JPWO2014051077A1 - 高純度の含窒素複素環化合物の製造方法 - Google Patents

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    • C07D491/02Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00 in which the condensed system contains two hetero rings
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    • C07D491/052Ortho-condensed systems with only one oxygen atom as ring hetero atom in the oxygen-containing ring the oxygen-containing ring being six-membered

Abstract

【課題】含窒素複素環化合物を高純度で製造する方法を提供すること。【解決手段】以下の(a)工程及び(b)工程を含む高純度の化合物(A)の製造方法。(a)化合物(A)、及び不純物として化合物(B)を含む混合物を、溶媒及び金属塩と混合する工程(b)工程(a)で得られた混合溶液をろ過することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を溶液状態で得るか、或いは該ろ過に続いてさらに溶媒を留去するか又は晶析することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を得る工程【化1】(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して、水素原子、C1-6アルキル基など、R3は水素原子、C1-6アルキル基など、Xは水素原子などを意味する。)【選択図】なし

Description

本発明は式(A)で示される含窒素複素環化合物を高純度で製造する方法に関する。
Figure 2014051077
(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して、水素原子、C1-6アルキル基又はC7-12アラルキル基を意味し、R3は水素原子、C1-6アルキル基、C7-12アラルキル基又はC1-6アシルオキシ基を意味し、Xは水素原子、ハロゲン原子、C1-6アルキル基、C3-6シクロアルキル基、C6-10アリール基、C7-12アラルキル基、C1-6アルコキシ基、C1-6アシルオキシ基又はシアノ基を意味する。)
式(3)で示される(3R*,4S*)−7−ヒドロキシメチル−2,2,9−トリメチル−4−(フェネチルアミノ)−3,4−ジヒドロ−2H−ピラノ[2,3−g]キノリン−3−オール[化合物(3)]は抗不整脈作用を示し、医薬品としての使用の可能性が知られている(例えば特許文献1参照)。
Figure 2014051077
化合物(3)を合成するには下記に示すように2,2,7,9−テトラメチル−2H−ピラノ[2,3−g]キノリン[化合物(4)]をメタクロロ過安息香酸と反応させ、次いで無水酢酸を反応させて、(2,2,9−トリメチル−2H−ピラノ[2,3−g]キノリン−7−イル)−メチルアセテート[化合物(1)]とし、光学活性マンガン錯体(例えば特許文献1参照)や光学活性チタン錯体(例えば特許文献2参照)などを触媒とした不斉エポキシ化反応によって、(3R*,4R*)−(3,4−エポキシ−2,2,9−トリメチル−3,4−ジヒドロ−2H−ピラノ[2,3−g]キノリン−7−イル)−メチルアセテート[化合物(5)]とする反応経路が示されている。
Figure 2014051077
ここで、少量の金属錯体を触媒として用いる反応では、少量の不純物により反応が大きく阻害される可能性がある。したがって、化合物(1)を化合物(5)へと導く反応においては、特にその基質となる化合物(1)を高純度で得ることが望ましい。しかし、化合物(1)の製造方法としては、これまで反応後シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製する方法が知られているのみであり、工業的なスケールで利用可能な新たな製造方法が求められていた。
国際公開2005/090357号 国際公開2007/105658号
本発明の目的は、含窒素複素環化合物を高純度で製造する方法を提供することである。
本発明者は鋭意研究し、化合物(4)を酸化し、さらに酸無水物もしくは酸ハライドとの反応により化合物(1)へと誘導する際に、キノリン環部分が酸化された5−ヒドロキシ−2,2,7,9−テトラメチル−2H−ピラノ[2,3−g]キノリン[化合物(2)]が副生成物として生成すること、さらに化合物(2)と化合物(1)とが混在すると、化合物(1)を化合物(5)へと誘導する工程において、化合物(2)が反応に用いられる金属錯体触媒を分解し反応進行を妨げることを見出した。
Figure 2014051077
さらに、本発明者らは、化合物(1)及び化合物(2)を含む混合物から、化合物(2)を簡便かつ効果的に除去し得る製造プロセスを見出し、高純度な化合物(1)の製造方法を完成させた。
すなわち、本発明は以下を特徴とするものである。
(I)
以下の(a)工程及び(b)工程を含む高純度の化合物(A)の製造方法。
(a)化合物(A)
Figure 2014051077
(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して、水素原子、C1-6アルキル基又はC7-12アラルキル基を意味し、R3は水素原子、C1-6アルキル基、C7-12アラルキル基又はC1-6アシルオキシ基を意味し、Xは水素原子、ハロゲン原子、C1-6アルキル基、C3-6シクロアルキル基、C6-10アリール基、C7-12アラルキル基、C1-6アルコキシ基、C1-6アシルオキシ基又はシアノ基を意味する。)、及び
不純物として化合物(B)を含む混合物
Figure 2014051077
(式中、R1、R2、R3及びXは、前記と同じである。)
を、溶媒及び金属塩と混合する工程
(b)工程(a)で得られた混合溶液をろ過することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を溶液状態で得るか、或いは該ろ過に続いてさらに溶媒を留去するか又は晶析することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を得る工程
(II)
前記化合物(A)が下記化合物(1);
Figure 2014051077
であり、前記化合物(B)が下記化合物(2);
Figure 2014051077
である、(I)に記載の製造方法。
(III)
前記工程(b)が以下の工程(b1)である、(I)又は(II)に記載の製造方法。
(b1)工程(a)で得られた混合溶液を、ろ過助剤を用いてろ過することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を溶液状態で得るか、或いは該ろ過に続いてさらに溶媒を留去するか又は晶析することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を得る工程
(IV)
前記ろ過助剤がシリカゲルである、(III)に記載の製造方法。
(V)
前記工程(b)の後、さらに以下の工程(c)及び工程(d)を含む、(I)乃至(IV)の何れか1つに記載の製造方法。
(c)工程(b)で得られた混合物を、溶媒及び多孔質吸着剤と混合する工程
(d)工程(c)で得られた混合溶液をろ過することにより、工程(b)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を溶液状態で得るか、或いは該ろ過に続いてさらに溶媒を留去するか又は晶析することにより、工程(b)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を得る工程
(VI)
前記多孔質吸着剤が活性炭である、(V)に記載の製造方法。
(VII)
前記工程(d)の後、さらに以下の工程(e)乃至工程(g)を含む、(I)乃至(VI)の何れか1つに記載の製造方法。
(e)工程(d)で得られた混合物を、溶媒及び酸と混合する工程
(f)工程(e)で生じた酸塩をろ取する工程
(g)工程(f)で得られた酸塩を溶媒に加え、さらにアルカリ水溶液を加えて中和し、そして酸のアルカリ塩を含む水層を分液操作により除去することにより、工程(d)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を溶液状態で得るか、或いは該分液に続いてさらに溶媒を留去するか又は晶析することにより、工程(d)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を得る工程
(VIII)
前記酸が塩化水素、メタンスルホン酸又はシュウ酸である、(VII)に記載の製造方法。
(IX)
前記金属塩が銅塩である、(I)乃至(VIII)の何れか1つに記載の製造方法。
(X)
前記銅塩が硫酸銅である、(IX)に記載の製造方法。
(XI)
前記溶媒が酢酸エステル、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、アルコールおよびエーテルからなる群より選択される少なくとも一種の溶媒を含む、(I)乃至(X)の何れか1つに記載の製造方法。
(XII)
以下の工程(a)乃至工程(g)を含む、化合物(1)の製造方法。
(a)下記化合物(4)
Figure 2014051077
をメタクロロ過安息香酸又はオキソン(登録商標)を用いて酸化し、さらに無水酢酸又は酢酸ハライドと反応させることによって得られる混合物であって、
下記化合物(1)、及び
Figure 2014051077
不純物として波長230nmでの吸光度分析で3%以上の下記化合物(2)を含む混合物
Figure 2014051077
を、酢酸エチル、ヘキサン及びメタノールの混合溶媒と混合し、さらに硫酸銅水溶液又は硫酸銅無水物を加えて攪拌する工程
(b)工程(a)で得られた混合溶液にシリカゲルを加えて攪拌してろ過するか、又は工程(a)で得られた混合溶液をシリカゲル層に通過させてろ過し、さらに溶媒を留去することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(2)が減少した混合物を得る工程
(c)工程(b)で得られた混合物を、酢酸エチル及び活性炭と混合し攪拌する工程
(d)工程(c)で得られた混合溶液をろ過することにより、工程(b)の混合物に比べて化合物(2)が減少した混合物を溶液状態で得る工程
(e)工程(d)で得られた溶液、又は濃縮した該溶液に酢酸エチルを加えて得られた溶液を、シュウ酸2水和物に1−プロパノールとt−ブチルメチルエーテルを加えた溶液へ加えて攪拌する工程
(f)工程(e)で生じたシュウ酸塩をろ取する工程
(g)工程(f)で得られたシュウ酸塩をトルエンに加え、さらに炭酸カリウム水溶液を加えて中和し、そしてシュウ酸カリウム塩を含む水層を分液操作により除去することにより、工程(d)の混合物に比べて化合物(2)が減少した混合物を溶液状態で得る工程
以下、さらに詳細に本発明を説明する。
本発明でいう高純度とは、処理工程前の混合物に含まれる不純物に比べて、不純物の含有量が減少した状態を意味する。
尚、本明細書中「n−」はノルマル、「i−」はイソ、「s−」及び「sec−」はセカンダリー、「t−」及び「tert−」はターシャリーを意味する。
本発明の原料である化合物(1)は、例えば国際公開2005/090357号(特許文献1)に記載の方法よって合成することができる。
また本発明の原料である下記の化合物(A)
Figure 2014051077
(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して、水素原子、C1-6アルキル基又はC7-12アラルキル基を意味し、R3は水素原子、C1-6アルキル基、C7-12アラルキル基又はC1-6アシルオキシ基を意味し、Xは水素原子、ハロゲン原子、C1-6アルキル基、C3-6シクロアルキル基、C6-10アリール基、C7-12アラルキル基、C1-6アルコキシ基、C1-6アシルオキシ基又はシアノ基を意味する。)
も、前記特許文献1に記載の方法によって合成することができる。
本発明における置換基について説明する。
ハロゲン原子とは、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素を意味する。
本発明のアルキル基の概念には、直鎖アルキル基及び分岐アルキル基が含まれる。
1-6アルキル基とは、炭素原子数が1乃至6個のアルキル基を意味する。その例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基などが挙げられる。その中でも、C1-6アルキル基としては、C1-3アルキル基、すなわち炭素原子数が1乃至3個のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
3-6シクロアルキル基とは、炭素原子数が3乃至6個のシクロアルキル基を意味する。その例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。その中でも、C3-6シクロアルキル基としては、シクロプロピル基が好ましい。
6-10アリール基とは、炭素原子数が6乃至10個のアリール基を意味する。その例としては、フェニル基又はナフチル基が挙げられる。その中でも、C6-10アリール基としては、フェニル基が好ましい。
7-12アラルキル基とは、前記のC1-6アルキル基に1つのフェニル基が置換した基を意味する。フェニル基はC1-6アルキル基上の任意の位置に置換してよい。その例としては、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基などが挙げられる。その中でも、C7-12アラルキル基としては、ベンジル基が好ましい。
1-6アルコキシ基とは、前述のC1-6アルキル基が置換したオキシ基を意味する。その例としてはメトキシ基、エトキシ基、i−プロポキシ基、t−ブトキシ基などが挙げられる。その中でも、C1-6アルコキシ基としては、C1-3アルコキシ基、すなわちC1-3アルキル基が置換したオキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。
1-6アシルオキシ基とは、前述のC1-6アルキル基が置換したカルボニルオキシ基を意味する。その例としてはアセトキシ基[CH3C(=O)O−基]などが挙げられる。その中でも、C1-6アシルオキシ基としては、アセトキシ基が好ましい。
本発明の一つの様態は、前述のとおり、以下の(a)工程及び(b)工程を含む高純度の化合物(A)の製造方法である。
(a)化合物(A)及び化合物(B)を含む混合物や、化合物(1)及び化合物(2)を含む混合物を、溶媒及び金属塩と混合する工程
(b)工程(a)で得られた混合溶液をろ過することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(B)や化合物(2)が減少した混合物を溶液状態で得るか、或いは該ろ過に続いてさらに溶媒を留去するか又は晶析することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(B)や化合物(2)が減少した混合物を得る工程
本明細書では、必要に応じ、
・(a)で記載の「化合物(A)及び化合物(B)を含む混合物」又は「化合物(1)及び化合物(2)を含む混合物」を「精製前の混合物」と、
・(a)工程及び(b)工程を「金属塩処理工程」と、
・金属塩処理工程後の化合物(A)及び化合物(B)を含む混合物、又は化合物(1)及び化合物(2)を含む混合物を「金属塩処理後の精製物」と、
記載する。
金属塩処理工程は、精製前の混合物を溶媒に溶解または分散して行うことができる。
使用する金属塩としては、銅(1価もしくは2価)、コバルト(2価)、マンガン(3価)、チタン(4価)を含む塩を使用することができる。好ましくは銅塩が挙げられ、より好ましくは銅のハロゲン化物(例えば、塩化物、臭化物、ヨウ化物)、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酢酸塩などの無水物や水和物が挙げられる。更に好ましくは硫酸銅無水物、硫酸銅五水和物、塩化第二銅、臭化第二銅、硝酸第二銅、塩化第一銅、臭化第一銅、酢酸第二銅が挙げられ、特に好ましくは硫酸銅無水物あるいは硫酸銅五水和物である。
これらの金属塩は、単独で使用しても良いし2種以上を併用し、使用してもよい。
これらの金属塩は固体のまま使用することもできるし、溶液として(例えば、水溶液やメタノール溶液)使用することもできる。
製造方法としての効率の点で、事前に金属塩を溶解させ、溶液として使用することが望ましい。
これらの金属塩の使用量は、本発明の目的の効果を実現する限り限定されないが、精製前の混合物に対して0.001モル当量乃至1.5モル当量を用いることが望ましく、より好ましくは0.005モル当量乃至1.0モル当量、更に好ましくは0.01モル当量乃至0.5モル当量用いる。
金属塩処理工程で用いることが出来る溶媒は、本発明の目的の効果を実現する限り限定されないが、
水、
アルコール溶媒(例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール)、
含ハロゲン炭化水素溶媒(例えば、塩化メチレン)、
ケトン溶媒(例えば、アセトン、メチルエチルケトン)、
エステル溶媒(例えば、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル)、
芳香族炭化水素溶媒(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン)、
脂肪族炭化水素溶媒(例えば、ヘキサン、ヘプタン)、
エーテル溶媒(例えば、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、t−ブチルメチルエーテル)を用いることが、精製を効果的に行う点で好ましい。
これらの溶媒は単独で使用しても良いし、2種以上を混合して使用しても良い。
特に脂肪族炭化水素溶媒と、これと混合する有機溶媒を用いる。具体的には脂肪族炭化水素溶媒とアルコール溶媒、脂肪族炭化水素溶媒と含ハロゲン炭化水素溶媒、脂肪族炭化水素溶媒とケトン溶媒、脂肪族炭化水素溶媒とエステル溶媒、脂肪族炭化水素溶媒と芳香族炭化水素溶媒、脂肪族炭化水素溶媒とエーテル溶媒、脂肪族炭化水素溶媒とエステル溶媒とアルコール溶媒を用いる。より好ましくはエステル溶媒の単独溶媒、脂肪族炭化水素溶媒とエステル溶媒の混合溶媒、脂肪族炭化水素溶媒とエステル溶媒とアルコール溶媒の混合溶媒、特に好ましくはヘキサンと酢酸エチルとメタノールの混合溶媒を用いる。
溶媒の使用量は特に制限は無いが、精製前の混合物の質量に対して、0.1質量倍乃至1000質量倍、より好ましくは0.5質量倍乃至100質量倍、更に好ましくは1質量倍乃至50質量倍である。
金属塩処理工程の処理温度は特に制限されないが、好ましくは0℃から使用する溶媒の沸点の範囲の任意の温度であり、より好ましくは1℃乃至40℃の範囲である。
金属塩処理工程の処理時間は特に制限されないが、製造効率の観点からは、化合物(A)及び化合物(B)を含む混合物、又は化合物(1)及び化合物(2)を含む混合物と金属塩が混合された直後から24時間の間が好ましい。より好ましい処理時間は10分乃至10時間であり、さらに好ましくは30分乃至3時間である。
本発明では、金属塩処理工程の(b)工程のろ過において、ろ過助剤を用いることができる。ろ過助剤の代表例はシリカゲルである。
本明細書では、必要に応じ、金属塩処理工程でのろ過助剤を用いたろ過操作を「シリカゲル処理操作」と記載する。
上記工程(a)後、精製前の混合物と金属の錯体をろ過する際にはろ過助剤を使用することが好ましい。
ろ過助剤は、本発明の目的の効果を実現する限り限定されないが、ろ過前の混合物の各成分と溶解せず、ろ過前の混合物の各成分と化学反応せず、ろ過に用いるろ材でろ過可能な粒子状の物質を用いることが好ましい。
ろ過助剤の好ましい具体例としては、二酸化ケイ素を含む粒子、ケイ酸塩を含む粒子、アスベスト、活性炭などが挙げられる。より好ましい具体例としては、シリカゲル、ケイソウ土、セライト(登録商標)、タルク、ゼオライト又は活性炭が挙げられる。さらに好ましい例としては、シリカゲル、ケイソウ土又はセライト(登録商標)が挙げられる。特に好ましくはシリカゲルである。
ろ過助剤の使用量は精製前の混合物に対して0.1質量倍乃至5質量倍であり、より好ましくは0.5質量倍乃至2質量倍、更に好ましくは0.5質量倍乃至1質量倍である。
ろ過助剤は事前にろ過器に敷いた後、ろ過することも可能であるし、ろ過しようとする溶液に投入した後、ろ過することもできる。
上述したとおり、ろ過助剤の代表例はシリカゲルであるが、本発明のシリカゲル処理操作は、(i)ろ過助剤をろ過しようとする溶液に投入した後にろ過することによっても所望の効果が得られること、(ii)ろ過助剤をろ過器に敷いた後ろ過する場合でも、ろ液をフラクション分取しないこと、などからカラムクロマトグラフィーとは本質的な原理が異なっている。
ろ過助剤をろ過しようとする溶液へ投入する場合の処理温度は特に制限されないが、好ましくは0℃から使用する溶媒の沸点の範囲の任意の温度であり、より好ましくは1℃乃至40℃の範囲である。
ろ過助剤をろ過しようとする溶液へ投入する場合の処理時間は特に制限されないが、製造効率の観点からは、上記工程(a)で得られた混合溶液とろ過助剤が混合された直後から24時間の間が好ましい。より好ましい処理時間は1時間乃至10時間である。
ろ過助剤を事前にろ過器に敷いた後ろ過する場合の処理温度は特に制限されないが、製造効率の観点からは、好ましくは0℃から使用する溶媒の沸点の範囲の任意の温度であり、より好ましくは0℃乃至50℃の範囲であり、さらに好ましくは10℃乃至40℃の範囲である。
ろ過助剤を事前にろ過器に敷いた後ろ過する場合の処理時間は特に制限されないが、製造効率の観点からは、上記工程(a)で得られた混合溶液とろ過助剤が混合された直後から24時間の間が好ましい。より好ましい処理時間は1時間乃至10時間である。
本発明では、金属塩処理後の精製物を、さらに多孔質吸着剤で処理することができる。
本明細書では、必要に応じ、本工程を「多孔質吸着剤処理工程」と、多孔質吸着剤処理工程後の化合物(A)及び化合物(B)を含む混合物、又は化合物(1)及び化合物(2)を含む混合物を「多孔質吸着剤処理後の精製物」と記載する。
多孔質吸着剤処理工程は、金属塩処理後の精製物を溶媒に溶解または分散して行うことができる。
多孔質吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、及び活性炭等などが挙げられ、その中でも活性炭が好ましい。
多孔質吸着剤の使用量は精製前の混合物に対して0.001質量倍乃至1質量倍であり、より好ましくは0.01質量倍乃至0.5質量倍、更に好ましくは0.05質量倍乃至0.2質量倍である。
多孔質吸着剤処理工程で用いることができる溶媒は、本発明の目的の効果を実現する限り限定されないが、
水、
アルコール溶媒(例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール)、
含ハロゲン炭化水素溶媒(例えば、塩化メチレン)、
ケトン溶媒(例えば、アセトン、メチルエチルケトン)、
エステル溶媒(例えば、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル)、
芳香族炭化水素溶媒(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン)、
脂肪族炭化水素溶媒(例えば、ヘキサン、ヘプタン)、
エーテル溶媒(例えば、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、t−ブチルメチルエーテル)を用いることが、精製を効果的に行う点で好ましい。
これらの溶媒は単独で使用しても良いし、2種以上を混合して使用して良い。
特にエステル溶媒と、これと混合する有機溶媒を用いる。具体的にはエステル溶媒とアルコール溶媒、エステル溶媒と含ハロゲン炭化水素溶媒、エステル溶媒とケトン溶媒、エステル溶媒と芳香族炭化水素溶媒、エステル溶媒と脂肪族炭化水素溶媒、エステル溶媒とエーテル溶媒を用いる。より好ましくはエステル溶媒の単独溶媒、エステル溶媒と脂肪族炭化水素溶媒の混合溶媒、特に好ましくは酢酸エチルを用いる。
溶媒の使用量は特に制限は無いが、精製前の混合物の質量に対して、0.1質量倍乃至1000質量倍、より好ましくは0.5質量倍乃至100質量倍、更に好ましくは1質量倍乃至50質量倍である。
多孔質吸着剤処理工程の処理温度は特に制限されないが、好ましくは0℃から使用する溶媒の沸点の範囲の任意の温度であり、より好ましくは1℃乃至40℃の範囲である。
多孔質吸着剤処理工程の処理時間は特に制限されないが、製造効率の観点からは、金属塩処理後の精製物と多孔質吸着剤が混合された直後から24時間の間が好ましい。より好ましい処理時間は1時間乃至10時間である。
本発明では、多孔質吸着剤処理後の精製物を、さらに酸塩として再結晶することによって精製することができる。
本明細書では、必要に応じ、本工程を「酸処理工程」と、酸処理工程後の化合物(A)の酸塩又は化合物(1)の酸塩を「酸処理後の精製物」と記載する。
酸処理工程は、多孔質吸着剤処理後の精製物を溶媒に溶解または分散して行うことができる。
本発明に用いることが出来る酸は、本発明の目的の効果を実現する限り限定されないが、塩化水素、メタンスルホン酸、シュウ酸無水物またはシュウ酸2水和物を用いる。より好ましくはシュウ酸無水物またはシュウ酸2水和物、特に好ましくはシュウ酸2水和物を用いる。
酸の使用量は精製前の混合物に対して1モル当量乃至5モル当量であり、より好ましくは1モル当量乃至3モル当量である。
酸処理工程で用いることができる溶媒は、本発明の目的の効果を実現する限り限定されないが、
水、
アルコール溶媒(例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール)、
含ハロゲン炭化水素溶媒(例えば、塩化メチレン)、
ケトン溶媒(例えば、アセトン、メチルエチルケトン)、
エステル溶媒(例えば、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル)、
芳香族炭化水素溶媒(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン)、
脂肪族炭化水素溶媒(例えば、ヘキサン、ヘプタン)、
エーテル溶媒(例えば、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、t−ブチルメチルエーテル)を用いることが、精製を効果的に行う点で好ましい。
これらの溶媒は単独で使用しても良いし、2種以上を混合して使用しても良い。
特にエステル溶媒と、これと混合する有機溶媒を用いる。具体的にはエステル溶媒とアルコール溶媒、エステル溶媒と含ハロゲン炭化水素溶媒、エステル溶媒とケトン溶媒、エステル溶媒と芳香族炭化水素溶媒、エステル溶媒と脂肪族炭化水素溶媒、エステル溶媒とエーテル溶媒、エステル溶媒とエーテル溶媒とアルコール溶媒を用いる。より好ましくはエステル溶媒とエーテル溶媒とアルコール溶媒の混合溶媒、特に好ましくは酢酸エチルとt−ブチルメチルエーテルと1−プロパノールの混合溶媒を用いる。
溶媒の使用量は特に制限は無いが、精製前の混合物の質量に対して、0.1質量倍乃至1000質量倍、好ましくは0.5質量倍乃至100質量倍、更に好ましくは1質量倍乃至50質量倍である。
酸処理工程の処理温度は特に制限されないが、好ましくは−10℃から使用する溶媒の沸点の範囲の任意の温度であり、好ましくは−10℃乃至40℃の範囲である。
酸処理工程の処理時間は特に制限されないが、製造効率の観点からは、多孔質吸着剤処理後の精製物と酸が混合された直後から48時間の間が好ましい。より好ましい処理時間は1時間乃至20時間である。
本発明では、酸処理後の精製物を、さらに中和して、それぞれフリー体の化合物(A)又は化合物(1)に戻すことができる。
本明細書では、必要に応じ、本工程を「中和工程」と、中和工程後の化合物(A)又は化合物(1)を「最終精製物」と記載する。
中和工程は、酸処理後の精製物を溶媒に溶解または分散して行うことができる。
本発明に用いることが出来る塩基は、本発明の目的の効果を実現する限り限定されないが、アルカリ金属塩を用いる。特に好ましくは炭酸カリウムを用いる。
塩基の使用量は精製前の混合物に対して1モル当量乃至10モル当量であり、より好ましくは1モル当量乃至5モル当量である。
中和工程で用いることができる溶媒は、本発明の目的の効果を実現する限り限定されないが、
水、
アルコール溶媒(例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール)、
含ハロゲン炭化水素溶媒(例えば、塩化メチレン)、
ケトン溶媒(例えば、アセトン、メチルエチルケトン)、
エステル溶媒(例えば、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル)、
芳香族炭化水素溶媒(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン)、
脂肪族炭化水素溶媒(例えば、ヘキサン、ヘプタン)、
エーテル溶媒(例えば、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、t−ブチルメチルエーテル)を用いることが、精製を効果的に行う点で好ましい。
これらの溶媒は単独で使用しても良いし、2種以上を混合して使用しても良い。
特に芳香族炭化水素溶媒と、これと混合する有機溶媒を用いる。具体的には芳香族炭化水素溶媒とアルコール溶媒、芳香族炭化水素溶媒と含ハロゲン炭化水素溶媒、芳香族炭化水素溶媒とケトン溶媒、芳香族炭化水素とエステル溶媒、芳香族炭化水素溶媒と脂肪族炭化水素溶媒、芳香族炭化水素溶媒とエーテル溶媒を用いる。更に好ましくは芳香族炭化水素溶媒の単独溶媒、芳香族炭化水素溶媒とエステル溶媒の混合溶媒、特に好ましくはトルエンを用いる。
溶媒の使用量は特に制限は無いが、精製前の混合物の質量に対して、0.1質量倍乃至1000質量倍、好ましくは0.5質量倍乃至100質量倍、更に好ましくは1質量倍乃至50質量倍である。
中和工程の処理温度は特に制限されないが、好ましくは0℃から使用する溶媒の沸点の範囲の任意の温度であり、より好ましくは1℃乃至40℃の範囲である。
中和工程の処理時間は特に制限されないが、製造効率の観点からは、中和された直後から24時間の間が好ましい。より好ましい処理時間は1時間乃至10時間である。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
なお、実施例中、NMRとは核磁気共鳴を、HPLCとは高速液体クロマトグラフィーを、V/Vとは体積対体積を、それぞれ意味する。
HPLC分析における各化合物の純度(不純物の場合は含有比率)は、全ピーク面積中の対象ピーク面積の比を百分率で表す面積百分率法で表す。
実施例におけるNMR分析は日本電子(株)製ECP300、融点測定は柴田科学(株)製B−545を用いた。また、HPLC分析は(株)島津製作所製LC−20Aを用い、以下の条件で行った。
カラム:CAPCELL PAK C18−UG80[資生堂(株)製,直径4.6mm,長さ150mm,粒径5μm]
溶離液:アセトニトリル−0.02Mリン酸緩衝液(pH2.9),40:60,V/V
流速:1.0mL/分
カラム温度:40℃
検出器波長:230nm及び254nm
化合物(1)は17.9分付近、化合物(2)は10.2分付近に検出される。230nmにて検出される化合物(2)のピーク面積比の変化によって、それが除去されているか確認した。また254nmにおいて、化合物(1)の標品とフタル酸ジエチルを内標物質として作成した内標検量線を用いて、化合物(1)の定量収率算出分析を行った。
[合成例]
化合物(1)((2,2,9−トリメチル−2H−ピラノ[2,3−g]キノリン−7−イル)−メチルアセテート)の合成
無水酢酸(138g,1.35mol)とクロロホルム(400g)を混合し、40℃から55℃に加熱したところへ、2,2,7,9−テトラメチル−2H−ピラノ[2,3−g]キノリン 6−オキシド(124g,0.486mol)のクロロホルム(360g)溶液を滴下し、40℃から55℃で30分間攪拌した。30℃まで冷却し、メタノール(200g)を加え、30分間攪拌の後、10%水酸化ナトリウム水溶液(649g)を滴下し、3時間攪拌の後、静置、分液した。得られた有機層に2.5%炭酸水素ナトリウム水溶液(600g)、メタノール(200g)を加えて、1時間攪拌の後、静置、分液した。水(600g)、メタノール(100g)を加え、30分間攪拌の後、静置、分液した。得られた有機層を、シリカゲル(200g)を敷いたロートにてろ過し、シリカゲルのろ過ケーキを酢酸エチルで洗浄した。得られたろ液を減圧下溶媒留去して298gの化合物(1)の酢酸エチル溶液を得た。HPLC定量分析の結果、117gの化合物(1)を含んでいることを確認した。
この溶液を濃縮乾固の後、シリカゲルクロマトグラフィーにて精製して、化合物(1)のHPLC定量分析用の標準品及び化合物(2)(5−ヒドロキシ−2,2,7,9−テトラメチル−2H−ピラノ[2,3−g]キノリン)を得た。それぞれの分析データを以下に記す。
化合物(1)
外観:黄色固体
1H−NMR(CDCl3,TMS):
δ(ppm):1.50(6H,s),2.17(3H,s),2.60(3H,s),5.27(2H,s),5.90(1H,d,J=9.9Hz),6.57(1H,d,J=9.9Hz),7.18(1H,s),7.23(1H,s),7.66(1H,s)
融点:72℃
化合物(2)
外観:灰色固体
1H−NMR(CDCl3,TMS):
δ(ppm):1.49(6H,s),2.52(3H,s),2.59(3H,s),5.80(1H,d,J=9.9Hz),6.74(1H,s),6.91(1H,d,J=10.9Hz),7.02(1H,s)
融点:120℃
以下の実施例1乃至実施例3及び比較例1において、化合物(1)と化合物(2)との混合物[該混合物中、化合物(2)はHPLC分析で3.61%含まれる。]を原料として用い、化合物(2)の精製効果及び化合物(1)の回収率を検討した。回収率は処理後の化合物(1)の質量を、処理前の化合物(1)の質量で除して計算した。前記質量は、HPLCで定量した質量でもよい。なお、実施例1乃至実施例3及び比較例1では、シリカゲルとしてメルク社製シリカゲル60(粒径0.063乃至0.100mm)を用いた。
[実施例1]
化合物(1)と化合物(2)とを含む25%酢酸エチル溶液(8.02g,6.73mmol)にメタノール(2.00g)を加え、金属塩として10%硫酸銅水溶液(0.54g,0.34mmol)を加え、20℃で1時間攪拌した。n−ヘキサン(8.03g)を加え、30分間攪拌の後、シリカゲル(2.00g)を敷いたロートにてろ過し、さらにシリカゲルのろ過ケーキをn−ヘキサン(4.00g)、及び酢酸エチル(2.00g)の混合液で洗浄し、化合物(1)を含む溶液を得た。
HPLC分析における化合物(2)の含有率は、処理前が3.61%であったのに対し、処理後は0.23%であった。また化合物(1)の質量は、処理前が2.00gで、処理後が1.98gであった。回収率は99.0%であった。
本処理によって、化合物(1)を殆ど失うことなく、化合物(2)の含有量を減らすことができた。
実施例1と同様に、化合物(1)と化合物(2)とを含む25%酢酸エチル溶液を各金属塩水溶液で処理した。得られた結果を表1に示す。表1の結果より、各金属塩水溶液で化合物(2)の除去効果がみられ、特に銅塩化合物水溶液、コバルト塩化合物水溶液及びマンガン塩化合物水溶液では、その効果が大きかった。
Figure 2014051077
[実施例2]
化合物(1)と化合物(2)とを含む25%酢酸エチル溶液(8.01g,6.73mmol)にメタノール(2.01g)を加え、硫酸銅無水物(0.22g,1.35mmol)を固体のまま加え、20℃で1時間分散攪拌した。n−ヘキサン(8.02g)を加え、30分間攪拌の後、シリカゲル(2.03g)を敷いたロートにてろ過し、さらに、シリカゲルのろ過ケーキをn−ヘキサン(4.00g)、及び酢酸エチル(2.01g)の混合液で洗浄し、化合物(1)を含む溶液を得た。
HPLC分析における化合物(2)の含有率は、処理前が3.61%であったのに対し、処理後は0.26%であった。また化合物(1)の質量は、処理前が2.00gで、処理後が1.99gであった。回収率は99.3%であった。
本処理によって、化合物(1)を殆ど失うことなく、化合物(2)の含有量を減らすことができた。
実施例2と同様に、化合物(1)と化合物(2)とを含む25%酢酸エチル溶液を各金属塩(固体又は液体)で分散攪拌処理した。得られた結果を表2に示す。表2の結果より、ほとんどの金属塩化合物で化合物(2)の除去効果がみられ、特にマンガン塩化合物(固体分散処理)、銅塩化合物(固体分散処理)及びチタン塩化合物(液体分散処理)で大きな除去効果がみられた。
Figure 2014051077
[実施例3]
化合物(1)と化合物(2)とを含む25%酢酸エチル溶液(80.0g,67.3mmol)にメタノール(20.0g)を加え、10%硫酸銅水溶液(5.37g,3.36mmol)を加え、20℃で1時間攪拌した。n−ヘキサン(80.0g)を加え、30分間攪拌の後、シリカゲル(20.1g)を敷いたロートにてろ過し、さらに、シリカゲルのろ過ケーキをn−ヘキサン(40.0g)、及び酢酸エチル(20.0g)の混合液で洗浄し、化合物(1)を含む溶液を得た。
HPLC分析における化合物(2)の含有率は、処理前が3.61%であったのに対し、処理後は0.21%であった。また化合物(1)の質量は、処理前が20.00gで、処理後が19.80gであった。回収率は99.0%であった。
この溶液を減圧下溶媒留去し、酢酸エチル(140g)を加えて、再度減圧下溶媒留去し、溶液質量を120gとした。ここへ活性炭(2.02g)を加え、19℃で1時間攪拌した。活性炭をろ過し、さらに活性炭のろ過ケーキを酢酸エチル(60.0g)で洗浄し、化合物(1)を含む溶液を得た。
HPLC分析における化合物(2)の含有率は、処理後は0.07%であった。
この溶液を減圧下溶媒留去し、総量を60gとした。別のフラスコにt−ブチルメチルエーテル(80.1g)、1−プロパノール(40.1g)、及びシュウ酸2水和物(17.0g,135mmol)を加え、ここに溶媒留去後の濃縮液を26℃で滴下し、同温で1時間攪拌の後、5℃以下まで冷却し、5℃以下で4時間攪拌して、析出した結晶をろ取し、ろ過ケーキを酢酸エチル(40.0g)で2回洗浄した。
得られた結晶をトルエン(100g)に懸濁し、10%炭酸カリウム水溶液(139g)を加えて、攪拌し、静置、分液した。得られた有機層に水(100g)を加えて、攪拌し、静置、分液した。得られた有機層を減圧下溶媒留去し、化合物(1)を含むトルエン溶液を60.11g得た。
HPLC分析における化合物(2)の含有率は、処理後は0.02%であった。また化合物(1)の質量は、処理後が17.46gであった。回収率は87.3%であった。
本処理によって、化合物(1)のほとんどを回収しつつ、化合物(2)の含有量をおよそ180分の1に減らすことができた。
[比較例1]
化合物(1)と化合物(2)とを含む25%酢酸エチル溶液(80.0g,67.3mmol)にメタノール(20.0g)を加え、そのまま20℃で1時間攪拌した。n−ヘキサン(80.0g)を加え、30分間攪拌の後、シリカゲル(20.0g)を敷いたロートにてろ過し、さらに、シリカゲルのろ過ケーキをn−ヘキサン(40.0g)、及び酢酸エチル(20.0g)の混合液で洗浄し、化合物(1)を含む溶液を得た。
HPLC分析における化合物(2)の含有率は、処理前が3.61%であったのに対し、処理後は3.42%であった。また化合物(1)の質量は、処理前が20.00gで、処理後が19.68gであった。回収率は98.4%であった。
この溶液を減圧下溶媒留去し、酢酸エチル(140.0g)を加えて、再度減圧下溶媒留去し、溶液質量を120gとした。ここへ活性炭(2.00g)を加え、21℃で1時間攪拌の後、これをろ過にて除き、活性炭のろ過ケーキを酢酸エチル(60.0g)で洗浄し、化合物(1)を含む溶液を得た。
HPLC分析における化合物(2)の含有率は、処理後は3.42%であった。また化合物(1)の質量は、処理後が19.68gであった。回収率は98.4%であった。
この溶液を減圧下溶媒留去し、総量を60.0gとした。別のフラスコにt−ブチルメチルエーテル(80.0g)、1−プロパノール(40.0g)、及びシュウ酸2水和物(17.0g,135mmol)を加え、ここに濃縮液を25℃で滴下し、同温で1時間攪拌の後、5℃以下まで冷却し、5℃以下で4時間攪拌して、析出した結晶をろ過し、酢酸エチル(40.0g)で2回洗浄した。
得られた結晶をトルエン(100g)に懸濁し、10%炭酸カリウム水溶液(139g)を加えて、攪拌、静置、分液した。得られた有機層に水(100g)を加えて、攪拌し、静置、分液した。得られた有機層を減圧下溶媒留去して精製された化合物(1)を含むトルエン溶液を60.11g得た。
HPLC分析における化合物(2)の含有率は、処理後は1.79%であった。また化合物(1)の質量は、処理後が17.82gであった。回収率は89.1%であった。
[試験例]
実施例3と比較例1によって得られた化合物(1)を原料として用い、特許文献2に記載の光学活性チタンサラン錯体による不斉エポキシ化反応を行い、その反応性を比較した。
光学活性チタンサラン錯体は、例えば国際公開2007/105658号(特許文献2)に記載の方法により、3−{([{(1S,2S)−2−[{2−ヒドロキシ−2’−メトキシ(1,1’−ビフェニル)−3−イル}メチル]アミノ}シクロへキシル]アミノ)メチル}−2’−メトキシ−(1,1’−ビフェニル)−2−オールとチタンテトライソプロポキシドから調製した。
反応性の評価は、反応途中に行われるHPLC分析によって、検出される生成物である(3R*,4R*)−(3,4−エポキシ−2,2,9−トリメチル−3,4−ジヒドロ−2H−ピラノ[2,3−g]キノリン−7−イル)−メチルアセテートのピーク面積を、原料の化合物(1)と生成物のピーク面積の和で除して得られる反応転化率の比較によって行った。
(1)実施例3で得られた化合物(1)の20%トルエン溶液(50.0g,33.6mmol)に光学活性チタンサラン錯体(0.37mmol相当)の溶液を加えた後、酢酸ナトリウム(0.28g)を加えた30%過酸化水素水(7.64g,67.3mmol)を26℃から27℃で滴下し、25℃から26℃で7時間反応させた。
その結果得られた反応転化率の推移を表3にまとめた。反応進行は良好で反応転化率は90%を越えた。
Figure 2014051077
(2)比較例1で得られた化合物(1)の20%トルエン溶液(50.0g,33.6mmol)に光学活性チタンサラン錯体(0.37mmol相当)の溶液を加えた後、酢酸ナトリウム(0.28g)を加えた30%過酸化水素水(7.64g,67.4mmol)を26℃で滴下し、25℃から26℃で23時間反応させた。
その結果得られた反応転化率の推移を表4にまとめた。反応は反応転化率70%にも到達せず、反応進行は不良であった。
Figure 2014051077
本発明により、含窒素複素環化合物を高純度で製造する方法が提供される。

Claims (12)

  1. 以下の(a)工程及び(b)工程を含む高純度の化合物(A)の製造方法。
    (a)化合物(A)
    Figure 2014051077
    (式中、R1及びR2はそれぞれ独立して、水素原子、C1-6アルキル基又はC7-12アラルキル基を意味し、R3は水素原子、C1-6アルキル基、C7-12アラルキル基又はC1-6アシルオキシ基を意味し、Xは水素原子、ハロゲン原子、C1-6アルキル基、C3-6シクロアルキル基、C6-10アリール基、C7-12アラルキル基、C1-6アルコキシ基、C1-6アシルオキシ基又はシアノ基を意味する。)、及び
    不純物として化合物(B)を含む混合物
    Figure 2014051077
    (式中、R1、R2、R3及びXは、前記と同じである。)
    を、溶媒及び金属塩と混合する工程
    (b)工程(a)で得られた混合溶液をろ過することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を溶液状態で得るか、或いは該ろ過に続いてさらに溶媒を留去するか又は晶析することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を得る工程
  2. 前記化合物(A)が下記化合物(1);
    Figure 2014051077
    であり、前記化合物(B)が下記化合物(2);
    Figure 2014051077
    である、請求項1に記載の製造方法。
  3. 前記工程(b)が以下の工程(b1)である、請求項1又は請求項2に記載の製造方法。
    (b1)工程(a)で得られた混合溶液を、ろ過助剤を用いてろ過することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を溶液状態で得るか、或いは該ろ過に続いてさらに溶媒を留去するか又は晶析することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を得る工程
  4. 前記ろ過助剤がシリカゲルである、請求項3に記載の製造方法。
  5. 前記工程(b)の後、さらに以下の工程(c)及び工程(d)を含む、請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の製造方法。
    (c)工程(b)で得られた混合物を、溶媒及び多孔質吸着剤と混合する工程
    (d)工程(c)で得られた混合溶液をろ過することにより、工程(b)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を溶液状態で得るか、或いは該ろ過に続いてさらに溶媒を留去するか又は晶析することにより、工程(b)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を得る工程
  6. 前記多孔質吸着剤が活性炭である、請求項5に記載の製造方法。
  7. 前記工程(d)の後、さらに以下の工程(e)乃至工程(g)を含む、請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の製造方法。
    (e)工程(d)で得られた混合物を、溶媒及び酸と混合する工程
    (f)工程(e)で生じた酸塩をろ取する工程
    (g)工程(f)で得られた酸塩を溶媒に加え、さらにアルカリ水溶液を加えて中和し、そして酸のアルカリ塩を含む水層を分液操作により除去することにより、工程(d)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を溶液状態で得るか、或いは該分液に続いてさらに溶媒を留去するか又は晶析することにより、工程(d)の混合物に比べて化合物(B)が減少した混合物を得る工程
  8. 前記酸が塩化水素、メタンスルホン酸又はシュウ酸である、請求項7に記載の製造方法。
  9. 前記金属塩が銅塩である、請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の製造方法。
  10. 前記銅塩が硫酸銅である、請求項9に記載の製造方法。
  11. 前記溶媒が酢酸エステル、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、アルコールおよびエーテルからなる群より選択される少なくとも一種の溶媒を含む、請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載の製造方法。
  12. 以下の工程(a)乃至工程(g)を含む、化合物(1)の製造方法。
    (a)下記化合物(4)
    Figure 2014051077
    をメタクロロ過安息香酸又はオキソン(登録商標)を用いて酸化し、さらに無水酢酸又は酢酸ハライドと反応させることによって得られる混合物であって、
    下記化合物(1)、及び
    Figure 2014051077
    不純物として波長230nmでの吸光度分析で3%以上の下記化合物(2)を含む混合物
    Figure 2014051077
    を、酢酸エチル、ヘキサン及びメタノールの混合溶媒と混合し、さらに硫酸銅水溶液又は硫酸銅無水物を加えて攪拌する工程
    (b)工程(a)で得られた混合溶液にシリカゲルを加えて攪拌してろ過するか、又は工程(a)で得られた混合溶液をシリカゲル層に通過させてろ過し、さらに溶媒を留去することにより、工程(a)の混合物に比べて化合物(2)が減少した混合物を得る工程
    (c)工程(b)で得られた混合物を、酢酸エチル及び活性炭と混合し攪拌する工程
    (d)工程(c)で得られた混合溶液をろ過することにより、工程(b)の混合物に比べて化合物(2)が減少した混合物を溶液状態で得る工程
    (e)工程(d)で得られた溶液、又は濃縮した該溶液に酢酸エチルを加えて得られた溶液を、シュウ酸2水和物に1−プロパノールとt−ブチルメチルエーテルを加えた溶液へ加えて攪拌する工程
    (f)工程(e)で生じたシュウ酸塩をろ取する工程
    (g)工程(f)で得られたシュウ酸塩をトルエンに加え、さらに炭酸カリウム水溶液を加えて中和し、そしてシュウ酸カリウム塩を含む水層を分液操作により除去することにより、工程(d)の混合物に比べて化合物(2)が減少した混合物を溶液状態で得る工程
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