KR100828032B1 - 발리올론 유도체의 제조방법 - Google Patents

발리올론 유도체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발리올론 유도체의 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 극저온 반응 및 중금속 사용에 따른 문제점을 해결함과 동시에 발리올론 유도체를 고수율로 제조할 수 있는 방법에 관한 것으로, 메틸리듐을 탄소 공급분자로 이용한 발리올론 유도체 제조방법에 관한 것이다.
발리올론 유도체,

Description

발리올론 유도체의 제조방법{METHOD OF PREPARING VALIOLONE DERIVATIVES}
[발명이 속하는 기술분야]
본 발명은 발리올론 유도체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 극저온 반응 및 중금속 사용에 따른 문제점을 해결함과 동시에 발리올론 유도체를 고수율로 제조할 수 있는 발리올론 유도체 제조방법에 관한 것이다.
[종래기술]
하기 화학식 1로 표시되는 발리올론 유도체는 당뇨병 치료제인 보글리보스의 제조에 유용한 중간체 화합물이다.
(화학식 1)
Figure 112002037801555-pat00001
상기 화학식 1에서, R은 벤질, 벤조일 또는 아세틸이다.
상기한 발리올론 유도체는 여러 가지 방법에 제조가능한다. 미국 특허등록 제 5,004,838호에는 하기 반응식 1의 과정을 통한 발리올론 제조방법이 제시되어 있다.
(반응식 1)
Figure 112002037801555-pat00002
상기 반응식 1에서,
R은 벤질, 아세틸, 또는 벤조일이고,
R1은 할라이드계 화합물 또는 티오메틸이다.
반응식 1에서는 테드라-O-벤질 글루코노락톤에 탄소 공급분자로서 비스메틸 티오 메탄올 n-부틸리튬을 사용하거나, 다이클로로메탄을 탄소 공급분자로사용하는 것이다.
그 외에도 아라비노스를 출발물질로하여 변형된 알돌 축합을 통한 발리올론 합성방법인 미국특허등록 제 4,824,943호에 개시되어 있다.
그러나, 탄소 1개체의 공급분자로서 디클로로메탄 또는 비스메틸티오메탄을 사용하는 발리올론 합성방법은 다음과 같은 문제점이 있다. 탄소 1개체의 도입반응이 -78 ℃라는 극저온에서 진행되므로 상업적 대량생산이 어렵다. 또한 고리화 반응 이후의 페놀 유도체로서 사용되어진 비스메틸티오기의 제거에 라니니켈(Raney-Ni)과 같은 금속촉매가 사용되며, 디클로로기의 제거를 위해선 트리부틸틴(Bu3SnH)과 같은 맹독성의 중금속을 사용되므로, 중금속 유도체의 제거가 새로운 문제점으로 제기되고 있다.
이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 안출된 것으로, 발리올론 제조에 있어서, 극저온 상태가 아닌 보다 높은 온도에서 발리올론 유도체를 용이하게 생산할 수 있는 발리올론 유도체 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 발리올론 유도체 제조에 있어서, 메틸리듐을 사용하여 극저온 반응문제를 해결하고, 고리화 반응 이후의 보조기 제거에 따른 번거러운 과정을 해결할 수 있는 발리올론 유도체 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
(a) 화학식 2의 화합물을 메틸리튬과 반응시켜 화학식 3의 화합물을 합성하는 단계;
(b) 상기 화학식 3의 화합물에 고리개화 반응을 실시하여 화학식 4의 화합물을 합성하는 단계;
(c) 상기 화학식 4의 화합물에 산화반응을 실시하여 화학식 5의 화합물을 합성하는 단계;
(d) 상기 화학식 5의 화합물에 에놀레이트를 트랩시켜 화학식 6의 화합물을 합성하는 단계 및
(e) 상기 화학식 6의 화합물에 고리화반응을 실시하여 화학식 1의 발리올론 유도체를 합성하는 단계
를 포함하는 발리올론 유도체 제조방법을 제공한다:
(화학식 1)
Figure 112002037801555-pat00003
(화학식 2)
Figure 112002037801555-pat00004
(화학식 3)
Figure 112002037801555-pat00005
(화학식 4)
Figure 112002037801555-pat00006
(화학식 5)
Figure 112002037801555-pat00007
(화학식 6)
Figure 112002037801555-pat00008
(상기 화학식 1 내지 6에 있어서, R은 벤질, 벤조일 또는 아세틸이다.)
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 화학식 2의 화합물을 출발물질로 하여 화학식 1의 발리올론 유도체를 제조함에 있어서, 메틸리튬을 사용하여 제조공정을 용이하고 간단하게 함과 동시에 고수율의 발리올론 유도체를 생산할 수 있는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 발리올론 유도체 제조방법은 하기 반응식 2로 나타낼 수 있다.
(반응식 2)
Figure 112002037801555-pat00009
상기 반응식 2에서 R은 벤질, 벤조일 또는 아세틸이다.
반응식 2에 따른 발리올론 유도체 제조방법은 (a) 화학식 2의 화합물을 메틸리튬과 반응시켜 화학식 3의 화합물을 합성하는 단계, (b) 상기 화학식 3의 화합물에 고리개화 반응을 실시하여 화학식 4의 화합물을 합성하는 단계, (c) 상기 화학 식 4의 화합물에 산화반응을 실시하여 화학식 5의 화합물을 합성하는 단계,(d) 상기 화학식 5의 화합물에 에놀레이트를 트랩시켜 화학식 6의 화합물을 합성되는 단계 및 (e) 상기 화학식 6의 화합물에 고리화반응을 실시하여 화학식 1의 발리올론 유도체를 합성하는 단계를 포함한다. 상기 각 단계에 따른 반응을 하기에 보다 구체적으로 설명한다.
(a) 단계
상기 화학식 2의 화합물은 테트라-O-벤질글루코노락톤이 바람직하며, 여기에 메틸리튬을 반응시킨다. 메틸리튬의 반응비는 1 내지 3 당량이 바람직하고, 가장 바람직하기로는 1.4 내지 1.6 당량이다. 메틸리튬의 반응비가 1 당량 미만인 경우 반응이 종결되지 않을 수 있으며, 3 당량 초과하여 사용될 경우 과량 사용된 시약은 반응에는 영향을 끼치지 않아 경제적이지 않으며 수율의 향상에는 영향이 없다.
반응온도는 최대 0 ℃가 바람직하며, 0 내지 -20℃ 가 더욱 바람직하다. 반응온도가 0 ℃보다 높게되면 반응이 격렬하게 진행되어 안전성에 문제가 발생할 수 있다. 반응시간은 반응온도 0 ℃를 기준으로 하였을 때 최대 30분이 바람직하며, 30분 이상 실시하여도 무방하나 반응시간이 30분을 초과하여도 수율 향상에 영향을 주지 못하고 오히려 반응시간만 길어져 경제성이 떨어진다.
본 단계에서 사용되는 용매는 테트라히드로퓨란 또는 디에틸에테르가 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 테트라히드로퓨란이다.
(b) 단계
(b) 단계의 고리개화 반응은 소디움보로하이드라이드의 환원반응으로 실시될 수 있으며, 중성의 조건에서 실시되는 것이 바람직하다. 소디움보로하이드라이드의 사용량은 0.1 내지 1.5 당량이 바람직하며, 가장 바람직하기로는 1.1 내지 1.3 당량이다.
그 외 반응조건은 상온에서 실시하는 것이 바람직하며, 반응시간은 최대 10 시간이 바람직하다. 반응시간을 10 시간보다 늘릴 경우 수율향상에 영향을 미치지 않으므로, 오히려 비경제적일 수 있다.
반응용매는 테트라히드로퓨란, 다이글라임 또는 이들의 혼합용매를 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 테트라히드로퓨란 대 다이글라임을 1 : 0.5 내지 1: 1 부피비로 혼합한 것이다.
(c) 단계
산화반응은 화학식 4의 화합물에 테트라부틸암모늄퍼루테레이트 및 N-메틸모폴린 N-옥사이드를 가하여 실시될 수 있다. 바람직한 산화반응은 스웬 산화반응(Swern Oxidation)이다.
테트라부틸암모늄퍼루테레이트는 0.1 내지 0.15 당량으로 사용하는 것이 바람직하며, N-메틸모폴린 N-옥사이드는 1.5 내지 2.5 당량으로 사용하는 것이 바람직하다. 테트라부틸암모늄퍼루테레이트 및 N-메틸모폴린 N-옥사이드의 사용량이 상기 범위 미만인 경우 반응시간이 길어져 경제적이지 못하며, 상기 범위 초과한 경우 시약의 사용량만 늘어나고 반응에는 영향을 미치지 않으므로 비경제적일 수 있다.
산화반응은 분자체(molecular sieve)를 사용하여 실시할 수 있으며, 150 ℃ 이상에서 건조된 분자체를 사용하는 것이 바람직하다. 반응온도는 상온미만의 온도가 바람직하고, 가장 바람직하기로는 0 ℃이다.
반응용매로는 메틸클로라이드가 바람직하다.
(d) 단계
화학식 5로 표시되는 화합물의 에놀레이트 트랩반응은 트리에틸아민이 염기로 작용하여 에놀레이트를 형성한 다음 클로로트리메틸실란과 반응하여 에놀레이트를 트랩하는 것이 바람직하다.
트리에틸아민은 1.2 내지 2.5 당량으로 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 1.5 당량이다. 클로로트리메틸실란은 1.5 내지 2.0 당량으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 트리에틸아민 또는 클로로트리메틸실란의 사용량이 상기 각각의 범위를 초과할 경우 수율에는 영향없이 과량의 시약을 사용하여 비경제적이며, 상기 각각의 범위 미만인 경우 반응이 종결되지 않을 수 있다.
반응 온도는 최대 0 ℃가 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 최대 -20 ℃이다. 또한 반응용매는 메틸클로라이드가 바람직하다.
(e) 단계
(e) 단계의 고리화 반응은 루이스 산을 사용하여 실시되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 보론트리플루오로 에테래이트, 티타늄클로라이드 및 테트라부틸 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물, 가장 바람직하기로는 티타늄클로라이드(IV)를 사용하는 것이다.
반응용매로는 메틸렌클로라이드가 바람직하며, 반응온도는 최소 -20 ℃가 바 람직하다. 그러나 반응온도가 상온 보다 높은 경우 부반응이 진행될 수 있으며, -20 ℃ 보다 낮은 경우 수율 증가 없이 반응시간만 길어져 비경제적이다.
고리화반응이 완결되면 포화 소디움바이카보네이트 수용액을 첨가하고, 유기층을 에틸아세테이트로 추출한 다음 실리카겔 컬럼을 실시하여 발리올론 유도체를 수득한다.
본 발명에서는 일실시예로, (a) 테트라-O-벤질글루코노락톤에 메틸리튬을 반응시켜 화합물을 제조하고, (b) 상기 (a) 단계에서 제조된 화합물에 소디움보로하이드라이드를 반응시켜 화합물을 제조하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에서 제조된 화합물에 테트라부틸암모늄퍼루테레이트 및 N-메틸모폴린 N-옥사이드를 반응시켜 화합물을 제조하고 (d) 상기 (c) 단계에서 제조된 화합물에 트리에틸아민 및 클로로트리메틸실란을 반응시켜 화합물을 제조하고, 및 (e) 상기 (d) 단계에서 제조된 화합물에 티타늄클로라이드(IV)를 반응시켜 발리올론을 제조하였다.
본 발명의 발리올론 유도체 제조방법은 극저온 반응 및 중금속 사용에 따른 문제점을 해결함과 동시에 발리올론 유도체를 고수율로 제조가능하게 한다.
이하 본 발명의 실시예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
(a) 단계
테트라-O-벤질글루코노락톤 10 g을 200 ml의 다이에틸에테르 및 테트라히드로퓨란 혼합액(1:1)에 녹이고, 0 ℃로 냉각하였다. 여기에 메틸리튬 37 ml을 넣고 한시간 동안 교반한 다음 물 및 에틸아세테이트 350 ml을 넣어 층분리한 다음 추출 여액은 2 N 염산 수용액 및 포화 소디움카보네이트 수용액으로 세척하였다. 이후 감압증류하여 9.4 g의 반응산물(메틸글루시톨, 수율 92 %)을 수득하였다.
(b) 단계
테트라히드로퓨란 및 다이글라임을 1 : 1로 섞은 용액에 메틸글루시톨 7.2 g을 녹이고, 소디움보로하이드라이드 0.5 g를 넣고 하룻밤 동안 교반하였다. 혼합물을 감압증류하여 용매를 가능한 모두 제거하고, 0 ℃에서 2 N 염산수용액을 사용하여 남아있는 반응성을 종결시켰다. 혼합물은 포화 소디움바이카보네이트 수용액으로 세척하여 중성으로 만들어 준 다음, 감압증류하여 용매를 제거하여 6.8 g의 반응산물(수율 94 %)을 수득하였다
(c) 단계
메틸렌 클로라이드 용매 60 ml에 (b) 단계에서 수득한 반응산물 6 g을 녹이고, 잘 구워진 분자체 1.5 g를 첨가한 후 0 ℃ 냉각시켰다. 여기에 N-메틸모폴린-N-옥사이드 2.5 g을 첨가하고, 다시 테트라부틸암모늄퍼루테레이드를 촉매량 첨가한 후 3시간 교반하였다. 이 후 반응이 종결되지 않으면 N-메틸모폴린-N-옥사이드를 1.25 g을 더 첨가한 후 약 10 ℃까지 온도를 상승시키고 1시간 동안 교반하였다. 교반액에 소디움티오설페이트 수용액을 넣어주고 에틸아세테이트를 사용하여 층분리한 후 추출하여 2 N 염산수용액과 포화 소디움바이카보네이트 수용액을 사용하여 중성화하였다. 이를 감압증류한 후 실리카 겔 컬럼을 통하여 4.5 g의 반응산물(수율 75.5 %)을 수득하였다.
(d) 단계
메틸렌 클로라이드 50 ml에 (c) 단계에서 수득한 반응산물 5.7 g을 녹이고 트리에틸아민 5 ml을 혼합하였다. 혼합액은 0 ℃로 냉각시키고, 클로로트리메틸실란 2.2 g을 넣은 다음 온도를 유지하면서 교반하였다. 이후 포화 소디움바이카보네이트 수용액을 넣어 반응을 중지시키고, 감압농축한 다음 마그네슘설페이트와 셀라이트를 이용하여 여과하여 6.4 g의 반응산물(수율 99 %)을 수득하였다.
(e) 단계
메틸렌 클로라이드 30 ml에 (d) 단계에서 수득한 반응산물 3.2 g을 넣고 -20 ℃로 냉각시켰다. 여기에 티타늄 클로라이드 5 ml를 적가하고 한시간 교반하였다. 이후 포화 소디움바이카보네이트 수용액을 가하고 유기층을 에틸아세테이트 180 ml을 사용하여 추출한 다음 실리카 겔 컬럼을 통하여 발리올론 2.5 g(수율 88 %)을 수득하였다.
비교예 1
미국특허등록 제 5,004,838호에 기재된 방법을 따라 발리올론 유도체를 제조하였다.
테트라히드로퓨란 20 ml에 디이소프로필아민 2.8 ml를 넣고, -10 ℃로 냉각시킨 후 n-부틸리튬을 넣어 온도를 유지하면서 30분 동안 교반하였다. 이를 테트라-O-벤질글루코노락톤 5.4 g 및 메틸렌 클로라이드 30 ml 혼합용액에 -78 ℃에서 적가하였다. 한시간 교반한 다음 2 N 염산수용액을 가하여 추출하고 메틸렌 클로라이드 200 ml을 가하여 추출하여 디클로로글루코피라노스 5.9 g(수율 94 %)을 수 득하였다.
디클로로글루코피라노스 5 g을 다이글라임 50 ml과 테트라히드로퓨 50 ml에 녹이고 소디움보로하이드라드 0.5 g을 넣고 다섯시간 동안 교반하였다. 이후 감압농축하고 물을 첨가한 후 유기층을 중성화하여 디클로로 메틸 글루시톨 4.7 g(수율 94 %)을 수득하였다.
메틸렌 클로라이드 120 ml에 트리플루오로아세틱안하이드라이드 9.6 ml을 넣고 -78 ℃로 냉각시켰다. 여기에 디메틸 썰폭사이드 7.4 ml을 적가하고 다시 메틸렌 클로라이드 50 ml을 적가한후 30분 동안 교반하여 주었다. 여기에 디클로로메틸글루시톨 10.6 g과 메틸렌클로라이드 30 ml의 혼합용액을 가하고 한시간 동안 교반한 다음 트리메틸아민 19 ml을 적가하여 하고 15분간 교반하였다. 이후 물을 첨가하여 반응을 종결시키고, 메틸렌 클로라이드를 사용하여 추출, 중성화한 다음 감압농축하여 결정화된 7.03 g의 디클로로시클로헥산테트롤(수율 67 %)을 수득하였다.
디클로로 헥산테트롤 3 g, 트리부틸틴 5 g 및 AIBN 0.3 g을 톨루엔 30 ml에 녹이고, 100 ℃에서 한시간 동안 리플럭스한 다음 상온으로 냉각시켰다. 여기에 에틸아세테이트 50 ml을 첨가하고 용액을 중성화한 후 실리카 겔 컬럼을 실시하여 발리올론 유도체를 1.87 g을 수득하였다.
비교예 2
포타시움 카보네이트 3 g과 18-크라운-6 50 mg을 헤솔루스 유도체 5 g에 가하여 톨루엔에 녹였다. 이를 18 시간동안 교반한 다음 반응액을 여과하여 고체는 톨루엔으로 세척하였다. 반응여액은 중성화하고 실리카 겔 컬럼을 하여서 비스메틸티오 시클로 헥산테트롤 2.5 g(수율 51 %)을 수득하였다.
상기에 언급한 바와 같이, 본 발명은 발리올론 유도체 제조방법에 있어서, 메틸리듐을 탄소 공급분자로 이용한 발리올론 유도체 제조방법을 제공하여 기존의 발리올론 유도체 제조방법에 있어 문제점으로 지적된 극저온 반응 및 중금속 사용을 해결함과 동시에 발리올론 유도체를 고수율로 제조할 수 있다.

Claims (6)

  1. (a) 화학식 2의 화합물을 메틸리튬과 반응시켜 화학식 3의 화합물을 합성하는 단계;
    (b) 상기 화학식 3의 화합물에 고리개화 반응을 실시하여 화학식 4의 화합물을 합성하는 단계;
    (c) 상기 화학식 4의 화합물에 산화반응을 실시하여 화학식 5의 화합물을 합성하는 단계;
    (d) 상기 화학식 5의 화합물에 에놀레이트를 트랩시켜 화학식 6의 화합물을 합성하는 단계 및
    (e) 상기 화학식 6의 화합물에 고리화반응을 실시하여 화학식 1의 발리올론 유도체를 합성하는 단계
    를 포함하는 발리올론 유도체 제조방법:
    (화학식 1)
    Figure 112002037801555-pat00010
    (화학식 2)
    Figure 112002037801555-pat00011
    (화학식 3)
    Figure 112002037801555-pat00012
    (화학식 4)
    Figure 112002037801555-pat00013
    (화학식 5)
    Figure 112002037801555-pat00014
    (화학식 6)
    Figure 112002037801555-pat00015
    (상기 화학식 1 내지 6에 있어서, R은 벤질, 벤조일 또는 아세틸이다.)
  2. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계는 메틸리튬을 1 내지 3 당량으로 반응시키는 것인 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 고리개화 반응은 소디움보로하이드라이드를 0.1 내지 1.5 당량으로 반응시키는 것인 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 (c) 단계의 산화반응은 화학식 4의 화합물에 테트라 부틸암모늄퍼루테레이트 및 N-메틸모폴린 N-옥사이드를 가하여 실시하는 것인 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 (d) 단계의 에놀레이트 트랩반응은 트리에틸아민이 염기로 작용하여 에놀레이트를 형성한 다음 클로로트리메틸실란과 반응시켜 에놀레이트를 트랩하는 것인 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 (e) 단계의 고리화 반응은 보론트리플루오로 에테래이트, 티타늄클로라이드 및 테트라부틸 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 화학식 6의 화합물에 반응시키는 것인 제조방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4824943A (en) * 1986-03-05 1989-04-25 Takeda Chemical Industries, Ltd. Inosose derivatives and production thereof
KR950006803A (ko) * 1993-08-23 1995-03-21 배순훈 레이저디스크재생시스템의 고속기동제어장치
US6150568A (en) * 1998-03-31 2000-11-21 University Of Washington Valiolone, a method of preparing it, and its use to prepare acarbose and voglibose

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