專利名稱：光學活性的1－氨基－4－羥甲基－2－環(huán)戊烯衍生物的制備方法
描述本發(fā)明涉及對映體富集的用下式表示的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物的制備方法 式中R1是氫、烷基、芳基或環(huán)烷基，R2是?；?。本發(fā)明特別涉及使上述衍生物進一步反應，產(chǎn)生對映體富集的用式IV表示的相應1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯化合物 對映體富集的式IV表示的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯，如(1R，4S)-1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯是制備碳環(huán)核苷如carbovir(Campbell等，J.Org.Chem.1995，60 4602-4616)的重要中間體。
在下文中，“對映體富集的”化合物可理解為一種對映體過量20％的化合物。
至今已知有許多制備(1R，4S)-1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯的方法。例如，WO 97/45529揭示了一種(1R，4S)-1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯的生物工程制備方法。該方法以外消旋的順-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯為原料，使用將其作為唯一碳源、唯一氮源或唯一碳氮源的微生物。該方法的缺點是必須在發(fā)酵池中進行。
本發(fā)明的目的是提供一種制備對映體富集的式I和II表示的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物和對映體富集的式IV表示的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯化合物的可供選擇的簡單和低成本的方法。
上述目的用權(quán)利要求1、5和7中所述的方法來實現(xiàn)。
本發(fā)明的目的按權(quán)利要求1來實現(xiàn)，即在?；瘎┑拇嬖谙掠盟饷笇⑹絀II表示的外消旋的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物 式中R1是氫、或任意取代的直鏈或支鏈C1-8烷基、芳基或環(huán)烷基，轉(zhuǎn)化為式I和II表示的對映體富集的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物， 式中R1如上所述，R2是任意取代的?；?。
式III表示的外消旋1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物原料可以按WO97/45529所述的方法(±)-2-氮雜雙環(huán)[2.2.1]庚-5-烯-3-酮。較好選擇使用順式外消旋離析物(Edukt)。
本文中所用的術(shù)語“烷基”包括直鏈和支鏈烷基。烷基可以被取代或未被取代。C1-8烷基具體是甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基、戊基及其異構(gòu)體、己基及其異構(gòu)體、庚基及其異構(gòu)體或辛基及其異構(gòu)體。取代的C1-8烷基可理解為被一個或多個鹵原子、OR3或NR3R4取代的C1-8烷基。R3和R4可以相同或不同，可以為氫或直鏈或支鏈的C1-8烷基、芳基或環(huán)烷基。所用的鹵原子可以是F、Cl、Br、或I。NR3R4的實例為甲氨基、N-甲基-N-乙氨基、1-哌啶子基(piperidinyl)或氨甲基。OR3的實例是甲氧基、甲氧甲基、乙氧基、丙氧基或苯氧基。
芳基較好理解為被取代或未被取代的芐基或苯基。取代的芳基可理解為被一個或多個鹵原子、C1-4烷基、C1-4烷氧基、氨基、氰基或硝基取代的芳基。所有的取代芐基較好是氯代或溴代芐基，所用的取代苯基較好是溴代或氯代苯基。
環(huán)烷基較好是被取代或未被取代的C3-7環(huán)烷基，如環(huán)丙基、環(huán)戊基或環(huán)己基。合適取代基的實例是上述芳基的取代基。
酰基相應于所用?；瘎┑乃岵糠帧?br> ?；^好是C1-6鏈烷酰基。它可以是未被取代的或被一個或多個鹵原子、C1-4烷氧基、芳基、羥基、氨基、氰基、硝基和/或COOR(R是C1-4烷基)取代。未被取代或被取代的?；膶嵗且阴；⒈；?、丁?；?、氯代乙酰基、溴代乙?；⒍却阴；?、氰基乙酰基、甲氧基羰基、乙氧基羰基、甲氧基乙?；?、羥基丁?；⒘u基己酰基、苯基羰基、氯代苯基羰基和芐基羰基。
合適的?；瘎┮话闶囚人嵫苌?，如羧酰胺、羧酸酐或羧酸酯。
所用的羧酸酯可以烷氧基羧酸酯，如甲氧基乙酸乙酯或甲氧基乙酸異丙酯；C1-6羧酸酯，如乙酸丁酯、丁酸乙酸、丁酸苯酯、丁酸三氯乙酯、己酸乙酯、丁酸乙烯酯；甘油酯，甘油三丁酸酯；乙二醇酯，如乙二醇二丁酸酯；二甘醇酸二乙酯，或二羧酸酯，如丁二酸乙烯酯；氰基取代的羧酸酯，如氰基乙酸酯或環(huán)羧酸酯，如丁內(nèi)酯、己內(nèi)酯。
所用的羧酰胺可以是與上述酯相應的酰胺。
所用的羧酸酐可以是簡單、混合或環(huán)狀酸酐，如丁酸酐、乙酸·苯甲酸酐、丁二酸酐。
所用的水解酶可以是脂酶、酯酶或蛋白酶。適合用作脂酶的是常見的酯酶，如米曲霉菌的Novo-脂酶SP 523(Novozym 398)、米曲霉菌的Novo-脂酶SP524(脂酶＝來源于Novo的Palatase 20000L)、南極洲(antarctica)念珠菌的Novo-脂酶SP 525(Lipase B Novozym 435，固定化酶)、南極洲念珠菌的Novo-脂酶SP526(Lipase A＝Novozym 735，固定化酶)、Fluka(1 & 2)的脂酶試劑盒、Amano P脂酶、假單胞菌屬的脂酶、圓筒形念珠菌的脂酶、脂解念珠菌的脂酶、米黑毛霉菌的脂酶、爪哇毛霉菌(Amano)的脂酶、黑曲霉菌的脂酶、嗜熱小鏈形芽孢桿菌的脂酶、南極洲念珠菌的脂酶、脂酶AH(Amano；固定化酶)、脂酶P(Nagase)、玫瑰念珠菌的脂酶AY、脂酶G(Amano 50)、脂酶F(AmanoF-AP15)、脂酶PS(Amano)、脂酶AH(Amano)、脂酶D(Amano)、熒光假單孢菌的脂酶AK、洋蔥假單胞菌的脂酶PS、雪白根霉菌的Newlase、脂酶PS-CI(洋蔥假單胞菌的固定化脂酶)。
如本領(lǐng)域中技術(shù)人員所知，這些脂酶可作為無細胞的酶提取物使用，或在相應的微生物細胞中使用。
合適的蛋白酶可以是市售的蛋白酶，如絲氨酸蛋白酶，如枯草桿菌蛋白酶(subtilisin)。所用的蛋白酶例如可以是芽胞桿菌屬的Savinase、Alcalase、地衣芽孢桿菌的蛋白酶和曲霉菌、根霉菌、鏈霉菌或芽胞桿菌的蛋白酶。
視選擇何種水解酶，式III表示的外消旋(如順式-外消旋)的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯的兩個對映體之一被酰化(式I的化合物)，而另一個對映體保持不變(式II的化合物)。然后可以分離這兩種對映體。
不同的水解酶可以有不同的立體專一性。例如，如果使順式-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯與脂酶M和酰化劑反應，則立體專一地使(1R，4S)-對映體?；⒛軓奈歹；?1S，4R)-對映體中分離出來。如果使用Savinase(來源于芽孢桿菌屬的蛋白酶)之類的水解酶，則立體專一地使(1S，4R)-對映體?；?1R，4S)-對映體則保持不變。
水解酶催化的?；磻嗽?-70℃之間，優(yōu)先選擇在15-45℃之間的溫度進行。
水解酶催化的?；磻梢栽谫|(zhì)子或非質(zhì)子有機溶劑中進行。合適的非質(zhì)子有機溶劑是醚、脂族烴、有機堿和羧酸衍生物?？捎玫拿咽鞘宥』ぜ谆眩惐?、二丁基醚、二噁烷或四氫呋喃。合適的脂族烴是己烷、庚烷、辛烷。合適的有機堿是吡啶或三烷基胺，如三乙胺。可用的羧酸衍生物例如是乙酸乙酯或上述的?；瘎?。
在水解酶催化的?；磻行纬傻膶τ丑w富集的式I或II表示的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物在分離后可直接用化學方法水解成對映體富集的式IV表示的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯異構(gòu)體。 或者，通過選擇合適的水解條件，先將分離出的對映體富集的式I表示的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物分步水解為對映體富集的式II表示的相應1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物。然后，如有需要，可通過進一步的化學水解法轉(zhuǎn)化為對映體富集的式IV表示的相應1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物。
化學水解宜用堿金屬氫氧化物或氨進行。所用的堿金屬氫氧化物可以是氫氧化鈉或氫氧化鉀。
進行化學水解的溫度宜為20-100℃，較好為60-80℃。
對映體富集的式I表示的優(yōu)選1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物是(1R，4S)-和(1S，4R)-N-乙?；?1-氨基-4-丙基羰氧甲基-2-環(huán)戊烯(R1＝甲基，R2＝丙基羰基)，優(yōu)選的式II表示的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物是(1R，4S)-和(1S，4R)-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯。這些化合物較好用化學方法水解生成(1R，4S)-或(1S，4R)-1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯。
實施例實施例1將50毫克順式-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯和250微升丁酸乙烯酯溶解在5毫升2-甲基-2-丁醇中。加入300毫克脂酶M(來源于爪哇毛霉；Amano)，然后在室溫下將該懸浮液攪拌。16小時后，(1S，4R)-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯的對映體過量為98.5％(GC)。
分離形成的(1S，4R)-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯和(1R，4S)-N-乙?；?1-氨基-4-丙基羰氧甲基-2-環(huán)戊烯(在硅膠60上進行色譜分離)后，將兩種化合物分別加入2M氫氧化鈉水溶液中。在80℃攪拌(70小時)下將(1S，4R)-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯轉(zhuǎn)化為對映體純或?qū)τ丑w富集的順式1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯，而在室溫攪拌(5小時)下(1R，4S)-N-乙?；?1-氨基-4-丙基羰氧甲基-2-環(huán)戊烯被轉(zhuǎn)化成對映體純或?qū)τ丑w富集的順式-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯。
實施例2將10毫克順式-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯和50微升丁酸乙烯酯溶解在1毫升二噁烷中。加入30毫克脂酶M(來源于爪哇毛霉；Amano)，然后在室溫下將該懸浮液攪拌。20小時后，(1S，4R)-N-乙酰基-1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯的對映體過量為91.0％(GC)。
實施例3將10毫克順式-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯和50微升丁酸乙烯酯溶解在1毫升2-甲基-2-丁醇中。加入40毫克Savinase(來源于芽孢桿菌屬的蛋白酶；Novo Nordisk)，然后在室溫下將該懸浮液攪拌。20小時后，(1R，4S)-N-乙酰基-1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯的對映體過量為91.7％(GC)。
實施例4將10毫克順式-N-乙酰基-1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯和50微升丁酸乙烯酯溶解在1毫升二噁烷中。加入40毫克Savinase(來源于芽孢桿菌屬的蛋白酶；Novo Nordisk)，然后在室溫下將該懸浮液攪拌。200小時后，(1R，4S)-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯的對映體過量為81.7％(GC)。
實施例5將100毫克順式-N-乙酰基-1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯和0.5毫摩爾丁酸乙烯酯溶解在1毫升2-甲基-2-丁醇中。加入20毫克脂酶PS(來源于洋蔥伯克霍爾德氏菌)，然后在室溫下將該懸浮液攪拌。21小時后，(1R，4S)-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯的對映體過量為44％(GC)。
實施例6將10毫克順式-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯和0.03毫摩爾甘油三丁酸酯溶解在1毫升2-甲基-2-丁醇中。加入20毫克脂酶PS(來源于洋蔥伯克霍爾德氏菌)，然后在室溫下將該懸浮液攪拌。200小時后，(1R，4S)-N-乙?；?1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯的對映體過量為32％(GC)。
權(quán)利要求
1.一種對映體富集的用下式表示的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物的制備方法 式中R1是氫、任意取代的C1-8烷基、芳基或環(huán)烷基，R2是任意取代的?；?，其中在酰化劑的存在下用水解酶使式III表示的外消旋的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物反應 式中R1具有上述的定義。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用的水解酶是蛋白酶、酯酶或脂酶。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于水解酶催化的酰化反應在0-70℃進行。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于水解酶催化的?；磻谫|(zhì)子或非質(zhì)子有機溶劑中進行。
5.一種對映體富集的用式II表示的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物的制備方法 其特征在于在?；瘎┑拇嬖谙掠盟饷笇⑹絀II表示的外消旋的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物 式中R1具有權(quán)利要求1所述的定義，轉(zhuǎn)化為式I表示的對映體富集的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物， 式中R1和R2具有權(quán)利要求1所述的定義，然后用化學方法將所述化合物水解為式II表示的相應對映體。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于化學水解反應在20-100℃進行。
7.一種對映體富集的用式IV表示的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯的制備方法 其特征在于在?；瘎┑拇嬖谙掠盟饷笇⑹絀II表示的外消旋的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物 式中R1具有權(quán)利要求1所述的定義，轉(zhuǎn)化為式I和II表示的對映體富集的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯衍生物， 式中R1和R2具有權(quán)利要求1所述的定義，然后用化學方法將所述化合物水解為對映體富集的式IV表示的1-氨基-4-羥甲基-2-環(huán)戊烯異構(gòu)體。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種對映體富集的用右式表示的1－氨基－4－羥甲基－2－環(huán)戊烯衍生物的新制備方法，式中R
文檔編號C12P41/00GK1352695SQ99814713
公開日2002年6月5日 申請日期1999年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月23日
發(fā)明者W·布利登, K·S·埃特, M·彼得森 申請人:隆薩股份公司