KR940007307B1 - 1-사이클로프로필-7-클로로-6-플루오로-1,4-디하이드로-4-옥소퀴놀린-3-카복실산의 제조방법 - Google Patents

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Description

1-사이클로프로필-7-클로로-6-플루오로-1,4-디하이드로-4-옥소퀴놀린-3-카복실산의 제조방법
본 발명은 하기 구조식(I)의 1-시이클로프로필-7-클로로-6-플루오로-1,4-디하이드로-4-옥소퀴놀린-3-카복실산의 제조방법에 관한 것이다.
Figure kpo00001
상기 화합물은 하기 일반식(II)의 각종 1-사이클로프로필-7-피페라지노-6-플루오로-1,4-디하이드로-4-옥소퀴놀린-3-카복실산의 제조를 위한 및 종류의 공지된 경로에서의 중요한 중간체이다.
Figure kpo00002
상기식에서, R은 수소이거나 단쇄 알킬 그룹일 수 있다.
일반식(II)의 산은 그람-양성 및 그람-음성 박테리아에 의한 질병의 치료를 위한 인체 및 수의약품 모두에 유용한 잘 공지된 항균 활성을 갖는 화합물이다.
따라서, 예를들면, 일반식(I)의 산과 피페라진과의 반응이 특허원 제DE 3,142,854호에 기술된 바와 같은 일반명이 사이플록산[R이 H인 일반식[II] 화합물]인 항균성 화합물을 제공하고, 동일한 산과 N-에틸피페라진과의 반응은 독일연방공화국 문헌[Liebigs Ann. Chem. 29-37(1987)]에 기술된 바와 같은, 엔로플록신[R이 CH2CH3인 일반식(II) 화합물]으로서 공지된 다른 항균성 화합물을 제공한다는 사실이 공지되어 있다.
따라서 산업적인 관점에서 편리한 일반식(I)의 화합물의 제조방법이 매우 중요하다. 일반식(I)의 퀴놀론-3-카복실산의 제조를 위한 각종 방법이 과학문헌에 기재되어 있다. 그들중의 한가지 방법에서, 산은 일반식(III)[참조예; 유럽 특허 공개공보 제121,727호 또는 미합중국 특허 제4,670,444호]의 2,4-디클로로-5-플루오로벤조일 클로라이드로부터 출발하여 6단계의 합성 순서에 의해 제조된다.
Figure kpo00003
다른 방법에서, 일반식(I)의 산은 3단계 전환 경로의 일반식(III)의 산클로라이드와 에틸3-사이클로프로필아미노아크릴레이트와의 초기 축합에 의해 제조되거나[참고예; Liebigs Ann. Chem. 29-37(1987)] ; 다른 4단계 경로의 알킬 3-디알킬아미노아크릴레이트와의 축합(참고예 ; 제DE 3,502,935호)에 의해 제조된다.
두가지 공정에서, 일반식(III)의 산클로라이드와 상기 언급된 3-아미노아크릴산 유도체 둘다는 경우에 따라 비교적 긴 연속 합성에 의해 수행되는 일반식(I)산의 제조에 의해 비교적 간단한 생성물로부터 제조되어 전체적으로 적절한 화학 수율을 갖도록 하여야 한다.
보다 근래의 화학 문헌에는 복잡한 10단계 순서로, 메타플루오로톨루엔으로부터 전체 수율 10%의 일반식(I)의 산을 제조하는 새로운 방법이 기재되어 있다[참고예; J. Heterocyclic Chem,24, 181(1987)].
본 발명자들은 본 발명에 이르러 하기의 반응도식으로 나타낼 수 있는 일반식(I)화합물의 제조를 위한 신규한 방법을 밝혀내었다:
Figure kpo00004
Figure kpo00005
다시 말해서, 본 발명의 방법은 일반식(I)의 퀴놀론-3-카복실산이 일반식(Ⅳ)의 3-아세틸-1-사이클로프로필-7-클로로-6-플루오로-1,4-디하이드로-4-옥소퀴놀린의 산화에 의해 제조됨을 특징으로 한다.
Figure kpo00006
본 발명에 따른 방법의 바람직한 양태에서 일반식(Ⅳ)의 화합물을 40중량% 내지 65중량% 농도의 수성질산중에서, 예를들면 8내지 48시간동안 70℃내지 100℃ 온도로 가열하여 산화시킨다. 반응 혼합물을 물로 희석하면 통상적으로 충분하게 순수한 일반식(Ⅰ)의 산이 제공된다. 그러나, 특별한 경우에, 언급된 화합물은 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 또는 2-메톡시에탄올과 같은 저분자량의 알콜중에서 비점까지 가열하고, 냉각시킨 다음 여과함으로써 정제할 수 있다.
신규한 방법에서의 출발물질, 즉 일반식(Ⅳ) 화합물은 스페인왕국 특허원 제8901945호에 기술된 방법에 의해서 제조된다. 이 특허에 따르면 화합물은 과학문헌[Zh. Obshch. Khim.,32, 3131(1962), C.A.58,11243]에 공지된 화합물인 일반식(Ⅴ)의 2,3-디클로로-5-플루오로아세토페논으로부터 4단계 순서에 의해 제조되며 시판품 2,4-디클로로플루오로벤젠의 프라이델-크라프트(Friedel-Crafts) 아실화에 의해 용이하게 제조된다.
이러한 반응 순서는 다음과 같은 반응도식으로 나타낼 수 있다.
Figure kpo00007
Figure kpo00008
이러한 합성 순서에 따라 일반식(Ⅴ)의 아세토페논을 에틸 아세테이트 또는 아세트산과 과량의 삼불화 붕소 또는 이의 착화합물의 존재하에서, 10℃ 내지 80℃의 온도에서 및 3 내지 30시간동안 과량의 아세트산 무수물을 사용하여 아실화시켜 우수한 수율의 일반식(Ⅵ)의 1-(2,4-디클로로-5-플루오로페닐)-1,3-부타디엔을 제조한다. 본 발명에 따라 아세트산 무수물은 일반식(Ⅴ)의 화합물의 몰당 2 내지 4몰 과량으로 존재하고 삼불화 붕소는 일반식(Ⅴ) 화합물의 몰당 3 내지 6몰 과량으로 존재하는 것이 바람직하다.
출발물질의 제조중의 두번째 단계, 즉, 과량의 아세트산 무수물의 존재하의 과량의 트리메틸 오르토포르메이트와 일반식(Ⅵ) 부탄디온의 축합은 혼합물을 1내지 3시간동안 환류온도에서 초기에 수행한 후에, 보다 휘발성인 반응 부산물을 증류에 의해 제거한다음, 혼합물을 110℃ 내지 150℃의 온도에서 30분 내지 3시간동안 유지시킨다. 트리메틸 오르토포르메이트는 바람직하게는 일반식(Ⅵ)중간체의 몰당 1 내지 2몰 과량으로 존재하고 아세트산 무수물은 일반식(Ⅵ) 중간체의 몰당 2 내지 3몰 과량으로 존재하며, 아세트산 무수물의 몰량은 적어도 축합물중의 다른 두개 성분의 합계이다.
잔류하는 휘발성 물질 및 과량의 반응물의 진공하에서의 증발후에 일반식(Ⅶ)의 에놀메틸에테르를 수득한 다음, 후속 정제없이, 다음 단계에서 0℃ 내지 50℃의 온도에서 및 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 벤젠, 톨루엔등과 같은 불활성 용매중에서 30분 내지 2시간동안 사이클로프로필아민과 반응시켜 우수한 일반식(Ⅷ)의 에니미논을 수득한다.
최종적으로, 본 발명의 방법의 출발물질을 수득하기 위한 일반식(Ⅷ)의 에나미논의 폐환반응은 탄산칼륨, 탄산나트륨, 나트륨 메톡사이드, 칼륨 3급-부톡사이드 또는 수소화나트륨과 같은 염기의 존재하에서, 80℃ 내지 180℃의 온도에서 및 1 내지 5시간의 반응시간동안
Figure kpo00009
-디메틸포름아미드,
Figure kpo00010
-디메틸아세트아미드 또는 디메틸설폭사이드와 같은 높은 유전율을 갖는 고비점 유기 용매중에서의 가열에 의해 수행된다. 폐환반응은
Figure kpo00011
-디메틸포름아미드중에서, 염기로서 탄산칼륨을 사용하여 120℃ 내지 150℃의 온도에서 2 내지 3시간동안 수행하는 것이 바람직하다. 이 방법에서 일반식(Ⅳ) 출발물질은 냉각, 여과 및 물을 사용한 세척에 의해 우수한 수율로 분리시킨다.
상기의 내용을 이해하는 것을 돕기 위해서, 본 발명의 방법에 대한 비제한적인 실시예를 하기에 제시한다.
[실시예 1]
1-(2,4-디클로로-5-플루오로페닐)-1,3-부탄디온(Ⅵ)의 제조
2,4-디클로로-5-플루오로아세토페논(Ⅴ) 31.05g(0.15몰)을 실온에서 아세트산중의 삼불화붕소의 40중량% 용액(BF3-2CH3COOH 착화합물 112.7g(0.6몰)에 가한다. 용액을 실온에서 1시간동안 교반하고 아세트산 무수물 45.9g(0.45몰)을 10분에 걸쳐서 가한다. 용액을 40℃에서 8시간동안 가열한 다음 실온에서 추가로 16시간동안 교반한다. 결정성 현탁액을 불활성 대기하에서 여과한 다음 잘 따라 버린다. 이불화붕소 착화합물(Ⅵ) 약 46g을 수득한다. 습윤 고체를 물 675ml중의 아세트산 나트륨 무수물 73.8g의 용액위에 붓고 혼합물을 환류하에서 90분동안 가열한다. n-헥산(200,120 및 100ml)으로 3회 추출한후 유기 추출물을 포화중탄산나트륨 용액 150ml로 세척한다. 이어서 무수 황산나트륨을 사용하여 건조시키고, 여과한후 증발에 의해 용매를 제거하여 일반식(Ⅵ) 화합물 24.7g을 수득한다.
실온에서 5일후에, 반응 모액은 주분획과 동일한 방법으로 처리하는 경우에, 표제 화합물을 3.8g 더 제공하는 이불화붕소 착화합물(Ⅵ) 6.65g을 더 침적시켜 흰색을 띤 핑크색 고체 형태의 화합물(Ⅵ) 28.5g(수율 : 76%)을 제공한다.
스펙트럼 데이타는 일반식(Ⅵ) 화합물이 고체 상태와 용액 상태의 2가지로 완벽하게 에놀라이즈됨을 보여준다.
IR(KBr) : 1610㎝-1(C=0, 에놀성 형태)
NMR(CCI4,60MHz) : 2.07(단일선, 3H,CH3CO), 5.76(단일선, 1H=CH), 7.13(이중선, 1H,JHF오르토=9Hz, Ar-H), 7.5(단일선, 1H,JHF메타=6Hz,Ar-H), 15.5(넓은 밴드, 1H,0H).
샘플을 68 내지 69℃에서 용융된 n-헥산으로부터 결정하시킨다.
[실시예 2]
3-(2,4-디클로로-5-플루오로벤조일)-4-메톡시-3-부텐-2-온(Ⅶ)제조
1-(2,4-디클로로-5-플루오로페닐)-1,3-부탄디온 23g(92.3밀리몰), 트리메틸 오르토포르메이트 14.7g(138.5밀리몰) 및 아세트산 무수물 23.6g(231밀리몰)을 환저 3구 플라스크중에 넣는다. 혼합물을 환류하에서 2시간동안 가열한다. 메틸 아세테이트 및 아세트산의 혼합물을 130℃의 초기온도가 얻어질때까지 증류시킨다. 이 온도를 1시간동안 유지시킨 다음, 가열중지하고 진공(1 내지 2mmHg)을 적용하여 잔류성 휘발물질을 제거한다. 암갈색 오일 형태의 표제 화합물 26.1g(수율 97%)을 수득하여, 정제하지 않고 다음 단계에 사용한다.
[실시예 3]
4-(사이클로프로필아미노)-3-(2,4-디클로로-5-플루오로벤조일)-3-부텐-2-온(Ⅷ)의 제조
상기 단계에서 수득한 오일(26.1g,89.6밀리몰)을 메탄올 50ml중에 용해시킨다. 용액을 5℃로 냉각시킨 다음 사이클로프로필아민 5.4g(94.5밀리몰)을 온도가 15℃를 넘지 않도록 적가한다. 결정성 현탁액을 실온에서 1시간동안 교반한다. 0℃로 냉각시킨 다음 30분동안 유지시킨다. 여과하고 차가운 메탄올 10ml로 세척한 다음 공기 환류하에서 건조시킨다. 융점이 122 내지 124℃인 결정성 고체 21.5g(수율 76%)을 수득한다.
IR(KBr) : 1640㎝-1(C=0)
NMR(CDCI3,60MHz) : 0.55-1.1(다중선, 4H,CH2CH2), 2.40(단일선, 3H,CH3CO), 2.5-2.9(다중선, 1H,CH), 6.81(이중선, 1H,JHF오르토=8.5Hz, Ar-H), 6.91 및 7.14(단일선, 1H,=CH 이성체 E 및 Z), 7.16(이중선, 1H,JHF메타=6Hz,Ar-H).
[실시예 4]
3-아세틸-1-사이클로프로필-7-클로로-6-플루오로-1,4-디하이드로-4-옥소퀴놀린(Ⅳ)의 제조
일반식(Ⅷ) 화합물 36g(113.8밀리몰), 분말화된 무수 탄산칼륨 17.4g(126밀리몰) 및
Figure kpo00012
-디메틸포름아미드 110ml의 혼합물을 교반하고 130℃에서 2시간동안 가열한다. 혼합물을 실온으로 냉각시킨 다음 물 32ml를 적가한다. 현탁액을 15℃로 냉각시킨 다음 여과한다. 습윤 고체(58g)를 물 200ml중에 현탁시키고 실온에서 15분동안 교반한다. 다시 여과한 다음 물 50ml로 세척한다. 기중에서 건조시켜 융점이 177 내지 179℃인 갈색 고체 형태의 표제 화합물 27g(수율 85%)을 수득한다.
IR(KBr) : 1660㎝-1(C=0)
1660㎝-1(C=0 퀴놀론)
1660㎝-1및 1590 -1(C=C 및 방향족)
NMR(CDCI3,60MHz) : 1.0-1.5(다중선, 4H,CH2CH2), 2.60(단일선, 3H, CH3CO), 3.0-3.5(다중선, 1H,CH), 7.70(이중선, 1H,JHF메타=5.5Hz,Ar-H), 7.78(이중선, 1H,JHF오르토=8Hz, Ar-H), 8.19(단일선, 1H,=CH).
[실시예 5]
1-사이클로프로필-7-클로로-6-플루오로-1,4-디하이드로-4-옥소퀴놀린-3-카복실산(I)의 제조
60중량% 질산200ml중의 일반식(Ⅳ) 화합물 20g(71.5밀리몰)의 현탁액을 80℃로 서서히 가열한다. 혼합물을 온화한 기류하에서 24시간동안 80 내지 85℃에서 유지시켜 형성된 질소 산화물을 제거한다. 50℃로 냉각시킨 다음 물 1200ml로 희석한다. 침전물을 여과에 의해 제거하고, 물로 세척한 다음 기류하에서 건조시킨다. 융점이 233 내지 241℃인 고체 형태의 일반식(I)의 산 17.8g(수율 88%)을 수득한다.
상기 고체는 메탄올 400ml의 존재하에서 환류로 15분동안 가열함으로써 정제할 수 있다. 실온으로 냉각시킨 다음, 5℃로 10분동안 냉각시킨다. 여과하고 기류하에서 건조시킨다. 융점이 243 내지 245℃인 백색고체 형태의 표제 화합물 15.3g을 회수한다.
IR(KBr) : 1720㎝-1(C=0, 산)
NMR(DMSO-d6,80MHz) : 1.05-1.45(다중선, 4H,CH2CH2), 3.7-4.0(다중선, 1H, CH), 8.11(이중선, 1H,JHF, 오르토=9Hz, Ar-H), 8.43(이중선, 1H,JHF메타=5,5Hz,Ar-H), 8.72(단일선, 1H,=CH), 13.2-14.8(넓은 밴드, 1H,OH).

Claims (7)

  1. 하기 일반식(I)의 1-사이클로프로필-7-클로로-6-플루오로-1,4-디하이드로-4-옥소퀴놀린-3-카복실산의 제조방법에 있어서, 일반식(Ⅳ)으로 표시되는 3-아세틸-1-사이클로프로필-7-클로로-6-플루오로-1,4-디하이드로-4-옥소퀴놀린을 농도가 40중량% 내지 65중량%인 수정질산 중에서 8시간 내지 48시간동안 70 내지 100℃ 온도로 가열하여 산화사켜 다음 일반식(I)으로 표시되는 화합물을 수득함을 특징으로 하는 일반식(I)으로 표시되는 화합물의 제조방법.
    Figure kpo00013
  2. 제 1항에 있어서, 일반식 (I)의 산을 저분자량의 알콜, 특히 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 또는 2-메톡시 에탄올 중에서 비점까지 가열하고, 냉각시킨 다음 여과에 의해 정제함을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 일반식(Ⅳ) 화합물을 일반식(Ⅴ)의 2.4-디클로-5-플루오로아세토페논을 과량의 삼불화 붕소 또는 에틸아세테이트 또는 아세트산과 이들의 착화합물의 존재하에서 과량의 아세트산 무수물을 사용하여 아실화시켜, 일반식(Ⅳ)의 부탄디온을 수득하고, 과량의 아세트산 무수물의 존재하에서 과량의 트리메틸 오르토포르메이트로 축합시켜 일반식(Ⅶ)의 에놀 메틸 에테르를 수득하고, 사이클로프로필아민을 첨가하여 일반식(Ⅷ)의 에나미논을 수득한 다음, 높은 유전율 및 높은 비점을 갖는 유기 용매와 염기의 존재하에서 가열하여 폐환시키는 제조방법.
    Figure kpo00014
    Figure kpo00015
  4. 제 3항에 있어서, 일반식(Ⅴ) 화합물의 아실화 반응시에, 일반식(Ⅴ) 화합물의 몰당 아세트산 무수물이 2 내지 4몰 과량으로 존재하고, 삼불화 붕소가 일반식(Ⅴ) 화합물의 3 내지 6몰 과량으로 존재하거나, 또는 이때, 아실화 반응을 10℃ 내지 80℃온도에서 3 내지 30시간동안 수행함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 과량의 트리메틸 오르토포르메이트 및 과량의 아세트산 무수물과 일반식(Ⅵ) 화합물과의 축합반응은 혼합물의 환류온도에서 1 내지 3시간동안 초기에 수행한후에, 부산물을 증류하여 제거하고, 혼합물을 110℃ 내지 150℃의 온도에서 30분 내지 3시간동안 유지시키거나, 또는 이때 트리메틸 오르토포르메이트가 일반식(Ⅵ) 화합물의 몰당 1 내지 2몰 과량으로 존재하고 아세트산 무수물이 일반식(Ⅵ) 화합물의 몰당 2 내지 3몰 과량으로 존재하며, 아세트산 무수물의 몰량이 적어도 축합물중의 다른 두개 성분의 합계임을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 3항에 있어서, 사이클로프로필아민과 일반식(Ⅶ) 화합물과의 반응을 0℃ 내지 50℃ 온도에서, 불활성 유기용매 특히 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 벤젠 및 톨루엔 중에서 선택한 유기용매중에서 30분 내지 2시간동안 수행함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 3항에 있어서, 염기, 특히 탄산칼륨, 탄산나트륨, 나트륨 메톡사이드, 칼륨 3급-부톡사이드 및 수소화나트륨 중에서 선택한 염기의 존재하에서 가열에 의한 일반식(Ⅷ) 화합물의 폐환 반응을 높은 유전율을 갖는 고비점 유기용매, 특히
    Figure kpo00016
    -디메틸포름아미드,
    Figure kpo00017
    -디메틸아세트아미드 및 디메틸 설폭사이드중에서 선택한 유기용매중에서, 80℃ 180℃ 온도에서 1 내지 5시간동안 수행함을 특징으로 하는 방법.
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