KR20000070367A - (1s, 4r)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 및 (1r, 4s)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 제조 방법 - Google Patents

(1s, 4r)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 및 (1r, 4s)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 제조 방법 Download PDF

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데니스 마틴 소비어레이
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로즈 암스트롱, 크리스틴 에이. 트러트웨인
워너-램버트 캄파니
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Abstract

라세미 (+/-)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온은 디-p-톨루오일-L-타르타르산 및 디-p-톨루오일-D-타르타르산과 각각 배합하여 디-p-톨루오일 헤미타르트레이트 염을 형성시킴으로써 (1S, 4R)- 및 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온으로 효과적으로 분리될 수 있다. 적당한 용매 혼합물중에 화학양론적 양보다 적은 양으로 디-p-톨루오일타르타르산 중 하나를 사용한 선택적 결정화에 의해 이성질체 순도가 높은 각각의 디-p-톨루오일 헤미타르트레이트로 바람직한 이성질체를 단리시킬 수 있다. 단리된 헤미타르트레이트는 보관시 안정하며 약리학적 및 다른 생물학적 활성 화합물의 제조 등에서 사용될 수 있거나, 또는 각각의 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 이성질체의 유리 염기를 제조하는 데 사용될 수 있다.

Description

(1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 및 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 제조 방법{Method of Making (1S, 4R)-1-Azabicyclo[2,2,1]heptan-3-one and (1R, 4S), 1-Azabicyclo[2,2,1]heptan-3-one}
(±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 뿐만 아니라 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 거울상 이성질체적으로 순수한 형태 및 그의 혼합물은 약제로서 유용한 화합물을 제조하는 데 유용한 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 본 명세서에서 참고 문헌으로 인용된, 미국 특허 제5,514,812호를 참조할 수 있다. 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 거울상 이성질체적으로 순수한 형태로부터 형성되는 특정 화합물은 의식 기능 장애에 대한 약제로서 유용하게 하는 무스카린 작용제이며, 예를 들어, 본 명세서에서 참고 문헌으로 인용된 미국 특허 제5,346,911호, 유럽 공개 출원 제414,394 A2호, 동 제427,390 A2호, 동 제402,056 A2호, 동 제307,142 A1호, 및 다양한 간행물[예를 들어, H, Tecle et al., Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 5, 631-636, (1995); H. Tecle et al., Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 5, 637-642, (1995)]에 개시되어 있다.
시판되기 위하여, 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 이성질체의 실질적으로 거울상 이성질체적으로 순수한 형태의 효과적이고 저렴한, 큰 규모의 제조 공정이 요구된다. 문헌(Jakob Boelsterli et al., Helv. Chim. Acta, 75, 507-12(1992))에서는 (1S, 3S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-올을 산화시켜 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온을 제조하였다. 또한 미국 특허 제5,346,911호를 참조할 수 있다. 이 합성 경로에는 4 단계 이상으로 라세미 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-엑소-올을 형성시키는 과정이 포함된다. 이어서 D-타르타르산(변성 타르타르산)을 사용하여 라세미 알콜을 1 대 1 염으로 형성시켜 분리한다. 이어서 (1S, 3S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-올에서 D-타르타르산을 제거하고 여러번 재결정한다. 이어서 (1S, 3S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-올을 저온(-60℃)에서 산화시켜(Swern oxidation) (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온을 수득한다. 이어서 조 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온을 염산염 형태로 단리하고 재결정시킨다. (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온을 수득할 경우, L-타르타르산을 사용하여 유사한 반응 절차로 수행한다.
종래 기술에 개시된 합성 경로에 의해 거울상 이성질체적으로 순도가 높게 각각 염산염 형태로 (1S, 4R)- 및 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온이 제조되지만, 1) 분리 단계 및 무알콜 형성 단계 이외에 5 단계 이상이 포함되어, 공정이 길고, 2) 공정이 공업 규모의 경우 특수 장비가 필요한, 저온(-60℃)에서의 산화 단계가 사용되며, 3) 공정이 잠재적으로 위험한 산화 단계에 의존하는 이유에 의해, 공정이 큰 규모로 실시되기에는 어렵다. 3)에 대하여, 예를 들어, 문헌[L. Bretherick, "Bretherick's Handbook of Reactive Chemical Hazards", Fourth Edition, Butterworths, Boston, MA, pp. 299-300 (1990)]을 참조할 수 있다. 문헌[Spry et al., J. Org. Chem, 34, 3674 (1969)]에서 보고된 바와 같이, 라세미 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온을 형성하는 데 사용되는 위험한 산화 단계에 대한 공지된 가능한 별법은 제대로 실행되지 않을 뿐만 아니라, 환경적으로 문제가 되는 물질이며 공지된 발암 물질인 크롬산을 이용한다. 예를 들어, 문헌[Budavari, S., Ed., The Merck Index, Twelfth Edition, p. 375, Merck, Whitehouse Station, NJ (1996)]을 참조할 수 있다. 실질적으로 거울상 이성질체적으로 순수한 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 및 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온을 수득하기 위한 효과적이고 경제적인 방법이 제공된다면 바람직할 것이다. 이들 실질적으로 거울상 이성질체적으로 순수한 이성질체를 안정되고 보관하기 쉬운 형태로 제공한다면 더욱 바람직할 것이다.
<발명의 요약>
본 발명은 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 안정되고 보관하기 쉬운 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염, (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 및 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 안정되고 보관하기 쉬운 디-p-톨루오일-D-타르타르산 헤미염을 수득하기 위한 효과적인 수단을 제공하는 것이다. 공개된 절차보다 2 단계 이상 적은 단계를 포함하고, 상업용에 적당한 규모로 쉽게 실시된다. 더우기, 저온 반응, 잠재적으로 위험한 산화 단계, 및 독성이 있는 크롬산의 사용을 피한다. 예기치 않게, 본 발명의 분리 절차는 2 대 1 염(헤미염)의 형성에 효과적으로 이용되는 각각의 분리제, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 또는 디-p-톨루오일-D-타르타르산의 카르복실산 기 두 곳에의, 염을 제공한다. 따라서, 예상보다 적은 양의 분리제가 사용되어 공정이 실행될 수 있으므로, 보다 경제적인 방법이 된다. 더우기, 본 발명자들은, 본 발명의 분리 절차에 의해 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 유리 염기의 종래의 단리 단계가 필요없이, 약리학적으로 잇점이 있는 화합물로 전환될 수 있는 안정되고, 보관하기 쉬운 염이 수득된다는 것을 뜻밖에 발견하였다. 본 방법은 적절한 용매 또는 용매 혼합물중에 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온과 디-p-톨루오일-L-타르타르산을 배합하여, 침전물이 형성되게 하고, 고체의 침전된 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 헤미염을 모으거나, 또는 적절한 용매 또는 용매 혼합물중에 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온과 디-p-톨루오일-D-타르타르산을 배합하여, 침전물이 형성되게 하고, 침전된 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 헤미염을 회수하는 단계를 포함한다(comprises). 각각의 헤미염(헤미타르트레이트)은 헤미염으로 보관될 수 있거나, 또는 염기와 반응시켜 각각의 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 유리 염기를 생성시킬 수 있다.
본 발명은 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염, (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 및 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온으로부터의 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 디-p-톨루오일-D-타르타르산 헤미염의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 하기의 화합물 및 그의 제조 방법을 제공한다.
(±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온은 공지된 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 문헌[Saunders et al., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 24, 1618-9 (1988); Street et al., J. Med. Chem., 33, 2690-7 (1990); 유럽 공개 특허 출원 제307,140 A1호, 동 제414,394 A2호, 미국 특허 제5,217,975호, 동 제5,405,853호, 및 유럽 공개 특허 출원 제239,309 A2호]을 참조할 수 있다. (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온은 양성자성 용매 또는 그의 혼합물, 또는 비양성자성 용매 또는 그의 혼합물중에 라세미 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온과 디-p-톨루오일-L-타르타르산을 배합하여, 침전물이 형성되게 하고, 고체 침전물을 모음으로써 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온으로부터 수득될 수 있다. (1R, 4S) 이성질체, (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온은 유사한 용매 또는 용매 혼합물중에 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온과 디-p-톨루오일-D-타르타르산을 배합하여, 침전물이 형성되게 하고, 고체 침전물을 모음으로써 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온으로부터 수득될 수 있다. (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염 및 그에 상응하는 유리 염기, (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 제조를 위한 반응 절차를 하기의 반응식 I에 도식적으로 나타내었다.
반응식 I은 양성자성 용매 또는 그의 혼합물, 또는 비양성자성 용매 또는 그의 혼합물중에 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온과 디-p-톨루오일-L-타르타르산을 배합하여, 침전물이 형성되게 하고, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염에 해당하는 고체 침전물을 모아 염기로 처리하여 유리 염기를 수득하는 단계를 포함하는, (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온으로부터 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염을 수득하기 위한 방법 및 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온으로부터 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온을 수득하기 위한 방법을 도식적으로 나타낸 것이다. 반응식 II는 디-p-톨루오일-D-타르타르산을 사용하는 상기와 동일한 반응 절차를 나타낸 것으로, 그 절차에 따라 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 디-p-톨루오일-D-타르타르산 헤미염을 침전시키고, 그로부터 유리 염기 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온을 생성시킬 수 있다.
(±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온은 본 발명에 따라 분리될 수 있다. 즉, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 또는 디-p-톨루오일-D-타르타르산으로 선택적으로 결정화시킴으로써 거울상 이성질체를 분리시킬 수 있다. (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온과 디-p-톨루오일-L-타르타르산 또는 디-p-톨루오일-D-타르타르산 중의 하나(둘다는 아님)를 알콜, 에테르, 에스테르, 니트릴, 물과 1종 이상의 알콜과의 혼합물, 또는 상기 언급된 용매의 혼합물과 같은 용매중에서 배합시킬 수 있다. 적당한 알콜의 예로는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로필 알콜, n-부탄올, tert-부탄올 등이 있다. 적당한 에테르의 예로는 디에틸 에테르, tert-부틸메틸 에테르, 테트라히드로푸란 등이 있다. 적당한 에스테르의 예로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, n-부틸 아세테이트 등이 있다. 적당한 니트릴의 예로는 아세토니트릴 등이 있다. 이 용매의 목록은 예시한 것이지 그에 제한되는 것은 아니다.
주어진 용매 혼합물이 적당한지는 각 헤미타르트레이트 염의 시드 결정(seed crystals)의 존재하에서 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온과 특정 디-p-톨루오일타르타르산을 그 용매 혼합물에 첨가함으로써 쉽게 평가할 수 있다. 침전물을 모아 그 양을 중량적으로 측정할 수 있다. 그의 순도는 키랄 흡착제를 사용하여 HPLC로 평가할 수 있다. 이러한 측정법은 당업계의 숙련자에 의해 쉽게 수행된다. 바람직한 순도, 일반적으로는 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 이성질체에 대하여 90%를 초과하는 순도, 및 충분한 양(즉, 용해도가 너무 크지 않는)의 용매 또는 용매 혼합물이 본 명세서에서 사용되는 용어인, "선택적 결정화에 효과적인" 용매 또는 용매 혼합물이다.
일반적으로, 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 (1S, 4R) 이성질체는 디-p-톨루오일-L-타르타르산과 대략 2 대 1 염으로서 용액으로부터 침전된다. 높은 이성질체 순도의 생성물을 수득하기 위해서는 디-p-톨루오일-L-타르타르산을 부족하게 사용하는 것이 바람직하다. 보다 낮은 이성질체 순도가 생성물에서 묵인될 수 있을 경우에는, 추가의 디-p-톨루오일-L-타르타르산을 결정화 시킬 때 사용할 수 있다. 예를 들어, 디-p-톨루오일타르타르산에 대한 화학양론적 양은 바람직한 이성질체의 헤미타르트레이트 형성에 근거하여 계산된다. 즉, 1몰의 라세미 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온은 0.5몰의 (1S, 4R) 이성질체, 또는 0.5몰의 대응물을 포함할 것이다. 헤미타르트레이트가 반응에서 형성되기 때문에, 1몰의 디-p-톨루오일-L-타르타르산은 2몰의 대응물에 해당된다. 따라서, (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 1몰에 대하여, 각각의 헤미타르트레이트를 형성시키는 데 필요한 디-p-톨루오일-L-타르타르산의 화학양론적 양은 0.25몰이다. 그러나, 일반적으로 생성물의 이성질체 순도를 강화시키는 것이 바람직하다. 강화된 이성질체 순도는 각각의 디-p-톨루오일타르타르산을 그의 화학양론적 양의 50% 내지 약 95%, 더욱 바람직하게는 약 70% 내지 90% 사용함으로써 달성될 수 있다. 따라서, (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 라세미 혼합물 1몰을 분리하여 실질적으로 순수한 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 디-p-톨루오일-헤미-(L)-타르트레이트를 단리하기 위해서는, 대략 0.20몰의 디-p-톨루오일-헤미-L-타르타르산이 사용될 수 있다. 유사하게, (1R, 4S) 이성질체를 단리할 경우, 디-p-톨루오일-D-타르타르산이 사용되어, (1R, 4S) 이성질체는 분리제와 2 대 1 염(헤미염;헤미타르트레이트)형태로 침전된다.
헤미타르트레이트 염으로부터 각각의 디-p-톨루오일 타르타르산을 제거하여 각각의 이성질체-고농도 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 유리 염기를 수득하는 것은 당업계의 숙련자들에게 널리 공지되어 있는 방법으로 달성될 수 있거나, 또는 수성 염산과 같은 산성 수성 상, 및 tert-부틸메틸 에테르와 같은 유기 상 사이에 염을 분배시킴으로써 달성될 수 있다. 이어서 산성 수성 상을 농축시키고, 탄산 칼륨, 수산화 나트륨 등과 같은 염기를 첨가함으로써 염기성으로 만들 수 있다. 에틸 아세테이트, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름 등과 같은 적절한 용매로 수성 상을 추출하고 유기 추출액을 증류시켜 용매를 제거하면 농축 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온이 수득된다.
용액으로부터 침전시켜 요구되는 이성질체를 그의 각각의 디-p-톨루오일 헤미타르트레이트 염 형태로 분리한 후, 추가량의 특정 디-p-톨루오일타르타르산을 모액에 첨가하고 추가량의 헤미염이 침전되기 충분한 온도로 냉각시킴으로써 다소 덜 순수한 두번째 결정을 모을 수 있다. 일반적으로, 상기의 온도는 첫번째 침전(결정화)시킬 때의 온도보다 낮다. 두 침전은 요구되는 이성질체적으로 순수한 생성물의 시드 결정을 첨가하면 유리하게 촉진된다.
침전되지 않은 이성질체를 단리하는 것이 바람직할 경우, 디-p-톨루오일타르타르산의 필요양을 용액에 첨가하여 첨전물을 상기와 같이 모을 수 있다. 예를 들어, 디-p-톨루오일-L-타르타르산을 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온에 첨가하여 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 디-p-톨루오일-L-헤미타르트레이트를 첨전시킨 후, 두번째의 다소 덜 순수한 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온을 회수하기 위하여 추가량의 디-p-톨루오일-L-타르타르산을 첨가할 수 있다. 이어서, (1R, 4S) 이성질체가 다량인 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온을 당업계의 숙련자들에게 널리 공지된 방법으로 모액으로부터 단리시킬 수 있다.
좀더 정제하기 위하여 바람직한 이성질체의 농도가 강화된 혼합물을 배합하는 것이 전적으로 가능하며, 바람직하다. 예를 들어, 이성질체 순도가 90% 미만으로 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 헤미타르트레이트를 포함하는 혼합물을 배합하고 재결정시키거나, 또는 각각의 유리 염기로 전환시키고, 디-p-톨루오일-L-타르타르산으로 재침전시켜 일반적으로는 95%를 초과하는 고순도의 헤미타르트레이트를 수득할 수 있다. 모액은 여전히 잔류한 (1S, 4R)-이성질체를 포함하고 있어, 다른 유사한 모액 분액과 추가의 정제를 위해 배합할 수 있다. 이런 방식으로, 고가의 출발 물질을 경제적인 형태로 보존할 수 있다. 디-p-톨루오일-L-타르타르산 및 디-p-톨루오일-D-타르타르산 분리제는 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 유리 염기를 유리시킨 후 자체로 분리되고, 종래의 기술로 정제될 수 있다.
본 발명자들은 (L) 및 (D) 디-p-톨루오일타르트르산을 사용하면 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온을 (1S, 4R) 및 (1R, 4S) 이성질체로 상기와 같이 효과적으로 분리된다는 것에 매우 놀랐다. 단지 1몰의 분리제를 사용하여 2몰의 1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온이 분리되는, 각각의 헤미타르트레이트가 형성된다는 것에 훨씬 더 놀랐다. 이 방법은 효과적일 뿐만 아니라, 가장 중요하게는, 저온, 잠재적으로 위험한 산화 반응, 또는 삼산화 크롬과 같은 환경적으로 문제가 되는 발암성 산화제의 사용이 모두 필요없이, 공업적인 규모의 양으로 실시될 수 있다.
본 발명의 방법은 저장시 안정한 염 형태로 요구되는 이성질체를 단리할 수 있게 한다. 따라서, 또한 본 발명에 의하여 하기의 신규 화합물이 제공된다.
본 발명의 방법의 화합물은 수화물 또는 용매화물의 형태로 존재할 수 있거나 단리될 수 있을 뿐만 아니라, 헤미타르트레이트 그 자체, 및 본 발명의 범위 내라고 생각되는 모든 화합물이 포함된다.
하기의 실시예는 본 발명의 특정 실시양태를 예시하려는 의도이며, 어느 방식으로든, 청구항을 포함하는 명세서의 범위를 제한하려는 의도는 아니다.
<실시예 1>
(1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염의 형성
디-p-톨루오일-L-타르타르산(20.0kg, 51.8mol)을 아세토니트릴(55kg)중에 용해시키고 교반하면서 40 내지 43℃로 가열하였다. (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염의 시드 결정(0.1kg)을 첨가하였다. (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온(에틸 아세테이트 26.1kg중에 용해된 28.8kg, 259mol)을 아세토니트릴(115kg)중에 용해시키고 40 내지 43℃로 가열하였다. (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 용액을 디-p-톨루오일-L-타르타르산 용액에 2시간 동안 첨가하였다. 혼합물을 1시간 동안 20 내지 25℃로 냉각시켰다. 고체 생성물을 여과시켜 모으고 차가운 아세토니트릴(40kg)로 세척하였다. 생성물을 40 내지 45℃, 감압(2 mmHg)하에서 21 내지 22시간 동안 건조시켜 27.0kg의 생성물을 수득하였다.
키랄 HPLC: (Chiralpak AD(Chiral Technologies, Inc. 제품, 미국 펜실바니아주 엑톤 소재) 헥산/IPA/DEA, 70:30:0.1(용액 농도; 디에틸아민 5방울이 포함된 약 5mL의 이소프로필 알콜중에 용해되어 있는 약 40mg의 시료)) 거울상 이성질체 순도 97.2% (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온.
1H-NMR(DMSO, 200MHz): δ 9.6(s(broad), 1H), 7.87(d, 2H, J=8.1Hz), 7.35(d, 2H, J=8.1Hz), 5.69(s, 1H), 3.28-2.99(m, 4H), 2.92-2.81(m, 3H), 2.38(s, 3H), 2.19-2.02(m, 1H), 1.71-1.58(m, 1H).
13C-NMR(DMSO, 50MHz): δ 213.2, 168.5, 164.8, 143.8, 129.3, 129.2, 126.7, 72.4, 62.1, 58.0, 50.9, 47.4, 24.2, 21.1.
IR(KBr): 700.0, 757.9, 1112.7, 1128.2, 1172.5, 1268.9, 1342.2, 1612.2, 1718.3, 1772.3, 2989.1, 3008.4 cm-1.
추가의 물질을 하기 절차에 의해 여액으로부터 수득할 수 있다.
디-p-톨루오일-L-타르타르산(7.5kg, 19mol)을 20 내지 25℃에서 아세토니트릴(7.5kg)중에 용해시켰다. 디-p-톨루오일-L-타르타르산 용액을 아세토니트릴 여액에 첨가하였다. (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염의 시드 결정(0.05kg)을 첨가하였다. 혼합물을 0 내지 5℃로 냉각시키고 1 내지 2시간 동안 교반시켰다. 고체를 여과하여 모으고 차가운 아세토니트릴(20kg)로 세척하였다. 고체를 40 내지 45℃, 감압(4 mmHg)하에서 19시간 동안 건조시켜 6.1kg의 조 생성물을 수득하였다. 키랄 HPLC: 91.1% (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온. 조 생성물(6.1kg, 20mol)을 메탄올(6.1kg)중에 용해시켜 20 내지 25℃에서 이소프로필 알콜(45L)과 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염 시드 결정(0.04kg)의 혼합물에 첨가하였다. 혼합물을 1시간 동안 20 내지 25℃에서 교반시켰다. 고체를 여과시켜 모으고 이소프로필 알콜(15L)로 세척하였다. 생성물을 40 내지 45℃, 감압(3 mmHg)하에서 20 내지 21시간 동안 건조시켜 4.6kg의 생성물을 수득하였다. 키랄 HPLC: 98.4% (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온.
<실시예 2>
(1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염의 형성
(±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온(15g, 135mmol)을 아세토니트릴(60g)중에 용해시켰다. 용액을 40 내지 43℃로 가열하였다. (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염의 시드 결정을 첨가하였다. 아세토니트릴(29g)중에 용해되어 있는 디-p-톨루오일-L-타르타르산(10.4g, 34mmol)을 2.25시간 동안 적가하였다. 혼합물을 25℃로 냉각시켰다. 혼합물을 여과하고 아세토니트릴(30g, 23℃)로 세척하였다. 고체를 60℃, 감압하에서 건조시켜 백색 고체로서 13.48g의 생성물을 수득하였다. 키랄 HPLC: 98.3% (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온.
<실시예 3>
(1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 형성
(1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염(14.3g, 0.047mol)을 tert-부틸메틸에테르(200g)중에 넣고 1몰의 수성 염산 용액(130mL)으로 추출하였다. 수성 추출액을 70℃에서 감압하에서 농축시켰다. 에틸 아세테이트(30g) 및 포화 수성 탄산 칼륨(7g)을 첨가하였다. 층을 분리시키고 수성층을 에틸 아세테이트(20g)로 추출하였다. 두 에틸 아세테이트 용액을 합하고 용매를 22℃, 감압하에서 제거하여 3.4g의 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온을 수득하였다. HPLC: (Zorbax 300-SCX(MAC-MOD Analytical, Inc. 제품, 미국 펜실바니아주 채즈 포드 소재) 0.03 몰 KH2PO4(H3PO4로 pH를 2.5로 조정)/메탄올, 1:1) 순도 96%.
<실시예 4>
(1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-D-타르타르산 헤미염의 형성
(±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온(15g, 135mmol)을 아세토니트릴(대략 60g)중에 용해시켰다. 용액을 40 내지 43℃로 가열하였다. (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-D-타르타르산 헤미염의 시드 결정을 첨가하였다. 아세토니트릴(대략 29g)중에 용해되어 있는 디-p-톨루오일-D-타르타르산(10.4g, 34mmol)을 적가하였다. 혼합물을 25℃로 냉각시켰다. 혼합물을 여과하고 고체를 아세토니트릴로 세척하였다. 고체를 감압하에서 건조시켜 백색 고체로서 생성물을 수득하였다.
<실시예 5>
(1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 형성
(1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염(14.3g, 0.047mol)을 tert-부틸메틸에테르(대략 200g)중에 넣고 1몰의 수성 염산 용액(대략 130mL)으로 추출하였다. 수성 추출액을 감압하에서 농축시켰다. 에틸 아세테이트(대략 30g) 및 포화 수성 탄산 칼륨(대략 7g)을 첨가하였다. 층을 분리시키고 수성층을 에틸 아세테이트(대략 20g)로 추출하였다. 두 에틸 아세테이트 용액을 합하고 용매를 감압하에서 제거하여 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온을 수득하였다.
<실시예 6>
(4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, O-[3-(3-메톡시페닐)-2-프로피닐)옥심의 형성
분리된 헤미타르트레이트 염의 유용성에 대해 이 실시예에서 설명한다. (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염(4.57g) 및 O-(m-메톡시페닐프로파르길)-히드록시아민 옥실레이트(3.26g)를 디메틸술폭사이드(DMSO)(20mL)중에 용해시켰다. 트리에틸아민(7.0g)을 20℃에서 첨가하였다. 실온에서 하루 방치한 후, 추가의 O-(m-메톡시페닐프로파르길)-히드록시아민 옥실레이트(0.56g) 및 트리에틸아민(1.2g)을 첨가하였다. 다시 실온에서 6일 방치한 후, 추가의 O-(m-메톡시페닐프로파르길)-히드록시아민 옥실레이트(0.76g) 및 트리에틸아민(2g)을 첨가하였다. 실온에서 하루 방치한 후, 혼합물을 1½시간 동안 60 내지 70℃로 가열하였다. 대략 35g 중량의 균일 용액이 수득될 때까지 감압하에서 증류시켜 혼합물의 부피를 감소시켰다. 혼합물을 물(10mL), 포화 수성 중탄산 나트륨 용액(30mL) 및 tert-부틸메틸에테르(30mL)와 배합하였다. 혼합물을 여과하고 상을 분리시켰다. 수성 상을 tert-부틸메틸에테르(3 X 50mL)로 추출하였다. tert-부틸메틸에테르 추출액을 합하고 용매를 감압하에서 제거하여 (4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, O-[3-(3-메톡시페닐)-2-프로피닐]옥심(4.33g)을 E 및 Z 이성질체의 혼합물로서 수득하였다. 오일을 tert-부틸메틸에테르(25mL)중에 용해시키고 수성 시트르산(1 X 20mL, 및 0.33M의 1 X 10mL)으로 추출하였다. 수성 추출액을 합하고 pH를 중탄산 나트륨으로 8.5로 조정하였다. 수성 혼합물을 tert-부틸메틸에테르(2 X 25mL)로 추출하였다. tert-부틸메틸에테르 추출물을 합하고 물(10mL)로 추출하였다. 유기 상을 40 내지 48℃, 감압하에서 농축시켜 (4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, O-[3-(3-메톡시페닐)-2-프로피닐]옥심 3.52g을 수득하였다. HPLC: (Zorbax SB-CN(MAC-MOD Analytical, Inc. 제품, 미국 펜실바니아주 채즈 포드 소재) 0.05 몰 트리에틸아민(H3PO4로 pH를 3으로 조정)/아세토니트릴/메탄올, 8:1:1) 순도 98%(E 및 Z 이성질체의 39:61 혼합물로서 면적비로 구함), 디-p-톨루오일-L-타르타르산 함량 < 0.05%.
실시예 6에서 유리 염기의 단리가 전혀 필요없는 각각의 헤미타르트레이트 염의 유용성을 설명하였다. 실시예 6 특히 Z-이성질체의 생성물은 항무스카린 활성을 나타낸다고 공지되어 있다.
(1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온/디-p-톨루오일-L-타르타르산, 및 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온/디-p-톨루오일-D-타르타르산의 짝 화합물에 대해 청구항에서 사용되는 "둘 다가 아닌 실질적으로 하나(substantially one but not both)"라는 용어는 다른 화합물 짝이 없는 것이 아니라 우세하게 한 화합물 짝이 포함되는 분리가능한 혼합물을 의미한다. 이 용어는 분리가능한 혼합물이 다른 화합물 짝이 없는 단순한 의미가 아니라, 다른 화합물 짝이 존재할 경우, 바람직한 디-p-톨루오일타르트레이트 헤미염이 다량 함유된 침전물을 수득하는 데 방해가 되지 않는 농도의 양으로 존재한다는 것을 의미한다. 이성질체/디-p-톨루오일타르타르산 짝의 묵인 될만한 "바람직하지 못한 양"이란 용어는 또한 "비농축 방해 양(non-enrichment interfering amount)"으로 표현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "실질적으로 거울상 이성질체적으로 순수한(substantially enantiomerically pure)" 및 유사한 용어는 당업계의 숙련자에겐 이해되는 용어이다. 실질적으로 거울상 이성질체적 순도란 해당되는 이성질체에 대해 90% 초과, 더욱 바람직하게는 95% 초과, 가장 바람직하게는 98%를 초과하는 순도이다.
본 발명을 충분히 설명하였으므로, 본 명세서에서 설명한 바와 같이 본 발명의 취지 또는 범위를 벗어남없이 많은 변형 및 개조를 할 수 있다는 것을 당업자는 알 것이다.

Claims (19)

  1. a) 1종 이상의 양성자성 및(또는) 비양성자성 용매를 포함하는 선택적 결정화에 효과적인 용매중에 (1R, 4S)- 및 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 혼합물을 용해시켜 분리가능한 혼합물을 형성시키고,
    b) b)i) (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 및 디-p-톨루오일-L-타르타르산의 화합물 짝, 또는 b)ii) (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온 및 디-p-톨루오일-D-타르타르산의 화합물 짝이 둘 다가 아닌 실질적으로 하나(substantially one but not both)가 상기의 분리가능한 혼합물에 존재하도록 디-p-톨루오일타르타르산 이성질체를 분리가능한 혼합물과 배합하고,
    c) c)i) (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염, 또는 c)ii) (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-D-타르타르산 헤미염을 포함하는 침전물이 형성하게 하고, 상기의 분리가능한 혼합물의 모액으로부터 침전물을 분리하는 단계를 포함하고,
    c)i)를 포함하는 침전물은 분리가능한 혼합물이 b)i)를 포함할 때 수득되고, c)ii)를 포함하는 침전물은 분리가능한 혼합물이 b)ii)를 포함할 때 수득되며,
    헤미염이 (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 요구되는 이성질체에 대해 농축된 이성질체 순도를 가지는, (±)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 요구되는 (1R, 4S) 또는 (1S, 4R) 이성질체 중 어느 하나의 분리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나의 요구되는 이성질체가 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온이고, 상기 디-p-톨루오일타르타르산이 디-p-톨루오일-L-타르타르산이며, 상기 침전물이 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염을 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하나의 요구되는 이성질체가 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온이고, 상기 디-p-톨루오일타르타르산이 디-p-톨루오일-L-타르타르산이며, 상기 침전물이 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-D-타르타르산 헤미염을 포함하는 것인 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 디-p-톨루오일-L-타르타르산을, 분리가능한 혼합물내에 포함된 (1S, 4R) 이성질체의 양으로부터 헤미염으로서 계산된 화학양론적 양의 약 50% 내지 약 100%의 양으로, 분리가능한 혼합물과 배합하는 것인 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 디-p-톨루오일-L-타르타르산을, 분리가능한 혼합물내에 포함된 (1S, 4R) 이성질체의 양으로부터 헤미염으로서 계산된 화학양론적 양의 약 70% 내지 약 90%의 양으로, 분리가능한 혼합물과 배합하는 것인 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 디-p-톨루오일-D-타르타르산을, 분리가능한 혼합물내에 포함된 (1R, 4S) 이성질체의 양으로부터 헤미염으로서 계산된 화학양론적 양의 약 50% 내지 약 100%의 양으로, 분리가능한 혼합물과 배합하는 것인 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 디-p-톨루오일-D-타르타르산을, 분리가능한 혼합물내에 포함된 (1R, 4S) 이성질체의 양으로부터 헤미염으로서 계산된 화학양론적 양의 약 70% 내지 약 90%의 양으로, 분리가능한 혼합물과 배합하는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 선택적 결정화 용매가 1종 이상의 알콜 용매, 에테르 용매, 에스테르 용매, 및 니트릴 용매를 포함하는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 선택적 결정화 용매가 아세토니트릴, 에틸 아세테이트 및 이소프로필 알콜을 포함하는 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  10. a) 1종 이상의 양성자성 및(또는) 비양성자성 용매를 포함하는 선택적 결정화에 유효한 용매중에 (1R, 4S)- 및 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 혼합물을 용해시켜 분리가능한 혼합물을 형성시키고,
    b) 디-p-톨루오일-L-타르타르산을 분리가능한 혼합물과 배합하고,
    c) 분리가능한 혼합물내에 초기에 존재하는 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 비율에 대해 강화된 이성질체 순도를 가진 헤미염인, (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-L-타르타르산 헤미염을 포함하는 침전물이 형성하도록 하고, 분리가능한 혼합물의 모액으로부터 침전물을 분리하는 단계를 포함하는, (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 분리 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 디-p-톨루오일-L-타르타르산을, 분리가능한 혼합물내에 포함된 (1S, 4R) 이성질체의 양으로부터 헤미염으로서 계산된 화학양론적 양의 약 50% 내지 약 100%의 양으로, 분리가능한 혼합물과 배합하는 것인 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 디-p-톨루오일-L-타르타르산을, 분리가능한 혼합물내에 포함된 (1S, 4R) 이성질체의 양으로부터 헤미염으로서 계산된 화학양론적 양의 약 70% 내지 약 90%의 양으로, 분리가능한 혼합물과 배합하는 것인 방법.
  13. a) 1종 이상의 양성자성 및(또는) 비양성자성 용매를 포함하는 선택적 결정화에 유효한 용매중에 (1R, 4S)- 및 (1S, 4R)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 혼합물을 용해시켜 분리가능한 혼합물을 형성시키고,
    b) 디-p-톨루오일-D-타르타르산을 분리가능한 혼합물과 배합하고,
    c) 분리가능한 혼합물내에 초기에 존재하는 (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 비율에 대해 강화된 이성질체 순도를 가진 헤미염인, (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온, 디-p-톨루오일-D-타르타르산 헤미염을 포함하는 침전물이 형성하도록 하고, 분리가능한 혼합물의 모액으로부터 침전물을 분리하는 단계를 포함하는, (1R, 4S)-1-아자비시클로[2,2,1]헵탄-3-온의 분리 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 디-p-톨루오일-D-타르타르산을, 분리가능한 혼합물내에 포함된 (1R, 4S) 이성질체의 양으로부터 헤미염으로서 계산된 화학양론적 양의 약 50% 내지 약 100%의 양으로, 분리가능한 혼합물과 배합하는 것인 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 디-p-톨루오일-D-타르타르산을, 분리가능한 혼합물내에 포함된 (1R, 4S) 이성질체의 양으로부터 헤미염으로서 계산된 화학양론적 양의 약 70% 내지 약 90%의 양으로, 분리가능한 혼합물과 배합하는 것인 방법.
  16. 화합물을 포함하는 조성물.
  17. 화합물을 포함하는 조성물.
  18. 제16항의 화합물의 수화물, 용매화물 및 그의 혼합물을 포함하는 조성물.
  19. 제17항의 화합물의 수화물, 용매화물 및 그의 혼합물을 포함하는 조성물.
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