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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des
N-substituierten heterocyclischen Derivats 4'-[[2-n-Butyl-4-oxo-1,3-diazaspiro[4.4]non-1-en-3-yl]methyl][1,1-biphenyl]-2-carbonitril
unter Verwendung von Phasentransferkatalyse. Diese Verbindung ist
eine wichtige Zwischenstufe in der Synthese der Endverbindung 2-n-Butyl-3-[[2'-(1H-tetrazol-5-yl)[1,1'-biphenyl]-4-yl]methyl]-1,3-diazaspiro[4.4]non-1-en-4-on
und ihrer Salze, die als Antagonisten des Peptidhormons Angiotensin
II verwendbar sind.
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Angiotensin
II ist ein Peptidhormon der Formel H-Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-OH.
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Angiotensin
II ist ein starker Gefäßverenger und
das biologisch aktive Produkt des Renin-Angiotensin-Systems. Renin wirkt auf
das Angiotensinogen des Plasmas, um Angiotensin I herzustellen,
das durch die Wirkung des Angiotensin I-Converting-Enzym in Angiotensin
II überführt wird.
Die Endverbindung hemmt die Wirkung von Angiotensin II auf seine Rezeptoren
und verhindert so den Anstieg des Blutdrucks, der durch die Hormon-Rezeptor-Wechselwirkung
hervorgerufen wird. So ist es deshalb zur Behandlung von Bluthochdruck
und Herzinsuffizienz verwendbar.
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Die
Zwischenstufe 4'-[[2-n-Butyl-4-oxo-1,3-diazaspiro[4.4]non-1-en-3-yl]methyl][1,1'-biphenyl]-2-carbonitril, die in der
Synthese der Endverbindung 2-n-Butyl-3-[[2'-(1H-tetrazol-5-yl)[1,1'-biphenyl]-4-yl]methyl]-1,3-diazaspiro[4.4]non-1-en-4-on,
bekannt unter dem Warenzeichen (Irbesartan), verwendbar ist, kann
nach dem in U.S.-Patent Nr. 5,270,317 beschriebenen Verfahren einfach
in Irbesartan und seine Salze überführt werden.
Die Verbindung Irbesartan wirkt der Wirkung von Angiotensin II entgegen.
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Ein
Syntheseweg zur Herstellung von N-substituierten heterocyclischen
Derivaten ist in U.S.-Patent
Nr. 5,270,317 beschrieben worden. Das Verfahren von U.S.-Patent
Nr. 5,270,317 schließt
die Umsetzung einer heterocyclischen Verbindung der Formel
mit einem (Biphenyl-4-yl)methylderivat
der Formel
ein, wobei R
1,
R
2, R
3, R
4, R
5 und t, z und
Hal die in dem U.S.-Patent Nr. 5,270,317 angegebenen Bedeutungen
haben, in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels, wie DMF, DMSO
oder THF, mit einem basischen Reagenz, zum Beispiel KOH, einem Metallalkoholat,
einem Metallhydrid, Calciumcarbonat oder Triethylamin. Die Produkte
der Umsetzung . wurden durch Chromatographie gereinigt.
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Die
U.S.-Patent Nrn. 5,352,788 und 5,559,233 und WO 91/14679 beschreiben
ebenfalls die identische Alkylierung des Stickstoffatoms der heterocyclischen
Verbindung mit der Halogen-Biphenylverbindung
unter Verwendung des gleichen inerten Lösungsmittels und der gleichen
basischen Reagenzien.
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Auch
EP-0 475 898 beschreibt die Alkylierung des Stickstoffatoms des
Heterocyclus der Formel
mit einer Verbindung der
Formel
wobei X, R
1,
Z
1 und Z
6 die darin
angegebenen Bedeutungen haben, in Gegenwart von N,N-Dimethylformamid
und einem basischen Reagenz, wie Alkalimetallhydriden, zum Beispiel
Natrium- oder Kaliumhydrid.
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Alle
der vorstehend identifizierten Patente beschreiben die Alkylierung
in Lösungsmitteln,
wie N,N-Dimethylformamid oder DMSO etc., in Gegenwart eines basischen
Reagenzes, zum Beispiel eines Metallhydrids oder eines Metallalkoholats
etc. Die starken Basen, wie Metallhydrid oder ein Metallalkoholat
erfordern wasserfreie Reaktionsbedingungen. Da N,N-Dimethylformamid
als Lösungsmittel
verwendet wird, erfordert seine Entfernung hohe Temperaturkonzentration
durch Destillation, was zur Zersetzung des Endprodukts führen kann.
Keines dieser Patente beschreibt die Alkylierung unter Verwendung von
Phasentransferkatalyse.
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Das
Journal of Heterocyclic Chemistry 21, 477-480, 1984 beschreibt die
Alkylierung von Hydantoinen unter Verwendung von Phasentransferkatalyse.
Die Hydantoine sind von ihrer elektronischen Natur her saurer als
das 2-n-Butyl-1,3-diazaspiro[4.4]nonan-4-on Hydrochlorid, das im
Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und deshalb
besteht ein struktureller Unterschied zwischen den beiden Verbindungen.
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U.S.-Patent
Nr. 5,409,947 offenbart bestimmte Cycloheptimidazolderivate, die
durch Umsetzung eines spezifischen Cycloheptimidazolderivats mit
einer bestimmten Halogenmethylbiphenylverbindung in Gegenwart einer
Base und eines Phasentransferkatalysators, wie Tetrabutylammoniumhydrogensulfat,
hergestellt werden können.
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Bioorganic & Medicinical Chemistry
Letters 6, 923-928, 1996 betrifft spezifische makrocyclische Chinazolinonliganden.
Ein erster Schritt ihrer Synthese besteht in einer Alkylierung eines Ring-Imid-N-Atoms
eines bestimmten Chinazolinonderivats mit BrCH2PhBr
in Toluol in Gegenwart von NaOH und BnNMe3OH.
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Heterocycles
12, 1449-1451, 1979 beschreibt die N-Alkylierung von bestimmten
Lactamen mit spezifischen Alkylhalogeniden in einem heterogenen
fest/flüssig-Zweiphasensystem,
bestehend aus pulverisierter KOH und THF als Lösungsmittel, zusammen mit Tetrabutylammoniumbromid.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Verfahrens zur Herstellung des N-substituierten heterocyclischen
Derivats 4'-[[2-n-Butyl-4-oxo-1,3-diazaspiro[4.4]non-1-en-3-yl]methyl][1,1'-biphenyl]-2-carbonitril
unter Verwendung eines Phasentransferkatalysators.
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Kurz
betrifft die vorliegende Erfindung deshalb ein Verfahren zur Herstellung
von 4'-[[2-n-Butyl-4-oxo-1,3-diazaspiro[4.4]non-1-en-3-yl]methyl][1,1'-biphenyl]-2-carbonitril,
einer Zwischenstufe der Formel I:
wobei R n-Butyl bedeutet,
umfassend die Schritte:
- a) Umsetzen von 2-n-Butyl-1,3-diazaspiro[4.4]nonan-4-on
Hydrochlorid der Formel II wobei R n-Butyl bedeutet,
mit einem 4'-(Brommethyl)[1,1'-biphenyl]-2-carbonitril
der Formel III in einem mit Wasser nicht
mischbaren organischen Lösungsmittel
in Gegenwart von Methyltributylammoniumchlorid und wässrigem
Natrium- oder Kaliumhydroxid;
- b) Abtrennen der organischen Phase;
- c) Waschen der abgetrennten organischen Phase mit Wasser;
- d) Trocknen und Filtrieren der organischen Phase;
- e) Eindampfen der organischen Phase zu einem öligen Rückstand;
und
- f) Kristallisieren des öligen
Rückstands
aus einem organischen Lösungsmittel,
um das erwünschte Produkt
der Formel I zu ergeben.
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Dieses
Verfahren ist auch zur Herstellung der Zwischenstufe der Formel
I in großem
Maßstab geeignet.
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Ausführlicher
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
von 4'-[[2-n-Butyl-4-oxo-1,3-diazaspiro[4.4]non-1-en-3-yl]methyl][1,1'-biphenyl]-2-carbonitril,
einer Zwischenstufe mit der nachstehenden Strukturformel I:
wobei R n-Butyl bedeutet,
umfassend umsetzen von 2-n-Butyl-1,3-diazaspiro[4.4]nonan-4-on Hydrochlorid
der Formel II
wobei R n-Butyl bedeutet,
mit einem 4'-(Brommethyl)[1,1'-biphenyl]-2-carbonitril
der Formel III
in Gegenwart von Methyltributylammoniumchlorid
als Phasentransferkatalysator.
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So
wird gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung die Alkylierung des Stickstoffatoms in 1-Stellung
des 2-n-Butyl-1,3-diazaspiro[4.4]nonan-4-on Hydrochlorids unter
Verwendung von Phasentransferkatalyse durchgeführt. Unter den Bedingungen
der Phasentransferkatalyse lässt
man die Substrate 2-n-Butyl-1,3-diazaspiro[4.4]nonan-4-on Hydrochlorid
der Formel II und 4'-(Brommethyl)[1,1'-biphenyl]-2-carbonitril
der Formel III unter kräftigem
Rühren
in einem flüchtigen,
nicht mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel in Gegenwart einer
katalytischen Menge von Methyltributylammoniumchlorid und einer
wässrigen
Lösung
aus Natrium- oder Kaliumhydroxid reagieren. Die Reaktion läuft bei
Umgebungstemperatur und -druck in zwei bis drei Stunden ab. Danach
wird das Reaktionsgemisch mit Wasser verdünnt, wenn ursprünglich weniger
Wasser vorhanden ist, oder wenn ursprünglich mehr Wasser vorhanden
ist, dann ist es nicht nötig, das
Reaktionsgemisch mit Wasser zu verdünnen. Die zwei Phasen, d.h.
die organische und die wässrige,
werden getrennt, und die organische Phase wird zweimal mit Wasser
gewaschen. Dann wird die organische Phase getrocknet, zum Beispiel über Natriumsulfat,
filtriert und unter vermindertem Druck zur Trockene zu einem öligen Rückstand eingedampft.
Der ölige
Rückstand
wird aus einem organischen Lösungsmittel
kristallisiert, um das erwünschte
Endprodukt der Formel (I) zu ergeben. Das Endprodukt kann mit Verfahren,
die im Stand der Technik bekannt sind, in seine Salze überführt werden.
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Das
organische Lösungsmittel
kann irgendein mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel sein, zum Beispiel
Dichlormethan oder Toluol. Das Kristallisationslösungsmittel kann irgendein
organisches Lösungsmittel
sein, das die Kristallisation unterstützt, wie Methyl-tert-butylether.
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Die
Ausgangsmaterialien sind einfach erhältlich oder können mit
literaturbekannten Verfahren einschließlich der vorstehend erwähnten Patente hergestellt
werden.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
des Verfahrens umfasst Umsetzen von 2-n-Butyl-1,3-diazaspiro[4.4]nonan-4-on
Hydrochlorid und 4'-(Brommethyl)[1,1'-biphenyl]-2-carbonitril
in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel,
wie Dichlormethan oder Toluol, in Gegenwart von Methyltributylammoniumchlorid
und wässrigem
Natrium- oder Kaliumhydroxid, Abtrennen der organischen Phase aus
Dichlormethan oder Toluol, Waschen der abgetrennten organischen
Phase mit Wasser, Trocknen der organischen Phase über einem
Trocknungsmittel, Filtrieren der organischen Phase, Eindampfen der
organischen Phase zu einem öligen
Rückstand und
schließlich
Kristallisieren des öligen
Rückstands aus
einem organischen Lösungsmittel,
wie Methyl-tert-butylether, um 4'-[[2-n-Butyl-4-oxo-1,3-diazaspiro[4.4]non-1-en-3-yl]methyl][1,1'-biphenyl]-2-carbonitril
zu ergeben. Diese Verbindung ist eine Zwischenstufe bei der Synthese
der Verbindung 2-n-Butyl-3-[[2'-1H-tetrazol-5-yl)[1,1'-biphenyl]-4-yl]methyl-1,3-diazaspiro[4.4]non-1-en-4-on, bekannt
durch das Warenzeichen (Irbesartan), und kann einfach nach dem in
U.S.-Patent Nr. 5,270,317 beschriebenen Verfahren in Irbesartan
und seine Salze überführt werden.
Die Verbindung Irbesartan wirkt der Wirkung von Angiotensin II entgegen.
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So
stellt die N-Alkylierung durch Phasentransferkatalyse gemäß dem vorliegenden
Verfahren Bedingungen bereit, die gegenüber denen, die im Stand der
Technik für
die N-Alkylierung ohne Phasentransferkatalyse beschrieben sind, überlegen und
vorteilhaft sind. Im vorliegenden Verfahren besteht keine Notwendigkeit
für Chromatographie,
und das Endprodukt wird einfach durch Kristallisation isoliert.
Weiterhin sind in dem vorliegenden Verfahren keine speziellen Handhabungsdetails
erforderlich, da kein Natriumhydrid oder Natrium- oder Kaliummethoxid
verwendet wird. Zusätzlich
ist die Reaktionszeit im vorliegenden Verfahren von kurzer Dauer und führt folglich
zu erhöhter
Produktivität.
Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
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Beispiel 1
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Herstellung von 4'-[[2-Butyl-4-oxo-1,3-diazaspiro[4.4]non-1-en-3-yl]methyl][1,1'-biphenyl]-2-carbonitril
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Alkylierung in Toluol-
50% NaOH
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Ein
Gemisch von 0,231 g (1,0 mmol) 2-Butyl-1,3-diazaspiro[4.4]nonan-4-on
Hydrochlorid, 0,272 g (1,0 mmol) 4'-(Brommethyl)[1,1'-biphenyl]-2-carbonitril, 24,4 μl (0,075
mmol) einer 075%igen wässrigen
Lösung
von Methyltributylammoniumchlorid, 2,0 ml Toluol und 2,0 ml einer 50%igen
wässrigen
Lösung
von Natriumhydroxid wurde bei Raumtemperatur 2,2 h kräftig gerührt. Dann
wurde das Reaktionsgemisch mit 2 ml Wasser verdünnt und die zwei Phasen getrennt.
Die organische Phase wurde zweimal mit 2 ml Wasser extrahiert, unter
Vakuum eingedampft, um 0,33 g (85,7%) der Titelverbindung zu ergeben.
1H-NMR: δ 7,8 – 7,2 (m,
8H); 4,8 (s, 2H); 2,4 (m, 2H); 2,0 (m, 8H); 1,6 (m, 2H); 1,35 (m,
2H; 0,9 (t, 3H).
13C-NMR: δ 186,7, 161,4,
144,6, 137,5, 137,1, 132,8, 129,9, 129,3, 128,9, 128,1, 127,7, 127,0,
125,1, 118,5, 111,0, 76,5, 43,2, 37,3, 28,7, 27,7, 26,0, 22,2, 13,6.
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Beispiel 2
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Herstellung von 4'-[[2-Butyl-4-oxo-1,3-diazaspiro[4.4]non-1-en-3-yl]methyl][1,1'-biphenyl]-2-carbonitril
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Alkylierung in Dichlormethan – 33% NaOH
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Ein
Gemisch von 37 g (160 mmol) 2-Butyl-1,3-diazaspiro[4.4]nonan-4-on
Hydrochlorid, 1,7 ml einer 75%igen wässrigen Lösung von Methyltributylammoniumchlorid,
125 ml einer 33%igen (10 N) wässrigen
Lösung
von Natriumhydroxid und 125 ml Methylenchlorid wurde bei Raumtemperatur
5 min kräftig
gerührt.
Zu diesem kräftig
gerührten
Gemisch wurde eine Lösung
von 44,34 g (163,6 mmol, wie mit HPLC quantitativ bestimmt) 4'-(Brommethyl)[1,1'-biphenyl]-2-carbonitril in
400 ml Methylenchlorid über einen
Zeitraum von 40 bis 60 min zugegeben. Danach wurden die Phasen getrennt,
und die organische Phase wurde zweimal mit 100 ml Wasser gewaschen.
Dann wurde die organische Phase unter vermindertem Druck zu einem öligen Rückstand
eingedampft. Der ölige
Rückstand
wurde in 250 ml Methyltertiärbutylether gelöst, und
die so erhaltene Lösung wurde
mit 110 ml konzentrierter HCl bei einer Temperatur unterhalb von
40°C behandelt.
Dann wurde das zweiphasige Gemisch 10 min gerührt, man ließ es absitzen,
und die Phasen wurden getrennt. Die wässrige saure Phase wurde einmal
mit 150 ml Methyltertiärbutylether
gewaschen. Dann wurde die wässrige saure
Phase in zwei gleiche Teile aufgeteilt, und ein Teil wurde zur Kristallisation
verwendet. Zu einem gerührten
Teil wurden über
einen Zeitraum von zwei bis drei Stunden 25 ml DMF und 25 ml Methyltertiärbutylether
und 55 ml 33%ige wässrige
Natriumhydroxidlösung
gegeben. Man ließ die
Aufschlämmung über Nacht
rühren,
und dann wurde eine Gesamtmenge von 50 ml Wasser zu der Aufschlämmung gegeben und
die Aufschlämmung
zusätzlich
für 45
min gerührt.
Danach wurde die Aufschlämmung
35 min in einem Eisbad auf 0°C
gekühlt
und filtriert. Der feuchte Kuchen, der auf dem Filterpapier zurückblieb,
wurde einmal mit einem Gemisch von 90 ml/10 ml Wasser und Methyltertiärbutylether
gewaschen. Dann wurde der Kuchen in einem Vakuumofen bei 40°C und einem
Druck von 2,3 mm Hg getrocknet, um 23,3 g (Ausbeute 75,4%) der Titelverbindung
zu ergeben, die einen Labor-HPLC-Wert von HI von 99,8 hatte.
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Beispiel 3
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Herstellung von 4'-[[2-Butyl-4-oxo-1,3-diazaspiro[4.4]non-1-en-3-yl]methyl][1,1'-biphenyl-2-carbonitril
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Alkylierung in Dichlormethan – 33% NaOH
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Ein
Gemisch von 28,9 g (125 mmol) 2-Butyl-1,3-diazaspiro[4.4]nonan-4-on
Hydrochlorid, 1,3 ml einer 75%igen wässrigen Lösung von Methyltributylammoniumchlorid,
90 ml (10 N) einer 33%igen wässrigen
Natriumhydroxidlösung
und 90 ml Methylenchlorid wurde bei Raumtemperatur 5 min kräftig gerührt und
dann auf 7–12°C abgekühlt. Zu
diesem kräftig
gerührten
gekühlten
Gemisch bei 7–12°C wurde eine
Lösung
von 36,04 g (132 mmol, Menge quantitativ mit HPLC bestimmt) 4'-(Brommethyl)[1,1'-biphenyl]-2-carbonitril
in 300 ml Methylenchlorid über einen
Zeitraum von 70 min zugegeben. Danach ließ man das Reaktionsgemisch
auf Raumtemperatur erwärmen
und rührte
zusätzlich
eine halbe Stunde bei Raumtemperatur. Dann wurden die Phasen getrennt, und
die organische Phase wurde zweimal mit 90 ml Wasser gewaschen. Die
organische Phase wurde unter vermindertem Druck auf das minimale
Rührvolumen
konzentriert, und Methyltertiärbutylether
wurde zugegeben. Das Konzentrieren wurde fortgesetzt, um das Dichlormethan
zu ersetzen, und das Produkt wurde aus der Methyltertiärbutyletherlösung kristallisiert.
Die Kristalle wurden auf einem Filter gesammelt, mit 120 ml kaltem
Methyltertiärbutylether
gewaschen und in einem Vakuumofen bei 40°C und einem Druck von 3,1 mm
Hg getrocknet, um 39,9 g (82,4%) der Titelverbindung zu ergeben,
die einen Labor-HPLC-Wert von HI 99,8 hatte.