ES2200550T3 - Preparados de derivados de hidroxicicloalquilamina n-sustituidos. - Google Patents

Preparados de derivados de hidroxicicloalquilamina n-sustituidos.

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Abstract

Un procedimiento para la preparación de derivados de hidroxicicloalquilamina N-sustituida representado por la fórmula (1) siguiente, que comprende las etapas de: (a) preparar un intermedio haluro de 1, 2- ciclosulfinilalquilo representado en la fórmula (3) siguiente haciendo reaccionar alcohol 1, 2-dihidroxialquílico representado en la fórmula (2) siguiente con haluro de tionilo; y (b) ciclizar el intermedio haluro de 1, 2- ciclosulfinilalquilo representado en la fórmula (3) con un sustituyente nucleo- fílico elegido entre compuestos amínicos representados en la fórmula (4) siguiente, en donde, * representa un carbono asimétrico; X es halógeno; R1 es hidrógeno o grupo amino-protector; n = 1, R2 = OH, R3 = H, m = 1; n = 1, R2 = H, R3 = CH2OH, m = 2; n = 2, R2 = OH, R3 = H, m = 2; y n = 2, R2 = H, R3 = CH2OH, m = 3.

Description

Preparados de derivados de hidroxicicloalquilamina n-sustituidos.
Origen del invento Campo del invento
El presente invento se refiere a un procedimiento para la preparación de derivados de hidroxicicloalquilamina N-sustituidos y más particularmente, al procedimiento para la preparación de derivados de hidroxicicloalquilamina N- sustituidos representados en la fórmula (1) siguiente, regioselectivamente con alto rendimiento vía haluro de 1,2-ciclosulfinalquilo como un intermedio a partir de alcohol 1,2-dihidroxialquílico como un material de partida. Además, el método sintético en este invento proporciona efectivamente derivados de hidroxicicloalquilamina N-sustituidos ópticamente activos con alta pureza con regioselectividad y estereoselectividad, así como compuestos racémicos, cuando se utiliza como material de partida alcohol 1,2-dihidroxialquílico ópticamente activo
1
en donde, * representa un carbono asimétrico;
R_{1} es hidrógeno o grupos amino-protectores típicos tal como alquilo lineal, alquilo ramificado, o cicloalquilo conteniendo 1 a 10 átomos de carbono o hidrocarburos aromáticos;
R_{2} es hidrógeno o grupo hidroxilo;
R_{3} es hidrógeno o grupo hidroximetilo; y
n es 1 ó 2.
Los derivados de hidroxicicloalquilamina N-sustituidos se utilizan ampliamente como intermedios para la síntesis de diversos compuestos orgánicos, así como compuestos farmacéuticos y agroquímicos. Especialmente, la (R)- o (S)-3- hidroxipi-rrolidina N-sustituida se conoce generalmente como el intermedio clave en la preparación de compuestos farmacéuticos y agroquímicos. Por ejemplo, la 3-hidroxipirrolidina N-sustituida se utiliza como el intermedio esencial para la preparación de diversos productos farmacéuticos tal como antibiótico carbapenem (Panipenem), vasodilatin (Barnidipine), o antihipertensivo en el desarrollo (Darifenancine, Lirequill, Clinafloxacine) [PE nº 483.580,
nº 330.469, nº 304.087; USP nº 5.463.064, nº 5.364.872, nº 5.281.711, nº 5.109.008, nº 4.916.141; Patente internacional WO 91/09013].
Se han expuesto diversos métodos para la preparación de derivados de 3-hidroxipirrolidina ópticamente activos como se expone mas adelante.
Uno de los métodos mas generales para la preparación de 3-hidroxipirrolidina N-sustituidos es la reducción de N-bencil-3- hidroxisuccinimida utilizando el agente reductor, hidruro de litio aluminio (LAH), que se prepara mediante la reacción de ácido d- o l-málico y bencil amina [Syntetic Communications, 1983, 13(13), 117 \sim 1123; Syntetic Communications, 1985, 15(7), 587598; USP nº 5.109.008, nº 4.705.853].
Otro método para la síntesis de 3-hidroxipirrolidina N-sustituida es la descarboxilación de ácido (2S,4R)-(-)-4-hidroxi-2-pirrolidina [Patente internacional WO 91/09013, USP nº 5.233.053].
Otro método es la preparación de (S)-3-hidroxi-pirrolidina mediante reducción de derivados de (S)-3-hidroxipirrolidina desarrollados por Eugene J. Trybulsky [USP nº 4.937.235].
Sin embargo, los métodos convencionales anteriores no son adecuados para introducirse en un procedimiento industrial, debido al delicado proceso sintético, bajo rendimiento y materiales crudos y reactivos costosos.
Se ha expuesto la preparación de compuestos de (S)-3-hidroxipirrolidina con hidroxibutironitrilo [PE nº 269.258]. Este método es efectivo en la preparación de 3-hidroxi-pirrolidina como una mezcla racémica. Sin embargo puede aplicarse difícilmente a proceso industrial, debido a que no se prepara fácilmente el 3-hidroxibutiro-4-nitrilo ópticamente activo, un intermedio clave en el proceso sintético de 3-hidroxipirrolidina ópticamente puro.
Inou y colaboradores expusieron la preparación de 3-hidroxipirrolidina a partir de 4-cloro-3-hidroxibutironitrilo [PE nº 347.818]. De conformidad con este método se prepara 3-hidroxipirrolidina a partir de (R)-2-acetoxi-3-cloropro- piltosilato que se obtiene mediante hidrólisis estereoiselectiva mediada por enzima de epiclorhidrina racémica. No obstante esto tiene muchos problemas para utilizarse en la industria debido a los procedimientos de etapas múltiples y bajo rendimiento.
Además, se han expuesto diversos métodos bioquímicos [JP Pyung 5-227991, Pyung 6-141876]: Por ejemplo, la preparación de 3-hidroxipirrolidina N-sustituida ópticamente activa mediante desacetilación selectiva de 3-acetoxi-N-bencilpirrolidina racémica utilizando Lipasa PS [Bull. Chem. Soc. Jpn., 1996, 69, 207-215\sim], y la preparación de 3-hidroxipirrolidina N-sustituida ópticamente activa mediante hidrólisis estereoselectiva mediada por enzima de 3-acetiloxipirrolidina N-sustituida [Patente internacional WO 95/03421]. Sin embargo, la aplicación del procedimiento sintético bioquímico antes citado a la industria precisa mejorar el proceso para la recuperación de enzima y separación/purificación de mezclas reaccionales.
Asimismo, se expone la preparación de 3-hidroxi-pirrolidina N-sustituida a partir de 1,2,4-butantriol o sus derivados, como se describe a continuación [Heterocycles, 1987, 26(8), 2247\sim2265].
Inicialmente se prepara 1,4-dibromo-2-butanol mediante la reacción de 1,2,4-butantriol con bromurol de hidrógeno vía bromación selectiva de solo alcohol primario en la posición de C1 y C4, reaccionando luego con bencil amina y ciclizándose para dar N-bencil-3-hidroxipirrolidina [J. Med. Pharm. Chem., 1959, 1, 76]. No obstante la bromación antes citada no se controla fácilmente, con muy bajo rendimiento del 31% y empleo de reactivos de bromación costosos.
La 3-hidrosxipirrolidina ópticamente activa se prepara a partir del 4-halo-3-hidroxibutanol ópticamente activo [PE nº 452.143, USP nº 5.144.042]. De conformidad con este método la reducción del éster de ácido (S)-4-cloro-3-hidroxibutírico con borohidruro de calcio proporciona (S)-4-cloro-1,3-butandiol, y la sulfonilación selectiva subsiguiente de alcohol primario solo utilizando cloruro de metansulfonilo seguido de la reacción con bencil amina proporciona
(S)-N-bencil-3-hidroxipirrolidina. En este procedimiento esto no puede considerarse como un método económico debido a que la sulfonilación selectiva de alcohol primario solo es difícil que resulte en un buen rendimiento.
Además, se expone el método para la preparación de la N-bencil-3-hidroxipirrolidina ópticamente activa mediante resolución óptica [JP Pyung 9-263578, Pyung 5-336992]. No obstante, este procedimiento no puede recomendarse para la preparación de compuestos ópticamente activos con alta pureza desde el punto de vista de economía y eficacia.
Además se han expuestos otros métodos [PE nº 431.521].
Aún cuando existen varios métodos para la preparación de derivados de 3-hidroxipirrolidina N-sustituidos ópticamente activos como se ha descrito antes, resulta urgente desarrollar el método para la preparación eficiente de derivados de cicloamina vía ciclización de alquiltriol con rendimiento superior y pureza que los que tienen los métodos convencionales.
Sumario del invento
Los inventores del presente invento han investigado durante largo tiempo un método sintético eficiente para derivados de hidroxicicloalquilamina N-sustituidos a partir de alcohol 1,2-dihidroxialquílico y eventualmente se han hecho cargo de que los tres grupos hidroxilo del material de partida, alcohol 1,2-dihidroxialquílico, deben distinguirse entre sí a partir de la reactividad en la sustitución nucleofílica.
Para reunir esta exigencia, ambos de los grupos hidroxilo en las posiciones C1, C2 del alcohol 1,2-dihi-droxialquilo se convierten en un grupo sulfito cíclico mediante la reacción de alcohol 1,2-dihidroxialquílico con cloruro de tionilo. La conversión subsiguiente del grupo hidroxilo terminal al haluro proporcionado por haluro de 1,2-ciclosulfinilalquilo del que los grupos funcionales mostraron reactividades diferentes. Eventualmente se prepararon derivados de hidroxicicloalquilamina N-sustituidos mediante la ciclo-sustitución del haluro de alquilo antes citado con nucleófilo tal como compuestos amínicos. Especialmente, puede prepararse hidroxicicloalquilamina N-sustituida ópticamente activa en alta pureza con regioselectividad y estereoselectividad, en caso de utilizarse como material de partida el alcohol 1,2-dihidroxialquílico ópticamente puro.
Por consiguiente, la finalidad de este invento es proporcionar el método sintético de hidroxicicloalquilamina N-sustituida racémica u ópticamente activa como el producto diana, con rendimiento máximo, así como alta pureza inhibiendo simultáneamente la reacción secundaria, racemización o formación de isómeros que son problemas usuales en los métodos convencionales.
\newpage
Descripción detallada del invento
Este invento se refiere al método para la preparación de derivados de hidroxicicloalquilamina N-sustituida racémica u ópticamente activa y sus sales representado en la fórmula (1) siguiente, que se caracteriza por la ciclosustitución del nucleófilo elegido entre los compuestos amínicos representados en la fórmula 4 siguiente al intermedio racémico u ópticamente activo, haluro de 1,2-ciclosulfinilalquilo, representado en la fórmula 3 siguiente, que se prepara mediante la reacción de haluro de tionilo y alcohol 1,2-dihidroxialquílico representado en la fórmula (2) siguiente como material de partida.
2
3
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en donde, * representa un carbono asimétrico; X es halógeno;
R_{1} es hidrógeno o grupos amino-protectores tal como hidrocarburos aromáticos;
n = 1, R2 = OH, R3 = H, m = 1;
n = 1, R2 = H, R3 = CH_{2}OH, m = 2;
n = 2, R2 = OH, R3 = H, m = 2; y
n = 2, R2 = H, R3 = CH_{2}OH, m = 3.
El presente invento se explica con mayor detalle tal como se expone a continuación.
El presente invento está constituido por los mecanismos siguientes: entre tres grupos hidroxilo de alcohol 1,2-dihidroxialquílico, se activan grupos hidroxilo adyacentes en posiciones 1 y 2 mediante la conversión a grupo ciclosulfinilo que es un grupo protector electrofílico. El grupo hidroxilo terminal se sustituye por un haluro que proporciona sitio electrofílico mas susceptible que el grupo ciclosulfinilo anterior, de este modo este haluro se hace reaccionar preferentemente con la amina nucleofílica para proporcionar amina secundaria, y luego se produce ciclización intramolecular vía la reacción de la amina con el grupo protector sulfinilo electrofílico. La técnica básica objeto del presente invento es la ciclización intramolecular vía sustitución nucleofílica en la posición C1 o C2 del grupo sulfinilo cíclico con regio-selectividad y estereoselectividad dependiendo del número de carbonos en la amina secundaria.
En el presente invento el intermedio representado en la fórmula 3 antes citada se prepara característicamente mediante la sulfinilhalogenación en una condición específica utilizando el haluro de tionilo, como un agente de sulfinilhalogenación, que es relativamente económico y permite fácil control de la reacción. Así pues, la ciclización subsiguiente prosigue con alta regioselectividad y estereoselectividad.
El método sintético de este invento se aplica a la preparación de derivados de hidroxicicloalquilamina N-sustituidos racémicos y sus sales. Asimismo puede producir derivados de hidroxicicloalquilamina N-sustituida ópticamente puros y sus sales con alto rendimiento sin racemización en caso de utilizarse como material de partida alcohol 1,2-dihidroxialquílico mostrado en la fórmula (2) antes expuesta.
El procedimiento descrito en este invento para la preparación de hidroxicicloalquilamina N-sustituida racémica u ópticamente activa se muestra brevemente en el esquema reaccional 1 siguiente.
Esquema 1
5
en donde, *, X, R_{1}, R_{2}, R_{3}, m y n se definen respectivamente como se ha expuesto antes.
De conformidad con el esquema reaccional anterior 1, la reacción de alcohol 1,2-dihidroxialquílico representado en la fórmula (2) anterior con haluro de tionilo en presencia de catalizador básico genera haluro de 1,2-ciclosulfinilalquilo representado en la fórmula (3) anterior. Para la preparación del intermedio representado en la fórmula anterior (3) con mayor rendimiento y pureza, se disuelve el material de partida representado en la fórmula (2) anterior en disolvente polar aprótico en presencia de catalizador de base, luego se adiciona lentamente haluro de tionilo a baja temperatura, deseablemente entre -20ºC y unos 10ºC.
El haluro se elige entre F, Cl, Br o I, mas concretamente es recomendable Cl o Br. Entre el haluro de tionilo se encuentran en el comercio cloruro de tionilo y bromuro de tionilo. Se recomienda el cloruro de tionilo debido a la fácil adquisición a gran escala y menor generación de calor durante la reacción.
La cantidad de haluro de tionilo y catalizador de base y la temperatura de reacción deben controlarse para dar alto rendimiento en la síntesis del intermedio anterior. En caso de utilizarse la cantidad de haluro de tionilo en exceso se forma la mayor cantidad de sub-productos, tal como trihaloalcano debido a la halogenación de todos los grupos hidroxilo 1, 2 y terminales. Así pues se recomienda el empleo de 2 \sim 4 (especialmente 2 \sim 2,5) equivalentes de haluro de tionilo.
El disolvente utilizado en el presente invento para la síntesis del intermedio incluye disolventes orgánicos apróticos tal como acetonitrilo, cloruro de metileno, cloroformo, tetracloruro de carbono, y éter dietílico. Entre estos es más deseable el acetonitrilo, cloruro de metileno o cloroformo.
Pueden utilizarse sales orgánicas o inorgánicas como un catalizador de base aún en exceso. Como catalizadores base deseables se encuentran la base orgánica tal como trietilamina, tripropilamina, N,N-diisopropilamina, piridina y la base inorgánica tal como hidróxido potásico, carbonato sódico y carbonato potásico. Se recomienda, especialmente, el empleo de 2 \sim 3 equivalentes de piridina.
Después de completada la reacción antes citada se filtra la mezcla reaccional para separar los sólidos y se adiciona disolvente orgánico no hidrofílico, recomendándose cloruro de metileno o cloroformo, luego se lava, en sucesión, con agua y bicarbonato sódico acuoso (una base débil) para separar los ácidos restantes. La evaporación del disolvente bajo presión reducida proporciona líquido amarillento pálido, que se somete luego a destilación en vacío simple para dar haluro de 1,2-ciclosulfinilalquilo racémico u ópticamente activo como líquido incoloro con alto rendimiento, así como pureza, representado en la fórmula (3) antes citada.
El intermedio, haluro de 1,2-ciclosulfinilalquilo, como se muestra en la fórmula (3) antes expuesta, es estable durante unos pocos meses a temperatura ambiente.
Los derivados de hidroxipirrolidina racémicos u ópticamente activos N-sustituidos representados en la fórmula (1) anterior se prepara, efectivamente, a partir del intermedio, haluro de 1,2-ciclosulfinilalquilo, representado en la fórmula (3) vía los procedimientos siguientes.
El haluro de 1,2-ciclosulfinilalquilo racémico u ópticamente activo representado en la fórmula (3) anterior se disuelve en disolvente polar aprótico y ciclosustituye mediante la reacción con amina en presencia de catalizador de base. La ciclosustitución se lleva a cabo en la gama de 0ºC \sim 200ºC, recomendándose el reflujo bajo la presión de 1\sim10 atm dependiendo de la amina. El disolvente orgánico utilizado en la ciclosustitución incluye un disolvente polar tal como aceto-nitrilo, tolueno, dimetilformamida, dimetilacetamida, dioxa-no, tetrahidrofurano o piridina. Entre estos son deseables acetonitrilo y dimetilacetamida. Los catalizadores básicos incluyen base orgánica, tal como piridina, trietilamina, diisopropiletilamina o la base inorgánica tal como carbonato sódico, carbonato potásico, carbonato cálcico, hidróxido sódico, hidróxido potásico, hidruro sódico, hidruro potásico, hidruro cálcico, metóxido sódico y etóxido sódico. Entre éstos se recomienda el carbonato sódico y el carbonato potásico.
Los compuestos amínicos que participan en la etapa de ciclosustitución como reactivo se representan en la fórmula (4) anterior. El compuesto amínico mas específico representado en la fórmula (4) anterior incluye las alquilaminas tal como amoniaco, metilamina, etilamina, n-propilamina, iso-propilamina, n-butilamina, iso-butilamina, sec-butilamina y la cicloalqui-lamina tal como ciclopropilamina, ciclobutilamina, ciclopentil-amina, ciclohexilamina y por último las aminas aromáticas tal como fenilamina, bencilamina, metilbencilamina, metoxibencilamina, nitrobencilamina y (S)- o (R)-metilbencilamina ópticamente activa. Además se incluye los grupos amino protectores típicos.
La cantidad deseable de la amina mostrada en la fórmula (4) anterior está en la gama de 1 \sim 10 equivalentes para la eficacia del procedimiento.
Para una ciclosustitución eficiente en este invento se requiere una presión y temperatura apropiadas. Por consiguiente, la reacción se llevó a cabo durante 2\sim48 horas. El esquema 2 representa un ejemplo de la ciclosustitución en este invento. La reacción de haluro de ciclosulfinilbutilo como se representa en la fórmula anterior (3) con la bencilamina, como se representa en la fórmula (4) anterior) para la ciclosustitución proporciona N-bencil-3-hidroxipirrolidina como un producto principal sin sub-productos tal como un compuesto de azidridina o azetidina.
Esquema 2
6
en donde, * representa un carbono asimétrico; X es halógeno;
B_{z} es grupo bencilo.
El esquema siguiente 3 representa otro ejemplo de la ciclosustitución de este invento. La reacción del haluro de ciclosulfinilpentilo como se muestra en la fórmula (3) antes expuesta con la bencilamina para la ciclosustitución proporciona N-bencil-3-hidroxipiperidina como el producto principal y la N-bencil-2-hidroximetilpirrolidinacomo producto menor.
Esquema 3
7
8
en donde, * representa un carbono asimétrico; X es halógeno;
B_{z} es el grupo bencilo.
El esquema 4 que sigue representa otro ejemplo de la ciclosustitución de este invento. La reacción del haluro de ciclosulfinilhexilo como se muestra en la formula (3) antes citada con la bencilamina para la ciclosustitución proporciona N-bencil-2-hidroximetil-piperidina como el producto principal.
Esquema 4
9
en donde, * representa un carbono asimétrico; X es halógeno;
B_{z} es el grupo bencilo.
Los derivados de hidroxicicloalquilamina N-sustituidos ópticamente activos se obtienen a partir de la ciclosustitución utilizando haluros de ciclosulfinilalquilo ópticamente activos como se muestra en los ejemplos anteriores. La reacción de cloruro o bromuro de (S)-1,2-ciclosulfinil-4-butilo con amoniaco en reactor de alta presión para la ciclosustitución también genera (S)-3-hidroxipirrolidina con alto rendimiento.
Basado en los resultados antes citados se considera que la cicloalquilamina se forma mediante la sustitución nucleofílica de amina (bencilamina) con el grupo haluro en haluro de 1,2-ciclosulfinilalquilo seguido de la ciclización nucleofílica intramolecular. De preferencia se forma cicloalquilamina termodinámicamente mas estable.
Como se describe en este invento la preparación de haluro de ciclosulfinilalquilo, el intermedio para la ciclosustitución como se representa en la fórmula (3) antes citada, es ventajosa sobre los métodos convencionales debido a las cortas etapas operativas. Con el haluro de ciclosulfinilbutilo y ciclosulfinilhexilo puede prepararse con alto rendimiento y pureza los derivados de (S)- o (R)-hidroxi-pirrolidina N sustituida y (S)- o (R)-hidroximetilpiperidina
N-sustituida ópticamente puros y costosos, respectivamente.
Los métodos sintéticos descritos en este invento pueden proporcionar los derivados de (S)- o (R)-cicloalquilamina N-sustituidos, sin citar su racemato, utilizandoun alcohol (S)- o (R)-1,2-hidroxialquílico ópticamente activo como material de partida. Además el cloruro de tionilo utilizado como agente de halogenación es económicamente ventajoso sobre el bromuro de hidrógeno, puesto que el cloruro de tionilo tiene el peso molecular relativamente bajo comparado con otros grupos protectores. Asimismo, el grupo de ciclosulfinilo reacciona y se libera como dióxido de azufre a medida que progresa la reacción, con lo que se faculta la fácil manipulación y separación del gas mediante simple atrapamiento resultando en una pequeña cantidad de desecho.
En literaturas recientes, como se expone a continuación, se exponen algunos haluros de 1,2-ciclosulfinilalquilo ópticamente activos.
Hercouet y colaboradores utiliza cloruro de (S)-1,2-ciclosulfinil-4-butilo y cloruro de 1,2-ciclosulfinil-5-pentilo como único intermedio para la preparación de derivados de ciclosulfato mediante simple oxidación en la síntesis de (-)-(2S, 3R)-metanpirrolina o ácido (-)-(2S,3R)-metanopipecólico [Tetrahedron: Asymmetry, 1996, 7(5), 1267\sim1268: Tetrahedron Letters, 1996, 37(26), 4529-4532]. Además, los grupos de ciclosulfinilo se utilizan como el grupo de protección simple o el material de partida para la preparación del sulfato cíclico. No obstante, no existen muchos casos para la finalidad de sustitución nucleofílica [J. Am. Chem. Soc., 1998, 110, 7538-7539; Tetrahedron: Asymmetry, 1996, 7(8), 2411\sim2416: Synthesis, 1992, 1035-1052; Nucleic Acid Res., 1978, 5(3), 1029\sim1033: Chem. Pharm. Bull., 1977, 2181; Bull. Chem. Soc. Japan, 1975, 48(11), 3243; Chem. Rev., 1963, 63, 557\sim571].
Los ejemplos específicos que siguen tienen por objeto ilustrar el invento y no deben considerarse como limitativos del alcance del invento como se define en las reivindicaciones anexas.
Ejemplo 1 La preparación del cloruro de (S)-1,2-ciclosulfinil-4-butilo Método A:
A una solución de (S)-1,2,4-butantriol (50,5 g, 0,47 mol) en acetonitrilo (180 ml) se adicionó piridina (83,8 ml, 1,04 mol) con agitación, luego se enfrió hasta 0ºC. A esta solución se adicionó lentamente cloruro de tionilo (75,4 ml, 1,03 mol) diluido con acetonitrilo (70 ml) a un ratio que no se genere exceso de calor, luego se agitó durante 2 horas a 0ºC y luego durante 4 horas mas a temperatura ambiente. Se analizó la reacción utilizando GC y TLC. Después de completada la reacción se separó el acetonitrilo bajo presión reducida, y se extrajo con cloruro de metileno. Se lavó la fase orgánica, en sucesión, con agua, solución acuosa al 10% de bicarbonato sódico, y de nuevo agua, y luego se secó sobre sulfato sódico. Se filtró la solución secada y se concentró bajo presión reducida, luego se destiló en vacío, lo que dio 76,2 g de cloruro de (S)-1,2-ciclosulfinil-4-butilo con rendimiento del 95,0% y pureza del 99,3%.
El producto en forma de un líquido transparente incoloro se analizó mediante espectroscopia de RMN. El espectro de RMN del producto fue idéntico con el del cloruro de (S)-1,2-ciclosulfinil-4-butilo expuesto por Alain Hercouet [Tetrahedron: Asymmetry, 1996, 7(5), 1267\sim1268].
El ratio de isómeros en el producto se analizó mediante GC [columna: OV-101 (1/8'' x 10 pies), ratio de flujo: 5,7 ml/min, temperatura de inyección: 250ºC, detector: FID, 280ºC, temperatura de la columna: 170ºC]. Los picos de cada isómero se observaron a 6,22 min y 7,39 min con la relación de 1:1,7. La actividad óptica del producto fue [alfa]_{D} = -7,47 (c=1, MeOH).
A una solución de (S)-1,2,4-butantriol (50 g, 0,47 mol) en cloruro de metileno (180 ml) se adicionó piridina (83,8 ml, 1,04 mol) con agitación, luego se enfrió la solución a 0ºC. A esta solución se adicionó lentamente cloruro de tionilo (75,4 ml, 1,03 mol) diluido con cloruro de metileno (70 ml) a un ratio que no genere exceso de calor, luego se agitó durante 2 horas a 0ºC y durante 4 horas mas a temperatura ambiente, para dar 77,8 g de cloruro de (S)-1,2-ciclosulfinil-4-butilo con rendimiento del 97%, con los mismos resultados analíticos que en el método A anterior.
Ejemplo 2 La preparación de bromuro de (S)-1,2-ciclosulfinil-4-butilo
De conformidad con el procedimiento similar del ejemplo 1, a una solución de (S)-1,2,4-butantriol (50 g, 0,47 mol) en cloruro de metileno (180 ml) se adicionó piridina (83,8 ml, 1,04 mol) con agitación, luego se enfrió hasta 0ºC. A esta solución se adicionó lentamente bromuro de tionilo (80,6 ml, 1,04 mol) diluido con cloruro de metileno (70 ml a un ratio que no genere exceso de calor, luego se agitó durante 2 horas a 0ºC y durante 4 horas mas a temperatura ambiente. Después de completada la reacción se extrajo con cloruro de metileno. Se lavó la fase orgánica separada, en sucesión, con agua, solución de bicarbonato sódico acuoso al 10%, y de nuevo agua, y luego se secó sobre sulfato sódico. Se filtró la solución secada de cloruro de metileno y se destiló bajo presión reducida para concentrarse. Se sometió la mezcla reaccional concentrada a cromatografía de columna sobre gel de sílice (solución al 15% de acetato de etilo/hexano, como eluente) para dar 93,5 g de bromuro de (S)-1,2-ciclosulfinil-4-butilo con rendimiento del 93% y pureza del 98,6%.
La relación de cada isómero del producto fue de 1 : 1,54 basado en los picos a 7,97, 8,84 min en GC bajo la misma condición que se muestra en el ejemplo 1.
^{1}H-RMN (en CDCl_{3}, ppm): delta 2,06 \sim 2,38 (1,6 H, m), 2,47 \sim 2,60 (0,4 H, m), 3,40 \sim 3,62 (2H, m), 4,08
(0,6 H, dd), 4,44 (0,4H, t), 4,61 (0,4 H, dd), 4,81 (1H, m), 5,20 (0,6H, m).
Ejemplo 3 La preparación de (S)-N-bencil-3-hidroxipirrolidina Método A:
A una solución de cloruro de (S)-1,2-ciclosulfinil-4-butilo (10,0 g, 58,8 mmol) en acetonitrilo (50 ml) en un matraz redondo equipado con un condensador de reflujo se adicionó carbonato potásico (24,4 g, 176,5 mmol) con agitación a temperatura ambiente y luego se adicionó bencil amina (19,3 ml, 176,8 mmol). Se calentó la mezcla reaccional en reflujo durante 12 horas. Después de completada la reacción se filtró la mezcla reaccional para separar los sólidos y luego se separó por destilación el disolvente bajo presión reducida. Se purificó el residuo obtenido mediante destilación fraccionada para proporcionar 9,6 g de (S)-N-bencil-3-hidroxipirrolidina con rendimiento del 92%.
El espectro de RMN del producto fue idéntico con el de la (S)-N-bvencil-3-hidroxipirrolidina adquirida de Aldrich Co., o expuesta en la literatura [patente estadounidense nº 5.144.042]. La pureza óptica del producto fue del 99,5% como la del material de partida, basado en el análisis cromatográfico líquido utilizando columna Dicel O.D. ((hexano/alcohol isopropílico/dietil amina = 97:3:0,5, UV = 254 nm, caudal de flujo = 1,0 ml/min) de conformidad con el método conocido [Patente japonesa Pyung 5-227991, Pyung 6-211782, Pyung 6-141876].
Método B:
A una solución de cloruro de (S)-1,2-ciclosulfinil-4-butilo (12,6 g, 58,9 mmol) en acetonitrilo (50 ml) en un matraz redondo equipado con un condensador de reflujo se adicionó carbonato potásico (18,7 g, 176,4 mmol) con agitación a temperatura ambiente y luego se adicionó bencil amina (19,3 ml, 177 mmol). Se calentó la mezcla reaccional en reflujo durante 15 horas. Después de completada la reacción se filtró la mezcla reaccional para separar los sólidos y luego se separó por destilación el disolvente bajo presión reducida. Se purificó el residuo obtenido mediante destilación fraccionada para proporcionar 9,8 g de (S)-N-bencil-3-hidroxipirrolidina con rendimiento del 94%. Los datos analíticos del producto fueron idénticos con los del método anterior A.
Ejemplo 4 La preparación de (S)-3-hidroxipirrolidina
A una mezcla de cloruro de (S)-1,2-ciclosulfinil-4-butilo (5,0 g, 29,4 mmol) y carbonato sódico (9,35 g, 88,0 mmol) en acetonitrilo (30 ml) en un reactor de alta presión (500 ml) se introdujo amoniaco para mantener alrededor de 10 atm a 100\sim120ºC durante 48 horas. Después de completada la reacción se filtró la mezcla reaccional y luego se concentró para proporcionar (S)-3-hidroxipirrolidina con el material de partida sin reaccionar. La purificación utilizando cromatografía de columna sobre gel de sílice (15% \sim 50% de acetato de etilo/hexano) dio 6,9 g de (S)-3-hidroxipirrolidina con rendimiento del 90%, que fue ópticamente activo e incoloro. Los datos de RMN del producto fueron idénticos con los de la literatura conocida [PE nº 269.258, USP nº 5.233.053].
Ejemplo 5 La preparación de (S)-1,2-acetobutanol
A una solución de (S)-1,3,4-butantriol (50 g, 0,47 mol) en acetona (250 ml) se adicionó monohidrato de ácido p-toluen-sulfónico (0,45 g, 2,3 mmol) a la temperatura ambiente con agitación durante 12 horas. Después de completada la reacción se separó acetona bajo presión reducida. Se sometió el residuo obtenido a la destilación de vacío para dar 58,5 g de (S)-1,2-acetobutanol con rendimiento del 85%:
^{1}H-RMN (en CD_{3}OD, ppm): delta 1,34 (3H, s), 1,29 (3H, s), 1,79 (2H, m), 3,56 (1H, t),3,68 (2H, m), 4,08
(1H, dd), 4,22 (2H, qn).
Ejemplo 6 La preparación de (S)-1,2-aceto-4-metansulfonil butano
Se disolvió (S)-1,2-acetobutanol (50 g, 0,342 mol) en cloruro de metileno (250 ml) con agitación y luego se enfrió hasta 0ºC. A esta solución se adicionó trietilamina (71,5 ml, 0,513 mol) y luego se adicionó lentamente cloruro de metansulfonilo (31,8 ml, 0,41 mol) a un ratio que no genere exceso de calor, luego se agitó durante 2 horas a 0ºC y durante 8 horas mas a temperatura ambiente. Después de completada la reacción se lavó la solución formada, en sucesión, con agua, 50 ml de ácido clorhídrico diluido 0,1 N, 10% de solución de bicarbonato sódico y luego agua de nuevo y se secó sobre sulfato sódico. Se filtró la solución de cloruro de metileno secada y se evaporó bajo presión reducida para concentrarse. Se purificó el residuo obtenido mediante cromatografía de columna sobre gel de sílice, lo que dio 54,9 g de (S)-1,2-aceto-4-metansulfonil butano con rendimiento del 71,6%:
^{1}H-RMN (en CD_{3}Cl_{3}, ppm): delta 1,35 (3H, s), 1,42(3H, m), 2,00 (2H, m), 3,03 (3H, s), 3,61 (1H, t), 4,38 (2H, m).
Ejemplo 7 La preparación de (S)-1,2-aceto-4-cianobutano
A una solución de (S)-1,2-aceto-4-metansulfonil butano (50 g, 0,223 mol)disuelto en acetonitrilo (250 ml) en un matraz redondo equipado con condensador de reflujo se adicionó cianuro potásico (43,6 g, 0,68 mmol) y se sometió a reflujo durante 15 horas. Después de completada la reacción se separó el disolvente bajo presión reducida. El residuo así formado se disolvió en agua, se extrajo con acetato de etilo (300 ml) tres veces, y luego se purificó utilizando cromatografía de columna sobre gel de sílice, lo que dio 30,8 g de (S)-1,2-aceto-4-cianobutano con rendimiento del 89%.
^{1}H-RMN (en CDCl_{3}, ppm): delta 1,36 (3H, s), 1,42 (3H, s), 1,42 (3H, s), 1,90 (2H, m), 2,53 (2H, m), 3,61
(1H, dd), 4,11 (1H, dd), 4,20 (1H, m).
Ejemplo 8 La preparación de la sal sódica del ácido (S)-1,2-aceto-4-pentánico
La solución de (S)-1,2-aceto-cianobutano (20 g, 0,129 mol) en solución acuosa de hidróxido sódico al 20% (250 ml) se agitó a 90ºC durante 8 horas. Después de completada la reacción se separó el disolvente bajo presión reducida. El residuo así formado se disolvió en metanol (100 ml), luego se neutralizó utilizando ácido sulfúrico al 50% en metanol. Se filtró la mezcla reaccional para separar sulfato sódico, generado durante la neutralización, luego se separó metanol bajo presión reducida, lo que dio 20,73 g de la sal sódica del ácido (S)-1,2-aceto-4-pentanoico con rendimiento del 82%:
^{1}H-RMN (en D_{2}O, ppm): delta 1,17 (3H, s), 1,24 (3H, s), 1,63 (2H, m), 2,06 (2H, m), 3,44 (1H, t), 3,93 (1H, t), 4,02 (1H, qn).
Ejemplo 9 La preparación de (S)-1,2,5-pentantriol
Se disolvió la sal sódica del ácido (S)-1,2-aceto-4-pentanoico (20 g, 0,102 mol) en tetrahidrofurano (200 ml) y se enfrió la solución hasta 0ºC con agitación. Se adicionó lentamente hidruro de litio aluminio (19,4 g, 0,051 mmol) a un ratio que no permitiese la generación de calor en exceso. Se agitó la mezcla durante 2 horas a 0ºC y durante 15 horas mas a temperatura ambiente. Al término de la reacción se adicionó a la mezcla reaccional tetrahidrofurano (100 ml), luego lentamente agua (20 ml). Con el fin de enfriar el hidruro de litio aluminio restante se adicionó, en secuencia, 15% de solución acuosa de hidróxido sódico (20 ml) y agua (60 ml), luego se filtró el precipitado. A la mezcla reaccional anterior se adicionó metanol (20 ml) y agua (50 ml), se acidificó hasta pH 1 con solución acuosa de cloruro de hidrógeno y luego se agitó a temperatura ambiente durante 3 horas para hidrolizar el grupo protector, grupo aceto. Después de neutralización utilizando solución al 10% de hidróxido sódico en metanol se separó el disolvente bajo presión reducida, lo que dio 9,55 g de 1,2,5-pentantriol con rendimiento del 78%:
^{1}H-RMN (en D_{3}O, ppm): delta 1,13-1,65 (4H, m), 3,37 (1H, dd), 3,49 (3H, m), 3,60 (1H, m).
Pureza óptica: 99,1% (Análisis cromatográfico de gas, columna capilar B-TA).
Ejemplo 10 La preparación del cloruro de (S)-1,2-ciclosulfinil-5-pentilo
A una solución de (S)-1,2,5-pentantriol (10 g, 83,3 mmol, pureza del 99,5%) en cloruro de metileno (35 ml) se adicionó piridina (14,5 g, 183,3 ml), luego se enfrió hasta 0ºC. A esta solución se adicionó lentamente cloruro de tionilo (13,4 ml, 183,7 mmol) diluido con cloruro de metileno (15 ml), se agitó durante 2 horas a 0ºC y durante 4 horas a temperatura ambiente. Se lavó la mezcla reaccional con agua, se secó sobre sulfato sódico, se filtró y se concentró bajo presión reducida. El residuo obtenido se sometió a destilación fraccionada en vacío, lo que dio 14,9 g de cloruro de (S)-1,2-ciclosulfinil-5-pentilo con rendimiento del 97% y pureza del 99,5%.
El ratio de isómeros en el producto obtenido fue de 1 : 1,29 (RT = 11,1 y 11,56 min) basado en los datos de análisis de GC [columna: OV-101 (1/8'' x 10 pies), radio de flujo: 5,7 ml/min, temperatura de inyección: 250ºC, detector: FID, 280ºC].
[alfa]_{D} = -3,64, 25ºC (c = 1, MeOH)
^{1}H-RMN (en CDCl_{3}, ppm): delta 1,75 \sim 2,1 (4H, m), 3,61 (2H, m), 3,98 (0,5 H, dd), 4,36 (0,5, m), 4,53 (1H, m), 4,74 (0,5 H, dd), 5,0(0,5 H, m).
Ejemplo 11 La preparación de bromuro de (S)-1,2-ciclosulfinil-5-pentilo
A una solución de (S)-1,2,5-pentantriol (10 g, 83,3 mmol) en cloruro de metileno (35 ml) se adicionó piridina (14,5 g, 183,3 mol), luego se enfrió hasta 0ºC. A esta solución se adicionó lentamente bromuro de tionilo (14,2 ml, l83,3 mmol) diluido con cloruro de metileno (15 ml), se agitó durante 2 horas a 0ºC y durante 4 horas a temperatura ambiente. Se lavó la mezcla reaccional con agua, se secó sobre sulfato sódico, se filtró y se concentró bajo presión reducida. Se purificó el residuo obtenido a través de cromatografía de columna sobre gel de sílice, (15% de acetato de etilo/hexano), lo que dio 17,5 g de bromuro de (S)-1,2-ciclosulfinil-5-pentilo con rendimiento del 92%.
El ratio de isómeros en el producto obtenido fue de 1 : 1,29 (RT = 11,1 y 11,56 min) basado en los datos de análisis de GC [columna: DB-1 (0,32 mm x 30 m), caudal de flujo: 1,2 ml/min, temperatura de inyección: 250ºC, detector: FID, 280ºC, 70 -> 290ºC, 10ºC/min].
^{1}H-RMN (en CDCl_{3}, ppm): delta 1,75 \sim 2,2 (4H, m), 3,46 (2H, m), 3,97 (0,65H, dd), 4,34 (0,35 H, m), 4,53
(0,7 H, m), 4,71 (0,65H, dd), 4,99 (0,65H, dd).
Ejemplo 12 La preparación de (S)-N-bencil-3-hidroxipiperidina
A una solución de cloruro de (S)-1,2-ciclosulfinil-5-pentilo (10 g, 54,3 mmol) en acetonitrilo (50 ml) en un matraz redondo equipado con un condensador de reflujo se adicionó carbonato sódico (17,3 g, 164,2 mmol) y benzilamina (17,5 g, 163,3 mmol). Después de someterse a reflujo durante 15 horas para completar la reacción, se filtró la mezcla reaccional para separar los sólidos, luego se evaporó el disolvente bajo presión reducida. El residuo obtenido fue una mezcla de (S)-N-bencil-3-hidroxipiperidina y N-bencil-2-hidroximetilpirrolidina en la relación de 69,9% : 30,1% basado en análisis de GC [columna: DB-1 (0,32 mm x 30 m), caudal de flujo: 1,2 ml/min, temperatura de inyección: 250ºC, detector: FID, 280ºC, 70 -> 290ºC, 10ºC/min]. La mezcla anterior se purificó mediante destilación en vacío fraccionada para dar 8,1 g de (S)-bencil-3-hidroxi- piperidina con rendimiento del 75%. La N-bencil-2-hidroximetilpirrolidina, el sub-producto obtenido, puede convertirse en 3-hidroxipiperidina de conformidad con el procedimiento expuesto [Tetrahedron Letters, 1995, 36(4), 549-522].
Los datos espectroscópicos de RMN de estos compuestos fueron idénticos con los mostrados en la literatura (The Aldrich Library of NMR Spectra, Ed. II). La pureza óptica fue del 98,9% basado en el método de Mosher.
Ejemplo 13 La preparación de cloruro de 1,2-ciclosulfinil-6-hexilo.
La mezcla reaccional preparada con 1,2,5-hexantriol (10 g, 74,6 mmol) como material de partida se purificó mediante cromatografía de columna sobre gel de sílice (15% de acetato de etilo/hexano) para dar 14,0 g de cloruro de 1,2-ciclosulfinil-6-hexilo con rendimiento del 95%, de conformidad con el procedimiento similar descrito en el ejemplo 10.
El ratio de isómeros en el producto obtenido fue de 1 : 1,88 (RT = 12,03 y 12,99 min) basado en los datos de GC [columna: OV-101 (1/8'' x 10 pies), ratio de flujo: 5,7 ml/min, temperatura de inyección: 250ºC, detector: FID, 280ºC, temperatura de la columna: 170ºC].
^{1}H-RMN (en CDCl_{3}, ppm): delta 1,5-2,1 (6H, m), 3,57 (2H, t), 3,97 (0,65H, t), 4,36 (0,35H, m), 4,53 (0,7 H, m), 4,73 (0,65 H, dd), 5,0 (0,65H, qn).
Ejemplo 14 La preparación de bromuro de 1,2-ciclosulfinil-6-hexilo
De conformidad con el procedimiento similar al mostrado en el ejemplo 11 y 13, se adicionó lentamente 1,2,6-hexantriol (10 g, 74,6 mmol) y bromuro de tionilo (12,7 ml, 164,1 mmol) a cloruro de metileno (15 ml). Se agitó la solución reaccional durante 2 horas a 0ºC y durante 4 horas a temperatura ambiente para completar la reacción. Se lavó la mezcla reaccional con agua, se secó sobre sulfato sódico, se filtró y luego se concentró bajo presión reducida. La purificación utilizando cromatografía de columna sobre gel de sílice (15% de acetato de etilo/hexano), dio 16,6 g de bromuro de 1,2-ciclosulfinil-6-hexilo con rendimiento del 92%.
El ratio de isómeros en el producto obtenido fue de 1 : 1,83 (RT = 13,69 y 13,96 min) basado en los datos analíticos de GC [columna: DB-1 (0,21 mm x 30 m), ratio de flujo: 1,2 ml/min, temperatura de inyección: 250ºC, detector: FID, 280ºC, 70 -> 290ºC, 10ºC/min].
^{1}H-RMN (en CDCl_{3}, ppm): delta 1,5-2,1 (6H, m), 3,44 (2H, t), 3,96 (0,65H, t), 4,36 (0,35H, m), 4,53 (0,7 H, m), 4,72 (0,65 H, dd), 5,00 (0,65H, qn).
Ejemplo 15 La preparación de (S)-N-bencil-2-hidroximetil-piperidina
A una solución de cloruro de (S)-1,2-ciclosulfinil-5-hexilo (6 g, 30,3 mmol) en acetonitrilo (30 ml) en un matraz redondo equipado con un condensador de reflujo se adicionó carbonato sódico (9,64 g, 91,0 mmol) y bencilamina (9,75 g,
91,0 mmol), de conformidad con el procedimiento similar al mostrado en el ejemplo 12. Después de someterse a reflujo durante 15 horas hasta completado de la reacción se filtró la mezcla reaccional para separar los sólidos y luego se evaporó el disolvente bajo presión reducida. La purificación del producto utilizando cromatografía de columna sobre gel de sílice dio 5,96 g de (S)-bencil-3-hidroximetilpiperidina con rendimiento del 96%. El sub-producto esperado,
3-hidroxiacepina, no se formó en absoluto.
^{1}H-RMN (en CDCl_{3}, ppm): delta 1,5-1,75 (6H, m), 2,25 (1H, m), 2,6 (1H, m), 2,95 (1H, m), 3,48 (1H, d), 3,59 (1H, dd), 3,93 (1H, dd), 4,13 (1H, d), 7,28-7,37 (5H, m).
Ejemplo 16 La preparación de N-metil-3-hidroxipirrolidina
Como se muestra en el ejemplo 4, a una mezcla de bromuro de (S)-1,2-ciclosulfinil-4-butilo (5,0 g, 23,3 mmol) y carbonato sódico (7,42 g, 70,0 mmol) en acetonitrilo (30 ml) en un reactor de alta presión (500 ml) se introdujo metilamina en exceso para mantener alrededor de 10 atm durante 36 horas a 100120ºC. Después de completada la reacción se filtró la mezcla reaccional y luego se concentró para dar N-metil-3-hidroxipirrolidina con el material de partida sin reaccionar. La purificación utilizando la cromatografía de columna sobre gel de sílice (15% \sim 20% de acetato de etilo/hexano) dio 2,0 g de N-metil-3-hidroxipirrolidina incolora con rendimiento del 85%. Los datos de RMN del producto fueron idénticos con los de la literatura conocida (PE nº 269.258].
Como se ha indicado antes, algunas de las características principales del procedimiento de conformidad con este invento son las siguientes:
-
es simple y económico.
-
tiene alta estereoselectividad y regioslectividad en reacción de ciclización debido al uso de un intermedio, haluro de 1,2-ciclosulfinilalquilo, que es muy estable a temperatura ambiente.
-
no contiene racemización en centro quiral durante la reacción.
-
es muy efectivo en la producción de hidroxicicloalquilamina N-sustituida ópticamente activa y compuestos racémicos a escala industrial debido al fácil control de la reacción.

Claims (8)

1. Un procedimiento para la preparación de derivados de hidroxicicloalquilamina N-sustituida representado por la fórmula (1) siguiente, que comprende las etapas de:
(a)
preparar un intermedio haluro de 1,2-ciclosulfinilalquilo representado en la fórmula (3) siguiente haciendo reaccionar alcohol 1,2-dihidroxialquílico representado en la fórmula (2) siguiente con haluro de tionilo; y
(b)
ciclizar el intermedio haluro de 1,2-ciclosulfinilalquilo representado en la fórmula (3) con un sustituyente nucleofílico elegido entre compuestos amínicos representados en la fórmula (4) siguiente,
2
3
4
en donde, * representa un carbono asimétrico; X es halógeno;
R_{1} es hidrógeno o grupo amino-protector;
n = 1, R2 = OH, R3 = H, m = 1;
n = 1, R2 = H, R3 = CH_{2}OH, m = 2;
n = 2, R2 = OH, R3 = H, m = 2; y
n = 2, R2 = H, R3 = CH_{2}OH, m = 3.
2. El procedimiento, de conformidad con la reivindicación 1, en donde el compuesto representado en la fórmula (1) anterior es racémico u ópticamente activo.
3. El procedimiento, de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicho haluro de tionilo es bromuro de tionilo o cloruro de tionilo.
4. El procedimiento, de conformidad con la reivindicación 1, en donde el intermedio representado en la fórmula (3) anterior se procesa utilizando 2,0\sim4,0 equivalentes de haluro de tionilo con catalizador de base en un disolvente polar aprótico.
5. El procedimiento, de conformidad con la reivindicación 4, en donde dicho disolvente polar aprótico es acetonitrilo o cloruro de metileno.
6. El procedimiento, de conformidad con la reivindicación 4, en donde dicho catalizador de base se elige del grupo constituido por piridina, trietilamina, tripropilamina, y N,N-diisopropiletilamina.
7. El procedimiento, de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicha ciclización se realiza a 0ºC\sim200ºC, utilizando 1,0 10,0 equivalentes del compuesto amínico como un nucleófilo representado en la fórmula (4) anterior.
8. El procedimiento, de conformidad con la reivindicación 1 ó 7, en donde el compuesto amínico representado en la fórmula (4) anterior se elige entre amoniaco, metilamina, etilamina, n-propilamina, i-propilamina, n-butilamina,
i-butilamina, sec-butilamina, ciclopropilamina, ciclobutilamina, metilbencilamina, metoxibencilamina, nitrobencilamina y (S)- o (R)-metilbencilamina ópticamente activa.
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