JP5450387B2 - (s)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンの製造法 - Google Patents

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Description

本発明は(S)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンの製造法、及びその重要中間体に関するものである。(S)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンは、例えばWO2003/080599に記載のムスカリン性レセプターアンタゴニスト(ダリフェナシン)の製造上重要な中間体である。
(S)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンの製造法に関しては、以下の方法が知られている。
1)(S)−1−ベンジル−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンをパラジウム触媒存在下に水素化することにより製造する方法(特許文献1)。
2)(S)−1−(4−メチルベンゼンスルホニル)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンをフェノールと臭化水素酸存在下に加熱還流することにより製造する方法(特許文献2)。
特開平10−7652 WO2003/080599
従来技術1)の方法では、高純度の(S)−1−ベンジル−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンが得られにくい。従って、脱ベンジル化反応後にシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製する必要があり、工業的実施の点で好ましくない。また、従来技術2)の方法では、反応の際に、非常に高温を必要とするため、好ましくない。
本発明者らは鋭意検討の結果、従来に比べて温和な条件で、簡便に脱保護可能な保護基を有する(S)−1−保護−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンを製造する方法を開発した。
即ち本願発明は、下記式(1):
(式中、Rはメチル基、フェニル基、tert−ブトキシ基、又はベンジルオキシ基を表す。)で表される(S)−1−保護−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンに関する。
また、本願発明は、下記式(4):
(式中、Rは水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素数7〜20のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数6〜20のアリール基、置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキルオキシ基、置換基を有してもよい炭素数2〜20のアルケニルオキシ基、置換基を有してもよい炭素数7〜20のアラルキルオキシ基、又は置換基を有してもよい炭素数6〜20のアリールオキシ基を表す。)で表される(S)−1−保護−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンの製造法であって、下記式(2):
(式中、Rは前記に同じ。Rは置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素数6〜20のアリール基を表す。)で表される(S)−1−保護−3−(スルホニルオキシ)−ピロリジンと下記式(3):
で表されるジフェニルアセトニトリルを塩基存在下で反応させることを特徴とする方法、に関する。
更に本願発明は、下記式(8):
(式中、Rは前記に同じ。)で表される(S)−1−保護−3−ピロリジノールの製造法であって、下記式(6):
で表される(S)−4−クロロ−3−ヒドロキシブチロニトリルを還元することにより、下記式(7):
で表される(S)−3−ピロリジノールに変換した後、該化合物(7)を単離することなくアミノ基を保護することを特徴とする方法、に関する。
本願発明によれば、従来よりも温和な条件で、簡便に脱保護可能な保護基を有する(S)−1−保護−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンを製造することが可能となる。従って、これまでよりも効率良く(S)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンを製造できる。
以下に、本願発明について詳述する。
本願発明を図で示すと、以下のようになる。
以下に各工程について順に説明する。なお、特に記載のない限り、各工程はそれぞれ独立しており、本願発明においては、必ずしもすべての工程を行って目的化合物を得る必要はない。
工程1
本工程では、式(6):
で表される(S)−4−クロロ−3−ヒドロキシブチロニトリルを還元することにより、式(7):
で表される(S)−3−ピロリジノールを製造する。
前記式(6)で表される(S)−4−クロロ−3−ヒドロキシブチロニトリルは、例えば特開平2−85249、又は特公平5−69818に記載の方法により簡便に製造することができる。
本工程の還元反応の条件については、以下に簡単に説明するが、詳細は、特開平2−85249に記載されている。
還元反応としては、金属触媒を用いた接触還元が好ましい。
金属触媒としては、ラネー金属若しくは合金、ロジウム系触媒、パラジウム系触媒、又は白金系触媒が挙げられる。好ましくはラネーニッケル、ラネーコバルト、ラネーニッケル−クロム、ニッケルボライド、ロジウム/アルミナ、ロジウム/炭素、パラジウム/アルミナ、パラジウム/炭素、酸化白金、又は白金/炭素などであり、更に好ましくはパラジウム/炭素である。金属触媒は、単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。
金属触媒の使用量は、前記化合物(6)に対して好ましくは0.001〜10倍重量であり、更に好ましくは0.01〜1倍重量である。
本工程の溶媒としては、通常の接触還元反応に用いられる溶媒であれば特に限定されない。好ましくは水、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチレングリコール、酢酸、1,4−ジオキサン、トルエン、酢酸エチルなどである。更に好ましくはメタノール、又はエタノールである。溶媒は単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。混合して用いる場合は、その混合比は特に制限されない。
溶媒の使用量は、多すぎるとコストや後処理の点で好ましくないため、前記化合物(6)に対して好ましくは50倍重量以下であり、更に好ましくは20倍重量以下である。
還元反応を加速させる目的で、更に酸を添加してもよい。酸としては、塩酸、臭化水素酸、硫酸、リン酸、メタンスルホン酸、酢酸等が挙げられ、好ましくは塩酸である。
酸の使用量として好ましくは、前記化合物(6)に対して0.1〜10倍モル量であり、更に好ましくは0.5〜3倍モル量である。
本工程の反応生成物は、用いる金属触媒や反応温度、時間により還元の一次生成物である1級アミンが主として得られる場合と、前記式(7)で表される(S)−3−ピロリジノールが得られる場合とがある。そこで、環化を完全に行わせる目的で、更に塩基を添加してもよい。
塩基としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン等が挙げられる。好ましくは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、トリエチルアミンであり、更に好ましくはトリエチルアミンである。
塩基の使用量として好ましくは、前記化合物(6)に対して0.1〜10倍モル量であり、更に好ましくは0.5〜3倍モル量である。
還元反応を行う際に添加する水素の圧力は、好ましくは0.5〜100気圧であり、更に好ましくは1〜10気圧である。
本工程の反応温度は用いる金属触媒の種類や用いる量、また水素圧により適宜設定すればよい。好ましくは0〜100℃であり、更に好ましくは10〜60℃である。
また、本工程の反応時間も金属触媒の種類や用いる量、水素圧、また反応温度により設定される。好ましくは1〜100時間であり、更に好ましくは5〜40時間である。
還元反応が終了した後は、反応液をそのまま次工程に供するか、または減圧濾過等で金属触媒を濾別した液を次工程に供してもよい。
工程2
本工程では、前記式(7)で表される(S)−3−ピロリジノールを単離することなくアミノ基を保護することにより、下記式(8):
で表される(S)−1−保護−3−ピロリジノールを製造する。
ここで、Rは水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素数7〜20のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数6〜20のアリール基、置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキルオキシ基、置換基を有してもよい炭素数2〜20のアルケニルオキシ基、置換基を有してもよい炭素数7〜20のアラルキルオキシ基、又は置換基を有してもよい炭素数6〜20のアリールオキシ基である。
炭素数1〜20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、又はtert−ブチル基等が挙げられる。炭素数2〜20のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、又はメタリル基等が挙げられる。炭素数7〜20のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、1−フェネチル基、又は(2,3−ジヒドロベンゾフラン−5−イル)メチル等が挙げられる。炭素数6〜20のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、又はビフェニル基等が挙げられる。炭素数1〜20のアルキルオキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、又はtert−ブトキシ基等が挙げられる。炭素数2〜20のアルケニルオキシ基としては、例えば、ビニルオキシ基、アリルオキシ基、又はメタリルオキシ基等が挙げられる。炭素数7〜20のアラルキルオキシ基としては例えば、ベンジルオキシ基、又は1−フェネチルオキシ基等が挙げられる。炭素数6〜20のアリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、又はビフェニルオキシ基等が挙げられる。
置換基としては例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ニトロ基、ニトロソ基、シアノ基、アミノ基、ヒドロキシアミノ基、炭素数1〜12のアルキルアミノ基、炭素数1〜12のジアルキルアミノ基、炭素数7〜12のアラルキルアミノ基、炭素数7〜12のジアラルキルアミノ基、炭素数1〜12のアルキルスルホニルアミノ基、スルホン酸基、スルホンアミド基、アジド基、トリフルオロメチル基、カルボキシル基、炭素数1〜12のアシル基、炭素数7〜12のアロイル基、ヒドロキシル基、炭素数1〜12のアルキルオキシ基、炭素数7〜12のアラルキルオキシ基、炭素数6〜12のアリールオキシ基、炭素数1〜12のアシルオキシ基、炭素数7〜12のアロイルオキシ基、炭素数3〜12のシリルオキシ基、炭素数1〜12のアルキルスルホニルオキシ基、又は炭素数1〜12のアルキルチオ基等が挙げられる。
として好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、メトキシメチル基、クロロメチル基、トリフルオロメチル基、(2,3−ジヒドロベンゾフラン−5−イル)メチル基、フェニル基、4−メチルフェニル基、4−クロロフェニル基、4−ニトロフェニル基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert−ブトキシ基、アリルオキシ基、ベンジルオキシ基、又はフェノキシ基であり、更に好ましくはメチル基、フェニル基、tert−ブトキシ基、又はベンジルオキシ基であり、特に好ましくはtert−ブトキシ基である。
前記式(7)で表される(S)−3−ピロリジノールは水溶性が非常に高いため、一般的な有機溶剤を用いて抽出する場合、大量の有機溶剤が必要となり、大変非効率である。そこで、特開平2−85249では、還元反応後の反応液を減圧濃縮し、残渣にメタノールと水酸化ナトリウムを加えて析出する塩化ナトリウムを減圧濾別し、次に濾液を減圧留去し、得られる残渣を減圧蒸留することで(S)−3−ピロリジノールを単離している。しかしながら、この方法においても濾過や濃縮、蒸留などの煩雑な操作を多用しており、工業的実施には種々の課題を有している。
本発明者らは、本工程のように、(S)−3−ピロリジノールを単離することなくアミノ基を保護することにより、少量の有機溶媒を用いて抽出単離することが可能であって、簡便に(S)−1−保護−3−ピロリジノールを製造することが可能であることを見出したものである。
前記アミノ基の保護としては、アシル保護又はカルバメート保護が好ましく、工程1で得られた反応液に、アシル化剤又はカルバメート化剤を添加することにより行うことができる。
アシル化剤としては、蟻酸メチル、トリフルオロ酢酸メチル等のエステル、塩化アセチル、臭化アセチル、塩化プロピオニル、塩化ブタノイル、塩化(2,3−ジヒドロベンゾフラン−5−イル)アセチル、塩化ベンゾイル、塩化4−メチルベンゾイル、塩化4−クロロベンゾイル、塩化4−ニトロベンゾイル等の酸ハロゲン化物、または無水酢酸、無水トリフルオロ酢酸等の酸無水物が挙げられる。
カルバメート化剤としては、塩化メトキシカルボニル、塩化エトキシカルボニル、塩化イソプロポキシカルボニル、塩化アリルオキシカルボニル、塩化ベンジルオキシカルボニル、塩化フェニルオキシカルボニル等の塩化物、またはニ炭酸ジtert−ブチル等の無水物が挙げられる。
好ましくは、塩化アセチル、無水酢酸、塩化ベンゾイル、塩化ベンジルオキシカルボニル、ニ炭酸ジtert−ブチルであり、更に好ましくはニ炭酸ジtert−ブチルである。
アシル化剤またはカルバメート化剤の使用量は、(S)−3−ピロリジノールに対して好ましくは1〜10倍モル量であり、更に好ましくは1〜3倍モル量である。
また前記保護の際には、副生する酸を中和して反応を加速する目的で、更に塩基を添加してもよい。
塩基としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の金属炭酸塩;炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素セシウムなどの金属炭酸水素塩;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の金属水酸化物;トリエチルアミン、エチルジイソプロピルアミン、ピリジン等の3級アミン類を挙げることができる。好ましくは炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、トリエチルアミン、ピリジンであり、更に好ましくはトリエチルアミンである。
塩基の使用量は、(S)−3−ピロリジノールに対して好ましくは0.5〜20倍モル量であり、更に好ましくは0.5〜5倍モル量である。
本工程に反応溶媒は特に必要としないが、反応溶媒を加えることで反応が加速する際には使用してもよい。
反応溶媒としては、反応に影響を与えない限りにおいては特に制限はなく、例えば、水;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、tert−ブタノール、エチレングリコール等のアルコール系溶媒;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸tert−ブチル等のエステル系溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;ジメチルプロピレンウレア等のウレア系溶媒;ヘキサメチルホスホン酸トリアミド等のホスホン酸トリアミド系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒を用いることができる。好ましくは、水;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、メチルtert−ブチルエーテル等のエーテル系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸tert−ブチル等のエステル系溶媒であり、更に好ましくはトルエン、又は酢酸エチルである。これらは単独で用いても良く、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合、その混合比は特に制限されない。
溶媒の使用量としては、多すぎるとコストや後処理の点で好ましくないため、(S)−3−ピロリジノールに対して好ましくは50倍重量以下であり、更に好ましくは20倍重量以下である。
本工程の反応温度は反応時間を短縮し、副反応を抑制する目的で、好ましくは−10〜90℃であり、更に好ましくは0〜50℃である。また、本工程の反応時間については特に制限はなく、適宜設定すればよい。好ましくは1〜24時間であり、更に好ましくは3〜12時間である。
工程1の反応液に対して、アシル化剤またはカルバメート化剤、塩基、および反応溶媒を添加する方法や、これらの添加順序は特に限定されない。
上記のようにしてアミノ基の保護が終了した後、有機溶媒を用いて前記式(8)で表される(S)−1−保護−3−ピロリジノールを抽出単離する。
有機溶媒としては、水と相溶性が低ければ特に限定されず、例えば、n−ブタノール、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸tert−ブチル等が挙げられる。好ましくはトルエン、又は酢酸エチルである。
有機溶媒の使用量としては、多すぎるとコストや後処理の点で好ましくないため、前記化合物(8)に対して好ましくは50倍重量以下であり、更に好ましくは20倍重量以下である。
前記式(8)で表される(S)−1−保護−3−ピロリジノールの抽出液はそのまま次工程に供してもよいが、減圧加熱等の操作により溶媒を留去して目的物を単離してもよい。このようにして得られる目的物は、後続工程に使用できる十分な純度を有しているが、後続工程の収率、若しくは後続工程で得られる化合物の純度をさらに高める目的で、晶析、分別蒸留、カラムクロマトグラフィー等の一般的な精製手法により、さらに純度を高めてもよい。
工程3
本工程では、前記式(8)で表される(S)−1−保護−3−ピロリジノールをスルホニル化することにより、下記式(2):
で表される(S)−1−保護−3−(スルホニルオキシ)−ピロリジンを製造する。
ここで、Rは前記に同じである。
は置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素数6〜20のアリール基である。
炭素数1〜20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、又はtert−ブチル基等が挙げられる。炭素数6〜20のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、又はビフェニル基等が挙げられる。
置換基としては例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ニトロ基、ニトロソ基、シアノ基、アミノ基、ヒドロキシアミノ基、炭素数1〜12のアルキルアミノ基、炭素数1〜12のジアルキルアミノ基、炭素数7〜12のアラルキルアミノ基、炭素数7〜12のジアラルキルアミノ基、炭素数1〜12のアルキルスルホニルアミノ基、スルホン酸基、スルホンアミド基、アジド基、トリフルオロメチル基、カルボキシル基、炭素数1〜12のアシル基、炭素数7〜12のアロイル基、ヒドロキシル基、炭素数1〜12のアルキルオキシ基、炭素数7〜12のアラルキルオキシ基、炭素数6〜12のアリールオキシ基、炭素数1〜12のアシルオキシ基、炭素数7〜12のアロイルオキシ基、炭素数3〜12のシリルオキシ基、炭素数1〜12のアルキルスルホニルオキシ基、又は炭素数1〜12のアルキルチオ基等が挙げられる。
として好ましくは、メチル基、トルフルオロメチル基、フェニル基、4−メチルフェニル基、4−クロロフェニル基、2−ニトロフェニル基、3−ニトロフェニル基、4−ニトロフェニル基であり、更に好ましくはメチル基である。
スルホニル化は、塩基存在下にスルホニル化剤で処理することにより行うことができる。
スルホニル化剤として好ましくは、塩化メタンスルホニル、無水トリフルオロメタンスルホニル、塩化ベンゼンスルホニル、塩化4−メチルベンゼンスルホニル、塩化4−クロロベンゼンスルホニル、塩化2−ニトロベンゼンスルホニル、塩化3−ニトロベンゼンスルホニル、塩化4−ニトロベンゼンスルホニル等が挙げられる。更に好ましくは塩化メタンスルホニルである。
スルホニル化剤の使用量として好ましくは、前記化合物(8)に対して、2〜10倍モル量であり、更に好ましくは2〜5倍モル量である。
本工程に使用する塩基としては、トリエチルアミン、トリn−ブチルアミン、N−メチルモルホリン、N−メチルピペリジン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、N,N−ジメチルアミノピリジン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン等の第3級アミン類;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の金属炭酸塩;炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の金属炭酸水素塩等が挙げられる。
好ましくはトリエチルアミン、トリn−ブチルアミン、N−メチルモルホリン、N−メチルピペリジン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、N,N−ジメチルアミノピリジン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン等の第3級アミン類であり、更に好ましくはトリエチルアミンである。
塩基の使用量として好ましくは、前記化合物(8)に対して2〜20倍モル量であり、更に好ましくは2〜10倍モル量である。
塩基は、本工程の反応溶媒としても用いてもよいが、経済性の観点で塩基を最低必要量しか加えない場合は、流動性を確保する目的で更に反応溶媒を添加してもよい。
反応溶媒としては例えば、水;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸tert−ブチル等のエステル系溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;ジメチルプロピレンウレア等のウレア系溶媒;ヘキサメチルホスホン酸トリアミド等のホスホン酸トリアミド系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒を用いることができる。
好ましくは、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸tert−ブチル等のエステル系溶媒であり、更に好ましくはトルエン、又は酢酸エチルである。これらは単独で用いても良く、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合、その混合比は特に制限されない。
反応溶媒の使用量としては、多すぎるとコストや後処理の点で好ましくないため、前記化合物(8)に対して好ましくは50倍重量以下、更に好ましくは20倍重量以下である。
本工程の反応温度は、反応時間を短縮し、副反応を抑制する目的で好ましくは−40〜80℃であり、更に好ましくは−20〜50℃である。
本工程の反応時間については特に制限はなく、好ましくは0.1〜24時間であり、更に好ましくは0.5〜12時間である。
本工程において、前記化合物(8)、塩基、スルホニル化剤、および反応溶媒の添加順序や添加方法は特に制限されない。
反応終了後の処理としては、反応液から生成物を取得するための一般的な処理を行えばよい。例えば、反応終了後の反応液に水、又は必要に応じて塩酸水溶液、硫酸水溶液等の酸水溶液、若しくは水酸化ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液等のアルカリ水溶液を加えて中和し、一般的な抽出溶媒、例えば酢酸エチル、ジエチルエーテル、塩化メチレン、トルエン、ヘキサン等を用いて抽出操作を行う。得られた抽出液から減圧加熱等の操作により、反応溶媒及び抽出溶媒を留去すると目的物が得られる。このようにして得られた目的物は、後続工程に使用できる十分な純度を有しているが、後続工程の収率、若しくは後続工程で得られる化合物の純度をさらに高める目的で、晶析、分別蒸留、カラムクロマトグラフィー等の一般的な精製手法により、さらに純度を高めてもよい。
工程4
本工程では、前記式(2)で表される(S)−1−保護−3−(スルホニルオキシ)−ピロリジンと下記式(3):
で表されるジフェニルアセトニトリルを塩基存在下で反応させることにより、下記式(4):
で表される(S)−1−保護−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンを製造する。
ここで、Rは前記に同じである。
前記式(3)で表されるジフェニルアセトニトリルの使用量としては、好ましくは、前記化合物(2)に対して1〜10倍モル量であり、更に好ましくは1〜3倍モル量である。
塩基としては、例えば、リチウムアミド、ナトリウムアミド、リチウムジイソプロピルアミド、ナトリウムヘキサメチルジシラジド、カリウムヘキサメチルジシラジド、塩化マグネシウムジイソプロピルアミド等の金属アミド;メチルリチウム、n−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、フェニルリチウム等の有機リチウム試薬;臭化メチルマグネシウム、塩化n−ブチルマグネシウム、塩化sec−ブチルマグネシウム、塩化tert−ブチルマグネシウム等のグリニャール試薬;リチウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、リチウムエトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、マグネシウムエトキシド、ナトリウムイソプロポキシド、カリウムイソプロポキシド、リチウムtert−ブトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、カリウムtert−ブトキシド等の金属アルコキシド;水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化カルシウム等の金属水素化物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム等の金属炭酸塩;炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素セシウム等の金属炭酸水素塩;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の金属水酸化物;トリエチルアミン、エチルジイソプロピルアミン、ピリジン等の第3級アミン類が挙げられる。
好ましくはリチウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、リチウムエトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、マグネシウムエトキシド、ナトリウムイソプロポキシド、カリウムイソプロポキシド、リチウムtert−ブトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、カリウムtert−ブトキシド等の金属アルコキシド;水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化カルシウム等の金属水素化物であり、更に好ましくは水素化ナトリウム、ナトリウムtert−ブトキシド、又はカリウムtert−ブトキシドである。
塩基の使用量として好ましくは、前記化合物(2)に対して0.5〜20倍モル量であり、更に好ましくは1〜5倍モル量である。
本工程には流動性を確保する目的で更に反応溶媒を添加してもよい。前記反応溶媒としては例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸tert−ブチル等のエステル系溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;ジメチルプロピレンウレア等のウレア系溶媒;ヘキサメチルホスホン酸トリアミド等のホスホン酸トリアミド系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒を用いることができる。
好ましくは、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸tert−ブチル等のエステル系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒であり、更に好ましくはテトラヒドロフラン、トルエン、酢酸エチル、又はN,N−ジメチルアセトアミドである。これらは単独で用いても良く、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合、その混合比は特に制限されない。
反応溶媒の使用量としては、多すぎるとコストや後処理の点で好ましくないため、前記化合物(2)に対して好ましくは50倍重量以下、更に好ましくは20倍重量以下である。
本工程の反応温度は反応時間を短縮し、副反応を抑制する目的で好ましくは−40〜80℃であり、更に好ましくは−20〜50℃である。
本工程の反応時間については特に制限はなく、好ましくは0.1〜24時間であり、更に好ましくは0.5〜12時間である。
本工程において、前記化合物(2)、前記化合物(3)、塩基、および反応溶媒の添加順序や添加方法は特に制限されない。
反応終了後の処理としては、反応液から生成物を取得するための一般的な処理を行えばよい。例えば、反応終了後の反応液に水、又は必要に応じて塩酸水溶液、硫酸水溶液等の酸水溶液を加えて中和し、一般的な抽出溶媒、例えば酢酸エチル、ジエチルエーテル、塩化メチレン、トルエン、ヘキサン等を用いて抽出操作を行う。得られた抽出液から減圧加熱等の操作により、反応溶媒及び抽出溶媒を留去すると目的物が得られる。このようにして得られた目的物は、後続工程に使用できる十分な純度を有しているが、後続工程の収率、若しくは後続工程で得られる化合物の純度をさらに高める目的で、晶析、分別蒸留、カラムクロマトグラフィー等の一般的な精製手法により、さらに純度を高めてもよい。
なお、本工程で製造される下記式(1):
において、Rがメチル基、フェニル基、tert−ブトキシ基、又はベンジルオキシ基である(S)−1−保護−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンは、文献未記載の新規化合物である。
工程5
本工程では、前記式(4)で表される(S)−1−保護−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンを脱保護することにより、下記式(5):
で表される(S)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジン、又はその塩を製造する。
本工程で行う脱保護の条件としては、保護基の種類に応じて適切な条件を設定すればよい。例えば、JOHN WILEY & SONS, INC.(ジョン・ウイリー・アンド・サンズ)社、Theodora W. Greene(テオドラ・ダブリュー・グリーン)著のPROTECTIVE GROUPS in ORGANIC SYNTHESIS Third edition(プロテクティヴ・グループス・イン・オーガニック・シンセシス第3版)の503〜564頁に記載のアシル保護基、又はカルバメート保護基の脱保護法に従えばよい。
具体的には、ホルミル基やトリフルオロアセチル基はアルカリ加水分解することにより脱保護することができる。またベンジルオキシカルボニル基は、パラジウム炭素等の金属触媒存在下に水素化することで脱保護することができる。またアリルオキシカルボニル基は、ルテニウム等の金属触媒存在下で加水分解することにより脱保護することができる。
好ましくはアシル保護基、及びカルバメート保護基のいずれも、酸加水分解、又は酸加アルコール分解することにより脱保護するとよい。前記酸としては、塩化水素、臭化水素、過塩素酸、硫酸等の無機酸;蟻酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等の有機酸が挙げられる。前記酸の使用量として好ましくは、前記化合物(4)に対して0.5〜30倍モル量であり、更に好ましくは1〜10倍モル量である。前記アルコールとしては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチレングリコールが挙げられる。前記水又はアルコールの使用量として好ましくは、前記化合物(4)に対して50倍重量以下であり、更に好ましくは20倍重量以下である。また水とアルコールは混合物であってもよい。その場合の混合比には特に制限はない。
本工程の反応温度と反応時間は保護基の種類に応じて適宜設定すればよい。例えばtert−ブトキシカルボニルの場合、0〜50℃の反応温度では約1〜12時間で脱保護できる。またベンゾイル基の場合は、50〜100℃の反応温度では、約12〜36時間で脱保護することができる。
本工程において、前記化合物(4)、酸、水又はアルコールの添加順序や添加方法は特に制限されない。
反応終了後の処理としては、反応液から生成物を取得するための一般的な処理を行えばよい。例えば、反応終了後の反応液に水、又は必要に応じて水酸化ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液等のアルカリ水溶液を加えて中和し、一般的な抽出溶媒、例えば酢酸エチル、ジエチルエーテル、塩化メチレン、トルエン、ヘキサン等を用いて抽出操作を行う。得られた抽出液から減圧加熱等の操作により、反応溶媒及び抽出溶媒を留去すると目的物が得られる。このようにして得られた目的物は、後続工程に使用できる十分な純度を有しているが、後続工程の収率、若しくは後続工程で得られる化合物の純度をさらに高める目的で、晶析、分別蒸留、カラムクロマトグラフィー等の一般的な精製手法により、さらに純度を高めてもよい。
また、反応終了後の反応液から溶媒を減圧留去して、前記化合物(5)と酸の塩として結晶化させ、単離してもよい。
なお、本工程において、前記化合物(4)の保護基を脱保護する際に、脱保護と同時に、又は連続して前記化合物(4)のシアノ基が水和されることにより、下記式(9):
で表される(S)−3−(1−カルボキシアミド−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンが生成する場合があるが、このような場合も本発明の範囲に含まれるものとする。
以下、実施例を示して本発明を更に詳細に説明するが、これら実施例は本発明を何ら限定するものではない。
実施例に記載している(S)−ピロリジノール誘導体及び(S)−ピロリジン誘導体の純度は、以下のHPLC法により分析した。なお、純度の標記である「area%」は化学純度(面積百分率)を意味し、「wt%」は含量(重量%)を意味している。
[化学純度分析法及び含量分析法(グラジエント法)]
カラム:ナカライ製 {コスモシル5C18ARII 250×4.6mm}
移動相A:0.1%リン酸水溶液,移動相B:アセトニトリル(移動相A%/移動相B%=90/10〜40/60)
流速:1.0ml/min
検出:UV 210nm
カラム温度:40℃
保持時間:
(S)−1−(tert−ブトキシカルボニル)−3−ピロリジノール 11.8分、
(S)−1−(tert−ブトキシカルボニル)−3−(メタンスルホニルオキシ)−ピロリジン 14.4分、
(S)−1−(tert−ブトキシカルボニル)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジン 30.5分、
(S)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジン 10.3分、
(S)−1−ベンゾイル−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジン 19.8分。
[光学純度分析法(イソクラテック法)]
3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンのアミノ基をtert−ブトキシカルボニル(以下、Boc)保護した後に測定を行った。
カラム:ダイセル化学社製 {CHIRALCEL OD−H 250×4.6mm}
移動相:ヘキサン/イソプロピルアルコール=98/2(容量比)
流速:1.0ml/min
検出器:UV210nm
カラム温度:30℃
保持時間:
(R)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンのBoc保護体 20.3分、
(S)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンのBoc保護体 22.3分。
(実施例1)(S)−1−(tert−ブトキシカルボニル)−3−ピロリジノールの製造
(S)−4−クロロ−3−ヒドロキシブチロニトリル2.41gをメタノール12.4mlに溶解し、濃塩酸2.51gと10%パラジウム炭素(含水50wt%品)0.48gを加えた。水素加圧(4気圧)の条件下、25℃で23時間、50℃で6時間撹拌した後、更に5%パラジウム炭素(含水50wt%品)0.48gを加えて50℃で11時間撹拌した。
触媒を減圧濾別して得られた濾液を減圧濃縮した後、濃縮物にメタノール6.4mlと蒸留水1.6ml、トリエチルアミン2.29gを加えて、25℃で20時間、40℃で8時間撹拌した。
この反応液に、ニ炭酸ジtert−ブチル4.82gとトリエチルアミン2.10gを加えて、25℃で2時間撹拌した。反応液を9.92gまで減圧濃縮し、トルエン20mlと蒸留水3.5mlを加えて、目的物を有機層に抽出した。得られた有機層を蒸留水1mlで洗浄した後、減圧濃縮して、標題化合物を褐色油状物質3.94gとして得た(含量67.5wt%、収率71%)。
H−NMR(CDCl):δ(ppm)1.48(s,9H),1.86−2.04(m,3H),3.26−3.56(m,4H),4.45(m,1H)。
(実施例2)(S)−1−(tert−ブトキシカルボニル)−3−(メタンスルホニルオキシ)ピロリジンの製造
実施例1で製造した(S)−1−(tert−ブトキシカルボニル)−3−ピロリジノール3.61gをトルエン30mlに溶解し、トリエチルアミン1.58gを加えた。この溶液に、氷冷下で塩化メタンスルホニル1.64gを10分間かけて滴下して、更に25℃で1時間撹拌した。反応液に蒸留水15mlを加えて目的物を有機層に抽出し、得られた有機層を蒸留水15mlで洗浄した。この有機層を減圧濃縮して、標題化合物を褐色油状物質4.10gとして得た(含量74.6wt%、収率89%)。
H−NMR(CDCl):δ(ppm)1.47(s,9H),2.15(m,1H),2.27(m,1H),3.05(s,3H),3.42−3.78(m,4H),5.26(m,1H)。
(実施例3)(S)−1−(tert−ブトキシカルボニル)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンの製造
(S)−1−(tert−ブトキシカルボニル)−3−(メタンスルホニルオキシ)ピロリジン1.56gを含むトルエン溶液2.23gを減圧濃縮して、濃縮物にテトラヒドロフラン1.51gとカリウムtert−ブトキシド0.79gを加えた。還流条件下でジフェニルアセトニトリル1.37gとテトラヒドロフラン1.63gからなる溶液を1時間かけて滴下して、更に21時間撹拌した。室温まで冷却した反応液に、蒸留水2.8mlとトルエン5mlを加えて目的物を有機層に抽出し、得られた有機層を蒸留水2.5mlで2回洗浄した。この有機層を減圧濃縮、真空乾燥して標題化合物を橙色油状物質2.47gとして得た(含量77.7wt%、収率90%)。
取得した標題化合物をカラムクロマトグラフィー(充填剤シリカゲル、展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/2)で精製し、得られたフラクションを減圧濃縮、真空乾燥することにより標題化合物を白色固体1.57gとして得た(含量97.4wt%、光学純度100%ee、収率72%)。
H−NMR(CDCl):δ(ppm)1.44(s,9H),1.78−2.14(m,2H),3.25−3.40(m,3H),3.42−3.68(m,2H),7.24−7.42(m,6H),7.42−7.60(m,4H)。
(実施例4)(S)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジン臭化水素酸塩の製造
(S)−1−(tert−ブトキシカルボニル)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジン1.13gをテトラヒドロフラン5.62gに溶解し、47%臭化水素酸1.55gを加えた。この溶液を40℃で6時間撹拌し、室温まで冷却した後に2.42gまで減圧濃縮した。濃縮物にトルエン0.42gと酢酸エチル2.39gを加えて3.15gまで減圧濃縮し、種結晶を加えると標題化合物が結晶として析出した。20℃で5分間撹拌した後、トルエン1.49gと酢酸エチル4.02gを加えて、20℃で1時間撹拌した。結晶を減圧濾別し、酢酸エチル2mlで洗浄後、真空乾燥することにより標題化合物を白色結晶0.26gとして得た(化学純度99.9area%、光学純度100%ee、収率26%)。
分離した濾液を減圧濃縮すると、更に標題化合物が結晶として析出したので、酢酸エチル4.02gを加えて、20℃で30分間撹拌した。結晶を減圧濾別し、酢酸エチル5mlで洗浄後、真空乾燥することにより標題化合物を白色結晶0.39gとして得た(化学純度99.9area%、光学純度100%ee、収率38%)。
H−NMR(DO):δ(ppm)2.03(m,1H),2.23(m,1H),3.22(dd,1H),3.40(m,1H),3.53−3.59(m,2H),3.95(m,1H),7.43(t,2H),7.47(t,4H),7.59(d,4H)。
(実施例5)(S)−1−ベンゾイル−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンの製造
(S)−1−ベンゾイル−3−(メタンスルホニルオキシ)ピロリジン0.81gに、テトラヒドロフラン1.51gとカリウムtert−ブトキシド0.40gを加えた。還流条件下でジフェニルアセトニトリル1.37gとテトラヒドロフラン1.63gからなる溶液を1時間かけて滴下して、更に21時間撹拌した。室温まで冷却した反応液に、蒸留水2.8mlとトルエン5mlを加えて目的物を有機層に抽出し、得られた有機層を蒸留水2.5mlで2回洗浄した。この有機層を減圧濃縮、真空乾燥して標題化合物を白色固体1.19gとして得た(含量80.0wt%、収率86%)。
H−NMR(CDCl):δ(ppm)1.96(m,1H),2.08(m,1H),3.34−3.72(m,4H),3.89(m,1H),7.25−7.54(m,15H)。
(実施例6)(S)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジン臭化水素酸塩の製造
(S)−1−ベンゾイル−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジン171mgに47%臭化水素酸3.22gを加えて、110℃〜120℃で38時間撹拌した。室温まで冷却した反応液を減圧濃縮した後、濃縮物に蒸留水5mlと酢酸エチル5mlを加えて目的物を水層に抽出した(収率66%)。水層にイソプロパノール5mlを加えて減圧濃縮すると結晶が析出したので、イソプロパノール5mlを再度加えて減圧濃縮し、更に酢酸エチル1mlを加えて20℃で30分間撹拌した。結晶を減圧濾別し、酢酸エチル2mlで洗浄後、真空乾燥することにより標題化合物を白色結晶113mgとして得た(含量59.8wt%、収率53%)。
H−NMR(DO):δ(ppm)2.03(m,1H),2.23(m,1H),3.22(dd,1H),3.40(m,1H),3.53−3.59(m,2H),3.95(m,1H),7.43(t,2H),7.47(t,4H),7.59(d,4H)。
(実施例7)(S)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンの製造
(S)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジン臭化水素酸塩78mg(含量60.8wt%)に蒸留水1mlとトルエン1ml、30wt%水酸化ナトリウム水溶液38mgを加えて撹拌し、目的物を有機層に抽出した。得られた有機層を蒸留水1mlで2回洗浄した後、減圧濃縮、真空乾燥して標題化合物を無色透明油状物質32mgとして得た(含量100wt%、収率88%)。
H−NMR(CDCl):δ(ppm)1.74(m,1H),1.92(m,1H),2.04(br,1H),2.88−2.95(m,2H),3.00(dd,1H),3.13(m,1H),3.30(m,1H),7.27(m,2H),7.33(m,4H),7.45(m,4H)。

Claims (7)

  1. 下記式(1):
    (式中、R1 はtert−ブトキシ基である。)で表される(S)−1−保護−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジン。
  2. 下記式(4):
    (式中、R2tert−ブトキシ基を表す。)で表される(S)−1−保護−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンの製造法であって、下記式(2):
    (式中、R2は前記に同じ。R3は置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素数6〜20のアリール基を表す。)で表される(S)−1−保護−3−(スルホニルオキシ)−ピロリジンと下記式(3):
    で表されるジフェニルアセトニトリルを塩基存在下で反応させることを特徴とする方法。
  3. 下記式(5):
    で表される(S)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジン、又はその塩の製造法であって、請求項の方法で製造された前記式(4)で表される(S)−1−保護−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンを脱保護することを特徴とする方法。
  4. 下記式(8):
    (式中、R2tert−ブトキシ基を表す。)で表される(S)−1−保護−3−ピロリジノールの製造法であって、
    下記式(6):
    で表される(S)−4−クロロ−3−ヒドロキシブチロニトリルを還元することにより、下記式(7):
    で表される(S)−3−ピロリジノールに変換した後、該化合物(7)を単離することなくアミノ基を保護し、
    アミノ基の保護が終了した後、前記式(8)で表される(S)−1−保護−3−ピロリジノールに対して、20倍重量以下の有機溶媒を用いて前記(S)−1−保護−3−ピロリジノール(8)を抽出単離することを特徴とする方法。
  5. 下記式(2):
    (式中、R2tert−ブトキシ基を表す。R3は置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素数6〜20のアリール基を表す。)で表される(S)−1−保護−3−(スルホニルオキシ)−ピロリジンの製造法であって、請求項の方法により前記式(8)で表される(S)−1−保護−3−ピロリジノールを製造し、その後製造された前記式(8)で表される(S)−1−保護−3−ピロリジノールをスルホニル化することを特徴とする方法。
  6. 下記式(4):
    (式中、R2tert−ブトキシ基を表す。)で表される(S)−1−保護−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンの製造法であって、請求項の方法により前記式(2)で表される(S)−1−保護−3−(スルホニルオキシ)−ピロリジンを製造し、その後製造された前記式(2)で表される(S)−1−保護−3−(スルホニルオキシ)−ピロリジンと下記式(3):
    で表されるジフェニルアセトニトリルを塩基存在下で反応させることを特徴とする方法。
  7. 下記式(5):
    で表される(S)−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジン、又はその塩の製造法であって、請求項の方法により前記式(4)で表される(S)−1−保護−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンを製造し、その後製造された前記式(4)で表される(S)−1−保護−3−(1−シアノ−1,1−ジフェニルメチル)−ピロリジンを脱保護することを特徴とする方法。
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