FI66176C - Foerfarande foer framstaellning av 4-(hydroximetyl)-imidazoloch 4-(laegre alkoximetyl)-imidazol - Google Patents

Description

E35^1 rn -«KUtlLUTUSJULKAISU //-n/

W ^1) UTLAGGNINGSSRIUPT OOl / O

C Patentti ayönne ! fy 10 09 1934 ytj Patent meddelat (51) Kvji /taco.3 C 07 D 233/64 // C 25 8 3/04 SUOMI-FINLAND («) p—«-rt.— taiM 771398 , ^ (22) HiIm-MM—A«iBliwln»<H 03.05.77 ^ (21) AtoraM~GIM«b^C 03.05.77 (41) TMmHUmU —BMvitdNMRg 07.11.77

Mentti- Ja raUstarlhallHw ilA_______ . ______________

Pataa», och raghNntyval—» W 31.05.84 (32X33X31) *τή~*Ι«»*— N«r< r—* 06.05.76 USA(US) 683863 (71) SmithKl ine Beckman Corporation, 1500 Spring Garden Street, Philadelphia, Pennsylvania 19101, USA(US) (72) Wilford Lee Mendelson, Philadelphia, Pennsylvania, USA(US) (74) Berggren Oy Ab (54) Menetelmä 4-(hydroksimetyyli)-imidatsolin ja 4-(a1empi alkoksimetyyli)- -imidatsolin valmistamiseksi - Förfarande för framstälIning av 4-(hydroxi-metyl)-imidazol och 4-(lägre alkoximetyl)-imidazol Tämän keksinnön kohteena on menetelmä 4-(hydroksimetyyli)-imidatsolin ja 4-(alempi alkoksimetyyli)-imidatsolin seoksen valmistamiseksi, joilla yhdisteillä on kaavat R CH-OH R CH-OR1

W W

HN^^N Ia ja HN^^N Ib joissa R on vety tai alempi alkyyli ja R^ on alempi alkyyli.

Nämä yhdisteet ovat tärkeitä välituotteita sellaisten merkityksellisten lääkeaineitten valmistamiseksi, joilla on histamiinin i^-vasta-ainevaikutus, mistä mahahappoerityksen ehkäisy on lääke-opillinen osoitus (ks. Black et ai., Nature, 1972, 236-385). Eräs esimerkki tällaisista lopputuotteista on simetidiini, N-syaani-N’-metyyli-N''-/5-metyyli-4-imidatsolyyli-(metyylitio)-etyyli7-guanidiini (amerikkalainen patentti 3 950 333).

2 66176

Amerikkalaisessa patentissa 3 984 293 on selostettu tunnetun tekniikan taso taustana 4-imidatsolikarboksyylihappojen sähkökemialliselle pelkistykselle, joka on patentissa esitetty. Kyseessä oleva keksintö on edullinen, mutta se edellyttää ylimääräisen kemiallisen vaiheen käyttöä ennen pelkistystä, nimittäin esterin hydrolysointia vapaan karboksyylihapon muodostamiseksi.

On olemassa useita orgaanisten yhdisteiden elektrolyytistä pelkistystä koskevia aikakauslehtikirjoituksia, kuten esimerkiksi Popp et ai., Chem. Rev., 62, 19-40 (1962) tai L. Eberson, Carboxylic Acids and Derivatives, kirjassa M.M. Baizer, Organic Electrochemistry, 419 (1973). Muita kirjoituksia ovat Tafel et ai., Chem. Ber., 3T_, 3187 (1904) tai Mettler et ai., Chem. Ber., .37, 3692 (1904), 3j3, 1747 (1905) , 3j), 2933 (1906) . Missään näissä julkaisuissa ei selosteta minkään heterosyklisen karboksyylihapon onnistunutta sähkökemiallista pelkistystä. Aktivoimattomat alifaattiset esterit pelkistyvät hyvin hitaasti tai ei lainkaan, kun taas yksinkertaiset aromaattiset esterit, kuten bentsoaatit tuottavat alkoholien ja eetterien seoksia, jälkimmäisten ollessa usein vallitsevia, ja seosten vaihdellessa aromaattisen substituoinnin luonteesta riippuen.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että alempi alkyyli-4-imidatsolikarboksylaatti, jolla on kaava R. CO-R1 2

HN N II

jossa R ja R^ tarkoittavat samaa kuin edellä, pelkistetään sähkökemi-allisesti kennossa, jossa on 25 %:sta rikkihappoa, käyttäen elohopea-tai lyijykatodia lämpötilassa n. 40-75°C, pitoisuusalueen ulottuessa arvosta 1 M aina liukoisuuden ylärajaan saakka.

Keksinnön mukaisesti on ilmennyt, että kaavan II mukaisia alempi alkyyli-4-imidatsolikarboksylaatteja voidaan pelkistää sähkö-kemiallisesti reaktioaikojen ollessa usein lyhyempiä kuin mitä aikaisemmin on käytetty hapon pelkistyksissä, jolloin saadaan kaavojen Ia ja Ib mukaisten yhdisteiden seos. Tässä selityksessä käytetty termi "alempi alkyyli" merkitsee 1-4 hiiliatomia sisältävää alkyyliryhmää, edullisesti metyyliä tai etyyliä. Propyyliä tai butyyliä voidaan vaihtoehtoisesti käyttää.

Esillä olevan keksinnön mukaan on havaittu, että 25 %:nen rikkihappo on erinomainen liuotin lähtöaineena olevalle esterille, kun sen sijaan vastaava happo on paljon vähemmän liukeneva. Tämä tekee mahdolliseksi sähkökemiallisen reaktion suorittamisen väkeville liuoksille, 3 66176 pitoisuusalueen ulottuessa arvosta 1 M aina liukoisuuden ylärajaan (noin 30-40 %) saakka. Erittäin edullinen pitoisuus on 1,6 M (27 paino/tilavuusprosenttia) 25 %:sessa rikkihapossa. Happoa oft oltava riittävä määrä, vähintään molaarinen määrä, jotta renkaan typpiato-min protonointi varmistuu. Hyvin edullisia ovat myös lämpimät elekt-rolyyttiliuokset, lämpötilan ollessa esim. välillä n. 40-75°C, erikoisesti noin 50°C. Liuosta voidaan hämmentää reaktion aikana.

Sähkökemiallisia standardikennoyksiköitä käytettiin, jännitteen ollessa välillä 3-10 volttia. Yleensä jännite oli 4-5 volttia. Virta- tiheys, ts. virta jaettuna elektrodin pinta-alalla on edullisesti 2 2 alueella 0,10-0,25 A/cm , sopivimmin noin 0,15 A/cm .

Reaktioaikaa voidaan tarkkailla NMR-mittauksilla, kuten esimerkeissä on selostettu, ja tyypilliset reaktioajat ovat välillä 10-18 tuntia. Katodi on edullisesti lyijyä. Anodin aineella ei ole ratkaisevaa merkitystä, ja se voi olla esim. platinaa tai elohopeaa. Sekä katolyyt-tinä että anolvyttinä on rikkihappo. Erikoisesti on osoittautunut tarpeelliseksi puhdistaa katodien pinta parhaitten tulosten saavuttamiseksi, sillä siten estetään epäpuhtauksia myrkyttämästä pintaa pelkistyksen aikana. Saadut tuotokset olivat välillä 60-65 %. Pelkistettäessä 7,8 g etyyliesteriä 25 %:sessa rikkihapossa lyijyelektro-dia käyttäen saavutettiin virtahyötysuhde 25,6 % 18 tunnin kuluttua. Usein saavutetaan välillä 30-40 % olevia virtahyötysuhteita.

Keksinnön mukaisesti suoritetun pelkistyksen tuloksena saadaan kaksi päätuotetta, eli kaavan Ia mukaista alkoholia ja kaavan Ib mukaista eetteriä. Saatu seos voi sisältää tuotteita suhteessa 60 % alkoholia -40 % eetteriä tai sentapaisissa suhteissa, kun pienet määrät reagoimatonta esteriä jätetään huomioonottamatta. Nämä esterimäärät voidaan helposti ottaa talteen ja saattaa uudelleen pelkistykseen.

Reaktiotuotteet alkoholi ja eetteri voidaan eristää neutraloimalla elektrolyyttineste millä tahansa sopivalla emäksellä, kuten natrium-hydroksidilla tai parhaiten ammoniakilla, ja uuttamalla n- tai tert-butyylialkoholilla.

4 661 76

Esimerkki 1 Elektrolyysikenno

Lyhennetty 800 ml:n dekantterilasi, johon oli sovitettu muovikansi. Katodi oli tehty 1,6 mm:n lyijylevystä. Anodina oli platinaverkko-sylinteri, joka oli erotettu katoditilasta huokoisella saviputkella. Katolyyttinä ja anolyyttinä oli 25 %:nen rikkihappo "steriilissä" vedessä.

Tehon syöttö 15 V, 5 A Heath Kit, 1P-2721 tehonlähde.

Lyljykatodln aktivointi

Kenno koottiin ja happo lisättiin. Virtaa (-) 4,5 voltin jännitteellä johdettiin lävitse lyijy katodina 5 minuutin ajan. Lyijy poistettiin kennosta, huuhdeltiin tislatulla vedellä ja sen pinta kiillotettiin muovisella saippuatyynyllä.

Lyijy asetettiin takaisin kennoon, ja virtaa (+) johdettiin 5 minuutin ajan. Käytettäessä lyijyä anodina sen pinnalle muodostuu ruskean lyijyoksidin kerros. Lyijy huuhdeltiin tislatulla vedellä ja sen pinta kiillotettiin puhtaalla muovisella saippuatyynyllä.

Yllämainittu aktivointimenettely toistettiin kaksi kertaa.

Pelkistys

Ainemäärät ja määritykset 25 %:sta rikkihappoa 330 ml

Etyyli-5-metyyli-4- imidatsolikarboksylaattia 80 g (0,519 M)

Virta 4,75 A

Jännite vaihtelee välillä 4-4,3 volttia tämän kokeen aikana.

4,75 ampeerin vakiovirtaa johdettiin jatkuvasti kennon läpi, ja liuosta hämmennettiin magneettisesti kuuman levyn päällä lämpötilassa 50-55°C. Esteri lisättiin 5 minuutin aikana, ja reaktion annettiin jatkua 12 tuntia. 1 ml katolyyttiä vietiin NMR-putkeen, ja spektri määritettiin suuren erotuskyvyn omaavalla vakiotyyppiä olevalla NMR-spektrometrillä.

18 tunnin kuluttua pelkistys lopetettiin ja toinen NMR-erä määri- 5 66176 tettiin. Tuote käsitti noin 50 % alkoholia ja 50 % etyylieetteriä tuotoksen ollessa 80 %.

Esimerkki 2 "H"-tyyppiä oleva kenno konstruoitiin karkeajakoisen sintratun levyn erottaessa elektroditilat toisistaan. Anodina oli platina-verkkosylinteri ja katodina elohopea-allas, joka lasin sisään sulatetun langan välityksellä on yhdistetty tehonlähteeseen. Liuoksen sekoittamiseksi oli elohopeakerroksen päälle sijoitettu magneettinen hämmennystanko varsin tehokas. Katolyyttinä ja anolyyttinä oli 25 %:nen rikkihappo steriilissä vedessä.

Liuos, joka sisälsi 6,0 g etyyli-5-metyyli-4-imidatsolikarboksylaat-tia (0,039 M, 20 paino/tilavuus-prosenttia) 30 ml:ssa 25 %:sta rikkihappoa, vietiin katoditilaan ja sitä hämmennettiin lämpötilassa 50°C. Ulkopuolinen 9 voltin jännite otettiin käyttöön, ja virta stabiloitiin 1 ampeeriin. 2,5 g kaliumdivetyfosfaattia lisättiin liuoksen johtokyvyn suurentamiseksi sekä edelleen 5 ml 25 %:sta rikkihappoa.

18 tunnin kuluttua NMR-määritys osoitti, että pelkistys oli 75-85-prosenttisesti loppuun suoritettu. Reaktioseos jäähdytettiin ja neutraloitiin pH-arvoon 9,5 ammoniumhydroksidiliuoksella. Kiinteätä natriumkloridia lisättiin, ja vesiliuos uutettiin neljällä 50 ml:n erällä tert-butyylialkoholia. Alkoholiuutteet pestiin kyllästetyllä natriumkloridiliuoksella ja kuivattiin natriumsulfaatilla. Suodatuksen jälkeen liuos haihdutettiin ja saatiin 3,8 g öljymäistä ainetta, joka oli eetterin ja alkoholin seos suhteessa 55:45 (tuotos 76-78 %).

Eetterin ja alkoholin seos saatettiin reagoimaan systeamiinihydro-kloridin kanssa etikkahappoliuoksessa kuumentamalla seosta palautus-jäähdyttäen ja saatiin puhdasta tioamiinia, joka eristettiin di-hydrokloridisuolana tuotoksen ollessa 60 % tai enemmän.

Claims (4)

1. 6 66176
2. 1. Menetelmä 4-(hydroksimetyyli)-imidatsolin ja 4-(alempi alkoksimetyyli)-imidatsolin seoksen valmistamiseksi, joilla yhdisteillä on kaavat R CH-OH R CH-OR1 HN N Ia ja HN N Ib joissa R on vety tai alempi alkyyli ja R1 on alempi alkyyli, tunnettu siitä, että alempi alkyyli-4-imidatsolikar-boksylaatti, jolla on kaava R ^ XCUR1 m HN N jossa R ja tarkoittavat samaa kuin edellä, pelkistetään sähkö-kemiallisesti kennossa, jossa on 25 %:sta rikkihappoa, käyttäen elohopea- tai lyijykatodia lämpötilassa n. 40-75°C, pitoisuus-alueen ulottuessa arvosta 1 M aina liukoisuuden ylärajaan saakka.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että R on metyyli ja R* on metyyli tai etyyli.
4. 1. Förfarande för framställning av en blandning av 4-(hydroxi-metyl)-imidazol och 4-(alkcximetvl)-imidazol med formlerna R CH-OH R CH-vOR1 r=r ϊ—τ HN N Ia och HN N Ib väri R är väte eller lägre alkyl och R^ är lägre alkyl, k ä n -netecknat av att man elektrokemiskt reducerar lägre alkyl-4-imidazolkarboxylat med formeln F CO-R1 T=T HN ^N II