JP2002503240A - カルボニルジイミダゾール、そのエステル誘導体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は一般式（Ｉａ）、（Ｉｂ）、（Ｉｃ）： を有するカルボニルジイミダゾールまたはその混合物に関する。これらの式中では、Ｒ¹はＣ₁〜Ｃ₄−アルキル基であり、Ｒ²は水素またはメチル基である。また本発明は前記のカルボニルジイミダゾールから誘導されるｔ−ブチルエステルに関する。

Description

【発明の詳細な説明】 カルボニルジイミダゾール、そのエステル誘導体およびその製造方法 本発明は一定のカルボニルジイミダゾール、これから誘導されるエステル、そ の製造方法およびその使用に関する。 アミノ酸からのペプチドの合成において、反応に影響しない官能基の保護は、 相同の生成物を得るためには絶対的に必要である。工業的にも使用されるアミノ 酸のアミノ基のために最も重要な保護基はｔ−ブチルオキシカルボニル基であり 、通常これはＢＯＣと略称される。この場合においては、アミノ官能価をウレタ ンとして保護し、かつ保護基は緩酸性条件下で再び除去することができる。 通常ウレタンはアミノ酸とクロロホルメートとの反応によって製造される。し かしながらｔ−ブチルクロロホルメートは極めて不安定であり、従って困難を伴 ってのみ取り扱うことができる。従ってＢＯＣ保護基の導入には不適である。ア ミノ酸のＢＯＣでの保護に使用するための多数の化合物は文献に記載されている 。 ＢＯＣ保護基の導入のために主に使用される化合物はジ−ｔ−ブチルジカルボ ネートであり、これはジ− ｔ−ブチルピロカルボネートまたは無水ＢＯＣ（（ＣＨ₃）₃Ｃ−Ｏ−ＣＯ−Ｏ− ＣＯ−Ｏ−Ｃ（ＣＨ₃）₃）とも呼ばれている。無水ＢＯＣの製造方法は、例えば ＵＳ５，１６２，５６５号および同第５，１６２，５６５号ならびにＥＰ−Ａ− ０４６８４０４号に開示されている。無水ＢＯＣの製造方法は多段階であり、高 価な化学物質を使用する加工段階を有する。このことが、無水ＢＯＣが非常に高 価であり、工業的反応での化合物としての使用を避けられる所以である。 ＢＯＣ保護基の導入のための他の化合物の一例は、Ｌｉｅｂｉｇｓ Ａｎｎ． Ｃｈｅｍ．７１６（１９６８）１７５−１８５に記載されるようなフッ化ＢＯＣ である。 Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．５０（１９８５）３９５１−３９５３はｔ−ブチル炭 酸１，２，２，２−テトラクロロエチル(1,2,2,2-tetrachloroethyl tert-butyl carbonate)の製造ならびにそのＢＯＣ保護基の導入のための使用を記載してい る。 Ｈｅｌｖ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ ４４（１９６１），２１５１，Ｓｐｅｃ．Ｃ ｈｅｍ．１３（１９９３），６７−６９およびＥＰ−Ａ−０２３６８８８号はカ ルボニルジイミダゾールからのｔ−ブチルオキシカルボニルイミダゾールの製造 ならびにそのＢＯＣ保護基の導入のための使用を記載している。 一方、フッ化ＢＯＣは、製造のために加工されるフ ッ化塩化カルボニルを介してのみ合成でき、従ってあまり重要ではなく、２種の 他の化合物は単離および精製のための加工技術を必要とする固体である。他のＢ ＯＣ導入試薬はその不安定性のため工業的に重要でない。 本発明の課題は、容易に得られる化合物から殆どの加工段階を介さず、容易に 得られるＢＯＣ保護基の導入のための化合物を提供することである。更に該化合 物は室温で液体であり、減圧下で分解せずに蒸留可能であるべきである。更にこ れらは長期の保存寿命を有し、公知化合物の欠点を回避するべきである。 前記課題は式ＩＩＩａおよび式ＩＩＩｂ： ［式中、 Ｒ¹はＣ₁〜Ｃ₄−アルキルであり、 Ｒ²は水素またはメチルである]のイミダゾールカルボン酸エステルまたはその混 合物によって解決されることが判明した。 式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂのイミダゾールカルボン酸エステルまたはその混合物 は式Ｉａ、式Ｉｂ、式Ｉｃ： ［式中、 Ｒ¹はＣ₁〜Ｃ₄−アルキルであり、 Ｒ²は水素またはメチルである］ のカルボニルイミダゾールまたはその混合物とｔ−ブタノールとを溶剤としての 置換された芳香族炭化水素中で反応させ、生成反応混合物を水で抽出し、形成す る式ＩＩａおよび式ＩＩｂ：［式中、 Ｒ¹およびＲ²は前記のものである］のイミダゾールを除去することによって製造 することができる。 式Ｉａ、式Ｉｂ、式Ｉｃのカルボニルジイミダゾールまたはその混合物は、少 なくとも１種の式ＩＩａおよび式ＩＩｂのイミダゾールとホスゲンとを溶剤とし ての置換された芳香族炭化水素中で反応させ、形成する式ＩＩａおよび式ＩＩｂ の少なくとも１種のイミダ ゾールの塩酸塩を相分離によって反応混合物から溶融物として除去することによ って得ることができる。 一般にイミダゾールおよびホスゲンからのカルボニルジイミダゾールの製造は ＥＰ−Ａ−０６９２４７６号に開示されている。しかしながら、その反応（例１ 参照）によって塩酸イミダゾールが固体として得られ、これを濾過する必要があ る。これは反応混合物の移動を必要とし不利である。それというのも形成するカ ルボニルジイミダゾールは非常に感湿性であり、この理由のため後処理を困難に するからである。 本発明により、式ＩＩａおよび式ＩＩｂのイミダゾールの塩酸塩は反応条件下 で液体（溶融物）として生成し、従ってこれを生成混合物から簡単な相分離によ って実質的に完全に除去することができる。このようにして得られる塩酸塩を中 和によって式ＩＩａおよび式ＩＩｂのイミダゾールに変換し直し、合成に戻すこ とができる。 このようにＥＰ−Ａ−０６９２４７６号に記載の方法と比較して、塩酸塩の除 去はかなり容易になり、必要なカルボニルジイミダゾールの分解の危険が減少す る。 式Ｉａ、式Ｉｂおよび式Ｉｃのカルボニルジイミダゾールは式ＩＩａおよび／ または式ＩＩｂのイミダゾールの反応によって混合物として形成する。イミダゾ ールにおける二重結合およびプロトンのシフトは反応 の間に可能であり、結果として生成混合物が式ＩＩａおよび式ＩＩｂの個々の化 合物からでさえも得られる。しかしながら、主に得られる生成物は二重結合およ びプロトンのシフトを必要としないものである。式Ｉａ、式Ｉｂ、式Ｉｃのカル ボニルジイミダゾールまたはその混合物を反応混合物の冷却による沈殿によって 単離することができる。しかしながら、これらを反応混合物中で直接更に加工し てもよく、その際イミダゾールの塩酸塩の除去後に単離を必要としない。更に熱 い粗製溶液を更なる後処理なしに使用可能である。 式Ｉａ、式Ｉｂ、式Ｉｃのカルボニルジイミダゾールまたはその混合物は多数 の反応のため、例えば相応のイミダゾール−１−カルボン酸ｔ−ブチルの製造の ため、カルボニル基の転移、または脱水のために使用することができ、特にカル ボン酸からエステルおよびアミドを製造するために使用することができる。 一般にホスゲンを式ＩＩａおよび式ＩＩｂの少なくとも１種のイミダゾールに 溶剤中で、６０〜１３０℃、有利には８０〜１３０℃、特に９０〜１３０℃で導 通させる。使用できる溶剤はこの目的のために適当な全ての置換された芳香族炭 化水素である。有利に使用される溶剤の例はクロロベンゼン、キシレンおよびｏ −ジクロロベンゼンである。未反応のホスゲンを不活性ガス、例えば窒素による ストリッピングによって分離することができる。生成反応混合物を、必要であれ ば液体の２相系が形成し、相分離が可能になるまで更に加熱してよい。 式Ｉａ、式Ｉｂ、式Ｉｃのカルボニルジイミダゾールまたはその混合物の式Ｉ ＩＩａおよび式ＩＩＩｂのイミダゾールカルボン酸エステルまたはその混合物へ の変換を溶剤としての置換された芳香族炭化水素中でのｔ−ブタノールとの反応 によって実施する。有利には、前記に定義した溶剤、特に第１反応工程で使用さ れる溶剤と同じ溶剤が使用される。このように第１反応工程で得られる反応混合 物を更なる溶剤の除去なしに使用することができる。有利にはｔ−ブタノールと の反応は５０〜１４０℃、特に有利には６０〜１２０℃、特に７０〜９０℃で実 施する。この場合においては、より低い温度において収量が増加することがある 。式Ｉａ、式Ｉｂ、式Ｉｃのカルボニルジイミダゾールまたはその混合物とｔ− ブタノールとの反応によって、必要なｔ−ブチルエステルだけでなく、式ＩＩａ および式ＩＩｂのイミダゾールも形成する。これらのイミダゾールを生成反応混 合物の水での抽出によって分離することができる。次いでこれらを水性のイミダ ゾール相から単離し、カルボニルジイミダゾールの製造プロセスに戻すことがで きる。 本発明により、生成反応混合物を、式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂのイミダゾールカ ルボン酸エステルまたはその混合物の分解（加水分解）なしに水で抽出すること ができる。従って簡単な水での抽出が可能であり、その際、必要なイミダゾール カルボン酸エステルは有機相中に保持される。これを減圧下での溶剤の除去後に 分別蒸留し、式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂの純粋なイミダゾールカルボン酸エステル またはその混合物を得ることができる。 また本発明は、式ＩＩａおよび式ＩＩｂのイミダゾールまたはその混合物なら びに式ＩＩＩａおよび式ＩＩＩｂのイミダゾールカルボン酸エステルまたはその 混合物を含有する反応混合物からイミダゾールを水での反応混合物の抽出によっ て除去する方法に関する。 式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂのイミダゾールカルボン酸エステルまたはその混合物 を少なくとも１種の式ＩＩａおよび式ＩＩｂのイミダゾールとピロ炭酸ジ−ｔ− ブチル（無水ＢＯＣ）との反応によって製造することもできる。この場合に生成 する副生成物は二酸化炭素およびｔ−ブタノールである。しかしながら本発明に よれば、無水ＢＯＣが高価であるため前記の方法が有利である。 前記式の化合物において、Ｒ¹はＣ₁〜Ｃ₄−アルキルであり、Ｒ²は水素または メチルである。Ｒ¹がＣ₁〜Ｃ₄−アルキルであり、Ｒ²が水素であるのが有利であ る。この点において、Ｒ¹はメチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ −ブチル、ｉ−ブチルまたはｔ−ブチルである。Ｒ¹は有利にはＣ₁〜Ｃ₃−アル キルで あり、特にメチルまたはエチルであり、殊にメチルである。 従って、特に有利な式Ｉａ、式Ｉｂ、式Ｉｃのカルボニルジイミダゾールはカ ルボニルジ−４−メチルイミダゾール、カルボニル−４−メチルイミダゾール− ５−メチルイミダゾールおよびカルボニルジ−５−メチルイミダゾールである。 これらの場合に使用される式ＩＩａおよび式ＩＩｂのイミダゾールは４−メチル イミダゾールおよび５−メチルイミダゾールである。４−メチルイミダゾールは 合成において特に有利に使用される。この場合には主にカルボニルジ−４−メチ ルイミダゾールが得られる。 異性体のカルボニルジメチルイミダゾールとｔ−ブタノールとの反応によって ５−および４−メチルイミダゾール−１−カルボン酸ｔ−ブチルが式ＩＩＩａ、 式ＩＩＩｂのイミダゾールカルボン酸エステルとして得られる。４−メチルイミ ダゾールを初めから独占的に使用する場合に、主に４−メチルイミダゾール異性 体が得られる。５−メチルイミダゾール異性体の含有率は約６〜７％である。生 成混合物を約６３〜６４℃の沸点（０．４バール下）で分解せずに蒸留すること ができる。 式ＩＩＩａおよび式ＩＩＩｂのイミダゾールカルボン酸エステルまたはその混 合物を使用して、ＢＯＣ保護基をアミノ官能価に導入することができる。このた めの一般的な方法はＳｐｅｃ．Ｃｈｅｍ．１３（１９９３），６７−６９に記載 されている。これはアミノ官能価を有する化合物と式ＩＩＩａおよび式ＩＩＩｂ のイミダゾールカルボン酸エステルまたはその混合物との反応を伴う。この間に イミダゾールが再び遊離し、結果として使用されるカルボン酸エステル異性体に 関係なく相同の保護基が得られる。 本発明による方法において式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂのイミダゾールカルボン酸 エステルおよびその混合物を、廉価なコストで容易に得られる化学物質から中間 生成物の後処理がない１ポット工程で製造することが可能であり、該エステルは 室温で液体であり、容易に蒸留可能である。 本発明を以下に例によって詳細に説明する。 実施例 例１ カルボニルジ−４−メチルイミダゾールの製造 ４−メチルイミダゾール２モルを、分留（partial distillation）によって脱 水したクロロベンゼン中に溶解させた。次いで、６０℃でホスゲン０．５モルを 導通させた（ホスゲンは還流させた）。導入が完了した後に反応を１時間持続さ せ、次いで過剰のホスゲンを窒素でストリッピングした。形成した懸濁液を８０ 〜１００℃で加熱して、下相を完全に溶融させた。次いで下相を完全に分離した 。これは独占的にに塩酸メ チルイミダゾールを含有していた。 上相はカルボニルジ−４−メチルイミダゾールを含有し、これは冷却によって 不完全に晶出した。カルボニルジ−４−メチルイミダゾールを減圧下での溶剤の 蒸発によって単離するか、または直接溶液中で更に加工してもよい。カルボニル ジ−４−メチルイミダゾールは常に異性体のカルボニル−４−メチルイミダゾー ル−５−メチルイミダゾールの割合を有し、これは他のＮ原子とのホスゲン反応 （phosgen reacting）によって生ずる。このことは生成物の更なる使用のために は不十分である。それというのも適当なアミノ酸の保護のための使用によって標 的分子中にイミダゾール残基が残らないからである。 カルボニルジ−４−メチルイミダゾールの融点：１０１〜１０７℃ 単離後の収率：８９％ ＩＲ：１７１７ｃｍ^-1でのカルボニルバンド Ｃ₉Ｈ₁₀Ｎ₄Ｏに関する計算値：Ｃ：５６．８３、Ｈ：５．３０、Ｎ：２９．４ ６ 実測値：Ｃ：５６．５０、Ｈ：５．３０、Ｎ：２９．６０ 例２ ４−メチルイミダゾール−１−カルボン酸ｔ−ブチルの製造 ４−メチルイミダゾール２モルを、分留によって脱 水したキシレン中に溶解させた。次いで６０℃でホスゲン０．５モルを導通させ た（ホスゲンは還流させた）。導入が完了した後に反応を１時間持続させ、次い で過剰のホスゲンを窒素でストリッピングした。形成した懸濁液を１３０℃で加 熱して、下相を完全に溶融させた。下相を完全に分離した。 カルボニルジ−４−メチルイミダゾールのキシレン溶液（上相）を等モル量の ｔ−ブタノールと混合し、２時間還流させた。変換率をＧＣで確認した。（４− メチルイミダゾールおよび４−メチルイミダゾール−１−カルボン酸ｔ−ブチル のバンドが形成し、ｔ−ブタノールおよびカルボニルジ−４−メチルイミダゾー ルのバンドが消失した） 変換の完了後に、反応溶液を水で２回抽出し、溶液から４−メチルイミダゾー ルを分離した。 有機相を分別蒸留した。生成物（ｔ−ブチルオキシカルボニル−４−メチルイ ミダゾール）を６３〜６４℃および０．４ミリバールで蒸留した。 ＩＲ：１７５２ｃｍ^-1でのカルボニルバンド Ｃ₉Ｈ₁₄Ｎ₂Ｏ₂に関する計算値：Ｃ：５９．３２、Ｈ：７．７４、Ｎ：１５． ３７ 実測値：Ｃ：５９．１０、Ｈ：７．６０、Ｎ：１５．５０ 生成物は異性体の５−メチルイミダゾール−１−カルボン酸ｔ−ブチルの割合 （６〜７％）を有していた 。これは保護基の試薬としての使用に重要ではない。それというのもＢＯＣ基を 独占的に転移するからである。 例３ 選択的な合成経路 ピロカルボン酸ジ−ｔ−ブチル（無水ＢＯＣ）４７．９６ｇ（０．２２モル） を約１分間かけて無水アセトニトリル２５０ｍｌ中の４−メチルイミダゾール１ ６．４ｇ（０．２モル）および４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）１．２ ｇ（０．０１モル）の溶液にＮ₂下で添加し、１８℃で撹拌した。反応溶液を５ 分間かけて２２℃に加温し、次いで１時間撹拌した。４５℃で１０〜２０ミリバ ール下に回転蒸発器において濃縮した後に、液体残留物３７．５ｇが残留し、残 留物を１ミリバール下でショートパス蒸留（short-path distillation）した。 塔底温度８２℃および塔頂温度６５℃で、主留分２８．０ｇが澄明な流動性の 液体として得られ、これはＧＣおよびＮＭＲ分析による以下の組成を有していた ： ４−メチルイミダゾール−１−カルボン酸ｔ−ブチル８３．０％ ５−メチルイミダゾール−１−カルボン酸ｔ−ブチル１１．０％ 初留分（６．５ｇ）は更に４−メチルイミダゾール −１−カルボン酸ｔ−ブチル５．４ｇおよび５−メチルイミダゾール−１−カル ボン酸ｔ−ブチル０．５ｇを含有していた。（蒸留残滓：０．７ｇ）。 ４−メチルイミダゾール−１−カルボン酸ｔ−ブチルの全収量は３２．２ｇ（ ０．１８モル）、８８％であった。 例４ 改善した方法 クロロベンゼン１０２０ｇをクロロベンゼン２０ｇの留去によって脱水した。 ４−メチルイミダゾール１６４ｇ（２モル）を添加して溶融し、溶解させた。ホ スゲン５０ｇ（０．５モル）を３０分間かけて内部温度６０〜７０℃で導通させ た。引き続き１時間反応させ、窒素でのストリッピングを実施し、加熱を持続し 、固体の下相を完全に溶融させた（内部温度９５℃）。次いで下相を９５℃で分 離した（１５６ｇ）。 ｔ−ブタノール７４ｇ（１モル）を１０分間かけてクロロベンゼン相に８２〜 ７６℃で滴下し、反応溶液を８０℃で５時間撹拌した。排出物を毎回水１００ｍ ｌを使用して抽出した。減圧下での蒸留による溶剤の除去後の残留物（８５ｇ） を分別蒸留した。主画分を７８〜８３℃で１．５ミリバール下に蒸留した。４− メチルイミダゾール−１−カルボン酸ｔ−ブチル６６．２ｇが蒸留され、これは 収率７２．７％に相当する。生成物は約４％の５−メチルイミダゾール異性体を 含有していた。 例５ Ｄ，Ｌ−アラニンのアミノ基へのＢＯＣ保護基の導入 Ｄ，Ｌ−アラニン８．９ｇ（０．１モル）、ＤＭＦ７５ｇおよびジアザビシク ロウンデセン（“ＤＢＵ”０．２モル）を混合した。４−メチルイミダゾール− １−カルボン酸ｔ−ブチル２３ｇ（０．１２モル）を温度が５℃より上昇しない ように１０分間かけて滴下した。混合物を室温で２０時間撹拌した。排出物を１ ０％濃度のＨＣｌを使用して０〜５℃でｐＨ２．５に調整した。これをメチル ｔ−ブチルエーテル(ＭＴＢＥ)で１回抽出した。有機相を減圧下で濃縮し、結果 として残留物が部分的に晶出した。シクロヘキサンでの懸濁によって融点１０５ 〜１０６℃の無色の結晶が得られた。ＮＭＲスペクトルおよび元素分析は参考文 献のデータと一致した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アロイス キンドラー ドイツ連邦共和国 Ｄ―67454 ハスロッ ホ アニリンシュトラーセ 73アー (72)発明者 ミヒャエル ヘニングゼン ドイツ連邦共和国 Ｄ―67227 フランケ ンタール トゥルペンシュトラーセ ７ (72)発明者 イェルク ボッツェム ドイツ連邦共和国 Ｄ―67117 リムブル ガーホーフ アルベルト―アインシュタイ ン―アレー ８ツェー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．式Ｉａ、式Ｉｂ、式Ｉｃ： ［式中、 Ｒ¹はＣ₁〜Ｃ₄−アルキルであり、 Ｒ²は水素またはメチルである]のカルボニルジイミダゾールまたはその混合物。 ２．請求項１記載の式Ｉａ、式Ｉｂ、式Ｉｃのカルボニルジイミダゾールまた はその混合物を、少なくと も１種の式ＩＩａまたは式ＩＩｂ：［式中、 Ｒ¹およびＲ²は請求項１記載のものである］のイミダゾールとホスゲンとの溶剤 としての置換された芳香族炭化水素中での反応によって製造する方法において、 形成する少なくとも１種の式ＩＩａまたは式ＩＩｂのイミダゾールの塩酸塩を相 分離によって反応混合物から溶融物として分離することを特徴とする方法。 ３．相応のイミダゾール−１−カルボン酸ｔ−ブチルの製造、カルボニル基の 転移、または脱水のための、請求項１記載の式Ｉａ、式Ｉｂ、式Ｉｃのカルボニ ルジイミダゾールまたはその混合物の使用。 ４．式ＩＩＩａもしくは式ＩＩＩｂ：［式中、 Ｒ¹はＣ₁〜Ｃ₄−アルキルであり、 Ｒ²は水素またはメチルである]のイミダゾールカルボン酸エステルまたはその混 合物。 ５．請求項４記載の式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂのイミダゾールカルボン酸エステ ルまたはその混合物の製造方法において、請求項１記載の式Ｉａ、式Ｉｂ、式Ｉ ｃのカルボニルジイミダゾールまたはその混合物とｔ−ブタノールとを溶剤とし ての置換された芳香族炭化水素中で反応させ、生成反応混合物を水で抽出し、形 成する請求項２記載の式ＩＩａおよび式ＩＩｂのイミダゾールを分離することを 特徴とする方法。 ６．請求項２記載の式ＩＩａおよび式ＩＩｂのイミダゾールまたはその混合物 、ならびに請求項４記載の 式ＩＩＩａおよび式ＩＩＩｂのイミダゾールカルボン酸エステルまたはその混合 物を含有する反応混合物からイミダゾールを、反応混合物の水での抽出によって 分離する方法。 ７．請求項４記載の式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂのイミダゾールカルボン酸エステ ルまたはその混合物を、請求項２記載の式ＩＩａまたは式ＩＩｂの少なくとも１ 種のイミダゾールとピロ炭酸ジ−ｔ−ブチルとの反応によって製造する方法。 ８．アミノ官能価にＢＯＣ保護基を導入するための請求項４記載の式ＩＩＩａ もしくは式ＩＩＩｂのイミダゾールカルボン酸エステルまたはその混合物の使用 。 ９．アミノ官能価を有する化合物と請求項４記載の式ＩＩＩａおよび式ＩＩＩ ｂのイミダゾールカルボン酸エステルまたはその混合物との反応によってアミノ 官能価にＢＯＣ保護基を導入する方法。 １０．Ｒ¹がメチルであり、Ｒ²が水素である請求項１から９までのいずれか１ 項記載の化合物、方法または使用。