專利名稱：立體選擇性制備雜二環(huán)醇對映體的酶促方法
技術領域：
本發(fā)明涉及立體選擇性制備雜二環(huán)醇對映體的酶促方法。本發(fā)明還涉及大體上純化的醇對映體和應用這種對映體制備藥學活性的哌嗪衍生物。
各種各樣的，例如可用于使用于人或獸醫(yī)的藥物組合物的生物活性物質，在其分子結構中包含手性中心，且因此出現(xiàn)旋光異構體。在現(xiàn)有技術中通常已知的是，經(jīng)常只有對映體之一存在所需的最適宜的生物活性。在組合物或藥劑中存在的其它旋光對映體可引起或提高一些副作用和受體即人體或動物體的負擔。通常認為越來越需要以大體純的對映體形式施用生物活性物質，這些對映體尤其具有所需的生物活性。因此，在藥學活性物質的制備方法中外消旋體拆分成其對映體，經(jīng)常是一個重要的步驟。
利用三種主要的方法將外消旋體拆分成它們各自的對映體。三種方法中的第一種，即，根據(jù)不同的物理性質(如結晶結構)拆分，這種方法僅偶然使用。
最經(jīng)常使用的第二種方法包括與市售的旋光活性劑反應產(chǎn)生非對映體，該非對映體具有不同的物理性質。因此用例如重結晶的方法可分離按這種方式獲得的非對映體，此后，通過化學后處理可再生各個對映體。很明顯，由于不能應用和回收昂貴的旋光活性試劑，這種拆分外消旋體的方法是即費工又費錢的。
最近，在更經(jīng)濟的拆分方法中，使用酶選擇性地使外消旋體的一個對映體化學改性，然后使改性的對映體與未改性的對映體分離。例如Bianchi等人(J.Org.Cher.，1988，53，5531-5534)曾報道用酸酐作酰化劑在脂酶催化下選擇性地酯化外消旋的醇。他們成功地獲得了高旋光純度，即對映體過量過量(ee)超過95%的一些伯醇和仲醇。事實上，對大多數(shù)藥物應用需要的對映體應過量至少95%。盡管Bianchi及其合作者獲得了幾種結果，也觀察到一些醇沒有或不足以立體選擇轉化，最近在Ennis等人的兩篇出版物(Tetrahedron Lett.，1992，33，6283-6286和6287-6290)中，酶拆分的方法是使用2-羥甲基-1，4-苯并二噁烷作底物，作者觀察到，采用這種方法拆分，不能達到所要求的旋光純度標準，因此需要重復酶促拆分。
為了從剩余的醇中有利地分離生成的酯，Terao等人(Chem.Pharm.Bull.，1989，37，1653-1655)曾用琥珀酸酐生產(chǎn)琥珀酸單酯對映體，該對映體容易彼此分離，采用堿液洗滌未反應的醇對映體。在此方法中，只用很少的努力，所需的活性對映體就能從不需要的非活性的對映體中分離，盡管旋光純度(即對映體過量)的結果一般不能令人滿意。僅以一種底物，即(1-羥乙基)苯(一種仲醇)作底物，通過與琥珀酸酐進行對映選擇性酯化酶促拆分外消旋體是令人滿意的。
除了醇外消旋體的酶促拆分經(jīng)常出現(xiàn)無法預知的結果外，通過上述出版物可斷定，另一個固有的問題是從其相應的外消旋體中分離所需的醇對映體。事實上，各種外消旋體拆分除了獲得所需的對映體，還獲得了通常無用的不需要的旋光對映體。這意味著，至少50%(通常是昂貴的)底物應認為是化學廢物，或者換句話說，外消旋體拆分的產(chǎn)率，按活性物計最多50%。這一點通過上述Ennis等人的出版物中的表清楚地證實了，該表顯示了無論以未轉化的醇或轉化后的酯形式，最初的外消旋體可提供50%的所需對映體。
本發(fā)明的一個目的是提供一種立體選擇性制備雜二環(huán)醇對映體的經(jīng)濟的操作方法。
通過上述定義的酶促方法可達到此目的，根據(jù)本發(fā)明該方法的特征在于大體上純化的通式(Ⅰ)的對映體 其中X為O、S、NH、N(C1-C4)烷基或CH2;
Y1、Y2和Y3各自獨立地為氫或選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、C1-4鹵代烷基、硝基和氰基的取代基;
NO2取代基連接于雙環(huán)系統(tǒng)的5-或7-位;且C＊-原子具有R或S構型;
是通過其相應的醇外消旋體、，由下述連續(xù)反應步驟制備的(ⅰ)在具有立體選擇性酯化活性的酶的影響下，所述外消旋體與?；瘎；?
(ⅱ)從生成的酯中分離未酯化的化合物，并分離所需的大體純化的式Ⅰ醇對映體或其酯;
(ⅲ)使生成的酯水解，由此轉化所述的酯為相應的醇對映體;且(ⅳ)在堿性條件下，將不需要的醇對映體轉化成起始的醇外消旋體，以使其重復應用。
與期望的完全相反，上述堿處理(步驟ⅳ)的結果是不需要的醇對映體的外消旋作用。因為連接在手性中心(C＊)的質子根本不是酸性的，這種現(xiàn)象無法解釋。由此獲得的醇外消旋體可以再用作起始物進行下一個拆分反應。很明顯，從經(jīng)濟上和從環(huán)境上的角度看，本發(fā)明使酶催化立體選擇性制備醇對映體成為可行的方法。
上述?；磻m合的?；瘎閷⒃谙挛睦镜乃狒鸵蚁┗?，如乙酸乙烯酯，丙酸乙烯酯，丁酸乙烯酯，異丁酸乙烯酯，等等。
?；磻獌?yōu)選在含有少量水或含水緩沖液的有機溶劑系統(tǒng)中進行。
最經(jīng)常使用的酶是可商業(yè)上購買的粗固體制備物。這易于其回收。然而，所述的酶也可以以固定的條件例如共價結合或吸附在適合載體上使用。通過采用各種分離相關化合物的已知技術如提取、重結晶、制備柱色譜等，可從生成的酯中分離未酯化的化合物。
上述大體純化的醇對映體，意為含有對映體純度(ee)起過大約95%的醇化合物。如果在本發(fā)明的酶促方法中未達到上述對映體純度，通常通過簡單的重結晶方法可以使對映體的純度改善到所需水平。當然如本文前述，分離所需的大體上純化的醇對映體還包括重結晶方法，以提高對映體純度和除去少量雜質。
關鍵的反應步驟，即在堿性條件下不需要醇對映體的外消旋作用，可以容易地在質子惰性和protic兩種條件下進行。將適合的堿如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰和氫氧化銨等溶于水或含有水混溶有機溶劑(如醇)的含水溶劑混合物中。用于質子惰性系統(tǒng)的堿的例子為(a)氫化物，例如在質子惰性溶劑如DMSO中的氫化鈉;(b)醇鉀，例如在質子惰性溶劑如醚(例如THF)中的叔丁醇鉀和甲基-2-丁醇鉀;和(c)烷基鋰和烷基酰胺鋰，例如在位子惰性溶劑如THF中的甲基鋰、各種丁基鋰和二異丙基酰胺鋰。用酸中和后，可以以好的產(chǎn)率回收醇外消旋體，例如通過用適合的有機溶劑從水相中提取，然后如果需要，蒸發(fā)掉溶劑以備再用。
如上述(ⅲ)所述，生成酯的水解可方便地在酸性條件或弱堿性條件下進行，以避免發(fā)生醇對映體的外消旋化。
但是，作為本發(fā)明的一個具體實施方案，上述酯的水解和醇對映體的外消旋化可以結合。在此方法中，上述反應步驟(ⅲ)和(ⅳ)可被結合，使得通過一個反應步驟獲得還原作用。如上述對外消旋反應所定義的，足夠強的堿性條件對于同時進行兩種作用(即，同時進行水解和外消旋作用)是需要的。
本發(fā)明的方法優(yōu)選旨在通過進行上文所定義的連續(xù)反應步驟立體選擇性制備具有苯并二噁烷結構的大體純化的醇對映體，即通式(Ⅱ)化合物 其中Y′為氫或選自氯、氟和甲基的取代基;
NO2取代基連接在苯并二噁烷環(huán)的5-或7-位;和
C＊-原子或是R或是S構型。
優(yōu)選使用的酶為固體且因此能夠很容易地回收使之重復使用。在上述步驟(ⅰ)后，即在?；襟E完成后，通過采用適合于此目的的方法(如簡單過濾)，可以方便地進行酶回收。如果使用的酶是結合在適合載體如硅藻土(見上述Bianchi等人的出版物)或玻璃體上，也可通過簡單過濾回收酶，如果需要，然后洗滌濾液去除雜質。
對于使用乙烯酯作為?；瘎﹥?yōu)選使用羧酸酐，因為羧酸酐，如乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、異丁酸酐或己酸酐，在適合的酶存在下，通常具有較好的性能。為了利于未酯化的化合物從生成的酯中分離，優(yōu)選使用環(huán)羧酸酐，特別是琥珀酸酐或戊二酸酐。以此方式獲得的形成酯，可容易地從未酯化的化合物中分離，即在上述條件下用弱堿溶液提取，此時酯仍然保持完整。
進行立體選擇性酯化作用的適合的酶為水解酶，如天然存在和基因工程得到的脂酶和酯酶。適合的脂酶的例子為黑曲霉，假絲酵母(Candida cylindracea)(例如Meito MY 30或Amano AY)，解脂假絲酵母，Chromobacterium viscosum，白地霉，Humicola lanuginosa，米赫毛霉，爪哇毛霉(例如Amano M)，豬胰腺脂酶，圓弧青霉，婁格法爾特氏青霉，Pseudomonas cepacia(Amano PS)，熒光假單胞菌(例如Amano P)，雪白根霉(例如Amano N)，爪哇根霉(例如Amano F)，無根根霉和德列馬根霉。與Bianchi等人的出版物中所提出的相反，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，一些脂酶，特別是假絲酵母(Candida cylindracea)脂酶對S對映體優(yōu)先。因此上述脂酶能夠立體選擇性酯化S對映體，結果能得到高產(chǎn)率和高立體化學純度的剩余的R對映體。其它脂酶，例如熒光假單胞菌和其它許多脂酶，優(yōu)選轉化R對映體且因此適合于分離同樣高產(chǎn)率和高立體化學純度的S對映體。
本發(fā)明還涉及如前文表示的通式Ⅰ的大體純化的醇對映體，其中X和取代基Y具有前述給定的定義，NO2取代基連接在雙環(huán)系統(tǒng)的5-或7-位，和C＊-原子具有R構型。
通過采用本發(fā)明的酶促方法，可方便地獲得該對映體。本文此后將說明，該對映體在制備一些藥學活性哌嗪衍生物的方法中，可用作關鍵中間體。
在Drugs of the Future 1988，13，31-33中，描述了flesinoxan鹽酸鹽，一種有效的口服活性5-HT1A激動劑的合成。相應于上述式Ⅱ，其中Y′為7-氯取代基的外消旋的苯并二噁烷，首先用苯甲酰氯轉化以保護其醇功能團。隨后催化氫化后與雙(氯乙基)胺反應獲得外消旋的哌嗪化合物。在此相中，用(+)-樟腦磺酸進行哌嗪外旋體的拆分，幾次重結晶后，獲得旋光純的R-(+)-對映體。該對映體與N-(4-氟苯甲?；?氮丙啶反應，通過苯甲酸酯的皂化作用使羥基去保護，最后用鹽酸處理獲得所需的大體純化的(+)-對映體，即flesinoxan·HCl。在上述Ennis等人最近的出版物(Tetrahedron Lett.，1992，33，6287-6290)中，描述了flesinoxan和其旋光對映體的酶促拆分，這是拆分的最后步驟。在費力的雙路酶促方法后，所需的flesinoxan可以以令人滿意的對映體純度分離。
從上述明顯地看到，所述的flesinoxan制備是費力和昂貴的，特別是因為對映體的費力拆分是建立在這樣的多步合成方法前期之上的。很明顯，在該合成方法的前期，在拆分中活性物質不可避免的丟失是更不利的。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通式Ⅰ的基本純化的醇對映體可方便地被用作合成藥學活性的哌嗪衍生物的關鍵中間體，因為避免了在多步合成前期費力的外消旋體拆分作用。
因而，本發(fā)明還涉及應用本文前述表示的通式Ⅰ的大體純化醇對映體，其中X和取代基Y具有前述給定的定義，NO2取代基連接于雙環(huán)系統(tǒng)的5-位，和C＊-原子具有R構型，通過將所述對映體進行下述反應程序，制備藥學活性的哌嗪衍生物(ⅰ)用適合的羥基保護基保護游離羥基，同時保持C＊-原子的絕對構型，生成下列通式的化合物 其中R1為羥基保護基;
(ⅱ)在保持C＊-原子絕對構型的同時，硝基取代基還原，以將所述的式Ⅲ大體純化的對映體轉化為下列通式的胺化合物
(ⅲ)轉化上述獲得的式Ⅳ化合物成為下列通式的哌嗪化合物 同時保持C＊-原子的絕對構型，(ⅳ)保持C＊-原子絕對構型的同時，將所述的式Ⅴ哌嗪化合物衍生為下列通式的哌嗪衍生物
其中A為直鏈或支鏈C2-C4亞烷基，和B為苯基或選自噻吩基、吡喃基、呋喃基、吡咯基、吡啶基和吡嗪基的雜環(huán)基，其中的基團可被一個或多個選自鹵素、C1-C3烷基、C1-C3鹵代烷基、氰基、硝基、羥基、酯化羥基和C1-C3烷氧基的取代基取代，該方法是通過所述的式Ⅴ哌嗪化合物，或者(a)與下列通式的化合物反應其中L為離去基團，優(yōu)選地選自氯、甲磺酸根和甲苯磺酸根，或者(b)與下列通式的化合物反應 生成其中A是亞乙基的通式Ⅵ哌嗪衍生物;且最后(ⅴ)將所述的式Ⅵ化合物去保護生成下列通式的游離醇對映體
其中C＊-原子具有R-構型。
從上所述可以清楚地看出，在保持C＊-原子絕對構型的情況下，可容易地進行上述隨后的反應步驟，由此不損害最終哌嗪衍生物的對映體純度。
通過適合的酯或醚功能團可以保護游離的羥基(反應步驟ⅰ)。適合的羥基保護基的例子為(三烴基)甲硅烷基，(二烴基)(烴氧基)甲硅烷基，叔(C4-C12)烷基，(可選擇性取代的)苯氧基[(C2-C8)二烷基]乙基，(C1-C4)烷氧基[(C2-C8)二烷基]甲基，構成(硫)乙縮醛的基團如二-和四氫吡喃-2-基和二-和四氫呋喃-2-基，以及從單一、二-或三-取代的乙酸衍生的構成酯的基團，其中取代基優(yōu)選選自(C1-C12)烷基和可選擇地具有一個或多個取代基的取代苯基，可選擇地具有一個或多個甲基的取代環(huán)己烷甲酸或金剛烷甲酸。上述術語烴基包括(C1-C8)烷基，(C2-C8)鏈烯基，(C2-C8)鏈炔基，苯基和被一個或多個取代基取代的苯基。上述苯基和苯氧基適合的取代基為羥基，烷氧基，烷基羰基氧基，氨基，烷基氨基，二烷基氨基，烷基羰基氨基，烷基磺酰氨基，硝基，烷基磺?；?，烷基羰基，鹵素，氰基，烷基(其中烷基取代基包含1至5碳原子)，和(C3-C12)環(huán)烷基。
硝基生成氨基的還原作用(步驟ⅱ)，可以方便地在適合的金屬催化劑例如Pd/C的影響下、在適合的極性有機溶劑例如乙醇中與氫進行。
氨基化合物轉化成哌嗪化合物(步驟ⅲ)可容易地例如借助雙(2-氯乙基)胺、在適合的有機溶劑例如芳香烴如甲苯和氯苯等中進行。
上述(ⅳ)中定義的反應步驟優(yōu)選如歐洲專利說明書138280中所述，即在惰性有機溶劑或無溶劑中、以及在所述專利說明書中所述的反應條件下進行。
最后羥基的去保護可與適合于酯或醚裂解的反應試劑一起進行。在弱堿或酸性條件下，在保持C＊-原子絕對構型的情況下，酯可以很容易地被水解。醚的裂解優(yōu)選借助強酸在有機溶劑中進行。
本發(fā)明還涉及上述反應程序中的新中間體，即，前述表示的通式Ⅲ和Ⅳ的大體純化的對映體，其中X和取代基Y具有前述給定的定義，并且C＊-原子構型與上述式Ⅰ化合物C＊-原子的R構型相應。
本發(fā)明最后涉及制備上述通式Ⅸ的大體純化的哌嗪衍生物對映體的方法，該方法首先是從其相應的外消旋醇進行本文上述連續(xù)的反應步驟制備前述通式Ⅰ的大體純化的醇對映體(該對映體中C＊-原子具有R構型)，接著借助上述定義的反應程序將所述的式Ⅰ化合物轉化成所需的哌嗪衍生物。
現(xiàn)在將用下述具體的實施例更詳細地說明本發(fā)明。
實施例Ⅰ伴隨攪拌，在37℃將125mM(±)-2，3-二氫-5-硝基-7-氯-1，4-苯并二噁烷-2-甲醇(BDA)、250mM丙酸酐和0.2%(w/v)熒光假單胞菌脂酶(Amano P)在TBME(叔-丁基甲基醚)/己烷/水(50/50/0.1v/v/v)中的溶液中保溫。轉化80%后(醇的酯化)，過濾掉酶終止反應。在Zorbax C-8柱上分離出生成的酯和剩下的醇，采用手性α-糖蛋白(AGP)柱分析剩余醇的對映體量。不經(jīng)分離還可通過1H-NMR，采用(+)-或(-)-三氟甲基-9-蒽甲醇作為手性拆分溶劑確定剩余醇和生成酯的對映體過量。剩余的醇中含有對映體過量97.5%的S-(-)-醇。
實施例Ⅱ采用實施例Ⅰ中所述的相應方法，用0.2%(w/v)Candida cylindracea脂酶(Meito MY)進行酯化，69%的醇轉化后，停止反應。剩下的醇中含有對映體過量97.5%的R-(+)-醇。如實施例Ⅰ中所述，通過1H-NMR譜鑒定R-(+)-醇。測得在乙腈中R-(+)-BDA的具體旋光度為[α]25D＝+181.1°。
采用相應的方法制備R-(+)-2，3-二氫-5-硝基-7-甲基-1，4-苯并二噁烷-2-甲醇和R-(+)-2，3-二氫-5-硝基-1，4-苯并二噁烷-2-甲醇，具有同樣高的對映體過量。
實施例Ⅲ在25℃，伴隨攪拌將250mM(±)-BDA、500mM丁酸酐和0.5%(w/v)Candida cylindracea脂酶(Meito MY)在己烷/乙酸乙酯/水(50/50/0.2v/v/v)中的溶液保溫。65%的醇轉化后，停止反應，剩下的醇中含有對映體過量97.5%的R-(+)-醇。
實施例Ⅳ采用實施例Ⅲ中所述的相應方法，將250mM(±)-BDA分別與500mM異丁酸酐或己酸酐保溫。分別轉化了63%和60%的醇后，停止反應，在兩種情況下都含有對映體過量97.5%的R-(+)-醇。
實施例Ⅴ在室溫下，伴隨攪拌將350mM(±)-BDA、600mM琥珀酸酐和2.4%(w/v)Candida cylindracea脂酶(Meito MY)在TBME/乙腈/水(90/10/0.6v/v/v)中的溶液保溫。70%醇轉化后，過濾停止反應。剩下的醇含有對映體過量98%的R-(+)-對映體。
實施例Ⅵ對映選擇性酯化作用反應式 將15.2kg(±)-BDA、7.6kg琥珀酸酐和3.7kg Candida cylindracea脂酶(Meito MY)在200l叔丁基甲基醚(MTBE)、17.51乙腈和925ml水的混合物中的溶液，在反應容器中、在室溫和氮氣氛下保溫。達到60-63%轉化(HPLC，大約20小時)后，過濾掉酶終止反應。用10l MTBE洗滌酶兩次，并且有機層用901和301碳酸鹽水溶液(150g Na2CO3在1l水中)連續(xù)沖洗。用10l MTBE萃取碳酸鹽溶液兩次。然后，合并的有機層用30l水、通過將40l30%HCl溶于15l水中得到的稀鹽酸和10l水連續(xù)洗滌。在60℃真空下蒸餾掉MTBE。將結晶殘余物(4.6kg)在60℃溶入15l96%EtOH，伴隨攪拌向此溶液中加入10l正己烷。將混合物冷卻到大約10℃，攪拌2至10小時后，吸出結晶產(chǎn)物，用10l乙醇/己烷(15/35v/v)并用5l正己烷連續(xù)洗滌并干燥，結晶產(chǎn)物是純(ee98%)(+)-對映體，即，R-(+)-2，3-二氫-5-硝基-7-氯-1，4-苯并二噁烷-2-甲醇[R-(+)-BDA];產(chǎn)量大約4kg。
熔點116.0℃;[α]25D＝+194.8℃(c＝4.5;甲醇)。
實施例Ⅶ生成的S-(-)-BDA酯的皂化作用反應式 在大約23℃向實施例Ⅵ實驗的合并水層中加入15l 50%NaOH。在23℃攪拌反應混合物大約15小時，然后冷卻到5℃，接枝后，在5℃攪拌混合物3小時。吸出結晶產(chǎn)物后，用60l水洗滌并干燥以大約10kg的產(chǎn)量獲得具有過量S-(-)-BDA對映體的產(chǎn)物醇。
實施例ⅧS-(-)-BDA對映體的外消旋作用反應式 在氮氣和回流下，將實施例Ⅶ獲得的S-(-)-BDA以1kg的量溶于6l正丙醇中。用大約15分鐘向此溶液中加入235ml 2N NaOH水溶液。使溶液回流1.5小時。冷卻到大約40℃后，加入47ml濃HCl溶液(至pH＝3)。在大約60℃下真空蒸掉丙醇。向殘余物中加入4l正己烷，冷卻到20℃并伴隨緩慢攪拌使該溶液接枝，在20℃攪拌二小時且在0℃過夜后，吸出結晶產(chǎn)物并用0.5l正己烷洗滌兩次，然后使結晶產(chǎn)物與7.5l水在大約70℃攪拌1小時，冷卻至20℃后，加入350ml正己烷并再攪拌一小時，過濾掉結晶產(chǎn)物并用0.5l正己烷洗滌兩次。干燥后，以產(chǎn)量850g獲得所需的外消旋BDA;含量95%;ee＝0。熔點108.2℃。
同樣通過以二異丙基氨基化鋰作為堿、在THF作為溶劑下也可完成外消旋步驟反應溫度40℃;5.5小時后外消旋作用完全。
實施例ⅨS-(-)-BDA酯的皂化和同時發(fā)生的外消旋作用向一等份在實施例Ⅵ中獲得的堿水層(由此得到43.5g(126mmol)S-(-)-BDA酯、620ml碳酸鹽水溶液(150g Na2CO3在1l水中)，150ml水和59ml乙腈)中加入250ml乙醇和50ml 50%w/v氫氧化鈉水溶液。伴隨攪拌回流反應混合物16小時。冷卻到40℃后，小心加入160ml12N鹽酸水溶液(pH大約為5)。將反應混合物冷卻到室溫，此后吸出固體產(chǎn)物，用水洗滌并干燥。獲得對映體過量為0的23.8g淺棕色(±)-BDA。
實施例Ⅹ從R-(+)-BDA制備flesinoxan反應式 (a).在溶劑二氯甲烷中，R-(+)-BDA(1)與苯甲酰氯進行苯甲?；饔蒙苫衔?2)。
向20g(0.081mol)化合物(1)在250ml二氯甲烷和12ml三乙胺中的溶液中，滴加10.1ml(0.086mol)苯甲酰氯;溫度為25℃。加入10ml水并攪拌10分鐘后分離液層。用50ml水沖洗有機層，用25ml二氯甲烷萃取合并的水層。合并有機層，并在100毫巴和30℃蒸發(fā)。加入100ml甲苯后，將產(chǎn)物蒸發(fā)至干燥(10mbar，50℃)。
獲得所需的化合物2，產(chǎn)率97.3%，純度97.5%。
TLC(洗脫劑CH2Cl2/CH3OH/NH4OH＝94/5/1)∶Rf＝0.71。
(b).在催化量的Pd/C存在下用氫氣還原硝基-化合物(2)成相應的氨基-化合物(3);乙醇為溶劑。
向6.0g(16.7mmol)化合物(2)在120ml乙醇和40ml乙酸乙酯中的溶液中加入1.50gPd/C制備物(39.1%Pd/C10%和60.9%水)。攪拌5分鐘后，加入10.8g(10當量)甲酸銨，開始在室溫下攪拌混合物1小時，然后在40℃攪拌2小時。將反應混合物冷卻到20～25℃，濾掉Pd/C并用50ml乙醇洗滌。在100毫巴和50℃蒸發(fā)乙醇。殘余物溶于75ml乙酸乙酯和5ml 2N氫化化鈉水溶液。液層分離后，用10ml乙酸乙酯萃取水層兩次。合并的有機層用25ml水洗滌二次，并在100毫巴和50℃減壓至干。在50℃真空干燥后，獲得的所需產(chǎn)物(3)，純度為96.0%，產(chǎn)率97.0%。
TLC(見上述)Rf＝0.67。鹽酸鹽的熔點218-223℃。[α]25D＝+65.1°(c＝3.38;甲醇)。
(c)以二甲苯作溶劑用雙(2-氯乙基)胺鹽酸鹽轉化氨基化合物(3)成相應的哌嗪-化合物(4)。
向4.40g(14.8mmol)化合物(3)的50ml二甲苯溶液中加入2.8g(14.8mmol)雙(2-氯乙基)胺鹽酸鹽。在氮氣氛下回流反應混合物48小時。將反應混合物冷卻至35℃后，加入在25ml 5%碳酸氫鈉水溶液中的1.36ml 50%氫氧化鈉水溶液。將反應混合物在35℃下攪拌3小時，然后加入10ml 2N氫氧化鈉水溶液和20ml水。在35℃攪拌10分鐘后，將反應混合物冷卻至20-25℃，分離液層。用25ml水洗滌二甲苯層三次。在10mbar和50℃將有機層減壓至干(100%乙醇為共沸劑)。獲得所需產(chǎn)物(4)，純度85.5%，產(chǎn)率82.3%。
TLC(見上述)Rf＝0.07，HCl-鹽的熔點183-186℃。[α]25D＝+63.66°(c＝1.67;CH3OH)。
(d)哌嗪化合物(4)與4-氟苯甲酰基氮丙啶反應生成化合物(5)。
將對氟苯甲?；?53.8g;325mmol)和200ml甲苯加入到100.7g(284mmol)的化合物(4)中。將反應混合物保持在80℃減壓下(旋轉蒸發(fā));蒸發(fā)150ml。加入100ml甲苯后，如上所述再處理反應混合物2小時。蒸發(fā)至干后，將甲醇加入到殘余物中并使產(chǎn)物在5℃結晶。吸出產(chǎn)物后，用甲醇(200ml)和己烷(400ml)連續(xù)洗滌，并干燥。獲得所需化合物5，純度為82%，產(chǎn)量為105g(71%)。處理母液獲得附加量的所需產(chǎn)物。
TLC(見上述)Rf＝0.59。熔點126-127℃[α]25D＝+56°。(c＝4.32;CH3OH)。
(e)在EtOH中酯(5)與KOH皂化，隨后在EtOH中用HCl酸化，生成flesinoxan(6)。
向104g(0.2mol)化合物(5)在1500ml 96%乙醇中的懸浮液中加入14g(0.25mol)KOH在10ml水中的溶液。在20-25℃攪拌3.5小時后，在100mbar和50℃蒸發(fā)乙醇。將水(500ml)和二氯甲烷(200ml)加入到殘余物中，并將反應混合物攪拌5分鐘。分離液層后，水層用250ml二氯甲烷萃取。合并的有機層用100ml水洗滌兩次。干燥后，將有機溶液蒸發(fā)至剩余體積大約200ml。向此殘余物中加入300ml乙酸乙酯，并蒸發(fā)掉100ml液體。加入100ml正己烷后，使產(chǎn)物在5℃結晶過夜。過濾結晶產(chǎn)物，用30ml冷乙酸乙酯和200ml正己烷連續(xù)洗滌，在30℃干燥。獲得Flesinoxan(純度78%)，產(chǎn)量73g。
TLC(見上述)Rf＝0.67。熔點183-185℃[α]20D＝+27.8°(c＝2.49;CH3OH)。
實施例Ⅺ在室溫下伴隨攪拌將0.2M 5-氯-2，3-二氫-7-硝基-1，4-苯并二噁英(dioxin)-2-甲醇、0.34M琥珀酸酐和2%(w/v)Candida cylindracea脂酶(Meito MY)在TBME/乙腈/水(90/10/0.3v/v/v)中的溶液保溫。41%醇轉化后(用Zorbax C-柱確定)，過濾終止反應。剩下的醇含有對映體過量38%(應用Chiracel -OD柱確定)的(+)-對映體。
實施例Ⅻ6-氯-2，3-二氫-8-硝基-1，4-苯并噁嗪-3-甲醇的制備反應式 (a)攪拌下向18.5g(91mmol)化合物(7)在50ml甲苯中的懸浮液中加入30ml(314mmol)乙酸酐。
在100℃加熱4小時后，加入另外10ml的乙酸酐。再連續(xù)加熱2小時。除去熱浴后小心加入大約25ml乙醇。冷卻到室溫后，反應混合物用乙酸乙酯和水處理。有機層用水洗滌兩次并用硫酸鎂干燥，過濾后真空蒸發(fā)溶劑。向18.23g的淺棕色固體中加入75ml乙醇和80ml 2N氫氧化鈉水溶液。在室溫下整夜攪拌此暗紅色懸浮液。冷卻到0℃后，加入90ml 2N鹽酸溶液。吸出固體物質并用水洗滌兩次，在室溫和常壓下干燥后，獲得16.5g桔黃色粉末(8)。
TLC(洗脫劑乙酸乙酯/石油醚40-65℃＝50/50)Rf＝0.3，熔點156-160℃。
(b)向8g(34.5mmol)化合物(8)在80ml甲苯和80ml 1-甲基-2-吡咯烷酮混合物中的溶液中加入5.6g(40mmol)碳酸鉀粉末。在回流溫度下攪拌反應混合物一小時，通過迪安-斯達克榻裝置除去水。在大氣壓下蒸掉甲苯。冷卻到100℃后，加入9.3g(41mmol)甲苯磺酸縮水甘油酯。在120℃攪拌4.5小時后，將懸浮液冷卻至室溫。用水和乙酸乙酯稀釋反應混合物，并用2N鹽酸水溶液使pH升至5。水層用乙酸乙酯萃取兩次。合并的有機層用鹽水洗滌并用硫酸鎂干燥，過濾掉硫酸鎂后，在真空條件下蒸發(fā)溶劑，獲得10.86g深棕色油。經(jīng)中壓色譜純化(洗脫劑乙酸乙酯/石油醚40-65℃＝25/75)得到紅色片狀的4.18g化合物(9)。
熔點76-84℃。
TLC(見上述)Rf＝0.15。
(c)向3g(10mmol)化合物(9)在100ml甲醇和30ml水混合物中的懸浮液中加入1.44g碳酸鉀粉末。在室溫下攪拌1.5小時后，用水稀釋處理該反應混合物，并用乙酸乙酯萃取兩次。合并的有機層用稀鹽水洗滌三次并用硫酸鎂干燥。過濾掉硫酸鎂后，真空蒸發(fā)溶劑，獲得2.53g桔黃色固體化合物(10)(NMR)。
TLC(乙酸乙酯/石油醚40-65℃＝75/25)Rf＝0.3。
1H-NMRδ(ppm)6.99(d，1H，芳香);6.90(s，1H，NH);6.88(d，1H，芳香);5.02(t，1H，CH2OH);4.19(dd，1H，OCH2CH);4.11(dd，1H，OCH2CH);3.40/3.50(群峰，3H，CHCH2OH)。
實施例ⅩⅢ將0.35M 6-氯-2，3-二氫-8-硝基-1，4-苯并噁嗪-3-甲醇、0.6M琥珀酸酐和3.3%(w/v)Candida cylindracea脂酶(Meito MY)在TBME/乙腈/水(90/10/0.6v/v/v)中的溶液，伴隨攪拌在室溫下保溫。轉化47%的醇后(應用Zorbax C-柱確定)，過濾終止反應。剩余的醇中含有對映體過量39%的(+)-對映體(應用Chiracel -OD柱確定)。
實施例ⅩⅣ將0.13M2，3-二氫-7-硝基-1，6-苯并二噁英-2-甲醇、0.24M丁酸酐和25%(w/v)脂酶在二異丙基醚/乙腈/水(50/50/0.5v/v/v)中的溶液，伴隨攪拌在室溫下保溫。64%的醇轉化手，過濾終止反應。剩余的醇含有對映體過量42.4%的(+)-對映體。
實施例ⅩⅤ(+)-2，3-二氫-7-硝基-1，4-苯并二噁英-2-甲醇的外消旋化向0.1g(47mmol)(+)-2，3-二氫-7-硝基-1，4-苯并二噁英-2-甲醇([α]20D＝+65.5(c＝0.58，96%乙醇))在15ml乙醇中的溶液中加入0.2ml(40mmol)2N氫氧化鈉溶液?；亓?25小時后，使反應混合物冷卻至室溫。用水稀釋反應混合物并用乙酸乙酯萃取兩次，有機層用硫酸鎂干燥。過濾掉硫酸鎂后，真空下蒸發(fā)溶劑，獲得0.1g淺棕色固體物質。旋光率(見上述)為0，采用手性α-糖蛋白(AGP)柱分析對映體過量，結果為ee＝0。
采用正丙醇作溶劑，結果反應30小時。
實施例ⅩⅥ(+)-5-氯-2，3-二氫-7-硝基-1，4-苯并二噁英-2-甲醇的外消旋向0.85g(3.46mmol)(+)-5-氯-2，3-二氫-7-硝基-1，4-苯并二噁英-2-甲醇([α]20D＝+55(c＝0.4，乙醇))在80ml乙醇中的溶液中加入15ml 2N氫氧化鈉水溶液?；亓?6小時后，使混合物冷卻至室溫，并如實施例XV所述進行處理。獲得的固體物質的旋光率(見上述)為0。在Chiracel-OD柱上的手性分析顯示出ee＝0。
實施例ⅩⅦ(+)-6-氯-2，3-二氫-8-硝基-1，4-苯并噁嗪-3-甲醇向2g(8.18mmol)(+)-6-氯-2，3-二氫-8-硝基-1，4-苯并噁嗪-3-甲醇([α]20D＝+14(c＝0.71，96%乙醇))在50ml乙醇中的溶液中加入2N氫氧化鈉水溶液。回流3小時后，加入1ml其它等份的2N氫氧化鈉水溶液?；亓?2小時后，使反應混合物冷卻至室溫，并用鹽水稀釋，水層用乙酸乙酯萃取兩次。
合并的有機層用稀鹽水洗滌兩次并用硫酸鎂干燥。過濾掉硫酸鎂并真空蒸發(fā)溶劑后，獲得1.83g橙棕色固體物質。旋光率為0，并且在Chiracel-OD柱上的手性分析顯示出ee＝0。
實施例ⅩⅧ通過氫化鈉的外消旋作用向0.2g(0.8mmol)R-(+)-BDA和懸浮于礦物油中的0.01g(0.5當量)60%氫化鈉的混合物中加入5mlDMF。氣體停止發(fā)生后，在室溫攪拌此桔黃色溶液，在0.75小時內完成外消旋反應，通過Chiracel-OD柱進行分析。
在THF溶劑中，同樣成功地發(fā)生該反應。
權利要求
1.立體選擇性制備雜二環(huán)醇對映體的酶促方法，其特征在于通過下述連續(xù)反應步驟從其相應的醇外消旋體制備大體上純化的通式(Ⅰ)的對映體 其中X為O、S、NH、N(C1-C4)烷基或CH2；Y1、Y2和Y3各自獨立地為氫或選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、C1-4鹵代烷基、硝基和氰基的取代基；NO2取代基連接于雙環(huán)系統(tǒng)的5-或7-位；且C*-原子具有R或S構型；(i)在具有立體選擇性酯化活性的酶的影響下，用酰化劑使所述外消旋體?；?；(ii)從生成的酯中分離未酯化的化合物，并分離所需的大體純化的式Ⅰ醇對映體或其酯；(iii)使生成的酯水解，由此轉化所述的酯為相應的醇對映體；且(iv)在堿性條件下，將不需要的醇對映體轉化成起始的醇外消旋體，以使其重復應用。
2.如權利要求1的方法，其特征在于采用足夠強的堿性條件使(ⅲ)和(ⅳ)的反應步驟結合，以同時進行酯水解和醇對映體的外消旋作用。
3.根據(jù)權利要求1或2的方法，其特征在于基本上純化的通式(Ⅱ)對映體是通過權利要求1的連續(xù)反應步驟制備的， 其中Y1是氫或選自氯、氟和甲基的取代基;NO2取代基連接在雙環(huán)系統(tǒng)的5-或7-位;和C＊-原子或是具有R構型或是具有S構型。
4.根據(jù)上述任一權利要求的方法，其中反應步驟(ⅰ)后，用適合于回收目的的方法回收酶。
5.根據(jù)上述任一權利要求的方法，其特征在于羧酸酐用作酰化劑。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其特征在于琥珀酸酐或戊二酸酐用作酰化劑。
7.根據(jù)上述任一權利要求的方法，其特征在于采用的酶是具有立體選擇性酯化活性的脂酶或酯酶。
8.權利要求1中表示的基本純化的通式Ⅰ的醇對映體，其中X和取代基Y具有權利要求1中給定的定義，NO2取代基連接在雙環(huán)系統(tǒng)的5-或7-位;且C＊-原子具有R構型。
9.應用權利要求1中表示的基本上純化的通式Ⅰ的醇對映體，通過將所述對映體進行下述反應程序，制備藥學活性的哌嗪衍生物的用途其中X和取代基Y具有權利要求1中給定的定義，NO2取代基連接在雙環(huán)系統(tǒng)的5-位;且C＊-原子具有R構型，(ⅰ)在保持C＊-原子絕對構型的同時，用適當?shù)聂驶Ｗo基保護游離羥基，以生成通式Ⅲ化合物 其中R1為羥基保護基;(ⅱ)在保持C＊-原子絕對構型的同時，硝基取代基還原，以轉化所述基本上純化的式Ⅲ對映體成為通式(Ⅳ)的胺化合物 (ⅲ)在保持C＊-原子絕對構型的同時，轉化上述獲得的式Ⅳ的氨基化合物成為通式(Ⅴ)的哌嗪化合物 (ⅳ)在保持C＊-原子絕對構型的同時，將所述Ⅴ的哌嗪化合物衍生成通式(Ⅵ)的哌嗪衍生物 其中A為直鏈或支鏈C2-C4亞烷基，和B為苯基或選自噻吩基、吡喃基、呋喃基、吡咯基、吡啶基和吡嗪基的雜環(huán)基，其中的基團可被一個或多個選自鹵素、C1-C3烷基、C1-C3鹵代烷基、氰基、硝基、羥基、酯化羥基和C1-C3烷氧基取代，該方法是通過所述的式Ⅴ哌嗪化合物，或者(a)與下列通式的化合物反應L-A-NH-CO-B(Ⅶ)其中L為離去基團，優(yōu)選選自氯、甲磺酸根和甲苯磺酸根，或者(b)與下列通式的化合物反應 生成其中A是亞乙基的通式Ⅵ的哌嗪;并且最后(ⅴ)所述的式Ⅵ化合物去保護，生成通式(Ⅸ)的游離醇對映體 其中C＊-原子具有R-構型。
10.權利要求9中所表示的、基本純化的通式Ⅲ對映體，其中X和取代基Y具有權利要求1中給定的定義，且C＊-原子的構型相應于權利要求1中表示的式Ⅰ化合物C＊-原子的R構型。
11.權利要求9中表示的、基本純化的通式Ⅳ的對映體，其中X和取代基Y具有權利要求1中給定的定義，且C＊-原子的構型相應于權利要求1中表示的式Ⅰ化合物C＊-原子的R構型。
12.制備如權利要求9中所示基本純化的通式Ⅸ的哌嗪衍生物對映體的方法，其中X和取代基Y具有權利要求1中給定的定義，A和B具有權利要求9中給定的定義，且C＊-原子具有R構型。其特征在于(a)通過進行權利要求1中定義的連續(xù)反應步驟，從其相應的醇外消旋體制備其中C＊-原子具有R構型的、權利要求1中表示的基本純化的通式Ⅰ的對映體;(b)在保持C＊-原子的絕對構型的情況下，用羥基保護基保護由上述獲得的醇對映體的游離羥基，以生成權利要求9中所示的通Ⅲ的化合物;(c)在保持C＊-原子的絕對構型的情況下，通過硝基取代基的還原作用，將上述獲得的基本純化的對映體轉化成為權利要求9中所示的通式Ⅳ的氨基化合物;(d)在保持C＊-原子的絕對構型的情況下，將上述獲得的所述氨基化合物轉化成權利要求9所示的通式Ⅴ的哌嗪化合物;(e)在保持絕對構型的情況下，通過與權利要求9中所示的通式Ⅶ或Ⅷ化合物(其中的符號具有權利要求9中給定的定義)反應，衍生所述的哌嗪化合物，生成權利要求9中所示的通式Ⅵ的化合物;且(f)最后，在保持C＊-原子R構型的情況下，將所述的式Ⅵ化合物去保護，生成權利要求9中所示的通式Ⅸ的游離醇對映體，通式Ⅸ中的符號具有權利要求9中給定的定義。
全文摘要
本發(fā)明涉及立體選擇性制備雜二環(huán)醇對映體的酶促方法，其特征在于從其相應的醇外消旋體，通過制備大體純化的通式(I)對映體(1)立體選擇性酯化，(2)從生成的酯分離醇，(3)水解所述的酯生成相應的醇對映體，和(4)在堿性條件下，轉化所述的醇對映體成為起始的外消旋體，以使其重復使用。本發(fā)明還涉及大體純化的式I的醇對映體，應用所述的對映體制備藥學活性的哌嗪衍生物，和大體純化的對映中間體。
文檔編號C07D319/20GK1101378SQ93121130
公開日1995年4月12日 申請日期1993年12月17日 優(yōu)先權日1992年12月21日
發(fā)明者N·布伊澤, C·G·克盧斯, M·范德蘭, G·蘭格蘭德, G·J·M·沙倫堡, M·C·施諾克 申請人:杜法爾國際研究公司