相关申请的交叉引用
根据35 U.S.C.§119，本申请要求基于2011年6月17日提交的序列号为61/498,522的美国临时申请的优先权，通过援引将其全部内容并入本文中。
技术领域
本发明涉及新型化合物和制备式(I)化合物的方法，所述式(I)化合物包括例如反-7-氧代-6-(磺基氧基)-1,6-二氮杂二环[3,2,1]辛烷-2-甲酰胺的化合物及其盐(例如NXL-104)。
背景技术：
美国专利No.7,112,592公开了新型杂环化合物及其盐、用于制备该化合物的方法和使用所述化合物作为抗菌剂的方法。一种此类化合物是反-7-氧代-6-(磺基氧基)-1,6-二氮杂二环[3,2,1]辛烷-2-甲酰胺的钠盐。PCT申请WO 2002/10172描述了生产氮杂二环化合物及其与酸和碱的盐，尤其是反-7-氧代-6-磺基氧基-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺及其吡啶鎓、四丁基铵和钠盐。PCT申请WO 2003/063864和美国专利公开No. 2005/0020572描述了包括反-7-氧代-6-(磺基氧基)-1,6-二氮杂二环[3,2,1]辛烷-2-甲酰胺钠盐的化合物作为β-内酰胺酶抑制剂的用途，其可以单独施用或与β-丙氨酸抗菌剂联合施用。美国专利公开No. 2010/0197928公开了制备2,5-双取代的哌啶和新型中间体的方法。PCT申请WO 2011/042560和美国专利申请No. 12/900,567公开了结晶形式的反-7-氧代-6-(磺基氧基)-1,6-二氮杂二环[3,2,1]辛烷-2-甲酰胺钠盐。这些文献通过援引将其全部内容并入本文中。
在本领域中，对制备包括反-7-氧代-6-(磺基氧基)-1,6-二氮杂二环[3,2,1]辛烷-2-甲酰胺的式(I)化合物、相关化合物及其盐(例如NXL-104)的新的和改进的方法存在当前的和持续的需求。本发明提供新型化合物和制备包括反-7-氧代-6-(磺基氧基)-1,6-二氮杂二环[3,2,1]辛烷-2-甲酰胺的式(I)化合物、相关化合物及其盐(例如NXL-104)的方法。
技术实现要素：
根据一些实施方案，本发明提供使用式(II)化合物制备式(I)化合物，及其药学上可接受的盐、溶剂化物、水合物、对映异构体或非对映异构体(例如NXL-104)的方法。
(I)
(II)
根据一些实施方案，本发明提供式(III)化合物及其盐、溶剂化物、水合物、对映异构体或非对映异构体（例如(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酰胺）。
(III)
根据一些实施方案，本发明提供式(VI)化合物或其盐或类似物。
(VI)
根据一些实施方案，本发明提供制备式(IX)化合物的方法。
根据一些实施方案，本发明提供制备式(XIV)化合物或其盐或类似物的方法。
具体实施方式
本发明提供新型化合物和用于制备式(I)化合物及其药学上可接受的盐、溶剂化物、水合物、对映异构体或非对映异构体(例如NXL-104)的改进的方法。
在一些实施方案中，所述方法包括用氮或胺源处理式(II)化合物以制备式(III)化合物，并用保护基和羰基化剂处理式(III)化合物。在进一步的实施方案中，所述处理之后进行去保护。
在一些实施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7包括但不限于氢、氧、氮、氨基、羰基、氨基甲酰基、烷基、烯基、炔基、烷氧基、环烷基、芳基、芳烷基、三烷基甲硅烷基和杂环基。在特定实施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7可以任选被一种或多种卤素、氧、羟基、氰基、硝基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基氨基、二芳基氨基、酰胺基、烷基酰胺基、氨基甲酰基、脲基、二甲基氨基、羧基、烷基、烯丙基、卤化烷基、三烷基甲硅烷基、烯基、炔基、环烷基、环烷基烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、杂环基、杂环烷基、芳酰基、脂酰基(acyl)、烷氧基、芳基氧基、杂芳基氧基、环烷基氧基、环烷基烷基氧基、芳基烷基氧基、杂芳基烷基氧基、烷基硫基、芳基硫基、烷基亚磺酰基、烷基磺酰基、芳基亚磺酰基、芳基磺酰基、杂芳基亚磺酰基、杂芳基磺酰基烷氧基羰基、芳基氧基羰基、杂芳基氧基羰基或其组合取代。
在其它实施方案中，R1和R2可以一起形成杂环。所述杂环可以任选被一种或多种卤素、羟基、氰基、硝基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基氨基、二芳基氨基、酰胺基、烷基酰胺基、氨基甲酰基、脲基、二甲基氨基、羧基、烷基、卤化烷基、烯基、炔基、环烷基、环烷基烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、杂环、杂环烷基、芳酰基、脂酰基、烷氧基、芳基氧基、杂芳基氧基、环烷基氧基、环烷基烷基氧基、芳基烷基氧基、杂芳基烷基氧基、烷基硫基、芳基硫基、烷基亚磺酰基、烷基磺酰基、芳基亚磺酰基、芳基磺酰基、杂芳基亚磺酰基、杂芳基磺酰基烷氧基羰基、芳基氧基羰基、杂芳基氧基羰基或其组合取代。
在仍其它实施方案中，R3、R5和R6各自包括COH、COB´、COOB´、CONH2、CONHB´、CONHOH、CONHSO2B´、CH2COOH、CH2COOB´、CH2CONHOH、CH2CONHCN、CH2四唑、受保护的CH2四唑、CH2SO3H、CH2SO2B´、CH2PO(OB´)2、CH2PO(OB´)(OH)、CH2PO(B´)(OH)和CH2PO(OH)2。B´包括含有1至6个碳原子的任选被吡啶基或氨基甲酰基取代的烷基、含有3至9个碳原子的—CH2-烯基、含有6至10个碳原子的芳基和含有7至11个碳原子的芳烷基，其中所述芳基或芳烷基的核心(nucleus)任选被OH、NH2、NO2、含有1至6个碳原子的烷基、含有1至6个碳原子的烷氧基或一种或多种卤素原子取代。
在示例性实施方案中，R3、R5或R6可以是OR´或OP´。
R´包括SO3、SO2、SO2NHCOH、SO2NHCO、SO2NHCOO、SO2NHCONH和SO2NHCONH2。在一些实施方案中，R´可以被氢或任选地用吡啶基或氨基甲酰基取代的烷基、含有3至9个碳原子的—CH2-烯基、含有6至10个碳原子的芳基和含有7至11个碳原子的芳烷基取代。所述芳基或芳烷基的核心可以被OH、NH2、NO2、含有1至6个碳原子的烷基、含有1至6个碳原子的烷氧基或被一种或多种卤素原子取代。
P´包括PO(OH)2、PO3、PO2、PO、PO(OH)(O-)、PO2NHCOH、PO2NHCO、PO2NHCOO、PO2NHCONH和PO2NHCONH2。在一些实施方案中，P´可以被氢或任选地用吡啶基或氨基甲酰基取代的烷基、含有3至9个碳原子的—CH2-烯基、含有6至10个碳原子的芳基和含有7至11个碳原子的芳烷基取代。所述芳基或芳烷基的核心任选被OH、NH2、NO2、含有1至6个碳原子的烷基、含有1至6个碳原子的烷氧基或被一种或多种卤素原子取代。
在示例性的实施方案中，R1和R2为氢。在其它实施方案中，R1为哌啶基和R2为氢。在一些实例中，R3为OSO3H。
在一些实施方案中，R4为苄基氧基。在其它实施方案中，R5为苄基氧基和R6为氢。在仍其它实施方案中，R5为烯丙基或三烷基甲硅烷基和R6为氢。在一些实施例中，R7为H。在其它实施方案中，R7为羰基、氨基甲酰基或烷基并可以任选被一种或多种卤素、氧、羟基、氰基、硝基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基氨基、二芳基氨基、酰胺基、烷基酰胺基、氨基甲酰基、脲基、二甲基氨基、羧基、烷基、烯丙基、卤化烷基、三烷基甲硅烷基、烯基、炔基、环烷基、环烷基烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、杂环、杂环烷基、芳酰基、脂酰基、烷氧基、芳基氧基、杂芳基氧基、环烷基氧基、环烷基烷基氧基、芳基烷基氧基、杂芳基烷基氧基、烷基硫基、芳基硫基、烷基亚磺酰基、烷基磺酰基、芳基亚磺酰基、芳基磺酰基、杂芳基亚磺酰基、杂芳基磺酰基烷氧基羰基、芳基氧基羰基、杂芳基氧基羰基或其组合取代。在具体实施方案中，R7为氨基甲酰基。
在示例性实施方案中，R4和R5为苄基氧基。在进一步实施方案中，R6和R7为氢。
保护基可以例如为9-芴基甲氧基羰基 (FMOC)、叔丁氧基羰基 (BOC)、苄基氧基羰基 (CBZ)、乙基-氧基羰基或甲基-氧基羰基、苯氧基羰基、烯丙基氧基羰基 (ALOC)和从本公开获益的领域的技术人员已知的等同基团。在具体实施方案中，保护基为9-芴基甲氧基羰基 (FMOC)。在一些实施方案中，羰基化剂可以包含具有两个离去基团的羰基。所述离去基团可以是氯或咪唑，例如在N,N-羰基二咪唑 (CDI)中的咪唑。在进一步的实施方案中，除去保护基从而环化。
在示例性的实施方案中，可以采用SO3络合物进一步处理将式(III)化合物处理之后形成的化合物。
可以使用式(IV)化合物制备式(II)化合物。
R4如上定义。在一些实例中，式(II)化合物可以根据方案I制备。
方案I
R可以为如上定义的R4、R5或R6。在一些实施方案中，P可以为保护基并包括9-芴基甲氧基羰基 (FMOC)、叔丁氧基羰基 (BOC)、苄基氧基羰基 (CBZ)、乙基-氧基羰基或甲基-氧基羰基、苯氧基羰基、烯丙基氧基羰基 (ALOC)和从本公开获益的领域的技术人员已知的等同基团。在示例性的实施方案中，P可以为叔丁氧基羰基 (BOC)。
在示例性的实施方案中，碱包括能够使碘化三甲基氧化锍去质子化的碱，例如氢化钠和叔丁醇钾。
在示例性实施方案中，去保护可以包括除去保护基P的情况；环化可以包括发生6-exo-tet环化以生成哌啶环的情况；还原可以包括使肟键还原为单键（例如具有R构型）的情况；选择性结晶可以包括能够分离出需要的异构体（例如SR异构体，作为盐或作为游离碱）的情况。可以为一价或二价的酸可以用于与所需产物形成固体盐。
在一些实施方案中，式IV化合物用三甲基氧化锍叶立德(trimethylsulfoxoniumylide)开环然后一步转化成α-氯代肟。除去保护基并使化合物环化，将肟选择性地还原成羟胺，分离出式V化合物（可能为盐形式）。
式(V)化合物可以用于根据以下方案II制备反-7-氧代-6-(磺基氧基)-1,6-二氮杂二环[3,2,1]辛烷-2-甲酰胺及其药学上可接受的盐(例如NXL-104)。R4、R5和R6如上定义。
方案II
在方案II中，R1和R2各自可以是氢或烷基。
在示例性的实施方案中，保护哌啶的氮，使用光气化剂或羰基化剂来形成羰基，除去保护基，从而环化。将羟胺去保护、硫酸酯化并转化成四烷基铵盐。
在一些实施方案中，本发明提供式(III)化合物或其盐、溶剂化物、水合物、对映异构体、非对映异构体或类似物：
(III)
R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7基团如上所述。在一些实施方案中，R1、R2、R6和R7是H并且R5是苄基氧基。例如，本发明提供式(VI)化合物或其盐或类似物。
在示例性实施方案中，本发明提供式(VII)化合物。
R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7可以是如上所述的基团的任意组合。
在示例性的实施方案中，R1、R2和R6是氢，R5是OSO3H和R7是氨基甲酰基。在其它实施例中，R1为哌啶基、R2和R6为氢，R5为OSO3H和R7为氨基甲酰基。
另一方面，本发明提供制备反-7-氧代-6-(磺基氧基)-1,6-二氮杂二环[3,2,1]辛烷-2-甲酰胺及其盐(例如NXL-104)的方法。
在具体实施方案中，本发明提供用于制备式(VIII)化合物或其药学上可接受的盐(例如NXL-104)的方法。
NXL-104也可以称为(1R,2S,5R)-7-氧代-6-磺基氧基-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺的一钠盐、avibactam或({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)钠。NXL-104的结构表示如下(式IX)。
一方面，本发明提供根据以下方案III使用化合物制备反-7-氧代-6-(磺基氧基)-1,6-二氮杂二环[3,2,1]辛烷-2-甲酰胺及其药学上可接受的盐(例如NXL-104)的方法。
方案III
R8和R9包括如上定义的R1至R7基团的任意组合的任何基团。
在一些实施方案中，式(X)化合物采用三甲基氧化锍叶立德开环并一步转化成α-氯代肟。
(X)
除去保护基，使化合物环化，将肟选择性还原成羟胺，分离出式(XI)化合物（可能为盐形式）。
(XI)
在一些实施方案中，R8包括烷基、烯丙基、芳基、杂芳基、苄基、烷氧基烷基、芳基烷氧基烷基或其组合，以及从本公开获益的领域的技术人员已知的等同基团。R8可以为取代的或未取代的烷基，其可以是直链或支链的。例如，R8可以为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基或己基。在其它实施方案中，R8可以为芳基或芳族基团。例如，R8可以为苯基、萘基或呋喃基。在示例性实施方案中，R8可以为苄基或取代的苄基。
在一些实施方案中，R9为保护基，包括烷基、烯丙基、脂酰基、苄基、H或甲硅烷基保护基或其组合，以及从本公开获益的领域的技术人员已知的等同基团。例如，R9可以为烯丙基、三烷基甲硅烷基或苄基。在示例性实施方案中，R9可以为苄基。
在一些实施方案中，P可以为保护基并包括9-芴基甲氧基羰基 (FMOC)、叔丁氧基羰基 (BOC)、苄基氧基羰基 (CBZ)、乙基-氧基羰基或甲基-氧基羰基、苯氧基羰基、烯丙基氧基羰基 (ALOC)和从本公开获益的领域的技术人员已知的等同基团。在示例性的实施方案中，P可以为叔丁氧基羰基 (BOC)。
在示例性的实施方案中，碱包括能够使碘化三甲基氧化锍去质子化的碱，例如氢化钠和叔丁醇钾。
在示例性实施方案中，去保护包括除去保护基P的情况；环化包括发生6-exo-tet环化以生成哌啶环的情况；还原包括使肟键还原为单键（优选具有R构型）的情况；选择性结晶包括能够分离出需要的异构体（例如SR异构体，作为盐或作为游离碱）的情况。可以是一价或二价的酸可以用于与所需产物形成固体盐。
从本公开获益的领域的技术人员将理解：式(X)化合物可以用于使用可以生成替代性化合物作为中间体的条件和试剂制备式(XI)化合物。例如，氯代肟可以通过式(XII)和(XIII)化合物（包括其游离碱、盐和对映异构体）制备。
(XII)
(XIII)
在示例性实施方案中，氯代肟可以根据以下方案IV制备。
方案IV
在示例性实施方案中，式(XI)化合物可以用于根据以下方案V制备反-7-氧代-6-(磺基氧基)-1,6-二氮杂二环[3,2,1]辛烷-2-甲酰胺及其药学上可接受的盐(例如NXL-104)。
方案V
在一些实施方案中，使用氨源使式(XI)化合物转化成式(XIV)化合物。
(XIV)
保护哌啶的氮，使用光气化剂或羰基化剂来形成羰基，除去保护基，从而环化。将羟胺去保护、硫酸酯化并转化成四烷基铵盐。使四烷基铵盐进行离子交换，以提供(1R,2S,5R)-7-氧代-6-磺基氧基-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺的药学上可接受的盐。
在一些实施方案中，R8包括烷基、烯丙基、芳基、杂芳基、苄基、烷氧基烷基、芳基烷氧基烷基或其组合，以及从本公开获益的领域的技术人员已知的等同基团。R8可以为取代的或未取代的烷基，其可以是直链或支链的。例如，R8可以为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基或己基。在其它实施方案中，R8可以为芳基或芳族基团。例如，R8可以为苯基、萘基或呋喃基。在示例性实施方案中，R8可以为苄基或取代的苄基。
在一些实施方案中，R9可以为适合于保护羟胺的官能基团。合适的R9基团的实例包括烷基、烯丙基、脂酰基、苄基、H或甲硅烷基保护基或其组合，以及从本公开获益的领域的技术人员已知的等同基团。在一些实施方案中，R9可以为烯丙基、三烷基甲硅烷基或苄基。在示例性实施方案中，R9可以为苄基。
在示例性实施方案中，NH3可以为氨、氨源或氨替代物(ammonia proxy)。例如，氨替代物可以为甲脒和碱。在一些实施方案中，氨可以溶解于极性溶剂例如甲醇、水、异丙醇和二氧杂环己烷中。
在示例性实施方案中，PG包含保护基，LG包含离去基团；去保护包括除去保护基的情况；SO3络合物包括三氧化硫络合物；和(R10)4N+源包括四正烷基铵离子源。
保护基可以例如为9-芴基甲氧基羰基 (FMOC)、叔丁氧基羰基 (BOC)、苄基氧基羰基 (CBZ)、乙基-氧基羰基或甲基-氧基羰基、苯氧基羰基、烯丙基氧基羰基 (ALOC)和从本公开获益的领域的技术人员已知的等同基团。在特定实施方案中，保护基为9-芴基甲氧基羰基 (FMOC)。
所述离去基团可以为咪唑，例如在N,N-羰基二咪唑 (CDI)中的咪唑。
去保护包括去除保护基R9的情况，例如如果R9为苄基则加氢。SO3络合物可以为三氧化硫络合物，如SO3.吡啶、SO3.二甲基甲酰胺、SO3.三乙胺、SO3.三甲胺、氯磺酸和发烟硫酸。
(R10)4N+源可以为四正烷基铵离子源，如四乙基氯化铵、四甲基氢氧化铵、四丁基乙酸铵和四丁基硫酸氢铵。
离子交换步骤使四烷基铵盐转化成药学上可接受的盐，例如钠盐、钾盐、钙盐和镁盐。这可以通过使用钠源（例如钠盐）使盐结晶来实现，所述钠源可以是与四烷基铵进行离子交换的钠的任何盐或形式。钠源可以为羧酸钠盐或含钠的离子交换树脂。在示例性实施方案中，钠源为2-乙基己酸钠。
可选地，可以以类似方式制备(1R,2S,5R)-7-氧代-6-磺基氧基-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺 的药学上可接受的盐。例如，可以使用可溶性钾盐制备所述钾盐。
在具体实施方案中，使用方案VI并使用(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐(1:1)制备(1R,2S,5R)-7-氧代-6-磺基氧基-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺的钠盐。
方案VI
在示例性实施方案中，本文中所述化合物例如可以用溶解于极性溶剂（例如甲醇、水、异丙醇或二氧杂环己烷）中的氨处理(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1)。除去任何副产物之后，可以将混合物从非极性溶剂中结晶。合适的溶剂的实例为甲苯、环戊基甲基醚(CPME)、甲基叔丁基醚(MTBE)和异己烷。可以在加入光气化剂或羰基化剂之前，采用保护基在哌啶的氮上保护(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酰胺（酰胺），之后将哌啶的氮去保护，在碱性条件下环化并通过结晶分离出产物。保护基可以为FMOC、BOC或CBZ，并可以在有机溶剂如甲苯、氯代苯或氟代苯中提供。合适的光气化剂或羰基化剂的实例为CDI、光气和三光气。对于将FMOC保护基去保护，合适的试剂的实例为二乙胺、哌啶和吗啉。其它保护基的去保护可以使用从本公开获益的领域的技术人员已知的方法完成。用于环化的碱的实例包括二乙胺、哌啶、吗啉 三乙胺、二异丙基乙胺和碱的水溶液（例如碳酸氢钠溶液）。
可以在催化剂（如钯、铂、铑、镍）的存在下和在碱（如三乙胺、二异丙基乙胺）和SO3源（如SO3.吡啶、SO3.二甲基甲酰胺、SO3.三乙胺、SO3.三甲胺）和溶剂（如甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、丁醇、水或其混合物）的存在下通过用氢气处理使(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺去苄基化。然后可以用四丁基铵离子源(如四丁基乙酸铵、四丁基硫酸氢铵)处理产物，萃取到有机溶剂中并从有机溶剂（如甲基异丁基酮 (MIBK)、丙酮、乙酸异丙酯）结晶。
然后将{[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸四丁基铵溶解于溶剂（如乙醇、异丙醇、丙醇、水或其混合物）中并用羧酸钠盐（如2-乙基己酸钠）处理。
另一方面，可以根据方案VII使用化合物制备(1R,2S,5R)-7-氧代-6-磺基氧基-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺的钠盐。
方案VII
在碱存在下，式(XI)的化合物与光气化剂或羰基化剂反应获得环脲。除去酯保护基并将所得的酸转化成甲酰胺。将羟胺去保护、硫酸酯化并转化成四烷基铵盐。使四烷基铵盐进行离子交换，以提供(1R,2S,5R)-7-氧代-6-磺基氧基-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺的药学上可接受的盐。
R8和R9可以表示如上所述的基团。在具体实施方案中，碱包括用于将(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1)去保护的碱，例如无机碱（例如KHCO3）、或有机碱（例如三乙胺、3-甲基吡啶、吡啶和二甲基吡啶）；羰基化包括使用单一试剂（例如，三光气、N,N-羰基二咪唑 (CDI)、C(O)(SMe)2）或试剂的组合(例如，在上文讨论的方案中提供的或使用CO2和氯代三甲基硅烷，然后使用SOCl2和吡啶)加成羰基；水解包括使得CO键选择性断裂以释放R7O-，例如使用四丁基氢氧化铵 (TBAOH)、LiOH、NaOH、三甲基碘硅烷 (TMSI)。可选地，这个步骤可以替代为其它去保护条件，例如当R8 = CH2C6H5时，加氢，或如果R8 = 烯丙基时，用Pd异构化；酰胺化包括活化酸性官能团然后用氨源淬灭，可相继或同时进行。例如，可以使用试剂如氯甲酸烷基酯、三甲基乙酰氯、亚硫酰氯、氯磷酸二乙酯、CDI活化酸。可以用氨或溶液、盐、或氨源，或采用氨替代物（例如六甲基二硅氮烷(HMDS)）淬灭所得的经活化的酸。或者，可以使用试剂组合例如碳二亚胺，例如N,N′-二环己基碳二亚胺 (DCC)和N-(3-二甲基氨基丙基)-N’-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)、或1-丙烷磷酸环酐与HMDS同时活化和淬灭；去保护包括除去R9保护基，获得游离羟胺；硫酸酯化包括使用SO3源例如SO3.DMF、SO3.NMe3和ClSO3H将SO3基团加成至羟基上；盐形成包括加成四正烷基铵离子源，例如四正丁基乙酸铵，和所得盐的分离。
在一些实施方案中，可以使用从本公开获益的领域的技术人员已知的方法实现去保护。例如，如果R9为苄基的话，可以进行使用钯催化剂的加氢。
在本发明的另一方面，可以使用式(XV)化合物制备(1R,2S,5R)-7-氧代-6-磺基氧基-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺。
(XV)
可以根据方案VIII制备这些式(XV)的化合物。
方案VIII
式(XVI)的化合物采用三甲基氧化锍叶立德开环并转化成α-氯代肟。
(XVI)
除去保护基并使化合物环化，将肟选择性还原成羟胺，分离出最终化合物（可能为盐形式）。在一些实施方案中，R8包括任何烷基、烯丙基、芳基、苄基、杂环基和从本公开获益的领域的技术人员已知的用于保护甲酰胺类的等同基团。在具体实施方案中，R8可以为叔丁基、苄基、烯丙基、甲氧基甲基、甲硅烷基、四氢吡喃或甲硅烷氧基烷基。在示例性实施方案中，R8可以为苄基或取代的苄基。
在一些实施方案中，R9可以为保护基，包括烷基、烯丙基、脂酰基、苄基、H或甲硅烷基保护基，以及从本公开获益的领域的技术人员已知的等同基团。例如，R9可以为烯丙基、三烷基甲硅烷基或优选为苄基。
在示例性的实施方案中，P可以为保护基，例如氨基甲酸酯保护基，如叔丁氧基羰基 (BOC)或苄基氧基羰基。
在示例性实施方案中，步骤1中的碱包括能够使碘化三甲基氧化锍去质子化的碱，例如氢化钠和叔丁醇钾。
在示例性实施方案中，去保护包括除去保护基P的情况；环化包括发生6-exo-tet环化以生成哌啶环的情况；还原包括使肟键还原为单键（优选地具有R构型）的情况；选择性结晶包括能够分离出需要的SR异构体（作为盐或作为游离碱）的情况。可以是一价或二价的酸，其可以用于与所需产物形成固体盐。
根据方案IX，使用上文讨论的方案获得的化合物可以用于制备(1R,2S,5R)-7-氧代-6-磺基氧基-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺的钠盐。
方案IX
式(XV)化合物转化成脲，然后将其去保护、硫酸酯化并转化成四烷基铵盐。将四烷基铵盐进行离子交换，以提供(1R,2S,5R)-7-氧代-6-磺基氧基-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺的药学上可接受的盐。R7和R9基团如上定义。光气化或羰基化是使用单一试剂（例如三光气、CDI）或试剂组合（例如以上方案中描述的那些）加成羰基。去保护包括同时或相继除去R8和R9。其它步骤已经在其它部分中描述。
在一些实施方案中，可以使用酶制备反-7-氧代-6-(磺基氧基)-1,6-二氮杂二环[3,2,1]辛烷-2-甲酰胺及其盐(例如NXL-104)。例如，所述方法可以包括制备式(XVII)化合物。
(XVII)
可以根据方案X制备化合物(式XVII)。
方案X
在一些实施方案中，R8包括但不限于烷基、芳基和苄基。在示例性实施方案中，R8可以为烷基。例如，R8可以为甲基或乙基。
在一些实施方案中，R9可以是适用于保护羟胺的官能基团。例如，R9可以为烯丙基、三烷基甲硅烷基或苄基。
在示例性实施方案中，光气化或羰基化可以采用光气化剂（例如三光气）进行。
在示例性实施方案中，使用酶进行酶酰胺化。例如，在氨源（例如氨基甲酸铵、氨、氯化铵或六甲基二硅氮烷）和溶剂（例如乙腈、二氧杂环己烷或氯代丁烷）的存在下，使用南极假丝酵母脂肪酶A或南极假丝酵母脂肪酶B。
本文中描述的方法可以用于制备无需分离而具有足够纯度的化合物。例如，使用碱（如叔丁醇钾）可以获得可以用于后续步骤而无需分离的足够纯的β-酮基氧化锍(BKS)。在一些实施方案中，所述方法可以包括使用单一溶剂和单一试剂的一步转化。例如，用单一试剂可以将β-酮基氧化锍在单一溶剂中转化成氯代肟。在其它实施方案中，所述方法可以使用可获得需要的SR异构体与不需要的SS异构体的更高比率的改进的还原条件。例如，所述比率可以大于1。在一些实施方案中，需要的SR异构体与不需要的SS异构体的比率可以为1至10。在示例性实施方案中，所述比率可以为4。仍在其它实施方案中，所述方法可以提供可以高纯度选择性分离需要的SR异构体的改进的结晶条件。在一些实施方案中，所述方法可以提供高收率的纯中间体化合物，因此免去分离中间体的需要。例如，本文中所述方法可以提供非常高收率的纯(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1)。在此种情况下，中间体的分离可能不是必要的。
本文中所述方法可以提供出乎意料高收率的化合物，并可以因此高效并且节约成本。
除非另外定义，否则本文中使用的全部技术和科学术语通常具有与本发明所属领域普通技术人员所通常理解的相同的含义。
“NXL-104”指(1R,2S,5R)-7-氧代-6-磺基氧基-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺的一钠盐，或可选地({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)钠或avibactam，并由下示结构表示。
如本文中所使用的，术语“卤素”是指F、Cl、Br和I。
术语"烷基"是指取代的或未取代的饱和烃基，其可以是直链或支链，并可以包含约1至约20个碳原子，例如1至12个碳原子，如1至8个碳原子，例如1至4个碳原子。合适的烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基和十二烷基。合适的烷基的其它实例包括但不限于1-、2-或3-甲基丁基、1,1-、1,2-或2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、1-、2-、3-或4-甲基戊基、1,1-、1,2-、1,3-、2,2-、2,3-或3,3-二甲基丁基、1-或2-乙基丁基、乙基甲基丙基、三甲基丙基、甲基己基、二甲基戊基、乙基戊基、乙基甲基丁基、二甲基丁基等。
取代的烷基为如上所述的烷基，其在一个或多个位置上被例如卤素、羟基、氨基、羧基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基、杂芳基、烷氧基、硝基和氰基及其组合取代。
术语“卤化烷基”是指可以为直链或支链的饱和烃基，并可以包含约1至约20个碳原子，例如1至12个碳原子，如1至8个碳原子，例如1至4个碳原子，其被一种或多种卤素取代，例如但不限于-CF3、CF2CF3、CHF2、CH2F等。术语“卤化烷基”的使用不应该理解为是指“取代的烷基”可能不被一种或多种卤素取代。
术语“烯基”指可以为直链或支链的取代或未取代的烃基，其含有一个或多个碳碳双键，并且其可以包含约1至约20个碳原子，如1至12个碳原子，例如1至6个碳原子。合适的烯基包括乙烯基、丙烯基、丁烯基等。
取代的烯基为如上所述的烯基，其在一个或多个位置上被例如卤素、羟基、氨基、羧基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基、杂芳基、烷氧基、硝基和氰基及其组合取代。
除非另外说明，术语“亚烷基"是指一至六个碳原子的直链饱和二价烃基或三至六个碳原子的支链饱和二价烃基，例如亚甲基、亚乙基、亚丙基、1-甲基亚丙基、2-甲基亚丙基、亚丁基、亚戊基等。
术语"炔基"是指取代或未取代的脂族烃基，其可以为直链或支链的，并含有一个或多个碳碳三键。优选地，炔基含有2至15个碳原子，如2至12个碳原子，例如2至8个碳原子。合适的炔基包括乙炔基、丙炔基、丁炔基等。
取代的炔基是如上所述的炔基，其在一个或多个位置上被例如卤素、羟基、氨基、羧基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基、杂芳基、烷氧基、硝基和氰基及其组合取代。
术语“氨基”是指–NH2。
术语“烷基氨基”是指–NH(烷基)，其中烷基如上所述。
术语“二烷基氨基”是指–N(烷基)2，其中烷基如上所述。
术语"芳基"是指取代或未取代的包含约5至约14个碳原子例如约6至约10个碳原子的芳族单环或二环体系。合适的芳基包括但不限于苯基、萘基、蒽基。
取代的芳基包括上述芳基，其一次或多次被例如但不限于卤素、羟基、氨基、羧基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基、杂芳基、烷氧基、硝基和氰基及其组合取代。
术语“芳基氨基”是指–NH(芳基)，其中芳基如上所述。
术语“二芳基氨基”是指–N(芳基)2，其中芳基如上所述。
术语“酰胺基”是指–CONH2。
术语“芳基烷基”指–(亚烷基)-芳基，其中芳基和亚烷基部分与前文描述的一致。合适的实例包括但不限于苄基、1-苯乙基、2-苯乙基、苯丙基、苯丁基、苯戊基、和萘甲基。
术语“羧基”是指-C(O)OH。
术语“环烷基”是指具有3至10个碳原子，例如3至8个碳原子、例如3至6个碳原子的单环、双环或三环非芳族饱和烃基。合适的环烷基包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、降冰片烷基(norbornyl)、1-十氢化萘基、金刚烷（adamant）-1-基、和金刚烷-2-基。其它合适的环烷基包括但不限于螺戊基、二环[2.1.0]戊基、二环[3.1.0]己基、螺[2.4]庚基、螺[2.5]辛基、二环[5.1.0]辛基、螺[2.6]壬基、二环[2.2.0]己基、螺[3.3]庚基、二环[4.2.0]辛基、和螺[3.5]壬基。优选的环烷基包括环丙基、环丁基、环戊基和环己基。环烷基可以是被取代的，例如被一种或多种卤素和/或烷基取代。
术语“环烷基烷基”是指–(亚烷基)-环烷基，其中环烷基如前文所述，例如环丙基甲基、环丁基甲基、环戊基乙基、或环己基甲基等。
术语"杂芳基"是指取代的或未取代的芳族单环或多环体系，其含有5至14个环原子，优选地约5至约10个环原子并最优选地5或6个环原子，其中至少一个环原子为N、O或S原子。合适的杂芳基包括但不限于呋喃基、噻吩基、吡咯基、吡唑基、咪唑基、吡啶基、嘧啶基、苯并咪唑基、吲唑基、吲哚基、喹啉基、异喹啉基、萘啶基等。
取代的杂芳基包括上述杂芳基，其一次或多次被例如但不限于卤素、羟基、氨基、羧基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基、杂芳基、烷氧基、硝基及其组合取代。
术语“杂芳基烷基”指–(亚烷基)-杂芳基，其中杂芳基和亚烷基部分与前文描述的一致。合适的实例包括但不限于吡啶基甲基、噻唑基甲基、噻吩基甲基、嘧啶基甲基、吡嗪基甲基、和异喹啉基甲基等。
术语"杂环"是指取代或未取代的非芳族单环或多环体系，其包含3至10个原子，优选5或6个原子，其中至少一个环原子为N、O或S原子。合适的杂环基包括但不限于四氢呋喃基、四氢噻吩基、四氢吡喃基、二氢吡喃基、吡咯烷基、哌啶基、哌嗪基、硫代吗啉基、吗啉基、异噁唑啉基等。
取代的杂环基包括上述杂环基，其一次或多次被例如卤素、氨基、烷基、羟基、羧基及其组合取代。杂环基也可以被例如芳基或杂芳基取代。
术语“杂环烷基”指–(亚烷基)-杂环基，其中杂环和亚烷基部分与前文描述的一致。
术语"芳酰基"是指芳基-C(O)-，其中芳基如上所述。合适的芳酰基包括但不限于苯甲酰基和1-萘甲酰基。
术语"脂酰基"是指HC(O)-、烷基-C(O)-、环烷基-C(O)-、芳基-C(O)-、或杂烷基-C(O)-，其中各种基团如前所述，例如乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、吡啶基羰基等。
术语“烷氧基”是指烷基-O-基团，其中烷基部分与前述内容一致。合适的烷氧基包括但不限于甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基等。例如，烷氧基可以为甲氧基或乙氧基。
术语"芳基氧基"是指芳基-O-基团，其中芳基如上所述。
术语"杂芳基氧基"是指杂芳基-O-基团，其中杂芳基如上所述。
术语“环烷基烷基氧基”是指-O-(亚烷基)-环烷基，其中环烷基和亚烷基如前所述。
术语"烷基硫基"是指烷基-S-基团，其中烷基如上所述。
术语"芳基硫基"是指芳基-S-基团，其中芳基如上所述。
术语“烷基亚磺酰基”是指–SOR基团，其中R为如上文定义的烷基，例如甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基等。
术语“烷基磺酰基”是指–SO2R基团，其中R为如上文定义的烷基，例如甲基磺酰基、乙基磺酰基等。
术语“芳基亚磺酰基”是指–SOR基团，其中R为如上文定义的芳基，例如苯基亚磺酰基等。
术语“芳基磺酰基”是指–SO2R基团，其中R为如上文定义的芳基，例如苯基磺酰基等。
术语“杂芳基亚磺酰基”是指–SOR基团，其中R为如上所定义的杂芳基。
术语“杂芳基磺酰基”是指–SO2R基团，其中R为如上所定义的杂芳基。
术语"烷氧基羰基"是指烷基-O-C(O)-基团，其中烷基如上所述。
术语"芳基氧基羰基"是指芳基-O-C(O)-基团，其中芳基如上所述。
术语"杂芳基氧基羰基"是指杂芳基-O-C(O)-基团，其中杂芳基如上所述。
术语“环烷基氧基”是指–O-环烷基，其中环烷基如前所述，例如环丙基氧基、环丁基氧基、环戊基氧基、环己基氧基等。
术语“芳基烷基氧基”是指-O-(亚烷基)-芳基，其中芳基和亚烷基如前所述。
术语“杂芳基烷基氧基”是指-O-(亚烷基)-杂芳基，其中杂芳基和亚烷基如前所述。
本领域普通技术人员将意识到本发明化合物可以不同的互变异构和几何异构的形式存在。所有这些化合物，包括顺式异构体、反式异构体、非对映异构的混合物、外消旋体、对映异构体的非外消旋的混合物，基本纯的和纯的对映异构体都在本发明的范围内。基本纯的对映异构体包含不大于5% w/w的相应的相反对映异构体，优选不大于2%，最优选不大于1%。
光学异构体可以根据常规方法通过拆分外消旋混合物获得，例如通过使用光学活性酸或碱形成非对映异构体盐或形成共价非对映异构体获得。合适的酸的实例为酒石酸、二乙酰基酒石酸、二苯甲酰基酒石酸、二甲苯酰基酒石酸和樟脑磺酸。可以通过从本公开获益的领域的技术人员已知的方法，例如通过色谱法或分级结晶，将非对映异构体的混合物基于其物理和/或化学差异分离成其单一非对映异构体。然后，光学活性碱或酸从分离的非对映异构体盐中释放。分离光学异构体的不同方法包括使用手性色谱（例如手性HPLC柱）（采用或不采用常规衍生），最佳地选择所述手性色谱以使对映异构体的分离最大化。合适的手性HPLC柱由Diacel制造，例如在常规可选择的很多其它种中的Chiracel OD和Chiracel OJ。也可以使用采用或不采用衍生的酶分离。本发明的光学活性化合物可以类似地通过在手性合成方法中使用光学活性的原材料在不产生外消旋作用的反应条件下获得。
另外，本领域普通技术人员将意识到可以使用不同丰度的同位素形式的化合物，例如不同丰度含量的2H、3H、11C、13C和/或14C。在一个具体实施方案中，所述化合物含有2H。在另一个实施方案中，所述化合物含有3H。可以使用本领域已知的方法制备氘化和氚化的化合物。
例如，可以以美国专利No. 5,846,514和No. 6,334,997中描述的过程制备氘化形式。如美国专利No. 5,846,514和No. 6,334,997中所述，氘化可以提高功效并增加药物作用的持续时间。
可以使用各种方法，例如Dean, Dennis C.; 编者. Recent Advances in the Synthesis and Applications of Radiolabeled Compounds for Drug Discovery and Development. [在 Curr., Pharm. Des., 2000; 6(10)中](2000), 第110页; Kabalka, George W.; Varma, Rajender S. The synthesis of radiolabeled compounds via organometallic intermediates.Tetrahedron(1989),45(21), 6601-21; 和Evans, E. Anthony.Synthesis of radiolabeled compounds, J. Radioanal. Chem.(1981), 64(1-2),9-32中描述的，来合成氘取代的化合物。
在合适的情况下，本发明还涉及本文中所公开的化合物的有用形式（例如无碱形式（base free form）），和本发明的全部化合物的药学上可接受的盐或前药，可以为所述本发明的化合物制备盐或前药。药学上可接受的盐包括通过使作为碱的主要化合物与无机或有机酸反应形成盐获得的那些，例如盐酸、硫酸、磷酸、甲磺酸、樟脑磺酸、草酸、马来酸、琥珀酸、柠檬酸、甲酸、氢溴酸、苯甲酸、酒石酸、富马酸、水杨酸、扁桃酸和碳酸的盐。药学上可接受的盐还包括其中主要化合物作为酸并与合适的碱反应形成例如钠盐、钾盐、钙盐、镁盐、铵盐和胆碱盐的那些。从本公开获益的领域的技术人员还将意识到要求保护的化合物的酸加成盐可以凭借很多已知方法中的任意方法由所述化合物与合适的无机或有机酸反应制备。可选地，可以凭借各种已知方法通过使本发明的化合物与合适的碱反应制备碱金属盐和碱土金属盐。
下列是可以通过与无机或有机酸的反应获得的酸盐的其它实例：乙酸盐、己二酸盐（adipeate）、海藻酸盐、柠檬酸盐、天冬氨酸盐、苯甲酸盐、苯磺酸盐、硫酸氢盐、丁酸盐、樟脑酸盐、二葡萄糖酸盐、环戊丙酸盐、十二烷基硫酸盐、乙磺酸盐、葡庚糖酸盐、甘油磷酸盐、半硫酸盐、庚酸盐、己酸盐、富马酸盐、氢溴酸盐、氢碘酸盐、2-羟基-乙磺酸盐、乳酸盐、马来酸盐、甲磺酸盐、烟酸盐、2-萘磺酸盐、草酸盐、棕榈酸盐（palmoate）、果胶酸盐、过硫酸盐、3-苯基丙酸盐、苦味酸盐、新戊酸盐、丙酸盐、琥珀酸盐、酒石酸盐、硫氰酸盐、甲苯磺酸盐、甲磺酸盐和十一烷酸盐。
例如，药学上可接受的盐可以为盐酸盐、氢溴酸盐、氢甲酸盐（hydroformate）或马来酸盐。
优选地，所形成的盐为药学上可接受的以施用于哺乳动物。然而，所述化合物的药学上不接受的盐适合作为中间体，例如以盐形式分离所述化合物并然后通过用碱性试剂处理将盐转化回游离碱化合物。如果需要的话，其后可以将游离碱转化成药学上可接受的酸加成盐。
本领域普通技术人员将意识到一些本发明的化合物可以不同的多晶型形式存在。如本领域中已知的，多晶型性是化合物以多于一种不同的晶体或“多晶型”物质结晶的能力。多晶型物是化合物的固体结晶相，其在固态中具有该化合物分子的至少两种不同排列或多晶型形式。任何给出的化合物的多晶型形式都由相同的化学式或组成限定，并具有不同化学结构（作为两种不同化学品化合物的晶体结构）。
本领域普通技术人员还将意识到本发明化合物可以不同的溶剂化物形式存在。在结晶过程中溶剂分子并入化合物分子的晶格结构中时，也可以形成本发明的化合物的溶剂化物。
以下实施例仅示例本发明，不应该理解为以任何方式限定本发明的范围，因为在阅读本公开之后，包括在本发明中的很多变体和等同体对于本领域技术人员来说将变得显而易见。例如，下文中描述的一些反应可以在一定范围的条件下进行，如在不同的温度(4℃、10℃、25℃等)，用其它试剂和不同量或浓度的试剂替代。
实施例
实施例1
(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1)和类似物的制备
(XVIII)
可以如下所述制备式(XVIII) (X=O、NH; R7=苄基、乙基)的化合物。
实施例1a
可以如下所述制备(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1)。
在室温下，将二甲基亚砜(DMSO; 500ml)加入碘化三甲基氧化锍(ME3SOI; 79.2g，360mmol，1.15 eq)和叔丁醇钾(KOtBu; 38.6g，344.4mmol，1.1 eq)在四氢呋喃(THF; 400ml)的混合物中。搅拌该混合物直到反应视为完成，并冷却至-12°C。缓慢加入(S)-5-氧代-吡咯烷-1,2-二甲酸2-苄酯1-叔丁酯 (100g，313.1mmol，1 eq)在四氢呋喃(THF; 300ml)中的溶液。在-12°C下搅拌该混合物直到反应视为完成。通过加入饱和氯化铵水溶液(500ml)和水(300ml)淬灭反应。用乙酸乙酯(1000ml)萃取产物，所得有机溶液用氯化钠水溶液洗涤。在真空下浓缩有机层至最终体积为600ml。
向该溶液中加入O-苄基羟胺盐酸盐 (BnONH2HCl; 52.5g，328.8mmol，1.05 eq)和乙酸乙酯(400ml)。在回流下搅拌该混合物直到反应视为完成。冷却该混合物并用水和饱和氯化钠洗涤。在真空下浓缩有机层，获得(S)-5-苄基氧基亚氨基-2-叔丁氧基羰基氨基-6-氯-己酸苄酯在乙酸乙酯中的溶液。
将甲磺酸(MSA; 61ml，939.3mmol，3 eq)加入该溶液中。在42℃下搅拌该溶液直到反应视为完成。将该溶液加入碳酸氢钾(156.7g，1565.5mmol，5 eq)在水(500ml)中的溶液中，在52°C下，强烈搅拌所得混合物直到反应视为完成。用氯化钠水溶液洗涤有机层并在真空下浓缩，获得(S)-5-苄基氧基亚氨基-哌啶-2-甲酸苄酯在乙酸乙酯中的溶液。
将丙酸(140.6ml，1878.6mmol，6 eq)加入硼氢化钠(23.2g，626.2mmol，2 eq)在乙酸乙酯(600ml)中的悬浮液中，并保持直到反应视为完成。在-20°C下，将所得溶液加入(2S,)-5-[(苄基氧基)亚氨基]哌啶-2-甲酸苄酯在乙酸乙酯(600ml总体积)和硫酸(83.4ml，1565mmol，5 eq)中的溶液中，并保持直到反应视为完成。通过加入水(1000ml)使反应淬灭，然后用氨水溶液中和。用水洗涤有机层并在真空下浓缩至400ml。将该溶液温热至45°C并保持在这个温度下。加入40°C的甲醇(200ml)，然后加入新鲜制备的草酸二水合物(39.5g，313.1mmol)在甲醇(100ml)中的溶液。冷却该混合物并通过过滤分离出产物。用乙酸乙酯/甲醇混合物洗涤固体，然后用乙酸乙酯洗涤。干燥固体，获得作为单一异构体的(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1)(79.4g，185mmol，59%)。
实施例1b
使用以下过程，将(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1)从反式(SR)和顺式(SS)异构体的混合物制成单一异构体(SR)。
在甲醇(1.6L)中搅拌(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1) (100g，233mmol，70% SR异构体)并加热至回流。保持该温度直到所有固体溶解并形成清澈溶液。经2小时将该溶液冷却至25°C，并保持在该温度2小时。通过过滤分离沉淀的固体，用甲醇(200ml)洗涤，并在35°C下、真空干燥16小时，获得作为白色固体的(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1) (65g，65重量%收率)。
1H NMR (400MHz, DMSO) δ: 1.41 (1H, q), 1.69 (1H, q), 1.88 (1H, d), 2.17 (1H, dd), 2.64 (1H, t), 3.11 (1H, m), 3.40 (1H, d), 4.00 (1H, dd), 4.58 (2H, s), 5.23 (2H, s), 7.35 (10H, m).
实施例1c
可以如实施例1a中所述制备(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1)，除了以下描述的之外。
使用苄基羟胺的甲磺酸盐，通过可选的中间体氧化锍肟使过程进行。使用三乙胺进行环化。分离出哌啶肟，以其对甲苯磺酸盐（p-toluenesulfonate）(甲苯磺酸盐(tosylate))形式。
实施例1d
如以下概括地制备(2S)-5-苄基氧基氨基-哌啶-2-甲酸苄基酰胺。
将N,N'-二环己基碳二亚胺 (DCC; 8.2g，40mmol)加入焦谷氨酸(5.16g，40mmol)在二甲基甲酰胺 (DMF; 60ml)中的溶液中。在室温下搅拌该混合物2小时并形成沉淀。加入苄基胺(4.8ml，44mmol)并搅拌该混合物2小时。加入二碳酸叔丁酯(Boc2O; 9.6g，44mmol)、三乙胺 (TEA; 6.3ml，44mmol)和4-二甲基氨基吡啶 (DMAP; 488mg，4mmol)并在室温下搅拌混合物16小时。在真空下除去DMF，用水(20ml)吸收残余物，并用二氯甲烷(DCM; 3 x 20ml)萃取。浓缩有机层并通过硅胶色谱纯化粗产物，获得(S)-2-苄基氨基甲酰基-5-氧代-吡咯烷-1-甲酸叔丁酯 (2.23g，7.0mmol，17.5%)。
逐滴加入二甲基亚砜(DMSO; 20ml)至叔丁醇钾(1.12g，10mmol)和碘化三甲基氧化锍 (2.2g，10mmol)在四氢呋喃(THF; 15ml)中的悬浮液中。在室温下搅拌该混合物1小时，然后冷却至-10°C。加入(S)-2-苄基氨基甲酰基-5-氧代-吡咯烷-1-甲酸叔丁酯 (1.59g，5mmol)在THF (10ml)中的溶液，获得白色沉淀。在0°C下搅拌混合物1小时。用饱和NH4Cl溶液(20ml)淬灭反应，用EtOAc (2 x50ml)萃取产物。用盐水洗涤有机层并在真空下浓缩。通过硅胶色谱(EtOAc/MeOH)纯化产物，获得作为白色固体的β-酮基氧化锍(615mg，1.5mmol，30%)。
将β-酮基氧化锍 (584mg，1.42mmol)和O-苄基羟胺 (251mg，1.57mmol)在THF (20ml)中的浆液回流2小时。用EtOAc (50ml)稀释该混合物并用1N HCl (20ml)和盐水(20ml)洗涤。通过硅胶色谱纯化产物，获得无色油状的氯代肟(784mg，定量)。
将氯代肟油溶解于EtOAc (10ml)中并加入甲磺酸(320 µl，4.95mmol，3 eq)。在40℃下搅拌混合物3小时。将该混合物倒入饱和的碳酸氢钠溶液(10ml)中并在50°C下搅拌2小时。分离各层，用水洗涤有机层并浓缩至10ml。将该溶液冷却至0°C。加入硫酸(447 µl，8.4mmol，5 eq)，然后加入三乙酰氧基硼氢化钠(712mg，3.36mmol)。在0°C下搅拌该混合物2小时。用饱和碳酸氢钠溶液(20ml)淬灭该反应。分离各层，用水洗涤有机层。将有机层浓缩至5ml，加入草酸(153mg，1.7mmol)在乙酸乙酯(1ml)和丙酮(1ml)中的溶液。通过过滤分离出所得固体，用EtOAc洗涤，在真空下、35°C干燥，获得灰白色固体形式的(2S)-5-苄基氧基氨基-哌啶-2-甲酸苄基酰胺(430mg，1.0mmol，71% 来自BKS N(Bn))。
实施例1e
使用以下过程，从反式(SR)和顺式(SS)异构体的混合物中分离出(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1)。
向5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1) (10g，23.3mmol，3:1，SR:SS)在乙酸乙酯(70ml)中的浆液中加入碳酸氢钾(9.3g，93mmol，4 eq)在水(90ml)中的溶液。搅拌该混合物直到所有固体溶解。分离各层，用乙酸乙酯(30ml)萃取水层。用水(50ml)洗涤合并的有机层，并在真空下，在低于40°C下浓缩成最终体积为40ml。使该溶液通过过滤器，并温热至45°C。在40°C下加入甲醇(20ml)，然后加入新鲜制备的草酸二水合物(3.67g，29.1mmol)在甲醇(10ml)中的溶液。冷却该混合物并通过过滤分离出该产物。用乙酸乙酯/甲醇混合物洗涤固体，然后用乙酸乙酯洗涤。干燥固体，获得作为单一异构体的(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1)(7.0g，16.3mmol，70%)。
实施例1f
如下所述制备(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸乙酯乙二酸盐 (1:1)。
将(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1) (100g，232mmol)在乙醇(2000ml)中的浆液冷却至0°C。缓慢加入乙醇钠在乙醇中的溶液(216ml，580mmol，21重量% 溶液)，在0°C下搅拌该混合物1小时。加入乙酸(13.3ml，232mmol)，并在真空下、低于35°C下将该混合物浓缩成最终体积为300ml。加入乙酸乙酯(700ml)，并将混合物浓缩至300ml。重复该过程两次。将水(1800ml)加入混合物中，然后加入氨水溶液（可变量）直到水层的pH为7.5至8。分离各层，用乙酸乙酯(2 x 300ml)萃取水层。用水(500ml)洗涤合并的有机层，并浓缩成最终体积为300ml。过滤该溶液，用乙酸乙酯(700ml)稀释并温热至35 °C。加入草酸二水合物(30g，237mmol)在丙酮(200ml)中的溶液并将该混合物冷却至室温。通过过滤分离出固体，用乙酸乙酯洗涤并在真空下、在35 °C下干燥，获得作为白色固体的(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸乙酯乙二酸盐 (1:1) (80.7g，94%)。
实施例1g
如下所述制备(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸乙酯乙二酸盐 (1:1)。
在室温下，将DMSO (120ml)加入碘化三甲基氧化锍 (20.5g，93.2mmol，1.2 eq)和叔丁醇钾 (10.0g，89.4mmol，1.15 eq)在四氢呋喃 (100ml)中的混合物中。搅拌该混合物直到反应视为完成，并冷却至-12℃。缓慢加入(S)-5-氧代-吡咯烷-1,2-二甲酸 2-乙酯 1-叔丁酯 (20g，77.7mmol，1 eq)在四氢呋喃(60ml)中的溶液。在-12℃下搅拌该混合物直到反应视为完成。通过加入饱和氯化铵水溶液(100ml)和水(60ml)淬灭反应。用乙酸乙酯(200ml)萃取产物，所得有机溶液用氯化钠水溶液洗涤。在真空下浓缩有机层至最终体积为80ml。
向该溶液中加入O-苄基羟胺盐酸盐 (13.0g，81.6mmol，1.05 eq)和乙酸乙酯(140ml)。在回流下搅拌该混合物直到反应视为完成。冷却该混合物并用水和饱和氯化钠溶液洗涤。在真空下将有机层浓缩至100ml。
向该溶液中加入甲磺酸(15.1ml，233.1mmol，3 eq)。在42℃下搅拌该溶液直到反应视为完成。将该溶液加入碳酸氢钾(38.9g，388.5mmol，5 eq)在水(120ml)中的溶液中，并在52 ℃下，强烈搅拌所得混合物直到反应视为完成。用氯化钠水溶液洗涤有机层并在真空下浓缩至最终体积为120ml。
将丙酸(34.9ml，466.2mmol，6 eq)加入硼氢化钠(5.75g，155.4mmol，2 eq)在乙酸乙酯(160ml)中的悬浮液中，保持直到反应视为完成。在-20 °C下，将所得溶液加入(S)-5-苄基氧基亚氨基-哌啶-2-甲酸乙酯在乙酸乙酯(120ml总体积)和硫酸(20.7ml，388.5mmol，5 eq)中的溶液中，并保持直到反应视为完成。通过加入水(240ml)使反应淬灭，然后用氨水溶液中和。用水洗涤有机层并在真空下浓缩至80ml。将该溶液温热至45°C并保持在这个温度。加入40 °C的乙醇(80ml，95%)，然后加入新鲜制备的草酸二水合物(9.8g，77.7mmol)在乙醇(40ml)中的溶液。冷却该混合物并通过过滤分离出产物。用乙酸乙酯/乙醇混合物洗涤固体，然后用乙酸乙酯洗涤。干燥固体，获得作为单一异构体的(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸乙酯乙二酸盐 (1:1)(16.4g，44.5mmol，57.3%)。
1H NMR (400MHz, DMSO) δ: 1.22 (3H, t), 1.41 (1H, qd), 1.68 (1H, qd), 1.88 (1H, m), 2.13 (1H, dd), 2.65 (1H, t), 3.13 (1H, m), 3.39 (1H, d), 3.92 (1H, dd), 4.19 (2H, q), 4.59 (2H, s), 7.34 (5H, m).
实施例2
(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酰胺的制备
如下所述制备(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酰胺。
实施例2a
将(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1)(50g，113.8mmol)与氨在甲醇(7N，700ml)中的溶液混合，并搅拌直到反应视为完成。过滤该混合物以除去草酸铵副产物，用甲醇(2x50ml)洗涤草酸铵滤饼，将合并的滤液浓缩至250ml。加入甲苯(500ml)，并将溶液浓缩至250ml，使产物沉淀。加入甲苯(500ml)，将混合物加热至80°C，冷却至0°C。通过过滤分离出产物，用甲基叔丁基醚(MTBE) (100ml)洗涤，并干燥，获得白色结晶固体(26.9g，108mmol，95%)。
1H NMR (400 MHz, DMSO) δH 1.12 (1H, m), 1.27 (1H, m), 1.83 (2H, m), 2.22 (1H, dd), 2.76 (1H, m), 2.89 (1H, dd), 3.14 (1H, dd), 4.58 (2H, s), 6.46 (1H, d), 6.91 (1H, s), 7.09 (1H, s), 7.32 (5H, m).
实施例2b
将(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1) (50g，113.8mmol)和氨在甲醇(7N，700ml)中的溶液混合，并在室温下搅拌直到反应视为完成。过滤该混合物以除去草酸铵副产物，用甲醇(2 x 50ml)洗涤，然后浓缩至250ml。加入甲苯(500ml)，并将溶液浓缩至250ml，使产物沉淀。加入环戊基甲基醚 (CPME) (500ml)，将混合物加热至80°C，然后冷却至0°C。通过过滤分离出产物，用CPME (100ml)洗涤，并干燥，获得白色结晶固体(26.9g，108mmol，95%)。
实施例2c
将(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1) (100g)与甲醇(400ml)以及氨水溶液(35%，1 L)混合，搅拌直到反应视为完成(18 h)。过滤该混合物以除去草酸铵副产物并浓缩至500ml。加入饱和盐水溶液(1.45 L)，并冷却混合物至0 °C。通过过滤分离出产物，在0°C下用饱和盐水溶液(100ml)洗涤，然后用冰冷的水(2 x 50ml)，再然后用甲基叔丁基醚(MTBE) (100ml)洗涤，干燥，获得白色结晶固体(38.6g，68%)。
实施例2d
将(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸甲酯乙二酸盐 (1:1) (1g，2.74mmol)和氨在甲醇(7N，14ml)中的溶液混合，并在室温下搅拌直到反应视为完成。过滤该混合物以除去草酸铵副产物，用甲醇(2 x 1ml)洗涤，然后浓缩至干燥(0.68g，2.72mmol，99%)。
实施例2e
将(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸乙酯乙二酸盐 (1:1) (10g，27.15mmol)和氨在甲醇(7N，140ml)中的溶液混合，并在室温下搅拌直到反应视为完成。过滤该混合物以除去草酸铵副产物，用甲醇(2 x 50ml)洗涤，然后浓缩至50ml。加入甲苯(50ml)，并将溶液浓缩至50ml，使产物沉淀。加入甲苯(50ml)，将混合物加热至80°C，然后冷却至0°C。通过过滤分离出产物，用甲基叔丁基醚(MTBE) (2 x 15ml)洗涤，并干燥，获得白色结晶固体(6.29g，25.23mmol，93%)。
实施例2f
如下所述制备(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酰胺 乙二酸盐 (1:1)。
将(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1) (65g，148.0mmol)和氨在甲醇(7N，910ml)中的溶液混合，并在室温下搅拌直到反应视为完成。过滤该混合物以除去草酸铵副产物，用甲醇(2 x 65ml)洗涤，然后浓缩至325ml。加入乙酸乙酯(325ml)，然后加入草酸（二水合物）(20.52g)在乙酸乙酯(325ml)和甲醇(32.5ml)中的溶液，使产物结晶。过滤产物并用乙酸乙酯(2 x 195ml)洗涤，然后干燥，获得白色结晶固体(49.3g，145.2mmol，98%)。
1H NMR (400 MHz, DMSO + TFA) δH 1.40 (1H, m), 1.61 (1H, m), 1.93 (1H, d), 2.22 (1H, d), 2.76 (1H, m), 3.22 (1H, m), 3.38 (1H, d), 3.70 (1H, t), 4.65 (2H, s), 7.35 (5H, m), 7.62 (1H, s), 7.88 (1H, s).
实施例3
(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺的制备
如下所述制备(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺。
实施例3a
在20°C下，将(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酰胺 (102g，409mmol)与二异丙基乙基胺(76.2ml，437.6mmol)和氯代苯(612ml)混合。将氯甲酸9-芴基甲基酯 (107.9g，417.2mmol)作为氯代苯(612ml)中的溶液加入反应混合物中，在30°C下搅拌该混合物直到反应完成。加入羰基二咪唑 (86.2g，531.7mmol)，并持续搅拌直到反应视为完成。加入二乙胺 (105.8ml，1,022.5mmol)，并持续搅拌直到反应视为完成。加入盐酸水溶液(640ml，3N，1920mmol)并将混合物冷却至2°C。通过过滤分离出固体，用水(2 x 200ml)和1-氯丁烷 (2 x 200mL)洗涤，干燥，获得作为白色结晶固体的标题化合物(101g，367.2mmol，90%)。
1H NMR (400 MHz, DMSO) δH 1.65 (2H, m), 1.83 (1H, m), 2.07 (1H, m), 2.91 (2H, s), 3.63 (1H, s), 3.69 (1H, d), 4.92 (1H, d), 4.96 (1H, d), 7.38 (7H, m).
实施例3b
如下所述制备(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺。
将碳酸氢钾(47.5g，475mmol)在水(250ml)中的溶液加入(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (1:1) (50g，116mmol)在2-甲基四氢呋喃 (350ml)和水(200ml)中的悬浮液中。搅拌该混合物直到反应视为完成，并分离各层。用2-甲基四氢呋喃 (100ml)萃取水层，用水(150ml)洗涤合并的有机层。在真空下浓缩有机层，共沸干燥至期望的水含量。用2-甲基四氢呋喃 (800ml)稀释该溶液并冷却至0°C。加入三乙胺 (42.4ml，309mmol，2.67 eq)，然后加入三光气(15.1g，50.8mmol，0.44 eq)在2-甲基四氢呋喃 (200ml)中的溶液。搅拌该混合物直到反应视为完成。用碳酸氢钾(24g，240mmol，2.07 eq)在水(300ml)中的溶液淬灭反应。分离各层，用氯化钠水溶液洗涤有机层。在真空下浓缩有机层，加入丙酮并将溶液再次浓缩。用丙酮（最终体积900ml）稀释该溶液，加入水(200ml)，并将混合物冷却至-12°C。缓慢加入氢氧化锂一水合物(7.8g，186mmol，1.6 eq)在水(450ml)中的溶液，搅拌该混合物直到反应视为完成。用盐酸水溶液淬灭反应至最终的pH 8.5。加入甲苯(500ml)并分离各层。用甲苯(2 x 250ml)洗涤水层。加入氯化钠(60.5g，1000mmol，8.6 eq)，然后加入二氯甲烷(450ml)。加入盐酸水溶液直到实现最终的pH 2.5。分离各层，用二氯甲烷(2 x 150ml)萃取水层。在真空下浓缩合并的有机层并共沸干燥。用二氯甲烷将所得溶液稀释至450ml并冷却至0°C。加入三乙胺 (20ml，139mmol，1.2 eq)，然后加入三甲基乙酰基氯(14.2ml，116mmol，1.0 eq)。在0℃下搅拌该混合物直到反应视为完成。将混合物冷却至-20°C，并用氨水溶液(31ml，28%，464mmol，4 eq)淬灭。在0℃下搅拌该混合物直到反应视为完成。加入水(250ml)并分离各层。用二氯甲烷(100ml)萃取水层。用2%氯化铵水溶液(2 x 250ml)洗涤合并的有机层，并在真空下浓缩。加入氯丁烷，并在真空下浓缩该溶液。通过过滤收集所得沉淀物，用氯丁烷洗涤并在真空下干燥，获得作为白色固体的(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺 (11.0g，40mmol，34.5 %)。
实施例3c
如下所述制备(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺。
在0°C下，将3-甲基吡啶 (45ml，464，4 eq)加入(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸苄酯乙二酸盐 (50g，116mmol，1 eq)在二氯甲烷(1000ml)中的浆液中，然后加入三光气(31.0g，104.4mmol，0.9 eq)在二氯甲烷(200ml)中的溶液。在0℃下搅拌该混合物直到反应视为完成。用碳酸氢钠(24.4g，290mmol，2.5 eq)在水(300ml)中的溶液淬灭反应，分离各层。用二氯甲烷 (100ml)萃取水层，用水洗涤合并的有机层。在真空下浓缩有机层，获得作为在二氯甲烷中的溶液的(2S,5R)-6-苄基氧基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酸苄酯。
在室温下，将四丁基氢氧化铵(116ml，1.5M，174mmol，1.5 eq)水溶液加入该溶液中。搅拌该混合物直到反应视为完成。用水淬灭反应并用HCl将pH调节至2.5。萃取水层，并用水洗涤合并的有机层。在真空下将有机层浓缩。将三乙胺 (32.3ml，232mmol，2 eq)和六甲基二硅氮烷 (72.6ml，348mmol，3 eq)加入所得溶液中。将购置的1-丙基磷酸环酐在乙酸乙酯中的溶液(69ml，116mmol，1 eq，50重量% 溶液)加入该混合物中。搅拌该混合物直到反应视为完成。用水淬灭反应，用氯化铵水溶液洗涤有机层。在真空下将有机层浓缩。加入氯丁烷，再次浓缩该溶液，使产物结晶。通过过滤分离出固体，用氯丁烷洗涤并在真空下干燥，获得作为白色固体的(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺 (22.3g，81.1mmol，70%)。
实施例3d
可以如下所述使用酶途径制备(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺。
在0°C下，将3-甲基吡啶 (52.6ml，464，4 eq)加入(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸乙酯乙二酸盐 (1:1) (50g，136mmol，1 eq)在二氯甲烷(1000ml)中的浆液中，然后加入三光气(36.4g，122.4mmol，0.9 eq)在二氯甲烷(200ml)中的溶液。在0℃下搅拌该混合物直到反应视为完成。用碳酸氢钠(28.6g，340mmol，2.5 eq)在水(300ml)中的溶液淬灭反应，分离各层。用二氯甲烷 (100ml)萃取水层，用水洗涤合并的有机层。在真空下浓缩有机层，获得作为在二氯甲烷中的溶液的(2S,5R)-6-苄基氧基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酸乙酯（溶液收率： 35g，116mmol，85%）。加入乙腈，在真空下浓缩溶液，获得作为在乙腈中的溶液的(2S,5R)-6-苄基氧基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酸乙酯。用乙腈稀释该溶液至700ml。向其中加入氨基甲酸铵(11.3g，145mmol，1.25 eq)和Novozyme 435 (35g，固定的南极假丝酵母脂肪酶B)。在40℃下搅拌该混合物直到反应视为完成。过滤反应混合物并在真空下浓缩。用二氯甲烷稀释该溶液，用氯化铵水溶液洗涤并在真空下浓缩。加入氯丁烷，并在真空下浓缩溶液。通过过滤分离出沉淀，用氯丁烷洗涤并干燥，获得作为白色固体的(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺(24.3g，88mmol，65% 来自(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸乙酯乙二酸盐)。
实施例3e
如下所述制备(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺。
将饱和碳酸氢钾水溶液(30ml)加入(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酸甲酯乙二酸盐(1:1) (3.0g，8.38mmol)在2-甲基四氢呋喃 (25ml)中的溶液中。分离各层，用饱和氯化钠水溶液(12.5ml)洗涤有机层。用2-甲基四氢呋喃 (8.4ml)反萃取水相。浓缩合并的有机相至干燥，然后重配在2-甲基四氢呋喃 (75ml)中。加入三乙胺 (3.1ml)并将溶液冷却至-5 °C。逐滴加入三光气(1.1g)/2-甲基四氢呋喃 (16.8ml)，保持温度<-3°C。搅拌该混合物1小时，然后加入二甲基氨基吡啶 (102mg)。保持该混合物直到反应视为完成。用饱和碳酸氢钾水溶液(21ml)淬灭反应。分离各层，用水(12.6ml)洗涤有机层。用2-甲基四氢呋喃 (12.6ml)反萃取各水层。蒸发合并的有机物至干燥(3.51g)。
将(2S,5R)-6-苄基氧基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酸甲酯 (0.767g)溶解于含有氨基甲酸铵(200mg)、Novozyme 435 (0.770g，固定的南极假丝酵母脂肪酶B)和二氯化钙(0.244g)的乙腈(15.5mL)中。将烧碱石棉(2.4g)分开加入顶部空间。在40℃下搅拌该混合物直到反应视为完成。过滤反应混合物并在真空下浓缩，然后加入氯丁烷。在离心机中通过过滤分离出沉淀物，用氯丁烷洗涤并干燥，获得作为白色固体的(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺 (96% HPLC 面积)。
实施例3f
如下所述，使用N,N-羰基二咪唑 (CDI)制备(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺。
将(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酰胺 (2g)与叔戊醇(60ml)混合并加热至40°C。经1小时分批加入N,N-羰基二咪唑 (CDI) (3.9g)，然后将混合物加热至60°C，持续1小时，之后在真空下浓缩至约其体积的一半。将混合物冷却至0°C，加入晶种，并在0°C下保持1.5小时。然后过滤混合物并用MTBE (5ml)洗涤，然后在40°C下干燥，获得白色结晶固体(1.25g，56%)。
实施例3g
如下所述制备(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺。
在20°C下，将(2S,5R)-5-[(苄基氧基)氨基]哌啶-2-甲酰胺 (291mg，1.17mmol)与三乙胺 (193 l，1.37mmol)和甲苯(2.4ml)混合。将二碳酸二叔丁酯(310mg，1.42mmol)作为在甲苯(2.0ml)中的溶液加入反应混合物中，在40°C下搅拌混合物直到反应完成。用甲苯(3.9mL)稀释溶液并加入羰基二咪唑 (462mg，2.85mmol)，持续搅拌直到反应视为完成。加入甲磺酸(663 l, 10.2mmol)并持续搅拌直到反应视为完成。在温度降低到20°C之后，加入碳酸氢钾水溶液(10.2ml，1N，10.2mmol)，在20°C下搅拌混合物直到反应完成。分离水层，用水(3mL)、柠檬酸(1N，3mL)和水(3mL)洗涤甲苯层。用二氯甲烷(2 x 3mL)反萃取这四份水性洗液两次。合并这三份有机萃取液，获得作为在甲苯和二氯甲烷中的溶液的(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺(176mg，0.64mmol，55 %)。
实施例4
({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵的制备
实施例4a
如下所述制备({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵。
将(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺 (10g，36.2mmol，1 eq)与三氧化硫 三甲胺 络合物 (6.07g，43.44mmol，1.2 eq)、三乙胺 (1.3ml，18mmol，0.25 eq)、碳载钯 (0.8g，10% 钯，50%水)、异丙醇 (50ml)和水(50ml)混合。用氢气处理该混合物直到反应视为完成。通过过滤除去催化剂并用水(20ml)洗涤。用n-BuOAc (70ml，20ml)洗涤合并的滤液，然后加入四丁基乙酸铵(54.5mmol)在水(20ml)中的溶液。用二氯甲烷(100ml，50ml)萃取产物，将溶剂换成 4-甲基-2-戊酮，然后过滤、洗涤并干燥，获得白色结晶固体(16.9g，92%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δH 1.00 (12H, t), 1.45 (8H, m), 1.67 (9H, m), 1.87 (1H, m), 2.16 (1H, m), 2.37 (1H, dd), 2.87 (1H, d), 3.31 (9H, m), 3.91 (1H, d), 4.33 (1H, s), 5.79 (1H, s), 6.67 (1H, s).
实施例4b
如下所述制备({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵。
将碳载钯(400mg，5% Pd，3%水)加入(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺 (10.0g，36.2mmol)在二甲基甲酰胺 (50ml)和二氯甲烷(50ml)中的溶液中。在氢气氛(3 atm)下，搅拌该混合物直到反应视为完成。通过过滤除去催化剂并用二甲基甲酰胺/二氯甲烷混合物 (1:1，40ml)洗涤。在20°C下，将合并的滤液加入氯磺酸 (7.26ml，109.2mmol 3 eq)在二甲基甲酰胺 (20ml)和二氯甲烷 (20ml)中的溶液中。搅拌反应混合物直到反应视为完成。将该溶液加入碳酸氢铵(28.8g，364mmol，10 eq)在水(80ml)中的溶液中，保持pH >6。加入二氯甲烷 (50ml)，分离各层。用二氯甲烷 (2 x 100ml)洗涤水层。加入碳酸氢铵(5.75g，72.8mmol，2 eq)在水(60ml)中的溶液，然后加入四丁基硫酸氢铵(18.5g，54.6mmol，1.5 eq)在二氯甲烷 (100ml)中的溶液。分离各层，用二氯甲烷(50ml)萃取水层。用水(50ml)洗涤合并的有机层，在真空下浓缩。加入2-甲基戊-4-酮并在真空下浓缩该溶液。通过过滤收集所得沉淀物，用2-甲基戊-4-酮洗涤并在真空下干燥，获得作为白色固体的({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵 (11.14g，22mmol，60%)。
实施例4c
如下所述制备({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵。
将碳载钯(1g，5% Pd，3%湿)加入(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺 (5g，18.2mmol)在二甲基甲酰胺 (25ml)和二氯甲烷(50ml)中的溶液中。在氢气氛(3 atm)下，搅拌该混合物直到反应视为完成。通过过滤除去催化剂并用二甲基甲酰胺(5ml)和二氯甲烷(10ml)的混合物洗涤。将合并的滤液加入SO3.DMF (5.58g，36.4mmol)在乙酸(20ml)中的溶液中。搅拌该混合物直到反应视为完成。加入二氯甲烷 (100ml)并通过过滤收集所得沉淀。用二氯甲烷 (2x 10ml)洗涤沉淀。将四丁基乙酸铵在水(23.7ml，1M，23.7mmol，1.3 eq)中的溶液加至沉淀。用二氯甲烷(50ml，10ml)萃取产物，用水(10ml)洗涤合并的有机层。浓缩有机层，用4-甲基-2-戊酮稀释并再次浓缩。通过过滤收集所得沉淀物，用冷4-甲基-2-戊酮洗涤并在真空下干燥，获得作为白色固体的({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵(6.33g，69%)。
实施例4d
如下所述制备({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵。
在氢气氛(3巴)下，将(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺 (10g，36.3mmol)、Pd/C (10%，2g，0.2份)、二氯甲烷 (50ml)和二甲基甲酰胺 (50ml)的混合物搅拌3小时。通过过滤经过纤维素垫除去催化剂并用DMF (20ml)洗涤。向合并的滤液中加入SO3.DMF (5.07g，35.6mmol)在DMF (15ml)中的溶液。在室温下搅拌该混合物30分钟。通过HPLC分析反应混合物来确定消耗的原材料。如果需要，加入额外的SO3.DMF/DMF，再搅拌混合物30分钟。反应完成后，通过加入四丁基乙酸铵 (15g，49.8mmol)在水(50ml)中的溶液淬灭混合物。在室温下搅拌该混合物2小时。加入二甲苯(400ml)，在真空下、在低于35°C下浓缩混合物至最终体积为50ml。加入二甲苯(400ml)，浓缩混合物至最终体积为35ml。加入水(20ml)并使混合物沉降。除去有机层。用DCM (3 x 50ml)萃取水层，用水(10ml)洗涤合并的有机层。在回流下，用SC-40碳处理有机层以除去钯杂质。通过过滤除去碳。在真空下浓缩有机层至最终体积为50ml。加入MIBK (50ml)，浓缩混合物至最终体积为50ml。加入MIBK (130ml)，浓缩混合物至最终体积为90ml。将混合物冷却至0°C并搅拌3小时。通过过滤收集晶体，用冷MIBK (20ml)洗涤，并在真空下、在45°C下干燥，获得({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵 (11.2g，61%)。
实施例4e
如下所述制备({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵。
将(2S,5R)-6-(苄基氧基)-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛烷-2-甲酰胺 (60g，215.8mmol，1 eq)与三氧化硫三甲胺络合物 (36.0g，258.9mmol，1.2 eq)、三乙胺 (7.52ml，53.9mmol，0.25 eq)、碳载钯 (2.4g，10% 钯，50%水)、异丙醇 (300ml)和水(300ml)混合。然后将该混合物保持在氢气(1巴)下直到反应视为完成。通过过滤除去催化剂并用异丙醇(120ml)洗涤。将合并的滤液加入四丁基氢氧化铵 (118mmol，1.15 eq)、乙酸(15.45mL，270mmol，1.25 eq)和水(120ml)的预混合溶液中。通过蒸馏浓缩产物溶液以除去异丙醇，并用二氯甲烷 (360ml，120ml)萃取产物，并将溶剂换成4-甲基-2-戊酮，然后过滤、洗涤并干燥，获得白色结晶固体(90.4g，79%)。
实施例5
({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)钠 (NXL-104)的制备
如下所述制备({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)钠。
实施例5a
如下所述制备({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)钠(NXL-104 形式I)。
将乙基己酸钠(32.8g，197mmol，2 eq)在乙醇(350ml)中的溶液加入({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵(50g，98.7mmol)在含有水(6.25ml，2体积%)的乙醇(315ml)中的有晶种的溶液中。保持该反应混合物直到反应视为完成。过滤、洗涤并干燥产物，获得白色结晶固体(26.6g，94%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δH 1.65 (2H, m), 1.84 (1H, m), 2.07 (1H, m), 2.93 (1H, d), 3.03 (1H, d), 3.69 (1H, d), 3.99 (1H, s), 7.27 (1H, s), 7.43 (1H, s).
实施例5b
如下所述制备({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)钠(NXL-104 形式II)。
通过0.2 μm过滤器将({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵(10.1g，20mmol)在异丁醇(48ml)和水(2.5ml)中的溶液转移到500ml反应器中，温热至35°C。另外，在35°C下，将2-乙基己酸钠(6.7g)溶解于异丁醇(49.5ml)和水(0.5ml)中。通过0.2μm过滤器，经1小时，将该溶液加入({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵的溶液中。将混合物在35°C下搅拌1小时、在25°C下搅拌2小时并在0°C下搅拌2小时。过滤混合物，并用异丁醇(19.5ml)和水(0.5ml)的混合物洗涤该晶体。在真空下、在35 °C下干燥晶体，获得结晶形式(5.48g，90 %)。
实施例5c
如下所述制备({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸]钠(NXL-104 形式I)。
通过0.2 μm过滤器将({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵(50g，98.7mmol)在异丁醇(238ml)和水(12.5ml)中的溶液转移到1升反应器中，并温热至35°C。另外，在35°C下，将2-乙基己酸钠(33.3g)溶解于异丁醇(250ml)中。将该溶液经1小时加入({[(2S,5R)-2-氨基甲酰基-7-氧代-1,6-二氮杂二环[3.2.1]辛-6-基]氧基}磺酸)四丁基铵的溶液中。将混合物在35 ℃下搅拌1小时、在25 ℃下搅拌2小时并在0 ℃下搅拌2小时。过滤混合物，并用异丁醇(97.5ml)和水(2.5ml)的混合物洗涤晶体。将晶体重新悬浮在无水EtOH (250ml)中，并在35 °C下搅拌4小时。将混合物冷却至0°C并过滤。用EtOH (25ml)洗涤晶体，在35 °C下干燥16小时，以获得作为细白色粉末的26.2g (93%)的NXL-104。XRD显示出纯形式I。HELOS X50 = 4.6 μm。
本发明不被本文所述具体实施方案限定范围。确切地，除了本文中描述的那些之外，从上文描述和随附的图，本发明的各种变形对于本领域技术人员将变得显而易见。这样的变形意在落入随附的权利要求书的范围之内。还应将所有值都理解为是近似值，和提供以供描述之用。
所有专利、专利申请、公开、产物描述和方案都贯穿本申请被引用，为了各种目的，其公开通过援引以其全部内容合并入本文中。