RU2544859C1 - Method of producing (s)-3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin) - Google Patents

Method of producing (s)-3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin) Download PDF

Info

Publication number
RU2544859C1
RU2544859C1 RU2013156586/04A RU2013156586A RU2544859C1 RU 2544859 C1 RU2544859 C1 RU 2544859C1 RU 2013156586/04 A RU2013156586/04 A RU 2013156586/04A RU 2013156586 A RU2013156586 A RU 2013156586A RU 2544859 C1 RU2544859 C1 RU 2544859C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acid
cyano
methylhexanoic acid
methylhexanoic
ethyl acetate
Prior art date
Application number
RU2013156586/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Малеев
Денис Александрович Чусов
Павел Николаевич Колесников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН)
Priority to RU2013156586/04A priority Critical patent/RU2544859C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2544859C1 publication Critical patent/RU2544859C1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of producing (S)-(+)-3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin) of formula (I)
Figure 00000030
The method includes steps (a)-(g). Step (a) includes reacting alkyl ether of cyanoacetic acid CNCH2COOR (A) and isobutyraldehyde to obtain alkyl ether of 2-cyano-4-methylpentanoic acid (B)
Figure 00000031
At step (b) the obtained ether (B) reacts with ethyl ether of alpha-haloacetic acid (Hal=Cl, Br, I) in the presence of a base at 10-90°C in a solvent, such as N,N-dimethyl formamide, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diemthyl sulphoxide and dimethoxyethane, or without a sovent to form 4-ethyl-1-methyl-2-cyano-2-isobutylsuccinate (C)
Figure 00000032
Step (c) includes hydrolysis of compound (C) under the action of a base, such as an alkali metal hydroxide, at 20-80°C, to obtain 2-cyano-2-isobutylsuccinic acid. Step (d) includes decarboxylation of the obtained 2-cyano-2-isobutylsuccinic acid in the presence of a mineral acid, e.g. sulphuric or hydrochloric acid, in an organic solvent, e.g. ethyl acetate, at 70-80°C to obtain (RS)-3-cyano-5-methylhexanoic acid. Step (e) includes separating enantiomers of the obtained (RS)-3-cyano-5-methylhexanoic acid by forming a corresponding salt with cinchonidine in an organic solvent, such as ethanol, methanol, 1,4-dioxane, ethyl acetate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethoxyethane and diethylene glycol dimethyl ether, at 20-80°C, separating the cinchonidine salt of (S)-3-cyano-5-methylhexanoic acid and additional purification thereof by repeated salt formation in ethyl acetate. At step (f) the cinchonidine salt of (S)-3-cyano-5-methylhexanoic acid is treated with a mixture of ethyl acetate and diluted hydrochloric acid (1:1) at room temperature and the (S)-3-cyano-5-methylhexanoic acid (II)
Figure 00000033
formed is separated from the organic layer. Step (g) includes hydrogenation of the separated optically pure (S)-3-cyano-5-methylhexanoic acid (II), which is catalysed by Raney nickel, to form (S)-(+)-3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin) (I). The method is characterised by that at step (a) reaction of the alkyl ether of cyanoacetic acid CNCH2COOR, where R=C1-C4-alkyl, with isobutyraldehyde is carried out under the action of carbon monoxide at pressure of 1-200 atm and temperature of 20-200°C in a polar solvent, such as methanol, ethanol, water, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, acetonitrile, dimethoxyethane and diethylene glycol dimethyl ether, and the catalyst used is a cobalt, nickel, ruthenium or rhodium compound; at step (b) the base used is sodium hydride.
EFFECT: method reduces the number of steps when producing an intermediate, reduces the amount of wastes and improves environmental safety.
5 ex

Description

Изобретение относится к химии лекарственных веществ, в частности к получению γ-аминокислот и их производных, а именно к способу получения (S)-3-(аминометил)-5-метилгексановой кислоты (прегабалина).The invention relates to the chemistry of drugs, in particular to the production of γ-amino acids and their derivatives, and in particular to a method for producing (S) -3- (aminomethyl) -5-methylhexanoic acid (pregabalin).

(S)-3-Аминометил-5-метилгексановая кислота (прегабалин) (I)(S) -3-Aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin) (I)

Figure 00000001
Figure 00000001

представляет собой действующее вещество препарата, выпускаемого под торговым название Lyrica® (Лирика®) (Pfizer, Inc.), который обладает противоэпилептической и противосудорожной активностью (The Art of Drug Synthesis. Edited by Douglas S. Johnson and Jie Jack Li, 2007, John Wiley & Sons, Inc. pp. 225-227).is the active substance of a drug sold under the trade name Lyrica ® (Lyric ® ) (Pfizer, Inc.), which has antiepileptic and anticonvulsant activity (The Art of Drug Synthesis. Edited by Douglas S. Johnson and Jie Jack Li, 2007, John Wiley & Sons, Inc. pp. 225-227).

Механизм действия препарата основан на его способности связываться с альфа-2-дельта субъединицами кальциевых каналов нейронов (кальциевыми каналами N- и Р/O-типа), вследствие чего отмечается снижение транспорта кальция в клетки нейронов в ответ на потенциал действия. Для препарата характерна высокая степень сродства к альфа-2-дельта протеину, находящемуся в тканях центральной нервной системы. Применение препарата приводит к снижению высвобождения нейротрансмиттеров боли (в том числе глутамата, норадреналина и субстанции Р) в синаптическую щель при возбуждении нейронов. Вследствие таких изменений под действием препарата избирательно подавляется проведение импульса, следует отметить, что препарат Lyrica® подавляет возбудимость сети нейронов только при патологических состояниях.The mechanism of action of the drug is based on its ability to bind to alpha-2-delta subunits of calcium channels of neurons (calcium channels of N- and P / O-type), as a result of which there is a decrease in calcium transport to neuron cells in response to the action potential. The drug is characterized by a high degree of affinity for the alpha-2-delta protein located in the tissues of the central nervous system. The use of the drug leads to a decrease in the release of pain neurotransmitters (including glutamate, norepinephrine and substance P) into the synaptic cleft upon excitation of neurons. As a result of such changes, impulse conduction is selectively suppressed under the influence of the drug; it should be noted that the Lyrica ® preparation inhibits the excitability of the neuron network only in pathological conditions.

Препарат оказывает анальгетическое действие при болях нейропатической этиологии и постоперационном болевом синдроме, в том числе при таких состояниях, как гиперальгезия и алодиния.The drug has an analgesic effect for pains of neuropathic etiology and postoperative pain, including in conditions such as hyperalgesia and alodynia.

Препарат в терапевтической дозе хорошо переносится пациентами, при применении препарата в дозах, в 2 раза превышающих терапевтические, отмечается отсутствие тератогенного действия. Показано также, что прегабалин не обладает канцерогенным и генотоксическим действием.The drug in a therapeutic dose is well tolerated by patients, when using the drug in doses 2 times higher than therapeutic, there is a lack of teratogenic effects. It has also been shown that pregabalin does not have a carcinogenic and genotoxic effect.

Известен ряд способов получения прегабалина, например, описанные в монографии (The Art of Drug Synthesis. Edited by Douglas S. Johnson and Jie Jack Li, 2007, John Wiley & Sons, Inc. pp. 225-227, 234-240). В некоторых известных способах синтезируют рацемическую смесь 3-аминометил-5-метилгексановой кислоты и затем разделяют ее на R- и S-энантиомеры. В таких способах могут быть использованы азидное промежуточное соединение, малонатное промежуточное соединение или синтез по Гофману (патент США №5563175, патенты США №6046353, №5840956 и №5637767 и патенты США №5629447 и №5616793, соответственно). В каждом из этих способов рацемат подвергают взаимодействию с хиральной кислотой (разделяющим агентом) с образованием пары диастереоизомерных солей, которые разделяют известными способами, такими как фракционная кристаллизация и хроматография.A number of methods for producing pregabalin are known, for example, those described in the monograph (The Art of Drug Synthesis. Edited by Douglas S. Johnson and Jie Jack Li, 2007, John Wiley & Sons, Inc. pp. 225-227, 234-240). In some known methods, a racemic mixture of 3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid is synthesized and then it is separated into R- and S-enantiomers. In such methods, an azide intermediate, malonate intermediate, or Hoffmann synthesis can be used (US Pat. No. 5,531,375, US Pat. No. 6,046,353, No. 5,840,956 and No. 5,663,767 and US Pat. No. 5,629,447 and No. 5,616,793, respectively). In each of these methods, the racemate is reacted with a chiral acid (resolving agent) to form a pair of diastereoisomeric salts, which are separated by known methods, such as fractional crystallization and chromatography.

Известны способы получения непосредственно (S)-3-аминометил-5-метилгексановой кислоты (прегабалина), в таких способах используют хиральное вспомогательное вещество, например, (4R,5S)-4-метил-5-фенил-2-оксазолидинон (патенты США №№6359169, 6028214, 5847151, 5710304, 5684189, 5608090 и 5599973). Эти способы обеспечивают получение прегабалина с высокой энантиомерной чистотой, но они менее предпочтительны для осуществления крупномасштабного синтеза, так как в них используют дорогостоящие реагенты (например, вспомогательное хиральное вещество) и специальное криогенное оборудование, необходимое для работы при низких температурах (до -78°C).Known methods for producing directly (S) -3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin), such methods use a chiral auxiliary, for example, (4R, 5S) -4-methyl-5-phenyl-2-oxazolidinone (US patents No. 6359169, 6028214, 5847151, 5710304, 5684189, 5608090 and 5599973). These methods provide pregabalin with high enantiomeric purity, but they are less preferred for large-scale synthesis, since they use expensive reagents (for example, auxiliary chiral substance) and special cryogenic equipment necessary for operation at low temperatures (up to -78 ° C )

Известен способ получения прегабалина путем асимметрического гидрирования цианозамещенного олефина, которое приводит к образованию хирального цианозамещенного предшественника (S)-3-аминометил-5-метилгексановой кислоты (заявка на патент США №2003/0212290А). Полученный предшественник затем восстанавливают, получая прегабалин. При проведении асимметрического гидрирования используют хиральный катализатор, который состоит из переходного металла, связанного с бисфосфиновым лигандом, например, (R,R)-Me-DUPHOS ((-)-1,2-бис((2R,5R)-2,5-диметилфосфолано)бензол). Этот способ делает возможным получение 3-(аминометил)-5-метилгексановой кислоты с существенным преобладанием (S)-энантиомера-(S)-(3-(аминометил)-5-метилгексановой кислоты (прегабалина).A known method of producing pregabalin by asymmetric hydrogenation of a cyano-substituted olefin, which leads to the formation of a chiral cyano-substituted precursor (S) -3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (application for US patent No. 2003/0212290A). The resulting precursor is then reduced to obtain pregabalin. When carrying out asymmetric hydrogenation, a chiral catalyst is used, which consists of a transition metal bound to a bisphosphine ligand, for example, (R, R) -Me-DUPHOS ((-) - 1,2-bis ((2R, 5R) -2.5 dimethylphospholano) benzene). This method makes it possible to obtain 3- (aminomethyl) -5-methylhexanoic acid with a substantial predominance of (S) -enantiomer- (S) - (3- (aminomethyl) -5-methylhexanoic acid (pregabalin).

Такой подход к получению прегабалина, в котором используется асимметрический катализ, является весьма удобным, однако хиральные катализаторы на основе фосфора отличаются высокой стоимостью и низкой стабильностью. Следовательно, существует потребность в способах, которые используют более дешевые реагенты и не требуют применения специального оборудования.Such an approach to the preparation of pregabalin, which uses asymmetric catalysis, is very convenient, but chiral phosphorus catalysts are notable for their high cost and low stability. Therefore, there is a need for methods that use cheaper reagents and do not require the use of special equipment.

В связи с этим по-прежнему вызывают интерес способы, включающие получение прегабалина в рацемической форме и последующее разделение энантиомеров. Такой подход делает возможным использование более дешевых и доступных реагентов. Известен способ (WO 2012/059797 А1), в котором предшественники прегабалина получают в виде рацемата многостадийным синтезом из эфира цианоуксусной кислоты NC-CH2-COOR (А), где R=СН3; С2Н5, и затем выделяют нужный энантиомер (см. схему 1).In this regard, methods of obtaining pregabalin in racemic form and subsequent separation of enantiomers are still of interest. This approach makes it possible to use cheaper and more affordable reagents. A known method (WO 2012/059797 A1), in which pregabalin precursors are obtained as racemate by multi-stage synthesis from cyanoacetic acid ester NC-CH 2 -COOR (A), where R = CH 3 ; C 2 H 5 , and then the desired enantiomer is isolated (see Scheme 1).

Схема 1Scheme 1

Figure 00000002
Figure 00000002

Вышеуказанный способ получения прегабалина (I) был выбран в качестве прототипа, так как он наиболее близок по существенным признакам к заявляемому способу.The above method of obtaining pregabalin (I) was chosen as a prototype, since it is closest in essential features to the claimed method.

Способ-прототип включает:The prototype method includes:

a) (i) конденсацию изобутиральдегида с алкиловым эфиром цианоуксусной кислоты (А) в присутствии основания, такого, как пиперидинацетат, ацетат цезия, и (ii) последующее гидрирование, катализируемое металлами группы платины (оксид платины, палладий на угле, гидроксид палладия на угле) или никелем Ренея, в полярном растворителе (таком, как метанол, этанол, вода, 1,4-диоксан, тетрагидрофуран, диметоксиэтан и диглим) при давлении водорода 1-5 атм, с образованием соответствующего алкилового эфира 2-циано-4-метилпентановой кислоты (В);a) (i) condensation of isobutyraldehyde with a cyanoacetic acid alkyl ester (A) in the presence of a base such as piperidine acetate, cesium acetate, and (ii) subsequent hydrogenation catalyzed by platinum group metals (platinum oxide, palladium on carbon, palladium on carbon ) or Raney nickel, in a polar solvent (such as methanol, ethanol, water, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, dimethoxyethane and diglyme) at a hydrogen pressure of 1-5 atm, with the formation of the corresponding alkyl ester of 2-cyano-4-methylpentanoic acids (B);

b) взаимодействие соединения (В) с этиловым эфиром альфа-галогенуксусной кислоты, где галоген представляет собой хлор, бром или йод, в присутствии основания, предпочтительно карбоната цезия, которое проводят в растворителе, выбранном из N,N-диметилформамида (ДМФА), тетрагидрофурана, 1,4-диоксана, диметилсульфоксида (ДМСО) и диметоксиэтана, или без растворителя при температуре 10-90°C, которое приводит к получению 4-этил-1-алкил-2-циано-2-изобутилсукцината (С)b) reacting compound (B) with alpha-haloacetic acid ethyl ester, where the halogen is chlorine, bromine or iodine, in the presence of a base, preferably cesium carbonate, which is carried out in a solvent selected from N, N-dimethylformamide (DMF), tetrahydrofuran , 1,4-dioxane, dimethyl sulfoxide (DMSO) and dimethoxyethane, or without solvent at a temperature of 10-90 ° C, which gives 4-ethyl-1-alkyl-2-cyano-2-isobutyl succinate (C)

Figure 00000003
Figure 00000003

с) Гидролиз соединения (С) в присутствии основания, предпочтительно гидроксида лития, при температуре 20-80°C (предпочтительно при 65-70°C) с образованием 2-циано-2-изобутилянтарной кислотыc) Hydrolysis of compound (C) in the presence of a base, preferably lithium hydroxide, at a temperature of 20-80 ° C (preferably at 65-70 ° C) to form 2-cyano-2-isobutyl succinic acid

Figure 00000004
Figure 00000004

d) Декарбоксилирование полученной 2-циано-2-изобутилянтарной кислоты под действием минеральной кислоты, например, серной кислоты, в органическом растворителе (например, в этилацетате), при 70-80°C, которое приводит к образованию 3-циано-5-метилгексановой кислоты в виде рацематаd) Decarboxylation of the obtained 2-cyano-2-isobutyl succinic acid under the action of a mineral acid, for example sulfuric acid, in an organic solvent (for example, ethyl acetate), at 70-80 ° C, which leads to the formation of 3-cyano-5-methylhexanoic racemate acids

Figure 00000005
Figure 00000005

е) Разделение энантиомеров 3-циано-5-метилгексановой кислоты через образование ее цинхонидиновой соли (III), полученной взаимодействием с цинхонидином в органическом растворителе, таком, как этанол, метанол, 1,4-диоксан, этилацетат, тетрагидрофуран, 2-метилтетрагидрофуран, диметоксиэтан или диглим, при температуре 20-80°С. Цинхонидиновую соль (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (III) выделяют известными приемами и дополнительно очищают;f) Separation of the enantiomers of 3-cyano-5-methylhexanoic acid through the formation of its cichonidine salt (III) obtained by reaction with cichonidine in an organic solvent such as ethanol, methanol, 1,4-dioxane, ethyl acetate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethoxyethane or diglyme, at a temperature of 20-80 ° C. The cinchonidine salt of (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (III) is isolated by known methods and further purified;

Figure 00000006
Figure 00000006

(f) Обработку полученной соли (III) смесью этилацетата и разбавленной соляной кислоты (1:1) при комнатной температуре, которая приводит к образованию (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (II) в органическом слое. Цинхонидин регенерируют из водной фазы путем подщелачивания.(f) Treatment of the obtained salt (III) with a mixture of ethyl acetate and dilute hydrochloric acid (1: 1) at room temperature, which leads to the formation of (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (II) in the organic layer. Cinchonidine is regenerated from the aqueous phase by alkalization.

Figure 00000007
Figure 00000007

(g) Гидрирование оптически чистой (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (II) в присутствии никеля Ренея с образованием целевого продукта - (S)-(3-(аминометил)-5-метилгексановой кислоты (I) (прегабалина)(g) Hydrogenation of optically pure (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (II) in the presence of Raney nickel to form the desired product - (S) - (3- (aminomethyl) -5-methylhexanoic acid (I) (pregabalin )

Figure 00000008
Figure 00000008

На каждой стадии продукты выделяют и дополнительно очищают соответствующими способами.At each stage, the products are isolated and further purified by appropriate methods.

Способ-прототип имеет ряд преимуществ по сравнению с другими известными способами получения прегабалина, в нем используются простые синтезы и доступные исходные соединения.The prototype method has several advantages compared with other known methods for producing pregabalin, it uses simple syntheses and available starting compounds.

Однако прототип имеет ряд недостатков. Во-первых, стадия (а) фактически состоит из двух стадий: а(i) конденсации изобутиральдегида с алкиловым эфиром цианоуксусной кислоты (А) в присутствии основания (пиперидинацетата или ацетата цезия) в метаноле и a(ii) восстановления продукта конденсации. Необходимо выделять продукт конденсации перед восстановлением. В качестве восстановителя используют взрывоопасный водород, высокая текучесть которого может создавать дополнительные проблемы в части безопасной эксплуатации оборудования (легко образуются течи в установке). Использование больших количеств пиперидина и уксусной кислоты в реакции конденсации увеличивает количество отходов. В качестве катализаторов для гидрирования необходимо использовать соединения металлов группы платины в значительных количествах. Таким образом, реализация способа-прототипа в промышленности требует больших затрат и решения возникающих экологических проблем.However, the prototype has several disadvantages. Firstly, stage (a) actually consists of two stages: a (i) condensation of isobutyraldehyde with cyanoacetic acid alkyl ester (A) in the presence of a base (piperidine acetate or cesium acetate) in methanol and a (ii) recovery of the condensation product. It is necessary to isolate the condensation product before recovery. Explosive hydrogen is used as a reducing agent, the high fluidity of which can create additional problems in terms of safe operation of the equipment (leaks in the installation are easily formed). The use of large quantities of piperidine and acetic acid in the condensation reaction increases the amount of waste. As catalysts for hydrogenation, it is necessary to use platinum group metal compounds in significant quantities. Thus, the implementation of the prototype method in industry requires high costs and solutions to emerging environmental problems.

Известен еще один способ получения интермедиата (В) реакцией алкилцианацетатов с галогенпроизводными (WO 2011141923 А2), такой способ также не лишен недостатков: в этом случае необходима более тщательная и трудоемкая очистка конечного продукта от используемых исходных веществ из-за высокой токсичности галогенпроизводных. Кроме того, образование кислот, попадающих в стоки, небезопасно для окружающей среды.There is another method for the preparation of intermediate (B) by the reaction of alkyl cyanoacetates with halogen derivatives (WO 2011141923 A2); this method is also not without drawbacks: in this case, a more thorough and time-consuming purification of the final product from the starting materials is necessary due to the high toxicity of the halogen derivatives. In addition, the formation of acids entering the effluent is unsafe for the environment.

Таким образом, существует потребность в способах получения прегабалина, которые могут быть использованы в промышленности для широкомасштабного производства этого препарата.Thus, there is a need for methods for producing pregabalin, which can be used in industry for the large-scale production of this drug.

Задачей настоящего изобретения является разработка более технологичного и экологически безопасного способа получения прегабалина для использования в промышленности.The present invention is to develop a more technologically advanced and environmentally friendly method for producing pregabalin for use in industry.

Задача решается заявляемым способом получения (S)-3-аминометил-5-метилгексановой кислоты (прегабалина) формулы (I)The problem is solved by the claimed method of obtaining (S) -3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin) of the formula (I)

Figure 00000009
Figure 00000009

включающимincluding

(а) взаимодействие алкилового эфира циануксусной кислоты CNCH2COOR и изобутиральдегида, приводящее к получению алкилового эфира 2-циано-4-метилпентановой кислоты (В)(a) the interaction of the alkyl ester of cyanoacetic acid CNCH 2 COOR and isobutyraldehyde, resulting in the alkyl ester of 2-cyano-4-methylpentanoic acid (B)

Figure 00000010
Figure 00000010

(b) взаимодействие полученного эфира (В) с этиловым эфиром альфа-галогенуксусной кислоты (Hal=Cl, Br, I) в присутствии основания при температуре 10-90°C, которое проводят или без растворителя, или в растворителе, таком как N,N-диметилформамид, тетрагидрофуран, 1,4-диоксан, диметилсульфоксид и диметоксиэтан, с образованием 4-этил-1-метил-2-циано-2-изобутилсукцината (C)(b) reacting the obtained ester (B) with alpha-haloacetic acid ethyl ester (Hal = Cl, Br, I) in the presence of a base at a temperature of 10-90 ° C., which is carried out either without a solvent or in a solvent such as N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, dimethyl sulfoxide and dimethoxyethane to give 4-ethyl-1-methyl-2-cyano-2-isobutyl succinate (C)

Figure 00000011
Figure 00000011

(с) Гидролиз соединения (С) под действием основания, такого, как гидроксид щелочного металла, при температуре 20-80°С, который дает 2-циано-2-изобутилянтарную кислоту(c) Hydrolysis of compound (C) under the influence of a base, such as an alkali metal hydroxide, at a temperature of 20-80 ° C, which gives 2-cyano-2-isobutyl succinic acid

Figure 00000012
Figure 00000012

(d) Декарбоксилирование полученной 2-циано-2-изобутилянтарной кислоты в присутствии минеральной кислоты, например, серной или соляной кислоты, в органическом растворителе, например, этилацетате, при 70-80°C с образованием (RS)-3-циано-5-метилгексановой кислоты(d) Decarboxylation of the obtained 2-cyano-2-isobutyl succinic acid in the presence of a mineral acid, for example sulfuric or hydrochloric acid, in an organic solvent, for example ethyl acetate, at 70-80 ° C. to form (RS) -3-cyano-5 methylhexanoic acid

Figure 00000013
Figure 00000013

(e) Разделение энантиомеров полученной (RS)-3-циано-5-метилгексановой кислоты через образование соответствующей соли с цинхонидином в органическом растворителе, таком, как этанол, метанол, 1,4-диоксан, этилацетат, тетрагидрофуран, 2-метилтетрагидрофуран, диметоксиэтан и диглим, при температуре от 20 до 80°C, выделение цинхонидиновой соли (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты и ее дополнительную очистку путем повторного солеобразования в этилацетате;(e) Separation of the enantiomers of the obtained (RS) -3-cyano-5-methylhexanoic acid through the formation of the corresponding salt with cichonidine in an organic solvent such as ethanol, methanol, 1,4-dioxane, ethyl acetate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethoxyethane and diglyme, at a temperature of from 20 to 80 ° C, the isolation of the cinchonidine salt of (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid and its further purification by repeated salt formation in ethyl acetate;

(f) Обработку полученной цинхонидиновой соли (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (III) смесью этилацетата и разбавленной соляной кислоты (1:1) при комнатной температуре и выделение образовавшейся (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (II) из органического слоя и регенерирование цинхонидина из водной фазы(f) Treatment of the obtained (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (III) cichonidine salt with a mixture of ethyl acetate and dilute hydrochloric acid (1: 1) at room temperature and isolating the resulting (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (II) from the organic layer and the regeneration of cichonidine from the aqueous phase

Figure 00000014
Figure 00000014

(g) Гидрирование выделенной оптически чистой (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (II), катализируемое никелем Ренея, с образованием целевого продукта - (S)-3-аминометил-5-метилгексановой кислоты (прегабалина) (I),(g) Hydrogenation of the isolated optically pure (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (II) catalyzed by Raney nickel to produce the desired product - (S) -3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin) (I) ,

причем на стадии (а) взаимодействие алкилового эфира цианоуксусной кислоты CNCH2COOR, где R=С14-алкил, с изобутиральдегидом, приводящее к получению алкилового эфира 2-циано-4-метил-пентановой кислоты (В), осуществляют под действием монооксида углерода при давлении от 1 до 200 атм и температуре от 20 до 200°C, в полярном растворителе, таком, как метанол, этанол, вода, 1,4-диоксан, тетрагидрофуран, ацетонитрил, диметоксиэтан и диглим, а в качестве катализатора используют соединения кобальта, никеля, рутения или родия;moreover, at the stage (a) the interaction of the alkyl ester of cyanoacetic acid CNCH 2 COOR, where R = C 1 -C 4 -alkyl, with isobutyraldehyde, resulting in the production of 2-cyano-4-methyl-pentanoic acid alkyl ester (B), is carried out under the action of carbon monoxide at a pressure of from 1 to 200 atm and a temperature of from 20 to 200 ° C, in a polar solvent such as methanol, ethanol, water, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, acetonitrile, dimethoxyethane and diglyme, and as a catalyst use compounds of cobalt, nickel, ruthenium or rhodium;

на стадии (б) в качестве основания используют гидрид натрия.in step (b), sodium hydride is used as the base.

Заявляемый способ представлен ниже на схеме 2.The inventive method is presented below in scheme 2.

Схема 2Scheme 2

Figure 00000015
Figure 00000015

На стадии (а) происходит образование основного интермедиата - алкилового эфира 2-циано-4-метилпентановой кислоты (В) в результате взаимодействия изобутиральдегида, эфира (А) и монооксида углерода.At the stage (a), the formation of the main intermediate, the 2-cyano-4-methylpentanoic acid alkyl ester (B), occurs as a result of the interaction of isobutyraldehyde, ether (A) and carbon monoxide.

Figure 00000016
Figure 00000016

Реакцию проводят при давлении монооксида углерода 1-100 атм в интервале температур от 20-200°C или без растворителя, или в полярном растворителе, таком, как метанол, этанол, изопропанол, ТГФ, диоксан, ацетонитрил и т.п., под действием катализаторов, содержащих в качестве активного компонента производные родия, рутения, кобальта, никеля. Получение эфира В проводят в одну стадию при использовании катализатора в небольших количествах (до 1 мол.%).The reaction is carried out at a pressure of carbon monoxide of 1-100 atm in the temperature range from 20-200 ° C or without solvent, or in a polar solvent such as methanol, ethanol, isopropanol, THF, dioxane, acetonitrile, etc., under the action of catalysts containing rhodium, ruthenium, cobalt, nickel derivatives as an active component. Obtaining ether In is carried out in one stage when using the catalyst in small quantities (up to 1 mol.%).

Известно, что монооксид углерода является потенциальным восстановителем, но область применения этого восстановителя до сих пор была ограничена в основном неорганической химией, в частности металлургией, где его применяют для восстановления оксидов металлов. В органической химии монооксид углерода используют только для восстановления ароматических нитрогрупп. Другие примеры применения CO в качестве восстановителя в органическом синтезе до сих пор не были известны. Неожиданно оказалось, что CO является эффективным восстановителем в реакции получения алкиловых эфиров 2-циано-4-метилпентановой кислоты (В) из изобутиральальдегида в одну стадию с высоким выходом (80-95%).It is known that carbon monoxide is a potential reducing agent, but the scope of this reducing agent has so far been limited mainly to inorganic chemistry, in particular metallurgy, where it is used to reduce metal oxides. In organic chemistry, carbon monoxide is used only for the reduction of aromatic nitro groups. Other examples of the use of CO as a reducing agent in organic synthesis have not yet been known. Surprisingly, CO turned out to be an effective reducing agent in the reaction for the production of 2-cyano-4-methylpentanoic acid alkyl esters (B) from isobutyraldehyde in a single step in high yield (80-95%).

Изобретение иллюстрируется приведенными ниже примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Спектры 1H ЯМР записывали на ЯМР-спектрометрах «Bruker Avance 300» и «Bruker Avance 400». Химические сдвиги приведены в м.д. относительно тетраметилсилана, откалиброванные на соответствующий пик растворителя. Для исследования энантиомерной чистоты продукта использовали хроматограф «Perkin-Elmer» с хиральной колонкой IB-3 4×100 мм с размером частиц 3 мкм. 1 H NMR spectra were recorded on a Bruker Avance 300 and a Bruker Avance 400 NMR spectrometer. Chemical shifts are given in ppm. relative to tetramethylsilane, calibrated to the appropriate peak solvent. To study the enantiomeric purity of the product, a Perkin-Elmer chromatograph with a 4 × 100 mm IB-3 chiral column with a particle size of 3 μm was used.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1. Получение (S)-3-аминометил-5-метилгексановой кислоты (прегабалина)Example 1. Obtaining (S) -3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin)

(а) Взаимодействие метилового эфира цианоуксусной кислоты (A, R=CH3), изобутиральдегида и монооксида углерода при катализе димером диацетата родия(a) Reaction of cyanoacetic acid methyl ester (A, R = CH 3 ), isobutyraldehyde and carbon monoxide when catalyzed by rhodium diacetate dimer

Figure 00000017
Figure 00000017

В стеклянную ампулу помещают 23 мг (44,2 мкмоль) диацетата родия, 2,1 мл метанола, 400 мкл (4,42 ммоль) изобутиральдегида, 380 мкл (4,42 ммоль) метилового эфира цианоуксусной кислоты. Ампулу помещают в автоклав. Автоклав закрывают, продувают монооксидом углерода и нагревают при 110°C в течение 24 часов. Реакционную массу фильтруют через тонкий слой силикагеля. Выход метилового эфира 2-циано-4-метилпентановой кислоты (В, R=CH3) 95%.23 mg (44.2 μmol) of rhodium diacetate, 2.1 ml of methanol, 400 μl (4.42 mmol) of isobutyraldehyde, 380 μl (4.42 mmol) of cyanoacetic acid methyl ester are placed in a glass ampoule. The ampoule is placed in an autoclave. The autoclave is closed, purged with carbon monoxide and heated at 110 ° C for 24 hours. The reaction mass is filtered through a thin layer of silica gel. The yield of 2-cyano-4-methylpentanoic acid methyl ester (B, R = CH 3 ) 95%.

1H ЯМР (400 МГц, CDCl3) δ 3.81 (с, 3Н), 3.54 (дд, J=9.3, 5.9 Гц, 1Н), 1.93-1.73 (м, 3Н), 0.98 (дд, J=10.3, 5.9 Гц, 6Н). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 3.81 (s, 3H), 3.54 (dd, J = 9.3, 5.9 Hz, 1H), 1.93-1.73 (m, 3H), 0.98 (dd, J = 10.3, 5.9 Hz, 6H).

(b) Получение 4-этил-1-метил-2-циано-2-изобутилсукцината(b) Preparation of 4-ethyl-1-methyl-2-cyano-2-isobutyl succinate

Figure 00000018
Figure 00000018

В реактор помещают 50 мл ДМФА, прибавляют гидрид натрия (3,08 г, 77 ммоль) в виде 60% эмульсии в парафине небольшими порциями в атмосфере азота. Смесь охлаждают до 10-15°C и медленно прибавляют раствор метилового эфира 2-циано-4-метилпентановой кислоты (10 г, 64 ммоль), полученного на стадии (а), в ДМФА (20 мл), поддерживая температуру реакционной смеси ниже 20°C. Затем реакционную смесь нагревают до 50°C и продолжают перемешивание еще в течение 1 часа и медленно прибавляют раствор этилбромацетата (12,9 г, 77 ммоль) в 25 мл ДМФА. Затем температуру понижают до комнатной и продолжают перемешивание еще в течение 24 часов. Прибавляют 20 мл воды. Водный слой экстрагируют дихлорметаном (5×50 мл). Органические слои отделяют, объединяют, сушат сульфатом натрия и упаривают при пониженном давлении, получая 4-этил-1-метил-2-циано-2-изобутилсукцинат (14,1 г) с выходом 90%.50 ml of DMF was placed in the reactor, sodium hydride (3.08 g, 77 mmol) was added as a 60% emulsion in paraffin in small portions under nitrogen. The mixture was cooled to 10-15 ° C and a solution of 2-cyano-4-methylpentanoic acid methyl ester (10 g, 64 mmol) obtained in step (a) in DMF (20 ml) was slowly added, keeping the temperature of the reaction mixture below 20 ° C. Then the reaction mixture was heated to 50 ° C and stirring was continued for another 1 hour, and a solution of ethyl bromoacetate (12.9 g, 77 mmol) in 25 ml of DMF was slowly added. Then the temperature was lowered to room temperature and stirring was continued for another 24 hours. Add 20 ml of water. The aqueous layer was extracted with dichloromethane (5 × 50 ml). The organic layers were separated, combined, dried with sodium sulfate and evaporated under reduced pressure to give 4-ethyl-1-methyl-2-cyano-2-isobutyl succinate (14.1 g) in 90% yield.

1H ЯМР (300 МГц, CDCl3) δ 0.88 (д, 3Н), 0.96 (д, 3Н), 1.05 (т, 3Н), 1.70-1.89 (м, 3Н), 2.8 (д, 1Н), 3.02 (д, 1Н), 3,84 (с, 3Н), 4.18 (кв, 2Н). 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 0.88 (d, 3H), 0.96 (d, 3H), 1.05 (t, 3H), 1.70-1.89 (m, 3H), 2.8 (d, 1H), 3.02 ( d, 1H), 3.84 (s, 3H), 4.18 (q, 2H).

(с) Получение 2-циано-2-изобутилянтарной кислоты(c) Preparation of 2-cyano-2-isobutyl succinic acid

Figure 00000019
Figure 00000019

В колбу помещают 4-этил-1-метил-2-циано-2-изобутилсукцинат (10 г) и воду (15 мл). При перемешивании прибавляют по каплям водный раствор гидроксида лития (3,6 г LiOH в 15 мл H2O). Затем реакционную смесь перемешивают в течение 12 ч при 70°С. После этого реакционную смесь охлаждают и непрореагировавший эфир экстрагируют диизопропиловым эфиром. Водный слой подкисляют соляной кислотой (до pH=2) и экстрагируют этилацетатом (3×35 мл). Объединенные органические слои сушат сульфатом натрия, удаляют растворитель при пониженном давлении и получают 2-циано-2-изобутилянтарную кислоту (7,2 г) с выходом 87% в виде твердого белого вещества.4-Ethyl-1-methyl-2-cyano-2-isobutyl succinate (10 g) and water (15 ml) were placed in the flask. With stirring, an aqueous solution of lithium hydroxide (3.6 g LiOH in 15 ml H 2 O) is added dropwise. Then the reaction mixture was stirred for 12 hours at 70 ° C. After this, the reaction mixture was cooled and the unreacted ether was extracted with diisopropyl ether. The aqueous layer was acidified with hydrochloric acid (to pH = 2) and extracted with ethyl acetate (3 × 35 ml). The combined organic layers were dried with sodium sulfate, the solvent was removed under reduced pressure to give 2-cyano-2-isobutyl succinic acid (7.2 g) in 87% yield as a white solid.

1Н ЯМР (400 МГц, DMCO-d6) δ 0.82-0.89 (д, 3Н), 0.96-0.97 (д, 3Н), 1.64-1.75 (м, 3Н), 2.86 (с, 2Н), 13,15 (с, 2Н). 1 H NMR (400 MHz, DMCO-d 6 ) δ 0.82-0.89 (d, 3H), 0.96-0.97 (d, 3H), 1.64-1.75 (m, 3H), 2.86 (s, 2H), 13.15 (s, 2H).

(d) Получение (RS)-3-циано-5-метилгексановой кислоты декарбоксилированием 2-циано-2-изобутилянтарной кислоты(d) Preparation of (RS) -3-cyano-5-methylhexanoic acid by decarboxylation of 2-cyano-2-isobutyl succinic acid

Figure 00000020
Figure 00000020

В реактор помещают 6,0 г 2-циано-2-изобутилянтарной кислоты, 60 мл этилацетата и 0,6 г концентрированной серной кислоты. Реакционную смесь кипятят в течение 4 ч. После окончания реакции растворитель удаляют при пониженном давлении и получают неочищенную (RS)-3-циано-5-метилгексановую кислоту, которую суспендируют в воде и перемешивают в течение 30 минут. Водный слой экстрагируют этилацетатом (2×25 мл). Органические слои объединяют и сушат сульфатом натрия, затем растворитель испаряют при пониженном давлении и получают 3,1 г (RS)-3-циано-5-метилгексановой кислоты в виде желтого масла. Выход 66%.6.0 g of 2-cyano-2-isobutyl succinic acid, 60 ml of ethyl acetate and 0.6 g of concentrated sulfuric acid are placed in the reactor. The reaction mixture was boiled for 4 hours. After completion of the reaction, the solvent was removed under reduced pressure to obtain crude (RS) -3-cyano-5-methylhexanoic acid, which was suspended in water and stirred for 30 minutes. The aqueous layer was extracted with ethyl acetate (2 × 25 ml). The organic layers were combined and dried with sodium sulfate, then the solvent was evaporated under reduced pressure to obtain 3.1 g of (RS) -3-cyano-5-methylhexanoic acid as a yellow oil. Yield 66%.

1Н ЯМР (300 МГц, CDCl3) δ 0,95 (д, 3Н), 0.96 (д, 3Н), 1.36-1.38 (д, 1Н), 1,59-1,66 (м, 1Н), 1,79-1,85 (м, 1Н), 2,59-2,61 (дд, 1Н), 2,69-2,75 (дд, 1Н), 2,98-3,04 (м, 1Н). 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 0.95 (d, 3H), 0.96 (d, 3H), 1.36-1.38 (d, 1H), 1.59-1.66 (m, 1H), 1 79-1.85 (m, 1H), 2.59-2.61 (dd, 1H), 2.69-2.75 (dd, 1H), 2.98-3.04 (m, 1H) .

(e) Разделение энантиомеров (RS)-3-циано-5-метилгексановой кислоты и(e) Separation of the enantiomers of (RS) -3-cyano-5-methylhexanoic acid and

(f) выделение (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (II) из цинхонидиновой соли (III)(f) isolation of (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (II) from the cichonidine salt (III)

Figure 00000021
Figure 00000021

(е) В реактор помещают цинхонидин (1,9 г, 6,4 ммоль) и этилацетат (50 мл), полученную смесь нагревают до 70°С. Затем при перемешивании прибавляют раствор (RS)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (2 г, 12,9 ммоль) в течение 15-20 минут, реакционную смесь перемешивают еще 5 ч при кипячении и охлаждают в течение 12 часов. Полученную цинхонидиновую соль (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (III) отфильтровывают в виде белого твердого вещества (2,3 г, 95% ее) (согласно хиральному ВЭЖХ анализу). Если необходимо, полученный продукт (III) дополнительно перекристаллизовывают из этилацетата.(e) Cichonidine (1.9 g, 6.4 mmol) and ethyl acetate (50 ml) were placed in the reactor, and the resulting mixture was heated to 70 ° C. Then, with stirring, a solution of (RS) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (2 g, 12.9 mmol) was added over 15-20 minutes, the reaction mixture was stirred for another 5 hours while boiling and cooled for 12 hours. The resulting cinchonidine salt of (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (III) is filtered off as a white solid (2.3 g, 95% ee) (according to chiral HPLC analysis). If necessary, the resulting product (III) is further recrystallized from ethyl acetate.

1Н ЯМР (DMCO-D6, 300 МГц): δ 0.89 (д, 3Н), 0.91 (д, 3Н), 1.30-1,45 (м, 1Н), 1.52-1.59 (м, 3Н), 1.69-1.82 (м, 4Н), 2.38 (ушир.с, 1Н), 2.43-2.55 (дд, 3Н), 2.60-2,68 (м, 2Н), 2;97-3.07 (м, 2Н), 3.25 (с, 1Н), 3.49 (с, 1Н), 4.93 (д, 1Н), 4.99 (д, 1Н), 5.64 (д, 1Н), 5.78-5.87 (м, 1Н), 7.60-7.64 (м, 2Н), 7.75 (т, 1Н), 8.04 (д, 1Н), 8.36 (д, 1Н), 8.86 (д, 1Н). 1 H NMR (DMCO-D6, 300 MHz): δ 0.89 (d, 3H), 0.91 (d, 3H), 1.30-1.45 (m, 1H), 1.52-1.59 (m, 3H), 1.69-1.82 (m, 4H), 2.38 (broad s, 1H), 2.43-2.55 (dd, 3H), 2.60-2.68 (m, 2H), 2; 97-3.07 (m, 2H), 3.25 (s, 1H), 3.49 (s, 1H), 4.93 (d, 1H), 4.99 (d, 1H), 5.64 (d, 1H), 5.78-5.87 (m, 1H), 7.60-7.64 (m, 2H), 7.75 (t, 1H), 8.04 (d, 1H), 8.36 (d, 1H), 8.86 (d, 1H).

(f) В реактор помещают цинхонидиновую соль (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (III) (2,0 г), дихлорметан (100 мл) и водный раствор соляной кислоты (10 мл). Полученную двухфазную систему перемешивают в течение часа, органический слой отделяют, водный слой несколько раз промывают дихлорметаном. Объединенные органические фазы сушат сульфатом натрия, фильтруют, удаляют растворитель при пониженном давлении и получают (S)-3-циано-5-метилгексановую кислоту (II) (750 мг).(f) The cichonidine salt of (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (III) (2.0 g), dichloromethane (100 ml) and aqueous hydrochloric acid (10 ml) are placed in the reactor. The resulting two-phase system is stirred for one hour, the organic layer is separated, the aqueous layer is washed several times with dichloromethane. The combined organic phases are dried with sodium sulfate, filtered, the solvent is removed under reduced pressure and (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (II) is obtained (750 mg).

1Н ЯМР (CD3OD, 300 МГц): 0.91-0.96 (м, 6Н), 1.22-1.23 (кв, 2Н), 1.64-1.74 (кв, 1Н), 2.20-2-48 (м, 3Н), 2.79-3.00 (м, 2Н). 1 H NMR (CD 3 OD, 300 MHz): 0.91-0.96 (m, 6H), 1.22-1.23 (q, 2H), 1.64-1.74 (q, 1H), 2.20-2-48 (m, 3H), 2.79-3.00 (m, 2H).

(g) Восстановление (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (II)(g) Reduction of (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (II)

Figure 00000022
Figure 00000022

Раствор (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (II) (2 г, 13 ммоль) в 100 мл смеси метанол-вода (70:30) прибавляют к раствору карбоната калия (720 мг, 13 ммоль) в 20 мл воды при комнатной температуре и перемешивают в течение 2 ч.A solution of (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (II) (2 g, 13 mmol) in 100 ml of a methanol-water mixture (70:30) is added to a solution of potassium carbonate (720 mg, 13 mmol) in 20 ml water at room temperature and stirred for 2 hours

Полученную смесь помещают в автоклав и добавляют 1 г никеля Ренея. Автоклав закрывают и продувают водородом (2×3 атм). Затем давление доводят до 10 атм и оставляют на 24 часа. Реакционную смесь извлекают из автоклава и фильтруют через целит. Фильтрат подкисляют уксусной кислотой (0,85 мл, 13 ммоль) и перемешивают 10 минут. Растворитель удаляют при пониженном давлении, получая пастообразное вещество, которое суспендируют в диметоксиэтане (10 мл) и перемешивают в течение 2 ч при температуре 70°C, затем охлаждают и перемешивают еще 5 ч при 5°С. Получают (S)-3-аминометил-5-метилгексановую кислоту (прегабалин) (I) (1,2 г, 99,7% ее по данным хирального ВЭЖХ) в виде белого твердого вещества. Выход 60%.The resulting mixture was placed in an autoclave and 1 g of Raney nickel was added. The autoclave is closed and purged with hydrogen (2 × 3 atm). Then the pressure was adjusted to 10 atm and left for 24 hours. The reaction mixture was recovered from the autoclave and filtered through celite. The filtrate was acidified with acetic acid (0.85 ml, 13 mmol) and stirred for 10 minutes. The solvent was removed under reduced pressure to obtain a pasty substance, which was suspended in dimethoxyethane (10 ml) and stirred for 2 hours at 70 ° C, then cooled and stirred for another 5 hours at 5 ° C. Receive (S) -3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin) (I) (1.2 g, 99.7% of it according to chiral HPLC) as a white solid. Yield 60%.

Пример 2. Получение (S)-3-аминометил-5-метилгексановой кислоты (прегабалина)Example 2. Obtaining (S) -3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin)

(а) Взаимодействие метилового эфира цианоуксусной кислоты, изобутиральдегида и монооксида углерода в присутствии катализатора осуществляют по методике, аналогичной описанной в примере 1 (а), при этом в качестве катализатора используют трихлорид рутения, а в качестве растворителя - ацетонитрил. Температура 140°C. Выход метилового эфира 2-циано-4-метилпентановой кислоты 83%.(a) The interaction of cyanoacetic acid methyl ester, isobutyraldehyde and carbon monoxide in the presence of a catalyst is carried out according to the procedure similar to that described in example 1 (a), with ruthenium trichloride being used as a catalyst, and acetonitrile as a solvent. Temperature 140 ° C. The yield of 2-cyano-4-methylpentanoic acid methyl ester is 83%.

Последующие стадии (b)-(е) осуществляют, как описано в примере 1.The subsequent steps (b) to (e) are carried out as described in Example 1.

Пример 3. Получение (S)-3-аминометил-5-метилгексановой кислоты (прегабалина)Example 3. Obtaining (S) -3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin)

(а) Взаимодействие метилового эфира цианоуксусной кислоты, изобутиральдегида и монооксида углерода в присутствии катализатора осуществляют по методике, аналогичной описанной в примере 1(а), при этом в качестве катализатора используют карбонил кобальта, а в качестве растворителя - тетрагидрофуран. Температура 160°C. Выход метилового эфира 2-циано-4-метилпентановой кислоты 79%.(a) The interaction of methyl cyanoacetic acid ester, isobutyraldehyde and carbon monoxide in the presence of a catalyst is carried out according to a procedure similar to that described in example 1 (a), with cobalt carbonyl being used as a catalyst and tetrahydrofuran being used as a solvent. Temperature 160 ° C. The yield of 2-cyano-4-methylpentanoic acid methyl ester is 79%.

Последующие стадии (b)-(е) осуществляют, как описано в примере 1.The subsequent steps (b) to (e) are carried out as described in Example 1.

Пример 4. Получение (S)-3-аминометил-5-метилгексановой кислоты (прегабалина)Example 4. Obtaining (S) -3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin)

(а) Взаимодействие метилового эфира цианоуксусиой кислоты, изобутиральдегида и монооксида углерода в присутствии катализатора осуществляют по методике, аналогичной описанной в примере 1(а), причем в качестве катализатора используют дихлорид никеля, в качестве растворителя - тетрагидрофуран. Температура 160°C. Выход метилового эфира 2-циано-4-метилпентановой кислоты 80%.(a) The interaction of methyl cyanoacetic acid ester, isobutyraldehyde and carbon monoxide in the presence of a catalyst is carried out according to the procedure similar to that described in example 1 (a), with nickel dichloride being used as a catalyst and tetrahydrofuran as a solvent. Temperature 160 ° C. The yield of 2-cyano-4-methylpentanoic acid methyl ester is 80%.

Последующие стадии (b)-(е) осуществляют, как описано в примере 1.The subsequent steps (b) to (e) are carried out as described in Example 1.

Пример 5. Получение (S)-3-аминометил-5-метилгексановой кислоты (прегабалина)Example 5. Obtaining (S) -3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin)

(а) Взаимодействие этилового эфира цианоуксусной кислоты, изобутиральдегида и монооксида углерода в присутствии катализатора(a) Reaction between cyanoacetic acid ethyl ester, isobutyraldehyde and carbon monoxide in the presence of a catalyst

В стеклянную ампулу помещают 23 мг (44,2 мкмоль) диацетата родия, 2,1 мл этанола, 400 мкл (4,42 ммоль) изобутиральдегида, 470 мкл (4,42 ммоль) этилового эфира цианоуксусной кислоты. Ампулу помещают в автоклав. Автоклав закрывают, продувают монооксидом углерода (3×10 атм) и нагревают при 110°C в течение 24 часов. Реакционную смесь фильтруют через тонкий слой силикагеля. Выход этилового эфира 2-циано-4-метилпентановой кислоты 92%.23 mg (44.2 μmol) of rhodium diacetate, 2.1 ml of ethanol, 400 μl (4.42 mmol) of isobutyraldehyde, 470 μl (4.42 mmol) of cyanoacetic acid ethyl ester are placed in a glass ampoule. The ampoule is placed in an autoclave. The autoclave was closed, purged with carbon monoxide (3 × 10 atm) and heated at 110 ° C for 24 hours. The reaction mixture was filtered through a thin layer of silica gel. The yield of 2-cyano-4-methylpentanoic acid ethyl ester was 92%.

1Н ЯМР (400 МГц, CDCl3) δ 4,24 (кв, J=7,1 Гц, 2Н), 3.50 (дд, J=9.3, 5.9 Гц, 1Н), 1.71-1,92 (м, 3Н), 1.31 (т, J=7,1 Гц, 3Н), 0,96 (д. 1=6,2, 3Н), 0,95 (д. J=6,2, 3Н). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 4.24 (q, J = 7.1 Hz, 2H), 3.50 (dd, J = 9.3, 5.9 Hz, 1H), 1.71-1.92 (m, 3H ), 1.31 (t, J = 7.1 Hz, 3H), 0.96 (d. 1 = 6.2, 3H), 0.95 (d. J = 6.2, 3H).

Последующие стадии (b)-(е) осуществляют аналогично описанным в примере 1.The subsequent stages (b) - (e) are carried out similarly as described in example 1.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет усовершенствовать известный способ получения прегабалина, сократить общее количество стадий за счет проведения синтеза промежуточного алкилового эфира (В) в одну стадию, используя ранее неизвестную реакцию восстановительного алкилирования монооксидом углерода. В результате увеличивается выход целевого продукта и устраняется необходимость использования вспомогательных соединений, например, оснований, которые приводят к образованию побочных продуктов, загрязняющих основной продукт и увеличивающих количество отходов. Замена водорода на монооксид углерода позволяет снизить вероятность появления течи в реакторе и таким образом снизить вероятность образования взрывоопасной газовоздушной смеси. Способ позволяет использовать монооксид углерода с низкой степенью чистоты (технический), который может содержать такие примеси как: азот, диоксид углерода, гелий, аргон, водород, метан, этан, пропан, бутан, неон, криптон, радон и прочие газообразные соединения. В способе используют катализаторы на основе соединений более дешевых металлов (рутения, родия, никеля, кобальта и др.), чем в прототипе, и в меньших количествах (не более 1 моль%, в прототипе не менее 2%). Способ не требует применения сокатализаторов. Уменьшение загрузки металла-катализатора и отсутствие сокатализаторов делает способ более безопасным для окружающей среды. На стадии получения диэфира дикарбоновой кислоты (b) в качестве основания используется дешевый и доступный гидрид натрия.Thus, the claimed invention allows to improve the known method for producing pregabalin, to reduce the total number of stages due to the synthesis of intermediate alkyl ether (B) in one stage, using a previously unknown reaction of reductive alkylation of carbon monoxide. As a result, the yield of the target product is increased and the need to use auxiliary compounds, for example, bases, which lead to the formation of by-products polluting the main product and increasing the amount of waste, is eliminated. Replacing hydrogen with carbon monoxide reduces the likelihood of leakage in the reactor and thus reduces the likelihood of explosive gas-air mixture formation. The method allows the use of carbon monoxide with a low degree of purity (technical), which may contain impurities such as nitrogen, carbon dioxide, helium, argon, hydrogen, methane, ethane, propane, butane, neon, krypton, radon and other gaseous compounds. The method uses catalysts based on compounds of cheaper metals (ruthenium, rhodium, nickel, cobalt, etc.) than in the prototype, and in smaller quantities (not more than 1 mol%, in the prototype not less than 2%). The method does not require the use of socialization. Reducing the load of the metal catalyst and the absence of cocatalysts makes the method safer for the environment. In the dicarboxylic acid diester production step (b), cheap and affordable sodium hydride is used as the base.

Техническим результатом является сокращение числа стадий при получении основного интермедиата (В), уменьшение количества продуктов, поступающих в отходы, и повышение экологической безопасности.The technical result is a reduction in the number of stages in the preparation of the main intermediate (B), a decrease in the number of products entering the waste, and an increase in environmental safety.

Так как CO применяют для промышленного получения исходного изобутиральдегида, его использование на стадии (а) является несомненным достоинством способа с технологической точки зрения и может привести к созданию логистически эффективной технологии получения прегабалина.Since CO is used for the industrial production of the starting isobutyraldehyde, its use in stage (a) is an undoubted advantage of the method from a technological point of view and can lead to the creation of a logistically effective technology for the preparation of pregabalin.

Claims (1)

Способ получения (S)-(+)-3-аминометил-5-метилгексановой кислоты (прегабалина) формулы (I)
Figure 00000023
,
включающий
(a) взаимодействие алкилового эфира циануксусной кислоты CNCH2COOR (A) и изобутиральдегида, приводящее к получению алкилового эфира 2-циано-4-метилпентановой кислоты (В)
Figure 00000024
;
(b) взаимодействие полученного эфира (В) с этиловым эфиром альфа-галогенуксусной кислоты (Hal=Cl, Br, I) в присутствии основания при температуре 10-90°С, которое проводят или без растворителя, или в растворителе, таком как N,N-диметилформамид, тетрагидрофуран, 1,4-диоксан, диметилсульфоксид и диметоксиэтан, с образованием 4-этил-1-метил-2-циано-2-изобутилсукцината (С)
Figure 00000025
;
(c) гидролиз соединения (С) под действием основания, такого как гидроксид щелочного металла, при температуре 20-80°С, который дает 2-циано-2-изобутилянтарную кислоту
Figure 00000026
;
(d) декарбоксилирование полученной 2-циано-2-изобутилянтарной кислоты в присутствии минеральной кислоты, например серной или соляной кислоты, в органическом растворителе, например этилацетате, при температуре 70-80°С с образованием (RS)-3-циано-5-метилгексановой кислоты
Figure 00000027
;
(e) разделение энантиомеров полученной (RS)-3-циано-5-метилгексановой кислоты через образование соответствующей соли с цинхонидином в органическом растворителе, таком как этанол, метанол, 1,4-диоксан, этилацетат, тетрагидрофуран, 2-метилтетрагидрофуран, диметоксиэтан и диглим, при температуре 20-80°С, выделение цинхонидиновой соли (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты и ее дополнительную очистку путем повторного солеобразования в этилацетате;
(f) обработку полученной цинхонидиновой соли (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты смесью этилацетата и разбавленной соляной кислоты (1:1) при комнатной температуре, выделение образовавшейся (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (II) из органического слоя
Figure 00000028
;
(g) гидрирование выделенной оптически чистой (S)-3-циано-5-метилгексановой кислоты (II), катализируемое никелем Ренея, с образованием целевого продукта - (S)-(+)-3-аминометил-5-метилгексановой кислоты (прегабалина) (I),
отличающийся тем, что
на стадии (а) взаимодействие алкилового эфира циануксусной кислоты CNCH2COOR, где R=С14-алкил, с изобутиральдегидом, приводящее к получению алкилового эфира 2-циано-4-метилпентановой кислоты (В), осуществляют под действием монооксида углерода при давлении от 1 до 200 атм и температуре от 20 до 200°С в полярном растворителе, таком как метанол, этанол, вода, 1,4-диоксан, тетрагидрофуран, ацетонитрил, диметоксиэтан и диглим, а в качестве катализатора используют соединения кобальта, никеля, рутения или родия;
на стадии (b) в качестве основания используют гидрид натрия.
The method of obtaining (S) - (+) - 3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin) of the formula (I)
Figure 00000023
,
including
(a) the interaction of the alkyl ester of cyanoacetic acid CNCH 2 COOR (A) and isobutyraldehyde, resulting in the production of alkyl ester of 2-cyano-4-methylpentanoic acid (B)
Figure 00000024
;
(b) reacting the obtained ester (B) with alpha-haloacetic acid ethyl ester (Hal = Cl, Br, I) in the presence of a base at a temperature of 10-90 ° C., which is carried out either without a solvent or in a solvent such as N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, dimethyl sulfoxide and dimethoxyethane to give 4-ethyl-1-methyl-2-cyano-2-isobutyl succinate (C)
Figure 00000025
;
(c) hydrolysis of compound (C) under the action of a base, such as an alkali metal hydroxide, at a temperature of 20-80 ° C, which gives 2-cyano-2-isobutyl succinic acid
Figure 00000026
;
(d) decarboxylation of the obtained 2-cyano-2-isobutyl succinic acid in the presence of a mineral acid, for example sulfuric or hydrochloric acid, in an organic solvent, for example ethyl acetate, at a temperature of 70-80 ° C. to form (RS) -3-cyano-5- methylhexanoic acid
Figure 00000027
;
(e) separating the enantiomers of the obtained (RS) -3-cyano-5-methylhexanoic acid through the formation of the corresponding salt with cichonidine in an organic solvent such as ethanol, methanol, 1,4-dioxane, ethyl acetate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethoxyethane and diglyme, at a temperature of 20-80 ° C, the isolation of the cinchonidine salt of (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid and its further purification by repeated salt formation in ethyl acetate;
(f) treating the resulting cichonidine salt of (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid with a mixture of ethyl acetate and dilute hydrochloric acid (1: 1) at room temperature, isolating the resulting (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (II ) from the organic layer
Figure 00000028
;
(g) hydrogenation of the isolated optically pure (S) -3-cyano-5-methylhexanoic acid (II) catalyzed by Raney nickel to form the desired product - (S) - (+) - 3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin ) (I),
characterized in that
at the stage (a), the interaction of the alkyl ester of cyanoacetic acid CNCH 2 COOR, where R = C 1 -C 4 -alkyl, with isobutyraldehyde, resulting in the production of 2-cyano-4-methylpentanoic acid alkyl ester (B), is carried out under the influence of carbon monoxide at a pressure of from 1 to 200 atm and a temperature of from 20 to 200 ° C in a polar solvent such as methanol, ethanol, water, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, acetonitrile, dimethoxyethane and diglyme, and cobalt, nickel compounds are used as a catalyst ruthenium or rhodium;
in step (b), sodium hydride is used as the base.
RU2013156586/04A 2013-12-20 2013-12-20 Method of producing (s)-3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin) RU2544859C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013156586/04A RU2544859C1 (en) 2013-12-20 2013-12-20 Method of producing (s)-3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013156586/04A RU2544859C1 (en) 2013-12-20 2013-12-20 Method of producing (s)-3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2544859C1 true RU2544859C1 (en) 2015-03-20

Family

ID=53290780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013156586/04A RU2544859C1 (en) 2013-12-20 2013-12-20 Method of producing (s)-3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2544859C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B. N. ROY et al., Eco-friendly, industrial process for synthesis of (S)-3-(aminomethyl)-5-methylhexanoic acid [pregabalin], INDIAN J. CHEM., SECT. B, 2012, Vol. 51B, 1470-1488<BR>WO 2012/059797 A1, 10.05.2012<BR>RU 2004131840 A, 27.05.2005 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
IL150633A (en) Asymmetric synthesis of pregabalin and some such novel intermediates
CN110099893B (en) Preparation method of droxidopa and intermediate thereof
Rachwalski et al. Aziridine ring-containing chiral ligands as highly efficient catalysts in asymmetric synthesis
Reznikov et al. Enantioselective synthesis of γ-aminobutyric acid derivatives by Ni (II)-catalyzed reaction of diethyl malonate with nitroalkenes
Huynh et al. Synthesis of a new class of ligands derived from isosorbide and their application to asymmetric reduction of aromatic ketones by transfer hydrogenation
Kong et al. Synthesis of chiral lactams via asymmetric hydrogenation of α, β-unsaturated nitriles
Zhu et al. Practical and highly stereoselective method for the preparation of several chiral arylsulfinamides and arylsulfinates based on the spontaneous crystallization of diastereomerically pure N-benzyl-N-(1-phenylethyl)-arylsulfinamides
JP5396578B2 (en) Optically active tetraaminophosphonium salt, catalyst for asymmetric synthesis reaction, and method for producing optically active β-nitroalcohol
JP2010535857A (en) A novel method for producing pregabalin
JP5622019B2 (en) Asymmetric organic molecular catalyst having amino alcohol derivative salt structure and method for producing optically active compound using said asymmetric organic molecular catalyst
RU2544859C1 (en) Method of producing (s)-3-aminomethyl-5-methylhexanoic acid (pregabalin)
Yang et al. Synthesis of novel chiral 1, 3-aminophenols and application for the enantioselective addition of diethylzinc to aldehydes
Zhang et al. Direct Asymmetric Aldol Reaction Co‐catalyzed by Amphiphilic Prolinamide Phenol and Lewis Acidic Metal on Water
WO2014181359A1 (en) A process for the preparation of an anticonvulsant agent pregabalin hydrochloride
RU2529996C2 (en) Method for enantioselective synthesis of (s)-pregabalin
JP4943185B2 (en) Process for producing optically active sulfonylimine compound
CN113195460B (en) Enantioselective process
Szakonyi et al. Stereoselective synthesis of carane-based chiral β-and γ-amino acid derivatives via conjugate addition
Rosini et al. Acid promoted CIDT for the deracemization of dihydrocinnamic aldehydes with Betti's base
JP2010229097A (en) New oxazolidine derivative, new oxazolidine derivative salt and method for producing optically active compound using the oxazolidine derivative salt as asymmetric organic molecular catalyst
Samanta et al. Organocatalyzed nitroaldol reaction of α-ketophosphonates and nitromethane revisited
CN108912077B (en) Preparation method of chiral phthalide derivative
CN108929226B (en) Method for preparing benzoyl formate derivative
CN111777530B (en) Method for catalyzing asymmetric Henry reaction of trifluoromethyl ketone
Yuan Structural Implementation of Unsatured Systems Driven by Electrophilic Nitrogen-Containing Functional Groups.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191221