生产环氧化物的方法

专利名称：生产环氧化物的方法
背景技术：
本申请与麦克(Merck)申请19045，19046，19046IA以及美国专利5,169,952有关。
本发明涉及合成能抑制人免疫缺陷病毒(HIV)编码蛋白酶的化合物，尤其是EPO541,168(
公开日1993年5月12日)中所公开的并被称作“化合物J”的化合物，或它们的可药用盐的新型中间体及方法。 化合物J这些化合物在预防HIV感染，治疗HIV感染以及治疗HIV引起的获得性免疫缺陷综合症(艾滋病，AIDS)的方面十分有价值。
更具体讲，本发明方法包括生产上述HIV蛋白酶抑制剂即化合物J的环氧化物中间体的制备。该方法涉及烯丙基丙酮化合物通过中间体碘代亚氨基内酯形成碘醇。然后碱诱导环化碘醇，生成环氧化物中间体。碘醇的生成具有高非对映立体选择性，并且该方法中基本不存在酰胺键水解现象。
称之为人免疫缺陷病毒(HIV)的逆转录病毒是许多复杂疾病的病原体(因子)，这些复杂疾病包括免疫系统进行性破坏(获得性免疫缺陷综合症；AIDS)和中枢及外周神经系统变性。这类病毒先前被称作LAV，HTLV-III，或ARV。逆转录病毒复制的共同特征在于，病毒编码的蛋白酶参与广泛的前体多蛋白翻译后加工，以生成病毒组装和功能所需的成熟病毒蛋白。抑制此加工过程，可以防止一般感染病毒的产生。例如，Kohl，N.E.等人在Proc.Nat’1 Acad.Sci.，85，4686(1988)中证实，遗传灭活HIV编码的蛋白酶可导致不成熟、非感染病毒颗粒产生。这些结果标明，抑制HIV蛋白酶是治疗AIDS以及预防或治疗HIV感染的一种可行的方法。
HIV核苷酸序列显示，在一开放可读框中存在逆转录酶基因〔Ratner，L.等人，Nature，313，277(1985)〕。氨基酸序列同源性提供了逆转录酶(pol)序列编码逆转录酶，核酸内切酶和HIV蛋白酶的证据〔Toh.H.等人，EMBOJ.4，1267(1985)；Power，M.D.等人，Science，231，1567(1986)；Pearl，L.H.等人，Nature，329，351(1987)〕。可由本发明的新中间体和方法所制备的最终产物化合物(包括化合物J)是HIV蛋白酶抑制剂，并公开于EPO541,168中(1993年5月12日公开)。
以前，化合物J及相关化合物的合成要通过12步步骤完成，其中使用羟基被保护的二氢化-5(S)-羟基甲基-3(2H)呋喃酮进行烷基化，并包括用含哌啶的基团取代上述烷基化呋喃酮上的醇离去基团。然后水解偶合产物，使呋喃酮开环形成含羟基酸的基团，此酸最后偶合成2(R)-羟基-1(S)-氨基-1，2-二氢化茚。该方法见EPO541,168中所述。冗长的路线(12步)使得该方法费时并使劳动强度增大，此外该方法还需要使用大量昂贵试剂和昂贵的原材料。因此需要提供需要较少反应步骤和/或更有效反应试剂的路线，以获得所希望的既经济又省时的优点。
已知烯属叔酰胺A发生碘内酰胺化作用时，伴随有随后的带电荷碘代亚氨基内酰胺B中间体的水解，得到碘内酯C，成为唯一分离的产物(反应路线α)。参见Tamaru，Y.等人，J.Am.Chem.Soc.，106，1079-1085(1984)；Trost，B.M.等人编辑的Comprehensive OrganicSynthesis；Selectivity，Strategy，& Efficiency in Modern OrganicChemistry，Volume4，Pergamon Press，New York 1991，p.398-421。在此方法中，众所周知，能发生十分有效的由2位至4位手性转移，以高非对映立体选择性得到2，4-顺式产物(由相应的羟基-酸D表示)。反应路线α 在另一已知方法中，丙酮化合物与(S)-甲苯磺酸缩水甘油酯在强碱LHMDS存在下反应，生成环氧化物(见反应路线β)。由于原料(S)-甲苯磺酸缩水甘油酯和产物均为环氧化物，故丙酮化合物阴离子也与产物环氧化合物反应；因此，除形成产物环氧化物(产率71％)之外，随后还形成约20％双加成副产物。用MeOH结晶后，需要另外用MTBE重结晶，以得到无二聚体的环氧化物；因此按丙酮化合物计，总分离产率在56-61％范围内。双亲核加成产物的形成是使用亲电试剂甲苯碘酸缩水甘油酯的固有问题。(S)-甲苯磺酸缩水甘油酯还是目前合成化合物J的最昂贵原料。应路线β 对于所要的2(R)产物而言，已知丙酮化合物中间体的烯醇锂与亲电试剂的反应，可以以很高的选择性和高产率发生。参见Askin，D.等人，J.Org.Chem.，57，2771-2773(1992)；Askin，D.等人，Tetrahedron Lett.，35，673-676(1994)。大家还已知，卤代醇衍生物能完全转化成化合物J所需的环氧化物中间体。然而，出乎意料的是，在本发明的反应条件下，可导致碘代醇能以优良的产率，按丙酮化合物中间体计，总产率超过70％的产率分离出。
发明概述本发明公开了合成式I环氧化合物的方法 该方法包括由烯丙基丙酮化合物反应物形成卤代醇的第一步，随后为碱诱导环化步骤。附加的第一步包括丙酮化合物形成烯丙基丙酮化合物的烯丙基化作用。产物用作合成肾素或HIV蛋白酶或其它蛋白酶的抑制剂的中间体。
缩写词符号 保护基BOC(Boc) 叔丁氧羰基CBZ(Cbz) 苄氧羰基(苄酯基)TBS(TBDMS)叔丁基二甲基甲硅烷基符号 活性基团Ts或tosyl或tosylate 对-甲苯磺酰基Ns或nosyl或nosylate 3-硝基苯磺酰基Tf或trifyl或triflate 三氟甲磺酰基Ms或mesyl或mesylate 甲磺酰基符号 偶合试剂BOP试剂 六氟磷酸苯并三唑-1-基氧基三(二甲氨基)鏻BOP-C1双(2-氧代-3-噁唑啉基(次磷酰氯)EDC 1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐其它BOC-ON 2-(叔丁羰氧基亚氨基)-2-苯基乙腈(BOC)2O(BOC2O或Boc2O) 二碳酸二叔丁酯n-Bu4N+F-四丁基氟化铵nBuLi(n-Buli)正丁基锂(S)-CSA (1S)-(+)-10-樟脑磺酸DABCO二氮杂二环辛烷DBN 二氮杂二环壬烷DBU 二氮杂二环十一烷DI 去离子的DIEA或DIPEA 二异丙基乙胺DMA 二甲基乙酰胺DMAP 二甲氨基吡啶DME 二甲氧基乙烷DMF 二甲基甲酰胺DMPU 二甲基四氢嘧啶酮DMSO 二甲亚砜Et3N三乙胺EtOAc乙酸乙酯h小时IPA 2-丙醇KF 费歇尔水滴定LDA 二异丙基氮化锂LHMDS六甲基二硅基叠氮化锂L-PGA(L)-焦谷氨酸MeCN 乙腈MTBE 甲基叔丁基醚NMP N-甲基吡咯烷酮r.t. 室温TFA 三氟乙酸TG 热重量分析法加热损失THF 四氟呋喃TLC 薄层色谱TMEDA 四甲基乙二胺TMU 四甲基脲发明的详细描述本发明方法用下述反应路线图解说明。
反应路线γ
上述反应路线包括三步，首先烯丙基化丙酮化合物，继之形成卤醇， 然后碱诱导环化，形成产物环氧化物。
在本发明中，合成式I环氧化物的方法， 包括下列步骤(a)在约-40℃到约100℃的温度范围内，使一当量式II烯丙基丙酮化合物 与约一至二当量卤化剂在混有弱碱水溶液的溶剂中接触，生成式III卤代醇 和(b)在溶剂或溶剂混合物中加入碱诱发式I环氧化物的生成。始于丙酮化合物为反应物时，本发明合成式I环氧化物的方法， 包括下述步骤(a)在强碱存在下，使一当量下述丙酮化合物， 与约一当量烯丙基卤化物反应，得到式II烯丙基丙酮化合物 (b)在约-40℃到约100℃的温度范围内，在混有弱碱水溶液的溶剂中，使上步产物与一至二当量卤化剂混合，生成式III卤代醇， 和(c)在溶剂或溶剂混合物中加碱，诱发上步式III卤代醇形成式I环氧化物。
在制备反应路线γ中的烯丙基丙酮化合物时，优选的烯丙基化试剂包括烯丙基卤，如烯丙基氯，烯丙基溴或烯丙基碘，以及其它烯丙基亲电试剂如甲磺酸烯丙酯或在过渡金属催化剂存在下的烯丙基酯。最优选的烯丙化剂包括烯丙基卤，如烯丙基氯，烯丙基溴，和烯丙基碘。
对于此烯丙基化反应，优选的碱为强碱，并且包括氨化物碱如胺的锂，钠，钾或镁盐，这里的胺如二乙胺，二异丙胺，二环己胺，哌啶，吡咯烷，或双(三甲硅基)胺；烷基金属如C1-6烷基锂，象正-，异-，仲-，及叔-丁基锂，甲基，乙基，或芳基锂如苯基锂；格氏试剂如甲基-，乙基-，丙基-，或丁基卤化镁；醇盐，如锂，钠，钾或镁的甲醇盐，乙醇盐，异丙醇盐，叔丁醇盐，叔戊醇盐。
在烯丙基化反应中，最优选的碱为六甲基二硅基叠氮化锂(LHMDS)。
同样在烯丙基化反应中，优选的溶剂包括醚类溶剂，如THF，DMF，MTBE，乙醚，二甘醇二甲醚，或二丁醚；烃类溶剂，如戊烷，己烷，庚烷，苯，甲苯或乙基苯；或其它与碱和有机金属试剂相容的溶剂，如DMSO，DMPU，NMP，TMU，TMEDA，和冠醚；并且包括这些溶剂的混合物。
烯丙基化作用的最优选溶剂为适合烯丙基化作用的醚类溶剂，如THF，DME，和MTBE。
烯丙基化作用的优选温度为-78℃至+30℃。反应温度保持时间至少持续15分钟，典型的多至3小时。
为了形成卤代醇，优选的卤化剂包括卤素，卤间化合物，卤鎓盐，或次卤酸盐或酯，卤氧盐或卤氧酸(oxyhalogen salts or acids)，卤代-酰胺，卤代脲，卤代-氨基甲酸酯，卤代-磺酰胺，卤代-胺，或其它卤代氮化合物，或它们与卤化物盐或相转移催化剂或与这两类物质的结合物。优选的卤化剂为次卤酸盐或酯，卤代酰胺，卤代脲，卤代氨基甲酸酯，卤代磺酰胺，卤代胺，或其它卤代氮化合物如N-碘丁二酰亚胺，混有碘化物盐的N-溴丁二酰亚胺，或混有碘化物盐的N-氯丁二酰亚胺。最优选的卤化剂为N-碘丁二酰亚胺，与碘化盐化合的N-溴丁二酰亚胺，或与碘化物盐化合的N-氯丁二酰亚胺。
适合卤代醇形成的反应条件为在普通有机溶剂中含有弱碱或水的溶液，悬浮液，或其它两相体系，这里的碱如碳酸氢钠，碳酸钙，氢氧化镁，碱性氧化铝，中性氧化铝，乙酸钠，磷酸氢二钠，磷酸氢二钾，氟化钾或其它盐。优选的反应条件是使用弱碱如碳酸氢钠，碱式氧化铝，氟化钾，或水。最优选的反应条件是使用碱式氧化铝，或碳酸氢钠。溶剂必须与此反应条件相容，并且包括醚，芳烃氯化烃，酯，醇，MeCN，DMF，DMPU，或酮类。优选氯化烃，醚和酯。最优选二氯甲烷，IPAC，EtOAc，DME，和MTBE。温度范围在约-40℃和约100℃之间，但优选在约0和约35℃之间。反应温度保持持续至少10分钟，并且一般在约48小时之前停止反应。
碱诱导环化形成环氧化物过程通过用碱处理卤代醇而完成。对于这种环化作用，优选的碱包括锂，钠，钾，镁，钙，或四烷基铵的氢氧化物和氧化物；醇盐如锂，钠，钾，镁，和四烷基铵的甲醇盐，乙醇盐，正-和异-丙醇盐，正-，异-，仲-和叔-丁醇盐。其它合适的碱包括叔胺和阻胺如三乙胺，DIEA，DBU，DBN，DABCO，甲基吗啉，二异丙胺，二环己胺，双-(三甲硅基)胺或四甲基哌啶以及它们的金属氨化物。最优选的碱为锂，钠，钾，或四烷基胺的氢氧化物；醇盐如锂，钠和钾的甲醇盐，乙醇盐，异-丙醇盐，或叔丁醇盐；或叔胺如DIEA。碱金属氢氧化物是指LiOH，KOH或NaOH或它们的混合物。
同样对于碱诱导的环化作用，优选的溶剂为醚，酯，烃，芳烃溶剂，氯化烃，酮，水，醇，DMSO，MECN，DMF，或DMPU，或其它极性溶剂，或它们的混合物。最优选的溶剂为醚，酯，醇，或极性非质子传递溶剂。
碱诱导环化作用在约-40℃和约100℃的范围内进行。反应温度至少保持持续约10分钟，并且一般在约48小时之前停止反应。
在本发明的方法中，除上述溶剂之外，还可使用各种溶剂。烃类溶剂包括戊烷，己烷，庚烷，环己烷，甲基-环己烷，苯，甲苯和二甲苯。用作溶剂的芳烃包括苯，甲苯，二甲苯和乙基苯。用作溶剂的氯化烃包括二氯甲烷，氯仿，四氯化碳，二氯乙烷，三氯乙烷，四氯乙烷，三氯乙烯，四氯乙烯，氯苯和二氯苯。用作溶剂的醚有乙醚，二丁醚，四氢呋喃，二甲氧基乙烷，二乙氧基乙烷，和MTBE。用作溶剂的酯有乙酸乙酯，IPAC，和乙酸乙氧基乙酯。用作溶剂的酮包括丙酮，MEK和MIBK。用作溶剂的醇包括甲醇，乙醇，丙醇，异丙醇，丁醇，和甲氧基乙醇。用作溶剂的极性非质子传递溶剂包括DMF，DMA，DMSO，DMPU，TMU，NMP和乙腈。用作溶剂的叔胺包括三乙胺，二异丙基乙胺，吡啶，DABCO，DBU，DBN，五甲基哌啶，和DMAP。
在本发明的一个实施方案中，合成式I环氧化物的方法包括下列步骤 (a)在约-40℃到约100℃的温度范围内，在混有弱碱水溶液的溶剂中，使一当量式II烯丙基丙酮化合物， 与约一至二当量卤化剂接触，生成下述式III卤代醇， 所述卤化剂选自N-碘代丁二酰亚胺，N-溴丁二酰亚胺或N-氯丁二酰亚胺，后两种卤化剂可与碘化物盐一起使用，所述溶剂选自二氯甲烷，IPAC，EtOAc，DME和MTBE，所述弱碱选自碱性氧化铝或碳酸氢钠，和(b)在水中加入碱，诱发上步式III卤代醇形成式I环氧化物，所述碱选自包含氢氧化锂，氢氧化钠，氢氧化锂，氢氧化四烷基铵；锂，钠或钾的任何C1-4醇盐，以及DIEA。
在本发明使用丙酮化合物反应物的另一方案中，本发明合成式I环氧化物的方法， 包括下列步骤(a)使一当量下述丙酮化合物 与约一当量烯丙基卤在强碱存在下反应，所述烯丙基卤选自烯丙基氯，烯丙基溴和烯丙基碘，得到式II烯丙基丙酮化合物， (b)在约-40℃到约100℃的温度范围内，使上步所制产物与约一至二当量卤化剂在混有弱碱水溶液的溶剂中混合，生成式III卤代醇， 所述卤化剂选自以下基团包括N-碘丁二酰亚胺，N-溴丁二酰亚胺或N-氯丁二酰亚胺，其中后两种卤化剂可与碘化物盐一起使用，所述溶剂选自以下基团包括二氯甲烷，IPAC，EtOAc，DME和MTBE，所述弱碱选自碱性氧化铝或碳酸氢钠，和(c)在水中加入碱，诱发上步式III卤代醇形成式I环氧化物，所述碱选自以下基团包括氢氧化锂，氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化四烷基铵；锂，钠或钾的任何C1-4醇盐；和DIEA。
在本发明的再一实施方案中，合成式I环氧化物的方法， 包括下述步骤(a)室温下，使一当量式II烯丙基丙酮化合物 (其中所述烯丙基丙酮化合物溶在乙酸异丙酯内)与约一至二当量N-碘丁二酰亚胺在约0.5M碳酸氢钠水溶液中接触，生成式III碘醇，和 (b)在水中加入碱金属氢氧化物，诱发上步式III碘醇形成式I环氧化物。
在本发明的另一实施方案中，合成式I环氧化物的方法， 包括下列步骤(a)使一当量下述丙酮化合物， (其中所述丙酮化合物溶在醚类溶剂内)，与约一当量烯丙基溴和约一当量约1.0-2.0M六甲基二硅基叠氮化锂(溶在醚类溶剂中)反应，得到式II烯丙基丙酮化合物， (b)室温下，使上步产物与约一至二当量N-碘丁二酰亚胺在约0.5M碳酸氢钠水溶液中混合，生成式III碘醇，和 (c)在水中加入碱金属氢氧化物，诱发上步式III碘醇形成式I环氧化物。
本发明的方法及中间体可用于制备最终产物化合物，后者用于抑制HIV蛋白酶，预防或治疗人免疫缺陷病毒(HIV)引起的感染以及治疗随之发生的病理学疾病例如AIDS。所述治疗AIDS或预防或治疗由HIV引起的感染包括(但不限于)治疗各种HIV感染的疾病AIDS，ARC(艾滋病相关综合症)，包括有症状和无症状的，以及实际感染了HIV或可能感染了HIV。例如，在怀疑过去通过例如输血，器官移植，体液交换，叮咬，意外针刺，或在外科手术过程中沾染了病人的血液而感染了HIV之后，可用由本发明的方法和中间体所制的最终产物治疗由HIV引起的HIV感染。
最终产物HIV蛋白酶抑制剂还可用于抗病毒化合物筛选试验的准备及实施。例如，最终产物可用于分离酶突变体，它是一种筛选更有效抗病毒化合物的极好工具。另外，这类化合物还可用于例如通过竞争抑制作用确定或测定其它抗病毒剂与HIV蛋白酶的结合部位。因此，由本发明的方法和中间体所制备的最终产物化合物是可出售的用于这些目的的具有商业价值的产品。
可由本发明的中间体及方法所制得的中间体见EPO 541,164中所公开。此HIV蛋白酶抑制剂可以以药物组合物形式对需要此种治疗的病人施用，所述的药物组合物包括药物载体和治疗有效量的上述化合物或其可药用盐。EPO 541,164公开了此化合物的合适的药物制剂，给药途径，盐的形式及剂量。
本发明化合物可能具有不对称中心，并且可以以外消旋物，外消旋混合物以及单一的非对映体或对映体形式存在，并且所有这些异构体形式均包括在本发明范围内。
当任何变量(如芳基，杂环，R，R1，R2，n，X等)在任何结构(成分)中的存在超过一次时，每一处的定义独立于其它每一处的定义。还有，只有当各取代基和/或变量的组合能够得到稳定化合物，这种组合形式才是允许的。
除已说明的之外，本文中所用的“烷基”是指具有指定碳原子数的支链-和直链饱和脂族烃基(Me指甲基，Et指乙基，Pr指丙基，Bu指丁基；t-Bu指叔丁基)；“卤素”是指氟，氯，溴和碘。本文中所用的“芳基”是指苯基(Ph)或萘基。
以下详细说明了采用本发明新方法的代表性实验方法。这些方法仅仅是示范性的，不应当认作是对本发明新方法的限制。
实施例1丙酮化合物转化成烯丙基丙酮化合物 丙酮化合物32.1g烯丙基溴 12.70g1.0M六甲基二硅基叠氮化锂(LHMDS)的THF溶液 105ml四氢呋喃(THF) 200ml在1000ml配有滴液漏斗的三口烧瓶内，将丙酮化合物溶于200mlTHF中并鼓入氮气脱空气20分钟。该混合物冷却至-25℃，通过已称重的注射器加入烯丙基溴。氮气压下通过套管将LHMDS转至滴液漏斗内。20分钟内，使LHMDS缓慢滴加到磁力搅拌的反应混合物中。当冷却浴为-30℃时，反应混合物的内温达到-14℃。混合物在-20至-15℃陈化30分钟。加水(100ml)和IPAC(100ml)且将温度升至5℃。下层水相弃之并将有机相用100ml 0.2M混在3％NaCl水溶液的HCl，30ml盐水，以及30ml 0.5M碳酸氢钠洗涤。蒸发(55℃，100托)有机相至油状物，再加入40ml IPAC，并将混合物再次蒸发至油状物。这时，粗烯丙基丙酮化合物可直接用于下步，或者通过用30∶1己烷-IPAC或30∶1甲基环己烷-IPAC重结晶纯化，以87％产率得到白色晶状固体烯丙基丙酮化合物。烯丙基丙酮化合物的主要旋转异构体的13CNMR(62.5MHz)171.0140.4140.2134.8129.6128.6128.2127.1126.6125.6124.0117.996.8 78.965.6 47.5 38.638.0 36.1 26.6 24.1ppm实施例2用NIS转化烯丙基丙酮化合物成为碘醇并环化成环氧化物 烯丙基丙酮化合物(上面所制的粗产物)约0.1molN-碘丁二酰亚胺(NIS) 29.24g碳酸氢钠水溶液(0.5M)350ml乙酸异丙酯(IPAC)300ml将粗烯丙基丙酮化合物溶于IPAC内并与碳酸氢钠水溶液和NIS-同搅拌17h。加入亚硫酸氢钠水溶液(38-40％)并分离出上层有机相。有机相用300ml水和2×100ml盐水洗涤。这里，粗碘醇的IPAC溶液可以直接用于下步反应，或者将此溶液蒸发并用甲基环己烷-IPAC结晶，得到浅黄色结晶固体碘醇，13C NMR，m.p.旋光(rotation)。碘醇(上面所制的IPAC溶液)约0.1mol氢氧化锂-水合物 50g水200ml碘醇的主要旋转异构体的13C NMR(62.5MHz)172.2140.6140.4139.3129.5128.8128.2127.2126.8125.7124.0 96.979.1 68.7 65.8 43.740.6 39.0 36.2 26.524.3 16.3ppm实施例3利用NCS/NaI转化烯丙基丙酮化合物成为碘醇并环化成环氧化物将溶在IPAC中的碘醇与氢氧化锂在水中于25-30℃搅拌3h。上层有机相用200ml水和200ml盐水洗涤，用约2g硫酸镁干燥。过滤IPAC溶液并蒸发(50-60℃，100托)减少至约50ml，此时环氧化物开始结晶。使混合物在30分钟内冷却至25℃并在30分钟内搅拌下以每批10ml分批加入75ml甲基环己烷。混合物陈化1小时，滤出结晶并用2×20ml甲基环己烷洗涤，干燥，得到24.10g(64％)环氧化物，为白色结晶，纯度99.9A％(HPLC检测)。将母液和洗涤液蒸发至油状并溶于40ml IPAC。溶液在25℃用10g Darco G60碳处理2h，通过Solkafloc垫过滤。滤液蒸发至约20ml，加入40ml甲基环己烷。滤出结晶环氧化物并用2×10ml甲基环己烷洗涤，又得到另外4.96g(13％)环氧化物，纯度96.2A％(HPLC检测)。碘醇向环氧化物的转化也可通过下述方式完成向碘醇(505mg，1.0mmol)的IPAC(2-3ml)溶液中加入1.7M叔丁醇钾的THF溶液(0.70ml，1.2mmol)或者5M氢氧化钾甲醇溶液(0.24ml，1.2mmol)或DIEA(155mg，1.2mmol)，随后用2×2ml水洗涤并用甲基环己烷-IPAC结晶。烯丙基丙酮化合物 26.15gN-氯丁二酰亚胺(NCS) 22.7g碘化钠25.5g碳酸氢钠水溶液(0.5M) 350ml乙酸异丙酯(IPAC) 300ml将NCS和碘化钠一同在200ml水中搅拌20分钟。混合物变成深棕色，然后立即分离出黑色固体。将固体溶解并通过进一步陈化而褪色成清亮黄色溶液。粗烯丙基丙酮化合物溶于IPAC中并与碳酸氢钠水溶液和上面所制的清亮黄色溶液一同搅拌17h。加入亚硫酸氢钠(38-40％)水溶液，分出上层有机相。有机相用300ml水和2×100ml盐水洗涤。这里，粗碘醇IPAC溶液可直接用于下步反应，或者将此溶液蒸发并用甲基环己烷-IPAC结晶，得浅黄色结晶固体碘醇。
实施例4酰胺1的制备 将(-)-顺式-1-氨基-1，2-二氢化茚-2-醇(884g，5.93mol)在17.8L无水THF(KF＝55mg/ml)(KF代表水的费歇尔滴定值)和三乙胺(868ml，6.22mol)中的溶液在配有热电偶探头，机械搅拌器，以及氮气入口接管和鼓泡器的50L圆底烧瓶中冷却至15℃。然后在75分钟内加入3-苯基丙酰氯(1000g，5.93mol)，此期间用冰-水冷却浴冷却维持内温在14-24℃之间。加完之后，混合物在18至20℃陈化30分钟并通过HPLC分析检查(-)-顺式-1-氨基-1，2-二氢化茚-2-醇的消失。
反应进程通过高效液相色谱(HPLC)分析监测25cm DupontC8-RX柱，60∶40乙腈/10mM(KH2PO4/K2HPO4)，1.0ml/min，进样体积＝20ml，检测＝200nm，样品制备＝500X稀释。近似保留时间
保留时间(分)成分6.3 顺式-氨基-1，2-二氢化茚醇反应物用对-甲苯磺酸吡啶鎓(241g，0.96mol，0.16当量)处理并搅拌10分钟(在用等量体积水稀释1ml样液之后，混合物的pH值在4.3-4.6之间)。然后，加入2-甲氧基丙烯(1.27L，13.24mol，2.2当量)并将反应物加热到38-40℃反应2小时。冷却反应混合物至20℃并用乙酸乙酯(12L)和5％NaHCO3水溶液(10L)分配。搅拌混合物并分层，乙酸乙酯提取液用5％NaHCO3水溶液(10L)和水(4L)洗涤。乙酸乙酯提取液通过常压蒸馏干燥并将溶剂换成环己烷(总体积～30L)。在蒸馏和浓缩末尾(剩下乙酸乙酯提取液的20体积％)，使热环己烷溶液缓慢冷却至25℃，以结晶出产物。所得到的浆状物进一步冷却到10℃并陈化1h。过滤分离产物，并用冷(10℃)环己烷(2×800ml)洗涤湿滤饼。洗涤后的滤饼在40℃于真空(26″Hg柱)下干燥，得到1.65kg丙酮化合物1(86.4％，HPLC98面积％)，1H NMR(300.13MHz，CDCl3，主要旋转异构体)δ7.36-7.14(m，9H)，5.03(d，J＝4.4，1H)，4.66(m，1H)3.15(m，2H)，3.06(brs，2H)，2.97(m，2H)，1.62(s，3H)，1.37(s，3H)；13C NMR(75.5MHz，CDCl3，主要旋转异构体)δc168.8，140.9，140.8，140.6，128.6，128.5，128.4，127.1，126.3，125.8，124.1，96.5，78.6，65.9，38.4，36.2，31.9，26.5，24.1.元素分析C21H23NO2计算值C，78.47；H，7.21；N，4.36。实测值C，78.65；H，7.24；N，4.40。
实施例5环氧化物3的制备(甲苯磺酸酯法)
将丙酮化合物1(1000g，3.11mol)和2(S)-甲苯磺酸缩水甘油酯2(853g，3.74mol，1.2当量)的15.6L THF(KF＝22mg/ml)溶液在配有热电偶，机械搅拌器，滴液漏斗和氮气入口接管的50L 4-颈圆底烧瓶中通过真空-氮清洗方法脱气3次并冷至-56℃。然后，在2小时内加入六甲基二硅基叠氮化锂(LiN[(CH3)3Si]2)(2.6L，1.38M，1.15当量)，此期间保持内温在-50至-45℃之间。反应混合物在-45至-40℃搅拌1h，然后使之在1h内温热至-25℃。混合物在-25至-22℃之间搅拌4h(或者搅拌至原料丙酮化合物只有3.0面积％为止)。
反应进程通过HPLC分析监测25cm×4.6nm Zorbax Silica柱，含20％乙酸乙酯的己烷，2.0ml/min，进样体积＝20ml，检测＝254nm，样品制备＝100X稀释。近似保留时间保留时间(min)成分5.5 酰胺16.5 甲苯磺酸缩水甘油酯213.5 环氧化物3反应混合物在-15℃用DI水(6.7L)中止反应并用乙酸乙酯(10L)分配。搅拌混合物并分离各层。乙酸乙酯提取液用1％NaHCO3水溶液(5L)和饱和NaCl溶液(0.5L)的混合物洗涤。真空(28″Hg柱)浓缩乙酸乙酯提取液(28.3L)并再加入另外的乙酸乙酯，以完成溶剂向乙酸乙酯的转换(最终体积＝11.7L)。乙酸乙酯浓缩液进一步将溶剂转换成MeOH以结晶出产物，并浓缩至最终体积3.2L。残留的乙酸乙酯溶剂通过加入10L甲醇而除去，并收集10L馏出液。所得到的浆状物在22℃搅拌1h，然后冷却至5℃并陈化0.5h。过滤分离产物，湿滤饼用冷甲醇(2×250ml)洗涤。湿滤饼在25℃真空(26″Hg柱)下干燥，得到727g环氧化物3(61.2％，主要环氧化物的HPLC98.7面积％)。
13C NMR(300MHz，CDCl3)δ171.1，140.6，140.5，139.6，129.6，128.8，128.2，127.2，126.8，125.6，124.1，96.8，79.2，65.8，50.0，48.0，44.8，39.2，37.4，36.2，26.6，24.1.
实施例6倒数第二个化合物6的制备 将2(S)-叔丁基氨基甲酰基-4-N-Boc-哌嗪4(1950g，6.83mol，＞99.5％ee)(ee＝对映体过量)和环氧化物3(2456g，97.52.54S/R环氧化合物混合物，6.51mol)的异丙醇(2-丙醇，18.6L)浆状液在72L具有四个入口管的圆底烧瓶中加热回流(内温为84-85℃)，其中所述烧瓶装配有机械搅拌器，回流冷凝器，蒸汽浴，聚四氟乙烯涂层热电偶和氮气入口管。40分钟后，得到均相溶液。混合物加热回流28h。
回流过程中内温为84-85℃。反应进程通过HPLC分析监测25cmDupont C8-RX柱，60∶40乙腈/10mM(KH2PO4/K2HPO4)，1.0ml/min.，检测＝220nm，样品制备＝2μL，反应混合物用乙腈稀释至1ml。近似保留时间保留时间(min) 成分4.8 哌嗪48.9 环氧化物315.2 偶合产物528h后，剩余的环氧化物3和偶合产物5分别为1.5面积％和91-93面积％(HPLC分析)。混合物冷却至0至5℃，并在保持温度低于15℃下加入20.9L 6N HCl。加完之后，温热混合物至22℃。此时注意到有气体放出(异丁烯)。混合物在20至22℃下陈化6h。
反应进程通过HPLC分析监测条件同上。近似保留时间保留时间(min) 成分7.0顺式-氨基-1，2-二氢茚醇11.9 倒数第二个化合物615.1 偶合产物5冷却混合物至0℃，缓慢加入7.5L 50％NaOH以调节混合物的pH值至pH＝11.6，加入期间保持温度低于25℃。混合物用乙酸乙酯(40L)和水(3L)分配。搅拌混合物并分离各层。减压(29″Hg柱)浓缩有机相(60L)并将溶剂转换成DMF，并浓缩至10.5L最终体积(KF＝1.8mg/ml)。HPLC测定乙酸乙酯中的6的产率为86.5％。溶在DMF中的倒数第二个化合物6可直接用于下步反应而不用进一步纯化。对于分离出的613C NMR(75.4MHz，CDCl3)δ175.2，170.5，140.8，140.5，139.9，129.1，128.5，127.9，126.8，126.5，125.2，124.2，73.0，66.0，64.8，62.2，57.5，49.5，47.9，46.4，45.3，39.6，39.3，38.2，28.9.
实施例7化合物J的一水合物的制备 向前步6的DMF溶液(10.5L，KF＝10mg/ml)中加入8L分子筛干燥的DMF(KF.(30mg/L)，在30″Hg柱下，用蒸汽浴加热混合物以蒸去大部分水和/或任何残留的异丙醇或乙酸乙酯溶剂。最终浓缩液体积为13.5L(KF＝1.8mg/ml)，然后向25℃的溶液中加入三乙胺(2.86L，20.51mol)，继之加入3-吡啶甲基氯盐酸盐(96％，1287g，7.84mol)。所形成的浆状物加热至68℃。
反应进程采用与前步相同的条件HPLC分析跟踪。近似保留时间保留时间(min) 成分2.7 DMF4.2 3-吡啶甲基氯4.8 化合物J9.1 倒数第二个化合物6混合物在68℃陈化至残留倒数第二个化合物6＜0.3面积％(HPLC分析)。
混合物在68℃搅拌4h，然后冷却至25℃，用乙酸乙酯(80ml)及含24L饱和NaHCO3水溶液和蒸馏水(14L)的混合物分配。混合物在55℃搅拌并分离各层。乙酸乙酯层在55℃用水(20L)洗涤三次。大气压下浓缩洗涤后的乙酸乙酯层至30L最终釜体积。在大气浓缩结束时，而热溶液中加入水(560ml)并将混合物冷却至55℃，用化合物J一水合物引晶。冷却混合物至4℃并过滤收集产物。产物用冷乙酸乙酯(2×3L)洗涤，并于25℃密封真空下(house vacuum)干燥，得2905g(70.7％)化合物J一水合物，为白色固体。
实施例82-叔丁基氨基甲酰基吡嗪9 2-吡嗪羧酸(8) 3.35kg(27mol)草酰氯 3.46kg(27.2mol)叔丁胺(KF＝460μg/ml) 9.36L(89mol)EtOAc(KF＝56μg/ml)27LDMF120mL1-丙酮 30L氮气氛下，在配有机械搅拌装置的72L 3-颈烧瓶中，将羧酸8悬浮于27L EtOAc和120ml DMF内，并将此悬浮液冷却至2℃。加入草酰氯，维持温度在5和8℃之间。
草酰氯在5h内加完。在放热加入期间，逸出CO和CO2。所形成的HCl大部分继续处在溶液中。出现沉淀，可能是吡嗪酰氯的HCl盐。通过用叔丁胺中止反应的无水样品，检测酰卤的形成。酰卤形成完成时仍有＜0.7％酸8存在。
检测酰氯形成的完成是重要的，这是由于反应不完全会导致双-叔丁基草酰胺杂质的形成。
反应可通过HPLC监测25cm Dupont Zorbax RXC8柱，流量1ml/min并且在250nm处检测；线性梯度从98％0.1％H3PO4水溶液和2％CH3CN至30分钟时的50％H3PO4水溶液和50％CH3CN。保留时间酸8＝10.7min，酰胺9＝28.1min。
反应混合物在5℃陈化1h。冷却所形成的浆状液至0℃，以保持内温低于20℃的速率加入叔丁胺。
加入过程需要6h，因为反应是放出大量的热。从反应中清除出少量生成的叔丁胺盐酸盐松散白色固体。
混合物在18℃再陈化30分钟。过滤除去沉淀的铵盐。滤饼用12LEtOAc洗涤。合并的有机相用6L3％NaHCO3和2×2L饱和NaCl水溶液洗涤。有机相用200g Darco G60碳处理并通过Solka Flok过滤，滤饼用4L EtOAc洗涤。
碳处理能有效地脱去产物中的某些紫色。
在10mbar压力下浓缩9的EtOAc溶液至原体积的25％。加入30L 1-丙醇，继续蒸馏至最终体积达到20L为止。
此时，EtOAc量低于1H NMR(＜1％)的检测极限。此改变溶剂的内温＜30℃。3的1-丙醇/EtOAc溶液在大气压下稳定回流数天。
蒸发等分试样，得到褐色固体，m.p.87-88℃，13C NMR(75MHz，CDCl3，ppm)168.1，146.8，145.0，143.8，142.1，51.0，28.5。
实施例9外消旋-2-叔丁基氨基甲酰基哌嗪 物料吡嗪-2-叔丁基甲酰胺92.4kg(13.4mol)的1-丙醇(12L)溶液，20％Pd(OH)2/C 16wt.％水144g。
吡嗪-2-叔丁基甲酰胺9/1-丙醇溶液置于5加仑高压釜内。加入催化剂并将混合物在65℃于40psi(3atm)H2下氢化。
24h后，反应吸收了理论量氢气且GC表明9＜1％。冷却混合物，用N2吹除并通过Solka Floc过滤除去催化剂。催化剂用2L温热1-丙醇洗涤。
人们已发现，在滤饼洗涤过程中，使用温热1-丙醇能改进过滤并降低产物在滤饼中的损失。
反应采用GC监测30m Megabore柱，以10℃/min从100℃升至160℃，保留5min，然后以10℃/min升温至250℃，保留时间9＝7.0min，10＝9.4min。反应也可利用TLC监测使用EtOAc/MeOH(50∶50)作为溶剂，茚三酮作为显色剂。
蒸发等分试样表明，酰胺化作用和氢化作用的总产率为88％且10的浓度为133g/L。
蒸发等分试样，得10，为白色固体，m.p.150-151℃；13C NMR(75MHz，D2O，ppm)173.5，59.8，52.0，48.7，45.0，44.8，28.7。
实施例10(S)-2-叔丁基氨基甲酰基哌嗪＝(S)-樟脑磺酸盐(S)-11 物料外消旋-2-叔丁基氨基甲酰基哌嗪104.10kg(22.12mol)的1-丙醇溶液 在25.5kg溶液中(S)-(+)-10-樟脑磺酸10.0kg(43.2mol)1-丙醇 12L乙腈 39L水 2.4L胺10的1-丙醇溶液置于100L烧瓶内，烧瓶具有附加间歇式浓缩器。溶液在10mbar及温度＜25℃下浓缩至约12L体积。
此时产物已从溶液中沉淀出，但当混合物加热至50℃时，产物又溶解回溶液内。
分析均匀等分试样表明，10的浓度为341g/L。此浓度采用HPLC测定25cm Dupont Zorbax RXC8柱，流速1.5ml/min，检测波长214nm，恒组成洗脱液(98/2)CH3CN/0.1 H3PO4水溶液。10的保留时间2.5min。
加入乙腈(39L)和水(2.4L)，得到清亮，稍带棕色的溶液。
利用KF滴定法测定含水量并通过1H NMR积分测定CH3CN/1-丙醇之比，结果表明CH3CN/1-丙醇/H2O之比为26/8/1.6。在溶液中的浓度为72.2g/L。
在20℃，将(S)-10-樟脑磺酸在30分钟内分四批加入。加入CSA之后温度升至40℃。数分钟之后有厚白色沉淀形成。白色浆状液加热至76℃，使所有固体都溶解，然后在8h内使稍带棕色溶液冷却至21℃。
产物在62℃沉淀。无需在21℃陈化而直接过滤产物，并将滤饼用5L CH3CN/1-丙醇/H2O＝26/8/1.6溶剂混合物洗涤。产物在N2抽吸下于真空烘箱内35℃下干燥，得到5.6kg(39％)11，为白色结晶固体，m.p.288-290℃(分解)，[α]D25＝18.9°(c＝0.37，H2O).13C NMR(75MHz，D2O，ppm)222.0，164.0，59.3，54.9，53.3，49.0，48.1，43.6，43.5，43.1，40.6，40.4，28.5，27.2，25.4，19.9，19.8.
产物的ee为95％，是按照下述手性HPLC法测定等分试样11(33mg)悬浮于4ml EtOH和1ml Et3N内。加入Boc2O(11mg)并使反应混合物陈化1h。真空下完全除去溶剂，并将残留物溶于约1mlEtOAc中，通过含有SiO2的巴斯德吸管(Pasteur pipet)过滤，采用EtOAc为淋洗剂。蒸发后的产物部分再以约1mg/ml的浓度溶于己烷中。通过Daicel Chiracell AS柱分离对映体，使用己烷/IPA(97∶3)溶剂体系，流速为1ml/min，在228nm处检测。保留时间S对映体＝7.4min，R＝9.7min。
实施例11由盐11制备(S)-2-叔丁基氨基甲酰基-4-叔丁氧羰基-哌嗪 物料(S)-2-叔丁基氨基甲酰基哌嗪二(S)-(+)-CSA盐11，95％ee5.54kg(8.53mol)二碳酸二叔丁酯 1.86kg(8.53mol)Et3N5.95L(42.6mol)EtOH Punctilious200度55LEtOAc2L氮气氛下，于25℃向置在装有滴液漏斗的100L 3-颈烧瓶内的(S)-CSA盐11中加入EtOH，继之加入三乙胺。当加入Et3N时固体很容易溶解。将Boc2O溶于EtOAc内并加到滴液漏斗内。以保持温度低于25℃的速度加入Boc2O的EtOAc。加入过程需要3h。在Boc2O溶液加完之后将反应混合物陈化1h。
反应可通过HPLC监测25cm Dupont Zorbax RXC8柱，流速1ml/min，检测波长228nm，恒组成洗脱液(50/50) CH3CN/0.1MKH2PO4，用NaOH调节至pH＝6.8。4的保留时间＝7.2min。手性测定采用与前步骤相同的体系进行。反应也可用TLC监测，使用100％EtOAc作为溶剂(Rf＝0.7)。
在10mbar真空及内温＜20℃下，溶液在间歇型浓缩器内浓缩至约10L。通过缓慢加入20L EtOAc完成溶剂转换并再浓缩至约10L。反应混合物用60L EtOAc洗入提取器内。有机相用16L 5％Na2CO3水溶液，2×10L Di水和2×6L饱和氯化钠水溶液洗涤。合并的水洗涤液再用20L EtOAc反提取并将有机相用2×3L水和2×4L饱和氯化钠水溶液洗涤。在10mbar真空及内温＜20℃下，合并的EtOAc提取液在100L间歇型浓缩器内浓缩至约8L。通过缓慢吹入约20L环己烷完成溶剂向环己烷的转换，并且再浓缩至约8L。向此浆状液中加入5L环己烷和280ml EtOAc，当所有物质均溶解之后将混合物加热回流。冷却溶液并于58℃加入晶种(10g)。浆状液在4h内冷却至22℃，在22℃陈化1h后，过滤分离产物。滤饼用1.8L环己烷洗涤并于N2抽吸下在真空烘箱中于35℃干燥，得到1.87kg 4(77％，HPLC＞99.9面积％，R-异构体量低于检测水平)，为稍褐色粉末。[α]D25＝22.0°(c＝0.20，MeOH)，m.p.107℃；13C NMR(75MHz，CDCl3，ppm)170.1，154.5，79.8，58.7，50.6，46.6，43.6，43.4，28.6，28.3.
上述说明阐明了本发明的基本原理，而实施例只用于说明目的，应当理解的是，本发明的实施包括本发明方法和方案的所有常规变化，改变，修饰，删改或增加，并且它们均在本发明权利要求及其等同方法和方案的范围之内。
权利要求
1.合成式I环氧化物的方法， 该方法包括下述步骤(a)在约-40℃至约100℃的温度范围内，使一当量式II烯丙基丙酮化合物， 与约一至二当量卤化剂在混有弱碱水溶液的溶剂中接触，生成式III卤代醇， 和(b)在溶剂或溶剂混合物中加碱，诱发上步式III卤代醇形成式I环氧化物。
2.合成式I环氧化物的方法， 该方法包括下述步骤(a)使一当量下式丙酮化合物， 与约一当量烯丙基卤在强碱存在下反应，得到式II烯丙基丙酮化合物， (b)在约-40℃至约100℃的温度范围内，使上步产物与一至二当量卤化剂在混有弱碱水溶液的溶剂中混合，生成式III卤代醇， 和(c)在溶剂或溶剂混合物中加碱，诱发上步式III卤代醇形成式I环氧化物。
3.权利要求1的合成式I环氧化物的方法， 该方法包括下述步骤(a)在约-40℃至约100℃的温度范围内，使一当量式II烯丙基丙酮化合物， 与约一至二当量卤化剂在混有弱碱水溶液的溶剂中接触，生成式III卤代醇， 其中所述卤化剂选自N-碘丁二酰亚胺，N-溴丁二酰亚胺或N-氯丁二酰亚胺，其中后两种卤化剂可与碘化盐一起使用，所述溶剂选自基团包括二氯甲烷，IPAC，EtOAc，DME和MTBE，所述弱碱选自碱性氧化铝或碳酸氢钠，和(b)在水中加入碱，诱发上步的式III卤代醇形成式I环氧化物，所述碱选自氢氧化锂，氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化四烷基铵；锂，钠或钾的任何C1-4醇盐；以及DIEA。
4.权利要求2的合成式I环氧化物的方法， 该方法包括下述步骤(a)使一当量的下式丙酮化合物， 与约一当量烯丙基卤在强碱存在下反应，所述烯丙基卤选自烯丙基氯，烯丙基溴和烯丙基碘，得到式II烯丙基丙酮化合物， (b)在约-40℃至约100℃的温度范围内，使上步产物与一当量至二当量的卤化剂在混有弱碱水溶液的溶剂中混合，形成式III卤代醇， 所述卤化剂选自N-碘丁二酰亚胺，N-溴丁二酰亚胺或N-氯丁二酰亚胺，其中后两种卤化剂可与碘化物盐一起使用，所述溶剂选自二氯甲烷，IPAC，EtOAc，DME，和MTBE，所述弱碱选自碱性氧化铝或碳酸氢钠，和(c)在水中加碱，诱发上步式III卤代醇形成式I环氧化物，所述碱选自基团包括氢氧化锂，氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化四烷基铵；锂，钠或钾的任何C1-4醇盐；和DIEA。
5.合成式I环氧化物的方法， 该方法包括步骤(a)室温下，使一当量式II烯丙基丙酮化合物， 与约一至二当量N-碘丁二酰亚胺在约0.5M碳酸氢钠水溶液中接触，其中所述烯丙基丙酮化合物是溶在乙酸异丙酯内，生成式III碘醇， 和(b)在水中加入碱金属氢氧化物，诱发上步式III碘醇形成式I环氧化物。
6.合成式I环氧化物的方法， 该方法包括步骤(a)使一当量下式丙酮化合物， 与约一当量烯丙基溴和约一当量约1.0-2.0M六甲基二硅基叠氮化锂(在醚类溶剂中)反应，其中所述的丙酮化合物是溶在醚类溶剂中，得到式II烯丙基丙酮化合物， (b)室温下，使上步产物与约一至二当量N-碘丁二酰亚胺在约0.5M碳酸氢钠水溶液中混合，形成式III碘醇， 和(c)在水中加入碱金属氢氧化物，诱发上步式III碘醇形成式I环氧化物。
7.下式化合物
8.下式化合物
9.下式化合物
10.下式化合物
11.下式化合物
全文摘要
本发明提供了合成式(I)环氧化物的方法，该方法至少包括由烯丙基丙酮化合物反应物形成卤代醇，随后进行碱诱导环化作用。环氧化物(I)用作合成肾素或HIV蛋白酶或其它蛋白酶的抑制剂的中间体。
文档编号A61P37/04GK1146768SQ95192714
公开日1997年4月2日 申请日期1995年2月27日 优先权日1994年3月4日
发明者D·阿斯金, K·K·恩, P·E·马里格里斯, P·J·莱达, K·罗森, R·P·沃兰蒂, V·乌帕迪亚 申请人:麦克公司