专利名称：通过酶水解制备取代羧酸酯的方法
技术领域：
本发明涉及2(S)-烷基-5-卤代戊-4-烯的制备，其中通过酶水解消旋体，然后将所得到的2(S)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯化和外消旋化并将所得到的2-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯重新返回到所述过程中获得2(S)-异构体。
EP-A-0 678 503中描述了δ-氨基-γ-羟基-ω-芳基-链烷碳酰胺，它显示了肾素抑制特性和能够在药物制剂中用作抗高血压药。
WO 01/09079中描述了多步骤制备方法，其中重要的中间体是2，7-二烷基-8-芳基-4-辛烯酰胺，其结构式为A 并且特别为式A1， 其中R1和R2彼此独立地为H、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烷氧基-C1-C6烷基或C1-C6烷氧基-C1-C6烷氧基，R3为C1-C6烷基，R4为C1-C6烷基，R6为C1-C6烷基，R5为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基，或者R5和R6一起为需要时用C1-C4烷基、苯基或苄基取代的四亚甲基、五亚甲基、3-氧杂-1，5-戊二烯亚戊基或CH2CH2O-C(O)-。
式A和式A1化合物可通过将消旋体或对映异构体形式的式B化合物
与消旋体或对映异构体形式的式C化合物 其中R1-R4、R6和R6如上所述，Y为Cl、Br或I，在碱金属或碱土金属存在下反应获得。Y和Z优选地为Br并且特别是Cl。
WO 01/09083中描述了消旋体形式的式C化合物和2(S)-立体异构体及其制备。立体异构体可通过将相应的消旋体羧酸酯水解形成其羧酸，然后通过与手性胺碱成盐的方法将消旋体分离并环化获得。进一步描述了利用立体选择性合成方法制备2(S)-戊烯羧酸卤化物、酯和酰胺。该立体选择性合成酯还不是令人满意的方法并且认为该方法太昂贵了。
如WO 01/09083中所述，式D外消旋化合物 可通过将3-烷基丁烷羧酸酯与反式-1-卤代甲基-2-卤代乙烯偶联制备。未描述2(S)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯的分离，仅仅公开了通过酯酶的方法将在合成中获得的羧酸酯进行消旋体拆分的可能性，其中形成非常稳定的2(R)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸副产物。非常需要将全部消旋体直接转化为式D2(S)-羧酸酯，特别是因为这些羧酸酯可直接代替上述偶联反应中的式C化合物，在一种新的立体选择性合成中用于制备重要的中间体式A2。
这些羧酸酯当然也可以转化为式C2(S)-羧酸酰胺用于上述偶联反应中。
然而，消旋体拆分的一个基本不利还保留着。所获得的理想的立体异构体不到50％。必须解决消旋体拆分中产生的2(R)-立体异构体和加工损失问题。这些大量的处理工作使得消旋体拆分十分浪费。因此需要一种更有效的、尤其减少或防止出现这些大量废物处理事件的方法。
现已意外地发现，在2(S)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯的制备中，当使用酶消旋体拆分时，如果将通过酶水解形成的2(R)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸分离并返回到分离过程中，可避免出现大量废物，甚至预期只有非常小的损失。因为总收率高并且预期只有不可避免的加工损失，所以再循环确保获得相当经济的总过程。再循环也提供突出的生态学好处，因为总废物的形成减少到最低，并且可避免昂贵的大量合成产物的处理过程。
本发明的目地是提供通过酶水解制备2(S)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯的方法，该方法包括包括步骤a)将外消旋的2-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯在酯酶存在下，在含水碱性介质中酶水解；b)通过用有机溶剂提取分离2(S)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯；c)从含水碱性介质中分离2(R)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸；d)将2(R)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯化，e)接下来进行外消旋化形成2-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯；和f)将步骤e)获得到消旋体，如果需要与新的外消旋2-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯一起返回到步骤a)。
2(S)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯可与式I相当，
其中R1为C1-C6烷基，Z为氯、溴或碘，并且OR基与羰基一起形成酯基。
消旋体可与式II相当， 其中R1为C1-C6烷基，Z为氯、溴或碘，并且OR基与羰基一起形成酯基。
2(S)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸可与式III相当， 其中R1为C1-C6烷基，并且Z为氯、溴或碘。
R1优选地为C1-C4烷基。烷基的实例为甲基、乙基、正-和异-丙基、正-、异-和叔-丁基、戊基和己基。特别优选地，R4为异-丙基。
特别优选地，Z为Cl。
在酯基中，R优选地为具有1-18，优选1-12，并且特别优选1-8个C-原子，并且需要时含有选自O和N杂原子的有机基团。
R可以是支链并且优选直链的烷基，它优选地包含1-18，特别优选1-12，并且特别优选1-6个C-原子。某些实例为甲基、乙基、正-丙基、正-丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基。特别优选的是甲基和乙基。烷基可以被取代，例如用C1-C4烷氧基，如甲氧基或乙氧基取代。取代烷基的实例为甲氧基乙基和乙氧基乙基。
R可以是具有3-8，并且优选5或6个环-碳原子的的环烷基。实例为环丙基、环丁基、环己基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。环烷基可以用C1-C4烷基或C1-C4烷氧基取代。
R可以是具有3-8，并且优选5或6个环-碳原子的的环烷基-C1-C4烷基。它可以是未取代的或用C1-C4烷基或C1-C4烷氧基取代。实例为环戊基甲基、环己基甲基、甲基环己基甲基和环己基乙基。
R可以是未取代的或用C1-C4烷基或C1-C4烷氧基取代的C6-C10芳基。实例为苯基、萘基、甲基苯基、乙基苯基和异-丙基苯基。
R可以是未取代的或用C1-C4烷基or C1-C4烷氧基取代的C6-C10芳基-C1-C4烷基。实例为苄基、甲基苄基和苯基乙基。
特别优选地的式I、II和III化合物为其中Z为氯，R1为C1-C4烷基的化合物并且特别优选异-丙基。在式I和II化合物中，R优选地为C1-C4烷基。
优选的实例包括其中Z为氯并且R1为异-丙基的式I、II和III化合物以及其中R为甲基或乙基的式I和II化合物。
特别优选的是其中Z为氯、R1为异丙基并且R为甲基或乙基的式I和II化合物。
加工步骤a)酶水解外消旋的羧酸酯是已知的并且是本领域技术人员熟悉的。当水解时，利用立体定向水解酯酶的性质，通过催化转化只水解对映异构体。这些酯酶是已知的并且可通过商业渠道获得。这些酯酶通常以催化量，例如以羧酸重量的0.001-10并且优选0.01-5％使用。反应在含水介质中进行，其中包含可保持pH值恒定的pH缓冲剂是有利的。适宜的是调节pH值至略碱性，例如在7-10，优选7.5-9的范围。含水介质可包含易与水混合的有机溶剂，特别是醇如甲醇、乙醇、正-或异-丙醇和丁醇。很多缓冲剂是已知的；磷酸盐缓冲剂是特别适宜的。该过程可在略升高的反应温度，例如室温至60℃下进行。适宜的是利用稀的碱金属和碱土金属碱，特别是氢氧化钠或氢氧化钾进行水解。该过程可消耗氢氧化物并因此确定反应终点。氢氧化物水溶液可一起或分次，例如一滴一滴地加入。
加工步骤b)为了分离未水解的式I羧酸酯，将能够溶解该酯而不与水互溶并因此容易通过形成两相系统分离的惰性有机溶剂加到该反应混合物中。适宜的溶剂是烃(戊烷、己烷、环己烷、甲基环己烷、苯、甲苯和二甲苯)，卤代烃(二氯甲烷、氯仿、四氯乙烷)，酮(丙酮、甲基异丁基酮)和醚(乙醚、正丙醚、丁醚、异-丙基甲基醚、叔丁基甲基醚、乙二醇二甲醚、四氢呋喃和二恶烷)。式I化合物可以以常规方式，例如通过洗涤并干燥有机相，蒸馏掉所使用的溶剂和需要时通过蒸馏提纯所得到的产物而从有机相中分离。得到几乎为理论收率的式I羧酸酯，其对映体纯度大于99％。
加工步骤c)2(R)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸可以以已知的方式，例如通过将所述酸或盐沉淀在适宜的介质中，或者优选通过提取羧酸而从含水碱性介质中分离。为此，首先将碱性反应残渣酸化，例如用无机酸如硫酸或盐酸酸化。然后加入可溶解酸而不与水互溶并因此容易通过形成两相系统分离的惰性有机溶剂溶剂混合物。适宜的溶剂是极性有机溶剂，特别是醚。提取后，可洗涤并干燥有机相。然后，例如通过蒸馏，需要时真空蒸馏除去溶剂。除去溶剂后剩余的残渣可不必进一步纯化即可在接下来的步骤d)中使用。得到几乎定量收率的2(R)-烷基-卤代戊-4-烯羧酸。
加工步骤d)羧酸的酯化方法通常是已知的。例如，酯化可在无机酸如盐酸或硫酸存在下用醇进行，加入水结合剂或共沸除去反应水是有利的。更适宜的是使用酯化剂如重氮烷、二烷基硫酸酯缩醛，特别是活化缩醛如N，N-二甲基氨基甲酰胺二烷基缩醛，它可以单独或与适宜的碱金属醇化物一起使用。反应可在惰性溶剂不存在或存在下进行。反应在升高的温度，例如40-150℃，优选50-100℃下进行。
加工步骤c)得到的羧酸可在酯化前进行衍化，例如形成酰卤，特别是酰氯和酰溴。卤化剂是已知的。经常使用无机卤化物如五氯化磷或亚硫酰氯。酰卤可以以已知的方式，通过在溶剂不存在或存在下与醇反应而酯化。酯化方法是放热的，因此在反应开始时冷却反应是有利的。然后，反应在升高的温度，例如40-150℃，并且优选在50-100℃下进行。
加工步骤e)加工步骤d)得到的(R)-羧酸酯不需要分离来进行外消旋化。酯化后在同一反应容器中进行外消旋化是有利的。外消旋化的方法是已知的，例如通过加热到高温度下和/或加入强碱进行。优选地，用碱金属醇化物，特别是钠或钾的醇化物作为碱。当选择醇化物的醇时，适宜的是确保它与(R)-羧酸酯酯基中的醇一致。如果制备(R)-羧酸甲酯，有利的是使用甲醇钠或甲醇钾。醇化物可以以催化量至与(R)-羧酸酯等摩尔量使用，例如0.01-1mol。如果用碱金属醇化物通过酰卤进行酯化，所确定的外消旋化的碱金属醇化物的量可在酯化过程中已经加入。在该情况下，外消旋化可以在酯化过程中已经开始发生。反应温度可以在，例如40-150℃并且优选在50-100℃范围。在指定条件下完成全部外消旋化。
分离外消旋羧酸酯的方法可以以已知的方式进行。有利的是使用先前描述的提取方法。得到收率为97％或更高的羧酸酯，加工步骤c)的(R)-羧酸定量地转化为外消旋的羧酸酯。外消旋化和酯化在同一容器中连续进行，为加工工程提供了便利。
加工步骤f)除去溶剂后得到的残渣可立即再用作加工步骤a)的粗品。使用本发明方法，可制备所需要的、具有非常高收率和高化学纯度和光学纯度的(S)羧酸酯，并且在分离过程中不可避免地存在的不需要的(R)-羧酸可转化为需要的(S)-羧酸酯。因此，所合成的外消旋的2-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯可获得全部利用，并且可完全避免处理不需要的合成废品(R)-2-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸。
下列实施例可更详细地说明本发明。
A)合成外消旋的2-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯实施例A1合成式(A) 将搅拌下的271.3ml二异丙胺和1.61叔丁基甲基醚的溶液冷却至-10℃，并用15分钟的时间加入768ml 2.5M正-己基 溶液(己烷溶液)。将该溶液在-10℃下搅拌5分钟，然后用10分钟的时间一滴一滴地加入211.2ml异戊酸甲酯。将该溶液搅拌15分钟，然后在-10℃下，用15分钟的时间加入179.6g叔丁醇钾的1，2-二甲氧基乙烷(260ml)溶液。将该反应混合物在-5℃下搅拌1小时，然后一滴一滴地加入195.3g反式-1，3-二氯丙烯。将反应混合物在-5℃下再搅拌3小时，然后在0℃下加入600ml 10N HCl水溶液。分离有机相并用叔丁基甲基醚(2×0.5l)提取水相。有机相连续用1NHCl(0.5l)和NaCl水溶液洗涤，用硫酸钠干燥并通过蒸发浓缩。通过蒸馏从残渣中得到标题化合物A的无色油状物(249.1g，79％).1H-NMR(300MHz，CDCl3，δ)0.95(m，6H)，1.90(m，1H)，2.10-2.20(m，3H)，3.35(s，3H)，5.80-6.0(m，2H)ppm。
B)制备(S)-2-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯实施例B1制备式(B) 将225g A的异丙醇(94ml)溶液加到2.35l磷酸盐缓冲液(pH7.0)中。在9.42ml(20700U)猪肝脏酯酶(Technical Grade，RocheDiagnostics)存在下，将混合物在pH 8.0和40℃下搅拌直至消耗623ml 1.0N NaOH。将反应混合物与叔丁基甲基醚在室温下混合并通过Hyflo@过滤。分离有机相并用叔丁基甲基醚(2×1l)提取水相。有机相连续用5％Na2CO3水溶液(3×0.7l)和浓盐水(1×1l)洗涤，用300g Na2SO4干燥，通过蒸发浓缩并真空干燥。通过蒸馏从残渣中得到标题化合物B的无色油状物(107.7g，47％)，ee大于99％.1H-NMR(300MHz，Cecl3，δ)0.95(m，6H)，1.90(m，1H)，2.10-2.20(m，3H)，3.35(s，3H)，5.80-6.0(m，2H)ppm。
C)分离(R)-2-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸实施例C1制备式(C) 将实施例B1所述得到和合并的碱性水相在0℃下用4N HCI(1l)酸化并用叔丁基甲基醚(3×0.7l)提取。有机相用水(0.5l)和NaCl水溶液洗涤，用硫酸钠干燥并在旋转蒸发器上浓缩。残渣(126g)与标题化合物C一致，它可作为粗品用于实施例D1和D2中。
D)消旋化2-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯实施例D1用N，N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛酯化制备A，将106g C(粗品)在搅拌下加热至70℃。在65-70℃下，用30分钟的时间一滴一滴地加入136ml N，N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛并再搅拌回流2小时。在回流温度下，用5分钟的时间一滴一滴地加入55.6ml甲醇钠(5.4M甲醇溶液)并再搅拌回流2小时。将反应溶液冷却至室温，倾泻到1l水上并用叔丁基甲基醚(2×0.5l)提取。有机相用水/NaCl水溶液(9∶1；1l)洗涤，用硫酸钠干燥并在旋转蒸发器上浓缩。
残渣110.7g(97％)与化合物A一致。通过气相色谱法(LipodexE，Macherey-Nagel)证明全部外消旋化。
实施例D2通过酰卤制备A将106g C(粗品)在搅拌下加热至60℃。在60-70℃下，用30分钟的时间一滴一滴地加入87.3ml亚硫酰氯(放出气体)并在70℃下再搅拌60分钟。在轻微的真空下(300-30mbar)蒸馏掉改良的亚硫酰氯并将所得到的残渣冷却至0℃。然后在0℃至不超过8℃的温度下，用10分钟的时间一滴一滴地加入60ml甲醇。在8-120℃下，用20分钟的时间一滴一滴地加入222ml甲醇钠(5.4M甲醇溶液)(放热反应)。将反应混合物加热回流并再搅拌7小时。将反应溶液冷却至室温，倾泻到冰水(1l)上并用叔丁基甲基醚(2×0.5l)提取。有机相用水/NaCl水溶液(9∶1；1l)洗涤，用硫酸钠干燥并在旋转蒸发器上浓缩。
残渣111.2g(97％)与化合物A一致。通过气相色谱法(LipodexE，Macherey-Nagel)证明全部外消旋化。
E)再循环化合物A实施例E1将按照实施例D1制备的化合物A与115g新化合物A如实施例B1所述进行消旋体拆分。得到相同的分离结果。然后可继续实施例Cl和D1所述的再循环。
实施例E2将按照实施例D2制备的化合物A与114g新化合物A如实施例B1所述进行消旋体拆分。得到相同的分离结果。然后可继续实施例C1和D2所述的再循环。
权利要求
1.一种通过酶水解制备2(S)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯的方法，包括步骤a)将外消旋的2-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯在酯酶存在下，在含水和碱性介质中酶水解；b)通过用有机溶剂提取分离2(S)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯；c)从含水-碱性介质中分离2(R)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸；d)酯化2(R)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸，e)接下来外消旋化形成2-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯；和f)将步骤e)得到的消旋体，需要时与新的外消旋2-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯一起返回到步骤a)中。
2.权利要求1的方法，包括具体的实例，其中2(S)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯与I一致， 其中R1为C1-C6烷基，Z为氯、溴或碘，并且OR基与羰基一起形成酯基。
3.权利要求1的方法，包括具体的实例，其中方法a)中使用的消旋体与式II一致。 其中R1为C1-C6烷基，Z为氯、溴或碘，并且OR基与羰基一起形成酯基。
4.权利要求1的方法，包括具体的实例，其中2(S)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸与III一致， 其中R1为C1-C6烷基并且Z为氯、溴或碘。
5.权利要求2-4的方法，包括具体的实例，其中Z为氯。
6.权利要求2或3的方法，包括具体的实例，其中R为C1-C18烷基。
7.权利要求6的方法，包括具体的实例，其中烷基为甲基或乙基。
8.权利要求2-4的方法，包括具体的实例，其中R1为C1-C4烷基，并且Z为氯。
9.权利要求2-4的方法，包括具体的实例，其中Z为氯，R1为异-丙基，并且R为甲基或乙基。
10.权利要求1的方法，包括具体的实例，其中加工步骤a)的酶水解用稀KOH或NaOH溶液进行。
11.权利要求1的方法，包括具体的实例，其中通过用不与水互溶的有机溶剂提取的方法进行分离。
12.权利要求1的方法，包括具体的实例，其中通过用有机溶剂提取分离2(R)-烷基-5卤代戊-4-烯羧酸，预先将反应混合物酸化。
13.权利要求1的方法，包括具体的实例，其中用酯化剂酯化2(R)-烷基-5卤代戊-4-烯羧酸，或在酯化前将羧酸转化为酰卤。
14.权利要求1的方法，包括具体的实例，其中在加工步骤d)后，在酯化后，在同一反应容器中进行外消旋化，不必分离2(R)-烷基-5-卤代戊-4-烯羧酸酯。
15.权利要求1的方法，包括具体的实例，其中在碱金属醇化物存在下，在升高的温度下进行外消旋化。
全文摘要
一种通过酶水解制备2(S)－烷基－5－卤代戊－4－烯羧酸酯的方法，包括步骤a)将外消旋的2－烷基－5－卤代戊－4－烯羧酸酯在酯酶存在下，在含水和碱性介质中酶水解；b)通过用有机溶剂提取分离2(S)－烷基－5－卤代戊－4－烯羧酸酯；c)从含水－碱性介质中分离2(R)－烷基－5－卤代戊－4－烯羧酸；d)酯化2(R)－烷基－5－卤代戊－4－烯羧酸，e)接下来外消旋化形成2－烷基－5－卤代戊－4－烯羧酸酯；和f)将步骤e)得到的消旋体，需要时与新的外消旋2－烷基－5－卤代戊－4－烯羧酸酯一起返回到步骤a)中。该方法使得不需要的R－立体异构体可转化为需要的2(S)－烷基－5－卤代戊－4－烯羧酸酯以避免合成中的废品。
文档编号C12P7/62GK1520461SQ02809952
公开日2004年8月11日 申请日期2002年4月26日 优先权日2001年5月15日
发明者S·斯图茨, P·赫罗尔德, S 斯图茨, 薅 申请人:斯皮德尔药品公司