JP6966656B2 - 光学活性を有するピペリジン誘導体の中間体およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光学活性を有するピペリジン誘導体の中間体およびその製造方法に関する。
ピペリジン誘導体は、医薬および化学分野において重要なファーマコフォアとして広く用いられている。特に、国際公開公報WO 2004/041777、WO 2009/106534、WO 2008/119718、WO 2010/051374、WO 2005/040169、WO 2013/021052、WO 2004/058709、WO 2016/120849、WO 2014/023815、WO 2013/181579、WO 2016/120850などには種々の薬物を合成するための中間体としてtert−ブチル 3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレートを開示し、それを製造する方法として次の反応式I〜IIIの方法を開示している。
Figure 0006966656
但し、前記特許文献に開示された中間体化合物はラセミ体であって、その製造方法もまたラセミ体のみを製造することができ、光学活性を有するtert−ブチル 3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレートを製造する方法についてはいかなる開示もない。
しかし、医薬品は光学活性に応じて薬理活性や副作用に大きな差があるため、多くの医薬品が特定異性体として開発されているが、特定異性体のtert−ブチル 3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレートを中間体に製造される医薬品の場合、ラ
セミ体のtert−ブチル 3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレートを中間体として用いて製造する場合よりも試薬の浪費が大きくて経済的に非効率的で、製造収率が低くて大量生産に好適ではないという問題がある。
そこで、本発明者らは、医薬および化学分野において中間体として有用なtert−ブチル 3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレートを、通常使用可能な試薬と溶媒を用いて、産業的に大量生産が可能な方法により高純度の光学活性を有し且つ高収率で製造する本発明を完成するに至った。
本発明は、医薬および化学分野において中間体として有用なtert−ブチル 3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレートを、通常使用可能な試薬と溶媒を用いて、産業的に大量生産が可能な方法により高純度の光学活性を有し且つ高収率で製造できる製造方法を提供しようとする。
また、本発明は、光学活性を有するtert−ブチル 3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレートを製造するのに有用に用いられる新規な中間体を提供しようとする。
前記課題を解決するために、本発明は、下記化学式Iの化合物を光学分割(optical resolution)させて下記化学式IIの化合物を製造するステップ(ステップ1)を含む下記化学式IVの化合物の製造方法を提供する。
Figure 0006966656
本発明の具体例によれば、本発明の製造方法は、前記化学式IIの化合物と塩基を反応させて下記化学式IIIの化合物を製造するステップ(ステップ2)をさらに含むことができる。
Figure 0006966656
また、本発明の具体例によれば、本発明の製造方法は、前記化学式IIIの化合物とジ−tert−ブチル−ジカーボネートを反応させて前記化学式IVの化合物を製造するステップ(ステップ3)をさらに含むことができる。
また、本発明の他の具体例によれば、本発明の製造方法は、前記ステップ1において所望の光学活性の前記化学式IIの化合物を製造した後、逆の光学異性体に塩基を加えてラセミ化させて前記化学式Iの化合物を再び製造し、それをステップ1において再使用するステップ(ステップ4)をさらに含むことができる。
本発明において、前記ステップ1〜ステップ4を総合して図式化すれば、次の反応式IVで表すことができる。
Figure 0006966656
以下、各ステップについて具体的に説明する。
本発明において、前記ステップ1は、前記化学式Iの化合物を下記化学式V−1またはV−2の化合物と結合させるものである。
Figure 0006966656
前記化学式V−1またはV−2の化合物は、無水物または水和物であってもよい。
また、前記ステップ1で用いられる溶媒としてはステップ1の反応を行うことができるものであれば特に制限されず、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、アセトニトリル、エチルアセテート、ジクロロメタン、テトラヒドロフランまたはその混合溶媒下で行われる。
また、前記ステップ1の反応は0〜50℃で行うことができ、好ましくは35〜45℃で行われる。
本発明において、前記ステップ2で用いられる塩基としてはステップ2の反応を行うこ
とができるものであれば特に制限されず、例えば、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたは水酸化リチウムを用いることができる。また、前記塩基を用いることによりpHを9.8〜10.5に調節することが好ましい。
また、前記ステップ2で用いられる溶媒としてはステップ2の反応を行うことができるものであれば特に制限されず、例えば、ジクロロメタン、エチルアセテート、メチルエチルケトンまたはその混合溶媒下で行われる。
また、前記ステップ2の反応は15〜30℃で行うことができ、好ましくは23〜28℃で行われる。
本発明において、前記ステップ3はパラジウム触媒を加えて行うことができる。前記パラジウム触媒はPd/C、Pd(OH)またはPd(OH)/Cであってもよい。
前記ステップ3において、化学式IIIの化合物、パラジウム触媒、ジ−tert−ブチル−ジカーボネートの反応モル比は1:0.03:1〜1:0.5:5であってもよい。
また、前記ステップ3で用いられる溶媒としてはステップ3の反応を行うことができるものであれば特に制限されず、例えば、メタノール、エタノール、エチルアセテート、テトラヒドロフランおよびその混合物からなる群より選択されるいずれか一つの溶媒下で行われる。
また、前記ステップ3の反応は20〜35℃で行うことができ、好ましくは23〜28℃で行われる。
本発明において、前記ステップ4で用いられる塩基としてはステップ4の反応を行うことができるものであれば特に制限されず、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カリウムまたは水酸化リチウムを用いることができる。
また、前記ステップ4で用いられる溶媒としてはステップ4の反応を行うことができるものであれば特に制限されず、例えば、精製水、ジクロロメタン、トルエン、エチルアセテート、メチルエチルケトンまたはその混合溶媒下で行われる。
また、前記ステップ4の反応は20〜40℃で行うことができ、好ましくは25〜35℃で行われる。
本発明の製造方法により、光学活性を有するtert−ブチル 3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレート(化学式IV)を製造することができ、それを中間体として用いて光学活性を有する医薬品を製造することができる。
本発明の製造方法は、高純度の光学活性を有するtert−ブチル 3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレートを高収率で製造することができる。また、本発明の製造方法は、通常使用可能な試薬と溶媒を用いることにより産業的に大量生産が可能である。さらには、本発明の製造方法は、化学式IIの化合物を製造した後、別に分離した逆の光学異性体をラセミ化させて化学式Iの化合物に再び製造するのに再活用することができるため、収率をさらに高めることができ、試薬の損失を減らすことができるので経済的である。
本発明は、光学活性を有するtert−ブチル 3−メチル−4−オキソピペリジン−
1−カルボキシレートの製造に用いられる新しい中間体である下記化学式IIの化合物と化学式IIIの化合物およびその製造方法を提供する。
Figure 0006966656
本発明の化学式IIの化合物は、下記化学式Iの化合物を光学分割させるステップを通じて製造される:
Figure 0006966656
本発明において、前記化学式IIの化合物を製造する方法は、上記で説明したステップ1と同様の工程で行われる。
また、本発明の化学式IIIの化合物は、前記化学式IIの化合物と塩基を反応させるステップを通じて製造される。本発明において、前記化学式IIIの化合物を製造する方法は、上記で説明したステップ2と同様の工程で行われる。
本発明の化学式IIの化合物および化学式IIIの化合物は、光学活性を有するtert−ブチル 3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレートの製造に中間体として有用に用いられる。
本発明において、前記化学式IIの化合物は、(R)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(2S,3S)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸塩、または(S)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(2R,3R)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸塩である。本発明におい
て、ラセミ体の化学式Iの化合物を光学分割させるために光学活性を有する2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸を用い、化学式IIの化合物を99%ee以上の光学純度を有し且つ高収率で製造することができる。さらに、前記化学式IIの化合物を製造した後、所望しない逆の光学異性体はステップ4で言及したように塩基を加えて簡単にラセミ化させて化学式Iの化合物を再び製造することができるので再活用が可能であり、それにより、全体工程の収率を高め、生産単価を改善することができる。
本発明において、前記化学式IIIの化合物は、(R)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン、または(S)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オンである。本発明において、前記化学式IIIの化合物は、化学式IIの化合物と同様に99%ee以上の光学純度を有し且つ高収率で製造することができ、それにより、最終的に所望する物質である化学式IVの化合物もまた99%ee以上の光学純度を有し且つ高収率で製造することができる。
本発明の製造方法により、光学活性を有するtert−ブチル 3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレートを、通常使用可能な試薬と溶媒を用いて、産業的に大量生産が可能な方法により高純度の光学活性を有し且つ高収率で製造することができる。
また、本発明の新規な中間体により、光学活性を有するtert−ブチル 3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレートを高純度および高収率で製造することができる。
以下では、下記の実施例および実験例を通じて本発明についてより詳しく説明する。しかし、下記の実施例および実験例は本発明を例示するためのものであって、これらの実施例および実験例によって本発明の範囲が限定されるものではない。
実施例1:(R)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(2S,3S)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸塩(化学式IIの化合物)の製造
反応器にアセトニトリル278.0kgと1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン58.9kgを投入し、40±2℃に昇温した。(2S,3S)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸水和物129.0kgを投入した。40±2℃で12±2時間攪拌した。濾過後、アセトニトリル92.7kgで洗浄した。40℃で真空乾燥して表題化合物(70.7kg、83%、99%ee)を得た。
1H-NMR (400MHz, DMSO-d6): δ= 0.84 (d, 3H), 2.16-2.40 (m, 2H), 2.45 (s, 6H), 2.58-2.71 (m, 3H), 3.08-3.11 (m, 2H), 3.74 (s, 2H), 5.79 (s, 2H), 7.27-7.40 (m, 9), 7.89 (d, 4H)
光学回転:[α]D 20= 96.0°
([α]D 20:20℃, ナトリウムスペクトルのD線(589 nm), 1% 溶液)
実施例2:(S)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(2R,3R)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸塩(化学式IIの化合物)の製造
反応器にアセトニトリル18.7kgと1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン3.4kgを投入し、40±2℃に昇温した。(2R,3R)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸水和物7.4kgを投入した。40±2℃で12±2時間攪拌した。濾過後、アセトニトリル5.3kgで洗浄した。40℃で真空乾燥して
表題化合物(4.0kg、81%、99%ee)を得た。
1H-NMR (400MHz, DMSO-d6): δ= 0.83 (d, 3H), 2.18-2.27 (m, 2H), 2.40 (s, 6H), 2.56-2.72 (m, 3H), 3.09-3.13 (m, 2H), 3.74 (s, 2H), 5.79 (s, 2H), 7.28-7.40 (m, 9), 7.89 (d, 4H)
実施例3:(R)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(化学式IIIの化合物)の製造
反応器にジクロロメタン469.1kg、実施例1で製造された(R)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(2S,3S)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸塩70.7kgを投入し、精製水353.5kgを投入して攪拌した。水酸化アンモニウム26.2Lを投入してpH10に調節した。有機層を分離し、精製水353.5kgを投入して攪拌した。有機層を分離し、40℃で真空濃縮してn−ヘプタンで結晶化し表題化合物(22.4kg、92%、99.8%ee)を得た。
1H-NMR (400MHz, DMSO-d6): δ= 0.85 (d, 3H), 2.03 (t, 1H), 2.16 (d, 1H), 2.33 (t, 1H), 2.53-2.66 (m, 2H), 2.99-3.05 (m, 2H), 3.59 (s, 2H), 7.25-7.35 (m, 5H)
光学回転:[α]D 20 = 18.3°
([α]D 20:20℃, ナトリウムスペクトルのD線(589 nm), 1% 溶液)
実施例4:(S)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(化学式IIIの化合物)の製造
反応器にジクロロメタン26.4kg、実施例2で製造された(S)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(2R,3R)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸塩4.0kgを投入し、精製水19.9kgを投入して攪拌した。水酸化アンモニウム1.5Lを投入してpH10に調節した。有機層を分離し、精製水19.9kgを投入して攪拌した。有機層を分離し、40℃で真空濃縮した。n−ヘプタンで結晶化をして表題化合物(1.2kg、89%、99.5%ee)を得た。
1H-NMR (400MHz, CDCl3): δ= 1.04 (d, 3H), 2.08 (t, 1H), 2.32-2.54 (m, 2H), 2.60-2.78 (m, 2H), 3.03-3.24 (m, 2H), 3.64 (S, 2H), 7.46 (s, 5H)
実施例5:tert−ブチル(R)−3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレート(化学式IVの化合物)の製造
水素反応器に酢酸エチル141.6kg、実施例3で製造された(R)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン22.4kgを投入し攪拌して完全に溶解した。ジ−tert−ブチルジカーボネート28.9kg、10%パラジウム/炭素1.12kgを投入して攪拌した。25±2℃、水素50psi(3.7±0.2atm)に調節して24時間攪拌した。反応が完結すれば、パラジウム/炭素を濾過し、40℃で真空濃縮した。n−ヘプタン15.3kgの投入後、0±5℃に冷却して結晶化した。濾過し室温で真空乾燥して表題化合物(21.4kg、91%、99.5%ee)を得た。
1H-NMR (400MHz, CDCl3): δ= 1.02 (d, 3H), 1.47 (s, 9H), 2.36-2.55 (m, 3H), 2.55 (m, 1H), 3.24 (t, 1H), 4.15-4.19 (m, 2H)
光学回転:[α]D 20 = -1.2°
([α]D 20:20℃, ナトリウムスペクトルのD (589 nm), 1% 溶液)
実施例6:tert−ブチル(S)−3−メチル−4−オキソピペリジン−1−カルボキシレート(化学式IVの化合物)の製造
水素反応器に酢酸エチル7.7kg、実施例4で製造された(S)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン1.2kgを投入し攪拌して完全に溶解した。ジ−tert−ブチルジカーボネート1.6kg、10%パラジウム/炭素0.06kgを投入して攪拌した。25±2℃、水素50psi(3.7±0.2atm)に調節して24時間攪拌した。反応が完結すれば、パラジウム/炭素を濾過し、40℃で真空濃縮した。n−ヘ
プタン1.7kgの投入後、0±5℃に冷却して結晶化した。濾過し室温で真空乾燥して表題化合物(1.0kg、78%、99.2%ee)を得た。
1H-NMR (400MHz, CDCl3): δ= 1.02 (d, 3H), 1.47 (s, 9H), 2.34-2.56 (m, 3H), 2.70-2.89 (m, 1H), 3.22 (t, 1H), 4.16-4.19 (m, 2H)
実施例7:化学式ent−IIおよび化学式IIからラセミ化を通じた1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(化学式Iの化合物)の製造(recycle)
反応器に化学式IIの化合物(実施例1)を製造し、残った濾液を投入し、45℃で真空濃縮した。0〜5℃に冷却し、10% NaOH水溶液83Lを徐々に投入した。35〜40℃に昇温して6時間攪拌した。ジクロロメタン221.9kgを投入し30分間攪拌した後に有機層を分離した。水層にジクロロメタン133.4kgを投入し30分間攪拌した後に有機層を分離した。有機層に無水硫酸マグネシウム59kgを投入し30分間攪拌した後に濾過した。40℃で真空濃縮して表題化合物(23.6kg、80%)を得た。
1H-NMR (400MHz, CDCl3): δ= 0.85 (d, 3H), 2.02 (t, 1H), 2.16(d, 1H), 2.32 (t, 1H), 2.50-2.67 (m, 2H), 2.98-3.23 (m, 2H), 3.58 (s, 2H), 7.23-7.36 (m, 5H)
実施例8:化学式ent−IIおよび化学式IIからラセミ化を通じた1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(化学式Iの化合物)の製造(recycle)
反応器に化学式IIの化合物(実施例2)を製造し、残った濾液を投入し、45℃で真空濃縮した。0〜5℃に冷却し、10% NaOH水溶液4.8Lを徐々に投入した。35〜40℃に昇温して6時間攪拌した。ジクロロメタン12.8kgを投入し30分間攪拌した後に有機層を分離した。水層にジクロロメタン7.7kgを投入し30分間攪拌した後に有機層を分離した。有機層に無水硫酸マグネシウム3.4kgを投入し30分間攪拌した後に濾過した。40℃で真空濃縮して表題化合物(1.3kg、75%)を得た。
1H-NMR (400MHz, CDCl3): δ= 0.85 (d, 3H), 2.02 (t, 1H), 2.16(d, 1H), 2.32 (t, 1H), 2.50-2.67 (m, 2H), 2.98-3.23 (m, 2H), 3.58 (s, 2H), 7.23-7.36 (m, 5H)

Claims (13)

  1. 下記化学式IIの化合物:
    Figure 0006966656
  2. 前記化学式IIの化合物は、
    (R)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(2S,3S)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸塩;または
    (S)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(2R,3R)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸塩;
    である請求項1に記載の化合物。
  3. 下記化学式Iの化合物を光学分割させるステップを含む下記化学式IIの化合物を製造する方法であって、前記ステップは、化学式Iの化合物を下記化学式V−1またはV−2の化合物と反応させるものである、製造方法
    Figure 0006966656
    Figure 0006966656
  4. 請求項1に記載の化学式IIの化合物と塩基を反応させるステップを含む下記化学式IIIの化合物を製造する方法:
    Figure 0006966656
  5. 下記化学式Iの化合物を光学分割させて下記化学式IIの化合物を製造するステップ(ステップ1)、前記化学式IIの化合物と塩基を反応させて下記化学式IIIの化合物を製造するステップ(ステップ2)、及び、パラジウム触媒を用いて前記化学式IIIの化
    合物とジ−tert−ブチル−ジカーボネートを反応させて前記化学式IVの化合物を製造するステップ(ステップ3)を含む下記化学式IVの化合物の製造方法であって、前記ステップ1は、化学式Iの化合物を下記化学式V−1またはV−2の化合物と反応させるものである製造方法
    Figure 0006966656

    Figure 0006966656
  6. 前記ステップ1において化学式IIの化合物を製造した後に残る逆の光学異性体を、塩基を加えてラセミ化させて前記化学式Iの化合物を再び製造し、それをステップ1において再使用するステップ(ステップ4)をさらに含み、
    前記ステップ1において製造される化学式IIの化合物が、(R)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(2S,3S)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸塩のときは、前記残る逆の光学異性体は、(S)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(2R,3R)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸塩であり、前記ステップ1において製造される化学式IIの化合物が、(S)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(2R,3R)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸塩のときは、前記残る逆の光学異性体は、(R)−1−ベンジル−3−メチルピペリジン−4−オン(2S,3S)−2,3−ビス((4−メチルベンゾイル)オキシ)コハク酸塩である、
    請求項に記載の製造方法。
  7. 前記ステップ1は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、アセトニトリル、エチルアセテート、ジクロロメタン、テトラヒドロフランまたはその混合溶媒からなる群より選択されるいずれか一つの溶媒下で行われる請求項5または6に記載の製造方法。
  8. 前記ステップ1は0〜50℃で行われる請求項5〜7のいずれか一項に記載の製造方法。
  9. 前記ステップ2の塩基は、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたは水酸化リチウムからなる群より選択される請求項5〜8のいずれか一項に記載の製造方法。
  10. 前記ステップ2ではpH9.8〜10.5に調節する請求項5〜9のいずれか一項に記載の製造方法。
  11. 前記パラジウム触媒は、Pd/C、Pd(OH)またはPd(OH)/Cからなる群より選択される請求項5〜10のいずれか一項に記載の製造方法。
  12. 前記ステップ3は、メタノール、エタノール、エチルアセテート、テトラヒドロフランおよびその混合物からなる群より選択されるいずれか一つの溶媒下で行われる請求項5〜11のいずれか一項に記載の製造方法。
  13. 前記ステップ4の塩基は、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カリウムまたは水酸化リチウムからなる群より選択される請求項に記載の製造方法。
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