JP6560335B2 - 3−ヒドロキシピコリン酸の製造方法 - Google Patents

3−ヒドロキシピコリン酸の製造方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2014年7月8日に出願された米国仮特許出願第62/021,868号の利益を主張し、これは参照によって本明細書に明示的に組み込まれる。
分野
本開示は、4−アルコキシ−3−ヒドロキシピコリン酸の製造方法に関する。より詳細には、本開示は、2−置換フランからの4−アルコキシ−3−ヒドロキシピコリン酸の製造方法に関する。
背景
米国特許第6,521,622号明細書、ならびに米国特許出願第61/747,723号明細書および同第14/142,183号明細書には、とりわけ、特定の一般式
の複素環式芳香族アミド化合物および殺真菌剤としてのそれらの使用が記載されており、これらの開示は、それらの全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
これらの開示には、これら複素環式芳香族アミドの製造における重要な中間体としての4−アルコキシ−3−ヒドロキシピコリン酸の製造も記載されている。従って、安価な原料から4−アルコキシ−3−ヒドロキシピコリン酸への効率的でスケーラブルなプロセス経路を持つことは有用であろう。
[発明の概要]
概要
本開示は、式A
[式中、RはC〜Cアルキルである]の化合物の製造方法に関する。
式Aの化合物は、式
[式中、RはC〜Cアルキルである]の4−アルコキシ−3−ヒドロキシピコリン酸を製造するための方法において有用である。
式Aの化合物は、以下のステップ:
a)臭素化剤、塩基および水を式B
[式中、XはClまたはBrであり、RはC〜Cアルキルである]の化合物に添加することによって混合物を作製するステップ、ならびに
b)混合物から、式Aの化合物を単離するステップ、を含む方法で製造される。
式Bの化合物は、以下のステップ:
a)式I
[式中、XはClまたはBrであり、RはC〜Cアルキルである]のO−アルキルヒドロキシルアミンのハロゲン化水素酸塩、塩基、溶媒、および式C
の化合物を一緒に混合することによって、第1の混合物を作製するステップ、
b)第1の混合物から、式D
[式中、RはC〜Cアルキルである]の化合物を単離するステップ、
c)式Dの化合物をアルコールおよび酸化合物または酸形成化合物と混合し、次いで加熱して、第2の混合物を形成するステップ、ならびに
d)第2の混合物から式E
[式中、RおよびRは、独立してC〜Cアルキルである]の化合物を単離するステップ、
e)還元剤を式Eの化合物に添加して、第3の混合物を形成するステップ、
f)第3の混合物から、式F
[式中、RはC〜Cアルキルである]の化合物を単離するステップ、
g)鉱酸を式Fの化合物に添加して、第4の混合物を形成するステップ、ならびに
h)第4の混合物から、式Bの化合物を単離するステップ、を含む方法で製造される。
式Bの化合物は、以下のステップ:
a)フラン、ルイス酸および式G
[式中、RはC〜Cアルキルであり、Rは、アリル基、ベンジル基、または置換アリル基もしくは置換ベンジル基から選択される酸開裂性基である]の化合物を一緒に混合することによって、第1の混合物を作製するステップ、
b)第1の混合物から、式H
[式中、RおよびRはa)の定義の通りである]の化合物を単離するステップ、
c)鉱酸を式Hの化合物に添加して、第2の混合物を形成するステップ、ならびに
d)第2の混合物から、式Bの化合物を単離するステップ、を含む方法で製造してもよい。一部の実施形態において、本方法で使用するルイス酸は三フッ化ホウ素エーテラートである。一部の実施形態において、酸開裂性基はベンジル基である。また、一部の実施形態において、本方法で使用する強酸は、塩酸および臭化水素酸からなる群から選択される少なくとも1種の酸である。
本開示の別の態様は、本方法において生成する新規中間体、すなわち、
[式中、RはC〜Cアルキルである]からなる化合物である。
詳細な説明
本明細書で使用される用語「単離する」、「単離すること」または「単離」は、限定するものではないが、ろ過、抽出、蒸留、結晶化、遠心分離、粉砕、液−液相分離または当業者に公知の他の方法等の標準的な方法を使用して、終了した化学的プロセスの混合物の他の成分から、所望の生成物を、部分的または完全に取り出すことを意味する。単離した生成物は、≦50%〜≧50%の範囲の純度を有していてよく、標準的な精製方法を使用して、より高純度に精製してよい。単離した生成物は、精製して、または精製することなく、次のプロセスステップで使用してもよい。
Acta Chem. Scand. 19 (1965), pg. 1147-1152に記載のようにして、式1aのシアノ(フラン−2−イル)メタンアミニウムハロゲン化物塩を製造し、式1bの3−ヒドロキシピコリノニトリルおよび3−ヒドロキシピコリノアミドの製造における中間体として使用した。
[式中、XはClであり、RはHまたはメチルであり、RはHまたは2−プロピルであり、RはCNまたはC(O)NHである]
A.式Aの化合物の製造
本明細書に記載の方法において、式Aの4,6−ジブロモ−3−ヒドロキシピコリネートエステルは、臭素化−転位反応の使用による1つの化学的ステップで、式Bのアルキル2−アミノ−2−(フラン−2−イル)アセテートのハロゲン化水素酸塩から製造される。出発のHC1またはHBr塩のいずれかとしての式Bのフラン化合物(RはC〜Cアルキルを示す)を、臭素、1,3−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン、またはN−ブロモスクシンイミド等の適切な臭素化剤で処理する。反応は、好ましくは、約4モル当量の臭素を使用して行う。反応が終了まで進行することを確実にするために、5%、10%または15%モル過剰等の過剰の臭素化剤を使用することが好都合であり得る。
塩基は、反応に使用され、酢酸ナトリウムまたは酢酸カリウム等から選択してよい。反応は、好ましくは、水、または、水およびメタノールまたはエタノール等のアルコールの混合物等のプロトン性溶媒または反応媒体中で行う。反応を行う温度は、約0℃〜約10℃の間、好ましくは約0℃〜約5℃の間である。臭素化剤の添加が終了したら、反応混合物を室温まで温め、そのまま15〜48時間撹拌しておいてよい。反応が終了した後、標準的な単離および精製手法を使用することによって所望の生成物を回収する。
式Bのアルキル2−アミノ−2−(フラン−2−イル)アセテートのハロゲン化水素酸塩はスキーム1に示す2つの化学的方法によって製造してよい。経路Aにおいて、Chemical Research in Toxicology, 24(5) 706-717 (2011)およびPCT国際出願公開第2005/111001号(2005)に記載のようにして、2−(フラン−2−イル)−2−オキソ酢酸(式C)を最初に式EのO−アルキルオキシムエステル(化学的ステップaおよびb)に変換し、次いでEを式Bのハロゲン化物塩に変換する(化学的ステップcおよびd)。経路Bにおいて、Bioorganic and Medicinal Chemistry, 20(11), 3551-3564 (2012)の記載のようにして、式Gのアルキル2−メトキシ−2−(N−カルボキシアルキルアミノ)アセテートをフランとカップリングして、式Hの2−置換フランを得て(化学的ステップe)、これを、次いで式Bのハロゲン化物塩に変換する(化学的ステップf)。
A.式Bの化合物の製造−経路A
式EのO−アルキルオキシムエステルは、最初に、O−アルキル−ヒドロキシルアミンのハロゲン化水素酸塩、2−(フラン−2−イル)−2−オキソ酢酸(式C)、塩基および溶媒を一緒に混合し、得られた混合物を加熱して、式Dのオキシム酸を得ることによって製造される(化学的ステップaおよびb)。当該反応において、1〜約3モル当量のO−アルキル−ヒドロキシルアミンのハロゲン化水素酸塩(RはC〜Cアルキルである)および約2〜約6モル当量の塩基を使用してよい。適切な塩基としては、トリアルキルアミン、炭酸ナトリウム、または炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩等が挙げられる。適切な溶媒としては、メタノール、エタノール、または2−プロパノール等のアルコールが挙げられる。本反応は、典型的には、実質的に均一な反応物の混合物を維持するために、十分な撹拌を伴って行い、終了まで進行させるために、一般に約1〜約10時間、好ましくは約1〜約5時間が必要である。
反応は、通常、約25℃〜約85℃の間、好ましくは約45℃〜約65℃の間で行う。反応が終了した後、標準的な単離および精製手法を使用することによって式Dのオキシム酸を回収する。
式DのO−アルキルオキシム酸を、次いで、酸または酸形成化合物の存在下、アルコール溶媒中でのエステル化によって、式Eのエステルに変換する。適切なアルコール溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、および1−ブタノール等のC〜Cアルコールが挙げられる。適切な酸としては、無水塩酸、硫酸またはp−トルエンスルホン酸等の強酸が挙げられ、適切な酸形成化合物としては、塩化アセチル、臭化アセチル、塩化プロピオニル、または臭化プロピオニル等のカルボン酸ハロゲン化物等が挙げられる。0.01〜約2.0モル当量の酸または酸形成化合物を使用してよい。反応は、通常、約25℃〜約85℃の間、好ましくは約45℃〜約65℃の間で、約8〜約48時間、好ましくは約12〜約24時間行う。反応が終了した後、標準的な単離および精製手法を使用することによって式Eのオキシムエステルを回収する。
式EのO−アルキルオキシムエステルを、次いで、亜鉛末での還元によって、式Fのアミノエステルに変換する(化学的ステップc)。当該反応は、通常、50%のギ酸水溶液を含有するアルコール溶媒中で行う。アルコール溶媒と50%ギ酸水溶液の適切な容積比は、約4:1〜約1:1、好ましくは約2:1〜約1:1である。適切なアルコール溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、および1−ブタノール等のC〜Cアルコールが挙げられ、好ましくはメタノールを使用してよい。約2〜約4モル当量の亜鉛末を通常使用し、還元は、通常0〜10℃で0.5〜約2時間、次いで室温で約12〜約48時間行う。反応が終了した後、標準的な単離および精製手法を使用することによってアミノエステルFを回収する。
アミノエステルFを、次いで、塩酸、臭化水素酸または硫酸等の強酸での処理によって、式Bのハロゲン化物塩に変換する。約2〜約6モル当量の強酸を使用してよく、アミノエステルFの、ジエチルエーテル、メチルt−ブチルエーテル、2−メチルフラン、ジオキサン等の水と混和しない溶媒中の溶液に添加してよい。強酸は、通常、例えば、酢酸またはジオキサン等の非水性溶媒中の溶液等の無水形態で使用する。強酸は、ガスまたは無希釈の液体(neat liquid)の形状でプロセスに添加してもよい。強酸は、通常、アミノエステルFに約0℃〜室温程度で添加し、得られた混合物を、次いで、約0.5〜約2.0時間、室温にする。標準的な単離および精製手法を使用することによってハロゲン化物塩Bを回収する。
B.式Bの化合物の製造−経路B
経路B(スキーム1)を用いて、式Gの2−メトキシアミノ酸誘導体を、ルイス酸の存在下でフランとカップリングして、式Hの2−置換フランを得る。式Gの化合物(式中、RはC〜Cアルキルであり、Rは、アリル基、ベンジル基、または置換アリル基もしくは置換ベンジル基から選択される酸開裂性基である)を溶媒中に入れ、次いで、室温で、ルイス酸で処理し、続いてすぐにフランを添加する。当該反応に使用するための適切な溶媒としては、ジエチルエーテル、メチルt−ブチルエーテル、2−メチルフラン、ジオキサン等が挙げられる。適切なルイス酸としては、三フッ化ホウ素エーテラート、三塩化アルミニウム、四塩化スズ等が挙げられる。当該カップリング反応において、化合物Gに対して、約1.0〜2.0、好ましくは約1.2〜1.7モル当量のルイス酸、および約2.0〜6.0、好ましくは約3.0〜5.0モル当量のフランを典型的には使用する。反応は、典型的には、約10時間〜約48時間、好ましくは約18〜約32時間、室温で行う。反応が終了した後、標準的な単離および精製手法を使用することによって式Hの2−置換フランを回収する。
式Hの化合物を、室温で、酢酸、プロピオン酸等の極性カルボン酸溶媒中、塩酸、臭化水素酸または硫酸等の強酸での処理によって、式Bの化合物に変換する。約2.0〜約7.0、好ましくは約4.0〜約6.0モル当量の強酸を使用してよい。反応は、約0.25〜約5.0時間、好ましくは約0.5〜約2時間、室温で行う。反応が終了した後、標準的な単離および精製手法を使用することによって式Bの2−置換フランを回収する。
本開示を説明するために以下の実施例を示す。
実施例1a.メチル4,6−ジブロモ−3−ヒドロキシピコリネート
0℃で磁気的に撹拌したメチル2−アミノ−2−(フラン−2−イル)アセテート臭化水素酸塩(0.84g、3.56mmol)および酢酸ナトリウム(1.255g、15.30mmol)の40mLの水溶液に、30分かけて、10mLのMeOH中の臭素(0.788ml、15.30mmol)の溶液を滴下した。室温まで24時間温めた後、反応混合物をフリットガラス漏斗でろ過し、白色固体を水で洗浄した。溶媒を除去して、メチル4,6−ジブロモ−3−ヒドロキシピコリネート(577mg、1.837mmol、収率51.6%)を白色固体として得た。融点180〜181℃(ヘプタンから再結晶)。1H NMR (600 MHz, クロロホルム-d) δ 11.35 (s, 1H), 7.86 (s, 1H), 4.07 (s, 3H); 13C NMR (151 MHz, クロロホルム-d) δ 168.74, 156.02, 136.85, 130.14, 129.92, 124.67, 53.84.HRMS−ESI(m/z) [CBrNOに対する計算値308.8636、測定値308.8638。
実施例1b.メチル4,6−ジブロモ−3−ヒドロキシピコリネート
磁気的に撹拌した酢酸中の33wt%の臭化水素(10.00ml、55.2mmol)に、メチル2−(((ベンジルオキシ)カルボニル)アミノ)−2−(フラン−2−イル)アセテート(2.89g、10mmol)を添加した。室温で1時間撹拌後、150mLの無水エーテルを添加して、2.34gの灰色固体を得た。0℃で磁気的に撹拌した当該灰色固体および酢酸ナトリウム(3.53g、43.0mmol)の100mLの水溶液に、30分かけて、20mLのMeOH中の臭素(2.215ml、43.0mmol)の溶液を滴下した。室温で撹拌後、反応混合物を、フリットガラス漏斗でろ過した。オフホワイト色固体を75mLのCHClに溶解し、5mlの飽和Na水溶液および5mLの飽和NaCl水溶液で洗浄し、乾燥した(MgSO)。溶媒を除去して、メチル4,6−ジブロモ−3−ヒドロキシピコリネート(1.43g、4.32mmol、収率43.2%)をオフホワイト色固体として得た。融点179〜180℃(ヘプタンから再結晶)。1H NMR (400 MHz, クロロホルム-d) δ 11.36 (d, J = 0.4 Hz, 1H), 7.86 (m, 1H), 4.07 (s, 3H).
実施例2a.2−(フラン−2−イル)−2−(メトキシイミノ)酢酸
磁気的に撹拌した100mLのMeOH中の2−(フラン−2−イル)−2−オキソ酢酸(5.0g、35.7mmol)、O−メチルヒドロキシルアミン塩酸塩(5.96g、71.4mmol)およびNaCO(15.13g、143mmol)の混合物を2時間還流した。反応混合物を室温まで冷却し、濃HClをpH2〜3になるまでゆっくりと添加した。ほとんどの溶媒をロータリーエバポレーターで除去し、残渣を50mLの水および100mLのエーテルで希釈した。濃HClを再度添加して、pH2〜3にした。水層を2×50mLのエーテルで抽出した。合わせた有機層を50mLの飽和NaCl溶液で洗浄し、乾燥し(MgSO)、溶媒を除去して、6.58gの粗2−(フラン−2−イル)−2−(メトキシイミノ)酢酸を粘性油状物として得た(放置すると結晶が生成した)。
実施例2b.メチル2−(フラン−2−イル)−2−(メトキシイミノ)アセテート
粗2−(フラン−2−イル)−2−(メトキシイミノ)酢酸(実施例2a)を100mLのMeOHに溶解し、50mLのMeOH中の塩化アセチル(3.82ml、53.5mmol)の溶液に添加した。16時間還流後、溶媒をロータリーエバポレーターで除去し、粗生成物を100mLのEtOAcおよび20mLの水に添加した。有機層を20mLの飽和NaCl溶液で洗浄し、乾燥し(MgSO)、溶媒を除去して、メチル2−(フラン−2−イル)−2−(メトキシイミノ)アセテート(6.35g、32.9mmol、収率92%)を黄色油状物として得た。生成物は4:1の異性体混合物である(H NMRによる)。主異性体:1H NMR (400 MHz, クロロホルム-d) δ 7.53 (dd, J - 1.7, 0.6 Hz, 1H), 7.31 (dd, J = 3.5, 0.6 Hz, 1H), 6.54 (dd, J = 3.5, 1.8 Hz, 1H), 4.15 (s, 3H), 3.94 (s, 3H); 13C NMR (101 MHz, クロロホルム-d) δ 162.77, 144.82, 143.80, 142.47, 119.34, 111.78, 63.95, 53.10.HRMS−ESI(m/z) [CNOに対する計算値183.0532、測定値183.0539。
実施例2c.メチル2−アミノ−2−(フラン−2−イル)アセテート
磁気的に撹拌した300mLのMeOH中のメチル2−(フラン−2−イル)−2−(メトキシイミノ)アセテート(17.50g、96mmol)の溶液に、200mLの50%ギ酸の水溶液を添加した。反応混合物を0℃に冷却し(氷浴)、亜鉛末(18.74g、287mmol)を添加した。室温で18時間撹拌後、反応混合物をセライトプラグでろ過し、プラグをMeOHで洗浄した。溶媒をロータリーエバポレーターで除去し、黄色残渣を50mLの水に溶解し、飽和NaCO溶液でpH10まで塩基性にし、3×100mLのEtOAcで抽出した。有機抽出物を乾燥(MgSO)後、溶媒を除去して、10.2gのメチル2−アミノ−2−(フラン−2−イル)アセテートをオレンジ色液体として得た。
実施例2d.メチル2−アミノ−2−(フラン−2−イル)アセテート臭化水素酸塩
粗メチル2−アミノ−2−(フラン−2−イル)アセテート(実施例2c)を350mLの無水エーテルに溶解し、磁気的に高速で撹拌しながら、10mLの酢酸中の33%wtのHBrをシリンジでゆっくりと添加した。30分間撹拌後、ろ過し、続いて風乾して、メチル2−アミノ−2−(フラン−2−イル)アセテート臭化水素酸塩(12.35g、51.8mmol、収率54.2%)をオフホワイト色固体として得た。融点141〜142℃。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 8.84 (s, 2H), 7.81 (dd, J = 1.8, 0.7 Hz, 1H), 6.68 (d, J = 3.3 Hz, 1H), 6.56 (dd, J = 3.3, 1.9 Hz, 1H), 5.59 (s, 1H), 3.77 (s, 3H); 13C NMR (151 MHz, DMSO-d6) δ 167.44, 145.49, 145.06, 112.14, 111.70, 53.98, 49.73.
実施例2e.メチル2−(((ベンジルオキシ)カルボニル)アミノ)−2−(フラン−2−イル)アセテート
窒素下、室温で磁気的に撹拌したメチル2−(((ベンジルオキシ)カルボニル)アミノ)−2−メトキシアセテート(10.89g、43mmol)の100mLの無水エーテル溶液に、三フッ化ホウ素エーテラート(8.72ml、68.8mmol)を添加し、続いて、2分かけてフラン(12.51ml、172mmol)を滴下した。室温で24時間撹拌後、反応混合物を、100mLの冷却した飽和NaHCO水溶液にゆっくりと添加した。混合物を3×50mLのEtOAcで抽出し、合わせた有機層を飽和NaCl溶液で洗浄し、乾燥し(MgSO)、溶媒を除去して、12.7gの無色油状物を得た。20%EtOAc/ヘキサンで溶出するシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、メチル2−(((ベンジルオキシ)カルボニル)アミノ)−2−(フラン−2−イル)アセテート(9.75g、33.0mmol、収率77%)を白色固体として得た。融点80〜81℃。1H NMR (600 MHz, クロロホルム-d) δ 7.35 (m, 6H), 6.35 (m, 2H), 5.77 (d, J = 7.4 Hz, 1H), 5.54 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 5.12 (d, J =2.9 Hz, 2H), 3.77 (s, 3H); 13C NMR (151 MHz, クロロホルム-d) δ 169.30, 155.43, 148.62, 142.92, 136.03, 128.54, 128.25, 128.16, 110.69, 108.64, 67.28, 53.08, 51.97.HRMS−ESI(m/z) [C1515NOに対する計算値289.0950、測定値289.0942。
実施例2f.メチル2−アミノ−2−(フラン−2−イル)アセテート臭化水素酸塩
磁気的に撹拌した、酢酸中の33wt%臭化水素(2.00ml、11.04mmol)にメチル2−(((ベンジルオキシ)カルボニル)アミノ)−2−(フラン−2−イル)アセテート(579mg、2mmol)を添加した。室温で1時間撹拌後、25mLの無水エーテルを添加して、メチル2−アミノ−2−(フラン−2−イル)アセテート臭化水素酸塩(468mg、1.983mmol、収率99%)を灰色固体として得た。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 8.93 (s, 2H), 7.81 (dd, J = 1.8, 0.8 Hz, 1H), 6.69 (m, 1H), 6.57 (dd, J = 3.3, 1.9 Hz, 1H), 5.61 (s, 1H), 3.78 (s, 3H).

Claims (3)

  1. 式A

    [式中、RはC〜Cアルキルである]の化合物の製造方法であって、以下のステップ:
    a)臭素化剤および水を式B

    [式中、XはClまたはBrであり、RはC〜Cアルキルである]の化合物に添加することによって混合物を作製するステップ、ならびに
    b)前記混合物から、前記式Aの化合物を単離するステップ、
    を含む、方法。
  2. 前記臭素化剤が臭素である、請求項1に記載の方法。
  3. さらに塩基を含有する、請求項1に記載の方法。
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