专利名称：N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸二烷基酯的制备方法
技术领域：
本发明涉及N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸二烷基酯的制备方法。
本发明涉及式I化合物[2-((8，9)-二氧代-2，6-二氮杂双环[5.2.0]-壬-1(7)-烯-2-基)乙基]膦酸的制备方法，该化合物是在与兴奋性氨基酸过多释放有关的情况下用作抗惊厥剂和神经保护剂的NMDA拮抗剂。
背景技术在US 5,168,103中公开了式I化合物及其制备方法。在所公开的方法中，将3-氨基丙基氨基甲酸苯基甲酯与2-氧代乙基膦酸二烷基酯和氰基硼氢化钠反应，得到中间体[3-[[2-(二烷氧基氧膦基)乙基]氨基]丙基]氨基甲酸苯基甲酯(a)，产率36％。将(a)与3，4-烷氧基(或3，4-二芳基烷氧基)环丁-3-烯-1，2-二酮如3，4-二乙氧基环丁-3-烯-1，2-二酮反应，得到[3-[[2-(二烷氧基磷酰基)乙基]-(2-烷氧基-3，4-二氧代-1-环丁烯-1-基)氨基]丙基-氨基甲酸苯基甲酯(b)，产率89％。除去苄氧羰基保护基，并通过用10％披钯碳和1，4-环己二烯处理使(b)环化，得到[2-((8，9)-二氧代-2，6-二氮杂双环[5.2.0]-壬-1(7)-烯-2-基)乙基]膦酸二烷基酯(c)，产率62％。用溴三甲基硅烷处理双环二酯(c)，得到[2-((8，9)-二氧代-2，6-二氮杂双环[5.2.0]-壬-1(7)-烯-2-基)乙基]膦酸(I)，产率78％。该一系列反应的总产率为15.5％。
发明内容
在本发明方法中，如同下面反应方案1步骤II中所说明的，用3-氨基丙基氨基甲酸二烷基酯(IV)与乙烯基膦酸二烷基酯(V)进行反应，得到N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸二烷基酯(VI)。如下文所述，本发明方法所提供的优于US 5,168,103方法的进一步改进是制备I的总产率增加至38.8％。
本发明一方面提供了制备[2-((8，9)-二氧代-2，6-二氮杂双环[5.2.0]-壬-1(7)-烯-2-基)乙基]膦酸的方法，该方法包括下列步骤a)将3，4-二-C1-C4烷氧基环丁-3-烯-1，2-二酮与N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸的二-C1-C6烷基酯反应，得到[3-[[2-(二-C1-C6烷氧基磷酰基)乙基]-(2-C1-C6烷氧基-3，4-二氧代-1-环丁烯-1-基)氨基]丙基-氨基甲酸叔丁酯；b)除去步骤(a)产物的3-氨基保护基；c)将步骤(b)的产物环化，形成双环中间体[2-((8，9)-二氧代-2，6-二氮杂双环[5.2.0]-壬-1(7)-烯-2-基)乙基]膦酸二-C1-C6烷基酯；以及d)将步骤(c)的二-C1-C6-烷基酯转化为膦酸产物。
步骤(a)优选在无水甲醇或乙醇中、在室温(25-30℃)下进行。步骤(a)、(b)和(c)优选就地进行。步骤(b)优选在二氯甲烷中、于-5℃-25℃进行。步骤(d)优选在二氯甲烷或乙腈中、于约20℃温度下进行。在步骤(a)中优选的3，4-二-C1-C4-烷氧基环丁-3-烯-1，2-二酮是3，4-二乙氧基环丁-3-烯-1，2-二酮。
本发明的另一方面是，通过包括乙烯基膦酸二-C1-C6烷基酯与3-氨基丙基氨基甲酸1，1-二甲基乙酯反应的方法制备步骤(a)的N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸的二-C1-C6烷基酯。优选的乙烯基膦酸二-C1-C6烷基酯是乙烯基膦酸二甲酯或乙烯基膦酸二乙酯，最优选的是乙烯基膦酸二甲酯。
另一方面，本发明提供了下列化合物N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸的二-C1-C6烷基酯；N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸的二甲酯或N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基甲基膦酸的二乙酯；[3-[[2-(二-C1-C6烷氧基磷酰基)乙基]-(2-C1-C4烷氧基-3，4-二氧代环丁-1-烯基)氨基]丙基氨基甲酸叔丁酯；和[3-[[2-(二乙氧基磷酰基)乙基]-(2-乙氧基-3，4-二氧代环丁-1-烯基)氨基]丙基-氨基甲酸叔丁酯或[3-[[2-(二乙氧基磷酰基)乙基]-(2-甲氧基-3，4-二氧代环丁-1-烯基)氨基]丙基氨基甲酸叔丁酯。
在下面反应方案1中举例说明本发明方法，其中“烷基”用乙基代表，“烷氧基”用乙氧基代表，并且如下做进一步描述在步骤1中，1，3-二氨基丙烷(II)与二叔丁基碳酸酯(III)反应，得到3-氨基丙基氨基甲酸1，1-二甲基乙酯(IV)。
在步骤2中，氨基甲酸酯(IV)与乙烯基膦酸二-C1-C6烷基酯(V)反应，得到N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸的二-C1-C6烷基酯(VI)。在说明性实例中，V是乙烯基膦酸二乙酯，该步骤产率为80％。然而，乙烯基膦酸二甲酯提供了可比的产率，并且是商业上优选的，因为它更易于大量获得。
在步骤3中，氨基膦酸二-C1-C6烷基酯(VI)与3，4-二-C1-C4烷氧基环丁-3-烯-1，2-二酮(VII)反应，得到[3-[[2-(二-C1-C6烷氧基磷酰基)乙基]-(2-C1-C4烷氧基-3，4-二氧代-1-环丁烯-1-基)氨基]丙基氨基甲酸1，1-二甲基乙酯(VIII)。在说明性实例中，在两种情况下，烷基均是乙基，该步骤的产率是96％。该步骤优选在无水甲醇或乙醇中、于室温下进行。
在步骤4中，在三氟乙酸中使(VIII)脱保护，然后用三乙胺作为环化剂环化，得到[2-((8，9)-二氧代-2，6-二氮杂双环[5.2.0]-壬-1(7)-烯-2-基)乙基]膦酸二-C1-C6烷基酯(IX)。在说明性实例中，产物IX的产率是58％。脱保护优选在二氯甲烷中、在-5℃-25℃下进行。环化反应优选在二氯甲烷或乙腈中、特别优选在二氯甲烷中，于约20℃进行。
在步骤5中，用溴三甲基硅烷处理膦酸二乙酯(IX)，得到化合物I，产率87％。按照本发明方法制备[2-((8，9)-二氧代-2，6-二氮杂双环[5.2.0]-壬-1(7)-烯-2-基)乙基]膦酸(I)的总产率为38.8％，这比US 5,168,103公开的15.5％的产率有显著的改进。
步骤2、3和4优选就地进行。
在上述一系列反应中，术语“烷基”是指直链或支链C1-C6烷基，术语“烷氧基”是指C1-C6烷氧基，不包括其中烷基是甲基、乙基或丁基的方形酸酯化合物VII。产率是指其中“烷基”是乙基并且“烷氧基”是乙氧基的具体情况。
本发明方法的优点有几个方面。首先，1，3-丙二胺以极好的产率被二碳酸二叔丁酯一保护。比起用苄基氯甲酸酯制备苄氧基氨基甲酸酯保护基来说，该反应的危险性低。第二，该一保护的1，3-丙二胺可以以极好的产率与乙烯基膦酸二乙酯反应，而无需使用附加的试剂例如氰基硼氢化钠和酸，这些试剂并非都是没有危险的，当如前述公开使用2-氧代乙基膦酸二乙酯时这些试剂是需要的。第三，叔丁氧羰基易于用酸除去，而除去苄氧羰基则需要使用钯催化剂和氢源。
下面的反应方案I总结了本发明的方法。在该反应方案中，“烷基”以乙基代表，“烷氧基”用乙氧基代表。
反应方案I
具体实施例方式
下面的具体实施例用于说明本发明的方法，而不构成对本发明方法任何方面的限制。本领域专业人员知晓可等同用于实施本发明方法的其它方法或改变的方法。
实施例13-(叔丁氧羰基氨基)丙胺在-3℃至+2℃和搅拌下，用约8小时，于1，3-二氨基丙烷(500克，6.75摩尔，Aldrich D2，360-2)在四氢呋喃(1.6升)中的溶液中滴加二碳酸二叔丁酯(300克，1.375摩尔，Aldrich 19，913-3)在四氢呋喃(800毫升)中的溶液。在0℃搅拌所得白色悬浮液，并使其缓缓温热至室温过夜。真空浓缩反应混合物，将残余物溶解在乙酸乙酯和饱和氯化钠溶液的混合物中。水层用乙酸乙酯萃取。合并的提取液用饱和氯化钠洗涤，用硫酸镁干燥并过滤，得到油状物(约245克，定量产生)。将所得油悬浮在水(200毫升)中，并冷却至0℃-5℃。加入溴甲酚绿(3毫升，0.04％水溶液；Aldrich 31，870-1)得到蓝色溶液。在剧烈搅拌下，滴加1N盐酸(1.4升)，得到淡蓝色至绿/黄色溶液(pH约5-6，pH试纸)。该悬浮液用二氯甲烷(2×300毫升)萃取，水层用2.5N氢氧化钠碱化至pH约12。碱性水层用二氯甲烷(5×300毫升)萃取，有机层用饱和氯化钠溶液(2×100毫升)洗涤，用无水碳酸钾粉末干燥，经硅藻土过滤并浓缩，得到淡蓝色油状物，放置使其结晶(165克，69％)(非常吸湿的固体)。
NMR(CDCl3，400MHz)1.43(s，9H)，1.61(p，2H)，1.59(s，2H)，2.76(t，2H)，3.20(q，2H)，4.95(br，1H).
实施例2N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸二乙酯在氮气氛下，向3-(叔丁氧羰基氨基)丙胺(77克，0.44摩尔)在甲醇(500毫升)中的溶液中加入乙烯基膦酸二乙酯97％(75克，0.44摩尔；Aldrich 11，613-0)，并在约20℃水浴中保持48小时。将反应混合物真空浓缩，将残余物(约160克)置于“Florisil”垫(3”×6”)上，用二氯甲烷/己烷1∶1、二氯甲烷以及最后用10％甲醇/二氯甲烷洗脱，得到无色油状标题化合物(121克，80％)。
NMR(CDCl3，400MHz)1.32(t，6H)、1.43(s，9H)，1.65(t，2H)，1.80(br，1H)，1.97(dt，2H)，2.67(t，2H)，2.85(dt，2H)，3.20(q，2H)，4.09(m，4H)，5.08(br，1H).
实施例33-[[2-(二乙氧基磷酰基)乙基]-(2-乙氧基-3，4-二氧代环丁-1-烯基)氨基]丙基氨基甲酸叔丁酯在氮气氛下，向3，4-二乙氧基-3-环丁烯-1，2-二酮(45克，0.265摩尔；Aldrich 31，077-8)在无水乙醇(1.2升)中的溶液中滴加N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸二乙酯(80克，0.24摩尔)在无水乙醇(600毫升)中的溶液，并在室温搅拌反应混合物15小时。将反应混合物真空浓缩，将残余物置于硅胶垫(6”×4”)上，并首先用二氯甲烷/己烷1∶1混合物洗脱以除去过量的3，4-二乙氧基-3-环丁烯-1，2-二酮，最后用10％甲醇/二氯甲烷洗脱，经蒸发后，得到粘稠油状的标题化合物(107克，96％)。
NMR(CDCl3，400MHz)1.34(t，6H)，1.43(s，9H)，1.46(t，3H)，1.80(m，2H)，2.12(m，2H)，3.14(m，2H)，3.49(t，1H)，3.66(m，1H)，3.73(t，1H)，3.90(m，1H)，4.10(m，4H)，4.74(m，4H)，5.05(br，H).
实施例4[2-(8，9-二氧代-2，6-二氮杂双环[5.2.0]壬-1(7)-烯-2-基)乙基]膦酸二乙酯将N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-N-[4-乙氧基-2，3-二氧代环丁-1-烯-1-基]-2-氨基乙基膦酸二乙酯(100克，0.22摩尔)在二氯甲烷(600毫升)中的溶液在冰中冷却，并用三氟乙酸(300毫升)处理。使反应混合物温热至室温过夜。在最高40℃的温度下，将该溶液真空浓缩，并与甲苯(2×500毫升)共蒸发，得到粘稠的油(159.5克)，将所得油溶解在无水乙醇(1.5升)中，并用8小时滴加到三乙胺(350ml)在乙醇(1.5升)中的溶液中，在室温搅拌8小时。将反应混合物真空浓缩得油状物，并将所得油状物溶解在乙酸乙酯(1升)中。使化合物结晶并在冰中冷却，过滤并用乙酸乙酯洗涤，最后用己烷洗涤，得到白色固体状标题化合物(40克，58％)。
NMR(CDCl3，400MHz)1.34(t，6H)，2.06(m，2H)，2.20(dt，2H)，3.50(m，4H)，4.05(m，2H)，4.15(m，4H)，7.87(br，1H).
MS(DEI)M+m/z 316.
LC分析(柱Microsorb-MV C18，150×4.6mm；洗脱剂30/70MeOH/0.01M NH4H2PO4pH 4.7；流速1mL/分钟；UV检测器210nm)分析C13H21N2O5P的计算值C，49.36；H，6.69；N，8.85％。
实测值C，49.47；H，6.74；N，8.77％。
实施例5[2-(8，9-二氧代-2，6-二氮杂双环[5.2.0]壬-1(7)-烯-2-基)乙基]膦酸在氮气氛下，向[2-(8，9-二氧代-2，6-二氮杂双环[5.2.0]壬-1(7)-烯-2-基)乙基]膦酸二乙酯(37.6克，0.12摩尔)在二氯甲烷(350毫升)中的溶液中快速滴加溴三甲基硅烷(83毫升，96.3克，0.63摩尔；Aldrich 19，440-9)。将反应混合物在约20℃的水浴中保持15小时。将澄清的溶液真空浓缩，并在剧烈振摇下，将泡沫状的残余物溶解在丙酮(600毫升)中，得到稀悬浮液。加入水(50毫升，2.78摩尔)，得到立即固化的胶状沉淀。将该悬浮液剧烈振摇10分钟，过滤并用丙酮洗涤，得到黄色固体化合物。将该固体溶解在沸水(450毫升)中，将该热溶液经带有槽纹的滤纸过滤以除去少量不溶性物质。将澄清的水溶液在冰中冷却，立即开始结晶。通过缓缓加入丙酮(800毫升)使该稠的结晶物质稀释，保持冷却1小时，过滤并用丙酮洗涤，然后用己烷洗涤，得到淡黄色固体状标题化合物(20.2克)。由母液中得到第二批产物(由LC测得纯度为100％)(6.5克)，总产率为87％。
NMR(DMSO-d6，400Mhz)1.90(m，4H)，3.25(m，2H)，3.36(m，2H)，3.84(q，2H)，8.45(s，1H).
LC分析(柱NOVA Pak C18，300×3.9mm；洗脱剂20/80 MeOH/0.005M Pic A；流速1mL/分钟；UV检测器210nm)分析C9H13N2O5P·0.1H2O的计算值C，41.26；H，5.08；N，10.69％。
实测值C，41.17；H，5.04；N，10.42％。
Karl-Fischer分析0.55％H2O；MS-FAB[M-H]-m/z 259。
实施例6制备3-(叔丁氧羰基氨基)丙胺(“t-BOC-丙胺”)在25-30℃，用4小时，将二碳酸二叔丁酯(0.5千克，2.29摩尔)在甲醇中的溶液加至过量(5当量)1，3-二氨基丙烷(0.83千克，11.2摩尔)中。滤出产物1，3-二氨基丙烷叔丁氧基碳酸酯，并真空蒸馏除去甲醇。将残余的油溶解在乙酸乙酯中，用盐水洗涤，加入水，并将pH调节至5.5。分离各层，使水相强碱化，碱性水溶液用甲苯萃取6次。合并的甲苯提取液用硫酸钠干燥并浓缩，得到t-BOC-丙胺(0.365千克)，产率77.4％，总不纯率11.5％。
实施例7制备[2-((8，9)-二氧代-2，6-二氮杂双环[5.2.0]-壬-1(7)-烯-2-基)乙基]膦酸二甲酯(“二甲基膦酸酯”)A.制备t-BOC-膦酸二甲酯将t-BOC-丙胺，98％(0.67千克，3.77摩尔)和乙烯基膦酸二甲酯(0.59千克，4.12摩尔)在无水甲醇(2.7升)中的溶液在室温搅拌2天，得到二甲基膦酸酯产物。
B.制备t-BOC-膦酸二甲基乙基方形酸酯用6小时，将A中的二甲基膦酸酯产物溶液加至3，4-二乙氧基-3-环丁烯-1，2-二酮(“方形酸乙酯”)(0.55千克，3.23摩尔)在无水甲醇(3.24升)中的溶液中。在0-5℃搅拌过夜后，将反应混合物蒸馏浓缩。加入甲苯(1升)，并反复蒸馏至最终1.6升体积的3-[[2-(二乙氧基磷酰基)乙基]-(2-乙氧基-3，4-二氧代环丁-1-烯基)氨基]丙基氨基甲酸叔丁酯(“t-BOC-膦酸二甲基乙基方形酸酯”)。
C.制备脱保护的膦酸二甲基乙基方形酸酯在0-5℃，向B的t-BOC-膦酸二甲基乙基方形酸酯溶液中加入甲苯(5.0升)，然后用0.25-5小时加入三氟乙酸(4.71千克，41.31摩尔)，同时保持温度低于15℃。在室温搅拌4小时后，将反应混合物浓缩，得到粗产物脱保护的膦酸二甲基乙基方形酸酯。
D.制备二甲基膦酸酯向由C得到的反应产物浓缩物中加入无水甲醇(4.5升)，并在室温下、用6小时，将所得溶液加至过量的三乙胺(2.9千克，28.66摩尔)在无水甲醇中的溶液中。将反应混合物浓缩，然后加入乙酸乙酯，由此沉淀出标题的二甲基膦酸酯产物。过滤并用冷乙酸乙酯洗涤滤饼后，得到产率为50.4％的[2-((8，9)-二氧代-2，6-二氮杂双环[5.2.0]-壬-1(7)-烯-2-基)乙基]膦酸二甲酯(“二甲基膦酸酯”)(0.56千克)，浓度97.6％，单不纯率为1.05％，总不纯率为1.76％。
实施例8制备与纯化[2-((8，9)-二氧代-2，6-二氮杂双环[5.2.0]-壬-1(7)-烯-2-基)乙基]膦酸在室温和搅拌下，将97.6％的溴三甲基硅烷〔0.55千克，3.59摩尔〕加入二甲基膦酸酯(0.46千克，1.56摩尔)在乙腈(4.1升)中的悬浮液中。然后将所得溶液加入搅拌着的乙腈-水中。从溶液中沉淀出乳白色固体状的标题膦酸。使该浆液冷却至0℃，过滤收集产物。将湿的滤饼在水中搅拌，加入30％氢氧化钠至pH 13。形成溶液。加入盐酸至pH 1.0。从溶液中沉淀出白色固体状的标题膦酸。在布氏漏斗中收集产物并用冰冷的水洗涤。然后从水中重结晶来纯化标题膦酸。将湿的滤饼溶解在12份水中，在布氏漏斗中经纸过滤，并浓缩滤液。一旦冷却，标题的膦酸即从溶液中结晶出来。使该浆料冷却至0℃，经布氏漏斗收集。滤饼用水洗涤，在65℃经真空炉干燥，得到标题的膦酸，纯化后的产率为86％，浓度99.9％，单一不纯率为0.05％，总不纯率为0.13％。
权利要求
1.N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸二-C1-C6烷基酯的制备方法，包括将乙烯基膦酸二-C1-C6烷基酯与3-氨基丙基氨基甲酸1，1-二甲基乙酯反应。
2.根据权利要求1的方法，其中乙烯基膦酸二-C1-C6烷基酯是乙烯基膦酸二甲酯或乙烯基膦酸二乙酯。
3.根据权利要求1或2的方法，其中乙烯基膦酸二-C1-C6烷基酯与3-氨基丙基氨基甲酸1，1-二甲基乙酯的反应在无水甲醇中、于约20℃进行。
4.根据权利要求1-3任何一项的方法，其中N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸二-C1-C6烷基酯是N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸二甲酯或N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸二乙酯。
5.化合物N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸二-C1-C6烷基酯。
6.化合物N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸二甲酯或化合物N-[3-(叔丁氧羰基氨基)丙基]-2-氨基乙基膦酸二乙酯。
7.化合物3-[[2-(二-C1-C6烷氧基磷酰基)乙基]-(2-C1-C6烷氧基-3，4-二氧代环丁-1-烯基)氨基]丙基氨基甲酸叔丁酯，其中烷氧基是相同或不同的。
8.化合物3-[[2-(二乙氧基磷酰基)乙基]-(2-乙氧基-3，4-二氧代环丁-1-烯基)氨基]丙基氨基甲酸叔丁酯。
全文摘要
式I的[2－((8，9)－二氧代－2，6－二氮杂双环[5.2.0]－壬－1(7)－烯－2－基)乙基]膦酸的制备方法，该化合物是在与兴奋性氨基酸过多释放有关的情况下用作抗惊厥剂和神经保护剂的NMDA拮抗剂，其中将3－氨基丙基氨基甲酸1，1－二甲基乙酯与乙烯基膦酸二烷基酯反应得到N－[3－(叔丁氧羰基氨基)丙基]－2－氨基乙基膦酸二烷基酯(d)；将(d)与3，4－二烷氧基环丁－3－烯－1，2－二酮反应得到[3－[[2－(二烷氧基磷酰基)乙基]－(2－烷氧基－3，4－二氧代－1，2－环丁烯－1－基)氨基]丙基－氨基甲酸1，1－二甲基乙酯(e)；在三氟乙酸中将(e)脱保护并环化得到[2－((8，9)－二氧代－2，6－二氮杂双环[5.2.0]－壬－1(7)－烯－2－基)乙基]膦酸二烷基酯(c)；用溴三甲基硅烷处理(c)得到化合物(I)。
文档编号C07F9/40GK1526714SQ200310120120
公开日2004年9月8日 申请日期1998年7月31日 优先权日1997年8月1日
发明者A·A·阿瑟林, A A 阿瑟林, W·A·金尼, 金尼, J·施米德, 椎 申请人:惠氏公司