DE69937374T2

DE69937374T2 - Verfahren zur Herstellung von 3,5-dihydroxy substituierten Estern als Zwischenprodukte zur Herstellung optisch aktiver 2-(6-(Hydroxymethyl)-1,3-dioxan-4-yl)-essigsäure-Derivate

Info

Publication number: DE69937374T2
Application number: DE69937374T
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Kizaki; Yukio Yamada; Yoshihiko Yasohara; Akira Nishiyama; Makoto Miyazaki; Masaru Mitsuda; Takeshi Kondo; Noboru Ueyama; Kenji Inoue
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2019-08-06
Also published as: EP1619191A2; WO2000008011A1; CA2305564C; CN100376682C; ATE266656T1; ES2294236T3; CN1566351A; DE69917204D1; HUP0101122A2; CN1162422C; ATE486068T1; HUP0101122A3; US20030040634A1; DK1619191T3; EP1394157B1; US6903225B2; KR100654115B1; EP1024139A4; EP1619191A3; EP1024139B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von optisch aktiven Dihydroxyhexansäurederivaten, die Bedeutung für das Synthetisieren von Zwischenprodukten für Arzneimittel haben, insbesondere Zwischenprodukte von HMG-CoA-Reduktase-Inhibitoren.
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 ).

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.
Zum Beispiel umfasst das Verfahren (4) nach dem Stand der Technik das Umsetzen 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.
Dokument JP 05 308977 A offenbart einen Weg für das Erhalten eines optisch aktiven (3R)-3,5-Dihydroxyfettsäureester-Derivates mit sterischer Konfiguration vom syn-Typ durch spezifisches Reduzieren der Ketogruppe an der 3-Position eines optisch aktiven 5-Hydroxy-3-ketofettsäureester-Derivates unter Verwendung von Mikroorganismen, die zu Candida, Debaryomyces, Hensenula oder Trigonopsis (z. B. Candida guilliermondii IFO 1454) gehören.
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 Dihydroxyhexansäurederivates der folgenden Formel (V) ohne Einsatz einer besonderen Gerätschaft, wie zum Beispiel einer solchen, die für Reaktionen bei besonders tiefen Temperaturen erforderlich ist, herzustellen:
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 X¹ ein Halogenatom darstellt.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 definierte Verfahren gelöst.
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, wobei Schritte (1) und (3) bis (5) nicht Gegenstand der Erfindung sind und nur der Erläuterung halber erwähnt werden.
Es folgt eine Schritt-für-Schritt-Beschreibung der Erfindung.
Schritt (1)
In diesem Schritt, der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, 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: X²CH₂CO₂R¹ (II)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.
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.
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 R² 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.
X¹ stellt ein Halogenatom, wie zum Beispiel Chlor, Brom und Iod, dar und ist bevorzugt Chlor oder Brom. Weiter bevorzugt ist Chlor.
Optisch aktive Hydroxybuttersäurederivate mit der (3S)-Konfiguration können im Großmaßstab durch bekannte Technologien hergestellt werden (unter anderem japanische Patentanmeldung Nr. 1 723 728 ).
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 dar, 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.
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.
Die verwendete Menge des Essigsäureesterderivates beträgt 1 bis 10 Moläquivalente und bevorzugt 1 bis 5 Moläquivalente, bezogen auf die Hydroxybuttersäure.
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.
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.
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.
Die Base ist bevorzugt ein Metallhydrid, ein Magnesiumamid, ein Lithiumamid oder ein Grignard-Reagenz.
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.
Die magnesiumhaltige Base kann in der Kombination aus der Base mit einer Magnesiumverbindung, wie zum Beispiel Magnesiumchlorid, Magnesiumbromid oder dergleichen verwendet werden.
Das Magnesiumamid kann durch die folgende allgemeine Formel (VIII) dargestellt werden:
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.
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).
Das Lithiumamid kann durch die folgende allgemeine Formel (X) dargestellt werden:
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.
Das Grignard-Reagenz wird durch die folgende allgemeine Formel (IX) dargestellt:
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.
Die verwendete Menge der Base in Schritt (1) beträgt 1 bis 10 Moläquivalente und bevorzugt 2 bis 6 Moläquivalente, bezogen auf das Hydroxybuttersäurederivat.
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.
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.
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 genannten 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.
Die Reaktionstemperatur für Schritt (1) liegt bevorzugt bei –30°C bis +100°C und weiter bevorzugt bei –10°C bis 60°C.
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.
Als bevorzugte Base können Metallhydride und Lithiumamide genannt werden.
Als bevorzugte Magnesiumverbindung kann Magnesiumchlorid und Magnesiumbromid genannt werden.
Die Base und die Magnesiumverbindung müssen nicht unbedingt voneinander unabhängige Verbindungen darstellen, sondern es kann eine magnesiumhaltige Base eingesetzt werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 Salzsäure, 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.
Schritt (2)
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:
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 ).
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.
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-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat: 17 min.]] auf t-Butyl-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat untersucht.
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.
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 IFO1471, Candida catenulata IFO0745, Candida diversa IFO1019, Candida fructus IFO1581, Candida glaebosa IFO1353, Cryptococcus humicola IFO0760, Candida intermedia IFO0761, Candida magnoliae IFO0705, Candida musae IFO1582, Candida pintolopesii var. pintolopenii IFO0729, Candida pinus IFO0741, Candida sake IFO0435, Candida sonorensis IFO10027, Candida tropicalis IFO1401, Cryptococcus laurentii IFO0609, Cryptococcus tarreus IFO0727, Debaryomyces hansenii var. fabryi IFO0058, Geotrichum eriense ATCC22311, Kuraishia capsulata IFO0721, Kluyveromyces marxianus IFO0288, Pichia bovis IFO1886, Yamadazyma haplophila IFO0947, Rhodotorula glutinis IFO1099, Saccharomyces cerevisiae IFO0718, Schizoblastosporon kobayasii IFO1644, Candida claussenii IFO0759, Debaryomyces robertsii IFO1277 und Zygosaccharomyces rouxii IFO0493. 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.
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 IFO12144, Corynebacterium ammoniagenes IFO12072, Corynebacterium flavescens IFO14136, 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.
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.
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.
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.
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 oberflächenaktives 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, Butylacetat, 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, der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, 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.
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.
Der Säurekatalysator, der in Schritt (3) verwendet werden kann, ist eine Lewissäure oder eine Br∅nstedsäure. Als Lewissäure oder Br∅nstedsäure, 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 Lösungsmittel 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 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 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, der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, wird die Verbindung, die in Schritt (3) erhalten wurde, nämlich ein (4R,6S)-konfiguriertes Halogenmethyldioxanylessigsäurederivat der folgenden allgemeinen Formel (VI):
mit einem Acyloxylierungsmittel 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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, Methyl-t-butylether, Dimethoxyethan und dergleichen; Lösungsmittel der Esterserie, wie zum Beispiel Ethylacetat, Butylacetat und Dergleichen; halogenhaltige Lösungsmittel, 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.
Die Reaktionstemperatur in Schritt (4) beträgt 0°C bis 200°C und bevorzugt 50°C bis 150°C.
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, der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, 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.
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 erotische, 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.
Die Reaktionstemperatur in Schritt (5) beträgt –20°C bis 100°C und bevorzugt –10°C bis 50°C.
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) Diisoproylamin unter konstantem Rühren tropfenweise zu 16,7 g (30 mmol) n-Butylmagnesiumchlorid in Toluol/Tetrahydrofuran (Gewichtsverhältnis = 1:2,5) (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, Kieselgel 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
t-Butyl-(5S)-6-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 abdestilliert, wodurch 5,62 g eines roten Öls erhalten wurden, das t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat enthielt.
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.
Beispiel 3
t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
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.
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 1:2,5) (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 Lithiumdiisopropylamidlösung, die gemäß vorstehender Beschreibung hergestellt wurde, tropfenweise über 3 h zugegeben und die sich ergebende Mischung weiter 16 Stunden lang bei 5°C gerührt.
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.
Gemäß der Analyse mit Hilfe des Verfahrens, das in Beispiel 2 beschrieben wurde, ergab sich eine Reaktionsausbeute von 78%.
Beispiel 4
t-Butyl-(3R,5S)-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat
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. Tabelle 1

* Außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung

Beispiel 5
t-Butyl-(3R,5S)-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat
Ein 5 l fassender Mini-Jar Fermentationsreaktor, der 3 l Medium A enthielt, wurde mit Candida Magnoliae IFO0705 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 1,5 l 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).
Beispiel 6
t-Butyl-2-[(4R,6S)-6-(chlormethyl)-2,2-dimethyl-1,3-dioxan-4-yl]-acetat
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.
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 Öl) in einer Ausbeute von 99% erhalten wurden.
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).
Beispiel 7
t-Butyl-2-{(4R,6S)-2,2-dimethyl-6-[(methylcarbonyloxy)-methyl]-1,3-dioxan-4-yl}-acetat
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. 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, Kieselgel 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).
Beispiel 8
t-Butyl-2-{(4R,6S)-2,2-dimethyl-o-[(methylcarbonyloxy)-methyl]-1,3-dioxan-4-yl}-acetat
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), 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. 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.
Beispiel 9
t-Butyl-2-[(4R,6S)-6-(hydroxymethyl)-2,2-dimethyl-1,3-dioxan-4-yl]acetat
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 0,1 N 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).
Beispiel 10
t-Butyl-(3R,5S)-6-chlor-3,5-dihydroxyhexanoat
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.
Tabelle 2
Beispiel 11
t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
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.
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.
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%.
Vergleichsbeispiel 2
t-Butyl-(5S)-6-chlor-5-hydroxy-3-oxohexanoat
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%.
Industrielle Anwendbarkeit
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.

Claims

Verfahren für das Herstellen einer Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (V):
wobei R¹ und X¹ wie unten definiert sind, das umfasst ein Aussetzen einer Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (IV):
wobei R¹ darstellt Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen, und X¹ darstellt ein Halogenatom, einer Reduktions-Reaktion mit Hilfe eines Mikroorganismenstamms, wobei der Mikroorganismenstamm gewählt ist von Genera und Spezien von Mikroorganismen, die gehören zu: Hormoascus platypodis, Candida catenulata, Candida diversa, Candida fructus, Candida glaebosa, Cryptococcus humicola, Candida intermedia, Candida magnoliae, Candida musae, Candida pintolopesii var. pintolopenii, Candida pinus, Candida sake, Candida sonorensis, Candida tropicalis, Cryptococcus laurentii, Cryptococcus terreus, Debaryomyces hansenii var. fabryi, Geotrichum eriense, Kuraishia capsulata, Kluyveromyces marxianus, Pichia bovis, Yamadazyma haplophila, Rhodotorula glutinis, Saccharomyces cerevisiae, Schizoblastosporon kobayasii, Candida claussenii, Debaryomyces robertsii, Zygosaccharomyces rouxii, Brevibacterium stationis, Corynebacterium ammoniagenes, Corynebacterium flavescens, Corynebacterium glutamicum, und Rhodococcus erythropolis.
Verfahren nach Anspruch 1, das im Schritt der Reduktions-Reaktion mit Hilfe des Mikroorganismenstamms einen Nährboden, eine Zellfraktion oder ein verarbeitetes Material des Mikroorganismenstamms verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das im Schritt der Reduktions-Reaktion mit Hilfe eines Mikroorganismenstamms verwendet einen Mikroorganismenstamm, gewählt von Genera und Spezien von Mikroorganismen, die gehören zu: Hormoascus platypodis, Cryptococcus humicola, Cryptococcus laurentii, Cryptococcus terreus, Geotrichum eriense, Kuraishia capsulata, Yamadazyma haplophila, Rhodotorula glutinis, Saccharomyces cerevisiae, Schizoblastosporon kobayasii, Zygosaccharomyces rouxii, Brevibacterium stationis, Corynebacterium ammoniagenes, Corynebacterium flavescens, Corynebacterium glutamicum, und Rhodococcus erythropolis.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei R¹ eine tert-Butylgruppe ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei X¹ Chlor ist.