专利名称：生物素中间体及其制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物素合成中间体及其制法以及使用该中间体的生物素制法。
背景技术：
生物素是可作为饲料添加物、药品使用的维生素，其制法已知有例如使用下述式 所示的噻吩并咪唑化合物作为合成中间体的制法(化学.探讨(ChemicalReviews)，97卷，6号，1755-1792页，1997年，特公昭49-32551号、特公昭53-27279号、特公平3-66312号、特公平5-9064号)等。
但是，这些公知的制法中存在其制造工序长且其中途工序需要烦杂的光学离析的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供有利于工业化的生物素的制法。
本发明人等为了解决本课题，经过不断深入的研究，发现在制造生物素时，通过以化合物(I)及化合物(III)或二(咪唑烷基甲基)二硫化物化合物(IV)作为合成中间体的制法，可以以低成本制造上述噻吩并咪唑化合物，因此该制法具有优异的工业性，并由此完成了本发明。
即，本发明涉及通式(I)
(式中，R1及R2可以相同或不同，分别表示氢原子、于苯环上可具有取代基的苄基、于苯环上可具有取代基的二苯甲基、或于苯环上可具有取代基的三苯甲基，R3为氰基、羧基、烷氧基羰基、烷硫基羰基或可具有取代基的氨基甲酰基)所示化合物或其盐的制法，其特征为将通式(II-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐进行环转化。
另外，本发明涉及通式(III) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示化合物的制法，其特征为通过上述方法制造通式(I) (式中，符号表示与上述相同的意义)
所示的化合物或其盐，必要时进行水解，制造通式(I-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，接着，对所获得的化合物(I-a)进行环化及表异构化。
本发明涉及通式(IV) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示化合物的制法，其特征为对通式(II) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐进行环转化及环化。
本发明涉及通式(III) (式中，符号表示与上述相同的意义)
所示化合物的制法，其特征为通过上述方法将通式(IVa) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐还原，必要时进行水解，制造通式(I-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，接着，对所获得的化合物(I-a)进行环化及表异构化。
本发明涉及通式(III) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物的制法，其特征为对通式(II-b) (式中，R31为羧基、烷氧基羰基、烷硫基羰基或可具有取代基的氨基甲酰基，其他符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐进行环转化及环化。
本发明还涉及通式(6-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示化合物或其盐的制法，其特征为将通式(5-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐与通式(7)R2-NH2(7)(式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物及氰化化合物进行反应。
本发明进一步涉及通式(6-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示化合物或其盐的制法，其特征为将通式(4-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)
所示的化合物或其盐氧化，制造通式(5-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，接着，将所获得的化合物(5-a)与通式(7)R2-NH2(7)(式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物及氰化化合物进行反应。
本发明涉及通式(III) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示化合物的制法，其特征为通过上述的方法制造通式(6-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，将所获得的化合物(6-a)水解，制造通式(II-c)
(式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物，接着，对所获得的化合物(II-c)进行环转化，制造通式(I-b) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，再将所获得的化合物(I-b)水解，制造通式(I-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，接着，对所获得的化合物(I-a)进行环化及表异构化。
本发明还涉及通式(VII) 所示的化合物的制法，其特征为通过上述方法制造通式(III) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物，接着，将所获得的化合物(III)与通式(V)
X1Zn-(CH2)4R4(V)(式中，X1为卤素原子，R4为经酯化的羧基或酰胺化的羧基)所示的化合物进行反应，获得通式(VI) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，接着，将所获得的化合物(VI)还原，必要时进行水解，必要时再将R1及/或R2转化为氢原子。
本发明涉及通式(IV) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的二(咪唑烷基甲基)二硫化物化合物或其盐。
本发明涉及通式(IX)R-X-Y (IX)(式中，X为锌或镁，Y为碘原子、溴原子或氯原子)所示化合物的制法，其特征为将通式(VIII)R-I(VIII)(式中，R为可具有取代基的烷基、可具有取代基的二环基、可具有取代基的链烯基、含有1至4个选自氮原子、氧原子及硫原子等杂原子的杂环基(该杂环基亦可具有取代基)或可以具有取代基的芳基)所示的化合物与经氯、溴、氯化氢或溴化氢处理的锌或镁进行反应。
本发明涉及通式(IX)R-X-Y(IX)
(式中，符号表示与上述相同的意义)所示化合物的制法，其特征为将通式(VIII)R-I(VIII)(式中，R与上述者同意义)所示的化合物在通式(X)M-Y(X)(式中，M为金属原子，Y表示与上述相同的意义)所示的盐的存在下与锌或镁进行反应。
具体实施例方式
本发明中所使用或所获得的化合物(I)可通过使化合物(II-a)进行环转化而制造。本反应可在没有氧的条件下，例如在氮气或氩等气流下实施。本反应可在适当的溶剂中或无溶剂条件下实施。溶剂只要对反应无不良影响即可，可适当地使用N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或它们的混合溶剂。本反应在0℃至200℃，尤其在80℃至100℃进行最为适合。
本发明中所使用或所获得的化合物(I)、化合物(I-a)、化合物(I-a’)、化合物(I-b)、化合物(II)、化合物(II’)、化合物(II-a)、化合物(II-b)、化合物(II-c)、化合物(III)、化合物(III-a)、化合物(IV)、化合物(IV-a)、化合物(VI)、化合物(6)及化合物(6-a)中的R1及R2，本发明中所使用或所获得的化合物(3)、化合物(4)、化合物(4-a)、化合物(5)及化合物(5-a)中的R1，及化合物(7)的R2中，苄基的苯环上的取代基可为选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团，二苯甲基的苯环上的取代基可为选自相同或不同的卤素原子、烷基及烷氧基的基团，三苯甲基的苯环上的取代基可为选自相同或不同的卤素原子、烷基及烷氧基的基团。
上述的苄基、二苯甲基或三苯甲基中的各苯环上亦可具有1至3个相同或不同的上述取代基。
本发明中所使用或所获得的化合物(I)、化合物(II)、化合物(II-a)、化合物(IV)及化合物(IV-a)中的R3及化合物(II-b)中的R31中，作为氨基甲酰基的取代基可列举1或2个相同或不同的烷基。
作为本发明中所使用或所获得的化合物(I)、化合物(I-a)、化合物(I-a’)、化合物(I-b)、化合物(II)、化合物(II’)、化合物(II-a)、化合物(II-b)、化合物(II-c)、化合物(III)、化合物(III-a)、化合物(IV)、化合物(IV-a)、化合物(VI)、化合物(6)及化合物(6-a)，优选R1及R2均为苄基、二苯甲基或三苯甲基的化合物。其中更优选R1及R2均为苄基的化合物。另外，作为化合物(I)、化合物(II)、化合物(II-a)、化合物(IV)及化合物(IVa)，优选R3为羧基、烷氧基羰基或氨基甲酰基的化合物。
本发明中所使用或所获得的化合物(IV)可由化合物(II)在碱存在下进行环转化而制造。
作为碱可使用碳酸碱金属(碳酸钠、碳酸钾等)、碳酸氢碱金属(碳酸氢钠等)、有机酸碱金属盐(乙酸钠等)、氢氧化碱金属(氢氧化钠、氢氧化钾等)、氢化碱金属(氢化钠等)、碱金属酰胺(氨基化钠、氨基化锂等)、碱金属醇盐(甲醇钠等)，磷酸碱金属、碱金属(钠等)或有机碱(三乙胺、二异丙基乙胺、吗啉、N-甲基吗啉、吡啶、六氢吡啶、二甲基苯胺、二甲胺基吡啶等)。其中特别优选碳酸氢钠、乙酸钠。
相对于化合物(II)，碱使用量以0.1摩尔当量至100摩尔当量，尤以1摩尔当量至3摩尔当量为佳。
本反应可在适当的溶剂中或在无溶剂下实施。溶剂只要对反应无不良影响即可，可适当地使用N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷或它们的混合溶剂。本反应在0℃至200℃，尤其在80℃至100℃进行最为适合。
本发明所使用的化合物(IV)中存在基于不对称碳的光学异构体，可为消旋体、光学异构体中的任何一种，由于只有具备光学活性的(+)-生物素在生物学上具有活性，因此为了有效地导入(+)-生物素，优选咪唑烷环的5位(-CH2S-的结合位置)为R配置的旋光体。
本发明所使用或所获得的化合物(VI)优选为R1及R2均为苄基、二苯甲基或三苯甲基，R4为烷氧基羰基或烷基氨基甲酰基的化合物。其中又以R1及R2均为苄基、二苯甲基或三苯甲基，R4为烷氧基羰基的化合物更为理想。
化合物(II)及化合物(II-a)可根据日本化学学会公报(Bulletin ofChemical Society of Japan)，37卷，2号，242-244页，1964年，分析化学(Analytical Biochemistry)，138卷，449-450页，1984年，杂环族化合物(heterocycles)，18卷，259-263页，1982年等所揭示的公知制法或以这些公知制法为基准的制法制造，例如可以按照如下所述的方法制造。
式中，X2为卤素原子，R32为羧基或氨基甲酰基，其他符号表示与上述相同的意义。
由化合物(1)与氯甲酸苯酯(或氯甲酸烷基酯)制造化合物(2)的工序可在碱存在下、在溶剂中或无溶剂条件下实施。作为碱，可适当地使用氢氧化碱金属、碳酸碱金属、碳酸氢碱金属、碱金属醇盐、有机碱等。溶剂只要对反应无不良影响即可，可列举甲苯、苯、二甲苯、四氢呋喃、1，4-二噁烷、二乙醚、二氯甲烷、水等。本反应在-30℃至120℃，尤其在20℃至50℃进行最为适合。
化合物(3)中，R1具有氢原子以外的取代基的化合物可由化合物(2)与R1-X2(R1的氯化物、溴化物等)在碱及二甲亚砜等高极性溶剂存在下，在溶剂中或无溶剂条件下进行反应而制造。作为碱可适当地使用氢氧化碱金属、碳酸碱金属、碳酸氢碱金属、碱金属醇盐、有机碱等，溶剂只要对反应无不良影响即可，可列举水、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲醇等。本反应在-20℃至120℃，尤其在15℃至40℃进行最为适合。
化合物(4)可由化合物(3)在还原剂及酸或烷基化剂存在下，在溶剂中或无溶剂条件下进行反应而制造。作为还原剂，可适当地使用硼氢化钠、硼氢化锂、氢化铝锂、红-铝(氢化双(2-甲氧基乙氧基)铝钠)、乙硼烷、甲硼烷二甲硫配位化合物等。作为酸，可适当地使用硫酸、氯化氢、路易斯酸(三甲基硅烷氯化物、碘、氯、硼烷三氟化物配位化合物等)等，作为烷基化剂可适当地使用二甲基硫酸、甲基碘，苄基卤化物等。溶剂只要对反应无不良影响即可，可列举四氢呋喃、乙醇等。本反应在-30℃至120℃，尤其在0℃至40℃进行最为适合。
化合物(5)可由化合物(4)在氧化剂存在下，在溶剂中或无溶剂条件下进行反应而制造。作为氧化剂，可适当地使用(1)由二甲亚砜、三氧化硫吡啶配盐及胺(二异丙基乙胺、三乙胺等)组成的物质、(2)由二甲亚砜、草酰氯及胺(二异丙基乙胺、三乙胺等)组成的物质、(3)由二甲亚砜、氯及胺(二异丙基乙胺、三乙胺等)组成的物质、(4)由次氯酸钠、碳酸氢钠、溴化钠及4-羟基四甲基六氢吡啶氧化物或其衍生物(4-氨基四甲基六氢吡啶氧化物、4-羧基四甲基六氢吡啶氧化物、4-氰基四甲基六氢吡啶氧化物等)组成的物质、(5)铬酸及其盐、(6)金属催化剂(铂、钯等)及氧、(7)过酸及过氧化物或(8)二甲亚砜、DCC(二环己基碳化二亚胺)、碱(吡啶等)、酸(三氟乙酸、磷酸等)(皮金格-莫法迪(Pfitzner-Moffatt氧化)等。溶剂只要对反应无不良影响即可，可列举二甲亚砜、二氯甲烷、水、苯、甲苯等。本反应在-78℃至100℃，尤其在-78℃至25℃进行最为适合。
另外，化合物(5)也可通过用亚硫酰氯、草酰氯等对化合物(3)的羧基实施卤素化后用金属催化剂(铂、钯等)及氢原子进行催化还原而制造，可不经过化合物(4)。
化合物(6)可在溶剂中或无溶剂条件下实施将化合物(5)与R2-NH2进行反应的工序及与氰化化合物进行反应的工序制造。化合物(5)与R2-NH2的反应优选在脱水剂(分子筛4A、硫酸镁、硫酸钠等)存在下通过与氯化化合物进行反应而实施。氰化化合物可使用通常进行氰化时所使用的化合物，可列举如氢氰酸、氰化碱金属或有机氰化物等，其中又以使用氰化碱金属为较理想。氰化碱金属化合物可列举氰化锂、氰化钠、氰化钾等，有机氰化物可列举三甲基硅烷氰化物、三丁基锡氰化物、二甲基铝氰化物、四乙基铵氰化物等。
溶剂只要对反应无不良影响即可使用，可列举二氯甲烷、甲苯、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、二乙基醚、四氢呋喃、1，4-二噁烷等。化合物(5)与R2-NH2的反应在-50℃至100℃，尤其在0℃至20℃进行最为适合。另外，与氰化化合物进行反应的工序在-78℃至100℃，尤其在-20℃至20℃进行最为适合。
化合物(II’)可使用化合物(6)，通过如下所述的方法制造。
R3为羧基的化合物(II)及R31为羧基的化合物(II-a)可将化合物(6)在酸或碱存在下，在溶剂中或无溶剂条件下进行反应而制造。作为酸，可适当地使用硫酸、盐酸等。作为碱，可适当地使用氢氧化碱金属、碱金属醇盐等。溶剂只要对反应无不良影响即可，可列举二氯甲烷、水、四氢呋喃、乙醇等。本反应在-30℃至200℃，尤其在0℃至100℃进行最为适合。
R3为氨基甲酰基的化合物(II)及R31为氨基甲酰基的化合物(II-a)可使化合物(6)在酸的存在下，在溶剂中或无溶剂条件下进行反应，再用碱中和制造。作为酸，可适当地使用过氧化氢、盐酸、硫酸、磷酸、甲磺酸等。作为碱，可适当地使用氨、一甲胺、二甲胺、氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钾、碳酸氢钾、碳酸钾、磷酸钾、磷酸氢二钾等。溶剂只要对反应无不良影响即可，可列举甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、1，4-二噁烷、甲乙酮、丙酮、氯仿、1，2-二氯乙烷、二甲苯、均三甲基苯、叔丁基甲基醚等。本反应在0℃至100℃、尤其在30℃至50℃进行最为适合。
上述反应中优选酸为过氧化氢水、碱为碳酸钾、溶剂为二甲亚砜的组合。
本发明中所使用的化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)，化合物(4)、化合物(5)、化合物(6)及化合物(II’)中存在基于不对称碳的光学异构体，可为消旋体、光学异构体中的任何一种，由于只有具备光学活性的(+)-生物素在生物学上具有活性，因此若要通过本发明的方法有效地导入(+)-生物素，优选为以下的各旋光体。另外，化合物(II’-a)的R31为羧基的化合物为化合物(II-c)。
(式中，符号表示与上述相同的意义)另外，化合物(4)可根据杂环族化合物(heterocycles)，18卷，259-263页，1982年等所揭示的公知制法或以这些公知制法为基准的制法制造，例如可以如下所述的方法制造。
(式中，符号表示与上述相同的意义)化合物(11)可由半胱氨酸与三碳酰氯(或光气、氯甲酸苯酯、氯甲酸烷基酯等)在碱(氢氧化碱金属、碳酸碱金属、碳酸氢碱金属等)存在下，在溶剂中或无溶剂条件下进行反应，再在乙醇与活化剂(亚硫酰氯、硫酸、氯化氢、草酰氯等)存在下进行反应而制造。溶剂只要对反应无不良影响即可，可列举水、1，4-二噁烷、四氢呋喃、二乙醚等。本反应在-20℃至100℃，尤其在0℃至40℃进行最为适合。
化合物(12)中R1具有氢原子以外的取代基的化合物，可由化合物(II)与R1-X2(R1的氯化物、溴化物等)在碱存在下，在溶剂中或无溶剂条件下进行反应而制造。作为碱，可适当地使用碳酸碱金属，氢化碱金属、碱金属酰胺等。溶剂只要对反应无不良影响即可，可列举N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙腈、四氢呋喃等。本反应在-20℃至100℃，尤其在15℃至35℃进行最为适合。
化合物(4)可由化合物(12)在还原剂存在下，在溶剂中或无溶剂条件下进行反应而制造。作为还原剂，可适当地使用硼氢化钠、硼氢化锂、氢化铝锂、红-铝(Red-A1)、DIBAL(二异丁基氢化铝)、硼氢化钙、硼氢化锌。溶剂只要对反应无不良影响即可，可列举乙醇、甲醇、水、二乙基醚、四氢呋喃、1，4-二噁烷等。本反应在-78℃至50℃，尤其在-20℃至20℃进行最为适合。
另外，化合物(5)可根据美国化学协会期刊(J.Am.Chem.Soc.，)112卷，7050-7051页，1990年等所揭示的公知制法或以这些制法为基准的制法制造，例如可以如下所述的方法制造。
(式中，符号表示与上述相同的意义)
化合物(13)可通过将化合物(3)及乙硫醇在活化剂存在下，在溶剂中或无溶剂条件下进行反应而制造。作为活化剂，可适当地使用DCC、EDC-HCl(1-[3-(二甲胺基)丙基]-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐)、氯碳酸酯类、三聚异氰酸氯、CDI(羰基二咪唑)等。本反应中若添加1，4-二甲胺基吡啶(DMAP)则可使反应迅速进行，较理想。溶剂只要对反应无不良影响即可，可列举乙腈、丙酮、四氢呋喃、苯、甲苯等。本反应在-50℃至100℃，尤其在0℃至20℃进行最为适合。
化合物(5)可将化合物(13)在还原剂及催化剂存在下，在溶剂中或无溶剂条件下进行反应而制造。作为还原剂，可适当地使用三乙基硅烷、三氯硅烷、三苯基硅烷等硅烷类等。作为催化剂，可适当地使用氢氧化钯、载钯碳、钯黑等钯催化剂等。溶剂只要对反应无不良影响即可使用，可列举三氯甲烷、丙酮、四氢呋喃等。本反应在-20℃至100℃，尤其在0℃至20℃进行最为适合。
另外，作为最终目的物的生物素可通过将化合物(I)或化合物(II-a)转化为化合物(III)，接着，根据特开平8-231553号、特开2000-191665号、化学-探讨(Chemical Reviews)，97卷，6号，1755-1792页，1997年等所揭示的公知制法或以这些公知制法为基准的制法制造，例如可以用如下所述的方法制造。
(式中，X1为卤素原子，R4为经酯化的羧基或酰胺化的羧基，其他符号表示与上述相同的意义)化合物(I)中R3为氰基、烷氧基羰基、烷硫基羰基或可具有取代基的氨基甲酰基时，R3转化为羧基(化合物(I-a))的反应可根据常法，例如泉屋信夫等著作的“肽合成的基础及实验”(丸善(股)公司出版1985年)或格林等(Greene)著作的“有机合成的保护群”(Protective Groups in OrganicSynthesis)”第2版(约翰·威利及山姆(John·Willy·and·Sames)公司出版1991年)所揭示的方法或以该方法为基准的方法，通过水解实施。具体而言，例如使用氢氧化碱金属、碱金属醇盐等碱、无机酸(盐酸、硫酸等)酸通过水解可转化为羧基。溶剂只要对反应无不良影响即可使用，可列举乙酸、水、乙醇、四氢呋喃、二氯甲烷等。本水解反应在0℃至200℃，尤其在50℃至80℃进行最为适合。
化合物(III)的制造可由化合物(II-b)在没有氧的条件下，例如在氮气或氩等气流下，在溶剂中或无溶剂条件下进行环转化或环化，或是对化合物(I-a)或化合物(IV-a)在溶剂中或无溶剂条件下进行环化及表异构化来完成。
作为化合物(II-b)的环转化及环化工序中所使用的溶剂，只要对反应无不良影响即可使用，可列举N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等。本反应在0℃至200℃，尤其在80℃至100℃进行最为适合。
本发明中化合物(I-a)或化合物(IV-a)的环化及表异构化包含环化之后表异构化的工序(通过化合物(III-a)的工序)及表异构化之后环化的工序(通过化合物(I-a’)的工序)中的任何一种工序。
化合物(I-a)或化合物(IV-a)的环化工序可在活化剂存在下实施制造。作为活化剂优选使用DCC、EDC·HCl、三聚氰酸氯。另外，环化工序必要时可在下述表异构化工序中所使用的碱的存在下实施。表异构化工序优选在碱存在下或在没有添加物的条件下，只通过加热实施。作为碱优选使用吡啶、DBU(1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯)、三乙胺等有机碱。另外，表异构化工序必要时可在酸(对甲苯磺酸、氯化氢等)存在下实施。
作为环化及表异构化工序中所使用的溶剂，只要对反应无不良影响即可使用，可列举吡啶、甲苯、四氢呋喃、丙酮、乙腈，乙醇等。本反应在-20℃至120℃，尤其在0℃至70℃进行最为适合。
化合物(VI)可由化合物(III)及化合物(V)在催化剂存在下，在溶剂中或无溶剂条件下进行反应后通过水解而制造。作为催化剂优选使用氢氧化钯、载钯碳、氧化钯、钯黑、四三苯膦钯、二氯双三苯膦钯等。水解反应可在水或酸(对甲苯磺酸、盐酸、硫酸等)存在下实施。溶剂只要对反应无不良影响即可使用，可列举四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、甲苯等。本反应在-20℃至200℃，尤其在30℃至50℃进行最为适合。
生物素(VII)的制造可通过在溶剂中或无溶剂条件下还原化合物(VI)后进行水解，进而化合物(VI)的R1及/或R2为氢原子以外的基团时，再把该R1及/或R2转化为氢原子(保护基的脱保护反应)来完成。
还原反应优选在例如氢氧化钯、载钯碳、钯黑、氯化钯、乙酸钯、氧化钯等催化剂存在下通过加氢而实施。水解反应适合使用例如氢氧化钠等碱实施。溶剂只要对反应无不良影响即可使用，可列举甲醇、乙醇、四氢呋喃、水或它们的混合溶剂等。本反应在0℃至200℃，尤其在50℃至80℃进行最为适合。
另外，当化合物(VI)的R1及/或R2为氢原子以外的基团时，把该R1及/或R2转化为氢原子的工序(保护基的脱保护反应)可通过常法，例如根据格林等(Greene)著作的“有机合成的保护群”(Protective Groups in OrganicSynthesis)”第2版(约翰·威利及山姆(John·Willy·and·Sames)公司出版1991年)所揭示的方法或以该方法为基准的方法进行。作为具体例，优选用氢溴酸等卤化氢酸处理或用均三甲基苯及酸(甲磺酸、硫酸、乙酸等)处理，由此完成实施。溶剂只要对反应无不良影响即可使用，可列举水、苯、甲苯、二氯甲烷等。本反应在0℃至200℃，尤其在80℃至100℃进行最为适合。
制造化合物(IX)的方法揭示于格氏试剂手册(Handbook of GrignardReagents)53至77页、1996年，有机试剂的有机合成(Organozinc Reagentsin Organic Synthesis)、18至67页、1996年。
本发明中，与这些文献所揭示的方法比较，可更为有效地制造化合物(IX)。
化合物(IX)可通过将锌或镁悬浮于溶剂中，加入氯、溴、氯化氢或溴化氢后，与化合物(VIII)进行反应而制造。溶剂只要对反应无不良影响即可使用，可使用例如四氢呋喃、甲苯、二乙醚、1，2-二甲氧基乙烷、乙腈、1，4-二噁烷等，亦可使用它们的混合溶剂。本反应在-50℃至150℃，尤其在5℃至80℃进行最为适合。
作为R烷基的取代基，可列举烷氧基羰基、烷氧基、烷氧基羰基链烯基、烷氧基羰基炔基、烷酰基、烷胺基羰基、炔基、氰基、烷氧基氨基甲酰基、烷基氨基甲酰基、二(烷酰基)胺基，卤素原子、烷酰氧基、苯硫基、苯氧硫基、苯氧基羟硫基、苯酰硫基、二(烷氧基)膦酰基、三甲基硅烷基、二(烷氧基)氧硼基、环烷基、含有1至4个选自氮原子、氧原子及硫原子的杂原子的杂环基(该杂环基亦可具有取代基)或可具有取代基的芳基等。作为这些R烷基的取代基优选使用的是，烷氧基羰基、氰基或烷氧基烷基。具体而言，优选使用的R为4-烷氧基羰基丁基、4-氰基丁基、4-烷氧基丁基或3-烷氧基丁基。
作为R烷基的取代基的杂环基，可列举饱和或不饱和的单环或二环杂芳环基，例如噻嗯基、呋喃基、四氢呋喃基、吡喃基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、异噻唑基、异噁唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基，吡咯烷基、吡咯啉基、咪唑烷基、咪唑啉基、吡唑烷基、吡唑啉基、哌啶基、六氢吡嗪基、吗啉基、苯并噻嗯基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、色烯基、吲哚基、异吲哚基、吲唑基、嘌呤基、喹嗪基、萘啶基、喹喔啉基、噌啉基、喹啉基、异喹啉基、苯并噻唑基、苯并异噻唑基、喹唑啉基、酞嗪基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、蝶啶基、吡啶并嘧啶基、异色满基、色满基、吲哚满基、异吲哚满基、四氢喹啉基、四氢异喹啉基、四氢喹喔啉基、二氢酞嗪基等。作为该杂环基的取代基，可列举二烷胺基、烷氧基羰基、烷基或甲酰基。
另外，作为R烷基的取代基的芳基，可列举苯基、萘基、蒽基等，优选使用苯基。此外，作为该芳基的取代基可列举烷氧基羰基、烷酰基、氰基、烷酰氧基、烷氧基、二(三甲基硅烷基)胺基等。
作为R二环基，可列举二环[2.2.1]庚烷-7-基、二环[4.1.0]庚烷-7-基等。另外，作为该二环基的取代基可列举烷酰胺基等。
R链烯基的取代基可列举环烷基、可具有取代基的芳基、烷酰氧基、烷酰基、烷基苯基硫氧基、苯基硫氧基胺基、卤代烷基等。该芳基可列举苯基、萘基、蒽基等，优选使用苯基。作为该芳基的取代基可列举烷氧基羰基等。
作为R芳基的取代基可列举烷基、卤代烷基、烷氧基羰基、烷酰基、二烷胺基羰基、氰基、卤素原子等。该芳基可列举苯基、萘基、蒽基等，优选使用苯基。
作为含有1至4个选自氮原子、氧原子及硫原子的杂原子的R杂环基，可列举饱和或不饱和的单环或二环杂芳环基，可列举例如噻嗯基、呋喃基、四氢呋喃基、吡喃基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、异噻唑基、异噁唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、吡咯烷基、吡咯啉基、咪唑烷基、咪唑啉基、吡唑烷基、吡唑啉基、哌啶基、六氢吡嗪基、吗啉基、苯并噻嗯基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、色烯基、吲哚基、异吲哚基、吲唑基、嘌呤基、喹嗪基、萘啶基、喹喔啉基、噌啉基、喹琳基、异喹啉基、苯并噻唑基、苯并异噻唑基、喹唑啉基、酞嗪基、苯并噁唑啉基、苯并咪唑基、蝶啶基、吡啶并嘧啶基，异色满基、色满基、吲哚满基、异吲哚满基、四氢喹啉基、四氢异喹啉基、四氢喹喔啉基、二氢酞嗪基等，其中，优选使用吡啶基、噻嗯基、咪唑基、噻唑基。作为该杂环基的取代基可列举烷基、烷氧基羰基、苯酰基、烷酰基或氰基等。
本发明的方法中R优选为具有取代基的烷基，作为该烷基的取代基优选使用烷氧基羰基、氰基或烷氧基。具体而言，R优选为4-烷氧基羰基丁基、4-氰基丁基、4-烷氧基羰基或3-烷氧基丁基。4-烷氧基羰基丁基可列举4-乙氧基羰基丁基。
本发明的方法中R优选为烷氧基羰基烷基、氰基烷基或烷氧基烷基，使用锌，在溴的存在下进行反应为宜。
化合物(IX)可通过将锌或镁悬浮于溶剂中，加入盐(X)后与化合物(VIII)进行反应而制造。溶剂只要对反应无不良影响即可使用，可使用四氢呋喃、甲苯、二乙醚、1，2-二甲氧基乙烷、乙腈、1，4-二噁烷等，亦可使用它们的混合溶剂。本反应在-50℃至150℃，尤其在5℃至80℃进行最为适合。作为盐(X)的金属原子(M)，可列举典型金属或过渡金属等。典型金属可列举锂、钠、钾、铯、镁、钙、钡、铝、锌、硅、锡等。过渡金属可列举钛、铬、钼、钨、锰、铁、钌、钴、铑、镍、钯、铂、铜等。
作为本发明中所使用或所获得的以化合物(I)、化合物(I-a)、化合物(I-b)、化合物(II)、化合物(II’)、化合物(II-a)、化合物(II-b)、化合物(II-c)、化合物(III)、化合物(III-a)、化合物(IV)、化合物(IV-a)、化合物(VI)、化合物(6)或化合物(6-a)所表示的化合物的盐，可列举例如无机盐(盐酸盐、磷酸盐、氢溴酸盐、硫酸盐等)或有机酸(乙酸盐、甲酸盐、丙酸盐、富马酸盐、马来酸盐、琥珀酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐、苹果酸盐、草酸盐、苯甲酸盐、甲磺酸盐、苯磺酸盐、甲苯磺酸盐等)盐。另外，本发明的化合物具有羧酸等酸性基时，本发明化合物亦可与无机碱(钠盐、钾盐等碱金属盐，钙盐、镁盐等碱土类金属盐、铵盐等)或有机碱(三乙胺盐、如赖氨酸盐等氨基酸盐等)形成盐。游离体与盐可通过公知的方法或以该方法为基准的方法互相转化。
本说明书中，作为烷基或烷氧基可列举碳原子数1至6的直链或支链基，尤其是碳原子数1至4的直链或支链基。作为烷酰基、烷氧基羰基或烷硫基羰基，可列举碳原子数2至7的直链或支链基，尤其是碳原子数2至5的直链或支链基。作为卤素原子可列举氟原子、氯原子、溴原子或碘原子。卤代烷基可列举三氟甲基等。
下面，根据实施例对本发明加以详细说明，但是，本发明并不只限于这些实施例。
实施例1(1)在室温下将(4R)-3-苄基-4-羟甲基噻唑烷-2-酮20克溶解于二甲亚砜45毫升中，依次加入吡啶1.45毫升、三氟乙酸1.38毫升、乙酸乙酯30毫升。于25℃加入二环己基碳化二亚胺22.2克及乙酸乙酯15毫升，于50℃搅拌3小时。于反应液中加入乙酸乙酯100毫升，于10℃以下搅拌30分钟，将析出物滤掉。滤液用食盐水(饱和食盐水∶水＝1∶1)洗净，再用乙酸乙酯萃取出水层。合并有机层，用食盐水(饱和食盐水∶水＝1∶1)洗净，通过干燥、浓缩，获得(4R)-2-氧代-3-苄基噻唑烷-4-羧醛(carbaldehyde)。
(2)将由实施例1-(1)所获得的化合物溶解于二氯甲烷50毫升，于20℃至25℃加入硫酸镁5克。于5℃以下在溶液中加入苄胺4.89毫升，于20℃至25℃搅拌1小时30分钟。将溶液冷却至-5℃后，于-5℃至0℃加入氰化钠4.39克及乙酸5.1毫升的水溶液15毫升。接着，将溶液温度经4小时升温至20℃至25℃后搅拌12小时。于溶液中加入二氯甲烷50毫升，用饱和碳酸氢钠水溶液及水洗净。将有机层干燥、浓缩，获得(4R)-4-[1-(N-苄胺基)-1-氰甲基]-3-苄基噻唑烷-2-酮的顺式体及反式体的混合物淡黄色结晶13.47克。通过高速液体层析法(HPLC)分析混合物的光学纯度，顺式体∶反式体＝14∶1。
(HPLC条件)柱L-柱ODS(4.6×150毫米)[岛津制作所制造]、移动层0.01M磷酸二氢钾(KH2PO4)(pH＝3)/乙腈＝50/50、流速0.5毫升/分、UV检测225nm、柱温度40℃。
顺式体熔点124-125℃[α]D25+46.1°(C＝1.0、氯仿)光学纯度(HPLC)99％ee(HPLC条件)柱奇拉谢(キラルセル)AD-H(4.6×250毫米)[ダイセル化学工业公司制造]、移动层乙醇/正己烷＝10/90、流速0.8毫升/分、UV检测225nm、柱温度40℃。
反式体MS·APCI(m/z)338[(M+H)+]。
(3)将由实施例1-(2)所获得的化合物悬浮于甲苯30毫升中，于冰冷条件下加入水1.44毫升及浓硫酸14.8毫升，于40℃搅拌24小时。于30℃以下依次在溶液中加入水7毫升、丙酮39毫升、水45毫升，接着，于40℃以下，在溶液中加入浓氨水45毫升，于25℃搅拌30分钟。滤取析出结晶，依次用丙酮、水、丙酮洗净，通过干燥获得淡黄色结晶的(4R)-4-[(1R)-1-(N-苄胺基)-1-氨基甲酰基甲基]-3-苄基噻唑烷-2-酮12.6克。
熔点194至195℃ESI-MS(m/z)356(M++1)[α]D20-38.8°(C＝0.45、N，N-二甲基甲酰胺)实施例2将(4R)-4-[(1R)-1-(N-苄胺基)-1-氨基甲酰基甲基]-3-苄基噻唑烷-2-酮100克溶解于N，N-二甲基甲酰胺200毫升，在氮气气流下于85℃搅拌5小时。于90℃至95℃在溶液中滴下35％盐酸200毫升，搅拌1小时15分钟。再滴下35％盐酸100毫升，搅拌2小时。接着，于85℃滴下水200毫升。将溶液冰冷，滤取析出结晶，用水洗净后通过于50℃干燥17小时获得无色结晶的(4R，5R)-1，3-二苄基-2-氧代-5-(巯基甲基)咪唑烷-4-羧酸93.1克。
熔点159至160℃ESI-MS(m/z)357(M++1)[α]D20+48.8°(C＝0.62、N，N-二甲基甲酰胺)实施例3于5℃，在(4R，5R)-1，3-二苄基-2-氧代-5-(巯基甲基)咪唑烷-4-羧酸30克、吡啶22.7克、三氟乙酸2.6毫升的氯仿240毫升溶液中，经30分钟滴下二环己基碳化二亚胺17.4克的氯仿溶液60毫升。使溶液回流5小时后减压浓缩。用乙酸乙酯进行2次置换浓缩后，于残渣中加入乙酸乙酯300毫升，于50℃搅拌30分钟。冷却至25℃后滤掉不溶物。将滤液浓缩后加入甲醇85毫升，加热溶解。将溶液冷却后滤取析出结晶，用冷甲醇洗净。通过于50℃将析出结晶送风干燥，获得无色结晶的(3aS，6aR)-1，3-二苄基-六氢-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-2，4-二酮21.3克。
熔点122-123℃[α]D25+90.5°(C＝1.0、氯仿)实施例4在氮气气氛下，将锌粉30.4克悬浮于四氢呋喃55毫升中，加入三甲基硅烷氯3.5毫升，搅拌15分钟。加热到40℃后开始滴下5-碘戊酸乙酯102.9克。滴下的同时会放热，维持60℃至65℃的温度的条件下继续滴落。滴入完成后用四氢呋喃5毫升洗净，浸渍于55℃的外浴，继续搅拌(滴下与搅拌的总时间50分钟)，用高速液体层析法确认5-碘戊酸乙酯消失后，冷却至23℃。依次加入甲苯125毫升、(3aS，6aR)-1，3-二苄基-六氢-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-2，4-二酮52.5克、10％氢氧化钯碳1.09克、甲苯50毫升、N，N-二甲基甲酰胺11.5毫升，于24℃至35.5℃搅拌50分钟。用活性碳12克及C盐(celite)32.5克过滤反应液，用四氢呋喃200毫升洗净。合并滤液及洗液，用2M盐酸洗净后进行水洗、浓缩。将浓缩残渣溶解于甲苯390毫升，加入对甲苯磺酸·1水合物2.95克，于20℃至25℃搅拌1小时半。于40℃至45℃蒸馏除去溶剂约100毫升，残渣依次用水、硫代硫酸钠水溶液、水洗净，再进行浓缩，获得油状物的(5Z)-5-[(3aS，6aR)-1，3-二苄基-六氢-2-氧代-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-4-亚基]戊酸乙酯60.6克。
实施例5依次加入精制水400毫升、20％氢氧化钯碳(50％湿)12.85克、(5Z)-5-[(3aS，6aR)-1，3-二苄基-六氢-2-氧代-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-4-亚基]戊酸乙酯249.5克的甲醇900毫升溶液，用490kPa的氢取代3次。再于6.5℃施加627kPa氢压，以500rpm搅拌；由于加热开始后50分钟时为92.5℃、843kPa，4小时后为117℃、921kPa、11小时后为116℃、853kPa，所以加入氢气至882kPa。24小时后于115℃、892kPa将反应液冷却，用甲醇洗，过滤催化剂。将滤液浓缩，于残渣中加入甲苯400毫升，于65℃外浴进行3次置换浓缩。于上述残渣中加入甲醇1206毫升、水402毫升及氢氧化钠53.3克，于40℃搅拌2小时。于反应液中加入10％盐酸水300克，中和至pH为7，加入活性碳6克，于室温搅拌40分钟。反应液用活性碳6克进行预涂过滤。减压蒸馏除去甲醇，加入乙酸乙酯600毫升。加入10％盐酸水萃取(水层pH为0.7)，有机层用10％食盐水洗净。用无水硫酸镁干燥有机层后过滤。将萃取液减压浓缩，当乙酸乙酯不再飞溅时，用均三甲基苯170毫升进行2次置换浓缩，获得无色油状物的(3aS，4S，6aR)-1，3-二苄基-六氢-2-氧代-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-4-戊酸170.1克。
实施例6将(3aS，4S，6aR)-1，3-二苄基-六氢-2-氧代-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-4-戊酸3.0克及48％氢溴酸24毫升的混合物于110℃至120℃进行加热回流48小时。用甲苯10毫升进行热时萃取4次，除去苄基溴。将水层浓缩，残渣中加入水15毫升及6M氢氧化钠水溶液11.5毫升，接着滴下乙氧基羰基氯3.36克，将pH值保持在8至10，于室温进行反应3小时。之后将反应液升温至70℃至80℃，进行反应20小时(在此期间加入6M氢氧化钠水溶液，将pH值保持在12)。用16％盐酸7毫升将pH值调整为7.4至7.8，于90℃至95℃用活性碳1.0克过滤。将滤液加热至80℃至85℃，用16％盐酸6毫升将pH值调整为1.8至2.2，进行中和晶析。冷却后滤取、水洗，于50℃送风干燥，获得无色结晶的(+)-生物素1.38克。
实施例7(1)对(4R)-3-苄基-4-羟甲基噻唑烷-2-酮79.3克进行与实施例1-(2)同样的处理，将所析出的结晶过滤后，将滤液浓缩。残渣用硅胶层析法(己烷∶氯仿∶乙酸乙酯＝5∶5∶1)精制，获得(4R)-4-[(1S)-1-(N-苄胺基)-1-氰甲基]-3-苄基噻唑烷-2-酮9.3克。
熔点131至132℃[α]D23-174.7°(C＝1.0、氯仿)MS·APCI(m/z)338[(M+H)+]。
(2)对(4R)-4-[(1S)-1-(N-苄胺基)-1-氰甲基]-3-苄基噻唑烷-2-酮6.0克进行与实施例1-(3)同样的处理，获得无色油状的(4R)-4-[(1S)-1-(N-苄胺基)-1-氨基甲酰基甲基]-3-苄基噻唑烷-2-酮。接着，将该油状物溶解于乙酸乙酯，加入4M氯化氢-乙酸乙酯溶液6毫升，滤取析出结晶，获得(4R)-4-[(1S)-1-(N-苄胺基)-1-氨基甲酰基甲基]-3-苄基噻唑烷-2-酮盐酸盐4.3克。
ESI·MS(m/z)356(M++1)[α]D23-32.6°(C＝1.0、甲醇)。
(3)将(4R)-4-[(1S)-1-(N-苄胺基)-1-氨基甲酰基甲基]-3-苄基噻唑烷-2-酮盐酸盐0.541克溶解于N，N-二甲基甲酰胺10毫升，在氮气气流下，于100℃搅拌3小时。于反应液中加入乙酸乙酯，用水、饱和食盐水洗净后干燥、浓缩。残渣用己烷使其结晶化，获得无色结晶的(3aS，6aR)-1，3-二苄基-六氢-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-2，4-二酮342毫克。
光学纯度(HPLC)＞91％ee(HPLC条件)柱奇拉谢AD(4.6×250毫米)[ダイセル化学工业公司制造]、移动层乙醇/己烷＝15/85、流速0.8毫升/分、UV检测225nm、柱温度40℃。
实施例8将(4R、5R)-1，3-二苄基-2-氧代-5-(巯基甲基)咪唑烷-4-羧酸20克溶解于氯仿160毫升，加入吡啶6.2克，在冰冷条件下，于15℃以下加入二环己基碳化二亚胺12.7克的氯仿40毫升溶液。于室温搅拌1小时，在反应液中加入乙酸乙酯、过滤。滤液用2M盐酸、水、饱和碳酸氢钠水及饱和食盐水洗净。将有机层干燥后浓缩。残渣用乙酸乙酯重结晶化，获得(3aR，6aR)-1，3-二苄基-六氢-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-2，4-二酮8.0克。
熔点115至116℃[α]D26+10.6°(C＝1.0、氯仿)实施例9将(3aR，6aR)-1，3-二苄基-六氢-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-2，4-二酮100毫克溶解于氯仿1毫升，加入吡啶0.5毫升，于室温搅拌23小时。反应液用2M盐酸、水、饱和小苏打水及饱和食盐水洗净。将有机层干燥后浓缩。加入异丙醚，滤出所析出的结晶，获得(3aS，6aR)-1，3-二苄基-六氢-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-2，4-二酮75.1毫克。
熔点122至123℃[α]D25+90.5°(C＝1.0、氯仿)实施例10于(4R)-4-[(1R)-1-(N-苄胺基)-1-氨基甲酰基甲基]-3-苄基噻唑烷-2-酮14克的N，N-二甲基甲酰胺39毫升溶液中，加入小苏打3.96克，于80至85℃搅拌17小时。将反应液减压浓缩，于浓缩残渣中加入甲醇40毫升及水20毫升，于5℃以下搅拌1小时。滤取析出结晶，用甲醇80毫升及水40毫升的混合液洗净后，通过于50℃送风干燥17小时，获得淡黄色结晶的(4S，4’S，5R，5’R)-5，5’-[二硫代双(甲撑)]双(1，3-二苄基-2-氧代咪唑烷-4-羧酰胺)12.14克。
熔点208至211℃ESI·MS(m/z)709(M++1)[α]D20+55.4°(C＝0.29、N，N-二甲基甲酰胺)。
实施例11将(4S，4’S，5R，5’R)-5，5’-[二硫代双(甲撑)]双(1，3-二苄基-2-氧代咪唑烷-4-羧酰胺)497毫克溶解于乙酸5毫升，加入锌粉249毫克，于90℃搅拌1.5小时。于反应液中加入乙酸乙酯，用C盐过滤。将滤液减压浓缩后于残渣中加入乙醚及己烷。滤取析出结晶，用水及己烷洗净后通过减压干燥获得无色结晶的(4R，5R)-1，3-二苄基-2-氧代-5-(巯基甲基)咪唑烷-4-羧酰胺482毫克。
熔点119至122℃ESI·MS(m/z)356(M++1)[α]D20-1.2°(C＝0.33、N，N-二甲基甲酰胺)。
实施例12将由实施例10所获得的化合物12克溶解于乙酸24毫升，加入锌粉7.2克，于55至60℃搅拌1小时。将反应液冷却至20℃后加入浓盐酸72毫升，于80至90℃搅拌2小时。于反应液中加入水120毫升，经1小时冷却至25℃后，于5℃以下搅拌1小时。滤取析出结晶后用水95毫升洗净，通过减压干燥，获得无色结晶的(4R，5R)-1，3-二苄基-2-氧代-5-(巯基甲基)咪唑烷-4-羧酸11.05克。
本品的物性值与实施例2一致。
实施例13将(4R)-4-[(1R)-1-(N-苄胺基)-1-氰甲基]-3-苄基噻唑啉-2-酮23.5克溶解于二甲亚砜210毫升，加入碳酸钾(微粉)1.35克，再于20℃至25℃滴下30％过氧化氢水12毫升后，于室温搅拌1小时。溶液中再加入30％过氧化氢水12毫升，于20℃搅拌13小时后于室温加入水210毫升，搅拌3小时。滤取所析出的结晶，用水及丙酮洗净后，于50℃通过整晚送风干燥，获得无色粉末的(4R)-4-[(1R)-1-(N-苄胺基)-1-氨基甲酰基甲基]-3-苄基噻唑啉-2-酮21.8克。本产品的物性值与实施例1-(3)一致。
实施例14(1)将锌粉92.8克悬浮于四氢呋喃180毫升及甲苯120毫升的混合液，于10℃至37℃，在15分钟内加入溴58克后，在15分钟内将溶液升温至50℃。于50℃至55℃，经3.5小时在溶液中滴下5-碘戊酸乙酯186.4克。
(2)将由实施例14-(1)所获得的溶液冷却至30℃后，依次加入甲苯360毫升、(3aS，6aR)-1，3-二苄基-六氢-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-2，4-二酮176克及钯催化剂(德克萨公司制造；E 1002 NN/D 10％Pd)4.8克的N，N-二甲基甲酰胺44毫升悬浮液，于28℃至40℃搅拌17小时。于10℃至30℃在溶液中加入盐酸(浓盐酸157毫升+水184毫升)，于20℃搅拌1小时。将溶液过滤后，在40分钟内将滤液升温至40℃而分液。有机层依次用水、碳酸氢钠水溶液、亚硫酸钠水溶液，水洗净，浓缩。于残渣中加入甲苯，再进行浓缩。将残渣溶解于甲醇67毫升后加入活性碳6.7克，搅拌、过滤。残渣用甲醇67毫升洗净，合并滤液，供下述的工序使用。
将由上述反应所获得的产物的一部分皂化，作为(5Z)-5-[(3aS，6aR)-1，3-二苄基-六氢-2-氧代-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-4-亚基]戊酸，于下述条件下用HPLC定量，确认获得由上述反应获得的(5Z)-5-[(3aS，6aR)-1，3-二苄基-六氢-2-氧代-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-4-亚基]戊酸乙-酯220克。
(HPLC条件)柱L-柱ODS(4.6×150毫米)(岛津制作所制造)、移动层乙腈/磷酸二氢钾(pH＝3)＝40/60、流速1.0毫升/分、UV检测254nm、柱温度40℃。
(3)于由实施例14-(2)所获得的甲醇溶液88毫升中加入甲醇313毫升、水110毫升、钯催化剂(德克萨公司制造E 106NN/W 5％钯)9.06克，在氢压9khPa、内温110℃下搅拌16小时。将溶液冷却后过滤催化剂，用甲醇350毫升洗净。于滤液中加入氢氧化钠水溶液(氢氧化钠14.6克+水55毫升)，于50℃搅拌1小时。于30℃以下，在溶液中加入10％盐酸至pH值为7后进行浓缩。于残渣中加入甲苯，再进行浓缩。将残渣溶解于甲苯300毫升后边于40℃加温边用10％盐酸、水洗净。有机层于下述条件下用HPLC定量，确认获得由上述反应所获得的(3aS，4S，6aR)-1，3-二苄基-六氢-2-氧代-4H-噻吩并[3，4-d]咪唑-4-戊酸52克。
(HPLC条件)柱L-柱ODS(4.6×150毫米)(岛津制作所制造)、移动层乙腈/磷酸二氢钾(pH＝3)＝40/60、流速1.0毫升/分、UV检测254nm、柱温度40℃。
(4)将实施例14-(3)所获得的甲苯溶液浓缩后用均三甲基苯置换浓缩。将残渣溶解于均三甲基苯166毫升，加入甲磺酸108毫升，于133℃搅拌1小时。将溶液冷却至80℃，加入乙酸15毫升，于30℃以下将该溶液滴入到精制水1040毫升中。将溶液冰冷1小时后滤取所析出的结晶，用水及丙酮洗净，通过减压干燥，获得粗生物素25.7克。
将粗生物素24.6克溶解于氢氧化钠水溶液(氢氧化钠4.42克+水330毫升)，于50℃至60℃用稀盐酸将pH值调整为8.5。于50℃至60℃，在溶液中加入活性碳16克，搅拌10分钟后过滤。将滤液加热到90℃至95℃，用浓盐酸将溶液的pH值调整为1.8至2.2，进行中和晶析。于同温度搅拌30分钟，育晶。将溶液缓慢冷却，冰冷后滤出所析出的结晶。通过将结晶于50℃整晚送风干燥，获得(+)-生物素22.4克。
参考例1(1)在冰冷条件下将L-半胱氨酸一盐酸盐·一水合物175.6克溶解于氢氧化钠184.0克的水0.88升溶液中，在不超过30℃的范围内滴下氯甲酸苯酯313.2克的甲苯0.35升溶液。于室温搅拌2小时后静置分液。水层用甲苯0.35升洗净、分液，将水层浓缩，获得无色结晶的(4R)-2-氧代噻唑烷-4-羧酸139.84克。
熔点168至170℃MSAPCI(m/z)148[(M+H)+][α]D25-62.8°(C＝1.0、水)。
(2)于冰冷条件下，在由参考例1-(1)所获得的化合物1.47克中依次加入氢氧化钠0.6克的水1.5毫升溶液及二甲亚砜4.4毫升。其中，于室温加入苄基氯2.3毫升，搅拌15小时。用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取。有机层用水、饱和食盐水洗净，用无水硫酸镁干燥后过滤不溶物，通过浓缩，获得无色结晶的(4R)-2-氧代-3-苄基噻唑烷-4-羧酸2.24克。
熔点95至97℃MS·APCI(m/z)238[(M+H)+][α]D25-102.2°(C＝1.0、氯仿)。
(3)于室温，在四氢呋喃32毫升中加入硼氢化钠1.53克，冷却到10℃。其中，加入由参考例1-(2)所获得的化合物8.0克，再加入硫酸2.0克的四氢呋喃2毫升溶液，于40℃至50℃搅拌3小时后将反应液冰冷，加入2M盐酸至pH值为1。将反应液用乙酸乙酯稀释、分液。有机层用水洗，用无水硫酸镁干燥后减压浓缩。残渣用二异丙醚结晶化，获得无色结晶的(4R)-3-苄基-4-羟甲基噻唑烷-2-酮6.82克。
熔点87至90℃MS·APCI(m/z)224[(M+H)+] D25-26.7°(C＝1.0、甲醇)光学纯度(HPLC)＞99％ee(HPLC条件)柱奇拉谢AD(4.6×250毫米)[ダイセル化学工业公司制造]、移动层乙醇/己烷二10/90、流速0.8毫升/分、UV检测225nm、柱温度40℃。
(4)将由参考例1-(3)所获得的化合物1.0克溶解于二甲亚砜5.0毫升中，于室温滴下二异丙基乙胺1.95毫升。将反应混合物冰冷后于12℃至20℃加入三氧化硫吡啶配盐1.78克，于同温搅拌30分钟。于冰水30毫升中加入反应液，用乙酸乙酯20毫升萃取。再用乙酸乙酯10毫升萃取水层。合并乙酸乙酯层，用10％柠檬酸10毫升洗净2次后，分别用水10毫升、饱和食盐水10毫升洗净。用无水硫酸镁干燥后减压浓缩，获得无色油状物的(4R)-2-氧代-3-苄基噻唑烷-4-羧醛985.9毫克。
MS·APCI(m/z)222[(M+H)+]参考例2将二甲亚砜2.34克溶解于二氯甲烷22毫升，于-78℃加入草酰氯1.31毫升。于同温度搅拌10分钟后，于-60℃以下滴下由参考例1-(3)所获得的化合物2.23克的二氯甲烷11毫升溶液。于-78℃搅拌20分钟后于-60℃以下滴下三乙胺5.58毫升。经1.5小时将反应温度升温至-20℃后，将反应混合物加入到10％柠檬酸水中而分液。有机层用饱和食盐水洗净，用无水硫酸镁干燥后减压浓缩，获得与参考例1-(4)相同的目的物2.20克。本品物性值与参考例1-(4)一致。
参考例3将氯532毫克溶解于二氯甲烷11毫升中，于-20℃至-10℃加入二甲亚砜0.73毫升。于同温度搅拌10分钟后，于-25℃滴下由参考例1-(3)所获得的化合物1.12克的二氯甲烷5.5毫升溶液。于-25℃搅拌20分钟后于-25℃至-18℃滴下三乙胺2.79毫升。于-25℃搅拌10分钟后将反应混合物加入到10％柠檬酸水中而分液。用饱和食盐水洗净有机层，用无水硫酸镁干燥后减压浓缩，获得与参考例1-(4)相同的目的物1.17克。本品物性值与参考例1-(4)者一致。
参考例4将由参考例1-(3)所获得的化合物447毫克、4-羟基四甲基六氢吡啶氧化物6.9毫克及溴化钠206毫克溶解于二氯甲烷6毫升及水1毫升的混合溶剂中，边使氮气沸腾(bubbling)边于冰冷条件下慢慢滴下次氯酸钠水1.49克、小苏打491毫克及水5毫升的混合物。搅拌1小时后进行分液，有机层分别用碘化钾16毫克、10％硫酸氢钾水溶液及海波水洗净。有机层用无水硫酸镁干燥后减压浓缩，获得与参考例1-(4)相同的目的物147.5毫克。本品物性值与参考例1-(4)一致。
参考例5(1)在冰冷氮气气流下将L-半胱氨酸一盐酸盐·一水合物175.6克溶解于氢氧化钠180克的水2升溶液中。其中，于25℃至29℃，经1小时30分钟于该溶液中滴下三碳酰氯118.7克的1，4-二噁烷700毫升溶液，再于同温度搅拌3小时。于该反应混合物中加入浓盐酸，调整为弱酸性后减压蒸馏除去溶剂。于浓缩残渣中加入甲苯200毫升，再度进行减压蒸馏。于该浓缩残渣中加入乙醇700毫升后于冰冷条件下，经40分钟加入亚硫酰氯131克，边将温度升至室温边搅拌19小时。减压蒸馏除去溶剂后将浓缩残渣溶解于乙酸乙酯1升中，依次用水700毫升、饱和小苏打水300毫升、饱和食盐水500毫升洗净。用无水硫酸镁干燥后，通过减压蒸馏除去溶剂，获得油状物的(4R)-2-氧代噻唑烷-4-羧酸乙酯162克。
MS·APCI(m/z)176[(M+H)+][α]D25-52.7°(C＝1.0、氯仿)。
(2)将溴化钠1.79克、N，N-二甲基乙酰胺5毫升及苄基氯1毫升于23℃至26℃搅拌15小时，获得苄基溴。于该溶液中加入由参考例5-(1)所获得的化合物1.27克、N，N-二甲基乙酰胺2毫升及碳酸钾1.1克，于23℃至30℃进行反应93小时后加入乙酸乙酯及10％柠檬酸水，将水层分离。水洗有机层，用无水硫酸镁干燥后浓缩，获得残渣2.29克。残渣用硅胶柱层析法(溶剂正己烷∶乙酸乙酯＝5∶1)精制，获得无色油状物的(4R)-2-氧代-3-苄基噻唑烷-4-羧酸乙酯1.67克。
MS·APCI(m/z)266[(M+H)+][α]D24-96.6°(C＝1.0、氯仿)。
光学纯度(HPLC)98.1％ee(HPLC条件)柱奇拉谢OD(4.6×250毫米)[ダイセル化学工业公司制造]、移动层乙醇/己烷＝5/95、流速0.8毫升/分、UV检测225nm、柱温度40℃。
参考例6将(4R)-2-氧代-3-苄基噻唑烷-4-羧酸乙酯28.4克溶解于乙醇227毫升中，加入硼氢化钠2.26克，于室温搅拌15小时。再追加硼氢化钠0.76克，于室温搅拌2小时。其中加入浓盐酸，中和至pH值为6至7后将溶液浓缩。将浓缩残渣溶解于乙酸乙酯，进行水洗3次，水层用乙酸乙酯逆萃取1次。合并乙酸乙酯层，用无水硫酸镁干燥后通过浓缩，获得油状残渣22.6克。于该残渣中加入异丙醚使其结晶化，滤取后用异丙醚洗净，之后通过减压干燥，获得无色结晶的(4R)-3-苄基-4-羟甲基噻唑烷-2-酮18.4克。本品的物性值与参考例1-(3)者一致。
参考例7(1)将(4R)-2-氧代-3-苄基噻唑烷-4-羧酸10克溶解于乙腈200毫升中，于室温下加入二环己基碳化二亚胺9.2克。接着，于冰冷条件下在溶液中依次加入乙硫醇3.3毫升、4-二甲胺基吡啶670毫克，于室温搅拌2小时。过滤除去不溶物，减压浓缩。残渣用硅胶柱层析法(溶剂正己烷∶乙酸乙酯＝10∶1)精制，获得油状物的(4S)-4-乙硫基羰基-3-苄基噻唑烷-2-酮10.8克。
MS·APCI(m/z)282[(M+H)+][α]D25-110.8°(C＝1.04、氯仿)。
(2)将由参考例7-(1)所获得的化合物0.5克溶解于二氯甲烷5.0毫升中，在氮气气流下加入氢氧化钯284毫克。于室温加入三乙基硅烷0.85毫升，于同温度搅拌3小时。过滤除去不溶物，通过减压浓缩，获得油状物的(4R)-2-氧代-3-苄基噻唑烷-4-羧醛0.5克。本品的物性值与参考例1-(4)者一致。
参考例8将由实施例5所获得的化合物35.34克、均三甲基苯121毫升及甲磺酸116.1克于内温130℃加热。到达125℃的时刻作为反应开始时间，于128℃至133℃搅拌4小时，通过高速液体层析法确认单苄基生物素的消失。将反应液冷却至80℃，加入乙酸30毫升，将甲磺酸层滴入到精制水710毫升中，将均三甲基苯层分离，冰冷1小时后滤取粗结晶，用水200毫升清洗，接着用甲醇洗净至洗液的黑色消失。于50℃整夜送风干燥整晚，获得粗(+)-生物素15.89克。
将所获得的粗(+)-生物素溶解于氢氧化钠2.73克的精制水160毫升水溶液中，于90℃至95℃用稀盐酸将pH值调整为7。于90℃至95℃在体系中加入碳粉4克，搅拌10分钟后进行碳粉预涂过滤。将滤液再加热到90℃至95℃，再于体系中加入碳粉4克，搅拌10分钟后进行碳粉预涂过滤。将滤液再加热到80℃至85℃，用浓盐酸将pH值调整至1.8至2.2，进行中和结晶析出。于同温度搅拌1小时，育晶。缓慢冷却、冰冷后将结晶过滤。将结晶于50℃进行整夜送风干燥，获得无色结晶的(+)-生物素13.86克。
产业上的利用可能性将本发明的化合物(IV)作为合成中间体的生物素制法或以通过本发明的制法所制造的化合物(I)及化合物(III)作为合成中间体的生物素制法，与文献上已知的制法相比，可以以低成本制造生物素，所以为该制法有利于工业上的制造。
权利要求
1.一种通式(I) (式中，R1及R2可相同或不同，表示氢原子、于苯环上可具有取代基的苄基、于苯环上可具有取代基的二苯甲基或于苯环上可具有取代基的三苯甲基，R3为氰基、羧基、烷氧基羰基、烷硫基羰基或可具有取代基的氨基甲酰基)所示化合物或其盐的制法，其特征为对通式(II-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐进行环转化。
2.一种通式(III) (式中，R1及R2可相同或不同，表示氢原子、于苯环上可具有取代基的苄基、于苯环上可具有取代基的二苯甲基或于苯环上可具有取代基的三苯甲基)所示化合物的制法，其特征为通过权利要求1所述的方法制造通式(I) (式中，R3为氰基、羧基、烷氧基羰基、烷硫基羰基或可具有取代基的氨基甲酰基，其它符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，必要时进行水解，制造通式(I-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，接着，对所获得的化合物(I-a)进行环化及表异构化。
3.一种通式(IV) (式中，R1及R2可相同或不同，表示氢原子、于苯环上可具有取代基的苄基、于苯环上可具有取代基的二苯甲基或于苯环上可具有取代基的三苯甲基，R3为氰基、羧基、烷氧基羰基、烷硫基羰基或可具有取代基的氨基甲酰基)所示化合物的制法，其特征为对通式(II) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐进行环转化及环化。
4.一种通式(III) (式中，R1及R2可相同或不同，表示氢原子、于苯环上可具有取代基的苄基、于苯环上可具有取代基的二苯甲基或于苯环上可具有取代基的三苯甲基)所示化合物的制法，其特征为通过权利要求3所述的方法将通式(IV-a) (式中，R3为氰基、羧基、烷氧基羰基、烷硫基羰基或可具有取代基的氨基甲酰基，其它符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐还原，必要时进行水解，制造通式(I-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，接着，对所获得的化合物(I-a)进行环化及表异构化。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的制法，其中，该R1及R2相同或不同，为(1)氢原子、(2)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的苄基、(3)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的二苯甲基或(4)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的三苯甲基，R3为(1)氰基、(2)羧基、(3)烷氧基羰基、(4)烷硫基羰基、或(5)可被烷基取代的氨基甲酰基。
6.如权利要求1至4中任何一项所述的制法，其中，该R1及R2均为苄基、二苯甲基或三苯甲基，R3为羧基、烷氧基羰基或氨基甲酰基。
7.一种通式(III) (式中，R1及R2相同或不同，为氢原子，于苯环上可具有取代基的苄基、于苯环上可具有取代基的二苯甲基或于苯环上可具有取代基的三苯甲基)所示化合物的制法，其特征为对通式(II-b) (式中，R31为羧基、烷氧基羰基、烷硫基羰基或可具有取代基的氨基甲酰基，其它符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐进行环转化及环化。
8.如权利要求7所述的制法，其中，该R1及R2为相同或不同，为(1)氢原子、(2)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的苄基、(3)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的二苯甲基或(4)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的三苯甲基，R31为(1)羧基、(2)烷氧基羰基、(3)烷硫基羰基或(4)可被烷基团取代的氨基甲酰基。
9.如权利要求7所述的制法，其中，该R1及R2均为苄基、二苯甲基或三苯甲基，R31为羧基、烷氧基羰基或氨基甲酰基。
10.一种通式(6-a) (式中，R1为氢原子、于苯环上可具有取代基的苄基，于苯环上可具有取代基的二苯甲基或于苯环上可具有取代基的三苯甲基；R2为氢原子、于苯环上可具有取代基的苄基、于苯环上可具有取代基的二苯甲基或于苯环上可具有取代基的三苯甲基)所示化合物或其盐的制法，其特征为使通式(5-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐与通式(7)R2-NH2(7)(式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物及氰化化合物进行反应。
11.一种通式(6-a) (式中，R1为氢原子、于苯环上可具有取代基的苄基、于苯环上可具有取代基的二苯甲基或于苯环上可具有取代基的三苯甲基；R2为氢原子、于苯环上可具有取代基的苄基、于苯环上可具有取代基的二苯甲基或于苯环上可具有取代基的三苯甲基)所示化合物或其盐的制法，其特征为将通式(4-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐氧化，制造通式(5-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，接着，使所获得的化合物(5-a)与通式(7)R2-NH2(7)(式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物及氰化化合物进行反应。
12.一种通式(III) (式中，R1及R2相同或不同，为氢原子、于苯环上可具有取代基的苄基、于苯环上可具有取代基的二苯甲基或于苯环上可具有取代基的三苯甲基)所示化合物的制法，其特征为通过权利要求10或11所述的方法制造通式(6-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，将所获得的化合物(6-a)水解，制造通式(II-c) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物，接着，对所获得的化合物(II-c)进行环转化，制造通式(I-b) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，再将所获得的化合物(I-b)水解，制造通式(I-a) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，接着，对所获得的化合物(I-a)进行环化及表异构化。
13.如权利要求10至12中的任何一项所述的制法，其中，该R1及R2相同或不同，为(1)氢原子、(2)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的苄基、(3)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的二苯甲基或(4)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的三苯甲基。
14.如权利要求10至12中的任何一项所述的制法，其中，该R1及R2均为苄基、二苯甲基或三苯甲基。
15.一种通式(VII) 所示化合物的制法，其特征为通过权利要求2、4、7或12所述的方法制造通式(III) (式中，R1及R2相同或不同，为氢原子、于苯环上可具有取代基的苄基、于苯环上可具有取代基的二苯甲基或于苯环上可具有取代基的三苯甲基)所示的化合物，接着，使所获得的化合物(III)与通式(V)X1Zn-(CH2)4R4(V)(式中，X1为卤素原子，R4为酯化的羧基或酰胺化的羧基)所示的化合物进行反应，获得通式(VI) (式中，符号表示与上述相同的意义)所示的化合物或其盐，接着，将所获得的化合物(VI)还原，必要时进行水解，必要时再将R1及/或R2转化为氢原子。
16.如权利要求15所述的制法，其中，该R1及R2相同或不同，为(1)氢原子、(2)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的苄基、(3)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的二苯甲基或(4)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的三苯甲基，R4为(1)烷氧基羰基或(2)烷基氨基甲酰基。
17.如权利要求15所述的制法，其中，该R1及R2均为苄基、二苯甲基或三苯甲基，R4为烷氧基羰基。
18.一种二(咪唑烷基甲基)二硫化物化合物或其盐，该化合物可由通式(IV)表示， (式中，R1及R2相同或不同，为氢原子、于苯环上可具有取代基的苄基、于苯环上可具有取代基的二苯甲基或于苯环上可具有取代基的三苯甲基，R3为氰基、羧基、烷氧基羰基、烷硫基羰基或可具有取代基的氨基甲酰基)。
19.如权利要求18所述的化合物或其盐，其中，该R1及R2相同或不同，为(1)氢原子、(2)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的苄基、(3)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的二苯甲基或(4)苯环可被选自卤素原子、烷基及烷氧基的基团取代的三苯甲基，R3为(1)氰基、(2)羧基、(3)烷氧基羰基、(4)烷硫基羰基或(5)可被烷基取代的氨基甲酰基。
20.如权利要求18所述的化合物或其盐，其中，该R1及R2均为苄基、二苯甲基或三苯甲基，R3为羧基、烷氧基羰基或氨基甲酰基。
21.一种通式(IX)R-X-Y(IX)(式中，X为锌或镁，Y为碘、溴或氯)所示化合物的制法，其特征为将通式(VIII)R-I (VIII)(式中，R为可具有取代基的烷基、可具有取代基的二环基、可具有取代基的链烯基、含有1至4个选自氮原子、氧原子及硫原子的杂原子且可具有取代基的杂环基或可具有取代基的芳基)所示的化合物与经氯、溴、氯化氢或溴化氢处理的锌或镁进行反应。
22.一种通式(IX)R-X-Y(IX)(式中，X为锌或镁，Y为碘、溴或氯)所示化合物的制法，其特征为将通式(VIII)R-I (VIII)(式中，R为可具有取代基的烷基、可具有取代基的二环基、可具有取代基的链烯基、含有1至4个选自氮原子、氧原子及硫原子的杂原子且可具有取代基的杂环基或可具有取代基的芳基)所示的化合物在通式(X)M-Y (X)(式中，M为金属原子，Y表示与上述相同的意义)所示的碱的存在下，与锌或镁进行反应。
全文摘要
本发明提供有利于工业应用的生物素合成中间体的制法，公开了通式(I)(式中，R
文档编号C07F3/02GK1564813SQ0281991
公开日2005年1月12日 申请日期2002年12月4日 优先权日2001年12月4日
发明者关雅彦, 清水敏晃, 吉田真一, 初田正典 申请人:田边制药株式会社