JP4368948B2 - 改良ハロ−4−フェノキシキノリン類の製造方法 - Google Patents

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Description

関連出願
本出願は1997年1月31日付けで提出した暫定的米国出願番号60/036,623の利益を請求するものである。
発明の分野
本発明は簡潔化され、改良された新規なハロ−4−フェノキシキノリン類の製造方法に関し、ここでは、最終的なカップリング反応を行う前に塩化チオニルを塩素化剤として用いて対応するクロロキノリン中間体を生成させ、そして反応手順全体にわたって単一の不活性な高沸点ポリエーテル溶媒を用いる。
発明の背景
米国特許第5,145,843号に植物の菌・カビを殺す優れた活性を示すとしてハロ−4−フェノキシキノリン化合物、例えば式(1)
Figure 0004368948
{式中、
1とR3が独立してハロでR2とR4がHであるか、或はR3がハロでR1がハロまたはHでR2とR4がHであるか、或はR4がハロでR1からR3がHであり、
Aは、式(2)
Figure 0004368948
[式中、
9からR13が独立してH、CN、NO2、OH、ハロ、(C1−C4)アルキル、(C2−C4)アルカノイル、ハロ(C1−C7)アルキル、ヒドロキシ(C1−C7)アルキル、(C1−C7)アルコキシ、ハロ(C1−C7)アルコキシ、(C1−C7)アルキルチオ、ハロ(C1−C7)アルキルチオ、フェニル、置換フェニル、フェノキシ、置換フェノキシ、フェニルチオ、置換フェニルチオ、フェニル(C1−C4)アルキル、置換フェニル(C1−C4)アルキル、ベンゾイル、SiR202122またはOSiR202122(ここで、R20、R21およびR22は、H、(C1−C6)アルキル基、フェニルまたは置換フェニルであるが、但しR20、R21およびR22の少なくとも1つがH以外であることを条件とする)であるか、或はR11とR12またはR12とR13が一緒になって炭素環状環を形成し、但しR9からR13の全部がHまたはFでない場合にはR9からR13の少なくとも2つがHであることを条件とする]
で表されるフェニル基である}
で表される化合物などが記述されている。
上記定義において、用語「置換フェニル」は、ハロ、(C1−C10)アルキル、ハロ(C1−C7)アルキル、ヒドロキシ(C1−C7)アルキル、(C1−C7)アルコキシ、ハロ(C1−C7)アルコキシ、フェノキシ、フェニル、NO2、OH、CN、(C1−C4)アルカノイルオキシまたはベンジルオキシから選択される3個以下の基で置換されているフェニルを指す。
用語「アルキル」は直鎖、分枝鎖もしくは環状のアルキルを指す。
用語「ハロ」はフルオロ、クロロ、ブロモまたはヨードを指す。
用語「置換フェノキシ」は、ハロ、(C1−C10)アルキル、ハロ(C1−C7)アルキル、ヒドロキシ(C1−C7)アルキル、(C1−C7)アルコキシ、ハロ(C1−C7)アルコキシ、フェノキシ、フェニル、NO2、OH、CN、(C1−C4)アルカノイルオキシまたはベンジルオキシから選択される3個以下の基で置換されているフェノキシ基を指す。
用語「置換フェニルチオ」は、ハロ、(C1−C10)アルキル、ハロ(C1−C7)アルキル、ヒドロキシ(C1−C7)アルキル、(C1−C7)アルコキシ、ハロ(C1−C7)アルコキシ、フェノキシ、フェニル、NO2、OH、CN、(C1−C4)アルカノイルオキシまたはベンジルオキシから選択される3個以下の基で置換されているフェニルチオ基を指す。
上記式(1)で表される化合物は、米国特許第5,145,843号に記述されているように、式(3)
Figure 0004368948
[式中、R1からR4はこの上で定義した通りである]
で表される化合物と式(4)
Figure 0004368948
[式中、Aはこの上で定義した通りである]
で表される化合物の縮合により製造可能である。この反応は混ぜものなしで80−150℃、好適には130−140℃の範囲の温度で実施可能である。
出発キノリン原料の多くは米国特許第5,145,843号に記述されている如く調製可能であり、下記の反応図式:
Figure 0004368948
で示される。
異性体生成物の混合物が得られる場合には、オキシ塩化燐を用いた標準的条件下で置換4−キノリン混合物を塩素化した後、異性体4−クロロキノリン類を液クロマトグラフィーで分離される。
米国特許第5,245,036号に上記方法の改良が記述されており、そこではカップリング工程を4−ジアルキルアミノピリジン触媒の存在下で実施している。
他の種類のキノリン原料の製造で使用可能な他の公知方法は下記の如く記述されている。
4−ヒドロキシキノリン類は置換アニリン類とエトキシメチレンジエチルマロネートのGould−Jacobs反応で調製可能である[J.A.C.S.61、2890(1939)]。この手順はまた上記米国特許第5,145,843号に引用されているOrganic Syntheses、3巻(1955)にも4,7−ジクロロキノリン(これは抗マラリア剤であるクロロキンの有用な中間体である)の製造に関して詳細に記述されている。別の一般的手順がTetrahedron、41巻、3033−3036頁(1985)に記述されている。
特開平1(1989)−246263号に5,7−ジクロロ−4−(2−フルオロフェノキシ)−キノリンの製造方法が記述されており、そこでは3,5−ジクロロアニリンとMeldrumの酸の混合物を加熱して4−オキソ−5,7−ジクロロ−1,4−ジヒドロキノリンを生成させ、それをオキシ塩化燐と反応させて4,5,7−トリクロロキノリンを生成させた後、これを2−フルオロフェノールと反応させて最終的な化合物を生成させている。
特開平5(1993)−1555856号には、アクリル酸を基とするルートで3,5−ジクロロアニリンとの付加生成物を生成させた後、それに環化および酸化を受けさせて対応するキノリン化合物を生成させることが記述されている。
Tetrahedron Letters、35巻、no.32(1994)には、抗腫瘍活性を示す化合物であるカムプトテシン(camptothecin)をマピシンケトン(mappicine ketone)(これの類似物は医薬および薬学研究で興味が持たれている)に転換する脱カルボキシル化方法が記述されている。この転換をDMF中の長時間還流で起こさせている。溶媒をトリグライムに変えて反応を200℃で行うと反応時間が短くなった。しかしながら、この反応は完全なα−ヒドロキシラクトン構造を有する類似物に限定されると報告されている。
発明の要約
本発明は、式(1)で表される化合物を製造するための簡潔化され、改良された新規な方法に関し、ここでは、最終的なカップリング反応を行う前に塩化チオニルを有利に塩素化剤として用いて対応するクロロキノリン中間体を生成させ、そして反応手順全体にわたって単一の不活性な高沸点ポリエーテル溶媒を用いる。上記方法を下記の如く達成する:
a)式(5)
Figure 0004368948
で表されるアニリンと(C1−C4)アルコキシメチレンマロン酸ジ(C1−C4)アルキルエステルを反応させて式(7)
Figure 0004368948
[式中、Eは(C1−C4)アルキルである]
で表される化合物を得、
b)熱をかけることで上記式(7)で表される化合物を反応させて式(8)
Figure 0004368948
で表されるエステルを得、
c)上記式(8)で表されるエステルを炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムから成る群から選択される塩基と反応させて式(9)
Figure 0004368948
[式中、MはNaまたはKである]
で表される塩を得、
d)上記式(9)で表される塩を塩酸、硫酸および燐酸から成る群から選択される鉱酸と反応させて式(10)
Figure 0004368948
で表される4−ヒドロキシキノリン酸を得、
e)熱をかけることで上記式(10)で表される酸を反応させて式(11)
Figure 0004368948
で表される4−ヒドロキシキノリンを得、
f)上記式(11)で表される4−ヒドロキシキノリンと塩化チオニルをN,N−ジメチルホルムアミドまたはN,N−ジエチルホルムアミドの存在下で反応させて式(12)
Figure 0004368948
で表される4−クロロキノリンを得、
g)上記式(12)で表される4−クロロキノリンと式(13)
Figure 0004368948
で表されるフェノールを炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムから成る群から選択される塩基の存在下で反応させて式(1)で表される4−オキシ置換キノリンを得る。
発明の詳細な説明
本方法の第一段階では、R1−R4が式(1)で定義したとおりであるアニリン(5)をEが(C1−C4)アルキルである(C1−C4)アルコキシメチレンマロン酸ジ(C1−C4)アルキルエステル(6)、好適にはエトキシメチレンマロン酸ジエチルエステル(EMME)と反応させて付加体(7)を生成させる(エタノールの脱離を伴わせて)。この反応は上記原料を無溶媒または不活性な高沸点溶媒の存在下で共緒に加熱すると容易に起こる。
Figure 0004368948
この反応では典型的には(C1−C4)アルコキシメチレンマロン酸ジ(C1−C4)アルキルエステルを若干モル過剰量で用いる。この反応は約100−200℃の温度、より好適には約150−170℃で約30−60分後に実質的に完結する。この反応で生成するアルコールは加熱時間中に留出し得る。到達する温度はアルコールの存在、従ってそれの除去割合で制限される。
次の段階では、上記付加体(7)の単離を行うことなく、不活性な高沸点溶媒の存在下で約200−270℃の温度に約2−20時間加熱することにより、上記付加体を環化させて4−ヒドロキシキノリンエステル(8)を生成させる。このエステルは不溶であり、反応が進行するにつれて沈澱して来る。
Figure 0004368948
この段階でエステル(8)を単離し、望まれるならば上記過程で生成したエタノールで洗浄を行って不純物を除去しても良く、或は低沸点の炭化水素、例えばヘキサンなどを用いて洗浄を行った後、それを単離してもよい。しかしながら、このエステルの単離を行うことなく次の段階に直接進む方が好適である。
Figure 0004368948
次の段階では、上記エステル(8)を加熱し、約100パーセントモル過剰量の塩基水溶液、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどと反応させることにより、それに加水分解して二ナトリウムまたは二カリウム塩(9)[MがNaまたはKである]を得る。温度を約50−110℃、好適には80−100℃にした時の典型的な反応時間は約1−5時間である。
次に、上記二カリウムもしくは二ナトリウム塩(9)を典型的には冷却しないで酸と反応させ、4−ヒドロキシキノリン酸(10)を沈澱させる。上記二カリウムもしくは二ナトリウム塩の溶液を鉱酸、例えば塩酸、硫酸または燐酸などの水溶液に約40−110℃、好適には80−100℃の温度で直接流し込むことにより、上記酸性化を実施する。この方法で沈澱させ、好適には反応後約80−105℃の温度で約30分の熟成時間(digestion period)を置くと、混合物を冷却した後の濾過を特に容易に行うことができる形態で酸(10)が生成することを確認した。
Figure 0004368948
この酸を、次の反応段階(4−ヒドロキシキノリン(11)を生成させる脱カルボキシル化)のため、より多い量の溶媒を用いて再びスラリー状にする前に水で洗浄しても良い。上記水は加熱段階および脱カルボキシル化反応中に留出するので、上記酸を別途乾燥する必要はない。この脱カルボキシル化反応を約190−240℃、好適には210−230℃の温度で約2−5時間行い、これを行っている間またはその後、この混合物に含まれる揮発性成分を蒸留で更に除去する。この蒸留によって次の段階に必要な無水の状態が作り出される。
Figure 0004368948
次の段階では、反応混合物を触媒量(約10モル%)のN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)またはN,N−ジエチルホルムアミド(DEF)の存在下で約60−90℃、好適には60−80℃の温度に加熱し、そして、塩化チオニルを10−75%モル過剰量で添加することにより、4−クロロキノリン(12)をその塩酸塩として得る。この反応は約3−4時間で完了する。この反応が終了した時点で、減圧下の蒸留を約60−95℃、好適には90−95℃の温度で行うことで、余分な塩化チオニルと二酸化硫黄を上記混合物から除去する。
Figure 0004368948
最終段階では、上記4−クロロキノリンを好適には単離することなく、これとフェノール(13)とカップリングさせる。このカップリングの生成物が所望の式(1)で表されるキノリンである。
この反応をほぼ約等モル量のフェノールおよび約2.5モル過剰量の塩基水溶液、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどの水溶液の存在下において約40−90℃、好適には45−50℃の温度で実施する。水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムが好適であるが、水酸化ナトリウムの方が反応が遅い。いずれの場合の反応速度も反応を進行させながら水を反応混合物から留出させると向上する。水が上記塩基との反応に関与し、かつまた、塩基とフェノールが反応することでも水が生成する。この反応は、水除去後、約2−3時間で完了する。
最終反応物に水を添加した後、約40−95℃、好適には70−90℃の温度で約0−120分、好適には30−60分の熟成することより、無機塩の溶解を確保した後、室温に冷却して沈澱を起こさせ、濾過または遠心分離の後、水を用いた洗浄することにより、最終生成物の単離を行うことができる。
Figure 0004368948
本出願者らは、反応過程全体を単一の不活性な高沸点ポリエーテル溶媒、例えばジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテルまたはテトラエチレングリコールジメチルエーテルなど中で有利に達成することができることを見い出した。この種類の単一の溶媒を用いる場合、しばしば、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(これはまたテトラグライムとしても知られる)が好適である。各反応段階の生成物の純度および/または回収率を最適にするには水:溶媒の比率を反応過程全体にわたって管理するのが非常に好適であることを確認した。水:溶媒の比率を約0.5:1から1.5:1にするのが好適である。
以下に示す実施例で本発明のさらなる説明を行う。これは本発明を限定するとして決して解釈されるべきでない。
5,7−ジクロロ−4−(4−フルオロフェノキシ)−キノリンの製造:
短路の蒸留頭部(distillation head)が備わっていて機械的に撹拌される500mlの3つ口丸底フラスコ内で3,5−ジクロロアニリン(24.4g、0.15モル)とエトキシメチレンマロン酸ジエチルエステル(EMME、34.15g、0.158モル)とテトラエチレングリコールジメチルエーテル(テトラグライム、202.2g)を混合した。頭部空間を窒素で掃気しながら、反応溶液を約160℃に加熱した。この反応中にエタノールが生成したのでそれを留出させた。この温度で約40分後、EMME付加体への転化率は98%を越えていた。窒素による頭部空間の掃気を維持しながら、得られた均一な溶液を約230℃に加熱した。反応が進行するにつれて、不溶な生成物である5,7−ジクロロ−3−カルボエトキシ−4−ヒドロキシキノリン(DCHQエステル)が沈澱して来た。5.5時間後、HPLCでEMME付加体が全く検出されなくなったことから、このEMME付加体からDCHQエステルへの転化が完了した。この反応混合物を室温に冷却した。
得られたDCHQエステルのスラリーを約90℃に加熱した後、86.4%の水酸化カリウムが20.37g(0.314モル)と水が71.6gの溶液を加えた。短時間経過した後、反応混合物が均一な溶液になった。この溶液を約90℃の温度でDCHQエステルから5,7−ジクロロ−4−ヒドロキシキノリン−3−カルボン酸(DCHQ酸)二カリウム塩への転化率が99%完了を越えるまで加熱した。この加水分解(hydrolysate)された溶液を冷却することなく、塩酸を19.45%(63.8g、0.34モル)含む溶液に添加した。この添加を約1.5時間にわたって行った。得られた混合物を更に約1時間にわたって約90℃の温度に加熱した。
この混合物を室温に冷却した後、固体を濾過で単離して45mlの水で3回洗浄した。そのケーキを約80℃の温度において約50mmHgの圧力下で約4時間乾燥し、その結果明黄褐色の粉末を35.4g得た。DCHQ酸の収率および純度はそれぞれ91.5%および100%であった。
蒸留頭部が備わっていて機械的に撹拌される500mlの3つ口丸底フラスコ内でDCHQ酸(35.3g、0.137モル)とテトラグライム(195.6g)を混合した。湿ったケーキを模擬する目的で水を8.9g加えた。この反応混合物を約2時間かけて室温から約215℃の温度にまで加熱した。次に、この反応混合物を約225−230℃の温度に約3時間加熱した。約2.75時間後、転化率はHPLCで99%を越えていた。この反応混合物を約170℃の温度に冷却した後、圧力をゆっくりと約22mmHgに調整した。蒸留を頭部温度が約150−155℃に到達するまで継続した。室温に冷却した後、上記乾燥段階中に取り出された量(12.4g)のテトラグライムを反応槽に加えた。
この反応混合物を約70℃の温度に加熱した後、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF、1.0g、0.0137モル)と塩化チオニル(20.5g、0.172モル)を加えた。この反応混合物を約75−80℃の温度に約2.5時間加熱した。約2時間後の転化率はHPLCで98%を越えていた。圧力をゆっくりと周囲圧力から約15mmHgにまで下げた後、徐々に約90−95℃の温度にまで加熱した。このような条件下で約45分後、温度を約50℃に調整して真空を解除した。
温度を約50℃に保持しながら、上記混合物に4−フルオロフェノール(PFP、17.0g、0.152モル)を加えた。約5分間撹拌した後、温度が約60℃未満に保持しながら、43%の水酸化カリウム(KOH、40.9g、0.316モル)を4分割して添加した。この添加が終了した後、圧力を注意深く約15mmHgにまで下げた。この系を約45−50℃の温度に約2時間加熱した。HPLCで転化率が97%を越えていることを確認した。真空を解除した後、水を195g加えた。次に、温度をゆっくりと約80℃にまで高めて、それを約30分間保持した。加熱を止めて、反応混合物をゆっくりと室温にまで冷却した。固体を濾過で単離した。この固体を70mlの水で3回洗浄した。このフィルターケーキを約80℃において約50mmHgの圧力下で約3.5時間乾燥した結果、黄褐色の固体37.5gを得た。内部標準を用いたGCおよびHPLCで確認した純度はそれぞれ100%および99.8%であった。5,7−ジクロロ−4−(4−フルオロフェノキシ)キノリンの収率はDCHQ酸を基にすると88.7%でDCAを基にすると81.2%であった。

Claims (4)

  1. 式(1)
    Figure 0004368948
    {式中、
    1とR3が独立してハロでR2とR4がHであるか、或はR3がハロでR1がハロまたはHでR2とR4がHであるか、或はR4がハロでR1からR3がHであり、
    Aは、式(2)
    Figure 0004368948
    [式中、
    9からR13が独立してH、CN、NO2、OH、ハロ、(C1−C4)アルキル、(C2−C4)アルカノイル、ハロ(C1−C7)アルキル、ヒドロキシ(C1−C7)アルキル、(C1−C7)アルコキシ、ハロ(C1−C7)アルコキシ、(C1−C7)アルキルチオ、ハロ(C1−C7)アルキルチオ、フェニル、置換フェニル、フェノキシ、置換フェノキシ、フェニルチオ、置換フェニルチオ、フェニル(C1−C4)アルキル、置換フェニル(C1−C4)アルキル、ベンゾイル、SiR202122またはOSiR202122(ここで、R20、R21およびR22は、H、(C1−C6)アルキル基、フェニルまたは置換フェニルであるが、但しR20、R21およびR22の少なくとも1つがH以外であることを条件とする)であるか、或はR11とR12またはR12とR13が一緒になって炭素環状環を形成し、但しR9からR13の全部がHまたはFでない場合にはR9からR13の少なくとも2つがHであることを条件とする]
    で表されるフェニル基である}
    で表される4−オキシ置換キノリン類を製造する方法であって、
    a)式(5)
    Figure 0004368948
    で表されるアニリンと(C1−C4)アルコキシメチレンマロン酸ジ(C1−C4)アルキルエステルを反応させて式(7)
    Figure 0004368948
    [式中、Eは(C1−C4)アルキルである]
    で表される化合物を得、
    b)熱をかけることで該式(7)で表される化合物を反応させて式(8)
    Figure 0004368948
    で表されるエステルを得、
    c)該式(8)で表されるエステルを炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムから成る群から選択される塩基と反応させて式(9)
    Figure 0004368948
    [式中、MはNaまたはKである]
    で表される塩を得、
    d)該式(9)で表される塩を塩酸、硫酸および燐酸から成る群から選択される鉱酸と反応させて式(10)
    Figure 0004368948
    で表される4−ヒドロキシキノリン酸を得、
    e)熱をかけることで該式(10)で表される酸を反応させて式(11)
    Figure 0004368948
    で表される4−ヒドロキシキノリンを得、
    f)該式(11)で表される4−ヒドロキシキノリンと塩化チオニルをN,N−ジメチルホルムアミドまたはN,N−ジエチルホルムアミドの存在下で反応させて式(12)
    Figure 0004368948
    で表される4−クロロキノリンを得、
    g)該式(12)で表される4−クロロキノリンと式(13)
    Figure 0004368948
    で表されるフェノールを炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムから成る群から選択される塩基の存在下で反応させて式(1)で表される4−オキシ置換キノリンを得る、
    ことを含んでいて、反応過程a)−g)の全体を、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテルおよびテトラエチレングリコールジメチルエーテルから成る群から選択される単一の不活性な高沸点ポリエーテル溶媒の存在下で実施する方法。
  2. 該不活性な高沸点ポリエーテル溶媒がテトラエチレングリコールジメチルエーテルである請求の範囲第1項記載の方法。
  3. 5,7−ジクロロ−4−(4−フルオロフェノキシ)キノリンを製造する請求の範囲第1項記載の方法であって、
    a)3,5−ジクロロアニリンと(C 1 −C 4 )アルキルオキシメチレンマロン酸ジエチルエステルを反応させて付加体を得、
    b)この付加体を加熱して5,7−ジクロロ−3−カルボエトキシ−4−ヒドロキシキノリンを得、
    c)この5,7−ジクロロ−3−カルボエトキシ−4−ヒドロキシキノリンを炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムから成る群から選択される塩基と反応させて5,7−ジクロロ−4−ヒドロキシキノリン−3−カルボン酸の塩を得、
    d)この5,7−ジクロロ−4−ヒドロキシキノリン−3−カルボン酸の塩を塩酸、硫酸および燐酸から成る群から選択される鉱酸と反応させて5,7−ジクロロ−4−ヒドロキシキノリン−3−カルボン酸を得、e)5,7−ジクロロ−4−ヒドロキシキノリン−3−カルボン酸を加熱して5,7−ジクロロ−4−ヒドロキシキノリンを得、
    f)5,7−ジクロロ−4−ヒドロキシキノリンと塩化チオニルをN,N−ジメチルホルムアミドまたはN,N−ジエチルホルムアミドの存在下で反応させて4,5,7−トリクロロキノリンを得、
    g)4,5,7−トリクロロキノリンと4−フルオロフェノールを炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムから成る群から選択される塩基の存在下で反応させて5,7−ジクロロ−4−(4−フルオロフェノキシ)キノリンを得る、
    ことを含む方法。
  4. 該不活性な高沸点ポリエーテル溶媒がテトラエチレングリコールジメチルエーテルである請求の範囲第3項記載の方法。
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