WO2011115150A1 - ベンゾチアジン化合物の製造方法 - Google Patents
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- 0 CC(C)(C)C*CCCC1CCCC1 Chemical compound CC(C)(C)C*CCCC1CCCC1 0.000 description 12
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D417/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00
- C07D417/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00 containing two hetero rings
- C07D417/12—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00 containing two hetero rings linked by a chain containing hetero atoms as chain links
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- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D279/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one nitrogen atom and one sulfur atom as the only ring hetero atoms
- C07D279/10—1,4-Thiazines; Hydrogenated 1,4-thiazines
- C07D279/14—1,4-Thiazines; Hydrogenated 1,4-thiazines condensed with carbocyclic rings or ring systems
- C07D279/16—1,4-Thiazines; Hydrogenated 1,4-thiazines condensed with carbocyclic rings or ring systems condensed with one six-membered ring
Definitions
- the present invention relates to a novel method for producing a benzothiazine compound useful for the prevention and / or treatment of allergic diseases and inflammatory diseases.
- the compound (1-4) has an antihistaminic action and an anti-leukotriene action, and is an allergic disease such as allergic rhinitis and allergic conjunctivitis, asthma It is known to be useful as a preventive or therapeutic agent for inflammatory diseases such as psoriasis, rheumatism and inflammatory bowel disease (Patent Document 1). Further, in Patent Document 1, as shown in the following synthesis route, compound (II) and compound (III) are reacted (method A), or compound (IV) and compound (V) are reacted ( It is described that compound (I) can be produced by method B).
- R 1 represents a hydrogen atom or the like;
- R 2 represents a hydrogen atom or the like;
- A represents —N (R 4 ) — (in this case, a lower alkyl group or an alkoxyalkyl group) or the like;
- B represents -S (O) qCH (R 7 )-(wherein q represents a number of 0 to 2, R 7 represents a hydrogen atom or a hydroxy group) and the like;
- E represents a single bond and the like;
- W and Y Are the same or different and represent —CH 2 — or —CO—;
- Z represents an oxygen atom or a sulfur atom;
- l represents 0 or 1
- m represents 2 or 3
- n represents a number of 1 to 4, and
- X represents A chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom is shown.
- B is a group other than a single bond
- E is a single bond.
- Patent Document 1 describes that compound (II) as a raw material can be produced by reacting compound (VI) with piperazine compound (VII) (Method C) as shown in the following synthesis route. . Further, it is described that compound (III) can be produced by reacting compound (V) with dihalogeno compound (VIII).
- R 1 , R 2 , A, B, E, W, Z, l, m, and n are the same as described above, and X and X ′ represent a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
- compound 1-1 was obtained in a yield of 50.4% by reacting compound (7-4) and 1-bromo-3-chloropropane in acetone solvent in the presence of potassium carbonate for 24 hours under reflux. (See Production Example 12 of Patent Document 1). The reason why the yield was so low was thought to be that dimerized by-products were formed because 1-bromo-3-chloropropane used had two reactive sites. In addition, Compound 1-1 has low solubility in a solvent, and has a characteristic that it is difficult to expect an improvement in purity by purification.
- Patent Document 1 Furthermore, the method for producing the compound (1-4) disclosed in Patent Document 1 requires purification by column chromatography, and the load involved in the purification work has increased the cost of the drug substance (Patent Document). 1).
- the compound represented by the formula (1-4) can be produced via 1- (2-ethoxyethyl) -2-chloromethyl-1H-benzimidazole represented by the following formula (3-4). It is known (see Patent Document 1).
- the process for producing 1- (2-ethoxyethyl) -2-chloromethyl-1H-benzimidazole (3-4) includes N- (2-ethoxyethyl) -1,2-phenylenediamine (3-
- a method of carrying out a cyclization reaction using 2-chloroacetic acid is known. That is, as shown by the following reaction formula, ethoxyethylamine was reacted using 2-fluoronitrobenzene as a starting material, and then a catalytic reduction reaction was performed using palladium metal to obtain compound (3-2).
- a method for producing 1- (2-ethoxyethyl) -2-chloromethyl-1H-benzimidazole (3-4) using 2-chloroacetic acid has been reported (Reference Example 3 in Patent Document 2). See).
- the reaction conditions in the step of producing compound (3-4) from compound (3-2) in this production method are as follows. First, the reaction with the compound (3-2) was carried out under reflux conditions for 4 hours using 2-chloroacetic acid and 4N hydrochloric acid, and then the general post-reaction operation was carried out to prepare a mixed solvent of cyclohexane and ethyl acetate (3 : 1) is used for purification by column chromatography. The obtained eluate was further recrystallized using a mixed solvent of concentrated methanol and water to finally obtain colorless columnar crystals (3-4) having a melting point of 75.5-77 ° C.
- Non-Patent Document 1 the production method using chloroacetic acid has a synthesis yield of about 45 to 50%, and a more efficient synthesis method has been desired. Furthermore, the production method employs two means of column chromatography and recrystallization as purification means, and particularly when considering production on a large scale, the manufacturer is forced to perform complicated operations. . In addition, since the production method performs a reflux reaction in hydrochloric acid, there is a problem in that a large amount of hydrogen chloride gas is generated during the reaction when performing synthesis on a large scale.
- Non-Patent Document 2 a reaction in which the hydroxy group of the compound (f) having a hydroxymethyl group at the 2-position of the benzimidazole ring is substituted with a chlorine atom has been reported (see Non-Patent Document 2).
- thionyl chloride or Vilsmeier reagent oxalyl chloride / DMF
- both reactions are achieved with a high yield of 95% or more.
- an alkoxyalkylamine-substituted nitrobenzene (b) is produced using halogen-substituted nitrobenzene (a) as a starting material, and by reducing the nitro group of the compound (b), A method for producing an alkylamine-substituted aniline (c) has been reported (see Non-Patent Document 3).
- N- (2-ethoxyethyl) -1,2-phenylenediamine (3-2) there is a method for producing N- (2-ethoxyethyl) -1,2-phenylenediamine (3-2) using 2-chloronitrobenzene (d) as a starting material.
- 2-chloronitrobenzene (d) As a starting material, first, N- (2-ethoxyethyl) -2-nitroaniline was obtained by using 2-chloronitrobenzene (d) as a starting material, reacting with aminoethanol, and then introducing an alkyl chain into the alcohol moiety. (3-1) is manufactured. Then, the compound (3-2) is produced by reducing the nitro group of the obtained compound (3-1) with zinc.
- B represents, for example, —S—CH 2 —
- E represents, for example, a single bond
- R 2 represents, for example, a hydrogen atom
- Z represents, for example, an oxygen atom.
- Non-Patent Document 5 a method for synthesizing a corresponding benzothiazine ring using a fluoro-substituted benzothiazole as a starting material has been reported (see Non-Patent Document 5). Specifically, first, 1) a thiazine ring is opened in water under basic conditions of sodium hydroxide to synthesize the corresponding intermediate. Thereafter, 2) ring-closing reaction is carried out with chloroacetic acid in water to synthesize fluoro-substituted benzothiazin-3-one. The synthetic yield of the final product is reported to be 77.6%.
- Non-patent document 5 also shows a synthesis example of a dihalogen-substituted benzothiazin-3-one as shown in the following formula.
- the reaction for synthesizing the compound uses the same method as that for synthesizing a fluoro-substituted benzothiazin-3-one, such as synthesizing a thiazine ring using chloroacetic acid. It is reported that the synthesis yield of one of the final products was 20% and the synthesis yield of the other was 17%.
- Non-Patent Document 6 a method for synthesizing a corresponding benzothiazine ring using 6-[(4-nitrophenyl) thio] benzothiazol-2-amine as a starting material has been reported.
- a thiazine ring-opening reaction is performed in a mixed solvent of water and ethanol under a basic condition of sodium hydroxide to synthesize an amino group and thio group-substituted benzene intermediate.
- R represents a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, or a methyl group.
- An object of the present invention is a production method that solves problems such as yield and purification means, and is an industrially useful method for producing the benzothiazine compound according to the present invention, which is useful for the treatment of allergic diseases and inflammatory diseases. Is to provide.
- R 1 is (1) a hydrogen atom, (2) a hydroxyl group, (3) a C 1-4 alkoxy group, (4) a C 1-4 alkanoyloxy group, (5) a carbamoyloxy group, (6) Mono- or di-C 1-4 alkyl-carbamoyloxy group, (7) thiol group, (8) C 1-4 alkylthio group, (9) C 1-4 alkanoylthio group, (10) amino group, (11 ) Mono- or di-C 1-4 alkylamino group, (12) C 1-4 alkanoylamino group, (13) C 1-6 alkanoyl group, (14) C 1-4 alkylsulfonyl group, (15) C 7-11 aroyl group, (16) mono- or di-C 1-4 alkylcarbamoyl group, (17) mono- or di-C 6-10 arylcarbamoyl group, (18) mono- or di-C 7-10 Aralkylcarbamoyl
- the method further comprises the step of hydrolyzing the compound represented by formula (ii) in the presence of a base to produce a compound represented by formula (ii) to produce a compound represented by formula (7) [26 ] Or the production method according to [27].
- R 4 of the compound represented by the formula (iv) is a methoxy group or an ethoxy group.
- X 4 of the compound represented by the formula (iv) is a chlorine atom.
- the present invention provides 7- [3- ⁇ 4- (N-ethoxyethylbenzimidazol-2-ylmethyl) -1-piperazinyl ⁇ propoxy] -3,4-dihydro-2H— in a short time, in high yield and with high purity.
- This is a useful method for producing a benzothiazine compound (1) represented by 1,4-benzothiazin-3-one.
- the production of the intermediate is completed without exposing an operator to a substance that may adversely affect the human body. It can be used in the next reaction step for producing the final product (1). That is, after completion of the synthesis reaction of the intermediate (3) according to the present invention, the intermediate (3) can be obtained with high purity without performing purification such as column chromatography or recrystallization. The substance obtained as it is can be used in the next reaction without taking it out of the system. Even in this case, the reaction in the next step is not adversely affected. Since it is not necessary to take the product out of the reaction system, there is no risk that the worker will be exposed to the substance, and the synthesis operation can proceed in a safe manner.
- the production method of the present invention greatly improves the synthesis yield of the production methods that have been carried out conventionally, especially when large-scale synthesis is carried out during pharmaceutical production, which reduces cost and labor. It is a great help in terms.
- the purification operation can be performed by recrystallization. As described above, the purification operation at the time of synthesizing the intermediate (3) It is unnecessary. Therefore, there is no risk that the worker will be exposed to a substance that may be harmful, and the synthesis operation can proceed in a safe manner.
- the benzothiazine intermediate can be synthesized with a very high yield as compared with the conventional method. Moreover, since the target compound can be obtained with high purity simply by filtering the compound obtained after benzothiazine ring formation as a crystal, complicated purification operations such as column chromatography are not required. Therefore, it can be said that this manufacturing method can greatly reduce the work load when manufacturing pharmaceuticals on a large scale, and is very useful.
- FIG. 1 shows an HPLC chart of the substance obtained in production step 3.
- FIG. 2 shows an HPLC chart of the substance obtained in production step 4.
- R 1 is (1) a hydrogen atom, (2) a hydroxyl group, (3) a C 1-4 alkoxy group, (4) a C 1-4 alkanoyloxy group, (5) a carbamoyloxy group, (6) Mono- or di-C 1-4 alkyl-carbamoyloxy group, (7) thiol group, (8) C 1-4 alkylthio group, (9) C 1-4 alkanoylthio group, (10) amino group, (11 ) Mono- or di-C 1-4 alkylamino group, (12) C 1-4 alkanoylamino group, (13) C 1-6 alkanoyl group, (14) C 1-4 alkylsulfonyl group, (15) C 7-11 aroyl group, (16) mono- or di-C 1-4 alkylcarbamoyl group, (17) mono- or di-C 6-10 arylcarbamoyl group, (18) mono- or di-C 7-10 Aralkylcarbamoyl
- examples of the substituent represented by R 1 are as follows.
- Examples of the “C 1-4 alkoxy group” include methoxy group, ethoxy group, propoxy group and the like.
- Examples of the “C 1-4 alkanoyloxy group” include an acetyloxy group and a propionyloxy group.
- Examples of the “mono- or di-C 1-4 alkyl-carbamoyloxy group” include a methylcarbamoyloxy group, an ethylcarbamoyloxy group, a dimethylcarbamoyloxy group, a diethylcarbamoyloxy group, and an ethylmethylcarbamoyloxy group. .
- C 1-4 alkylthio group examples include a methylthio group, an ethylthio group, a propylthio group and the like.
- C 1-4 alkanoylthio group examples include an acetylthio group and a propionylthio group.
- Examples of the “mono- or di-C 1-4 alkylamino group” include a methylamino group, an ethylamino group, a propylamino group, a dimethylamino group, a diethylamino group, and the like.
- Examples of the “C 1-4 alkanoylamino group” include an acetylamino group and a propionylamino group.
- Examples of the “C 1-6 alkanoyl group” include formyl, acetyl, propionyl and the like.
- Examples of the “C 1-4 alkylsulfonyl group” include methylsulfonyl, ethylsulfonyl and the like.
- Examples of the “C 7-11 aroyl group” include benzoyl, toluoyl, naphthoyl and the like.
- Examples of the “mono- or di-C 1-4 alkylcarbamoyl group” include methylcarbamoyl, ethylcarbamoyl, dimethylcarbamoyl, diethylcarbamoyl and the like.
- Examples of the “mono- or di-C 6-10 arylcarbamoyl group” include phenylcarbamoyl, diphenylcarbamoyl and the like.
- Examples of the “mono- or di-C 7-10 aralkylcarbamoyl group” include benzylcarbamoyl, dibenzylcarbamoyl and the like.
- Examples of the “mono- or di-C 1-4 alkylsulfamoyl group” include methylsulfamoyl, ethylsulfamoyl, dimethylsulfamoyl, diethylsulfamoyl and the like.
- Examples of the “mono- or di-C 6-10 arylsulfamoyl group” include phenylsulfamoyl, diphenylsulfamoyl and the like.
- Examples of the “mono- or di-C 7-10 aralkylsulfamoyl group” include benzylsulfamoyl, dibenzylsulfamoyl and the like.
- Examples of the “halogen atom” include fluorine, chlorine, bromine, iodine and the like.
- Examples of the “C1-C10 linear or branched chain hydrocarbon group” include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and the like. Among these, an alkyl group is particularly preferable.
- Examples of the “alkyl group” include C 1-10 such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, n-hexyl, isohexyl and the like.
- Examples thereof include an alkyl group, and a C 1-6 alkyl group (for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, etc.) is preferable.
- Examples of the “alkenyl group” include C 2-10 alkenyl groups such as vinyl, 1-propenyl, allyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, isobutenyl, sec-butenyl and the like.
- a C 2-6 alkenyl group eg, vinyl, 1-propenyl, allyl, etc. is preferable.
- alkynyl group examples include C 2-10 alkynyl groups such as ethynyl, 1-propynyl, propargyl and the like, and C 2-6 alkynyl groups (eg ethynyl etc.) are preferable.
- the “straight or branched chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms” is, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a C 1-4 alkoxy group, a C 1-4 alkanoyloxy group, a thiol group, C 1 -4 alkylthio group, C 1-4 alkanoylthio group, amino group, mono- or di-C 1-4 alkylamino group, C 1-4 alkanoylamino group, C 1-6 alkanoyl group, C 3-6 cycloalkyl group, C 6-10 aryl group, or one to a C 3-5 aromatic heterocyclic group which may have three from 1 the same or different, including two hetero atoms.
- C 1-4 alkoxy group examples include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl and the like.
- C 6-10 aryl group examples include phenyl, naphthyl and the like.
- C 3-5 aromatic heterocyclic group containing 1 to 2 heteroatoms examples include pyridyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, pyrazinyl, pyrrolyl, imidazolyl, pyrazolyl, thiazolyl, oxazolyl and the like.
- Examples of the “C3-C10 cyclic hydrocarbon group” include alicyclic hydrocarbon groups and aromatic hydrocarbon groups.
- Examples of the “alicyclic hydrocarbon group” include an alicyclic monocyclic group composed of 3 to 8 carbon atoms, specifically, for example, a cycloalkyl group, a cycloalkenyl group and the like. Can be mentioned.
- Examples of the “cycloalkyl group” include C 3-6 cycloalkyl groups such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl and the like.
- Examples of the “cycloalkenyl group” include C 3-6 cycloalkenyl groups such as cyclopropenyl, cyclobutenyl, cyclopentenyl, cyclohexenyl and the like.
- examples of the “aromatic hydrocarbon group” include an aromatic hydrocarbon group composed of 6 to 10 carbon atoms, and specifically include phenyl, naphthyl and the like.
- the “cyclic hydrocarbon group having 3 to 10 carbon atoms” includes, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a C 1-4 alkoxy group, a C 1-4 alkanoyloxy group, a thiol group, a C 1-4 alkylthio group, a C 1 -4 alkanoylthio group, amino group, mono- or di-C 1-4 alkylamino group, C 1-4 alkanoylamino group, C 1-6 alkanoyl group, C 3-6 cycloalkyl group, C 6-10 aryl Or 1 to 3 C 3-5 aromatic heterocyclic groups containing 1 to 2 heteroatoms may be the same or different. Examples of these substituents include the same ones as the examples of the substituent of the above-mentioned “C1-C10 linear or branched chain hydrocarbon group”.
- C 7-12 aralkyloxy group examples include a phenyl-C 1-6 alkyloxy group, and a benzyloxy group is preferable.
- C 1-4 alkoxy group in R 2 can, for example, methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, sec- butoxy, etc.
- C 1-4 alkoxy group such as tert- butoxy.
- a C 1-3 alkoxy group is preferred, and among these, an ethoxy group is particularly preferred.
- Examples of the “leaving group” in X 1 and X 2 include a halogen atom and a sulfonyloxy group which may have a substituent.
- a halogen atom a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom etc. can be mentioned, for example.
- a preferable leaving group is a chlorine atom.
- the sulfonyloxy group which may have a substituent is not particularly limited, and examples thereof include a C 1-6 alkylsulfonyloxy group or a C 6-10 arylsulfonyloxy group (methanesulfonyloxy, ethanesulfonyloxy, trichloromethane). Sulfonyloxy, trifluoromethanesulfonyloxy, phenylsulfonyloxy, naphthylsulfonyloxy, p-toluenesulfonyloxy, etc.).
- the amino-protecting group P is, for example, a formyl group, or a C 1-6 alkyl-carbonyl group (for example, acetyl, propionyl), benzoyl group, C 1- 6 alkoxy-carbonyl groups (eg methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, tert-butoxycarbonyl (Boc) etc.), allyloxycarbonyl groups, phenyloxycarbonyl groups, C 7-10 aralkyloxy-carbonyl groups (eg benzyloxycarbonyl etc.) ) And the like.
- a formyl group or a C 1-6 alkyl-carbonyl group (for example, acetyl, propionyl), benzoyl group, C 1- 6 alkoxy-carbonyl groups (eg methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, tert-butoxycarbonyl (Boc) etc.), allyloxycarbonyl groups, pheny
- substituent of the “optionally substituted” for example, a phenyl group, a halogen atom, a C 1-6 alkyl-carbonyl group (for example, acetyl, propionyl, etc.), halogenated Examples thereof include a C 1-6 alkoxy group and a nitro group.
- the number of substituents is not particularly limited, but may be about 1 to 3.
- Preferred examples of the amino-protecting group include a tert-butoxycarbonyl group, a benzyl group, and a benzyloxycarbonyl group. More preferred examples of the amino-protecting group include a tert-butoxycarbonyl group.
- M is an integer of 1 to 4, preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
- n is an integer of 1 to 3, preferably 1 or 2, particularly preferably 2.
- reaction step 1-1 The inventors of the present invention have improved the synthesis yield and purity by applying the Mitsunobu reaction in which the reaction proceeds selectively to the hydroxyl group using the compounds (7) and (8) as raw materials. As described in the background art, the reaction process has been achieved only in a very low yield. In addition, a compound (7) can be manufactured in accordance with a well-known method (refer patent document 1).
- the reaction step 1-1 can be performed by reacting the compound (7) and the compound (8) in a solvent in the presence of a phosphine reagent and an azo reagent.
- a phosphine reagent for example, trialkylphosphines such as trimethylphosphine, triethylphosphine, tripropylphosphine, triisopropylphosphine, tributylphosphine, triisobutylphosphine, tricyclohexylphosphine, and triarylphosphine such as triphenylphosphine. Etc. can be used.
- azo reagent examples include diethyl azodicarboxylate (DEAD), diisopropyl azodicarboxylate (DIAD), di-tert-butyl azodicarboxylate (DBAD), 1,1- (azodicarbonyl) piperidine (ADDP), 1 , 1′-azobis (N, N′-diisopropylformamide) (TIPA), 1,6-dimethyl-1,5,7-hexahydro-1,4,6-tetrazocine-2,5-dione (DHAD), etc.
- DEAD diethyl azodicarboxylate
- DIAD diisopropyl azodicarboxylate
- DBAD di-tert-butyl azodicarboxylate
- TIPA 1,1- (azodicarbonyl) piperidine
- TIPA 1,6-dimethyl-1,5,7-hexahydro-1,4,6-tetrazocine-2,5-dione
- ethylenedicarboxylic acid reagent for example, dimethyl maleate, diethyl maleate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate and the like can be used.
- the solvent include alkyl halide solvents such as dichloromethane and chloroform, ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether and dioxane, aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene, and alcohols such as methanol and ethanol. Solvents and amide solvents such as dimethylformamide can be used alone or in combination.
- 1.0 to 1.5 equivalents of compound (8) are preferably used with respect to compound (7), and 1.0 to 1.1 equivalents of compound (8) are used.
- an ether solvent or an amide solvent is preferably used as the solvent, and tetrahydrofuran or dimethylformamide is more preferably used.
- an ether solvent is used as the solvent, it is preferable to use 2 to 5 times (v / w) of the ether solvent relative to the compound (7).
- triarylphosphine as the phosphine reagent, and it is more preferable to use triphenylphosphine.
- the equivalent amount of the phosphine reagent used for the reaction is preferably 1.1 to 1.5, more preferably 1.1 to 1.2 with respect to the compound (7).
- the equivalent amount of the azo reagent used in the reaction is preferably 1.1 to 1.5, more preferably 1.1 to 1.2, relative to compound (7).
- the reaction conditions are not particularly limited. For example, the reaction conditions are 20 to 50 ° C. (preferably 25 to 40 ° C.) for 15 minutes to 1 day (preferably 30 minutes to 6 hours, more preferably 30 minutes to 2 hours). can do.
- reaction step 1-2 This step is a step of obtaining a compound (4) by carrying out an alkylation reaction of the nitrogen atom of the piperazine derivative (6) using the compound (5) obtained by the above reaction.
- the reaction can be carried out by reacting compound (5) and piperazine derivative (6) in a solvent in the presence of a base and in the presence or absence of a reaction accelerator.
- the solvent include alkyl halide solvents such as dichloromethane and chloroform, ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether and dioxane, aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene, methanol, ethanol and the like.
- Alcohol solvents, ester solvents such as ethyl acetate, nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile, amide solvents such as dimethylformamide, aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide, water, etc. are used alone or in combination. be able to.
- the base include alkali metal hydrides such as lithium hydride, sodium hydride and potassium hydride, alkali metal hydrogen carbonates such as potassium hydrogen carbonate and sodium hydrogen carbonate, alkali metal carbonates such as potassium carbonate and sodium carbonate, water Inorganic bases such as alkali metal hydroxides such as potassium oxide, sodium hydroxide and lithium hydroxide can be mentioned.
- the reaction accelerator include potassium iodide.
- an amide solvent as the solvent, and it is more preferable to use dimethylformamide.
- the amount of the amide solvent used in the reaction is preferably 3 to 4 times (v / w) based on the compound (5).
- an inorganic base as a base, and it is more preferable to use potassium carbonate.
- the inorganic base used in the reaction is preferably 0.5 to 1.5 equivalents, more preferably 0.5 to 1.0 equivalents, relative to compound (5).
- potassium iodide is used as the reaction accelerator, 0.5 equivalent or more of potassium iodide is preferable, more preferably 1.0 equivalent or more, and still more preferably 1.0 to 1.5, relative to compound (5).
- Equivalent potassium iodide is not particularly limited, and include 80 to 100 ° C. (more preferably 86 to 90 ° C.) and 3 hours to 1 day (preferably 3 to 4 hours).
- Reaction step 1-3 is a step for producing compound (2) or a salt thereof by deprotecting compound (4).
- the protecting group is the same as the above-described protecting group.
- This step 1-3 can be performed according to a method described in known literatures or books (for example, Protective Groups in Organic Synthesis Forth Edition, John Wiley & Sons, Inc.).
- a method for performing deprotection using an acid and a method for performing deprotection by a catalytic hydrogenation reaction will be specifically described.
- the compound (2) can be isolated as a free form by, for example, neutralization, extraction, washing, drying, concentration, various chromatography, etc. .
- the free body of the obtained compound (2) can also be made into a salt by the usual method used by organic chemistry.
- Compound (2) can be produced by reacting compound (4) obtained by the above reaction with an acid in the presence or absence of a solvent.
- an acid is not specifically limited, Usually, 1 equivalent or an excess can be used with respect to a compound (4).
- the solvent include halogenated alkyl solvents such as dichloromethane and chloroform, ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether, and dioxane, alcohol solvents such as methanol and ethanol, and nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile.
- a solvent, water, etc. can be used individually or in combination.
- an alcohol solvent it is preferable to use an alcohol solvent, and it is more preferable to use ethanol.
- the amount of the solvent used in the reaction is preferably 1.5 to 2.0 times (v / w) relative to compound (4). It is more preferable to use 1.5 to 2.0 times (v / w) of ethanol relative to compound (4).
- an acid for example, organic acids, such as inorganic acids, such as hydrochloric acid and a sulfuric acid, and a trifluoroacetic acid are mentioned, It is preferable to use hydrochloric acid.
- the reaction conditions are not particularly limited, but for example, at 0 to 60 ° C.
- the protecting group P is a tert-butoxycarbonyl group (Boc), it is appropriate to use this method.
- Compound (2) can be produced from the compound (4) obtained by the above reaction by a catalytic hydrogenation reaction using a hydrogen source and a catalyst.
- a hydrogen source hydrogen, formic acid, ammonium formate, cyclohexadiene, or the like can be used.
- the catalyst palladium, palladium black, palladium carbon, platinum carbon, platinum, platinum oxide, copper chromite, Raney nickel and the like can be used alone or in combination.
- Solvents include ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether and dioxane, alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol and propanediol, ester solvents such as ethyl acetate, and nitriles such as acetonitrile and propionitrile. Solvents, amide solvents such as dimethylformamide, water and the like can be used alone or in combination.
- the hydrogen pressure in the catalytic hydrogenation reaction is usually normal pressure to 50 atmospheres, preferably normal pressure to 10 atmospheres, but is not particularly limited.
- the reaction conditions are not particularly limited, but are, for example, ⁇ 80 to 180 ° C., preferably ⁇ 30 to 100 ° C. for 30 minutes to 5 days, preferably 1 hour to 1 day.
- the protecting group P is a benzyl group (Bn) or a benzyloxycarbonyl group (Z), it is appropriate to use this method.
- the salt of the resulting compound (2) is not particularly limited, but for example, a conjugate salt with an inorganic acid such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, or formic acid, Acetic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, fumaric acid, maleic acid, lactic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, aspartic acid, glutamic acid, etc.
- conjugate salts with organic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, or formic acid, Acetic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, fumaric acid, maleic acid, lactic acid, malic acid, tart
- the solvent is not particularly limited, but for example, an alcohol solvent such as ethanol or methanol is preferably used.
- the alcohol solvent is preferably used in an amount of 5 to 7 times (v / w) based on the compound (4). Further, it is more preferable to use ethanol in an amount 5 to 7 times (v / w) based on the compound (4).
- the temperature for crystallization is not particularly limited, but for example, it is preferably ⁇ 20 to 20 ° C. (preferably around 0 ° C.).
- Reaction step 1-4 is a step of obtaining a compound (1) by subjecting the piperazine derivative (2) to an alkylation reaction of the nitrogen atom using the compound (3) and the piperazine derivative (2) obtained by the above reaction. It is.
- the step 1-4 can be carried out by reacting the compound (3) and the piperazine derivative (2) in a solvent in the presence of a base and in the presence or absence of a reaction accelerator.
- a compound (3) can be manufactured according to a well-known method (refer patent document 1).
- examples of the solvent that can be used in the reaction step 1-4 include halogenated alkyl solvents such as dichloromethane and chloroform, ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether, and dioxane, and aromatics such as benzene, toluene, and xylene.
- a solvent, water, etc. can be used individually or in combination.
- a mixed solvent of ether solvent-water can be used, more preferably a mixed solvent of ether solvent-water (dose ratio 1: 1 to 3: 1) can be used, and still more preferably ether solvent.
- a mixed solvent of water (2: 1 dose ratio) can be used.
- tetrahydrofuran is particularly preferable as the ether solvent.
- the base include organic bases such as pyridine, collidine, lutidine, triethylamine and diisopropylethylamine, alkali metal hydrides such as lithium hydride, sodium hydride and potassium hydride, hydrogen carbonates such as potassium hydrogen carbonate and sodium hydrogen carbonate.
- Inorganic bases such as alkali metal carbonates such as alkali metal, potassium carbonate and sodium carbonate, and alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide and lithium hydroxide can be mentioned.
- An organic base is preferable, and a tertiary amine such as diisopropylethylamine is more preferable.
- the reaction accelerator include potassium iodide.
- the reaction conditions are not particularly limited. For example, the reaction conditions may be 1 to 1 day (preferably 1.5 hours) at 0 to 50 ° C. (preferably room temperature).
- reaction step 1-5 can be performed by reacting compound (7) with compound (9) in the presence of a phosphine reagent and an azo reagent.
- phosphine reagent for example, trialkylphosphines such as trimethylphosphine, triethylphosphine, tripropylphosphine, triisopropylphosphine, tributylphosphine, triisobutylphosphine, tricyclohexylphosphine, and triarylphosphine such as triphenylphosphine. Etc. can be used.
- trialkylphosphines such as trimethylphosphine, triethylphosphine, tripropylphosphine, triisopropylphosphine, tributylphosphine, triisobutylphosphine, tricyclohexylphosphine, and triarylphosphine such as triphenylphosphine. Etc.
- trialkylphosphines such as trimethylphosphine, triethylphosphine, tripropyl
- azo reagent examples include diethyl azodicarboxylate (DEAD), diisopropyl azodicarboxylate (DIAD), di-tert-butyl azodicarboxylate (DBAD), 1,1- (azodicarbonyl) piperidine (ADDP), 1 , 1′-azobis (N, N′-diisopropylformamide) (TIPA), 1,6-dimethyl-1,5,7-hexahydro-1,4,6-tetrazocine-2,5-dione (DHAD), etc.
- DEAD diethyl azodicarboxylate
- DIAD diisopropyl azodicarboxylate
- DBAD di-tert-butyl azodicarboxylate
- TIPA 1,1- (azodicarbonyl) piperidine
- TIPA 1,6-dimethyl-1,5,7-hexahydro-1,4,6-tetrazocine-2,5-dione
- ethylenedicarboxylic acid reagent for example, dimethyl maleate, diethyl maleate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate and the like can be used.
- the solvent include alkyl halide solvents such as dichloromethane and chloroform, ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether and dioxane, aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene, and alcohols such as methanol and ethanol. Solvents and amide solvents such as dimethylformamide can be used alone or in combination.
- the equivalent amount of the phosphine reagent used in the reaction is preferably 1.1 to 1.5, more preferably 1.1 to 1.3, relative to compound (7).
- the equivalent amount of the azo reagent used in the reaction is preferably 1.1 to 1.5, more preferably 1.1 to 1.3, relative to compound (7).
- the reaction conditions are not particularly limited, but can be, for example, 30 to 6 hours (preferably 1 to 2.5 hours) at 20 to 50 ° C. (preferably room temperature).
- R 1 , R 2 , X 1 , m and n are the same as described above.
- X 3 represents a halogen atom.
- halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Of these, a fluorine atom is particularly preferable.
- Reaction step 2-1 is a step for producing compound (V) by reacting compound (VI) with compound (VII) in the presence or absence of a base and in the presence or absence of a solvent.
- the amount of compound (VII) used in the reaction is not particularly limited, but it is preferably 1 equivalent or an excess amount relative to compound (VI).
- the solvent is not particularly limited.
- alkyl halide solvents such as dichloromethane and chloroform
- ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether and dioxane
- aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene.
- Solvents, alcohol solvents such as methanol and ethanol, nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile, aprotic polar solvents such as dimethylformamide and dimethyl sulfoxide, water and the like can be used alone or in combination.
- the amount of the solvent used in the reaction is not particularly limited, but for example, it is preferable to use 0.5 to 2 times the volume (V / W) of the compound (VI).
- a salt is formed in the reaction system as the reaction proceeds, and depending on the solvent used, the fluidity of the reaction solution may deteriorate. Therefore, it is preferable to use an alcohol solvent as the solvent. Among alcohol solvents, it is more preferable to use methanol. By using an alcohol solvent, the salt formed in the reaction system is not dissolved, so that the salt does not precipitate, so that the operability is improved, which is particularly useful when conducting a synthesis reaction on a large scale.
- the reaction can proceed.
- the amount of the alcohol solvent that can be used in the reaction is not particularly limited, but is preferably 0.3 to 1 times the volume (V / W), for example 0.4 to 0, relative to compound (VI). More preferably, it is 6 times the capacity (V / W), and most preferably 0.5 times the capacity (V / W).
- the base is not particularly limited, and examples thereof include organic bases such as pyridine, collidine, lutidine, triethylamine, and diisopropylethylamine, alkali metal hydrogen carbonates such as potassium hydrogen carbonate and sodium hydrogen carbonate, and alkali carbonates such as potassium carbonate and sodium carbonate.
- organic bases such as pyridine, collidine, lutidine, triethylamine, and diisopropylethylamine
- alkali metal hydrogen carbonates such as potassium hydrogen carbonate and sodium hydrogen carbonate
- alkali carbonates such as potassium carbonate and sodium carbonate
- examples thereof include inorganic bases such as metals, alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide and lithium hydroxide.
- the amount of these bases that can be used in the reaction is not particularly limited, but for example, it is 1 equivalent or excess with respect to compound (VI), and more preferably 2.0 to 2.5 equivalents.
- the reaction temperature is not particularly limited, but may be, for example, ⁇ 30 to 130 ° C., preferably 0 to 80 ° C., and more preferably 50 to 70 ° C.
- the reaction time is not particularly limited, but may be, for example, 30 minutes to 3 days, preferably 1 hour to 1 day, more preferably 1 to 2 hours.
- reaction step 2-2 Compound (III) can be produced by reacting the nitro group of compound (V) obtained by the above reaction in a solvent in the presence of a reducing agent.
- This reduction method is not particularly limited.
- catalytic hydrogenation in which a nitro group is reduced using a hydrogen source and a catalyst in a suitable solvent, or (b) a metal in a suitable inert solvent.
- metal reduction it is performed by metal reduction in which a nitro group is reduced using a mixture of a metal salt and an acid as a reducing agent.
- the solvent in the catalytic hydrogenation is not particularly limited, but examples thereof include alcohol solvents such as methanol, ethanol and isopropanol, hydrocarbon solvents such as n-hexane and cyclohexane, dioxane, tetrahydrofuran, diethyl ether, diethylene glycol and dimethyl ether.
- Ether solvents, ester solvents such as ethyl acetate and methyl acetate, aprotic polar solvents such as N, N-dimethylformamide, water, acetic acid and the like can be used alone or in combination.
- the hydrogen source is not particularly limited, and for example, hydrogen, formic acid, ammonium formate, cyclohexadiene, or the like can be used.
- a catalyst for example, palladium, palladium black, palladium carbon, platinum carbon, platinum, platinum oxide, copper chromite, Raney nickel etc. can be used individually or in combination.
- the hydrogen pressure in the catalytic hydrogenation reaction is usually normal pressure to 50 atmospheres, preferably normal pressure to 10 atmospheres, but is not particularly limited.
- the reaction conditions in the catalytic hydrogenation reaction are not particularly limited, but are usually ⁇ 80 to 180 ° C., preferably ⁇ 30 to 100 ° C. for 30 minutes to 5 days, preferably 1 hour to 1 day.
- metal reduction there is no particular limitation.
- a mixture of iron, zinc, tin or tin chloride and an inorganic acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, a mixture of iron or zinc and an organic acid such as acetic acid, or iron or sulfuric acid.
- a mixture of iron, zinc or tin and an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide, a sulfide such as ammonium sulfide, or an ammonium salt such as ammonia water or ammonium chloride is used as the reducing agent.
- the solvent in the metal reduction is not particularly limited, and examples thereof include alcohol solvents such as methanol and ethanol, ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, water, acetic acid and the like. An organic acid such as acetic acid may also be used as a solvent.
- the reaction conditions in the metal reduction are not particularly limited. For example, when zinc and acetic acid are used as the reducing agent, 0 to 150 ° C., preferably 50 to 120 ° C., 1 minute to 12 hours, preferably 1 minute to The target product is obtained by carrying out the reaction for 6 hours.
- Compound (II) can be produced by reacting compound (III) obtained by the above reaction with compound (IV) in the presence of an inorganic acid.
- the amount of compound (IV) that can be used in the reaction is not particularly limited, but it is preferably 1 equivalent or an excess amount, more preferably 1.1 to 1.5 equivalents, relative to compound (III).
- This reaction may be carried out in the absence of a solvent, but is preferably carried out in the presence of a solvent.
- the solvent is not particularly limited.
- ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane
- alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol and propanediol
- aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene.
- a solvent, an aprotic polar solvent such as dimethylformamide, water or the like can be used alone or in combination. Of these solvents, it is preferable to use water.
- the amount of the solvent to be used is not particularly limited, but is 0.3 to 2.0 volume (V / W), further 0.5 to 1.5 volume (V / W), particularly 0.8 with respect to compound (III).
- the capacity is preferably 1.2 times the capacity (V / W).
- the amount of the solvent is an appropriate amount, for example, 0.3% relative to compound (III). It is suitable to use an equivalent or more, and further 0.5 equivalent or more.
- the inorganic acid that can be used in the reaction is not particularly limited, and examples thereof include hydrochloric acid and sulfuric acid. It is preferable to use sulfuric acid as the inorganic acid.
- the amount of the inorganic acid to be used is not particularly limited, but for example, it is preferably 1.7 equivalents or more with respect to the compound (III).
- the amount of the inorganic acid can more preferably be 1.7 to 3.3 equivalents relative to compound (III). As the amount of the inorganic acid becomes less than 1.7 equivalents relative to the compound (III), the reactivity gradually decreases, which is not preferable.
- the reaction temperature is not particularly limited, but can be, for example, 60 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher.
- the reaction temperature is preferably 80 to 120 ° C, more preferably 80 to 100 ° C.
- the reaction temperature is less than 80 ° C., the reactivity tends to be poor.
- the reaction temperature exceeds 100 ° C., particularly in the case of producing on a large scale, the heating time to the target temperature becomes long, and it takes time and effort for equipment, leading to a significant increase in cost. There is also concern about the adverse effect on the quality of the final compound.
- the reaction time is not particularly limited, and is, for example, 1 minute to 3 days, preferably 30 minutes to 1 day, more preferably 4 to 8 hours.
- Reaction step 2-4 is a step for producing compound (I) by converting the hydroxyl group of compound (II) to a leaving group.
- the reaction for converting a hydroxyl group into a leaving group can be performed according to a known method.
- the reaction means when the leaving group is a halogen atom or a sulfonyloxy group will be described below as an example.
- X 1 is a halogen atom
- the conversion from a hydroxyl group to a halogen atom is not particularly limited, and for example, the method described in Experimental Chemistry Course 13, p393-403 (5th edition, Maruzen) can be applied. That is, the compound (II) obtained by the above reaction is subjected to halogenation in a solvent such as (a) hexamethylphosphoric triamide (HMPA) in the presence of a catalyst such as a tertiary amine, zinc chloride, or quaternary ammonium salt.
- a solvent such as (a) hexamethylphosphoric triamide (HMPA)
- a catalyst such as a tertiary amine, zinc chloride, or quaternary ammonium salt.
- the solvent is not particularly limited.
- halogenated alkyl solvents such as dichloromethane and chloroform
- ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane
- benzene Aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene
- ester solvents such as ethyl acetate
- nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile, dimethylformamide and the like can be used alone or in combination.
- the catalyst used in the method (e) is not particularly limited, and examples thereof include organic bases such as pyridine, triethylamine and diisopropylethylamine. Of these, diisopropylethylamine is preferably used.
- the reaction conditions are not particularly limited, but are, for example, ⁇ 80 to 180 ° C., preferably ⁇ 30 to 130 ° C. for 1 minute to 3 days, preferably 30 minutes to 1 day.
- X 1 of the compound (3) is a halogen atom
- it is preferably converted from a hydroxyl group to a halogen atom by the method using thionyl chloride shown in the above method (e).
- the desired product When thionyl chloride is used in the presence of a base, the desired product can be obtained as a free product without producing a by-product, and thus there is no need to perform purification operations such as filtration or column, and the obtained desired product.
- the solution containing can be used for the next reaction step as it is, and the operator is not forced to perform unnecessary operations.
- the reaction kettle used for production during large-scale synthesis usually has two roles: a reaction vessel and a separatory funnel. Since the reaction and extraction can be performed in the same reaction kettle, a filtration operation must be required. The target can be obtained in one operation.
- the production cost can be reduced by using thionyl chloride.
- the solvent is not particularly limited.
- alkyl halide solvents such as dichloromethane and chloroform
- ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane
- aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene.
- Solvents, ester solvents such as ethyl acetate, nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile, dimethylformamide and the like can be used alone or in combination.
- the sulfonic acid halide is not particularly limited, and examples thereof include methanesulfonic acid chloride and p-toluenesulfonic acid chloride.
- a base for example, inorganic bases, such as organic bases, such as a pyridine, a triethylamine, a diisopropyl ethylamine, potassium hydrogencarbonate, sodium hydrogencarbonate, potassium carbonate, sodium carbonate, calcium carbonate, etc. are mentioned.
- the reaction conditions are not particularly limited, but are, for example, ⁇ 80 to 180 ° C., preferably ⁇ 30 to 130 ° C. for 1 minute to 3 days, preferably 30 minutes to 1 day.
- R 3 and R 4 are the same or different and each represents a C 1-6 alkoxy group, and X 4 represents a halogen atom. ]
- Examples of the “C 1-6 alkoxy group” in R 3 and R 4 include methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, pentyloxy, hexyloxy and the like. And a C 1-6 alkoxy group.
- R 3 and R 4 are preferably a C 1-3 alkoxy group, and more preferably a methoxy group or an ethoxy group. A methoxy group is particularly preferable.
- halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Of these, a chlorine atom is particularly preferable.
- Reaction step 3-1 is a step of producing compound (ii) by hydrolyzing compound (i) in the presence of a base.
- the base is not particularly limited, and examples thereof include alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide and lithium hydroxide, alkali metal hydrogen carbonates such as potassium hydrogen carbonate and sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate and sodium carbonate, etc. And inorganic bases such as alkali metal carbonates. Of these, alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide and sodium hydroxide are preferably used, and potassium hydroxide is more preferably used.
- the amount of these bases that can be used in the reaction is not particularly limited, but for example, it is 1 equivalent or excess with respect to compound (i), preferably 3.0 to 5.0 equivalents, preferably 5.0 equivalents. It is particularly preferable to use it.
- the hydrolysis reaction is preferably performed in a solvent.
- a solvent for example, alcohol solvents, such as methanol, ethanol, ethylene glycol, propylene glycol, water, etc. can be used individually or in combination. Among these, it is preferable to use a mixed solvent of an alcohol solvent and water. Most preferably, a mixed solvent of propylene glycol and water is used.
- the amount of the solvent used in the reaction is not particularly limited.
- the amount of the alcohol solvent is 0.1 to 0.75 times the amount of compound (i) (V / W) and 1.0 to 3.0 times the amount of water (V / W) are preferably mixed and used.
- the reaction temperature is not particularly limited, but is preferably 105 to 120 ° C., for example.
- the reaction time is not particularly limited, but is preferably 12 to 48 hours, for example.
- Reaction step 3-2 is a step for producing compound (iii) by reacting compounds (ii) and (iv) in a solvent in the presence of a base.
- the amount of compound (iv) to be used is not particularly limited. For example, it is preferably used in an excess amount relative to compound (ii), preferably 1.0 to 1.2 equivalents.
- the base is not particularly limited, and examples thereof include alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide and lithium hydroxide, alkali metal hydrogen carbonates such as potassium hydrogen carbonate and sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate and sodium carbonate, etc. And inorganic bases such as alkali metal carbonates. Of these, alkali metal carbonate is preferably used, and potassium carbonate is more preferably used.
- the amount of these bases that can be used in the reaction is not particularly limited, but for example, it is 1 equivalent or excess with respect to compound (ii), and it is preferably used in an amount of 0.8 to 1.2 equivalents.
- the solvent is not particularly limited, and for example, alcohol solvents such as methanol, ethanol, ethylene glycol, and propylene glycol, water, and the like can be used alone or in combination. Among these, it is preferable to use a mixed solvent of an alcohol solvent and water. Most preferably, a mixed solvent of ethanol and water is used.
- the amount of the solvent used in the reaction is not particularly limited.
- the amount of the alcohol solvent is 1 to 3 times (V / W) with respect to the compound (ii). It is preferable to use 2 to 4 times (V / W) of water mixed.
- the reaction temperature is not particularly limited, but is preferably a low temperature from the viewpoint of mass synthesis.
- the reaction can be performed at room temperature to 50 ° C.
- room temperature is about 15 to 35 ° C.
- chloroacetic acid is used for compound (ii)
- the reaction needs to proceed at a high temperature of about 100 ° C., but when compound (iv) is used, the reaction is completed at a low temperature as shown above. Can be made.
- the reaction time is not particularly limited but is preferably, for example, 1 to 2 hours.
- Reaction step 3-3 is a step for producing compound (7) by dealkylating compound (iii).
- the dealkylation reaction of compound (iii) can be performed by a method in which compound (iii) is reacted with a Lewis acid such as aluminum chloride, boron trichloride or boron tribromide in a solvent.
- a Lewis acid such as aluminum chloride, boron trichloride or boron tribromide in a solvent.
- Other dealkylation reactions include, for example, methods using Bronsted acids such as hydroiodic acid, hydrobromic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, trifluoroacetic acid, silicon such as trimethylsilyl iodide, trichlorosilyl iodide, bromotrimethylsilyl, etc.
- a method using a compound is known, a method using a Lewis acid can be preferably applied.
- Lewis acids it is most preferable to use aluminum chloride. The reaction does not proceed when aluminum chloride hexahydrate is used.
- the amount of Lewis acid that can be used for the reaction is not particularly limited, but for example, it is preferably 3 to 5 equivalents relative to compound (iii).
- the solvent is not particularly limited, and for example, alkyl halide solvents such as dichloromethane and chloroform, aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, and xylene can be used alone or in combination. Among these, it is preferable to use an aromatic hydrocarbon solvent, and it is more preferable to use toluene.
- the amount of the solvent used in the reaction is not particularly limited, but for example, it is preferably 3 to 5 times (V / W) the compound (iii).
- the reaction temperature is not particularly limited but is preferably 85 to 90 ° C., for example.
- the reaction time is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 1 hour, for example.
- various isomers can be isolated by applying a conventional method using the difference in physicochemical properties between isomers.
- the racemic mixture is optically pure by a general racemic resolution method such as a method of optical resolution by introducing a diastereomeric salt with a general optically active acid such as tartaric acid or a method using optically active column chromatography. Can lead to isomers.
- a diastereomeric mixture can be divided
- An optically active compound can also be produced by using an appropriate optically active raw material.
- the yield indicates the isolated yield.
- the equivalent value indicates the equivalent value relative to the starting compound, and the capacity value indicates the value relative to the starting compound.
- Production step 2 Production of N- (2-ethoxyethyl) -1,2-phenylenediamine 150 g (714 mmol) of the obtained N- (2-ethoxyethyl) -2-nitroaniline was dissolved in methanol (750 mL). 7.5% of 10% palladium carbon was added, and the mixture was stirred at room temperature for 7 hours under a hydrogen atmosphere. The reaction mixture was filtered through celite, and the filtrate was concentrated under reduced pressure to give 126 g (yield 98%) of N- (2-ethoxyethyl) -1,2-phenylenediamine as a brown oil.
- Production step 3 Production of 1- (2-ethoxyethyl) -2-hydroxymethyl-1H-benzimidazole
- N- (2-ethoxyethyl) -1,2-phenylenediamine 64 g, 356 mmol
- water 64 mL
- 98% concentrated sulfuric acid 32 mL
- 32 g (422 mmol) of glycolic acid was added, heated to 100 ° C. and stirred for 4 hours.
- the reaction solution was cooled to 0 ° C. and added dropwise at 0 ° C. to a mixed solution of 28% aqueous ammonia (128 mL) and methanol (32 mL).
- the crystal of the substance obtained in the production step 3 was dissolved in a small amount of solvent, and the purity was measured by high performance liquid chromatography (HPLC).
- HPLC high performance liquid chromatography
- Detector UV absorptiometer (measurement wavelength: 246 nm)
- Column A stainless tube having an inner diameter of 4.6 mm and a length of 5 cm is packed with 3.5 ⁇ m of phenylhexylsilylated silica gel for liquid chromatography. (XBridge phenyl, 4.6 mm ⁇ ⁇ 5 cm, 3.5 ⁇ m)
- Column temperature constant temperature around 40 ° C.
- Mobile phase 0.01 mol / L phosphate buffer, pH 6.0 / methanol (7: 3)
- Flow rate 1.0 mL / min
- Area measurement range 30 minutes
- Injection volume 3 ⁇ mL
- Sample concentration 2 mg / mL
- the yield indicates the isolated yield.
- the equivalent value indicates the equivalent value relative to the starting compound, and the capacity value indicates the value (V / W) relative to the starting compound.
- the yield indicates the isolated yield.
- the equivalent value indicates the equivalent value relative to the starting compound, and the capacity value indicates the value (V / W) relative to the starting compound.
- the yield indicates the isolated yield.
- the equivalent value indicates the equivalent value relative to the starting compound, and the capacity value indicates the value (V / W) relative to the starting compound.
- the yield indicates the isolated yield.
- the equivalent value indicates the equivalent value relative to the starting compound, and the capacity value indicates the value (V / W) relative to the starting compound.
- the yield indicates the isolated yield.
- the equivalent value indicates the equivalent value relative to the starting compound, and the capacity value indicates the value (V / W) relative to the starting compound.
- Production step 4 Production of 1- (2-ethoxyethyl) -2-chloromethyl-1H-benzimidazole 47 g (211 mmol) of 1- (2-ethoxyethyl) -2-hydroxymethyl-1H-benzimidazole was added to ethyl acetate ( 233 mL), 33 mL (190 mmol) of diisopropylethylamine was added, and the mixture was cooled to 0 ° C. Next, 19 mL (254 mmol) of thionyl chloride was added dropwise at 30 ° C. or lower, and the mixture was stirred at room temperature for 0.5 hour.
- the crystals of the substance obtained in the production step 4 were dissolved in a small amount of solvent, and the purity was measured by high performance liquid chromatography (HPLC).
- HPLC high performance liquid chromatography
- the present inventors have conducted various studies including the following items and found the method of the production step 4. In carrying out each reaction, the reaction temperature was room temperature.
- Production step 5 Production of 2-amino-5-methoxybenzenethiol Under ice-cooling, potassium hydroxide (93.4 g, 1664.4 mmol, 3 eq) was added to water (100 mL) at 50 ° C. or lower, and then propylene glycol ( 24 mL) and 2-amino-6-methoxybenzothiazole (7-1) (100 g, 554.8 mmol) were added, and the mixture was heated to 105 to 120 ° C. and stirred at the same temperature for 20 hours. The reaction solution was water-cooled, water (200 mL) was added, 6N hydrochloric acid was added dropwise at 24 to 33 ° C.
- the present inventor tried to synthesize the compound (7-2) by reacting the compound (7-1) with potassium hydroxide in ethanol (see No. 1).
- the reaction progress was very slow and was not a practical method for commercial production. Therefore, as a result of extensive studies, the present inventor was able to proceed the reaction very smoothly by using ethylene glycol and water as the solvent. As a result, the compound (7-2) was obtained in a high yield. (See No. 2).
- the resulting compound (7-2) was considered to be a substance that is susceptible to oxidative decomposition, and was an unstable compound that discolored when left in the air. Therefore, the present inventor feared an adverse effect on the quality of the final product, and after the hydrolysis reaction was completed, an attempt was made to omit the drying step and to use the obtained substance in the next reaction as wet crystals. As a result, the reaction could proceed smoothly without adversely affecting the yield in the next step.
- ethylene glycol is a substance that is subject to emission control under the Marine Pollution Control Law, and when used in production, the burden of recovery and processing becomes very large.
- the present inventor has found that propylene glycol that is not subject to emission regulations in the Marine Pollution Control Law and that is not toxic can be used as an alternative to ethylene glycol. Even when propylene glycol was used, the reaction proceeded smoothly in the same manner, and the compound (7-2) could be obtained with a yield comparable to that when ethylene glycol was used ( See Table 9 below).
- Production step 6 Production of 7-methoxy-3,4-dihydro-2H-1,4-benzothiazin-3-one 2-amino-5-methoxybenzenethiol (7-2) (wet) obtained in production step 5
- Water (300 mL) and ethanol (200 mL) were added to crystal and cooled to 5 ° C. or lower.
- potassium carbonate (77 g, 554.8 mmol, 1 eq) was added, and methyl chloroacetate (53.5 mL, 610.8 mmol, 1.1 eq) was added dropwise at 15 ° C. or lower, and then 35 to 45 ° C. at the same temperature. Stir for 2 hours.
- the reaction solution was adjusted to 5 ° C.
- the present inventor conducted various studies including the following items and found the method of the production step 6 that is the best synthesis method. The examination results are described below.
- Non-Patent Document 1 a method for synthesizing a benzothiazine ring before performing the above synthesis conditions.
- the target compound was obtained only in a yield of 52%, and the compound (7-5) obtained by further reacting the produced compound (7-3) with chloroacetic acid was obtained in a secondary yield of 28%. (See the formula below).
- Production process 7 Production of 7-hydroxy-3,4-dihydro-2H-1,4-benzothiazin-3-one
- On (7-3) 50 g, 256.1 mmol
- aluminum chloride 103 g, 768 mmol, 3 eq
- the reaction solution was cooled to 5 ° C. or lower and added dropwise to a water (350 mL) -methanol (50 mL) solution adjusted to 5 ° C. or lower at 20 ° C. or lower.
- the post-treatment solution was stirred at 5 ° C. or lower for 1 hour, and the precipitated crystals were collected by filtration. After washing with methanol (50 mL), it was dried under reduced pressure at 50 ° C. for 8 hours to give 7-hydroxy-3,4-dihydro-2H-1,4-benzothiazin-3-one (7-4) (38 g, 209). .7 mmol, 82%) as light purple crystals.
- the present inventor attempted to apply various reaction conditions to the present compound in order to demethylate the compound (7-3). No. Under the conditions 1 to 4, the reaction could not proceed smoothly, such as unreacted or decomposition of the compound. However, when aluminum chloride was used, the reaction proceeded smoothly, and the target compound (7-4) could be obtained with a yield of 80% or more (see Nos. 5 and 6 in Table 12). It was also confirmed that the equivalent of aluminum chloride may be 3 to 5 equivalents relative to compound (7-3). In addition, synthesis was attempted using aluminum chloride hexahydrate which is more stable in air than aluminum chloride, but the reaction did not proceed at all (see No. 7 in Table 12).
- TMSCl represents trimethylsilyl chloride
- concentration of the H 2 SO 4 solution is 98%
- concentration of the HBr solution is 47.0 to 49.0%.
- Production step 8 Production of 7- (3-chloropropoxy) -3,4-dihydro-2H-1,4-benzothiazin-3-one 7-Hydroxy-3,4-dihydro-obtained in the above production step 7 30 g (166 mmol) of 2H-1,4-benzothiazin-3-one was suspended in tetrahydrofuran (60 mL) under an argon atmosphere, 48 g (182 mmol) of triphenylphosphine and 15 mL (182 mmol) of 3-chloropropanol were added, and the mixture was heated to 0 ° C. Cooled down.
- the present inventors are concerned with the production of 7- (3-chloropropoxy) -3,4-dihydro-2H-1,4-benzothiazin-3-one, with regard to the reaction conditions in order to improve the synthesis yield and its purity.
- Various studies were conducted. Specifically, an experiment was conducted to find better reaction conditions regarding the type of solvent used in this reaction, the equivalents of the phosphine reagent and azo reagent relative to the raw materials, and the reaction temperature, and the method of the above production step 8, which is a more optimal method I found out.
- the experimental results are shown in Table 13 below.
- Production process 9 Production of 7- [3- (Nt-butoxycarbonylpiperazinyl) propoxy] -3,4-dihydro-2H-1,4-benzothiazin-3-one 7 obtained in production process 8 -(3-Chloropropoxy) -3,4-dihydro-2H-1,4-benzothiazin-3-one 57 g (221 mmol) was suspended in dimethylformamide (172 mL), 31 g (221 mmol) potassium carbonate, 40 g potassium iodide (241 mmol) and 43 g (231 mmol) of Nt-butoxycarbonylpiperazine were added, and the mixture was heated to 100 ° C. and stirred for 4 hours.
- Production process 10 Production of 7- (3-piperazinylpropoxy) -3,4-dihydro-2H-1,4-benzothiazin-3-one dihydrochloride 7- ⁇ 3- obtained in production process 9 87 g (214 mmol) of (Nt-butoxycarbonylpiperazinyl) propoxy ⁇ -3,4-dihydro-2H-1,4-benzothiazin-3-one was suspended in ethanol (174 mL), and 6N aqueous hydrochloric acid (174 mL) was suspended. Was added dropwise at 50 ° C. and stirred at the same temperature for 1 hour.
- Production step 12 Production of 7- [3- (Nt-butoxycarbonylpiperazinyl) propoxy] -3,4-dihydro-2H-1,4-benzothiazin-3-one obtained in production step 7 above 7-hydroxy-3,4-dihydro-2H-1,4-benzothiazin-3-one (0.5 g, 2.76 mmol) was suspended in tetrahydrofuran (2.5 mL) under an argon atmosphere, and triphenylphosphine (0.87 g) was suspended. (3.31 mmol) and Nt-butoxycarbonyl-4- (3-hydroxypropyl) piperazine (0.81 g, 3.31 mmol) were added, and the mixture was cooled to 0 ° C.
- a benzothiazine compound useful for the treatment of allergic diseases and inflammatory diseases can be industrially produced without using complicated purification means with good yield.
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Abstract
本発明は、収率、精製手段等の問題を解決した製造方法であって、アレルギー性疾患及び炎症性疾患の治療に有用である本発明に係るベンゾチアジン化合物の工業的に有用な製造法を提供することを目的とする。 化合物(7)及び化合物(3)を中間体とするベンゾチアジン化合物(1)の新規製造方法。
Description
本発明は、アレルギー性疾患及び炎症性疾患の予防及び/又は治療に有用なベンゾチアジン化合物の新規製造方法に関する。
本発明に係るベンゾチアジン化合物の代表例である7-[3-{4-(N-エトキシエチルベンゾイミダゾール-2-イルメチル)-1-ピペラジニル}プロポキシ]-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オンは次式(1-4):
で表される化合物であり(特許文献1の実施例28)、該化合物(1-4)は抗ヒスタミン作用及び抗ロイコトリエン作用を有し、アレルギー性鼻炎、アレルギー性結膜炎等のアレルギー性疾患、喘息、乾癬、リウマチおよび炎症性大腸炎等の炎症性疾患の予防又は治療薬として有用であることが知られている(特許文献1)。また、該特許文献1中において、下記合成ルートに示すとおり、化合物(II)と化合物(III)とを反応する(方法A)か、又は化合物(IV)と化合物(V)とを反応する(方法B)ことにより、化合物(I)を製造できることが記載されている。
[式中、R1は水素原子等を示し;R2は水素原子等を示し;Aは-N(R4)-(ここでは低級アルキル基又はアルコキシアルキル基を示す)等を示し;Bは-S(O)qCH(R7)-(ここでqは0~2の数を示し、R7は水素原子又はヒドロキシ基を示す)等を示し;Eは単結合等を示し;W及びYは同一又は異なって-CH2-又は-CO-を示し;Zは酸素原子又はイオウ原子を示し;lは0又は1、mは2又は3、nは1~4の数を示し;Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。但し、Bが単結合以外の基のときEは単結合である。]
また特許文献1には、原料となる化合物(II)は、下記合成ルートに示すとおり、化合物(VI)とピペラジン化合物(VII)とを反応させる(方法C)ことにより製造できることが記載されている。また、化合物(III)は、化合物(V)とジハロゲノ化合物(VIII)とを反応させることにより製造できることが記載されている。
[式中、R1、R2、A、B、E、W、Z、l、m、nは前記と同じものを示し、X、X’は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。]
しかしながら、前記方法Bによる製造ルートは非常に低収率であり、実用的でない(特許文献1の実施例90、91)。また、化合物(VI)から化合物(II)への反応は、予想に反して数日間という長時間の反応時間を必要とする(特許文献1の製造例1参照)。また、化合物(V)から化合物(III)への反応において使用されているジハロゲノ化合物(VIII)は2つの反応点を持ち、二量化等の副反応による収率低下の原因になる(特許文献1の製造例12参照)。
具体的には、化合物(V)から化合物(III)への反応工程として、次式で表される工程が例として挙げられる。
該工程では、化合物1-1は、化合物(7-4)と1-ブロモ-3-クロロプロパンをアセトン溶媒中、炭酸カリウムの共存下で還流下24時間反応することにより50.4%の収率で得られることが記載されている(特許文献1の製造例12参照)。このように収率が低い理由は、使用する1-ブロモ-3-クロロプロパンが2箇所の反応点を持つため、二量化された副生物が生成することが原因と考えられた。また、化合物1-1は溶媒に対する溶解性が低く、精製による純度向上を期待しづらい特性を持っていた。
さらにまた、特許文献1中に開示されている化合物(1-4)の製造法はカラムクロマトグラフィーによる精製を必要としており、精製作業にかかわる負荷が原体価格を高額化させていた(特許文献1参照)。
一方で、式(1-4)で示される化合物は、下記式(3-4)で示される1-(2-エトキシエチル)-2-クロロメチル-1H-ベンゾイミダゾールを経由して製造できることが知られている(特許文献1参照)。
そして、この中間体を合成するための方法は既にいくつか提案されており、例えば、次のような方法が知られている。
例えば、1-(2-エトキシエチル)-2-クロロメチル-1H-ベンゾイミダゾール(3-4)を製造する工程としては、N-(2-エトキシエチル)-1,2-フェニレンジアミン(3-2)に対して、2-クロロ酢酸を用いて環化反応を行う方法が知られている。すなわち、下記反応式で示されるように、2-フルオロニトロベンゼンを出発原料として、エトキシエチルアミンを反応させた後、パラジウム金属を用いて接触還元反応を行うことにより、化合物(3-2)を得、最終的に2-クロロ酢酸を用いて1-(2-エトキシエチル)-2-クロロメチル-1H-ベンゾイミダゾール(3-4)を製造する方法が報告されている(特許文献2の参考例3を参照)。
本製造方法における化合物(3-2)から化合物(3-4)を製造する工程での反応条件は次の通りである。まず、2-クロロ酢酸及び4N塩酸を用いて化合物(3-2)との反応を4時間還流条件で行った後、一般的な反応後の操作を行い、シクロヘキサンと酢酸エチルの混合溶媒(3:1)を用いて、カラムクロマトグラフィーで精製を行っている。さらに得られた溶出液を濃縮したメタノールと水の混合溶媒を用いて再結晶操作を行って、最終的に融点75.5-77℃の無色柱状晶(3-4)を得ている。
また別の公知文献でも同様の方法を用いて化合物(3-4)の製造を行っている(非特許文献1参照)。
本製造方法における反応の詳細条件は、特許文献2の参考例3での反応条件とほぼ同じであり、カラムクロマトグラフィーでの精製を行った後、再結晶を行い、最終的に融点75.5-77℃の無色物質(3-4)を47%の収率で得ている。
上記クロロ酢酸を用いる製造方法では、反応終了後、反応生成物の精製方法として、カラムクロマトグラフィー及び再結晶を採用している。これらいずれの精製方法を行うにしても、その際には反応生成物を反応容器から取り出す等して、生成物が一度人体に触れる状態にする必要がある。しかし、化合物(3-4)と構造的に非常に類似する1-(4-アセトキシブチル)-2-クロロメチル-1H-ベンゾイミダゾール(g)は、変異原性を有する可能性のあることが報告されており(非特許文献2)、人体に対して危険物質であるということが知られている。そのようなことから、上記化合物(3-4)についても、変異原性を有する可能性が存在し、人体に対する安全性の面で懸念がある。
また、上記クロロ酢酸を用いる製造方法は、非特許文献1でも報告されているように、その合成収率が45~50%程度であり、より効率の良い合成方法が望まれていた。さらに、該製造方法は精製手段としてカラムクロマトグラフィー及び再結晶の2つの手段を採用しており、特に大量スケールでの製造を考えた場合には、製造者に煩雑な操作を強いるものであった。加えて、該製造方法は、塩酸中で還流反応を行うため、大量スケールでの合成を行う際に、反応中に大量の塩化水素ガスが発生するという問題があった。
一方、ベンゾイミダゾール環の2位にヒドロキシメチル基を有する化合物(f)のヒドロキシ基を塩素原子で置換する反応が報告されている(非特許文献2参照)。本製造方法では、反応剤としてチオニルクロライドあるいはビルスマイヤー試薬(塩化オキサリル/DMF)を用いており、いずれの反応も95%以上の高い収率で達成されている。ただ、後者の反応ではビルスマイヤー試薬を別途調製する必要があるため、大量合成を行う際の操作の観点からすると、作業者に大きな負担を強いることになっていた。
一方、下記化学反応式に示すように、出発原料としてハロゲン置換ニトロベンゼン(a)を用い、アルコキシアルキルアミン置換ニトロベンゼン(b)を製造し、該化合物(b)のニトロ基を還元することにより、アルコキシアルキルアミン置換アニリン(c)を製造する方法が報告されている(非特許文献3参照)。
[式中、Xはハロゲン原子を示し、Rはアルコキシアルキルを示す。]
また、下記化学反応式に示すように、出発原料として2-クロロニトロベンゼン(d)を用いて、N-(2-エトキシエチル)-1,2-フェニレンジアミン(3-2)を製造する方法が報告されている(非特許文献4参照)。詳しくは、まず、出発原料として2-クロロニトロベンゼン(d)を用い、アミノエタノールと反応させた後、アルコール部分にアルキル鎖を導入することで、N-(2-エトキシエチル)-2-ニトロアニリン(3-1)を製造している。そして、得られた化合物(3-1)のニトロ基を亜鉛を用いて還元することによって化合物(3-2)を製造している。
このようにベンゾイミダゾール中間体(3)の工業的に有用な製造方法は未だ確立されていないのが現状である。また、現実に医薬の大量合成を行う場合に本合成法を適用すると、少量スケールでの合成の際には生じない問題も発生し、それら問題を解決する方法を構築することが望まれていた。
また上述したベンゾイミダゾール中間体の他に、式(1-4)で示される化合物の中間体として、下記式(B)で表される化合物が該特許文献に記載されている(特許文献1参照)。
(式(B)中、Bは例えば、-S-CH2-を示す。Eは例えば、単結合を示す。R2は例えば、水素原子を示す。Zは例えば、酸素原子を示す。)
式(B)で表される化合物ユニットを合成するための有用な方法は未だ構築されていないが、該化合物の合成方法として、前記特許文献1に記載の方法の他に、例えば次のような方法が報告されている。
例えば、次式に示すように、フルオロ置換ベンゾチアゾールを出発原料として対応するベンゾチアジン環の合成を行う方法が報告されている(非特許文献5参照)。具体的には、まず1)水中で水酸化ナトリウムの塩基性条件下、チアジン環の開環反応を行い、対応する中間体を合成する。その後、2)水中でクロロ酢酸を用いて閉環反応を行い、フルオロ置換ベンゾチアジン-3-オンを合成している。最終生成物の合成収率は77.6%であったと報告されている。
また、該非特許文献5には、次式に示すようなジハロゲン置換ベンゾチアジン-3-オンの合成例も示されている。該化合物を合成するための反応は、クロロ酢酸を用いてチアジン環合成を行う等、フルオロ置換ベンゾチアジン-3-オンを合成する際と同じ方法が用いられている。最終生成物の一方の合成収率は20%であり、他方の合成収率は17%であったと報告されている。
また、別の非特許文献では、次式に示すように、6-[(4-ニトロフェニル)チオ]ベンゾチアゾール-2-アミンを出発原料として、対応するベンゾチアジン環を合成する方法が報告されている(非特許文献6参照)。具体的には、まず、1)水とエタノールの混合溶媒中、水酸化ナトリウムの塩基性条件下、チアジン環の開環反応を行い、アミノ基及びチオ基置換ベンゼン中間体を合成する。その後、2)水とエタノールの混合溶媒中、水酸化ナトリウムの塩基性条件下、2-クロロアセチルクロライドによって閉環反応を行い、6-[(4-ニトロフェニル)チオ]ベンゾチアジン-2-アミンを合成している。最終生成物の合成収率はトータルで67%と報告されている。
一方、これらとは別に、次の式で示されるように、2-アミノベンゾチアゾール類をアルカリ加水分解する際に、エチレングリコールを共存させて反応を行う2-アミノチオフェノール類の製造方法が知られている(特許文献3参照)。本文献によると、該加水分解の際にエチレングリコール以外の添加物では、反応が完全に終了せず未反応物が残存し、高温反応を行う必要性、長時間反応を行う必要性があるため、不純物の副生が見られると報告されている。そして、エチレングリコールを添加することにより、比較的温和な条件で反応を終了させることができ、目的物を高純度、高収率で得ることができると記載されている。しかし、エチレングリコールの使用は排出規制の観点から問題があり、さらに、本製造方法で得た2-アミノチオフェノールを用いるベンゾチアジンの製造に関しては記載も示唆もされていない。
(式中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、メチル基を示す。)
しかしながら、クロロ酢酸を用いる方法はその多くがハロゲン原子やニトロ基などの電子吸引性基の置換したベンゾイミダゾールに対する適用例であり、本反応条件を、アルコキシ基などの電子供与性基を置換基として有するベンゾチアゾールに適用したところ後記実施例に示すように副生成物が確認され、収率の低下を引き起こすことが判明した。また、クロロアセチルクロリドを用いる適用例においてもいまだ合成収率は十分に良好ではなかった。加えて、いずれの反応においてもチアジン環形成後におけるカラムクロマトグラフィーでの精製が必須であるため、大量合成を行う場合には作業負担が非常に大きくなるという問題点が存在した。
このようにベンゾチアジン中間体(7)の製造方法も既にいくつか存在するものの、工業的に十分に有用と認められ得る製造方法は未だ確立されていないのが現状である。また、現実に医薬の大量製造を行う場合には作業負担の少ない操作が望まれるが、従来法ではカラムクロマトグラフィーでの精製が必須であること等の問題点が存在し、それら問題を解決する方法を構築することが望まれていた。
Journal of Heterocyclic Chemistry(1987),24(1),31-37
Organic Process Research & Development 2004,8,903-908
Journal of Medicinal Chemistry (1986),29(7),1178-83
Heterocycles(1999),51(11),2561-2573
Journal of Medicinal Chemistry,30(3),465-473(1987)
Bulletin of the Polish Academy of Sciences,Chemistry,50(3),309-322(2002)
本発明の目的は、収率、精製手段等の問題を解決した製造方法であって、アレルギー性疾患及び炎症性疾患の治療に有用である本発明に係るベンゾチアジン化合物の工業的に有用な製造法を提供することである。
斯かる現状において、本発明者らはより効率的なベンゾチアジン化合物及びその中間体の製造方法を見出すべく鋭意研究を行った結果、収率、精製手段等の問題を解決した新たな合成ルートを見い出し、本発明を完成するに至った。
で示される化合物又はその塩と、次式(3):
[式中、R1は、(1)水素原子、(2)水酸基、(3)C1-4アルコキシ基、(4)C1-4アルカノイルオキシ基、(5)カルバモイルオキシ基、(6)モノ-又はジ-C1-4アルキル-カルバモイルオキシ基、(7)チオール基、(8)C1-4アルキルチオ基、(9)C1-4アルカノイルチオ基、(10)アミノ基、(11)モノ-又はジ-C1-4アルキルアミノ基、(12)C1-4アルカノイルアミノ基、(13)C1-6アルカノイル基、(14)C1-4アルキルスルホニル基、(15)C7-11アロイル基、(16)モノ-又はジ-C1-4アルキルカルバモイル基、(17)モノ-又はジ-C6-10アリールカルバモイル基、(18)モノ-又はジ-C7-10アラルキルカルバモイル基、(19)モノ-又はジ-C1-4アルキルスルファモイル基、(20)モノ-又はジ-C6-10アリールスルファモイル基、(21)モノ-又はジ-C7-10アラルキルスルファモイル基、(22)ハロゲン原子、(23)ハロゲン原子、水酸基、C1-4アルコキシ基、C1-4アルカノイルオキシ基、チオール基、C1-4アルキルチオ基、C1-4アルカノイルチオ基、アミノ基、モノ-又はジ-C1-4アルキルアミノ基、C1-4アルカノイルアミノ基、C1-6アルカノイル基、C3-6シクロアルキル基、C6-10アリール基、又は1個ないし2個のヘテロ原子を含むC3-5芳香族複素環基を同一又は相異なって1ないし3個有していてもよい炭素数1ないし10の直鎖状又は分枝状鎖式炭化水素基、(24)ハロゲン原子、水酸基、C1-4アルコキシ基、C1-4アルカノイルオキシ基、チオール基、C1-4アルキルチオ基、C1-4アルカノイルチオ基、アミノ基、モノ-又はジ-C1-4アルキルアミノ基、C1-4アルカノイルアミノ基、C1-6アルカノイル基、C3-6シクロアルキル基、C6-10アリール基、又は1個ないし2個のヘテロ原子を含むC3-5芳香族複素環基を同一又は相異なって1ないし3個有していてもよい炭素数3ないし10の環式炭化水素基、又は(25)C7-12アラルキルオキシ基を示し、R2は、C1-4アルコキシ基を示し、mは1ないし4を示し、nは1ないし3を示し、X1は脱離基を示す]
で示される化合物とを、溶媒中、塩基の存在下で反応させることを特徴とする、次式(1):
で示される化合物とを、溶媒中、塩基の存在下で反応させることを特徴とする、次式(1):
で示される化合物又はその塩の製造方法。
[2]
前記X1で示される脱離基が、ハロゲン原子である[1]に記載の製造方法。
[3]
前記塩基が、第三級アミンである[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4]
次式(4):
[2]
前記X1で示される脱離基が、ハロゲン原子である[1]に記載の製造方法。
[3]
前記塩基が、第三級アミンである[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4]
次式(4):
[式中、Pはアミノ基の保護基を示す]
で示される化合物を、溶媒中、酸の存在下あるいは触媒の存在下で脱保護反応させて、前記化合物(2)又はその塩を製造する工程をさらに含む、[1]~[3]のいずれか一つに記載の製造方法。
[5]
前記保護基Pが、tert-ブトキシカルボニル基、ベンジル基又はベンジルオキシカルボニル基である[4]に記載の製造方法。
[6]
前記式(4)で示される化合物の脱保護を行うための酸が塩酸である[4]又は[5]に記載の製造方法。
[7]
前記脱保護反応終了後、アルコール系溶媒を用いて、前記式(2)で示される化合物の塩酸塩を結晶化させる[4]~[6]のいずれか一つに記載の製造方法。
[8]
次式(5):
で示される化合物を、溶媒中、酸の存在下あるいは触媒の存在下で脱保護反応させて、前記化合物(2)又はその塩を製造する工程をさらに含む、[1]~[3]のいずれか一つに記載の製造方法。
[5]
前記保護基Pが、tert-ブトキシカルボニル基、ベンジル基又はベンジルオキシカルボニル基である[4]に記載の製造方法。
[6]
前記式(4)で示される化合物の脱保護を行うための酸が塩酸である[4]又は[5]に記載の製造方法。
[7]
前記脱保護反応終了後、アルコール系溶媒を用いて、前記式(2)で示される化合物の塩酸塩を結晶化させる[4]~[6]のいずれか一つに記載の製造方法。
[8]
次式(5):
[式中、X2は脱離基を示す]
で示される化合物と、次式(6):
で示される化合物と、次式(6):
で示される化合物とを、溶媒中、塩基の存在下で反応させて、前記化合物(4)を製造する工程をさらに含む、[4]~[7]のいずれか一つに記載の製造方法。
[9]
前記X2で示される脱離基が、ハロゲン原子である[8]に記載の製造方法。
[10]
次式(7):
で示される化合物と、次式(8):
[式中、X2は前記と同じ]
で示される化合物とを、溶媒中、ホスフィン試薬とアゾ試薬の存在下で反応させて、前記化合物(5)を製造する工程をさらに含む、[8]又は[9]に記載の製造方法。
[11]
前記化合物(5)を製造する工程に用いる溶媒が、エーテル系溶媒である[10]に記載の製造方法。
[12]
前記ホスフィン試薬及び前記アゾ試薬をそれぞれ、前記式(7)で示される化合物に対して、1.1~1.5当量の範囲で用いる[9]又は[10]に記載の製造方法。
[13]
前記ホスフィン試薬がトリフェニルホスフィンであり、前記アゾ試薬がアゾジカルボン酸ジイソプロピルである[10]~[12]のいずれか一つに記載の製造方法。
[14]
次式(7):
で示される化合物とを、溶媒中、ホスフィン試薬とアゾ試薬の存在下で反応させて、前記化合物(5)を製造する工程をさらに含む、[8]又は[9]に記載の製造方法。
[11]
前記化合物(5)を製造する工程に用いる溶媒が、エーテル系溶媒である[10]に記載の製造方法。
[12]
前記ホスフィン試薬及び前記アゾ試薬をそれぞれ、前記式(7)で示される化合物に対して、1.1~1.5当量の範囲で用いる[9]又は[10]に記載の製造方法。
[13]
前記ホスフィン試薬がトリフェニルホスフィンであり、前記アゾ試薬がアゾジカルボン酸ジイソプロピルである[10]~[12]のいずれか一つに記載の製造方法。
[14]
次式(7):
で示される化合物と、次式(9):
[式中、Pは前記と同じ]
で示される化合物とを、溶媒中、ホスフィン試薬とアゾ試薬の存在下で反応させて、前記化合物(4)を製造する工程をさらに含む、[4]~[7]のいずれか一つに記載の製造方法。
[15]
式(III):
で示される化合物とを、溶媒中、ホスフィン試薬とアゾ試薬の存在下で反応させて、前記化合物(4)を製造する工程をさらに含む、[4]~[7]のいずれか一つに記載の製造方法。
[15]
式(III):
[式中、R1、R2、m及びnは、前記と同じである。]
で表される化合物と、グリコール酸とを、無機酸の存在下に反応させた後、得られる式(II):
で表される化合物と、グリコール酸とを、無機酸の存在下に反応させた後、得られる式(II):
[式中、R1、R2、m及びnは、前記と同じである。]
で表される化合物の水酸基を脱離基に置換し、前記式(3)で表される化合物を製造する工程をさらに含む、[1]に記載の製造方法。
[16]
前記無機酸が、硫酸である[15]に記載の製造方法。
[17]
前記無機酸の量が、式(III)の化合物に対して、1.7~3.3当量である[15]又は[16]に記載の製造方法。
[18]
前記式(III)の化合物と式(IV)の化合物との反応を溶媒の存在下で行い、該溶媒の量が、式(III)の化合物に対して、0.8~1.2倍(V/W)である[15]~[17]のいずれか一つに記載の製造方法。
[19]
前記式(III)の化合物と式(IV)の化合物との反応の温度が、80~100℃である[15]~[18]のいずれか一つに記載の製造方法。
[20]
前記R1が、(1)水素原子、(2)水酸基、(3)C7-12アラルキルオキシ基、又は(4)ハロゲン原子である[1]~[19]のいずれか一つに記載の製造方法。
[21]
前記R2が、C1-3アルコキシ基である[1]~[20]のいずれか一つに記載の製造方法。
[22]
前記nが、1又は2である[1]~[21]のいずれか一つに記載の製造方法。
[23]
前記脱離基X2が、(1)ハロゲン原子、(2)C1-6アルキルスルホニルオキシ基、又は(3)C6-10アリールスルホニルオキシ基である[8]~[13]のいずれか一つに記載の製造方法。
[24]
式(VI):
で表される化合物の水酸基を脱離基に置換し、前記式(3)で表される化合物を製造する工程をさらに含む、[1]に記載の製造方法。
[16]
前記無機酸が、硫酸である[15]に記載の製造方法。
[17]
前記無機酸の量が、式(III)の化合物に対して、1.7~3.3当量である[15]又は[16]に記載の製造方法。
[18]
前記式(III)の化合物と式(IV)の化合物との反応を溶媒の存在下で行い、該溶媒の量が、式(III)の化合物に対して、0.8~1.2倍(V/W)である[15]~[17]のいずれか一つに記載の製造方法。
[19]
前記式(III)の化合物と式(IV)の化合物との反応の温度が、80~100℃である[15]~[18]のいずれか一つに記載の製造方法。
[20]
前記R1が、(1)水素原子、(2)水酸基、(3)C7-12アラルキルオキシ基、又は(4)ハロゲン原子である[1]~[19]のいずれか一つに記載の製造方法。
[21]
前記R2が、C1-3アルコキシ基である[1]~[20]のいずれか一つに記載の製造方法。
[22]
前記nが、1又は2である[1]~[21]のいずれか一つに記載の製造方法。
[23]
前記脱離基X2が、(1)ハロゲン原子、(2)C1-6アルキルスルホニルオキシ基、又は(3)C6-10アリールスルホニルオキシ基である[8]~[13]のいずれか一つに記載の製造方法。
[24]
式(VI):
[式中、R1及びmは、前記と同じであり、X1は、ハロゲン原子を示す。]
で表される化合物と、式(VII):
で表される化合物と、式(VII):
[式中、R2及びnは、前記と同じである。]
で表される化合物とをアルコール系溶媒中で反応させて、式(V):
で表される化合物とをアルコール系溶媒中で反応させて、式(V):
[式中、R1、R2、m及びnは、前記と同じである。]
で表される化合物を製造する工程を経て、前記式(III)で表される化合物を製造する工程をさらに含む、[15]~[23]のいずれか一つに記載の製造方法。
[25]
前記アルコール系溶媒がメタノールである[24]に記載の製造方法。
[26]
次式(ii):
で表される化合物を製造する工程を経て、前記式(III)で表される化合物を製造する工程をさらに含む、[15]~[23]のいずれか一つに記載の製造方法。
[25]
前記アルコール系溶媒がメタノールである[24]に記載の製造方法。
[26]
次式(ii):
[式中、R3は、C1-6アルコキシ基を示す。]
で示される化合物と、次式(iv):
で示される化合物と、次式(iv):
[R4は、C1-6アルコキシ基を示し、X4は、ハロゲン原子を示す。]
で示される化合物とを、溶媒中、塩基の存在下で反応させる工程を経て、前記式(7)で表される化合物を製造する工程をさらに含む、[10]に記載の製造方法。
[27]
前記溶媒が、エタノールと水の混合溶媒である[26]に記載の製造方法。
[28]
次式(i):
で示される化合物とを、溶媒中、塩基の存在下で反応させる工程を経て、前記式(7)で表される化合物を製造する工程をさらに含む、[10]に記載の製造方法。
[27]
前記溶媒が、エタノールと水の混合溶媒である[26]に記載の製造方法。
[28]
次式(i):
[R3は前記と同じである。]
で示される化合物を、塩基の存在下に加水分解して、式(ii)で示される化合物を製造する工程を経て、式(7)で表される化合物を製造する工程をさらに含む、[26]又は[27]に記載の製造方法。
[29]
式(iv)で示される化合物のR4が、メトキシ基又はエトキシ基である[26]~[28]のいずれか一つに記載の製造方法。
[30]
式(iv)で示される化合物のX4が、塩素原子である[26]~[28]のいずれか一つに記載の製造方法。
[31]
[26]~[30]のいずれか一つに記載の製造方法により得られた式(iii):
で示される化合物を、塩基の存在下に加水分解して、式(ii)で示される化合物を製造する工程を経て、式(7)で表される化合物を製造する工程をさらに含む、[26]又は[27]に記載の製造方法。
[29]
式(iv)で示される化合物のR4が、メトキシ基又はエトキシ基である[26]~[28]のいずれか一つに記載の製造方法。
[30]
式(iv)で示される化合物のX4が、塩素原子である[26]~[28]のいずれか一つに記載の製造方法。
[31]
[26]~[30]のいずれか一つに記載の製造方法により得られた式(iii):
[R3は、前記と同じである。]
で示される化合物に、溶媒中、ルイス酸を反応させて、次式(7):
で示される化合物に、溶媒中、ルイス酸を反応させて、次式(7):
で示される化合物を製造する方法。
[32]
式(III):
[32]
式(III):
[式中、R1、R2、m及びnは、前記と同じである。]
で表される化合物と、グリコール酸とを、無機酸の存在下に反応させた後、得られる式(II):
で表される化合物と、グリコール酸とを、無機酸の存在下に反応させた後、得られる式(II):
[式中、R1、R2、m及びnは、前記と同じである。]
で表される化合物の水酸基を脱離基に置換する工程を含むことを特徴とする、次式(3):
で表される化合物の水酸基を脱離基に置換する工程を含むことを特徴とする、次式(3):
[式中、R1、R2、m、n、X1は、前記と同じである。]
で表される化合物の製造方法。
[33]
前記無機酸が、硫酸である[32]に記載の製造方法。
[34]
前記無機酸の量が、式(III)の化合物に対して、1.7~3.3当量である[32]又は[33]に記載の製造方法。
[35]
次式(ii):
で表される化合物の製造方法。
[33]
前記無機酸が、硫酸である[32]に記載の製造方法。
[34]
前記無機酸の量が、式(III)の化合物に対して、1.7~3.3当量である[32]又は[33]に記載の製造方法。
[35]
次式(ii):
[式中、R3は、C1-6アルコキシ基を示す。]
で示される化合物と、次式(iv):
で示される化合物と、次式(iv):
[R4は、C1-6アルコキシ基を示し、X4は、ハロゲン原子を示す。]
で示される化合物とを、溶媒中、塩基の存在下で反応させる工程を含むことを特徴とする、次式(7):
で示される化合物とを、溶媒中、塩基の存在下で反応させる工程を含むことを特徴とする、次式(7):
で示される化合物の製造方法。
本発明は、短時間、高収率且つ高純度で7-[3-{4-(N-エトキシエチルベンゾイミダゾール-2-イルメチル)-1-ピペラジニル}プロポキシ]-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オンで代表されるベンゾチアジン化合物(1)を製造できる有用な方法である。後記実施例に示すとおり、化合物(7-4)を原料とし、新規中間体(1-1)及び(1-2)を経由する本製造方法を用いれば、a)4工程のトータル収率58.3%の高収率で7-[3-{4-(N-エトキシエチルベンゾイミダゾール-2-イルメチル)-1-ピペラジニル}プロポキシ]-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オンを製造することができる。また、b)中間体である化合物(1-1)、(1-2)を製造する際に、カラムクロマトグラフィー等の煩雑な操作が不要であるので工業スケールの反応に効率良く適応できる。さらに、c)各製造中間体を高純度で製造できるので、製造工程における厳密な不純物管理が必要な医薬品原体の製造方法として非常に有用である。
また、本発明の製造方法によれば、前記ベンゾイミダゾール中間体(3)の製造に際し、人体に悪影響を与える可能性がある物質に作業者を暴露させることなく、前記中間体の製造を完了し、最終目的物(1)を製造するための次の反応工程に用いることができる。すなわち、本発明に係る中間体(3)の合成反応終了後、カラムクロマトグラフィーや再結晶などの精製を行わずとも該中間体(3)が高純度で得られるため、精製を行うために反応系外へ取り出すことなく、そのまま得られた物質を次の反応に用いることができ、その場合でも次工程の反応に何ら悪影響を与えることはない。生成物を反応系外に取り出す必要がないため、作業者が当該物質に暴露される危険性がなく、合成操作を安全な形で進めることができる。
さらに、本発明の製造方法は、従来行われていた製造方法の合成収率を大幅に改善するものであり、特に医薬製造の際に大量スケール合成を行った場合に、コスト及び労力の削減の面で大幅に役立つものである。また、本製造方法では、ベンゾイミダゾール環形成時の化合物(II)が結晶化するため、精製操作は再結晶により行うことができ、前述のように前記中間体(3)合成時の精製操作は不要である。従って、作業者が、有害性が懸念される物質に暴露される危険性がなく、合成操作を安全な形で進めることができる。さらに、本製造方法では、ベンゾイミダゾール環形成反応に塩酸を使用しないため、反応進行と共に塩化水素ガスが発生するという問題も生じない。特に大量スケールで合成を行う際に、大量の塩化水素ガスが発生することにより、何らかの形でそれが反応系外に漏れる等して、人体や環境に悪影響を与えるというおそれも生じない。また、塩化水素ガスが各種製造設備を腐食するという問題も生じないため、設備の整備等にかかる製造コストや手間の観点からも本製造方法は優れている。
また、本発明の製造方法によれば、従来法に比して非常に収率良く前記ベンゾチアジン中間体を合成できる。また、ベンゾチアジン環形成後に得られる化合物を結晶として濾取するだけで純度良く目的とする化合物を得ることができるため、特にカラムクロマトグラフィー等の煩雑な精製操作を必要としない。従って、大量スケールで医薬品を製造するにあたって、本製造方法は作業負担を大きく軽減することができ、非常に有用であるということが言える。
以下、本発明について詳細に説明する。本発明に係る製造方法を示す反応経路1~3を以下に示す。
[反応経路図1]
〔式中、R1は、(1)水素原子、(2)水酸基、(3)C1-4アルコキシ基、(4)C1-4アルカノイルオキシ基、(5)カルバモイルオキシ基、(6)モノ-又はジ-C1-4アルキル-カルバモイルオキシ基、(7)チオール基、(8)C1-4アルキルチオ基、(9)C1-4アルカノイルチオ基、(10)アミノ基、(11)モノ-又はジ-C1-4アルキルアミノ基、(12)C1-4アルカノイルアミノ基、(13)C1-6アルカノイル基、(14)C1-4アルキルスルホニル基、(15)C7-11アロイル基、(16)モノ-又はジ-C1-4アルキルカルバモイル基、(17)モノ-又はジ-C6-10アリールカルバモイル基、(18)モノ-又はジ-C7-10アラルキルカルバモイル基、(19)モノ-又はジ-C1-4アルキルスルファモイル基、(20)モノ-又はジ-C6-10アリールスルファモイル基、(21)モノ-又はジ-C7-10アラルキルスルファモイル基、(22)ハロゲン原子、(23)ハロゲン原子、水酸基、C1-4アルコキシ基、C1-4アルカノイルオキシ基、チオール基、C1-4アルキルチオ基、C1-4アルカノイルチオ基、アミノ基、モノ-又はジ-C1-4アルキルアミノ基、C1-4アルカノイルアミノ基、C1-6アルカノイル基、C3-6シクロアルキル基、C6-10アリール基、又は1個ないし2個のヘテロ原子を含むC3-5芳香族複素環基を同一又は相異なって1ないし3個有していてもよい炭素数1ないし10の直鎖状又は分枝状鎖式炭化水素基、(24)ハロゲン原子、水酸基、C1-4アルコキシ基、C1-4アルカノイルオキシ基、チオール基、C1-4アルキルチオ基、C1-4アルカノイルチオ基、アミノ基、モノ-又はジ-C1-4アルキルアミノ基、C1-4アルカノイルアミノ基、C1-6アルカノイル基、C3-6シクロアルキル基、C6-10アリール基、又は1個ないし2個のヘテロ原子を含むC3-5芳香族複素環基を同一又は相異なって1ないし3個有していてもよい炭素数3ないし10の環式炭化水素基、又は(25)C7-12アラルキルオキシ基を示し;
R2は、C1-4アルコキシ基を示し;
X1及びX2はそれぞれ独立して脱離基を示し;
Pはアミノ基の保護基を示し;
mは1ないし4、nは1ないし3を示す。]
R2は、C1-4アルコキシ基を示し;
X1及びX2はそれぞれ独立して脱離基を示し;
Pはアミノ基の保護基を示し;
mは1ないし4、nは1ないし3を示す。]
ここで、前記R1で示される置換基の例示は次の通りである。「C1-4アルコキシ基」としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。「C1-4アルカノイルオキシ基」としては、例えば、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基等が挙げられる。「モノ-又はジ-C1-4アルキル-カルバモイルオキシ基」としては、例えば、メチルカルバモイルオキシ基、エチルカルバモイルオキシ基、ジメチルカルバモイルオキシ基、ジエチルカルバモイルオキシ基、エチルメチルカルバモイルオキシ基等が挙げられる。「C1-4アルキルチオ基」としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基等が挙げられる。「C1-4アルカノイルチオ基」としては、例えば、アセチルチオ基、プロピオニルチオ基等が挙げられる。
「モノ-又はジ-C1-4アルキルアミノ基」としては、例えば、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等が挙げられる。「C1-4アルカノイルアミノ基」としては、例えば、アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基等が挙げられる。
「C1-6アルカノイル基」としては、例えば、ホルミル、アセチル、プロピオニル等が挙げられる。「C1-4アルキルスルホニル基」としては、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル等が挙げられる。「C7-11アロイル基」としては、例えば、ベンゾイル、トルオイル、ナフトイル等が挙げられる。「モノ-又はジ-C1-4アルキルカルバモイル基」としては、例えば、メチルカルバモイル、エチルカルバモイル、ジメチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル等が挙げられる。「モノ-又はジ-C6-10アリールカルバモイル基」としては、例えば、フェニルカルバモイル、ジフェニルカルバモイル等が挙げられる。「モノ-又はジ-C7-10アラルキルカルバモイル基」としては、例えば、ベンジルカルバモイル、ジベンジルカルバモイル等が挙げられる。「モノ-又はジ-C1-4アルキルスルファモイル基」としては、例えば、メチルスルファモイル、エチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、ジエチルスルファモイル等が挙げられる。「モノ-又はジ-C6-10アリールスルファモイル基」としては、例えば、フェニルスルファモイル、ジフェニルスルファモイル等が挙げられる。「モノ-又はジ-C7-10アラルキルスルファモイル基」としては、例えば、ベンジルスルファモイル、ジベンジルスルファモイル等が挙げられる。「ハロゲン原子」としては、例えばフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
「炭素数1ないし10の直鎖状又は分枝状鎖式炭化水素基」としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。これらの中で特にアルキル基が好ましい。該「アルキル基」としては、例えばメチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、n-ヘキシル、イソヘキシル等のC1-10アルキル基等が挙げられるが、C1-6アルキル基(例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、tert-ブチル等)が好ましい。該「アルケニル基」としては、例えば、ビニル、1-プロペニル、アリル、イソプロペニル、1-ブテニル、2-ブテニル、3-ブテニル、イソブテニル、sec-ブテニル等のC2-10アルケニル基等が挙げられるが、C2-6アルケニル基(例えば、ビニル、1-プロペニル、アリル等)が好ましい。該「アルキニル基」としては、例えばエチニル、1-プロピニル、プロパルギル等のC2-10アルキニル基等が挙げられるが、C2-6アルキニル基(例えば、エチニル等)が好ましい。
該「炭素数1ないし10の直鎖状又は分枝状鎖式炭化水素基」は、例えば、ハロゲン原子、水酸基、C1-4アルコキシ基、C1-4アルカノイルオキシ基、チオール基、C1-4アルキルチオ基、C1-4アルカノイルチオ基、アミノ基、モノ-又はジ-C1-4アルキルアミノ基、C1-4アルカノイルアミノ基、C1-6アルカノイル基、C3-6シクロアルキル基、C6-10アリール基、又は1個ないし2個のヘテロ原子を含むC3-5芳香族複素環基を同一又は相異なって1ないし3個有していてもよい。これら「C1-4アルコキシ基」、「C1-4アルカノイルオキシ基」、「C1-4アルキルチオ基」、「C1-4アルカノイルチオ基」、「モノ-又はジ-C1-4アルキルアミノ基」、「C1-4アルカノイルアミノ基」及び「C1-6アルカノイル基」の例示としては、前記で示したものと同じものを挙げることができる。「C3-6シクロアルキル基」としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等が挙げられる。「C6-10アリール基」としては、例えば、フェニル、ナフチル等が挙げられる。「1個ないし2個のヘテロ原子を含むC3-5芳香族複素環基」としては、例えば、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、チアゾリル、オキサゾリル等が挙げられる。
「炭素数3ないし10の環式炭化水素基」としては、例えば、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基等が挙げられる。該「脂環式炭化水素基」としては、例えば、3ないし8個の炭素原子から構成される脂環式単環式の基、具体的には、例えば、シクロアルキル基、シクロアルケニル基等が挙げられる。該「シクロアルキル基」としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等のC3-6シクロアルキル基等が挙げられる。該「シクロアルケニル基」としては、例えばシクロプロペニル、シクロブテニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル等のC3-6シクロアルケニル基等が挙げられる。一方、該「芳香族炭化水素基」としては、例えば、6ないし10個の炭素原子から構成される芳香族炭化水素基等が挙げられ、具体的には、フェニル、ナフチル等が挙げられる。
該「炭素数3ないし10の環式炭化水素基」は、例えば、ハロゲン原子、水酸基、C1-4アルコキシ基、C1-4アルカノイルオキシ基、チオール基、C1-4アルキルチオ基、C1-4アルカノイルチオ基、アミノ基、モノ-又はジ-C1-4アルキルアミノ基、C1-4アルカノイルアミノ基、C1-6アルカノイル基、C3-6シクロアルキル基、C6-10アリール基、又は1個ないし2個のヘテロ原子を含むC3-5芳香族複素環基を同一又は相異なって1ないし3個有していてもよい。これら置換基の例示としては、前記「炭素数1ないし10の直鎖状又は分枝状鎖式炭化水素基」の置換基の例示と同じものが挙げられる。
「C7-12アラルキルオキシ基」としては、例えば、フェニル-C1-6アルキルオキシ基等が挙げられ、ベンジルオキシ基が好ましい。
前記R2における「C1-4アルコキシ基」としては、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、sec-ブトキシ、tert-ブトキシ等のC1-4アルコキシ基等が挙げられる。C1-3アルコキシ基が好ましく、これらのうち、特にエトキシ基が好ましい。
前記X1及びX2における「脱離基」としては、例えば、例えば、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいスルホニルオキシ基等が挙げられる。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子等を挙げることができる。このうち好ましい脱離基としては塩素原子が挙げられる。置換基を有していてもよいスルホニルオキシ基としては、特に限定されないが、例えば、C1-6アルキルスルホニルオキシ基又はC6-10アリールスルホニルオキシ基(メタンスルホニルオキシ、エタンスルホニルオキシ、トリクロロメタンスルホニルオキシ、トリフルオロメタンスルホニルオキシ、フェニルスルホニルオキシ、ナフチルスルホニルオキシ、p-トルエンスルホニルオキシ等)などが挙げられる。
一方、アミノ基の保護基Pとしては、例えば、ホルミル基、あるいはそれぞれ置換基を有していてもよい、C1-6アルキル-カルボニル基(例えば、アセチル、プロピオニル)、ベンゾイル基、C1-6アルコキシ-カルボニル基(例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、tert-ブトキシカルボニル(Boc)等)、アリルオキシカルボニル基、フェニルオキシカルボニル基、C7-10アラルキルオキシ-カルボニル基(例えば、ベンジルオキシカルボニル等)等が挙げられる。ここで、前記「置換基を有していてもよい」の置換基としては、例えば、フェニル基、ハロゲン原子、C1-6アルキル-カルボニル基(例えば、アセチル、プロピオニル等)、ハロゲン化されていてもよいC1-6アルコキシ基、ニトロ基などが挙げられる。置換基の数は特に限定されないが、1~3個程度であってよい。該アミノ基の保護基として、好ましくは、tert-ブトキシカルボニル基、ベンジル基又はベンジルオキシカルボニル基を挙げることができる。該アミノ基の保護基として、より好ましくは、tert-ブトキシカルボニル基を挙げることができる。
mは1ないし4の整数であるが、1又は2であるのが好ましく、特に1であるのが好ましい。nは1ないし3の整数であるが、1又は2であるのが好ましく、特に2であるのが好ましい。
[反応工程1-1]
本発明者らは、化合物(7)と化合物(8)を原料とし、水酸基に選択的に反応が進行する光延反応を適用することで、合成収率及び純度の向上を成し遂げた。背景技術で述べたように、従来該反応工程は非常に低収率でしか達成されなかった工程である。なお、化合物(7)は公知の方法に従い製造することができる(特許文献1参照)。
本発明者らは、化合物(7)と化合物(8)を原料とし、水酸基に選択的に反応が進行する光延反応を適用することで、合成収率及び純度の向上を成し遂げた。背景技術で述べたように、従来該反応工程は非常に低収率でしか達成されなかった工程である。なお、化合物(7)は公知の方法に従い製造することができる(特許文献1参照)。
反応工程1-1は、ホスフィン試薬とアゾ試薬の存在下、化合物(7)と化合物(8)を溶媒中で反応させることにより行うことができる。ここで、ホスフィン試薬としては、例えば、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリプロピルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリイソブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、トリフェニルホスフィン等のトリアリールホスフィン類等を使用することができる。アゾ試薬としては、例えば、アゾジカルボン酸ジエチル(DEAD)、アゾジカルボン酸ジイソプロピル(DIAD)、アゾジカルボン酸ジ-tert-ブチル(DBAD)、1,1-(アゾジカルボニル)ピペリジン(ADDP)、1,1’-アゾビス(N,N’-ジイソプロピルホルムアミド)(TIPA)、1,6-ジメチル-1,5,7-ヘキサヒドロ-1,4,6-テトラゾシン-2,5-ジオン(DHAD)等を使用することができる。又、アゾ試薬の代わりに、エチレンジカルボン酸試薬を用いることもできる。エチレンジカルボン酸試薬としては、例えば、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル等を使用することができる。溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化アルキル系溶媒、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒等を単独又は組み合わせて使用することができる。
本工程では、特に限定されないが、化合物(7)に対して、化合物(8)を1.0~1.5当量用いることが好ましく、化合物(8)を1.0~1.1当量用いることがより好ましい。また、特に限定されないが、溶媒として、エーテル系溶媒又はアミド系溶媒を用いることが好ましく、テトラヒドロフラン又はジメチルホルムアミドを用いることがより好ましい。エーテル系溶媒を溶媒として用いる場合には、化合物(7)に対して、2~5倍量(v/w)のエーテル系溶媒を用いることが好ましい。また、特に限定されないが、ホスフィン試薬としてトリアリールホスフィン類を用いることが好ましく、トリフェニルホスフィンを用いることがより好ましい。反応に用いるホスフィン試薬の当量は、化合物(7)に対して、1.1~1.5であることが好ましく、1.1~1.2であることがより好ましい。また、特に限定されないが、アゾ試薬としてアゾジカルボン酸ジイソプロピル(DIAD)を用いることが好ましい。反応に用いるアゾ試薬の当量は、化合物(7)に対して、1.1~1.5であることが好ましく、1.1~1.2であることがより好ましい。反応条件は、特に制限はないが、例えば、20~50℃(好ましくは25~40℃)にて15分~1日間(好ましくは30分~6時間、より好ましくは30分~2時間)とすることができる。
[反応工程1-2]
本工程は、上記反応で得られた化合物(5)を用いてピペラジン誘導体(6)の窒素原子のアルキル化反応を行い、化合物(4)を得る工程である。該反応は、塩基の存在下、反応促進剤の存在下又は非存在下、化合物(5)とピペラジン誘導体(6)とを溶媒中で反応させることにより行うことができる。ここで溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化アルキル系溶媒、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒、水等を単独又は組み合わせて使用することができる。塩基としては、例えば、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム等の水素化アルカリ金属、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素アルカリ金属、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の炭酸アルカリ金属、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の水酸化アルカリ金属等の無機塩基が挙げられる。反応促進剤としては、例えば、ヨウ化カリウム等が挙げられる。
本工程は、上記反応で得られた化合物(5)を用いてピペラジン誘導体(6)の窒素原子のアルキル化反応を行い、化合物(4)を得る工程である。該反応は、塩基の存在下、反応促進剤の存在下又は非存在下、化合物(5)とピペラジン誘導体(6)とを溶媒中で反応させることにより行うことができる。ここで溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化アルキル系溶媒、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒、水等を単独又は組み合わせて使用することができる。塩基としては、例えば、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム等の水素化アルカリ金属、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素アルカリ金属、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の炭酸アルカリ金属、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の水酸化アルカリ金属等の無機塩基が挙げられる。反応促進剤としては、例えば、ヨウ化カリウム等が挙げられる。
本工程では、特に限定されないが、溶媒としてアミド系溶媒を用いることが好ましく、ジメチルホルムアミドを用いることがより好ましい。反応に用いるアミド系溶媒の量は、化合物(5)に対して、3~4倍量(v/w)であることが好ましい。また、塩基として無機塩基を用いることが好ましく、炭酸カリウムを用いることがより好ましい。反応に用いる無機塩基は、化合物(5)に対して、0.5~1.5当量であることが好ましく、0.5~1.0当量であることがより好ましい。反応促進剤としてヨウ化カリウムを用いる場合、化合物(5)に対して、0.5当量以上のヨウ化カリウムが好ましく、より好ましくは1.0当量以上、さらに好ましくは1.0~1.5当量のヨウ化カリウムである。反応条件としては、特に限定されないが、80~100℃(より好ましくは86~90℃)にて、3時間~1日間(好ましくは3~4時間)が挙げられる。
[反応工程1-3]
反応工程1-3は、化合物(4)の脱保護を行い、化合物(2)又はその塩を製造する工程である。ここで、該保護基は上記した保護基と同じである。本工程1-3は、公知の文献又は書籍(例えば、Protective Groups in Organic Synthesis Forth Edition,John Wiley & Sons,Inc等)に記載の方法に従い行うことができる。以下に、酸を用いて脱保護を行う方法および接触水素付加反応により脱保護を行う方法について、具体的に説明する。酸を用いた脱保護反応を行った場合には、例えば、中和、抽出、洗浄、乾燥、濃縮、各種クロマトグラフィー等に付して、フリー体として化合物(2)を単離することができる。そして、得られた化合物(2)のフリー体を有機化学で用いられる通常の方法により塩とすることもできる。
反応工程1-3は、化合物(4)の脱保護を行い、化合物(2)又はその塩を製造する工程である。ここで、該保護基は上記した保護基と同じである。本工程1-3は、公知の文献又は書籍(例えば、Protective Groups in Organic Synthesis Forth Edition,John Wiley & Sons,Inc等)に記載の方法に従い行うことができる。以下に、酸を用いて脱保護を行う方法および接触水素付加反応により脱保護を行う方法について、具体的に説明する。酸を用いた脱保護反応を行った場合には、例えば、中和、抽出、洗浄、乾燥、濃縮、各種クロマトグラフィー等に付して、フリー体として化合物(2)を単離することができる。そして、得られた化合物(2)のフリー体を有機化学で用いられる通常の方法により塩とすることもできる。
(酸を用いた脱保護反応)
上記反応で得られた化合物(4)に、溶媒の存在下又は非存在下、酸を反応させることで化合物(2)を製造することができる。このとき、酸は、特に限定されないが、通常、化合物(4)に対して、1当量あるいは過剰量を用いることができる。ここで、溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化アルキル系溶媒、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、水等を単独又は組み合わせて使用することができる。中でも、アルコール系溶媒を用いることが好ましく、エタノールを用いることがより好ましい。反応に用いる溶媒の量は、化合物(4)に対して、1.5~2.0倍量(v/w)であることが好ましい。化合物(4)に対して、1.5~2.0倍量(v/w)のエタノールを用いることがより好ましい。酸としては、特に限定されないが、例えば、塩酸、硫酸等の無機酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸が挙げられ、塩酸を用いることが好ましい。反応条件は、特に制限はないが、例えば、0~60℃(好ましくは20~50℃、より好ましくは38~50℃)にて、1時間~1日間(好ましくは1~6時間、より好ましくは1~2時間)とすることができる。保護基Pがtert-ブトキシカルボニル基(Boc)である場合には、該方法を用いることが適当である。
上記反応で得られた化合物(4)に、溶媒の存在下又は非存在下、酸を反応させることで化合物(2)を製造することができる。このとき、酸は、特に限定されないが、通常、化合物(4)に対して、1当量あるいは過剰量を用いることができる。ここで、溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化アルキル系溶媒、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、水等を単独又は組み合わせて使用することができる。中でも、アルコール系溶媒を用いることが好ましく、エタノールを用いることがより好ましい。反応に用いる溶媒の量は、化合物(4)に対して、1.5~2.0倍量(v/w)であることが好ましい。化合物(4)に対して、1.5~2.0倍量(v/w)のエタノールを用いることがより好ましい。酸としては、特に限定されないが、例えば、塩酸、硫酸等の無機酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸が挙げられ、塩酸を用いることが好ましい。反応条件は、特に制限はないが、例えば、0~60℃(好ましくは20~50℃、より好ましくは38~50℃)にて、1時間~1日間(好ましくは1~6時間、より好ましくは1~2時間)とすることができる。保護基Pがtert-ブトキシカルボニル基(Boc)である場合には、該方法を用いることが適当である。
(接触水素付加反応により脱保護を行う方法)
上記反応で得られた化合物(4)を、水素源と触媒を用いる接触水素付加反応により化合物(2)を製造することができる。水素源としては、水素、ギ酸、ギ酸アンモニウム、シクロヘキサジエン等を使用することができる。触媒としては、パラジウム、パラジウム黒、パラジウム炭素、白金炭素、白金、酸化白金、亜クロム酸銅、ラネーニッケル等を単独又は組み合わせて使用することができる。溶媒としては、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロパンジオール等のアルコール系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、水等を単独又は組み合わせて使用することができる。接触水素付加反応における水素圧は、通常、常圧~50気圧、好ましくは常圧~10気圧であるが、特に限定されない。反応条件は、特に制限はないが、例えば、-80~180℃、好ましくは-30~100℃にて30分~5日間、好ましくは1時間~1日間である。保護基Pがベンジル基(Bn)、ベンジルオキシカルボニル基(Z)である場合には、該方法を用いることが適当である。
上記反応で得られた化合物(4)を、水素源と触媒を用いる接触水素付加反応により化合物(2)を製造することができる。水素源としては、水素、ギ酸、ギ酸アンモニウム、シクロヘキサジエン等を使用することができる。触媒としては、パラジウム、パラジウム黒、パラジウム炭素、白金炭素、白金、酸化白金、亜クロム酸銅、ラネーニッケル等を単独又は組み合わせて使用することができる。溶媒としては、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロパンジオール等のアルコール系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、水等を単独又は組み合わせて使用することができる。接触水素付加反応における水素圧は、通常、常圧~50気圧、好ましくは常圧~10気圧であるが、特に限定されない。反応条件は、特に制限はないが、例えば、-80~180℃、好ましくは-30~100℃にて30分~5日間、好ましくは1時間~1日間である。保護基Pがベンジル基(Bn)、ベンジルオキシカルボニル基(Z)である場合には、該方法を用いることが適当である。
得られる化合物(2)の塩としては、特に制限はないが、例えば、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸との共役塩、あるいは、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸等の有機酸との共役塩等を挙げることができる。
本反応終了後、化合物(2)をフリー体で取り出すためには、通常一般的な操作である中和及び抽出処理が必要である。しかし、本発明者らは、該処理について鋭意検討を行った結果、脱保護反応終了後、再結晶又は晶析等の方法を用いることにより、化合物(2)の塩を結晶として取り出すことができ、さらに、この単離操作に必要である中和及び抽出処理を省略可能であることを見い出し、特に大量スケールでの合成に有用な方法を見い出した。
ここで、化合物(2)の塩を結晶として析出させるために、溶媒として、特に限定されないが、例えば、エタノール、メタノール等のアルコール系溶媒等を用いることが好ましい。アルコール系溶媒は、化合物(4)に対して、5~7倍量(v/w)用いることが好ましい。さらにエタノールを化合物(4)に対して、5~7倍量(v/w)用いることがより好ましい。結晶化させるための温度は、特に限定されないが、例えば、-20~20℃(好ましくは0℃付近)であることが好ましい。
[反応工程1-4]
反応工程1-4は、化合物(3)と上記反応で得られたピペラジン誘導体(2)とを用いて、ピペラジン誘導体(2)の窒素原子のアルキル化反応を行い、化合物(1)を得る工程である。該工程1-4は、塩基の存在下、反応促進剤の存在下又は非存在下、化合物(3)とピペラジン誘導体(2)とを溶媒中で反応させることにより行うことができる。なお、化合物(3)は公知の方法に従い製造することができる(特許文献1参照)。
反応工程1-4は、化合物(3)と上記反応で得られたピペラジン誘導体(2)とを用いて、ピペラジン誘導体(2)の窒素原子のアルキル化反応を行い、化合物(1)を得る工程である。該工程1-4は、塩基の存在下、反応促進剤の存在下又は非存在下、化合物(3)とピペラジン誘導体(2)とを溶媒中で反応させることにより行うことができる。なお、化合物(3)は公知の方法に従い製造することができる(特許文献1参照)。
ここで、反応工程1-4に用いることができる溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化アルキル系溶媒、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒、水等を単独又は組み合わせて使用することができる。好ましくはエーテル系溶媒-水の混合溶媒を用いることができ、より好ましくはエーテル系溶媒-水(用量比1:1~3:1)の混合溶媒を用いることができ、さらに好ましくはエーテル系溶媒-水(用量比2:1)の混合溶媒を用いることができる。ここで、エーテル系溶媒としてはテトラヒドロフランが特に好ましい。塩基としては、例えば、ピリジン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン等の有機塩基、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム等の水素化アルカリ金属、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素アルカリ金属、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の炭酸アルカリ金属、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の水酸化アルカリ金属等の無機塩基が挙げられる。好ましくは、有機塩基が挙げられ、より好ましくはジイソプロピルエチルアミン等の第三級アミンが挙げられる。反応促進剤としては、例えば、ヨウ化カリウムが挙げられる。反応条件は、特に限定されないが、例えば、0~50℃(好ましくは室温)にて、1時間~1日間(好ましくは1.5時間)とすることができる。
また、上記化合物(4)は次に示す反応工程1-5によっても製造することができる。反応工程1-5は、ホスフィン試薬とアゾ試薬の存在下、化合物(7)と化合物(9)を溶媒中で反応させることにより行うことができる。
[式中、Pは、前記と同じである。]
ここで、ホスフィン試薬としては、例えば、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリプロピルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリイソブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、トリフェニルホスフィン等のトリアリールホスフィン類等を使用することができる。アゾ試薬としては、例えば、アゾジカルボン酸ジエチル(DEAD)、アゾジカルボン酸ジイソプロピル(DIAD)、アゾジカルボン酸ジ-tert-ブチル(DBAD)、1,1-(アゾジカルボニル)ピペリジン(ADDP)、1,1’-アゾビス(N,N’-ジイソプロピルホルムアミド)(TIPA)、1,6-ジメチル-1,5,7-ヘキサヒドロ-1,4,6-テトラゾシン-2,5-ジオン(DHAD)等を使用することができる。又、アゾ試薬の代わりに、エチレンジカルボン酸試薬を用いることもできる。エチレンジカルボン酸試薬としては、例えば、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル等を使用することができる。溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化アルキル系溶媒、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒等を単独又は組み合わせて使用することができる。
本工程では、特に限定されないが、化合物(7)に対して、化合物(9)を1.0~1.5当量用いることが好ましく、化合物(9)を1.1~1.3当量用いることがより好ましい。また、特に限定されないが、溶媒として、エーテル系溶媒又はアミド系溶媒を用いることが好ましく、テトラヒドロフラン又はジメチルホルムアミドを用いることがより好ましい。エーテル系溶媒を溶媒として用いる場合には、化合物(7)に対して、3~6倍量(v/w)のエーテル系溶媒を用いることが好ましい。また、特に限定されないが、ホスフィン試薬としてトリアリールホスフィン類を用いることが好ましく、トリフェニルホスフィンを用いることがより好ましい。反応に用いるホスフィン試薬の当量は、化合物(7)に対して、1.1~1.5であることが好ましく、1.1~1.3であることがより好ましい。また、特に限定されないが、アゾ試薬としてアゾジカルボン酸ジイソプロピル(DIAD)を用いることが好ましい。反応に用いるアゾ試薬の当量は、化合物(7)に対して、1.1~1.5であることが好ましく、1.1~1.3であることがより好ましい。反応条件は、特に制限はないが、例えば、20~50℃(好ましくは室温)にて30分~6時間(好ましくは1時間~2.5時間)とすることができる。
[反応経路図2]
[式中、R1、R2、X1、m及びnは、前記と同じである。X3はハロゲン原子を示す。]
前記X3における「ハロゲン原子」としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。これらのうち、特にフッ素原子が好ましい。
[反応工程2-1]
反応工程2-1は、塩基の存在下又は非存在下、溶媒の存在下又は非存在下、化合物(VI)を化合物(VII)とを反応させて化合物(V)を製造する工程である。反応に用いる化合物(VII)の量は特に限定されないが、化合物(VI)に対して1当量あるいは過剰量用いることが好ましい。
反応工程2-1は、塩基の存在下又は非存在下、溶媒の存在下又は非存在下、化合物(VI)を化合物(VII)とを反応させて化合物(V)を製造する工程である。反応に用いる化合物(VII)の量は特に限定されないが、化合物(VI)に対して1当量あるいは過剰量用いることが好ましい。
ここで、溶媒としては、特に制限はないが、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化アルキル系溶媒、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒、水等を単独又は組み合わせて使用することができる。反応に用いる溶媒の量は特に限定されないが、例えば、化合物(VI)に対して0.5~2倍容量(V/W)用いることが好ましい。
本反応では、反応進行と共に反応系内で塩が形成され、用いる溶媒によっては反応液の流動性が悪化してしまうという問題が生じるため、溶媒としてアルコール系溶媒を用いることが好ましい。アルコール系溶媒の中でも、特にメタノールを用いることがより好ましい。アルコール系溶媒を用いることにより、反応系内に形成される塩が溶解することによって塩が析出してこないため、操作性が改善され、特に大量スケールで合成反応を行う際に有用である。
また、トルエン等の溶媒を用いた場合には流動性を悪化させないために多量の溶媒を用いる必要があるが、アルコール系溶媒を用いた場合には比較的少量の溶媒を用いれば、円滑に合成反応を進行させることができる。反応に用いることができるアルコール系溶媒の量は特に限定されないが、例えば、化合物(VI)に対して、0.3~1倍容量(V/W)であることが好ましく、0.4~0.6倍容量(V/W)であることがより好ましく、0.5倍容量(V/W)であることが最も好ましい。
塩基としては、特に制限はないが、例えば、ピリジン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン等の有機塩基、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素アルカリ金属、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の炭酸アルカリ金属、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の水酸化アルカリ金属等の無機塩基等が挙げられる。
反応に用いることができるこれら塩基の量は特に限定されないが、例えば、化合物(VI)に対して、1当量あるいは過剰量であり、2.0~2.5当量用いることがより好ましい。
反応温度は特に制限はないが、例えば、-30~130℃であってよく、好ましくは0~80℃であり、より好ましくは50~70℃である。反応時間は特に制限はないが、例えば、30分~3日間であってよく、好ましくは1時間~1日間であり、より好ましくは1~2時間である。
[反応工程2-2]
上記反応で得られた化合物(V)のニトロ基を、還元剤の存在下、溶媒中で反応させることにより、化合物(III)を製造することができる。
上記反応で得られた化合物(V)のニトロ基を、還元剤の存在下、溶媒中で反応させることにより、化合物(III)を製造することができる。
この還元方法は、特に制限はないが、例えば、(a)適当な溶媒中、水素源と触媒を用いてニトロ基を還元する接触水素付加、あるいは(b)適当な不活性溶媒中で、金属若しくは金属塩と酸等との混合物等を還元剤として用いてニトロ基を還元する金属還元により行われる。
接触水素付加における溶媒としては、特に制限はないが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、n-ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素系溶媒、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジエチレングリコール、ジメチルエーテル等のエーテル系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル系溶媒、N,N-ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒、水、酢酸等を単独又は組み合わせて使用することができる。
水素源としては、特に制限はないが、例えば、水素、ギ酸、ギ酸アンモニウム、シクロヘキサジエン等を使用することができる。触媒としては、特に制限はないが、例えば、パラジウム、パラジウム黒、パラジウム炭素、白金炭素、白金、酸化白金、亜クロム酸銅、ラネーニッケル等を単独又は組み合わせて使用することができる。
接触水素付加反応における水素圧は、通常、常圧~50気圧、好ましくは常圧~10気圧であるが特に限定されない。接触水素付加反応における反応条件は、特に制限はないが、通常-80~180℃、好ましくは-30~100℃にて30分~5日間、好ましくは1時間~1日間である。
金属還元の場合、特に制限はないが、例えば、鉄、亜鉛、スズ若しくは塩化スズと塩酸若しくは硫酸等の無機酸との混合物、鉄若しくは亜鉛と酢酸等の有機酸との混合物、あるいは鉄、硫酸鉄、亜鉛若しくはスズと水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物、硫化アンモニウム等の硫化物又はアンモニア水若しくは塩化アンモニウム等のアンモニウム塩との混合物等が還元剤として用いられる。
金属還元における溶媒としては、特に制限はないが、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、水、酢酸等が挙げられる。また、酢酸等の有機酸を、溶媒を兼ねて用いてもよい。金属還元における反応条件は、特に制限はないが、例えば、亜鉛と酢酸とを還元剤として用いる場合、0~150℃、好ましくは50~120℃で、1分~12時間、好ましくは1分~6時間反応を行うことにより目的物が得られる。
[反応工程2-3]
上記反応で得られた化合物(III)と、化合物(IV)とを無機酸の存在下に反応させることにより、化合物(II)を製造することができる。反応に用いることができる化合物(IV)の量は特に限定されないが、化合物(III)に対して1当量あるいは過剰量であることが好ましく、より好ましくは1.1~1.5当量である。
上記反応で得られた化合物(III)と、化合物(IV)とを無機酸の存在下に反応させることにより、化合物(II)を製造することができる。反応に用いることができる化合物(IV)の量は特に限定されないが、化合物(III)に対して1当量あるいは過剰量であることが好ましく、より好ましくは1.1~1.5当量である。
この反応は、溶媒非存在下でもよいが、溶媒存在下に行うのが好ましい。溶媒としては、特に制限はないが、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロパンジオール等のアルコール系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒、水等を単独又は組み合わせて使用することができる。これらの溶媒のうち、水を用いることが好ましい。
用いる溶媒の量は特に限定されないが、化合物(III)に対して0.3~2.0容量(V/W)、さらに0.5~1.5容量(V/W)、特に0.8~1.2倍容量(V/W)であることが好ましい。本反応において少量の溶媒しか用いない場合には、原料又は目的化合物の分解を促し複雑な混合物の生成が生じることから、溶媒の量は適当な量、例えば、化合物(III)に対し0.3当量以上、さらに0.5当量以上用いることが適している。一方、多量に溶媒を用いた場合には、特に大量スケールでの製造の場合、溶媒入手費用の増加、反応時間の長期化、収率の減少等の問題が生じるため、適した量、例えば、化合物(III)に対し2.0倍容量(V/W)以下、さらに1.5倍容量(V/W)以下の溶媒を用いることが好ましい。
該反応に用いることができる無機酸としては、特に制限はないが、例えば、塩酸、硫酸等が挙げられる。無機酸として硫酸を用いることが好ましい。用いる無機酸の量は、特に制限はないが、例えば、化合物(III)に対し、1.7当量以上にすることが好ましい。無機酸の量は、化合物(III)に対し、より好ましくは1.7~3.3当量とすることができる。無機酸の量が化合物(III)に対し1.7当量未満になるにつれて、徐々に反応性が低下するため好ましくない。
本反応温度は、特に制限はないが、例えば、60℃以上とすることができ、好ましくは80℃以上とすることができる。本反応温度は、好ましくは80~120℃、より好ましくは80~100℃である。反応温度が80℃未満となると反応性が乏しくなる傾向がある。一方、反応温度が100℃を超えると、特に大量スケールで製造する場合に、目的とする温度までの加熱時間が長くなり、また設備の面でも手間がかかり、大幅なコスト増加に繋がる。また、最終化合物の品質への悪影響も懸念される。
本反応時間は、特に制限はないが、例えば、1分~3日間、好ましくは30分~1日間、より好ましくは4~8時間である。
[反応工程2-4]
反応工程2-4は、化合物(II)の水酸基を脱離基に変換することによって、化合物(I)を製造する工程である。水酸基を脱離基に変換するための反応は、公知の方法に準じて行うことができる。脱離基をハロゲン原子あるいはスルホニルオキシ基とした場合の反応手段を例として以下に述べる。
反応工程2-4は、化合物(II)の水酸基を脱離基に変換することによって、化合物(I)を製造する工程である。水酸基を脱離基に変換するための反応は、公知の方法に準じて行うことができる。脱離基をハロゲン原子あるいはスルホニルオキシ基とした場合の反応手段を例として以下に述べる。
(X1がハロゲン原子の場合)
水酸基からハロゲン原子への変換は、特に制限はないが、例えば、実験化学講座13、p393~403(第5版、丸善)に記載されている方法を適用することができる。すなわち、上記反応で得られた化合物(II)を、(a)三級アミン類、塩化亜鉛、四級アンモニウム塩等の触媒の存在下、ヘキサメチルリン酸トリアミド(HMPA)等の溶媒中でハロゲン化水素酸と反応させる方法、(b)硫酸中でハロゲン化水素酸と反応させる方法、(c)トリフェニルホスフィン存在下、四塩化炭素あるいは四臭化炭素と反応させる方法、(d)三塩化リン、五塩化リン、三臭化リン等のハロゲン化リンと反応させる方法、又は(e)適等な溶媒中又は無溶媒で、触媒の存在下又は非存在下、塩化チオニル又は塩化オキサリルと反応させる方法等により、化合物(I)を製造することができる。
水酸基からハロゲン原子への変換は、特に制限はないが、例えば、実験化学講座13、p393~403(第5版、丸善)に記載されている方法を適用することができる。すなわち、上記反応で得られた化合物(II)を、(a)三級アミン類、塩化亜鉛、四級アンモニウム塩等の触媒の存在下、ヘキサメチルリン酸トリアミド(HMPA)等の溶媒中でハロゲン化水素酸と反応させる方法、(b)硫酸中でハロゲン化水素酸と反応させる方法、(c)トリフェニルホスフィン存在下、四塩化炭素あるいは四臭化炭素と反応させる方法、(d)三塩化リン、五塩化リン、三臭化リン等のハロゲン化リンと反応させる方法、又は(e)適等な溶媒中又は無溶媒で、触媒の存在下又は非存在下、塩化チオニル又は塩化オキサリルと反応させる方法等により、化合物(I)を製造することができる。
上記方法(e)の塩化チオニルを用いる反応では、溶媒としては、特に制限はないが、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化アルキル系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルホルムアミド等を単独又は組み合わせて使用することができる。
また、上記方法(e)で用いる触媒としては、特に制限はないが、例えば、ピリジン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン等の有機塩基等が挙げられる。これらのうち、ジイソプロピルエチルアミンを用いることが好ましい。反応条件は、特に制限はないが、例えば、-80~180℃、好ましくは-30~130℃にて1分~3日間、好ましくは30分~1日間である。
化合物(3)のX1がハロゲン原子の場合、上記方法(e)で示される塩化チオニルを用いる方法にて、水酸基からハロゲン原子へ変換することが好ましい。
塩基存在下、塩化チオニルを用いた場合には、副生成物を生じることなく、目的物が遊離体で得られるため、特に濾過やカラム等の精製操作を行う必要がなく、得られた目的物を含む溶液をそのまま次の反応工程に供することができ、作業者に不必要な操作を強いることがない。また、大量スケールの合成の際に製造に用いる反応釜は、通常反応容器と分液漏斗の2つの役割を持っており、反応と抽出を同じ反応釜にて行えるため、濾過操作が必要でなければ一度の作業で目的物を得ることができる。一方、コスト面から考えると、塩化オキサリルは塩化チオニルより高価であるため、塩化チオニルを用いると製造コストを抑えることができる。
(X1がスルホニルオキシ基の場合)
上記反応で得られた化合物(II)を、塩基の存在下、1当量あるいは過剰量のスルホン酸ハライドと溶媒中で反応させることで化合物(3)が得られる。
上記反応で得られた化合物(II)を、塩基の存在下、1当量あるいは過剰量のスルホン酸ハライドと溶媒中で反応させることで化合物(3)が得られる。
ここで、溶媒としては、特に制限はないが、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化アルキル系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルホルムアミド等を単独又は組み合わせて使用することができる。
スルホン酸ハライドとしては、特に制限はないが、例えば、メタンスルホン酸クロリド、p-トルエンスルホン酸クロリド等が挙げられる。塩基としては、特に制限はないが、例えば、ピリジン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン等の有機塩基、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム等の無機塩基等が挙げられる。反応条件は、特に制限はないが、例えば、-80~180℃、好ましくは-30~130℃にて1分~3日間、好ましくは30分~1日間である。
[反応経路図3]
[式中、R3及びR4は、同一又は相異なってC1-6アルコキシ基を示し、X4は、ハロゲン原子を示す。]
前記R3及びR4における「C1-6アルコキシ基」としては、例えば、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、sec-ブトキシ、tert-ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ等のC1-6アルコキシ基等が挙げられる。前記R3及びR4は、C1-3アルコキシ基であることが好ましく、メトキシ基又はエトキシ基であることがより好ましい。特にメトキシ基であることが好ましい。
前記X4における「ハロゲン原子」としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。これらのうち、特に塩素原子が好ましい。
[反応工程3-1]
反応工程3-1は、塩基の存在下、化合物(i)を加水分解して化合物(ii)を製造する工程である。
反応工程3-1は、塩基の存在下、化合物(i)を加水分解して化合物(ii)を製造する工程である。
塩基としては、特に制限はないが、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の水酸化アルカリ金属、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素アルカリ金属、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の炭酸アルカリ金属等の無機塩基等が挙げられる。これらのうち、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の水酸化アルカリ金属を用いることが好ましく、水酸化カリウムを用いることがより好ましい。
反応に用いることができるこれら塩基の量は特に限定されないが、例えば、化合物(i)に対して1当量あるいは過剰量であり、3.0~5.0当量用いることが好ましく、5.0当量用いることが特に好ましい。
加水分解反応は溶媒中で行うのが好ましい。溶媒としては、特に制限はないが、例えば、メタノール、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール系溶媒、水等を単独又は組み合わせて使用することができる。これらのうち、アルコール系溶媒と水との混合溶媒を用いることが好ましい。プロピレングリコールと水との混合溶媒を用いることが最も好ましい。
反応に用いる溶媒の量は特に限定されないが、例えば、アルコール系溶媒と水との混合溶媒を用いる場合、化合物(i)に対して、アルコール系溶媒を0.1~0.75倍量(V/W)と、水を1.0~3.0倍量(V/W)を混合して用いることが好ましい。
反応温度は特に制限はないが、例えば、105~120℃であることが好ましい。反応時間は特に制限はないが、例えば、12~48時間であることが好ましい。
[反応工程3-2]
反応工程3-2は、溶媒中、塩基の存在下、化合物(ii)と(iv)を反応させて化合物(iii)を製造する工程である。用いる化合物(iv)の量は特に限定されないが、例えば、化合物(ii)に対して、過剰量用いることが好ましく、1.0~1.2当量用いることが好ましい。
反応工程3-2は、溶媒中、塩基の存在下、化合物(ii)と(iv)を反応させて化合物(iii)を製造する工程である。用いる化合物(iv)の量は特に限定されないが、例えば、化合物(ii)に対して、過剰量用いることが好ましく、1.0~1.2当量用いることが好ましい。
塩基としては、特に制限はないが、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の水酸化アルカリ金属、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素アルカリ金属、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の炭酸アルカリ金属等の無機塩基等が挙げられる。これらのうち、炭酸アルカリ金属を用いることが好ましく、炭酸カリウムを用いることがより好ましい。
反応に用いることができるこれら塩基の量は特に限定されないが、例えば、化合物(ii)に対して1当量あるいは過剰量であり、0.8~1.2当量用いることが好ましい。
溶媒としては、特に制限はないが、例えば、メタノール、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール系溶媒、水等を単独又は組み合わせて使用することができる。これらのうち、アルコール系溶媒と水との混合溶媒を用いることが好ましい。エタノールと水との混合溶媒を用いることが最も好ましい。
反応に用いる溶媒の量は特に限定されないが、例えば、アルコール系溶媒と水との混合溶媒を用いる場合、化合物(ii)に対して、アルコール系溶媒を1~3倍量(V/W)と、水を2~4倍量(V/W)を混合して用いることが好ましい。
反応温度は特に制限はないが、大量合成を行う観点から低温であることが好ましく、例えば、室温~50℃で該反応を行うことができる。ここで室温とは約15~35℃である。化合物(ii)に対してクロロ酢酸を用いる場合には、100℃程度の高温で反応を進行させる必要があるが、化合物(iv)を用いた場合には上記で示すように低温で反応を完了させることができる。一方、反応時間は特に制限はないが、例えば、1~2時間であることが好ましい。
[反応工程3-3]
反応工程3-3は、化合物(iii)の脱アルキル化を行い、化合物(7)を製造する工程である。
反応工程3-3は、化合物(iii)の脱アルキル化を行い、化合物(7)を製造する工程である。
化合物(iii)の脱アルキル化反応は、化合物(iii)に、溶媒中、塩化アルミニウム、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素等のルイス酸を反応させる方法によって行うことができる。その他、脱アルキル化反応として、例えば、ヨウ化水素酸、臭化水素酸、塩酸、硫酸、トリフルオロ酢酸等のブレンステッド酸を用いる方法、ヨウ化トリメチルシリル、ヨウ化トリクロロシリル、ブロモトリメチルシリル等のケイ素化合物を用いる方法等が知られているが、ルイス酸を用いる方法を好ましく適用することができる。ルイス酸の中でも、塩化アルミニウムを用いることが最も好ましい。塩化アルミニウム6水和物を用いた場合には反応は進行しない。
該反応に用いることができるルイス酸の量は特に限定されないが、例えば、化合物(iii)に対して、3~5当量用いることが好ましい。
溶媒としては、特に制限はないが、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化アルキル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒等を単独又は組み合わせて使用することができる。これらのうち、芳香族炭化水素系溶媒を用いることが好ましく、トルエンを用いることがより好ましい。
反応に用いる溶媒の量は特に限定されないが、例えば、化合物(iii)に対して、3~5倍量(V/W)用いることが好ましい。反応温度は特に制限はないが、例えば、85~90℃であることが好ましい。反応時間は特に制限はないが、例えば、0.5~1時間であることが好ましい。
前記の各反応で得られた中間体及び目的物は、有機合成化学で常用されている精製法、例えば、ろ過、抽出、洗浄、乾燥、濃縮、再結晶、各種クロマトグラフィー等に付して必要に応じて単離、精製することができる。また、中間体においては、特に精製することなく次反応に供することもできる。
さらに、各種の異性体は異性体間の物理化学的性質の差を利用した常法を適用して単離できる。ラセミ混合物は、例えば酒石酸等の一般的な光学活性酸とのジアステレオマー塩に導き光学分割する方法又は光学活性カラムクロマトグラフィーを用いた方法等の一般的ラセミ分割法により、光学的に純粋な異性体に導くことができる。また、ジアステレオマー混合物は、例えば分別結晶化又は各種クロマトグラフィー等により分割できる。また、光学活性な化合物は適当な光学活性な原料を用いることにより製造することもできる。
以下、実施例、比較例及び試験例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。下記実施例において、濃硫酸(単に硫酸とも示す)は濃度が98%のものを用い、塩酸は濃度が35~37%のものを用いた。なお、下記実施例中で用いられている略号は下記の意味を示す。
s:シングレット(singlet)
d:ダブレット(doublet)
t:トリプレット(triplet)
q:クアルテット(quartet)
m:マルチプレット(multiplet)
br:ブロード(broad)
J:カップリング定数(coupling constant)
Hz:ヘルツ(Hertz)
CDCl3:重クロロホルム
1H-NMR:プロトン核磁気共鳴
IR:赤外線吸収スペクトル
s:シングレット(singlet)
d:ダブレット(doublet)
t:トリプレット(triplet)
q:クアルテット(quartet)
m:マルチプレット(multiplet)
br:ブロード(broad)
J:カップリング定数(coupling constant)
Hz:ヘルツ(Hertz)
CDCl3:重クロロホルム
1H-NMR:プロトン核磁気共鳴
IR:赤外線吸収スペクトル
実施例1:中間体1-(2-エトキシエチル)-2-クロロメチル-1H-ベンゾイミダゾールの製造
製造工程1:N-(2-エトキシエチル)-2-ニトロアニリンの製造
1-フルオロ-2-ニトロベンゼン100g(709mmol)をメタノール(50mL)に溶解し、2-エトキシエチルアミン160mL(1526mmol)を50℃以下で滴下した後、反応液を60℃に加温し、同温で3時間攪拌した。反応液を室温に冷却した後、トルエン(400mL)及び水(200mL)を加えて抽出した。得られた有機層を10%食塩水(200mL)で洗浄した。溶媒を減圧留去し、N-(2-エトキシエチル)-2-ニトロアニリン152g(収率102%)を褐色油状物として得た。
1-フルオロ-2-ニトロベンゼン100g(709mmol)をメタノール(50mL)に溶解し、2-エトキシエチルアミン160mL(1526mmol)を50℃以下で滴下した後、反応液を60℃に加温し、同温で3時間攪拌した。反応液を室温に冷却した後、トルエン(400mL)及び水(200mL)を加えて抽出した。得られた有機層を10%食塩水(200mL)で洗浄した。溶媒を減圧留去し、N-(2-エトキシエチル)-2-ニトロアニリン152g(収率102%)を褐色油状物として得た。
1H‐NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.25(3H,t,J=7.0Hz),3.49(2H,q,J=5.2Hz),3.58(2H,q,J=6.9Hz),3.73(2H,t,J=5.6Hz),6.65(1H,ddd,J=1.3,7.2,8.5Hz),6.86(1H,dd,J=0.8,8.8Hz),7.43(1H,ddd,J=1.7,7.0,8.7Hz),8.18(1H,dd,J=1.2,8.8Hz),8.24(1H,brs)
本発明者らは、上記化合物(3-1)を効率的に合成するために、次に述べる事項を含む各種検討を行い、上記実施例1の方法を見出した。以下に従来法からの改善点を記載する。
(なお、表中、収率は単離収率を示す。また、当量の値は原料化合物に対する当量値を示し、容量値は原料化合物に対する値を示す。)
フルオロニトロベンゼンを用いる反応は、比較的穏やかな条件で反応が進行した。ただ、溶媒を用いなかった場合とトルエンを溶媒として用いた場合には、反応進行と共に生成するフッ化水素と、原料あるいは目的物であるアミンとが反応系内で塩を形成してしまい、流動性が悪化してしまうという問題が生じた。この問題を解決するために種々の溶媒を検討したところ、メタノールを溶媒として用いた場合には、反応系内に形成される塩が溶解することによって析出してこないため、操作性が改善されることが分かった(表1参照)。
製造工程2:N-(2-エトキシエチル)-1,2-フェニレンジアミンの製造
得られたN-(2-エトキシエチル)-2-ニトロアニリン150g(714mmol)をメタノール(750mL)に溶解し、10%パラジウム炭素7.5gを加え、水素雰囲気下、室温で7時間攪拌した。反応液をセライトろ過した後、ろ液を減圧濃縮し、N-(2-エトキシエチル)-1,2-フェニレンジアミン126g(収率98%)を褐色油状物として得た。
得られたN-(2-エトキシエチル)-2-ニトロアニリン150g(714mmol)をメタノール(750mL)に溶解し、10%パラジウム炭素7.5gを加え、水素雰囲気下、室温で7時間攪拌した。反応液をセライトろ過した後、ろ液を減圧濃縮し、N-(2-エトキシエチル)-1,2-フェニレンジアミン126g(収率98%)を褐色油状物として得た。
1H‐NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.23(3H,t,J=6.8Hz),3.28(2H,t,J=5.0Hz),3.55(2H,q,J=7.1Hz),3.69(2H,t,J=5.2Hz),6.66-6.73(3H,m),6.79-6.83(1H,m)
製造工程3:1-(2-エトキシエチル)-2-ヒドロキシメチル-1H-ベンゾイミダゾールの製造
得られたN-(2-エトキシエチル)-1、2-フェニレンジアミン64g(356mmol)に水(64mL)を加え、98%濃硫酸(32mL)を0℃で滴下した後、グリコール酸32g(422mmol)を加え、100℃に加熱して4時間攪拌した。反応液を0℃に冷却し、28%アンモニア水(128mL)及びメタノール(32mL)の混合溶液に0℃で滴下した。次いで、酢酸エチル(321mL)を加えて抽出し、有機層を減圧濃縮した。残渣に酢酸エチル(318mL)を加え、60℃に加熱して溶解を確認した後、0℃に冷却し、同温で1時間攪拌した。得られた結晶をろ取した後、50℃で5時間減圧乾燥し、1-(2-エトキシエチル)-2-ヒドロキシメチル-1H-ベンゾイミダゾール66g(収率83%)を淡褐色結晶として得た。
得られたN-(2-エトキシエチル)-1、2-フェニレンジアミン64g(356mmol)に水(64mL)を加え、98%濃硫酸(32mL)を0℃で滴下した後、グリコール酸32g(422mmol)を加え、100℃に加熱して4時間攪拌した。反応液を0℃に冷却し、28%アンモニア水(128mL)及びメタノール(32mL)の混合溶液に0℃で滴下した。次いで、酢酸エチル(321mL)を加えて抽出し、有機層を減圧濃縮した。残渣に酢酸エチル(318mL)を加え、60℃に加熱して溶解を確認した後、0℃に冷却し、同温で1時間攪拌した。得られた結晶をろ取した後、50℃で5時間減圧乾燥し、1-(2-エトキシエチル)-2-ヒドロキシメチル-1H-ベンゾイミダゾール66g(収率83%)を淡褐色結晶として得た。
1H‐NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.11(3H,t,J=7.0Hz),3.42(2H,q,J=6.8Hz),3.77(2H,t,J=5.2Hz),4.42(2H,t,J=5.0Hz),4.91(2H,s),7.26-7.34(3H,m),7.73-7.77(1H,m)
製造工程3で得られた物質の結晶を少量の溶媒に溶かし込み、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によってその純度を測定した。HPLC条件は以下の通りであり、HPLC測定チャートを図1に示す。
[高速液体クロマトグラフィー(HPLC)条件]
検出器:紫外吸光光度計(測定波長:246nm)
カラム:内径4.6mm,長さ5cmのステンレス管に3.5μmの液体クロマトグラフ用フェニルヘキシルシリル化シリカゲルを充てんする。
(XBridge phenyl,4.6mmφ×5cm,3.5μm)
カラム温度:40℃付近の一定温度
移動相:0.01mol/Lりん酸塩緩衝液,pH6.0/メタノール(7:3)
流 量:1.0mL/min
面積測定範囲:30分
注入量:3μmL
試料濃度:2mg/mL
検出器:紫外吸光光度計(測定波長:246nm)
カラム:内径4.6mm,長さ5cmのステンレス管に3.5μmの液体クロマトグラフ用フェニルヘキシルシリル化シリカゲルを充てんする。
(XBridge phenyl,4.6mmφ×5cm,3.5μm)
カラム温度:40℃付近の一定温度
移動相:0.01mol/Lりん酸塩緩衝液,pH6.0/メタノール(7:3)
流 量:1.0mL/min
面積測定範囲:30分
注入量:3μmL
試料濃度:2mg/mL
上記背景技術でも述べたように、化合物(3-4)の製造方法として、化合物(3-2)と2-クロロ酢酸を反応させる方法が知られていたが、該反応の各種問題点を解決するため、本発明者らは、次に述べる事項を含む各種検討を行った。
本発明者らはまず、各種反応材料に関して鋭意検討を行った結果、反応材料としてグリコール酸を用いて、2工程を経て化合物(3-4)を合成する方法を見出した。グリコール酸を用いる反応の条件を表2に示す。
(なお、表中、収率は単離収率を示す。また、当量の値は原料化合物に対する当量値を示し、容量値は原料化合物に対する値(V/W)を示す。)
該反応の生成物である1-(2-エトキシエチル)-2-ヒドロキシメチル-1H-ベンゾイミダゾールは容易に結晶化したため、カラムクロマトグラフィーによる精製操作を経る必要がなく、取り扱いが非常に容易であった。
次に、本発明者らは、該反応に用いる酸について検討した。結果を下記表3に示す。
(なお、表中、収率は単離収率を示す。また、当量の値は原料化合物に対する当量値を示し、容量値は原料化合物に対する値(V/W)を示す。)
表3から分かるように、縮合剤として用いる酸を塩酸から硫酸に変更したところ、良好な収率で化合物(3-3)が得られた(Entry 1 & 2)。98%濃硫酸を水で希釈しない場合、複雑な混合物を与え、化合物(3-3)を取り出すことはできなかった(Entry 3)。
次に、本発明者らは、該反応を行う硫酸の量及び反応温度について検討した。結果を下記表4に示す。
(なお、表中、収率は単離収率を示す。また、当量の値は原料化合物に対する当量値を示し、容量値は原料化合物に対する値(V/W)を示す。)
硫酸の量が多いと反応液の粘性が増すという問題点が存在したことから、該反応に用いる硫酸の量を0.5倍容量まで減らしたところ、反応系内の流動性は改善され、反応は円滑に進行するようになった(Entry 2 & 4)。
ついで、硫酸の量を0.5倍容量として、反応温度の検討を行った。その結果、60℃では反応性の低下が見られたが(Entry 7)、80℃と100℃では良好な収率で化合物(3-3)を得ることができた(Entry 5 & 6)。
次に、本発明者らは、反応温度を100℃として、該反応に用いる硫酸の量について検討した。結果を下記表5に示す。
(なお、表中、収率は単離収率を示す。また、当量の値は原料化合物に対する当量値を示し、容量値は原料化合物に対する値(V/W)を示す。)
表5から分かるように、硫酸の量を0.5倍容量(原料化合物に対して1.66当量の硫酸)にした場合(Entry 5)は、硫酸の量を1.0倍容量(原料化合物に対して3.32当量の硫酸)にした場合(Entry 8)と比べて、反応性はほぼ同程度であった。一方、硫酸の量を0.3倍容量にした場合(Entry 9)あるいは0.1倍容量にした場合(Entry 10)には、反応性が低下することが分かった。このことから用いる硫酸の量は0.5倍容量以上が好ましいと考えられる。
次に、本発明者らは、検討の結果得られた最適な条件下で、用いるグリコール酸の量について検討した。結果を下記表6に示す。
(なお、表中、収率は単離収率を示す。また、当量の値は原料化合物に対する当量値を示し、容量値は原料化合物に対する値(V/W)を示す。)
表6から分かるように、1.1当量(Entry 12)、1.3当量(Entry 11)及び1.5当量(Entry 5)のそれぞれの量のグリコール酸を用いて反応を行った結果、各量における反応収率はほぼ同程度であった。
製造工程4:1-(2-エトキシエチル)-2-クロロメチル-1H-ベンゾイミダゾールの製造
1-(2-エトキシエチル)-2-ヒドロキシメチル-1H-ベンゾイミダゾール47g(211mmol)を酢酸エチル(233mL)に懸濁し、ジイソプロピルエチルアミン33mL(190mmol)を加え、0℃に冷却した。次いで、チオニルクロライド19mL(254mmol)を30℃以下で滴下し、室温で0.5時間攪拌した。反応液に水(93mL)及びジイソプロピルエチルアミン44mL(254mmol)を加えて抽出した後、有機層を減圧濃縮し、1-(2-エトキシエチル)-2-クロロメチル-1H-ベンゾイミダゾール50g(211mmol)を得た。
1-(2-エトキシエチル)-2-ヒドロキシメチル-1H-ベンゾイミダゾール47g(211mmol)を酢酸エチル(233mL)に懸濁し、ジイソプロピルエチルアミン33mL(190mmol)を加え、0℃に冷却した。次いで、チオニルクロライド19mL(254mmol)を30℃以下で滴下し、室温で0.5時間攪拌した。反応液に水(93mL)及びジイソプロピルエチルアミン44mL(254mmol)を加えて抽出した後、有機層を減圧濃縮し、1-(2-エトキシエチル)-2-クロロメチル-1H-ベンゾイミダゾール50g(211mmol)を得た。
1H‐NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.11(3H,t,J=7.0Hz),3.39(2H,q,J=7.1Hz),3.75(2H,t,J=5.4Hz),4.47(2H,t,J=5.2Hz),4.97(2H,s),7.26-7.38(3H,m),7.76-7.78(1H,m)
製造工程4で得られた物質の結晶を少量の溶媒に溶かし込み、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によってその純度を測定した。HPLC条件は上記と同じであり、HPLC測定チャートを図2に示す。
本発明者らは、上記化合物(3-4)を効率的に合成するために、次に述べる事項を含む各種検討を行い、上記製造工程4の方法を見出した。各反応を行うにあたって、反応温度は室温で行った。
(なお、反応の進行度合いはTLCにより確認し、問題なく進行している場合には「○」を示した。)
表7に示すように、反応に用いる塩基として、トリエチルアミン(NEt3)又はジイソプロピルエチルアミン(iPr2NEt)を用いて反応を行ったところ、反応の進行は同程度であった。しかし、トリエチルアミンを用いた場合は反応液中に塩が析出し、反応液はスラリー状となった(Entry 1)。一方、ジイソプロピルエチルアミンを用いた場合は、塩化チオニル滴下後、反応液中に塩が析出し懸濁しているものの、内温25℃程度に上昇させることで反応液中の塩が溶解し、反応液は均一となった。従って、本反応に用いる塩基としては、ジイソプロピルエチルアミンが好ましいことが分かった(Entry 2)。ジイソプロピルエチルアミンを用いて、溶媒をアセトン、トルエン又は酢酸エチルとした場合についても検討を行ったが、THFを用いた場合と同様、反応は問題なく進行した(Entry 3 & 4)。
実施例2:中間体7-ヒドロキシベンゾチアジン-3-オンの製造
製造工程5:2-アミノ-5-メトキシベンゼンチオールの製造
氷冷下、水(100mL)に水酸化カリウム(93.4g,1664.4mmol,3eq)を50℃以下で加え、次いで、プロピレングリコール(24mL)、2-アミノ-6-メトキシベンゾチアゾール(7-1)(100g,554.8mmol)を加えた後、105~120℃に加熱し、同温で20時間攪拌した。反応液を水冷し、水(200mL)を加え、24~33℃で6N塩酸を滴下して中和(pH7)した後、5℃以下で1時間攪拌した。析出した結晶を濾取し、水(100mL)で上掛け洗浄し、2-アミノ-5-メトキシベンゼンチオール(7-2)を黄色結晶(湿晶)として得た。
氷冷下、水(100mL)に水酸化カリウム(93.4g,1664.4mmol,3eq)を50℃以下で加え、次いで、プロピレングリコール(24mL)、2-アミノ-6-メトキシベンゾチアゾール(7-1)(100g,554.8mmol)を加えた後、105~120℃に加熱し、同温で20時間攪拌した。反応液を水冷し、水(200mL)を加え、24~33℃で6N塩酸を滴下して中和(pH7)した後、5℃以下で1時間攪拌した。析出した結晶を濾取し、水(100mL)で上掛け洗浄し、2-アミノ-5-メトキシベンゼンチオール(7-2)を黄色結晶(湿晶)として得た。
1H-NMR(CDCl3)δ:3.73(s,3H),6.68-6.73(m,2H),6.93-6.94(m,1H)
本発明者は、上記化合物(7-2)を効率的に合成するために、次に述べる事項を含む各種検討を行い、最善の合成方法である上記製造工程5の方法を見出した。以下に検討結果を述べる。
(表中、当量の値は化合物(7-1)に対する当量値を示し、容量値(v/w)は化合物(7-1)に対する値を示す。)
表8に示すように、本発明者はエタノール中で化合物(7-1)と水酸化カリウムとを反応させて化合物(7-2)の合成を試みた(No.1参照)。しかしながら、この条件では反応進行が非常に遅く、商業的製造を行うにあたって実践的な方法ではなかった。そこで、本発明者は種々鋭意検討を行った結果、溶媒としてエチレングリコールと水とを用いることにより、反応を非常に円滑に進行させることができ、その結果化合物(7-2)を高収率で得られることを見出した(No.2参照)。
得られる化合物(7-2)は、酸化分解を受けやすい物質であると考えられ、空気中開放下放置すると変色する不安定な化合物であった。従って、本発明者は最終製品の品質への悪影響を危惧して、該加水分解反応終了後、乾燥工程を省略して、得られた物質を湿晶のまま次反応に供する試みを行った。その結果、次工程において収率を悪化させる等の悪影響を与えることなく、円滑に反応を進行させることができた。
一方、エチレングリコールは海洋汚染防止法において排出規制の対象となっている物質であり、製造の際に使用すると回収や処理の負荷が非常に大きくなる。本発明者はこのエチレングリコールの代替品として海洋汚染防止法において排出規制の対象となっておらずかつ毒性のないプロピレングリコールを使用できることを見出した。プロピレングリコールを用いた場合であっても、反応は同様に円滑に進行し、エチレングリコールを用いた場合と比較して、同程度の収率で化合物(7-2)を得ることができた(下記表9参照)。
(表中、当量の値は化合物(7-1)に対する当量値を示し、容量値(v/w)は化合物(7-1)に対する値を示す。)
製造工程6:7-メトキシ-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オンの製造
製造工程5で得られた2-アミノ-5-メトキシベンゼンチオール(7-2)(湿晶)に水(300mL)及びエタノール(200mL)を加え、5℃以下に冷却した。次いで、炭酸カリウム(77g,554.8mmol,1eq)を加え、クロロ酢酸メチル(53.5mL,610.8mmol,1.1eq)を15℃以下で滴下した後、35~45℃とし、同温で2時間攪拌した。反応液を5℃以下とし、同温で1時間攪拌した後、析出した結晶を濾取した。水(300mL×2)及びエタノール(100mL)で上掛け洗浄した後、50℃で8時間減圧乾燥し、7-メトキシ-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン(7-3)(87g,446.1mmol,80%(2steps))を紫色結晶として得た。
製造工程5で得られた2-アミノ-5-メトキシベンゼンチオール(7-2)(湿晶)に水(300mL)及びエタノール(200mL)を加え、5℃以下に冷却した。次いで、炭酸カリウム(77g,554.8mmol,1eq)を加え、クロロ酢酸メチル(53.5mL,610.8mmol,1.1eq)を15℃以下で滴下した後、35~45℃とし、同温で2時間攪拌した。反応液を5℃以下とし、同温で1時間攪拌した後、析出した結晶を濾取した。水(300mL×2)及びエタノール(100mL)で上掛け洗浄した後、50℃で8時間減圧乾燥し、7-メトキシ-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン(7-3)(87g,446.1mmol,80%(2steps))を紫色結晶として得た。
1H-NMR([D6]-DMSO)δ:3.42(s,2H),3.71(s,3H),6.77(dd,J=2.8,8.8Hz,1H),6.89(d,J=8.4Hz,1H),6.90(d,J=2.4Hz,2H),10.38(brs,1H)
本発明者は、上記化合物(7-3)を効率的に合成するために、次に述べる事項を含む各種検討を行い、最善の合成方法である上記製造工程6の方法を見出した。以下に検討結果を述べる。
本発明者は、上記合成条件を行う前に、ベンゾチアジン環の合成方法として非特許文献1に記載されていたクロロ酢酸を用いる方法によって、本化合物への適用を試みた。しかしながら、結果として、目的とする化合物は52%の収率でしか得られず、生成した化合物(7-3)がさらにクロロ酢酸と反応した化合物(7-5)が28%の収率で副生することが分かった(下記式参照)。
そこで、本発明者は、種々反応条件に関して検討を行った結果、化合物(7-2)に対する反応剤としてクロロ酢酸メチルを用いた場合に、化合物(7-3)が収率良く合成できることを見出した(表10中No.2参照)。クロロ酢酸メチルを用いた場合には、収率91%で化合物(7-3)を合成することができることに加え、反応終了後の精製操作は不要であり、得られる結晶を濾取するのみで十分である。医薬品を大量に合成する際には、作業者に負担にならない操作が良好であるという実情の下、非特許文献1に記載の方法ではヘキサン-酢酸エチルを用いたカラムクロマトグラフィーによる精製が不可欠であり、工業的製造を考えた場合に好ましい方法とは言えない。高収率で化合物(7-3)を製造できるというだけではなく、この点においても本製造方法は従来法に比して優れている。
(表中、当量の値は化合物(7-2)に対する当量値を示し、容量値(v/w)は化合物(7-2)に対する値を示す。)
また一方で、本発明者は、得られた化合物(7-2)の湿晶を用いてクロロ酢酸メチルの当量の検討及び反応後の処理方法の検討を行った。結果及びトータル収率を下記表11に示す。なお、下記表11に示すいずれの方法においても、約80%程度の収率で化合物(7-3)を得ることができた。用いるクロロ酢酸メチルの量は、No.2とNo.3の比較により化合物(7-2)に対して1.1当量で十分であることも分かった。
(表中、当量の値は化合物(7-2)に対する当量値を示す。)
製造工程7:7-ヒドロキシ-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オンの製造
得られた7-メトキシ-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン(7-3)(50g,256.1mmol)をトルエン(250mL)に懸濁し、塩化アルミニウム(103g,768mmol,3eq)を加え、85~95℃で1時間攪拌した。反応液を5℃以下に冷却し、5℃以下とした水(350mL)-メタノール(50mL)溶液に、20℃以下で滴下した。後処理溶液を5℃以下で1時間攪拌した後、析出した結晶を濾取した。メタノール(50mL)で上掛け洗浄した後、50℃で8時間減圧乾燥し、7-ヒドロキシ-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン(7-4)(38g,209.7mmol,82%)をうすい紫色結晶として得た。
得られた7-メトキシ-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン(7-3)(50g,256.1mmol)をトルエン(250mL)に懸濁し、塩化アルミニウム(103g,768mmol,3eq)を加え、85~95℃で1時間攪拌した。反応液を5℃以下に冷却し、5℃以下とした水(350mL)-メタノール(50mL)溶液に、20℃以下で滴下した。後処理溶液を5℃以下で1時間攪拌した後、析出した結晶を濾取した。メタノール(50mL)で上掛け洗浄した後、50℃で8時間減圧乾燥し、7-ヒドロキシ-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン(7-4)(38g,209.7mmol,82%)をうすい紫色結晶として得た。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:3.38(s,2H),6.58(dd,J=3.0,8.6Hz,1H),6.68(d,J=2.8Hz,1H),6.69(d,J=8.8Hz,2H),9.33(s,1H),10.27(s,1H)
本発明者は、上記化合物(7-4)を効率的に合成するために、次に述べる事項を含む各種検討を行い、最善の合成方法である上記製造工程7の方法を見出した。以下に検討結果を述べる。
本発明者は、化合物(7-3)の脱メチル化を行うために、本化合物に各種反応条件の適用を試みた。No.1~4の条件では、未反応、もしくは化合物が分解してしまう等、反応を円滑に進行させることができなかった。しかし、塩化アルミニウムを用いた場合には反応が円滑に進行し、収率80%以上で目的とする化合物(7-4)を得ることができた(表12中No.5及び6参照)。また、塩化アルミニウムの当量は、化合物(7-3)に対して3~5当量用いればよいことも確認できた。なお、塩化アルミニウムと比較して空気中で安定である塩化アルミニウム6水和物を用いて合成を試みたが、反応は全く進行しなかった(表12中No.7参照)。
(表中、当量の値は化合物(7-3)に対する当量値を示し、容量値(v/w)は化合物(7-3)に対する値を示す。また、TBABは、テトラブチルアンモニウムブロマイドを示し、TMSClは、トリメチルシリルクロライドを示す。また、H2SO4溶液の濃度は98%であり、HBr溶液の濃度は47.0~49.0%である。)
実施例3:最終体7-[3-{4-(N-エトキシエチルベンゾイミダゾール-2-イルメチル)-1-ピペラジニル}プロポキシ]-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オンの製造
製造工程8:7-(3-クロロプロポキシ)-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オンの製造
上記製造工程7で得られた7-ヒドロキシ-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン30g(166mmol)をアルゴン雰囲気下、テトラヒドロフラン(60mL)に懸濁し、トリフェニルホスフィン48g(182mmol)および3-クロロプロパノール15mL(182mmol)を加え、0℃に冷却した。次いで、得られた反応液に、アゾジカルボン酸ジイソプロピル(DIAD)36mL(182mmol)を30℃以下で滴下した後、室温で1時間攪拌した。得られた溶液から溶媒を減圧留去した後、メタノール(180mL)を加えて室温で1時間攪拌した。析出した結晶をろ取した後、50℃で5時間減圧乾燥し、7-(3-クロロプロポキシ)-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン34g(収率81%)を青白色結晶として得た。
上記製造工程7で得られた7-ヒドロキシ-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン30g(166mmol)をアルゴン雰囲気下、テトラヒドロフラン(60mL)に懸濁し、トリフェニルホスフィン48g(182mmol)および3-クロロプロパノール15mL(182mmol)を加え、0℃に冷却した。次いで、得られた反応液に、アゾジカルボン酸ジイソプロピル(DIAD)36mL(182mmol)を30℃以下で滴下した後、室温で1時間攪拌した。得られた溶液から溶媒を減圧留去した後、メタノール(180mL)を加えて室温で1時間攪拌した。析出した結晶をろ取した後、50℃で5時間減圧乾燥し、7-(3-クロロプロポキシ)-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン34g(収率81%)を青白色結晶として得た。
1H‐NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:2.12(2H,quint,J=6.2Hz),3.28(2H,s),3.76(2H,t,J=6.2Hz),4.03(2H,t,J=5.8Hz),6.78(1H,dd,J=2.8,8.8Hz),6.88(1H,d,J=8.8Hz),6.90(1H,d,J=2.8Hz),10.38(1H,s)
本発明者らは、7-(3-クロロプロポキシ)-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オンの製造に関し、合成収率及びその純度を向上させるため、反応条件について種々の検討を行った。具体的には、本反応に用いる溶媒の種類、原料に対するホスフィン試薬とアゾ試薬の当量及び反応温度に関して、より良い反応条件を探るべく実験を行い、より最適な方法である上記製造工程8の方法を見い出した。その実験結果を下記表13に示す。
表13から分かるように、本反応ではDMFを溶媒として用いた場合よりもTHFを溶媒として用いた場合の方が収率が向上することが分かった(Entry1及び2参照)。また、溶媒量は2~4倍でも収率及びHPLC純度に影響がでないことが分かった(Entry5~7参照)。また、ホスフィン試薬とアゾ試薬を出発原料に対して1.1~1.5当量、特に1.1~1.2当量用いることが高い収率を得るために最も適した条件であることが分かった(Entry2~4参照)。
製造工程9:7-〔3-(N-t-ブトキシカルボニルピペラジニル)プロポキシ〕-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オンの製造
製造工程8で得られた7-(3-クロロプロポキシ)-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン57g(221mmol)をジメチルホルムアミド(172mL)に懸濁し、炭酸カリウム31g(221mmol)、ヨウ化カリウム40g(241mmol)、N-t-ブトキシカルボニルピペラジン43g(231mmol)を加え、100℃に加熱して4時間攪拌した。反応液に水(344mL)を加えた後、0℃に冷却し、さらに同温で1時間攪拌した。析出した結晶をろ取した後、50℃で5時間減圧乾燥し、7-〔3-(N-t-ブトキシカルボニルピペラジニル)プロポキシ〕-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン89g(収率99%)を青白色結晶として得た。
製造工程8で得られた7-(3-クロロプロポキシ)-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン57g(221mmol)をジメチルホルムアミド(172mL)に懸濁し、炭酸カリウム31g(221mmol)、ヨウ化カリウム40g(241mmol)、N-t-ブトキシカルボニルピペラジン43g(231mmol)を加え、100℃に加熱して4時間攪拌した。反応液に水(344mL)を加えた後、0℃に冷却し、さらに同温で1時間攪拌した。析出した結晶をろ取した後、50℃で5時間減圧乾燥し、7-〔3-(N-t-ブトキシカルボニルピペラジニル)プロポキシ〕-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン89g(収率99%)を青白色結晶として得た。
1H‐NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:1.39(9H,s),1.83(2H,quint,J=6.8Hz),2.31(4H,t,J=4.8Hz),2.39(2H,t,J=7.0Hz),3.30(4H,t,J=4.6Hz),3.41(2H,s),3.95(2H,t,J=6.4Hz),6.78(1H,dd,J=2.8,8.8Hz),6.88(1H,d,J=8.8Hz),6.89(1H,s),10.38(1H,s)
従来、本反応工程における問題点として、反応中に塩酸が発生すること、ヨウ化水素酸がピペラジン誘導体の保護基の脱離を引き起こし、二量体等の副反応を進行させる可能性があること等が挙げられていた。本発明者らは、本反応工程の最適条件を見出すため、炭酸カリウム及びヨウ化カリウムの当量、溶媒量の最適化について実験を行い、より最適な方法である上記製造工程9の方法を見い出した。その実験結果を下記表14に示す。
表14から分かるように、本反応工程では、溶媒量は4倍から3倍に変更しても反応に影響がなかったため、用いる溶媒量は化合物(1-2)の3倍量で良いことが分かった(Entry1と2参照)。また、用いる炭酸カリウムの量を1.5当量から0.5当量まで減らしたところ、合成収率に影響なく、HPLC純度を向上できることが分かった(Entry2~4参照)。さらに、用いるヨウ化カリウムの当量を0.5としたところ、HPLC純度が大幅に低下することが分かったため、ヨウ化カリウムの当量は1.0以上、特に1.0~1.5であるのが好ましいことが分かった。
製造工程10:7-(3-ピペラジニルプロポキシ)-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン・2塩酸塩の製造
製造工程9で得られた7-{3-(N-t-ブトキシカルボニルピペラジニル)プロポキシ}-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン87g(214mmol)をエタノール(174mL)に懸濁し、6N塩酸水溶液(174mL)を50℃で滴下し、同温で1時間攪拌した。反応液にエタノール(522mL)を加えた後、0℃に冷却し、さらに同温で1時間攪拌した。析出した結晶をろ取した後、50℃で5時間減圧乾燥し、7-(3-ピペラジニルプロポキシ)-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン・2塩酸塩75g(収率92%)を青白色結晶として得た。
製造工程9で得られた7-{3-(N-t-ブトキシカルボニルピペラジニル)プロポキシ}-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン87g(214mmol)をエタノール(174mL)に懸濁し、6N塩酸水溶液(174mL)を50℃で滴下し、同温で1時間攪拌した。反応液にエタノール(522mL)を加えた後、0℃に冷却し、さらに同温で1時間攪拌した。析出した結晶をろ取した後、50℃で5時間減圧乾燥し、7-(3-ピペラジニルプロポキシ)-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン・2塩酸塩75g(収率92%)を青白色結晶として得た。
1H‐NMR(400MHz,D2O)δ:2.13(2H,td,J=5.9,15.6Hz),3.34(2H,s),3.35(2H,t,J=8.0Hz),3.44-3.64(8H,m),4.02(2H,t,J=5.6Hz),6.74(1H,dd,J=2.4,8.8Hz),6.85(1H,d,J=8.8Hz),6.90(1H,d,J=2.4Hz)
従来、反応終了後化合物(2)を取り出すためには中和及び抽出処理が必要であった。本発明者らは、この単離工程を簡便にするため、また化合物(2)を結晶として取り出すため、下記検討を行い反応終了後化合物(2)の塩を結晶として単離できることを見出し、さらに最適な結晶化方法を下記表15に示すような形で検討し、上記製造工程10の結晶化方法を見出した。
表15から分かるように、本反応工程においては、反応温度を38~50℃に上昇させると、収率及びHPLC純度を下げることなく、反応時間を短縮できることが分かった(Entry1、2、6参照)。また、用いる6N塩酸の量を多くすれば多くするほど、収率の低下が見られることが分かった(Entry2~4参照)。さらに、結晶化のために反応終了後に加えるエタノールの量は、5~7倍量(v/w)の間では収率及びHPLC純度に影響がでないことが分かった(Entry5~7参照)。
製造工程11:7-[3-{4-(N-エトキシエチルベンゾイミダゾール-2-イルメチル)-1-ピペラジニル}プロポキシ]-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オンの製造
上記製造工程4で得られた1-(2-エトキシエチル)-2-クロロメチル-1H-ベンゾイミダゾール50g(211mmol)をテトラヒドロフラン(293mL)と水(147mL)の混合液に溶解し、製造工程10で得られた7-(3-ピペラジニルプロポキシ)-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン・2塩酸塩73g(192mmol)を加えた。次いで、ジイソプロピルエチルアミン117mL(673mmol)、ヨウ化カリウム35g(211mmol)を加え、室温で15時間攪拌した。反応液に酢酸エチル(293mL)および水(147mL)を加えて抽出し、有機層を20%食塩水(147mL)で洗浄した。有機層を減圧濃縮し、7-[3-{4-(N-エトキシエチルベンゾイミダゾール-2-イルメチル)-1-ピペラジニル}プロポキシ]-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン115g(定量的)を褐色油状物として得た。
1H‐NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.13(3H,t,J=7.0Hz),1.93(2H,quint,J=6.9Hz),2.40-2.70(8H,m),2.51(2H,t,J=7.2Hz),3.41(2H,s),3.42(2H,q,J=6.8Hz),3.76(2H,t,J=6.0Hz),3.88(2H,s),3.97(2H,t,J=6.2Hz),4.51(2H,t,J=5.8Hz),6.71(1H,dd,J=2.6,8.6Hz),6.77(1H,d,J=8.8Hz),6.85(1H,d,J=2.4Hz),7.24-7.28(2H,m),7.39(1H,ddd,J=1.2,6.0,6.8Hz),7.73(1H,ddd,J=1.2,6.0,6.8Hz),8.35(1H,s)
また、7-〔3-(N-t-ブトキシカルボニルピペラジニル)プロポキシ〕-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン(1-2)については上記方法とは別の方法でも製造を行った。その方法を製造工程12として次に示す。
製造工程12:7-〔3-(N-t-ブトキシカルボニルピペラジニル)プロポキシ〕-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オンの製造
上記製造工程7で得られた7-ヒドロキシ-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン0.5g(2.76mmol)をアルゴン雰囲気下、テトラヒドロフラン(2.5mL)に懸濁し、トリフェニルホスフィン0.87g(3.31mmol)およびN-t-ブトキシカルボニル-4-(3-ヒドロキシプロピル)ピペラジン0.81g(3.31mmol)を加え、0℃に冷却した。次いで、得られた反応液に、アゾジカルボン酸ジイソプロピル(DIAD)0.65mL(3.31mmol)を30℃以下で滴下した後、室温で2.5時間攪拌した。得られた溶液から溶媒を減圧留去した後、メタノール(4.5mL)を加えて室温で2時間攪拌した。析出した結晶をろ取した後、50℃で5時間減圧乾燥し、7-〔3-(N-t-ブトキシカルボニルピペラジニル)プロポキシ〕-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン0.34g(収率30%)を白色結晶として得た。
上記製造工程7で得られた7-ヒドロキシ-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン0.5g(2.76mmol)をアルゴン雰囲気下、テトラヒドロフラン(2.5mL)に懸濁し、トリフェニルホスフィン0.87g(3.31mmol)およびN-t-ブトキシカルボニル-4-(3-ヒドロキシプロピル)ピペラジン0.81g(3.31mmol)を加え、0℃に冷却した。次いで、得られた反応液に、アゾジカルボン酸ジイソプロピル(DIAD)0.65mL(3.31mmol)を30℃以下で滴下した後、室温で2.5時間攪拌した。得られた溶液から溶媒を減圧留去した後、メタノール(4.5mL)を加えて室温で2時間攪拌した。析出した結晶をろ取した後、50℃で5時間減圧乾燥し、7-〔3-(N-t-ブトキシカルボニルピペラジニル)プロポキシ〕-3,4-ジヒドロ-2H-1,4-ベンゾチアジン-3-オン0.34g(収率30%)を白色結晶として得た。
1H‐NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:1.39(9H,s),1.83(2H,quint,J=6.8Hz),2.31(4H,t,J=4.8Hz),2.39(2H,t,J=7.0Hz),3.30(4H,t,J=4.6Hz),3.41(2H,s),3.95(2H,t,J=6.4Hz),6.78(1H,dd,J=2.8,8.8Hz),6.88(1H,d,J=8.8Hz),6.89(1H,s),10.38(1H,s)
本発明によれば、収率良く、煩雑な精製手段を用いることなく、アレルギー性疾患及び炎症性疾患の治療に有用であるベンゾチアジン化合物を工業的に製造することができる。
Claims (35)
- 次式(2):
で示される化合物とを、溶媒中、塩基の存在下で反応させることを特徴とする、次式(1):
- 前記X1で示される脱離基が、ハロゲン原子である請求項1に記載の製造方法。
- 前記塩基が、第三級アミンである請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記保護基Pが、tert-ブトキシカルボニル基、ベンジル基又はベンジルオキシカルボニル基である請求項4に記載の製造方法。
- 前記式(4)で示される化合物の脱保護を行うための酸が塩酸である請求項4又は5に記載の製造方法。
- 前記脱保護反応終了後、アルコール系溶媒を用いて、前記式(2)で示される化合物の塩酸塩を結晶化させる請求項4~6のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記X2で示される脱離基が、ハロゲン原子である請求項8に記載の製造方法。
- 前記化合物(5)を製造する工程に用いる溶媒が、エーテル系溶媒である請求項10に記載の製造方法。
- 前記ホスフィン試薬及び前記アゾ試薬をそれぞれ、前記式(7)で示される化合物に対して、1.1~1.5当量の範囲で用いる請求項10又は11に記載の製造方法。
- 前記ホスフィン試薬がトリフェニルホスフィンであり、前記アゾ試薬がアゾジカルボン酸ジイソプロピルである請求項10~12のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記無機酸が、硫酸である請求項15に記載の製造方法。
- 前記無機酸の量が、式(III)の化合物に対して、1.7~3.3当量である請求項15又は16に記載の製造方法。
- 前記式(III)の化合物と式(IV)の化合物との反応を溶媒の存在下で行い、該溶媒の量が、式(III)の化合物に対して、0.8~1.2倍(V/W)である請求項15~17のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記式(III)の化合物と式(IV)の化合物との反応の温度が、80~100℃である請求項15~18のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記R1が、(1)水素原子、(2)水酸基、(3)C7-12アラルキルオキシ基、又は(4)ハロゲン原子である請求項1~19のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記R2が、C1-3アルコキシ基である請求項1~20のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記nが、1又は2である請求項1~21のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記脱離基X2が、(1)ハロゲン原子、(2)C1-6アルキルスルホニルオキシ基、又は(3)C6-10アリールスルホニルオキシ基である請求項8~13のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記アルコール系溶媒がメタノールである請求項24に記載の製造方法。
- 前記溶媒が、エタノールと水の混合溶媒である請求項26に記載の製造方法。
- 式(iv)で示される化合物のR4が、メトキシ基又はエトキシ基である請求項26~28のいずれか一項に記載の製造方法。
- 式(iv)で示される化合物のX4が、塩素原子である請求項26~29のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記無機酸が、硫酸である請求項32に記載の製造方法。
- 前記無機酸の量が、式(III)の化合物に対して、1.7~3.3当量である請求項項32又は33に記載の製造方法。
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