbromid,
i-Propylmagnesiumchlorid, t-Butylmagnesiumchlorid und dergleichen; Metallalkoxide,
wie zum Beispiel Natriummethoxid, Magnesiumethoxid, Kalium-t-butoxid
und dergleichen; und Metallhydride, wie zum Beispiel Lithiumhydrid,
Natriumhydrid, Kaliumhydrid, Calciumhydrid und dergleichen.
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Die
Base ist bevorzugt ein Metallhydrid, ein Magnesiumamid, ein Lithiumamid
oder ein Grignard-Reagenz.
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Diese
Basen werden jeweils allein oder in Kombination verwendet. Zum Beispiel
ist ein Lithiumamid oder ein Metallhydrid wirksamer, wenn es in
Kombination mit einem Grignard-Reagenz oder einer magnesiumhaltigen
Base, wie zum Beispiel Magnesiumamid, verwendet wird.
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Die
magnesiumhaltige Base kann in der Kombination aus der Base mit einer
Magnesiumverbindung, wie zum Beispiel Magnesiumchlorid, Magnesiumbromid
oder dergleichen verwendet werden.
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Das
Magnesiumamid kann durch die folgende allgemeine Formel (VIII) dargestellt
werden
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In
der vorstehend dargestellten Formel stellen R6 und
R7 unabhängig
voneinander eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine
Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Aralkylgruppe mit
7 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Silylgruppe dar, so dass als
spezielles Beispiel unter anderem Methyl, Ethyl, i-Propyl, t-Butyl,
Cyclohexyl, n-Octyl, Phenyl, Naphthyl, p-Methoxyphenyl, p-Nitrobenzyl,
Trimethylsilyl, Triethylsilyl und Phenyldimethylsilyl erwähnt werden
kann. Die bevorzugte Spezies ist i-Propyl. X3 stellt
ein Halogenatom dar, das bevorzugt Chlor, Brom und Iod ist. Weiter
bevorzugt ist Chlor.
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Das
Magnesiumamid kann durch das gut bekannte Verfahren hergestellt
werden, das ein leicht erhältliches,
sekundäres
Amid und ein Grignard-Reagenz verwendet (zum Beispiel japanische
Kokai-Veröffentlichung
Hei-8-523420). Als Alternative kann es unter Verwendung eines Lithiumamides
und eines Magnesiumhalogenides gemäß einem gut bekannten Verfahren
hergestellt werden (J. Org. Chem. 1991, 56, 5978 bis 5980).
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Das
Lithiumamid kann durch die folgende allgemeine Formel (X) dargestellt
werden:
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In
der vorstehend dargestellten Formel stellen R9 und
R10 unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit
1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen,
eine Aralkylgruppe mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Silylgruppe
dar, so dass als spezielles Beispiel Methyl, Ethyl, i-Propyl, t-Butyl, Cyclohexyl,
n-Octyl, Phenyl, Naphthyl, p-Methoxyphenyl, p-Nitrobenzyl, Trimethylsilyl,
Triethylsilyl und Phenyldimethylsilyl erwähnt werden kann. Das bevorzugte
Beispiel ist i-Propyl.
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Das
Grignard-Reagenz wird durch die folgende allgemeine Formel (IX)
dargestellt
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In
der Formel stellt R8 eine Alkylgruppe mit
1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen
oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen dar, so dass
als spezielles Beispiel Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl,
t-Butyl, n-Octyl, Phenyl, Naphthyl, p-Methoxyphenyl und p-Nitrobenzyl
erwähnt
werden kann. Bevorzugt ist Methyl, Ethyl, i-Propyl, n-Butyl oder
t-Butyl. Noch weiter bevorzugt ist t-Butyl. X4 stellt
ein Halogenatom dar, das bevorzugt Chlor, Brom und Iod ist. Weiter
bevorzugt ist Chlor.
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Die
verwendete Menge der Base in Schritt (1) beträgt 1 bis 10 Moläquivalente
und bevorzugt 2 bis 6 Moläquivalente,
bezogen auf das Hydroxybuttersäurederivat.
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Das
Metall mit der Wertigkeit von 0, das bei der Herstellung des Enolates
in Schritt (1) verwendet werden kann, schließt Zink, Magnesium, Zinn und
dergleichen ein und ist bevorzugt Zink oder Magnesium.
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Die
verwendete Menge des Metalls mit einer Wertigkeit von 0 in Schritt
(1) beträgt
1 bis 20 Moläquivalente
und bevorzugt 2 bis 8 Moläquivalente,
bezogen auf das Hydroxybuttersäurederivat.
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Das
Lösungsmittel,
das in Schritt (1) verwendet werden kann, kann zum Beispiel ein
aprotisches, organisches Lösungsmittel
sein. Das organische Lösungsmittel,
das vorstehend erwähnt
wurde, schließt
unter anderem ein Lösungsmittel
der Kohlenwasserstoffserie, wie zum Beispiel Benzol, Toluol, n-Hexan,
Cyclohexan und dergleichen; Lösungsmittel
der Etherserie, wie zum Beispiel Diethylether, Tetrahydrofuran,
1,4-Dioxan, Methyl-t-butylether, Dimethoxyethan, Ethylenglycoldimethylether
und dergleichen; halogenhaltige Lösungsmittel, wie zum Beispiel
Methylenchlorid, Chloroform, 1,1,1-Trichlorethan und dergleichen;
und aprotische, polare Lösungsmittel,
wie zum Beispiel Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon, Hexamethylphosphorsäuretriamid
und dergleichen. Diese Lösungsmittel
können
jeweils einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Spezies verwendet
werden. Bevorzugt unter den vorstehend genann ten Lösungsmitteln
sind Lösungsmittel
der Kohlenwasserstoffserie, wie zum Beispiel Benzol, Toluol, n-Hexan,
Cyclohexan und dergleichen und Lösungsmittel der
Etherserie, wie zum Beispiel Diethylether, Tetrahydrofuran, 1,4-Dioxan,
Methyl-t-butylether, Dimethoxyethan, Diethylenglycoldimethylether
und dergleichen. Die weiter bevorzugten Lösungsmittel sind Lösungsmittel der
Polyetherserie, wie zum Beispiel Dimethoxyethan und Diethylenglycoldimethylether.
Lösungsmittel
der Polyetherserie können
jeweils als einziges Lösungsmittel
oder als Zusatz zu einem anderen Reaktionslösungsmittel verwendet werden.
Die Zugabemenge im zuletzt genannten Fall kann 1 bis 10 Moläquivalente,
bezogen auf das Hydroxybuttersäurederivat,
betragen. Das Lösungsmittel,
das besonders bevorzugt ist, ist Dimethoxyethan.
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Die
Reaktionstemperatur für
Schritt (1) liegt bevorzugt bei –30°C bis +100°C und weiter bevorzugt bei –10°C bis 60°C.
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Während in
Schritt (1) die Reihenfolge der Zugabe der Reaktanten beliebig sein
kann, kann das Hydroxybuttersäurederivat
zuerst mit der Base behandelt werden. Bevorzugt wird es zuerst mit
der Base und der Magnesiumverbindung behandelt.
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Als
bevorzugte Base können
Metallhydride und Lithiumamide genannt werden.
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Als
bevorzugte Magnesiumverbindung kann Magnesiumchlorid und Magnesiumbromid
genannt werden.
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Die
Base und die Magnesiumverbindung müssen nicht unbedingt voneinander
unabhängige
Verbindungen darstellen, sondern es kann eine magnesiumhaltige Base
eingesetzt werden.
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Als
bevorzugt magnesiumhaltige Base können Grignard-Reagenzien erwähnt werden,
wie zum Beispiel Methylmagnesiumbromid, i-Propylmagnesiumchlorid,
t-Butylmagnesiumchlorid und dergleichen und Magnesiumamide, wie
zum Beispiel Magnesiumchloriddiisopropylamid, Magnesiumbromiddiisopropylamid,
Magnesiumiodiddiisopropylamid, Magnesiumchloriddicyclohexylamid
und Dergleichen.
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Als
Vorbehandlung des Hydroxybuttersäurederivates
ist eine Vorbehandlung einer Mischlösung des Hydroxybuttersäurederivates
und des Essigsäureesterderivates
zulässig.
Nach dieser Vorbehandlung kann die Reaktion vorteilhaft durchgeführt werden,
indem die Base, wie zum Beispiel ein Lithiumamid, wie zum Beispiel
Lithiumamid, Lithiumdiisopropylamid, Lithiumdicyclohexylamid oder
Lithiumhexamethyldisilylazid, oder ein Magnesiumamid, oder eine
Lösung
der Base tropfenweise zugegeben wird.
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Der
Anteil der Base zur Verwendung bei der Vorbehandlung beträgt 0,01
bis 3 Moläquivalente
und bevorzugt 0,5 bis 1,5 Moläquivalente,
bezogen auf das Hydroxybuttersäurederivat.
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Der
Anteil der Magnesiumverbindung zur Verwendung bei der Vorbehandlung
beträgt
0,1 bis 10 Moläquivalente
und bevorzugt 0,5 bis 1,5 Moläquivalente,
bezogen auf das Hydroxybuttersäurederivat.
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Der
Anteil der magnesiumhaltigen Base zur Verwendung bei der Vorbehandlung
beträgt
0,01 bis 3 Moläquivalente
und bevorzugt 0,5 bis 1,5 Moläquivalente,
bezogen auf das Hydroxybuttersäurederivat.
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Der
Anteil der Base, der nach der Vorbehandlung umgesetzt werden soll,
beträgt
1 bis 20 Moläquivalente
und bevorzugt 2 bis 8 Moläquivalente,
bezogen auf das Hydroxybuttersäurederivat.
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So
kann dieser Schritt (1) vorteilhaft durchgeführt werden, indem das Hydroxybuttersäurederivat
zuerst mit einer Base und einem Magnesiumderivat behandelt und dann
mit einer Base in der Gegenwart eines Essigsäureesterderivates umgesetzt
wird.
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Als
Alternative kann das Hydroxybuttersäurederivat mit einem Grignard-Reagenz vorbehandelt
und dann mit einem Enolat umgesetzt werden, das hergestellt wurde,
indem ein Metall mit einer Wertigkeit von 0 mit einem Essigsäureesterderivat
umgesetzt wurde.
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Nach
Vervollständigung
der Reaktion in Schritt (1) kann das Reaktionsprodukt aus der Reaktionsmischung
durch übliche
Nachbehandlung isoliert werden. Zum Beispiel wird die Reaktionsmischung
nach Vervollständigung
der Reaktion mit der üblichen
anorganischen oder organischen Säure,
wie zum Beispiel Salz säure,
Schwefelsäure,
Salpetersäure,
Essigsäure
oder Zitronensäure,
gemischt und die Mischung dann mit dem üblichen Extraktionslösungsmittel,
wie zum Beispiel Ethylacetat, Diethylether, Methylenchlorid, Toluol oder
Hexan, extrahiert. Aus dem erhaltenen Extrakt wird das Reaktionslösungsmittel
und das Extraktionslösungsmittel
durch Erhitzen unter verringertem Druck abdestilliert und damit
die Zielverbindung isoliert. Das so erhaltene Produkt ist eine im
Wesentlichen reine Verbindung, kann aber weiter gereinigt werden
durch eine konventionelle Technik, wie zum Beispiel Umkristallisation,
fraktionierte Destillation, Säulenchromatografie oder
dergleichen.
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Schritt (2)
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In
diesem Schritt wird das Hydroxyoxohexansäurederivat, das in Schritt
(1) erhalten wurde, nämlich ein
(5S)-konfiguriertes Hydroxyoxohexansäurederivat der folgenden allgemeinen
Formel (IV):
wird der Reduktion mit einem
Mikroorganismenstamm unterworfen, wodurch ein (3R,5S)-konfiguriertes
Dihydroxyhexansäurederivat
der folgenden allgemeinen Formel (V) erhalten wird
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Im
Fall der stereoselektiven Reduktion der Carbonylgruppe eines solchen
Hydroxyoxohexansäurederivates
ist die Technik allgemein anerkannt, bei der die Reduktionsreaktion
mit einem Reduktionsmittel der Hydridserie, wie zum Beispiel Natriumborhydrid,
in der Gegenwart eines Alkylborans bei besonders tiefer Temperatur
durchgeführt
wird (zum Beispiel US-Patent 5 278 313).
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Im
Rahmen der Erfindung wurde eine mikrobiologische Reduktionstechnologie
entwickelt, durch die ein Hydroxyoxohexansäurederivat bei geringen Kosten
mit guter Stereoselektivität
bei einer nicht besonders tiefen Temperatur reduziert werden kann.
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Die
Mikroorganismen, die in der Lage sind, ein Hydroxyoxohexansäurederivat
zu einem Dihydroxyhexansäurederivat
zu reduzieren und für
diesen Schritt (2) verwendet werden, können durch das im Folgenden beschriebene
Verfahren ausgewählt
werden. Zum Beispiel wird ein 500 ml fassender Sakaguchi-Kolben
mit 50 ml eines Mediums A (pH-Wert 6,5), das 5% Glucose, 0,5% Pepton,
0,2% Kaliumdihydrogenphosphat, 0,1% Dikaliumhydrogenphosphat und
0,02% Magnesiumsulfat und 0,1% Hefeextrakt umfasst, beschickt. Nach
der Sterilisation wird der Kolben mit einem Mikroorganismenstamm
geimpft und unter Rühren
bei 30°C
2 bis 3 Tage bebrütet.
Die Zellen werden durch Zentrifugieren geerntet und in 25 ml einer
Phosphatpufferlösung
dispergiert, die 0,1 bis 0,5% t-Butyl(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
und 5% Glucose enthält,
und die sich ergebendes Suspension wird in einem 500 ml fassenden
Sakaguchi-Kolben bei 30°C
2 bis 3 Tage lang geschüttelt.
Nach Vervollständigen
der Umwandlungsreaktion wird die Reaktionsmischung mit einem Volumen Ethylacetat
extrahiert und das Extrakt durch Hochleistungsflüssigchromatografie [Säule: Nacalai-Tesque,
Cosmosil 5CN-R (4,6 mm × 250
mm), Laufmittel 1 mmol Phosphorsäure/Wasser
Acetonitril = 5:1, Strömungsgeschwindigkeit
0,7 ml/min., Nachweis bei 210 nm, Säulentemperatur 30°C, Laufzeit
[t-Butyl (3S,5S)-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat: 12,5 min.; t-Butyl-(3R,5S)-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat:
13,5 min., t-Butyl-(55)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat:
17 min.]] auf t-Butyl-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat untersucht.
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Der
Bakterienstamm, der in der Lage ist ein Hydroxyoxohexansäurederivat
zu ein einem Dihydroxyhexansäurederivat
zu reduzieren und in Schritt (2) verwendet werden kann, kann ausgewählt werden
durch das im Folgenden beschriebene Verfahren. Zum Beispiel wird
ein großes
Reagenzglas mit 7 ml Medium B (pH-Wert 7,0) beschickt, das 1% Fleischextrakt,
1% Polypepton, 0,5% Hefeextrakt und 0,5% Glucose umfasst. Nach Sterilisieren
wird das Reagenzglas mit einem zu prüfenden Stamm geimpft und bei
30°C einen
halben Tag lang eine Schüttelkultur
durchgeführt.
Die Zellen werden durch Zentrifugieren geerntet und in 0,5 ml einer Phosphatpufferlösung suspendiert,
die 0,1 bis 0,5% t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
und Glucose enthält.
Diese Suspension wird in einem 10 ml fassenden Reagenzglas mit Stopfen
bei 30°C
1 bis 2 Tage lang geschüttelt.
Nach Vervollständigung
der Umwandlungsreaktion wird die Reaktionsmischung extrahiert, indem
ein Volumen Ethylacetat zugegeben wird, und der Extrakt durch Hochleistungsflüssigchromatografie
auf t-Butyl-6-chlor-3,
5-dihydroxyhexanoat untersucht.
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Als
Mikroorganismenstämme,
die zur Durchführung
der Erfindung verwendet werden können,
können unter
anderem solche genannt werden, die zu folgenden Arten gehören Hormoascus,
Candida, Cryptococcus, Debaryomyces, Geotrichum, Kuraishia, Hansenulla,
Kluyveromyces, Pichia, Yamadazyma, Rhodotorula, Saccharomyces, Schizoblastosporon
und Zygosaccharomyces. Insbesondere können unter anderem solche Stämme verwendet
werden, wie zum Beispiel Hormoascus platypodis IF01471, Candida
catenulata IF00745, Candida diversa IF01019, Candida fructus IF01581,
Candida glaebosa IF01353, Candida guilliermondii IF00454, Cryptococcus
humicola IF00760, Candida intermedia IF00761, Candida magnoliae
IF00705, Candida musae IF01582, Candida pinto-lopesii var. pintolopenii IF00729, Candida
pinus IF00741, Candida sake IF00435, Candida sonorensis IF010027,
Candida tropicalis IF01401, Cryptococcus laurentii IF00609, Cryptococcus
tarreus IF00727, Debaryomyces hansenii var. fabryi IF00058, Geotrichum
eriense ATCC22311, Kuraishia capsulata IF00721, Kluyveromyces marxianus
IF00288, Pichia bovis IF01886, Yamadazyma haplophila IF00947, Pichia
membranaefaciens IF00458, Rhodotorula glutinis IF01099, Saccharomyces
cerevisiae IF00718, Schizoblastosporon kobayasii IF01644, Candida
claussenii IF00759, Debaryomyces robertsii IF01277 und Zygosaccharomyces
rouxii IF00493. Diese Mikroorganismen können im Allgemeinen kostenlos oder
gegen Bezahlung aus Kultursammlungen erhalten werden, die leicht
erhältlich
sind. Oder sie können
aus der Natur isoliert werden. Darüber hinaus können diese
Mikroorganismen einer Mutation unterworfen werden, um Stämme abzuleiten,
die günstigere
Eigenschaften für
die vorliegende Reaktion aufweisen.
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Während die
Mikroorganismen, die für
die Erfindung verwendet werden können,
Bakterien der Arten Brevibacterium, Corynebacterium und Rhodococcus
einschließen,
können
unter anderem insbesondere die folgenden Bakterienstämme verwendet
werden. Brevibacterium stationis IF012144, Corynebacterium ammoniagenes
IF012072, Corynebacterium flavescens IF014136, Corynebacterium glutamicum
ATCC13287, Rhodococcus erythropolis IAM1474. Diese Mikroorganismen
können
im Allgemeinen kostenlos oder gegen Bezahlung aus Kultursammlungen
erhalten werden, die leicht erhältlich
sind. Oder sie können
aus der Natur isoliert werden. Darüber hinaus können diese
Mikroorganismen einer Mutation unterworfen werden, um Stämme abzuleiten,
die günstigere
Eigenschaften für
die vorliegende Reaktion aufweisen.
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Bei
der Kultivierung der vorstehend genannten Mikroorganismenstämme wird
von den Mikroorganismen im Allgemeinen jede beliebige Nahrungsquelle
ausgenutzt. Zum Beispiel kann als Kohlenstoffquelle Folgendes verwendet
werden Verschiedene Zucker, wie zum Beispiel Glucose, Sucrose, Maltose
und dergleichen; organische Säuren,
wie zum Beispiel Milchsäure,
Essigsäure,
Zitronensäure,
Propionsäure
und Dergleichen; Alkohole, wie zum Beispiel Ethanol, Glycerol und
dergleichen; Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Paraffin und Dergleichen; Öle, wie
zum Beispiel Sojaöl,
Rapsöl
und Dergleichen; und verschiedene Mischungen daraus. Als Stickstoffquelle
können
eine Vielfalt stickstoffhaltiger Substanzen verwendet werden, wie
zum Beispiel unter anderem Ammoniumsulfat, Ammoniumphosphat, Harnstoff,
Hefeextrakt, Fleischextrakt, Pepton und Cornsteeb-Likör. Das Kulturmedium
kann weiter mit anorganischen Salzen, Vitaminen und anderen Nahrungsmitteln
versetzt werden.
-
Mikroorganismenkulturen
können
im Allgemeinen unter Routinebedingungen durchgeführt werden, zum Beispiel 10
bis 96 Stunden lang in einem pH-Wertbereich
von 4,0 bis 9,5 bei einer Temperatur von 20°C bis 45°C unter aerobischen Bedingungen.
Indem man einen Mikroorganismenstamm auf das Hydroxyoxohexansäurederivat
einwirken lässt,
kann die erhaltene Kulturbrühe
im Allgemeinen so wie sie ist zur Reaktion gegeben werden, aber
es kann auch ein Konzentrat der Brühe eingesetzt werden. Darüber hinaus
können,
für den
Fall, dass der Verdacht besteht, dass irgendeine Komponente in der
Kulturbrühe
die Reaktion nachteilig beeinflusst, die Zellen nach Abtrennung
zum Beispiel durch Zentrifugieren der Brühe als solche oder nach weiterer
Verarbeitung verwendet werden.
-
Das
Produkt, das nach der beschriebenen, weiteren Verarbeitung verfügbar ist,
ist nicht besonders eingeschränkt,
aber es können
folgende Produkte erwähnte
werden Getrocknete Zellen, die erhalten werden können durch Entwässerung
mit Aceton oder Diphosphorpentoxid oder durch Trocknen über einem
Trocknungsmittel oder mit der Gebläseluft aus einem Lüfter; das
Produkt einer Oberflächenbehandlung;
das Produkt aus einer bakteriolytischen Enzymbehandlung; immobilisierte
Zellen; und zellfreie Extrakte, die aus zerstörten Zellen erhältlich sind.
Noch eine weitere Alternative umfasst die Reinigung des Enzyms,
das eine chirale Reduktionsreaktion katalysiert, aus der Kulturbrühe und das
Einsetzten des gereinigten Enzyms.
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Bei
der Durchführung
der Reduktionsreaktion kann das Substrat Hydroxyoxohexansäurederivat
auf einmal zu Beginn der Reaktion oder in mehreren Schüben im Verlaufe
der Reaktion zugegeben werden.
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Die
Reaktionstemperatur liegt im Allgemeinen zwischen 10°C und 60°C und bevorzugt
zwischen 20°C und
40°C, und
der pH-Wert der Reaktion beträgt
2,5 bis 9 und bevorzugt 5 bis 9.
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Die
Konzentration der Mikroben im Reaktionssystem kann angemessen ausgewählt werden
gemäß der Fähigkeit
des Stammes, das Substrat zu reduzieren. Die Substratkonzentration
des Reaktionssystems beträgt
bevorzugt 0,01 bis 50% (w/v) und weiter bevorzugt 0,1 bis 30%.
-
Die
Reaktion wird im Allgemeinen unter Schütteln oder Belüftung und
Rühren
durchgeführt.
Die Reaktionszeiteinstellungen werden gemäß der Substratkonzentration,
der Konzentration der Mikroben und anderer Reaktionsbedingungen
ausgewählt.
Es ist im Allgemeinen bevorzugt, verschiedene Bedingungen so einzustellen,
dass die Reaktion in 2 bis 168 Stunden vollständig abgelaufen ist.
-
Um
die Reduktionsreaktion zu beschleunigen, kann vorteilhaft eine Energiequelle,
wie zum Beispiel Glucose oder Ethanol, in einer Menge von 1 bis
30% zur Reaktionsmischung gegeben werden. Darüber hinaus kann die Reaktion
beschleunigt werden, indem ein Coenzym, wie zum Beispiel reduziertes
Nicotinamidadenindinucleotid (NADH) oder reduziertes Nicotinamidadenindinucleotidphosphat
(NADPH), zugegeben wird, das dafür
bekannt ist, im Allgemeinen für
biologische Reduktionssysteme im Allgemeinen erforderlich zu sein.
So kann ein solches Coenzym direkt zur Reaktionsmischung gegeben
werden, oder alternativ können
ein Reaktionssystem, das NADH oder NADPH entstehen lässt, und
eine oxidierte Form des Coenzyms gemeinsam zur Reaktionsmischung
gegeben werden. Zum Beispiel kann ein Reaktionssystem eingesetzt
werden, bei dem Formatdehydrogenase NAD zu NADH reduziert, während aus
Ameisensäure
Kohlendioxid und Wasser gebildet werden, oder ein Reaktionssystem,
bei dem Glucosedehydrogenase NAD oder NADP zu NADH oder NADPH reduziert,
während
Gluconsäurelacton
aus Glucose gebildet wird. Es ist auch nützlich, ein ober flächenaktives
Mittel, wie zum Beispiel Triton (Nacalai-Tesque), Span (Kanto Chemical)
oder Tweet (Nacalai-Tesque), zum Reaktionssystem zuzugeben. Weiter
kann, um die Inhibierung der Reaktion durch das Substrat und/oder
das Reduktionsprodukt Alkohol zu verhindern, ein wasserunlösliches,
organisches Lösungsmittel, wie
zum Beispiel Ethylacetat, Buhylacetat, Isopropylether, Toluol oder
dergleichen zum Reaktionssystem gegeben werden. Darüber hinaus
kann zur Verbesserung der Löslichkeit
des Substrates ein wasserlösliches,
organisches Lösungsmittel,
wie zum Beispiel Methanol, Ethanol, Aceton, Tetrahydrofuran oder
Dimethylsulfoxid, zugegeben werden.
-
Das
Reduktionsprodukt, das Dihydroxyhexansäurederivat, kann direkt aus
der Kulturbrühe
isoliert werden oder aus isolierten Zellen durch Extraktion mit
einem Lösungsmittel,
wie zum Beispiel Ethylacetat, Toluol oder dergleichen, isoliert
werden, worauf das Lösungsmittel
entfernt wird. Das Produkt kann durch Umkristallisation, Kieselgelsäulenchromatografie
oder ähnliche
Verfahrensweisen weiter gereinigt werden, wodurch das Dihydroxyhexansäurederivat
mit höherer
Reinheit bereitgestellt wird.
-
Schritt (3)
-
In
diesem Schritt wird das (3R,5S)-konfigurierte Dihydroxyhexansäurederivat,
das in Schritt (2) erhalten wurde, nämlich die Verbindung der folgenden
allgemeinen Formel (V):
einer bekannten Acetalisierungsreaktion
unterworfen, zum Beispiel der Behandlung mit einem Acetalisierungsmittel
in der Gegenwart eines Säurekatalysators,
um ein (4R,6S)-konfiguriertes Halogenmethyldioxanylessigsäurederivat
der folgenden, allgemeinen Formel (VI) zu erhalten.
-
-
Als
Acetalisierungsmittel, das in diesem Schritt (3) verwendet werden
kann, können
erwähnt
werden Ketone, Aldehyde, Alkoxyalkane und Alkoxyalkene. Als spezifische
Beispiele dieser Ketone, Aldehyde, Alkoxyalkane und Alkoxyalkene,
können
Aceton, Cyclohexanon, Formaldehyd, Benzaldehyd, Dimethoxymethan, 2,2-Dimethoxypropan,
2-Methoxypropen, 1,1-Dimethoxycyclohexan und Dergleichen. Die bevorzugten
Acetalisierungsmittel sind Aceton, 2-Methoxypropen und 2,2-Dimethoxypropan.
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Die
Menge des Acetalisierungsmittels, das in Schritt (3) verwendet wird,
beträgt
bevorzugt 1 bis 10 Moläquivalente
und weiter bevorzugt 1 bis 5 Moläquivalente,
bezogen auf das Dihydroxyhexansäurederivat.
Zur Beschleunigung der Reaktion kann das Acetalisierungsmittel als
Reaktionslösungsmittel
verwendet werden.
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Der
Säurekatalysator,
der in Schritt (3) verwendet werden kann, ist eine Lewissäure oder
eine Brønstedsäure. Als
Lewissäure
oder Brønstedsäure, die
vorstehend erwähnt
wurden, können
erwähnt
werden Lewissäuren
wie zum Beispiel Aluminiumtrichlorid, Bortrifluorid, Zinkdichlorid,
Zinntetrachlorid und Dergleichen; Carbonsäuren, wie zum Beispiel Oxalsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Benzoesäure, Trifluoressigsäure und
Dergleichen; Sulfonsäuren,
wie zum Beispiel Methansulfonsäure,
p-Toluolsulfonsäure,
Camphersulfonsäure,
Pyridinium-p-toluolsulfonat und Dergleichen; und anorganische Säuren, wie
zum Beispiel Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure und
Borsäure.
Bevorzugt sind p-Toluolsulfonsäure, Camphersulfonsäure und Pyridinium-p-toluolsulfonat.
-
Die
Menge des Säurekatalysators,
der in Schritt (3) verwendet werden soll, beträgt bevorzugt 0,001 bis 0,5
Moläquivalente
und weiter bevorzugt 0,005 bis 0,1 Moläquivalente, bezogen auf das
Dihydroxyhexansäurederivat.
-
Die
Reaktion in Schritt (3) kann in Abwesenheit eines Lösungsmittels
durchgeführt
werden, aber es können
verschiedene organische Lösungsmittel
als Reaktionslösungsmittel
verwendet werden. Als solches organisches Lösungsmit tel können unter
anderem erwähnt
werden Lösungsmittel
der Kohlenwasserstoffserie, wie zum Beispiel Benzol, Toluol, Cyclohexan
und Dergleichen; Lösungsmittel
der Etherserie, wie zum Beispiel Diethylether, Tetrahydrofuran,
1,4-Dioxan, Methyl-t-butylether,
Dimethoxyethan und Dergleichen; Lösungsmittel der Esterserie,
wie zum Beispiel Ethylacetat, Butylacetat und Dergleichen; Lösungsmittel
der Ketonserie, wie zum Beispiel Aceton, Methylethylketon und Dergleichen;
halogenhaltige Lösungsmittel,
wie zum Beispiel Methylenchlorid, Chloroform, 1,1,1-Trichlorethan
und Dergleichen; stickstoffhaltige Lösungsmittel, wie zum Beispiel
Dimethylformamid, Acetamid, Formamid, Acetonitril und Dergleichen;
und aprotische, polare Lösungsmittel,
wie zum Beispiel Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon, Hexamethylphosphorsäuretriamid
und Dergleichen. Diese organischen Lösungsmittel können jeweils
einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Spezies verwendet
werden. Die bevorzugten Lösungsmittel
sind Toluol, Aceton, Methylenchlorid, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid,
Acetamid, Formamid, Acetonitril, Dimethylsulfoxid und N-Methylpyrrolidon.
-
Die
Reaktionstemperatur in Schritt (3) beträgt –20°C bis +100°C und bevorzugt 0°C bis 50°C.
-
Nach
Vervollständigung
der Reaktion in Schritt (3) kann das Produkt durch Routinenachbehandlung aus
der Reaktionsmischung isoliert werden. Eine typische Nachbehandlung
umfasst, dass nach Vervollständigung
der Reaktion Wasser zur Reaktionsmischung gegeben wird, eine Extraktion
unter Verwendung eines üblichen
Extraktionslösungsmittels,
wie zum Beispiel Ethylacetat, Diethylether, Methylenchlorid, Toluol
oder Hexan, durchgeführt
wird und schließlich
das Reaktionslösungsmittel
und das Extraktionslösungsmittel
vom Extrakt zum Beispiel durch Destillation unter Erhitzen bei verringertem
Druck entfernt wird, um das Zielprodukt zu erhalten. Eine alternative
Nachbehandlung umfasst, dass das Reaktionslösungsmittel durch Erhitzen
bei verringertem Druck sofort nach der Reaktion abdestilliert und
dann die gleiche Prozedur wie vorstehend beschrieben durchgeführt wird.
Das so erhaltene Zielprodukt ist im Wesentlichen rein, kann aber
durch eine übliche
Verfahrensweise, wie zum Beispiel Umkristallisation, fraktionierte
Destillation oder Chromatographie, weiter gereinigt werden.
-
In
der Verbindung, die so in Schritt (3) erhalten wird, das heißt, in einem
Halogenmethyldioxanylessigsäurederivat
mit der folgenden allgemeinen Formel (VI)
stellen R
4 und
R
5 jeweils unabhängig von einander Wasserstoff,
eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe
mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis
12 Kohlenstoffatomen dar, wobei sie unter anderem Methyl, Ethyl,
t-Butyl, Hexyl, Phenyl, Benzyl und p-Methoxybenzyl einschließen. Unter
diesen ist Methyl bevorzugt.
-
R4 und R5 können miteinander
verknüpft
sein, wobei sie einen Ring bilden; R4 und
R5 können
zum Beispiel einen Cyclopentanring, einen Cyclohexanring, einen
Cycloheptanring oder einen Benzocyclopentanring miteinander bilden,
wodurch ein Spirosystem mit dem 1,3-Dioxanring gebildet wird.
-
Schritt (4)
-
In
diesem Schritt wird die Verbindung, die in Schritt (3) erhalten
wurde, nämlich
ein (4R,6S)-konfiguriertes Halogenmethyldioxanylessigsäurederivat
der folgenden allgemeinen Formel (VI):
mit einem Acyloxylierungsmittell
umgesetzt, wodurch ein (4R,6S)-konfiguriertes Acyloxymethyldioxanylessigsäurederivat
der folgenden allgemeinen Formel (VII) bereitgestellt wird
-
In
der vorstehend genannten Formel kann R3 ein
Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen,
eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe
mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellen, die insbesondere unter
anderem einschließen
Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl,
n-Butyl, t-Butyl, n-Octyl, Phenyl, Naphthyl, p-Methoxyphenyl und
p-Nitrobenzyl. Von diesen Gruppen ist Methyl besonders bevorzugt.
-
Als
Acyloxylierungsmittel zur Verwendung in Schritt (4) können quartäre Ammoniumsalze
von Carbonsäuren
erwähnt
werden, welche die folgende, allgemeine Formel (XI) aufweisen
-
Hier
stellen R11, R12,
R13 und R14 unabhängig voneinander
eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe
mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis
12 Kohlenstoffatomen dar, so dass unter anderem Methyl, Ethyl, n-Propyl,
i-Propyl, n-Butyl, t-Butyl, n-Octyl, Phenyl, Naphthyl, p-Methoxyphenyl und
p-Nitrobenzyl eingeschlossen sind. Unter diesen ist n-Butyl bevorzugt.
-
Die
eingesetzte Menge der quartären
Ammoniumsalze der Carbonsäuren
beträgt
1 bis 5 Moläquivalente
und bevorzugt 1 bis 3 Moläquivalente,
bezogen auf das Halogenmethyldioxanylessigsäurederivat.
-
Neben
den quartären
Ammoniumsalzen von Carbonsäuren
kann zum Beispiel auch eine Mischung von quartären Ammoniumsalzen der folgenden
allgemeinen Formel (XII):
und einem Carbonsäuresalz
der folgenden allgemeinen Formel (XIII):
in gleicher Weise als Acyloxylierungsmittel
in Schritt (4) eingesetzt werden.
-
Die
Acyloxylierungsreaktion unter Verwendung der vorstehend genannten
Mischung eines quartären Ammoniumsalzes
und eines Carbonsäuresalzes
stellt eine Syntheseroute dar, die nicht die teuren, quartären Ammoniumsalze
von Carbonsäuren
erfordert, sondern nur die Verwendung eines weniger teuren, quartären Ammoniumsalzes
in kleinerer Menge, und stellt eine neue Reaktionstechnologie dar,
die im Rahmen der Erfindung entwickelt wurde.
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Bei
dem vorstehend genannten, quartären
Ammoniumsalz können
R15, R16, R17 und R18 unabhängig voneinander
eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe
mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis
12 Kohlenstoffatomen darstellen, so dass unter anderem Methyl, Ethyl, n-Propyl,
i-Propyl, n-Butyl, t-Butyl, n-Octyl, Phenyl, Naphthyl, p-Methoxyphenyl
und p-Nitrobenzyl eingeschlossen sind. Bevorzugt ist n-Butyl.
-
X5 kann zum Beispiel ein Halogenatom, eine
Hydroxylgruppe oder eine Acyloxygruppe darstellen. Insbesondere
können
Chlor, Brom, Iod, Hydroxy, Acetoxy, Butyloxy, Benzyloxy, Trifluoracetoxy
und dergleichen erwähnt
werden und unter diesen sind Chlor, Brom, Hydroxy und Acetoxy bevorzugt.
Von diesen sind Chlor oder Brom weiter bevorzugt.
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Die
eingesetzte Menge des quartären
Ammoniumsalzes beträgt
0,05 bis 2 Moläquivalente,
bevorzugt nicht mehr als eine katalytische Menge oder genauer gesagt
0,1 bis 0,9 Moläquivalente,
bezogen auf das Halogenmethyldioxanylessigsäurederivat.
-
Im
vorstehend genannten Carbonsäuresalz
kann R3 zum Beispiel darstellen: Ein Wasserstoffatom, eine
Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit
6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis 12
Kohlenstoffatomen dar, so dass unter anderem Wasserstoff, Methyl,
Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, t-Butyl, n-Octyl, Phenyl, Naphthyl,
p-Methoxyphenyl und p-Nitrobenzyl eingeschlossen werden. Unter diesen
ist Methyl bevorzugt.
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M
stellt ein Alkalimetall oder Erdalkalimetall dar und schließt deshalb
unter anderem Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium und Barium
ein. Die bevorzugten Metalle sind Natrium und Kalium.
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Das
Symbol n stellt eine ganze Zahl von 1 oder 2 dar, abhängig von
der Wertigkeit von M.
-
Die
eingesetzte Menge des Carbonsäuresalzes
beträgt
1 bis 15 Moläquivalente
und bevorzugt 1 bis 5 Moläquivalente,
bezogen auf das Halogenmethyldioxanylessigsäurederivat.
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Die
bevorzugten Kombinationen von X5 im quartären Ammoniumsalz
mit M im Carbonsäuresalz
sind die Kombination aus Chlor für
X5 im quartären Ammoniumsalz mit Natrium
für M im
Carbonsäuresalz
und die Kombination aus Brom für
X5 im quartären Ammoniumsalz und Kalium
für M im
Carbonsäuresalz.
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Für die Reaktion
in Schritt (4) können
verschiedene organische Lösungsmitteln
als Reaktionslösungsmittel
verwendet werden. Als solche organische Lösungsmittel können erwähnt werden
Lösungsmittel
der Kohlenwasserstoffserie, wie zum Beispiel Benzol, Toluol, Cyclohexan
und dergleichen; Lösungsmittel
der Etherserie, wie zum Beispiel Diethylether, Tetrahydrofuran,
1,4-Dioxan, Methylt-butylether, Dimethoxyethan und dergleichen;
Lösungsmittel
der Esterserie, wie zum Beispiel Ethylacetat, Butylacetat und Dergleichen;
halogenhaltige Lösungs mittel,
wie zum Beispiel Methylenchlorid, Chloroform, 1,1,1-Trichlorethan
und dergleichen; stickstoffhaltige Lösungsmittel, wie zum Beispiel
N,N-Dimethylformamid, Acetamid, Formamid, Acetonitril und Dergleichen;
und aprotische, polare Lösungsmittel,
wie zum Beispiel Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon, Hexamethylphosphorsäuretriamid
und dergleichen. Diese Lösungsmittel
können
jeweils einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Spezies verwendet
werden. Die bevorzugten Lösungsmittel
sind stickstoffhaltige Lösungsmittel,
wie zum Beispiel N,N-Dimethylformamid, Acetamid, Formamid, Acetonitril
und Dergleichen; und aprotische, polare Lösungsmittel, wie zum Beispiel
Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon, Hexamethylphosphorsäuretriamid
und dergleichen.
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Die
Reaktionstemperatur in Schritt (4) beträgt 0°C bis 200°C und bevorzugt 50°C bis 150°C.
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Nach
Vervollständigung
der Reaktion in Schritt (4) kann das Produkt durch Routinenachbehandlung aus
der Reaktionsmischung isoliert werden. Eine typische Nachbehandlung
umfasst, dass nach Vervollständigung
der Reaktion Wasser zur Reaktionsmischung gegeben wird, eine Extraktion
unter Verwendung eines üblichen
Extraktionslösungsmittels,
wie zum Beispiel Ethylacetat, Diethylether, Methylenchlorid, Toluol,
Hexan oder Heptan, durchgeführt
wird und schließlich
das Reaktionslösungsmittel
und das Extraktionslösungsmittel vom
Extrakt zum Beispiel durch Destillation unter Erhitzen bei verringertem
Druck entfernt wird, um das Zielprodukt zu erhalten. Eine alternative
Nachbehandlung umfasst es, dass das Reaktionslösungsmittel durch Erhitzen
bei verringertem Druck sofort nach der Reaktion abdestilliert und
dann die gleiche Prozedur wie vorstehend beschrieben durchgeführt wird.
Das so erhaltene Zielprodukt ist im Wesentlichen rein, kann aber
durch eine übliche
Verfahrensweise, wie zum Beispiel Umkristallisation, fraktionierte
Destillation oder Chromatographie, weiter gereinigt werden.
-
Schritt (5)
-
In
diesem Schritt wird die Verbindung, die in Schritt (4) erhalten
wurde, nämlich
ein (4R,6S)-konfiguriertes Acyloxymethyldioxanylessigsäurederivat
der folgenden, allgemeinen Formel (VII):
der Solvolyse in der Gegenwart
einer Base gemäß einem
bekannten Verfahren unterworfen, zum Beispiel, um das entsprechende,
(4R,6S)-konfigurierte Hydroxymethyldioxanylessigsäurederivat
der folgenden allgemeinen Formel (I) bereitzustellen
-
Als
Base, die für
diese Solvolyse in Schritt (5) verwendet werden kann, können sowohl
anorganische als auch organische Basen erwähnt werden, wie zum Beispiel
Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat,
Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Calciumhydroxid, Lithiumhydroxid,
Bariumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Natriumacetat, Kaliumacetat,
Ammoniak, Triethylamin, Pyridin, Piperidin, N,N-Dimethylaminopyridin
und Dergleichen. Die bevorzugte Base ist Kaliumcarbonat.
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Die
eingesetzte Menge der Base in dieser Reaktion beträgt 0,001
bis 5 Äquivalente
und bevorzugt 0,01 bis 1,0 Äquivalente
relativ zum Acyloxymethyldioxanylessigsäurederivat.
-
Die
Solvolysereaktion in Schritt (5) wird in Wasser oder einem protischen,
organischen Lösungsmittel oder
in einer Mischung aus entweder Wasser oder einem protischen, organischen
Lösungsmittel
mit einem aprotischen, organischen Lösungsmittel durchgeführt. Als
das protische, organische Lösungsmittel,
das vorstehend erwähnt
wurde, können
Lösungsmittel
der Alkoholserie, wie zum Beispiel Methanol, Ethanol, Butanol, Isopropylalkohol,
Ethylenglycol, Methoxyethanol und Dergleichen, und Lösungsmittel
der Aminserie, wie zum Beispiel Diethylamin, Pyrrolidin, Piperidin
und Dergleichen, genannt werden. Als das aprotische, organische Lösungsmittel,
das vorstehend erwähnt
wurde, können
genannt werden Lösungsmittel
der Kohlenwasserstoffserie, wie zum Beispiel Benzol, Toluol, Cyclohexan
und Dergleichen; Lösungsmittel
der Etherserie, wie zum Beispiel Diethylether, Tetrahydrofuran,
1,4-Dioxan, Methyl-t-butylether, Dimethoxyethan und Dergleichen; Lösungsmittel
der Esterserie, wie zum Beispiel Ethylacetat, Butylacetat und Dergleichen;
Lösungsmittel
der Ketonserie, wie zum Beispiel Aceton, Methylethylketon und Dergleichen;
halogenhaltige Lösungsmittel,
wie zum Beispiel Methylenchlorid, Chloroform, 1,1,1-Trichlorethan
und Dergleichen; stickstoffhaltige Lösungsmittel, wie zum Beispiel
Dimethylformamid, Acetonitril und Dergleichen; und aprotische, polare
Lösungsmittel,
wie zum Beispiel Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon, Hexamethylphosphorsäuretriamid
und Dergleichen.
-
Das
bevorzugte Reaktionslösungsmittel
schließt
Wasser, Methanol und Ethanol ein.
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Die
Reaktionstemperatur in Schritt (5) beträgt –20°C bis 100°C und bevorzugt –10°C bis 50°C.
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Nach
Vervollständigung
der Reaktion kann das Reaktionsprodukt durch Routinenachbehandlung
aus der Reaktionsmischung isoliert werden. Eine typische Nachbehandlung
umfasst, dass am Ende der Reaktion Wasser zur Reaktionsmischung
gegeben wird, eine Extraktion des Reaktionsproduktes unter Verwendung
eines üblichen
Extraktionslösungsmittels,
wie zum Beispiel Ethylacetat, Diethylether, Methylenchlorid, Toluol oder
Hexan, durchgeführt
wird und schließlich
das Reaktionslösungsmittel
und das Extraktionslösungsmittel vom
Extrakt zum Beispiel durch Destillation unter Erhitzen bei verringertem
Druck entfernt wird, um das Zielprodukt zu erhalten. Eine alternative
Nachbehandlung umfasst, dass das Reaktionslösungsmittel durch Erhitzen
bei verringertem Druck sofort nach der Reaktion abdestilliert und
dann die gleiche Prozedur wie vorstehend beschrieben durchgeführt wird.
Das so erhaltene Zielprodukt ist im Wesentlichen rein, kann aber
durch eine übliche
Verfahrensweise, wie zum Beispiel Umkristallisation, fraktionierte
Destillation oder Chromatographie, weiter gereinigt werden.
-
Geeignetste
Ausführungsform
der Erfindung
-
Die
folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegenden Erfindung
detaillierter, sind aber nicht dazu gedacht, um den Umfang der Erfindung
festzulegen.
-
Beispiel 1
-
t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
-
Unter
Argongas wurden 3,34 g (33 mmol) Diisopropylamin unter konstantem
Rühren
tropfenweise zu 16,7 g (30 mmol) n-Butylmagnesiumchlorid in Toluol/Tetrahydrofuran
(Gewichtsverhältnis
= 12,5) (1,8 mol/kg) bei 40°C
gegeben, um ein Magnesiumchloriddiisopropylamidlösung herzustellen.
-
Getrennt
davon wurden 1,0 g (6,0 mmol) Ethyl-(3S)-4-chlor-3-hydroxobutyrat
(japanische Patentanmeldung Nr. 1 723 728) und 1,74 g (15 mmol)
t-Butylacetat in 5,0 ml Dimethoxyethan gelöst und die Lösung unter
Argongas bei 0°C
bis 5°C
gerührt.
Zu dieser Lösung
wurde tropfenweise die vorstehend genannte Magnesiumchloriddiisopropylamidlösung tropfenweise über 3 Stunden
zugegeben und die Mischung weiter bei 20°C 26 Stunden lang gerührt.
-
Unter
Verwendung eines getrennten Gefäßes wurden
7,88 g konzentrierte Salzsäure,
20 g Wasser und 20 ml Ethylacetat unter Rühren miteinander gemischt,
und die vorstehend genannte Reaktionsmischung wurde in diesen Behälter gegossen.
Nach Stehenlassen wurde die organische Schicht abgetrennt, mit gesättigter,
wässriger
Natriumchloridlösung
gewaschen, über
wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel
durch Erhitzen unter verringertem Druck abdestilliert.
-
Der
Rückstand
wurde durch Kieselgelsäulenchromatografie
(Merk, Kieselgel 60, Hexan : Ethylacetat = 80 : 20) gereinigt, wodurch
1,14 g t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
(farbloses Öl)
in einer Ausbeute von 80% erhalten wurden.
1H-NMR
(CDCl3, 400 MHz/ppm): 1,48 (9H, s), 2,84
(1H, dd), 2,91 (1H, dd), 3,05 (1H, bs) , 3,41 (2H, s), 3,55-3,64
(2H, m), 4,28-4,36 (1H, m).
-
Vergleichsbeispiel 1
-
t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
-
In
5,0 ml Tetrahydrofuran wurden 1,0 g (6,0 mmol) Ethyl-(3S)-4-chlor-3-hydroxybuterat
und 2,78 g (24 mmol) t-Butylacetat gelöst, worauf unter Argongas bei
0°C bis
5°C gerührt wurde.
Zu dieser Lösung
wurde eine Tetrahydrofuranlösung,
die 24 mmol Lithiumdiisopropylamid enthielt, tropfenweise im Laufe
von 20 min gegeben und die Mischung weiter bei 5°C bis 20°C 16 h lang gerührt.
-
In
einem getrennten Gefäß wurden
6,31 g konzentrierte Salzsäure,
20 g Wasser und 20 ml Ethylacetat unter Rühren miteinander gemischt,
und die vorstehend genannte Reaktionsmischung wurde in diese Mischung
gegossen. Nach Stehenlassen wurde die organische Schicht abgetrennt,
mit gesättigter,
wässriger
Natriumchloridlösung
gewaschen, über
wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel
durch Erhitzen unter verringertem Druck abdestilliert.
-
Der
Rückstand
wurde durch Kieselgelsäulenchromatografie
(Merk, Kieselge1 60, Hexan : Ethylacetat = 80 : 20) gereinigt, wodurch
86 mg t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
(farbloses Öl)
in einer Ausbeute von 6% erhalten wurden.
-
Beispiel 2
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t-Butyl-(5S)-Ei-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
-
In
10 ml Tetrahydrofuran wurden 3,0 g (18,0 mmol) Ethyl-(3S)-4-chlor-3-hydroxybutyrat, 5,22
g (45 mmol) t-Butylacetat und 6,86 g (72 mmol) Magnesiumchlorid
gelöst
und die Lösung
unter Argon bei 0°C
bis 5°C
gerührt.
Zu der Lösung
wurde eine Tetrahydrofuranlösung,
die 90 mmol Lithiumdiisopropylamid enthielt, tropfenweise über eine
Stunde zugegeben und die Mischung weiter 3 h lang bei 25°C gerührt.
-
In
einem getrennten Behälter
wurden 21,7 g konzentrierte Salzsäure, 30 g Wasser und 30 ml
Ethylacetat unter Rühren
gemischt, und die vorstehend genannte Reaktionsmischung wurde in
diese Mischung gegossen. Nach Stehenlassen wurde die organische
Schicht abgetrennt, zweimal mit Wasser gewaschen und dann das Lösungsmittel
durch Erhitzen unter verringertem Druck abdestil liert, wodurch 5,62
g eines roten Öls erhalten
wurden, das t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat enthielt.
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Dieses Öl wurde
durch Hochleistungsflüssigchromatografie
(Säule
: Nacalai-Tesque,
Cosmosil 5CN-R (4,6 mm × 250
mm), Laufmittel Wasser/Acetonitril = 9/1, Strömungsgeschwindigkeit 1,0 ml/min,
Nachweis bei 210 nm, Säulentemperatur
40°C) analysiert.
Es wurde festgestellt, dass die Reaktionsausbeute 65% betrug.
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Beispiel 3
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t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
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Unter
Argongas wurde eine Lösung,
die aus 26,71 g (264 mmol) Diisopropylamin und 18,8 g Tetrahydrofuran
bestand, tropfenweise zu 150 ml (240 mmol) einer Lösung von
n-Butyllithium (1,6 mol/l) in Hexan gegeben, um Lithiumdiisopropylamidlösung herzustellen.
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In
20 ml Tetrahydrofuran wurden 12,5 g (75 mmol) Ethyl-(3S)-4-chlor-3-hydroxybutyrat
und 17,4 g (150 mmol) t-Butylacetat gelöst, und die sich ergebende
Lösung
wurde unter Argongas bei 0°C
bis 5°C
gerührt.
Zu dieser Lösung
wurden 42,9 g (75 mmol) einer Lösung
aus t-Butylmagnesiumchlorid in Toluol/Tetrahydrofuran (Gewichtsverhältnis 12,5)
(1,8 mol/kg) tropfenweise über
30 min gegeben, und die gesamte Mischung wurde weiter 30 min lang
bei 5°C
gerührt.
Dann wurde die Lithiumdüsopropylamidlösung, die
gemäß vorstehender Beschreibung
hergestellt wurde, tropfenweise über
3 h zugegeben und die sich ergebende Mischung weiter 16 Stunden
lang bei 5°C
gerührt.
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In
einem getrennten Behälter
wurden 60,38 g konzentrierte Salzsäure, 31,3 g Wasser und 50 ml
Ethylacetat unter Rühren
gemischt, und die vorstehend genannte Reaktionsmischung wurde in
diese Mischung gegossen. Nach Stehenlassen wurde die organische
Schicht abgetrennt, zweimal mit Wasser gewaschen und dann das Lösungsmittel
durch Erhitzen unter verringertem Druck abdestilliert, wodurch 22,0
g eines roten Öls erhalten
wurden, das t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat enthielt.
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Gemäß der Analyse
mit Hilfe des Verfahrens, das in Beispiel 2 beschrieben wurde, ergab
sich eine Reaktionsausbeute von 78%.
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Beispiel 4
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t-Butyl-(3R,5S)-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat
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Sakaguchi-Kolben
mit 500 ml Inhalt wurden jeweils mit 50 ml des Mediums A befüllt und
nach Sterilisation jeweils mit einem der Mikrobenstämme, die
in Tabelle 1 ausgewiesen sind, geimpft. Es wurde 2 Tage lang eine
aerobische Schüttelkultur
bei 30°C
durchgeführt.
Aus jeder Kulturbrühe
wurden die Zellen durch Zentrifugieren geerntet und in 25 ml eines
50 millimolaren Phosphatpuffers (pH-Wert 6,5), der 1% t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
(synthetisiert nach dem Verfahren, das in Beispiel 1 beschrieben
ist) und 2% Glucose enthielt, gegeben. Die Suspension wurde in einen
500 ml fassenden Sakaguchi-Kolben
gegeben und bei 30°C
eine Reaktion unter Schütteln
20 h lang durchgeführt.
Nach Vervollständigung
der Reaktion wurde die Reaktionsmischung zweimal mit jeweils einem
Volumen Ethylacetat extrahiert und die Ethylacetatphase durch Hochleistungsflüssigchromatografie
(Säule
Nacalai-Tesque, Cosmosil 5CN-R (4,6 mm × 250 mm), Laufmittel 1 millimolare
Phosphorsäure/H2O Acetonitril = 5:1, Strömungsgeschwindigkeit 0,7 ml/min, Nachweis
bei 210 nm, Säulentemperatur
30°C) auf
Reaktionsgeschwindigkeit und Diastereomerenverhältnis des Produktes t-Butyl-(3R,5S)-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat
untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Beispiel 5
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t-Butyl-(3R,5S)-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat
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Ein
5 l fassender Mini-Jar Fermentationsreaktor, der 31 Medium A enthielt,
wurde mit Candida Magnoliae IF00705 geimpft und bei 30°C mit 0,5
vvm Belüftung
und Rühren
bei 500 U/min 24 Stunden lang bebrütet. Nach Vervollständigung
der Kultivierung wurden 30 g t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
(hergestellt durch das Verfahren, das in Beispiel 1 beschrieben
wurde) und 60 g Glucose zugegeben und die Reaktion 18 h lang durchgeführt, wobei
der pH-Wert mit Hilfe von Natriumhydroxid auf 6,5 gehalten wurde.
Nach Vervollständigung
der Reaktion wurden die Zellen durch Zentrifugieren entfernt und
die überstehende
Lösung zweimal
unter Verwendung von jeweils 1,51 Ethylacetat extrahiert. Die organische
Phase wurde abgetrennt, über
wasserfreiem Natriumsulfat entwässert
und das Lösungsmittel
durch Erhitzen unter verringertem Druck abdestilliert, wodurch 24
g t-Butyl-(3R,5S)-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat als Feststoff isoliert
wurden. Gemäß der Analyse
mit Hilfe des Verfahrens, das in Beispiel 4 beschrieben ist, betrug
das Diastereomerenverhältnis dieses
Produktes (3R,5S)/(3S,5S) = 100/0.
1H-NMR
(CDCl3, 400 MHz/ppm), 1,47 (9H, s), 1,62-1,78
(2H, m), 2,43 (2H, d, J=6,4 Hz), 3,51-3,58 (2H, m), 3,75 (1H, bs),
3,84 (1H, bs), 4,07-4,13 (1H, m), 4,23-4,28 (1H, m).
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Beispiel 6
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t-Butyl-2-[(4R,6S)-6-(chlormethyl)-2,2-dimethyl-1,3-dioxan-4-yl]-acetat
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In
4,0 ml Aceton wurden 1,08 g (4,52 mmol) t-Butyl-(3R,5S)-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat
(synthetisiert durch das Verfahren, das in Beispiel 5 beschrieben
wurde) gelöst,
worauf 0,83 ml (6,8 mmol) 2,2-Dimethoxypropan und 8,6 mg (0,045
mmol) p-Toluolsulfonsäure
in dieser Reihenfolge zugegeben wurden. Die Mischung wurde dann
bei Raumtemperatur 4,5 h lang gerührt, worauf das Reaktionslösungsmittel
und das überschüssige 2,2-Dimethoxypropan
durch Erhitzen unter verringertem Druck abdestilliert wurden. Der
Rückstand wurde
mit 10 ml gesättigtem
Natriumhydrogencarbonat/H2O versetzt und
dreimal mit n-Hexan extrahiert.
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Der
organische Extrakt wurde mit gesättigter,
wässriger
Natriumchloridlösung
gewaschen, über
wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel
durch Erhitzen unter verringertem Druck abdestilliert, wodurch 1,25
g t-Butyl-2-[(4R,6S)-6-(chlormethyl)-2,2-dimethyl-1,3-dioxan-4-yl]-acetat
(farbloses Ol) in einer Ausbeute von 99% erhalten wurden.
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1H-NMR
(CDCl3, 400 MHz/ppm) : 1,25 (1H, dd), 1,39
(3H, s), 1,45 (9H, s), 1,47 (3H, s), 1,77 (1H, dt), 2,33 (1H, dd),
2,46 (1H, dd), 2,40 (1H, dd), 2,51 (1H, dd), 4,03-4,10 (1H, m),
4,25-4,30 (1H, m).
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Beispiel 7
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t-Butyl-2-{(4R,6S)-2,2-dimethyl-6-[(methylcarbonyloxy)-methyl]-1,3-dioxan-4-yl}acetat
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In
10 ml N,N-Dimethylformamid wurden 1,00 g (3,60 mmol) t-Butyl-2-[(4R,6S)-6-(chlormethyl)-2,2-dimethyl-1,3-dioxan-4-yl]-acetat
(synthetisiert durch das Verfahren, das in Beispiel 6 beschrieben
ist), 1,16 g (3,60 mmol) Tetra-n-butylammoniumbromid
und 1,76 g (18,0 mmol) Kaliumacetat suspendiert, und die Suspension
wurde bei 100°C
20 h lang gerührt.
Nach Abkühlen
auf Raumtemperatur wurde die Reaktionsmischung mit 20 ml Wasser
verdünnt
und dreimal unter Verwendung von n-Hexan extrahiert.
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Der
organische Extrakt wurde mit gesättigter,
wässriger
Natriumchloridlösung
gewaschen, über
wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel
durch Erhitzen unter verringertem Druck abdestilliert. Der Rückstand
wurde mittels Kieselgelsäulenchromatografie
(Merk, Kiese1gel 60, Hexan Ethylacetat = 80 : 20) gereinigt, wodurch
0,88 g t-Butyl-2-{(4R,6S)-2,2-dimethyl-6-[(methylcarbonyloxy)-methyl]-1,3-dioxan-4-yl}-acetat
in einer Ausbeute von 81% erhalten wurden.
1H-NMR
(CDCl3, 400 MHz/ppm): 1,27 (1H, dd, J=23,9,
11,7 Hz), 1,39 (3H, s), 1,45 (9H, s), 1,47 (3H, s), 1,57 (1H, dm,
J=10,3 Hz), 2,08 (3H, s), 2,32 (1H, dd, J=15,1, 5,9 Hz), 2,45 (1H,
dd, J=15,1, 6,8 Hz), 3,97-4,16 (3H, m), 4,25-4,33 (1H, m).
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Beispiel 8
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t-Butyl-2-{(4R,6S)-2,2-dimethyl-6-[(methylcarbonyloxy)-methyl]-1,3-dioxan-4-yl}-acetat
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In
10 ml N,N-Dimethylformamid wurden 1,00 g (3,60 mmol) t-Butyl-2-[(4R,6S)-6-(chlormethyl)-2,2-dimethyl-l,3-dioxan-4-yl]-acetat
(synthetisiert durch das Verfahren, das in Beispiel 6 beschrieben
ist), 0,5 g (1,80 mmol) Tetra-n-butylammoniumchlorid
und 0,89 g (10,8 mmol) Natriumacetat suspendiert, und die Suspension wurde
bei 100°C
20 h lang gerührt.
Nach Abkühlen
auf Raumtemperatur wurde die Reaktionsmischung mit 20 ml Wasser
verdünnt
und dreimal unter Verwendung von n-Hexan extrahiert.
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Der
organische Extrakt wurde mit gesättigter,
wässriger
Natriumchloridlösung
gewaschen, über
wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel durch Erhitzen
unter verringertem Druck abdestilliert. Zum Rückstand wurden erneut 8,0 ml
n-Hexan gegeben und die Reaktionsmischung zur Auflösung auf 50°C erhitzt,
worauf auf –20°C abgekühlt wurde.
Die sich abscheidenden Kristalle wurden durch Filtration isoliert,
mit kaltem n-Hexan gewaschen und durch Erwärmen unter verringertem Druck
getrocknet, wodurch 0,76 g t-Butyl-2-{(4R,6S)-2,2-dimethyl-6-[(methylcarbonyloxy)-methyl]-1,3-dioxan-4-yl}-acetat (weiße Nadeln)
in einer Ausbeute von 70% erhalten wurden.
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Beispiel 9
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t-Butyl-2-[(4R,6S)-6-(hydroxymethyl)-2,2-dimethyl-1,3-dioxan-4-yl]acetat
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In
100 ml Methanol wurden 10 g (33,1 mmol) t-Butyl-2-{(4R,6S)-2,2-dimethyl-6-[(methylcarbonyloxy)-methyl]-1,3-dioxan-4-yl}-acetat
(synthetisiert durch das Verfahren, das in Beispiel 8 beschrieben
wurde) gelöst
und unter Eiskühlung
und Rühren
0,46 g (3,3 mmol) Kaliumcarbonat zugegeben. Die Mischung wurde weiter
unter Eiskühlung
4 h lang gerührt.
Von dieser Reaktionsmischung wurde das Reaktionslösungsmittel durch
Erwärmen
unter verringertem Druck abdestilliert und der Rückstand mit 50 ml Wasser verdünnt und
mit 0,1N Salzsäure
neutralisiert. Diese Lösung
wurde mit Ethylacetat extrahiert und die sich ergebende organische Schicht
mit Wasser gewaschen und über
wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde dann durch
Erwärmen
unter verringertem Druck abdestilliert. Der ölige Rückstand wurde mit einer Vakuumpumpe
auf 1 Torr oder weniger evakuiert, um das Lösungsmittel fast vollständig zu
entfernen. Als Ergebnis wurden 8,6 g t-Butyl-2-[(4R,6S)-6-(hydroxymethyl)-2,2-dimethyl-1,3-dioxan-4-yl]acetat
(farbloses Öl)
in einer Ausbeute von 100% erhalten.
1H-NMR
(CDCl3, 400 MHz/ppm): 1,29-1,52 (2H, m),
1,39 (3H, s), 1,45 (9H, s), 1,47 (3H, s), 2,05 (1H, bs), 2,33 (1H,
dd, J=15,1, 5,9 Hz), 2,44 (1H, dd, J=15,1, 6,8 Hz), 3,47-3,53 (1H,
m), 3,58-3,64 (1H, m), 3,99-4,04 (1H, m), 4,27-4,33 (1H, m).
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Beispiel 10
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t-Butyl-(3R,5S)-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat
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Großformatige
Reagenzgläser
wurden mit 7 ml des Mediums B befüllt und nach Sterilisation
jeweils mit den Bakterien, die in Tabelle 2 dargestellt sind, geimpft.
Dann wurde eine aerobe Schüttelkultur
bei 30°C 1
d lang durchgeführt.
Aus der sich ergebenden Kulturbrühe
wurden die Zellen durch Zentrifugieren abgeerntet und in 0,5 ml
50 millimolarem Phosphatpuffer (pH-Wert 6,5) suspendiert, der 0,5%
t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat und 1,5% Glucose enthielt.
Die Suspension wurde in ein 10 ml fassendes Reagenzglas gegeben,
das mit einem Stopfen verschlossen war, und die Reaktion unter Schütteln bei
30°C 20
h lang durchgeführt.
Nach Vervollständigung
der Reaktion wurde die Reaktionsmischung mit 0, 5 ml Ethylacetat
extrahiert und die Ethylacetatphase durch Hochleistungsflüssigchromatografie
(Säule
Nacalai-Tesque, Cosmosil 5CN-R (4,6 mm × 250 mm), Laufmittel 1 millimolare
Phosphorsäure/H2O = Acetonitril = 5:1, Strömungsgeschwindigkeit
0,7 ml/min, Nachweis bei 210 nm, Säulentemperatur 30°C) auf Reaktionsgeschwindigkeit
und Diastereomerenverhältnis
des Produktes t-Butyl-(3R,5S)-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat untersucht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
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Beispiel 11
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t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
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Unter
Argongas wurde eine Lösung,
die aus 2,67 g (26,4 mmol) Diisopropylamin und 5 ml Tetrahydrofuran
bestand, tropfenweise zu 15 ml (240 mmol) einer Lösung aus
n-Butyllithium (1,5 mol/l) in Hexan bei 5°C unter konstantem Rühren zugegeben,
um eine Lithiumdiisopropylamidlösung
herzustellen.
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Getrennt
davon wurden 240 mg (6 Millimoläquivalent)
Natriumhydrid (60% in Mineralöl)
mit Hexan gewaschen und dann 6 ml Tetrahydrofuran zugegeben. Dann
wurden bei 5°C
1,71 g (18,0 mmol) Magnesiumchlorid, 1,74 g (15,0 mmol) t-Butylacetat
und 1,0 g (6 mmol) Ethyl-(3S)-4-chlor-3-hydroxybutyrat zugegeben und
die Mischung 30 min lang gerührt.
Zu dieser Mischung wurde bei der gleichen Temperatur die Lithiumdiisopropylamidlösung, die
gemäß vorstehender
Beschreibung hergestellt worden war, tropfenweise innerhalb von
10 min gegeben und die Reaktionsmischung weiter bei erhöhter Temperatur
von 25°C
3 h lang gerührt.
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Die
vorstehend erwähnte
Reaktionsmischung wurde in eine Mischung aus 6,47 g konzentrierter Schwefelsäure und
10 ml Wasser gegossen. Nach Abtrennen der wässrigen Phase wurde die organische
Phase mit 10 ml Wasser gewaschen und das Lösungsmittel durch Erhitzen
unter verringertem Druck abdestilliert, wodurch 1,78 g eines Öls erhalten
wurden. Die Analyse dieses Produktes durch das Verfahren, das in
Beispiel 2 beschrieben ist, ergab eines Ausbeute von 64%.
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Vergleichsbeispiel 2
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t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
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Unter
Weglassen der Zugabe von Magnesiumchlorid wurde die Verfahrensweise
von Beispiel 11 ansonsten wiederholt. Die Analyse dieses Produktes
durch das Verfahren, das in Beispiel 2 beschrieben ist, betrug die
Ausbeute 3%.
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industrielle
Anwendbarkeit
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, die vorstehend beschrieben wurde, kann ein optisch aktives 2-[6-(Hydroxymethyl)-1,3-dioxan-4-yl]-essigsäurederivat,
das von Wert als pharmazeutische Zwischenstufe und insbesondere
als Zwischenstufe eines HMG-CoA-Reduktaseinhibitors ist, aus billigem,
leicht erhältlichem Ausgangsmaterial
hergestellt werden, ohne dass irgendwelche speziellen Gerätschaften,
wie zum Beispiel Gerätschaften
für Reaktionen
bei tiefen Temperaturen, erforderlich sind.