Способ рацемизации оптически чистого или обогащенного пиперазин-2- трет.бутилкарбоксамидного субстрата и рацемический 2-трет-бутилкарбоксамид-4-(3- пиколил) пиперазин

 

Описывается новый способ рацемизации оптически чистого или обогащенного пиперазин-2-трет-бутилкарбоксамидного субстрата общей формулы IX и Х, включающий взаимодействие упомянутого субстрата или его соли с рацемизирующим агентом, выбранным из сильного основания, безводной соли металла или карбоновой кислоты в растворителе, при температуре от комнатной до 250°С, где R¹ и R² каждый независимо выбирают из группы, состоящей из водорода, R и , R выбирают из группы, состоящей из С₁-С₅-алкила, -СН₂-арила, -СН₂-гетероарила, где арил - фенил или нафтил, и гетероарил выбирают из группы, состоящей из (а) или (в), причем точкой присоединения может являться любой углерод из упомянутого гетероарила. Описывается также новый рацемический 2-трет-бутилкарбоксамид-4-(3-пиколил)пиперазин, который является новым промежуточным соединением для получения соединений, которые ингибируют протеазу, кодированную вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). 3 с. и 17 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к новым промежуточным соединениям и способам получения соединений, которые ингибируют протеазу, кодированную вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), и, в частности соединения, которое было описано и на которое ссылались как на "Соединение J" в EPO 541168, опубликованном 12 мая 1993 года, или их фармацевтически приемлемых солей.

Эти соединения ценны для предотвращения инфицирования ВИЧ, лечения ВИЧ-инфекции и лечения возникающего в ее результате синдрома приобретенного иммунодефицита человека (СПИД).

Более конкретно, данный способ включает в себя рацемизацию оптически чистого или обогащенного пиперазин-2-трет-бутилкарбоксамида и его производных сильными основаниями, безводными солями металлов или карбоновыми кислотами в мягких условиях. Производные пиперазин-трет- бутилкарбоксамида являются ключевыми промежуточными продуктами, используемыми в получении соединений-ингибиторов протеазы ВИЧ, включая Соединение J.

Ретровирус, обозначаемый как вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) является этиологическим агентом комплексного заболевания, включающего в себя прогрессирующее разрушение иммунной системы (синдром приобретенного иммунодефицита; СПИД) и дегенерацию центральной и периферической нервной системы. Данный вирус преимущественно известен как LAV, HTLV-III или ARV. Общей чертой репликации ретровирусов является экстенсивный посттрансляционный процессинг полипротеинов-предшественников посредством кодируемой вирусом протеазы для получения зрелых вирусных белков, необходимых для сборки и функционирования вируса. Ингибирование этого процессинга предотвращает продуцирование вирусов с нормальной инфекционностью. Например, Kohl, N.E. et al., Proc. Nat'1 Acad. Sci., 85, 4686 (1988), показали, что генетическая инактивация протеазы, кодируемой ВИЧ, приводила к продуцированию незрелых, неинфекционных вирусных частиц. Данные результаты показывают, что ингибирование протеазы ВИЧ представляет собой перспективный способ лечения СПИДа и предотвращения или лечения ВИЧ-инфекции.

Нуклеотидная последовательность ВИЧ показывает наличие гена pol в одной открытой рамке считывания [Ratner, L. et al., Nature, 313, 277 (1985)]. Гомология аминокислотной последовательности дает уверенность в том, что последовательность pol кодирует обратную транскриптазу, эндонуклеазу и протеазу ВИЧ [Toh, Н. et al., EMBOJ., 4, 1267(1985); Power, M.D. et al., Science, 231, 1567 (1986); Pearl, L.H. et al., Nature, 329, 351 (1987)]. Конечные продукты, включая Соединение J, которое изображено в примере 20 ниже, которые могут быть получены из новых промежуточных соединений и по способу, заявляемому в настоящем изобретении, являются ингибиторами протеазы ВИЧ и описаны в EPO 541168, опубликованном 12 мая 1993 года.

Ранее синтез Соединения J и родственных ему соединений осуществляли посредством стадийного процесса, в котором использовали гидроксизащищенный дигидро-5(S)-гидроксиметил-3(2H) фуранон, который алкилировали, и процесс включал замещение уходящей спиртовой группы на алкилированном фураноне пиперидиновой частью. Полученный продукт присоединения затем гидролизовали так, чтобы открыть фурановое кольцо в гидроксикислотный радикал, и кислоту в результате присоединяли к 2(R)-гидрокси-1(S)- аминоиндану. Данная методика описана в EPO 541168. Чрезвычайная длительность данного способа (12 стадий) делает его длительным по времени и трудоемким, кроме того, он требует использования множества дорогостоящих реагентов и дорогостоящего исходного материала. Способ, требующий меньшего количества реакционных стадий и реагентов обеспечил бы желаемые экономические и времясберегающие преимущества.

Модифицированный способ получения Соединения J и родственных ему соединений, который описан в EPO 541168 основан на диастереоселективном алкилировании енолята, полученного из N-(2- (R)-гидрокси-1(S)-индан-N,O-изопропилиденил)-3-фенил-пропанамида, в который вводят C₃-C₅, трикарбоновую единицу, в качестве аллильной группы, и впоследствии окисляют. Некоторыми проблемами данного способа являются: (а) необходимо четыре стадии для введения трикарбонового глицидильного фрагмента, (б) в данном способе используется высокотоксичный OSO₄ и (в) на стадии дегидроксилирования достигается только низкая диастереоселективность. Таким образом, предпочтительный способ позволяет ввести трикарбоновую единицу непосредственно в нужную хиральную окисленную форму.

Кроме того, синтез хирального пиперазинового промежуточного продукта осуществлялся из 2-пиразинкарбоновой кислоты по стадийной методике и требовал использования дорогостоящих реагентов, таких как BOC-ON и EDC. Таким образом, более желательным является более короткий способ получения пиперазиновых промежуточных продуктов, который к тому же не требует использования дорогостоящих реагентов. Более того, во время синтеза хирального пиперазинового промежуточного продукта образуются как желаемый (S)-пиперазин-карбоксилатный энантиомер (т. е. предшественник 2(S)-карбоксамидпиперазиновых промежуточных продуктов), так и нежелаемый (R)-энантиомер, что требует выделения желаемого (R)-энантиомера, который затем превращается в желаемую форму Соединения J. В отсутствие практической методики превращения (R)-антипода в (S)-антипод, этот способ непригоден из-за больших потерь, так как наибольшая эффективность этой стадии составляла, 50%. Таким образом, способ, улучшающий выход (S)-пиперазинового промежуточного продукта, был бы очень желателен.

Не так давно был найден более короткий способ получения соединений, описанный в EPO 541168, и, в частности. Соединения J. По этому новому способу получают 1-((R)-2',3'-эпокси-пропил-(S)-2-трет-бутилкарбонилпиперазин и проводят реакцию с N-(2(R>)-гидрокси-1(S)-индан-N,O-изопропилиденил)-3-фенил-пропанамидом для получения продукта присоединения 8.

После удаления BOC-защищающей группы от азотопиперазинового кольца незащищенное пиперазиновое соединение реагирует с 3-пиколилхлоридом с образованием Соединения J.

Как и в случае ранее описанного способа получения соединений-ингибиторов протеазы ВИЧ, описанного в EPO 541168, получение ключевых хиральных пиперазиновых промежуточных продуктов данным новым способом все же приводит к образованию смеси энантиомеров, что требует выделения (S)- энантиомера, из которого затем получают конечный продукт. В отсутствие методики превращения нежелаемого (R)-антипода в (S)-антипод, этот метод непригоден из-за потерь, в результате которых возможная эффективность данного этапа составляет 50%, что приводит к значительным потерям и расходам. Таким образом, способ, увеличивающий выход (S)-пиперазинового промежуточного продукта был бы очень желателен, что привело бы как к снижению общей стоимости процесса синтеза Соединения J, так и к уменьшению проблем, связанных с окружающей средой, вызванных производством больших количеств неиспользуемой органической соли.

Рацемизация амидов и пептидов в основных условиях известна и может протекать через депротонирование асимметрического атома углерода с образованием енолята и последующим повторным протонированием (схема 1).

Также известна рацемизация амидов, имеющих гетероатом во 2-м положении, протекающая через отщепление гетероатома с последующим повторным присоединением гетероатома по типу реакции Михаэля (Michael) к ненасыщенной части соединения (схема 2). Поскольку это ненасыщенное соединение является мономером, склонным к полимеризации, итоговый выход рацемизированного продукта низок.

X=OR, SR, NR'R'', ...

Смотри Advances in Protein Chemistry, Anson, M.L., Edsall, J.T., ed.. Том IV, Academic Press, New York, 1948, 344-356.

Однако условия, обычно используемые для рацемизации пептидов, не применимы в случае производных пиперазин-2-трет-бутилкарбоксамида по настоящему изобретению, так как -водород на атоме углерода пиперазинового кольца проявляет очень слабую кислотность, и, следовательно, трудно удалим. Таким образом, то, что рацемизация пиперадин-2-трет-бутилкарбоксамидов может быть эффективно и быстро проведена в мягких условиях, было неожиданно и непредсказуемо.

Настоящее изобретение представляет способ увеличения выхода желаемого (S)-пиперазинового промежуточного продукта X, который необходим для синтеза Соединения J, путем рацемизации оптически чистого или обогащенного пиперазин-2-трет-бутилкарбоксамида и его производных с помощью сильного основания в мягких условиях. Так как оптически активные пиперазин-2-трет-бутилкарбоксамиды могут быть получены с помощью разделения соответствующих рацематов, последующая рацемизация нежелаемого антипода дает способ обратить его в желаемый антипод, таким образом увеличив выход, уменьшив потери и приведя к общей экономии. Таким образом, настоящее изобретение предлагает более преимущественный способ получения ингибиторов протеазы ВИЧ, содержащих 2(S)- карбоксамидпиперазиновую часть, чем ранее известные способы, приводящий к наиболее высокому выходу соединений, полезных для лечения ВИЧ, и, в частности, Соединения J, за счет увеличения регенерации 2 (S)-карбоксамидпиперазинового промежуточного продукта.

Настоящее изобретение включает в себя новые синтетические способы получения рацемических производных пиперазин-2-трет-бутилкарбоксамида, которые используются для синтеза ингибиторов протеазы ВИЧ.

Настоящее изобретение включает в себя способ рацемизации оптически чистого или обогащенного пиперазин-2-трет-бутилкарбоксамидного субстрата F формулы IX или X или их солей, включающий взаимодействие субстрата или его соли, с рацемизующим агентом, выбранным из сильного основания, безводной соли металла или карбоновой кислоты, в растворителе при температуре в интервале от комнатной температуры до 250^oC;
где R₁ и R₂ каждый независимо выбран из группы, состоящей из водорода, и R выбран из группы, состоящей из C_1-5-алкила, -CH₂-арила, -CH₂-гетероарила и трифторметила.

Одним из воплощений настоящего изобретения является способ, где R₂ выбирают из группы, состоящей из водорода и и R, выбирают из группы, состоящей из C_1-5-алкила, -CH₂-арила и -CH₂-гетероарила.

Одним из частных случаев изобретения является способ, где упомянутым рацемизующим агентом является сильное основание, выбранное из группы, состоящей из алкиллития, амида лития, гидроксида, алкоксида и основания Швезингера.

Еще одним воплощением изобретения является способ, где упомянутое сильное основание выбирается из группы, состоящей из трет-бутоксида илития, трет-бутоксида натрия, трет-бутоксида калия, н-пропоксида лития, н-пропоксида натрия, н-пропоксида калия, метоксида натрия, метоксида калия, этоксида натрия и этоксида калия.

Еще одним частным случаем является способ, где упомянутым рацемизующим агентом является безводная соль металла, выбранная из хлорида магния, бромида магния, хлорида цинка, хлорида железа (III), хлорида титана (IV).

Далее, предложен способ, где упомянутым рацемизующим агентом является карбоновая кислота, выбранная из уксусной кислоты, пропионовой кислоты, масляной кислоты или изомасляной кислоты.

Еще одним воплощением настоящего изобретения является способ, где упомянутая температура находится в интервале между 50 и 120^oC.

Частный случай настоящего изобретения включает способ, где упомянутым растворителем является эфир, алкан, циклоалкан, спирт или ароматическое соединение или их смесь.

Примером вышеупомянутого воплощения является способ, где упомянутый растворитель выбирается из ТГФ, циклогексана или пропанола или их смеси.

Еще одним воплощением настоящего изобретения является способ, где упомянутый субстрат выбирают из группы, состоящей из







или их соли.

Примером данного воплощения служит способ, где субстрат выбирают из группы, состоящей из




или их соль.

Далее частным случаем изобретения является способ, где упомянутую соль субстрата выбирают из соли пироглютаминовой кислоты или соли камфорсульфоновой кислоты.

Дальнейшим примером частного случая изобретения является способ, где упомянутой солью субстрата является соль бис-(L)-пироглюматиновой кислоты.

Далее примером воплощения изобретения служит способ, включающий в себя дополнительную стадию выделения (S)-энантиомера пиперазин-2-трет-бутилкарбоксамидного соединения из рацемата.

Еще одним воплощением настоящего изобретения является способ рацемизации оптически чистого или обогащенного пиперазин-2-трет-бутилкарбоксамидного субстрата формулы IX или его соли,

включающий взаимодействие упомянутого субстрата с алкоксидом в 1-пропаноле в температурном интервале между 50 и 120^oC; где R¹ - водород или трет-бутилоксикарбонил; и R² - водород.

Предпочтительным воплощением изобретения является способ, в котором упомянутый алкоксид выбирается из н-пропоксида натрия, н-пропоксида калия и н-пропоксида лития.

Наиболее преимущественным воплощением изобретения является способ, где упомянутые н-пропоксиды натрия, калия и лития получают in situ путем азеотропной сушкой гидроксидов натрия, калия или лития в 1-пропаноле.

Примером изобретения является способ, где упомянутой солью является соль (L)-пироглютаминовой кислоты.

Более предпочтительным примером изобретения является способ, где температура находится в интервале между 85 и 120^oC.

В объем настоящего изобретения также включены соединения формулы XI и их соли,

где R¹ и R² каждый независимо выбирают из группы, состоящей из водорода, R, и R выбирают из группы, состоящей из C_1-5-алкила, -CH₂-арила, - CH₂-гетероарила, арила и трифторметила.

Другим случаем изобретения являются соединения, где R¹ выбирают из группы, состоящей из водорода, R и
выбирают из группы, состоящей из водорода и и R выбирают из группы, состоящей из C_1-5 алкила, -CH₂-арила и -CH₂-гетероарила.

Другим воплощением изобретения являются соединения, где R² - водород и R выбирают из C_1-5-алкила и -CH₂-гетероарила; при условии, что R¹ и R² не являются оба водородами, и далее, при условии, что R¹ не является т-бутилоксикарбонилом.

Подклассом являются соединения и их соли, выбранные из группы, состоящей из





Некоторые сокращения, используемые в описании данной заявки, приведены ниже:
Сокращения
Обозначение и защитная группа
BOC (Boc)
т-бутилоксикарбонил
CBZ (Cbz)
бензилоксикарбонил (карбобензилокси)
TBS (TBDMS)
т-бутилдиметилсилил
Обозначение
Активирующая группа
TS, или тозил, или тозилат
П-толуолсульфонил
NS, или нозил, или нозилат
3-нитробензенсульфонил
TF, или трифлил, или трифлат
трифторметансульфонил
MS, или мезил, или мезилат
метансульфонил
Обозначение
Связывающий реагент
ВОР-реагент
гексафторфосфат бензотриазол-1- илокситрис(диметиламино)фосфония
ВОР-C1
бис(2-оксо-3-оксазолинидил)фосфиновой кислоты хлорангидрид
EDC
(1-этил-3-(3-диметиламинопропил) карбодиимида гидрохлорид
Другие сокращения
BOC-ON
2-(трет-бутилкарбонилоксиимино)-2- фенилацетонитрил
(BOC)₂O(BOC₂O или Boc₂O)
дикарбонат ди-т-бутила
n-Bu₄N⁺F^-
фторид тетрабутиламмония
n BuLi(n-Buli)
н-бутиллитий
(S)-CSA
(1S)-(+)-10-камфорсульфоновая кислота
DI, ДИ
деионизированный
DIEA или DIPEA
диизопропилэтиламин
DMAP
диметиламинопиридин
DME
диметоксиэтан
DMF, ДМФ
диметилформамид
Et₃N, ТЭА
триэтиламин
EtOAc
этилацетат
ч
час(ы)
IPA
2-пропанол
KF
водное титрование по Карлу Фишеру (Karl Fisher)
LDA
диизопропиламид лития
LHDMS
гексаметилдизилазид лития
L-PGA
(L)-пироглютаминовая кислота
к.т.

комнатная температура
TFA, ТФУ
трифторуксусная кислота
TG
термальная гравиметрия: потери при нагревании
THF, ТГФ
тетрагидрофуран
TLC, ТСХ
тонкослойная хроматография
В синтезе соединений, которые ингибируют протеазу ВИЧ, и, в частности, Соединения J, которое описано в EPO 541168, опубликованном 12 мая 1993 года, ключевым промежуточным продуктом является хиральное соединение (S)-2-трет-бутилкарбоксамидпиперазин 11,

и его производные (т.е. соединений формулы X) или их соли. Пиперазин 11 получают из 2-пиразинкарбоновой кислоты путем первоначального образования хлорангидрида кислоты, а затем - реакцией хлорангидрида пиразиновой кислоты 12 с трет-бутиламином с образованием пиразин-2-трет-бутилкарбоксамида 13. Затем пиразин-2-трет-бутилкарбоксамид гидрируют с образованием рацемического 2-трет- бутилкарбоксамидпиперазина 14. На этом этапе необходимо разделение (S)- и (R)-энантиомеров, чтобы желаемый (S)-антипод мог быть превращен в соединения-ингибиторы протеазы ВИЧ, описанные в EPO 541168, и, в частности, Соединение J.

Разделение энантиомеров может быть осуществлено способами, хорошо известными специалистам, например, хиральной ЖХВР. Иначе, разделение (S)- и (R)-энантиомеров может быть осуществлено получением солей карбоксамидпиперазинового соединения бис-(S)-камфорсульфоновой кислоты 15 или (L)-пироглютаминовой кислоты 16 из рацемического 2-трет-бутилкарбоксамидпиперазина 14.

В отсутствие практической методики превращения (R)-антипода в желаемый (S)-антипод, данный метод отвергается, так как потери сводили возможную эффективность данной стадии к 50%. Настоящее изобретение представляет способ взаимодействия нежелательного (R)-антипода с сильным основанием, безводной солью металла или карбоновой кислотой в мягких условиях по Схеме 1 с образованием рацемата с высоким выходом. Когда рацемат получен, желаемый (S)-антипод может быть извлечен по методам, часто используемым специалистами (или с использованием разделения, описанного здесь), что повышает эффективность и выход метода, связанного с синтезом Соединения J.

Схема 1



Субстраты, которые могут быть использованы для рацемизации, включают





или их соль, где R-C_1-5-алкил, -CH₂-арил, -CH₂-гетероарил, арил или трифторметил.

Предпочтительно, следующие субстраты или их соли используют в настоящем изобретении.

f






Наиболее предпочтительными субстратами являются




или их соли.

Рацемизация может быть проведена с использованием рацемизующего агента, такого как безводные соли Mg, Zn, Fe или Ti, карбоновые кислоты или сильные основания. Некоторые примеры безводных солей металлов, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, -безводные хлорид магния, хлорид цинка, хлорид железа (III) или хлорид титана (IV). Карбоновые кислоты, которые могут быть использованы, включают уксусную кислоту, пропионовую кислоту, масляную кислоту или изомасляную кислоту.

Предпочтительно, используют сильные основания, такие как алкиллитий (например, метиллитий, вторбутиллитий, т-бутиллитий), фениллитий, амиды лития (например, LDA, LHDMS), гидроксиды (например, гидроксиды лития, натрия или калия), алкоксиды или основания Швезингера. Когда в качестве сильного основания используют гидроксид, предпочтительно использовать растворы водных гидроксидов в спиртах для осуществления рацемизации. Примеры алкоксидов, которые могут быть использованы, включают трет-бутоксид лития, трет-бутоксид натрия, трет-бутоксид калия, н-пропоксид лития, н-пропоксид натрия, н-пропоксид калия, метоксид натрия, метоксид калия, этоксид натрия и этоксид калия. Наиболее предпочтительно использование трет-бутоксида лития, натрия или калия или н-пропоксида лития, натрия или калия. Наиболее предпочтительно, алкоксид получают in situ азеотропной сушкой растворов гидроксида натрия, калия или лития в спирте. Смотри, например, немецкий патент DRP 558469(1932), описывающий получение алкоксидов натрия азеотропной сушкой растворов NaOH в спирте.

Могут быть использованы растворители, совместимые с условиями реакции, такие как эфиры, алканы, спирты, циклоалканы и ароматические соединения или их смесь. Предпочтительно, в качестве растворителей используют эфиры, алканы и спирты или их смесь. Наиболее предпочтительными растворителями являются ТГФ, циклогексан и пропанол или их смесь.

Рацемизация может быть осуществлена в температурном интервале между комнатной температурой и 250^oC. Предпочтительно, температура колеблется примерно от 50 до 120^oC. Наиболее предпочтительно, температура колеблется примерно от 85 до 120^oC.

Настоящий способ рацемизации может также проводиться с солями субстрата. Могут быть использованы соли винной кислоты, дибензоилвинной кислоты, миндальной кислоты, молочной кислоты, камфорсульфоновой кислоты и (L)-пироглютаминовой кислоты. Предпочтительно используют соль (S)-камфорсульфоновой кислоты и соль (L)-пироглютаминовой кислоты. Соли (L)-пироглютаминовой кислоты наиболее предпочтительны.

Экспериментальные методики с использованием нового способа, представлены ниже. Данные методики представляют собой лишь примеры и не должны истолковываться как ограничения для нового способа по данному изобретению.

Пример 1. Пиразин-2-трет-бутилкарбоксамид 13


(2-Пиразинкарбоновая кислота 12 - 3,35 кг (27 моль)
Оксалилхлорид - 3,46 кг (27,2 моль)
трет-Бутиламин (KF = 460 мкг/мл) - 9,36 л (89 моль)
EtOAC (KF = 56 мкг/мл) - 27 л
ДМФ - 120 мл
1-Пропанол - 30 л
Карбоновую кислоту 12 суспендировали в 27 л EtOAс и 120 мл ДМФ в 72-литровой трехгорлой фляге в атмосфере N₂ при перемешивании механической мешалкой и суспензию охлаждали до 2^oC. Добавляли оксалилхлорид, поддерживая температуру между 5 и 8^oC.

Добавление прекращали через 5 ч. Во время экзотермического добавления выделялись CO и CO₂. Образующаяся HCl в большем количестве оставалась в растворе. Анализ образования хлорангидрида кислоты проводили путем нейтрализации безводного образца реакционной смеси т-бутиламином. По завершении реакции оставалось <0,7% кислоты 12.

Реакцию можно контролировать с помощью ЖХВР: 25 см Dupont Zorbax RXC8 колонка со скоростью тока 1 мл/мин и определение при 250 нм; линейный градиент от 98% 0,1% водной H₃PO₄ и 2% CH₃CN до 50% водной H₃PO₄ и 50% CH₃CN в течение 30 мин. Время удерживания: кислота 12 = 10,7 мин, амид 13 = 28,1 мин.

Реакционную смесь выдерживали при 5^oC в течение 1 ч. Получившуюся суспензию охлаждали до 0^oC и добавляли трет-бутиламин с такой скоростью, чтобы сохранять внутреннюю температуру реакционной смеси ниже 20^oC.

Требуется проводить добавление в течение 6 ч, так как реакция очень экзотермична. Небольшую порцию полученного гидрохлорида трет-бутиламмония извлекали из реакционной среды в виде пушистого белого осадка.

Смесь выдерживали при 18^oC еще в течение 30 мин. Осевшие аммониевые соли удалили фильтрованием. Отфильтрованный осадок промывали 12 л EtOAc. Объединенные органические фазы промывали 6 л 3% NaHCO₃ и 2х2 л насыщенного водного NaCl. Органические фазы обрабатывали 200 г угля Darco G60 и фильтровали через Solka Flok и осадок промывали 4 л EtOAc. Обработка углем эффективно устраняла некоторую пурпурную окраску продукта.

Раствор 13 в EtOAc концентрировали при 10 мбар до 25% исходного объема. Добавляли 30 л 1-пропанола и продолжали дистилляцию до тех пор, пока конечный объем не достигал 20 л.

Изменение температуры внутри данного раствора было <30C. Раствор 13 на 1-пропаноле/EtOAc постоянно кипятили с обратным холодильником при атмосферном давлении в течение нескольких дней. Выпаривание аликвоты давало желтовато-коричневое твердое вещество с t.пл. = 87-88^oC; ¹³C ЯМР (75 МГц, СdСl₃, ч/м) 161,8, 146,8, 145,0, 143,8, 142,1, 51,0, 28,5.

Пример 2. рац-2-трет-Бутилкарбоксамидпиперазин


Материалы
Пиразин-2-трет-бутилкарбоксамид 13 (2,4 кг, 13,4 моль) в растворе в 12 л 1-пропанола, 20% Pd(OH)₂/C 16 мас.%, вода 144 г.

Раствор пиразин-2-трет-бутилкарбоксамид 13/1-пропанол помещали в 5-галлонный автоклав. Добавляли катализатор и смесь гидрогенировали при 65^oC и 40 пси (3 атм) H₂.

Через 24 ч в реакцию вступило теоретическое количество водорода и ГХ (газовая хроматография) показала <1% 13. Смесь охлаждали, очищали с помощью N₂, и катализатор был удален фильтрованием через фильтр марки Solka Flok. Катализатор промывали 2 л теплого 1-пропанола.

Реакцию контролировали посредством ГХ: 30 м Megabore колонка, от 100^oC до 160^oC при 10^oC/мин, выдерживали 5 мин, затем при 10^oC/мин до 250^oC, время удерживания: 13 = 7,0 мин, 14 = 9,4 мин. Реакция также может контролироваться посредством ТСХ (тонкослойной хроматографии) с EtOAc/MeOH (50:50) в качестве растворителя и нингидрином в качестве проявляющего агента. Выпаривание аликвоты давало 14 в виде белого твердого вещества с t.пл = 150-151^oC; ¹³С ЯМР (75 МГц, D₂O, ч/м) 173,5, 59,8, 52,0, 48,7, 45,0, 44,8, 28,7.

Пример 3. Соль (S)-2-трет-бутилкарбоксамидпиперазин бис-(S)-камфорсульфоновой кислоты


Материалы
рац-2-трет-бутилкарбоксамидпиперазин 14 - 4,10 кг (22,12 моль)
в 1 пропанольном растворе - в 25,5 кг растворителя
(S)-(+)-10-камфорсульфоновая кислота - 10,0 кг (43,2 моль
1-пропанол - 12 л
Ацетонитрил - 39 л
Вода - 2,4 л
Раствором амина 14 на 1-пропаноле заполняли 100-литровую колбу с присоединенным концентратором периодического действия. Раствор концентрировали при 10 мбар и при температуре < 25^oC до объема приблизительно 12 л.

На этом этапе продукт осаждался из раствора, но вновь растворялся, когда смесь нагревали до 50^oC.

Добавляли ацетонитрил (39 л) и воду (2,4 л), получая прозрачный, слегка коричневатый раствор.

(S)-10-камфорсульфоновую кислоту заливали в течение 30 мин 4 порциями при 20^oC. После того, как CSA была добавлена, температура повышалась до 40^oC. Через несколько минут образовывался густой белый осадок. Белую суспензию нагревали до 76^oC с целью растворить все твердые вещества, затем слегка коричневатый раствор оставляли охлаждаться до 21^oC на 8 ч.

Продукт осаждался при 62^oC. Продукт фильтровали без выдерживания при 21^oC, а лепешку осадка на фильтре промывали 5 л смеси растворителей CH₃CN/1-пропанол/H₂O 26/8/1,6. Ее высушивали при 35^oC в вакуумной печи с продувкой N₂, с получением 15 в виде белого кристаллического твердого вещества t.пл = 288-290^oC (с разложением) []²_D⁵ 18,9^o (с = 0,37, H₂O). ¹³C ЯМР (75 МГц, D²O, ч/м) 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.

Диастереомерный избыток (ди)продукта составлял 95% в соответствии с данными следующего хирального ЖХВР анализа: аликвоту 15 (33 мг) суспендировали в 4 мл EtOH и 1 мл ТЭА. Добавляли Boc₂О (11 мг) и реакционную смесь оставляли стоять в течение 1 ч. Растворитель полностью удаляли в вакууме и остаток растворяли приблизительно в 1 мл EtOAc и фильтровали через пастеровскую пипетку с SiO₂ используя EtOAc в качестве элюента. Выпаренные фракции продукта вновь растворяли в гексане в концентрации приблизительно 1 мг/мл. Энантиомеры разделяли на Daicel Chiracell AS колонке с системой растворителей гексан/IРА (/3) при скорости течения 1 мл/мин и с определением при 228 нм. Время удерживания: S-антипод = 7,4 мин, R = 9,7 мин.

Пример 4. (S)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет-бутоксикарбонил- пиперазин 1 из соли 15


Материалы
Соль (S)-2-трет-бутилкарбоксамид пиперазин-бис-(S)-(+)-CSA 15, ЭИ 95% - 5,54 (8,53 моль)
Ди-трет-бутилдикарбонат - 1,86 кг (8,53 моль)
Lacamas
ТЭА - 5,95 л (42,6 моль)
Aldrich
EtOH Punctilious 200 proof - 55 л
EtOAc - 2 л
К соли (S)-CSA 22 в 100-литровой 3-горлой колбе с капельной воронкой в атмосфере N₂ добавляли EtOH, а затем - триэтиламин при 25^oC. Твердые вещества легко растворялись при добавлении ТЭА. Boc₂О растворяли в EtOAc и заливали в капельную воронку. Раствор Boc₂О в EtOAc добавляли с такой скоростью, чтобы поддерживать температуру ниже 25^oC. Добавление осуществляли в течение 3 ч. После прекращения добавления раствора Boc₂О реакционную смесь выдерживали в течение 1 ч.

Реакция может контролироваться посредством ЖХВР:25 см. Dupont Zorbax RXC8 колонка со скоростью потока 1 мл/мин и с определением при 228 нм, изократичный (50/50) CH₃CN 0,1 М KH₂PO₄, доведенный до pH 6,8 с помощью NaOH. Время удерживания l = 7,2 мин. Хиральный анализ проводили, используя ту же систему, что и на предыдущей стадии. Реакция также может контролироваться с помощью ТХС со 100% EtOAc в качестве растворителя (R_f = 0,7).

Затем раствор концентрировали приблизительно до 10 л при внутренней температуре <20C в концентраторе периодического действия под вакуумом в 10 мбар. Замену растворителя проводили путем медленного вливания 20 л EtOAc и реконцентрированием приблизительно до 10 л. Реакционную смесь промывали в экстракторе 60-ю л EtOAc. Органическую фазу промывали 16 л 5% водного раствора Na₂CO₃ 2х10 л ДИ воды и 2х6 л насыщенного водного раствора хлорида натрия. Повторно экстрагировали объединенные водные слои с помощью 20 л EtOAc, и органическую фазу промывали с помощью 2х3 л воды и 2х4 насыщенного водного раствора хлорида натрия. Объединенные экстракты EtOAc концентрировали в вакууме 10 мбар при внутренней температуре среды <20C в 100-литровом концентраторе периодического действия приблизительно до 8 л. Замену растворителя на циклогексан проводят медленным вливанием приблизительно 20 л циклогексана и реконцентрированием приблизительно до 8 л. К суспензии добавляли 5 л циклогексана и 280 мл EtOAc и смесь кипятили с обратным холодильником, когда все вещества растворялись. Раствор охлаждали и добавляли затравку (10 г) при 58^oC. Суспензию охлаждали до 22^oC в течение 4 ч и продукт отделяли фильтрованием после выдерживания в течение 1 ч при 22^oC. Лепешку осадка на фильтре промывали 1,8 л циклогексана и высушивали в вакуумной печи при 35^oC в токе N, с получением (>99,9% (площади) по ЖХВР, R-изомер ниже порога определения) 1 в виде слегка желтовато-коричневого порошка. []²_D⁵ = 22,0^o (с = 0,20, MeOH), tпл = 107^oC; ¹³С ЯМР (75 МГц, CdCl₃, ч/м) 170,1, 154,5, 79,8, 58,7, 50,6, 46,6, 43,6, 43,4, 28,6, 28,3.

Пример 5. (S)-2-трет-Бутилкарбоксамидпиперазин бис-(L)-пироглютаминовая кислота 16


Материалы
рац-2-трет-Бутилкарбоксамидпиперазин 14 - (0,11 моль)
в растворе 1-пропанола - 155 мл, анализ=21,1 ч
L-пироглютаминовая кислота - 28 г (0,21 моль)
Вода - 5 мл
Раствор рацемического 2-трет-бутилкарбоксамидпиперазина 14 помещали в 500-миллилитровую круглодонную колбу с обратным холодильником, механической мешалкой и входом для азота. Воду добавляли вместе с L-пироглютаминовой кислотой, и образовавшуюся суспензию кипятили с обратным холодильником. Гомогенный желтый раствор охлаждали до 50^oC, и в него помещали соль бис-(L)-PGA и R-амина (50 мг) в качестве затравки. Немедленно начинало образовываться твердое вещество. Далее раствор охлаждали до 25^oC и выдерживали в течение 16 часов. Твердое вещество отфильтровывали при 22^oC и лепешку осадка на фильтре промывали 35 мл холодной смесью 1-пропанол/1% воды. Осадок в виде лепешки высушивали при 35^oC в вакуумной печи с продувкой N₂, получая 23,74 г (48%) (R)-2-трет-бутилкарбоксамидпиперазин бис-(L)-пироглютаминовой кислоты. ЭИ продукта составлял 98% в соответствии с анализом хиральной ЖХВР, описанным выше. Желтые маточные жидкости содержали 22,6 г (46%) соли (S)-2-трет-бутилкарбоксамидпиперазин бис- (L)-пироглютаминовой кислоты 16 и ЭИ составлял 95% в соответствии с анализом хиральной ЖХВР. Маточные жидкости выпаривали и использовали непосредственно на стадии защиты, показанной в Примере 6.

Пример 6. (S) -2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет-бутоксикарбонилпиперазин 1, полученный из соли (S)-2-трет- бутилкарбоксамидпиперазин-бис-(L)-пироглютаминовой кислоты 16


Материалы
Соль (S)-2-трет-бутилкарбоксамидпиперазин-бис-(L)-пироглютаминовой кислоты, ЭИ 95% - 22,6 г (50,1 ммоль)
Ди-трет-бутилдикарбонат - 11,1 г (50,1 ммоль)
ТЭА - 35,5 мл (0,254 моль)
1-Пропанол - 226 мл
EtOAc - 24 мл
К соли (S)-2-трет-бутилкарбоксамидпиперазин бис-(L)-пироглютаминовой кислоты в 500-миллилитровой 3-хгорлой колбе с капельной воронкой в атмосфере N₂ добавляли 1-пропанол. Клейкое желтое твердое вещество при добавлении ТЭА легко растворялось. Раствор Boc₂О в EtOAc добавляли в течение 2 ч при 22^oC. После прекращения добавления реакционную смесь выдерживали в течение 1 ч.

трет-Бутоксид калия в трет-бутаноле 1М - 0,04 мл
Циклогексан - 7,3 мл
К суспензии энантиомерно чистого пиперазинового производного 1 в циклогексане добавляли трет-бутоксид калия и затем кипятили с обратным холодильником в течение 1 часа. После охлаждения до к. т. образовывался белый осадок, который отфильтровывали, получая 450 мг рацемического 2-трет-бутил-карбоксамид-4-трет-бутоксикарбонилпиперазина.

В: Рацемизирующий агент = н-бутиллитий
(S)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет-бутоксикарбонилпиперазин (ЭИ 99,4%) - 0,421 г
н-Бутиллитий в циклогексане 2,0 М - 0,37 мл
Циклогексан - 7,5 мл
К суспензии энантиомерно чистого пиперазинового производного (1) в циклогексане медленно, с охлаждением льдом, добавляли раствор н-бутиллития. Смесь кипятили с обратным холодильником в течение ночи. Выделение аликвоты и ее анализ показали, что ЭИ уменьшился до 50%.

C: Рацемизирующий агент = основание Швезингера
(S)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет-бутоксикарбонилпиперазин (ЭИ 99,4%) 1-трет-Октил-4,4,4-трис(диметиламино)-2,2-бис[трис-(диметиламино) фосфораниледенамино]- - 0,342 г
Реакция может контролироваться посредством ЖХВР (жидкостной хроматографии высокого разрешения) и ТСХ, используя те же методики, что и при превращении 15 в 1.

Раствор затем концентрировали, и растворитель заменяли на этилацетат (200 мл). Реакционную смесь промывали 50 мл 7% водного раствора Na₂CO₃ 2х30 мл воды, высушивали (Na₂SO₄) и фильтровали. Раствор EtOAc концентрировали, и растворитель заменяли на циклогексан (60 мл). Добавляли EtOAc (1 мл) и смесь кипятили с обратным холодильником, чтобы растворить все твердые вещества. Смесь охлаждали, и в нее помещали затравку (50 мг) при 52^oC. Смесь охлаждали до 22^oC в течение 2 ч и продукт выделяли фильтрованием после 1 ч выдерживания при 22^oC. Лепешку осадка на фильтре промывали 8 мл циклогексана и высушивали в вакуумной печи при 35^oC при продувке N₂, получая 1 (>99,9% в соответствии с ЖХВР анализом, R-изомер ниже порога определения) в виде белого порошка.

Пример 7. Рацемизация (S)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет-бутоксикарбонилпиперазина 1 сильным основанием


A: Рацемизирующий агент = трет-бутоксид калия
(S)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет-бутоксикарбонилпиперазин 1 (ЭИ 99,4%) - 0,416 г
-2,4-катенади(фосфазен) 1 М в гексане (основание Швезингера) - 0,09 мл
Метилциклогексан - 6 мл
Энантиомерно чистое пиперазиновое производное (1) кипятили с обратным холодильником с основанием Швезингера в течение 14 часов. Анализ взятой аликвоты показал, что энантиомерный избыток уменьшился до 52%.

Пример 8. Рацемизация (S)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет-бутоксикарбонилпиперазина 1 карбоновой кислотой


Рацемизирующий агент = уксусная кислота
(S)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет-бутоксикарбонилпиперазин 1 (ЭИ 99,4%) - 0,441 г
Уксусная кислота - 7,73 мл
Энантиомерно чистое пиперазиновое производное (1) нагревали в уксусной кислоте до 100^oC в течение 12 часов. После охлаждения до 22^oC уксусную кислоту удаляли выпариванием в вакууме с получением 430 мг белого твердого вещества. Определение ЭИ показало уменьшение до 68%.

Пример 9. Рацемизация (S)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет-бутоксикарбонилпиперазина 1 безводной солью металла


Рацемизирующий агент = хлорид магния
(S)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет-бутил-оксикарбонилпиперазин 1 (ЭИ 99,4%) - 0,430 г
Безводный хлорид магния - 0,03 г
Диэтиловый эфир этиленгликоля - 50 мл
Энантиомерно чистое пиперазиновое производное (1) и безводный хлорид магния нагревали в течение 12 ч до 100^oC в диэтиловом эфире этиленгликоля. Взятие аликвоты и ее анализ показали, что ЭИ уменьшился до 97%.

Пример 10. Рацемизация (S)-2-трет-бутилкарбоксамидпиперазина бис[(1S)-камфор-10-сульфоновой кислоты] 15 сильным основанием


Рацемизирующий агент = трет-бутоксид калия
(S)-трет-Бутилкарбоксамидпиперазин бис[(1S)-камфор-10-сульфоновая кислота/ 15 ЭИ 99,3% - 0,559 г
трет-Бутоксид калия в тетрагидрофуране 1,72 - 1,25 мл
Метилциклогексан - 9 мл
Диастереомерно чистую пиперазиновую соль камфорсульфоновой кислоты (15) суспендировали в метилциклогексане и добавляли раствор трет-бутоксид калия/ТГФ. Реакционную смесь нагревали до 80^oC в течение 12 часов. Выделение аликвоты и ее анализ показали, что энантиомерная чистота пиперазина уменьшилась до 32%.

Пример 11. Рацемизация (S)-2-трет-бутилкарбоксамидпиперазин бис[1S)-камфор-10-сульфоновой кислоты] 15 карбоновой кислотой


Рацемизирующий агент = уксусная кислота,
(S)-трет-Бутилкарбоксамидпиперазин бис[(1S)-камфор-10-сульфоновая кислота/ 15 ЭИ 99% - 2,14 г
Ледяная уксусная кислота - 10 мл
Диастереомерно чистую соль пиперазин камфорсульфоновой кислоты (15) нагревали в уксусной кислоте при 116^oC в течение 66 ч. После охлаждения до 25^oC смесь промывали 30 мл ТГФ, доведенного до pH 9,5 с помощью 50% NaOH и экстрагировали этилацетатом (3х50 мл). Органические фазы объединяли, высушивали безводным сульфатом магния и концентрировали с получением свободного основания пиперазинамида (14). Определение ЭИ с помощью хирального ЖХВР анализа показывало уменьшение до 71%.

Пример 12. Рацемизация (R)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет-фуропиколилпиперазина сильным основанием


Рацемизирующий агент = трет-бутоксид калия
(R)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-фуропиколилпиперазин (ЭИ 99,3%) - 1,87 г
Трет-бутоксид калия 1,7 М в - 0,02 мл
ТГФ - 25 мл
Энантиомерно чистый (R)-2-трет-бутилкарбоксамид-4- фуропиколилпиперазин растворяют в ТГФ и добавляют трет-бутоксид калия. Раствор кипятят с обратным холодильником в течение 3 ч, и затем анализом аликвоты с помощью хиральной ЖХВР определяют что продукт является рацематом.

Пример 13. Рацемизация (R)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-(3-пиколил)пиперазина сильным основанием


Рацемизирующий агент = трет-бутоксид калия
(R)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-(3-пиколил)пиперазин (ЭИ 99,3%) - 0,67 г
Трет-бутоксид калия 1,7 М в ТГФ - 0,01 мл
ТГФ - 21 мл
Энантиомерно чистый (R)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-(3-пиколил) пиперазин растворяют в ТГФ и добавляют трет-бутоксид калия. Раствор кипятят с обратным холодильником в течение 4 ч, и затем анализом аликвоты с помощью хиральной ЖХВР определяют, что продукт является рацематом.

Пример 14. Комбинация рацемизации соли (R)-2-трет-бутилкарбоксамидпиперазин бис(L)-пироглютаминовой кислоты и разделения





A: Рацемизация в циклогексане/ТГФ в качестве растворителя
Соль (R)-2-трет-бутилкарбоксамидпиперазин - 214,98 г
бис-(L)-пироглютаминовой кислоты - (0,468 моль)
50% водный NaOH - 80 мл
1-Пропанол - 40 мл
Вода - 65 мл
Тетрагидрофуран - 700 мл
Насыщ. водный раствор K₂CO₃ - 50 мл
K-трет-бутоксид 1М в трет-бутаноле - 12,1 мл
Соль пиперазин бис-(L)-пироглютаминовой кислоты (нежелательный (R)-энантиомер из Примера 5) (17) растворяли в 1-пропаноле, H₂O и NaOH в делительной воронке. К двухфазной системе добавляли 700 мл ТГФ и водную фазу отделяли. Органическую фазу промывали дважды 25 мл насыщ. водного раствора K₂CO₃.

Органический раствор переносили в 1-литровую 3-хгорлую колбу с механической мешалкой и дистилляционной насадкой. При атмосферном давлении растворитель ТГФ заменяли на циклогексан путем концентрирования до объема приблизительно 250 мл и последующего добавления 700 мл циклогексана и реконцентрирования до 250 мл. После добавления 150 мл ТГФ и трет-бутоксида калия светлую суспензию кипятили с обратным холодильником в течение 7 ч. Смесь охлаждали до 2^oC в течение 2 ч, фильтровали и промывали 2х40 мл циклогексана. После высушивания получали 82,94 г (выход 96%) белого кристаллического порошка (99,7 мас%, 50,8% R, 49,2% S).

Рацемический продукт может быть разделен с помощью 1,8 экв. (L)-пироглютаминовой кислоты в среде 1-пропанол/вода (смотри Пример 5).

B: Рацемизация в 1-пропаноле в качестве растворителя
Соль (R)-пиперазин-2-трет-бутилкарбоксамид бис-(L)-пироглютаминовой кислоты (17) - 29,62 г (ТГ = 3,4%) (64,6 ммоль)
50% (вес/вес) водный раствор NaOH - 11,7 мл
Вода - 11,7 мл
1-Пропанол - 90 мл
Насыщ. водный раствор K₂CO₃ - 10 мл
K-трет-бутоксид в ТГФ, 1,72 М - 1,15 мл
Аминовую соль (17) растворяли в делительной воронке в смеси вода/1-пропанол с помощью нагревания до 40^oC. При добавлении NaOH образовывалась вторая фаза, которую отделяли. Водную фазу промывали дважды 5 мл насыщенного водного раствора K₂CO₃.

ЖХВР анализ показал, что 95% амина экстрагировалось в органическую фазу.

Раствор амина в 1-пропаноле помещали в дистилляционную колбу и добавляли 200 мл сухого 1-пропанола. Раствор перегоняли при атмосферном давлении до тех пор, пока растворитель не исчезал, при 98^oC, и пока аликвота KF не уменьшалась до 0,350 мг/мл раствора.

Дистилляционную насадку заменяли на обратный холодильник и добавляли 1,15 мл 1,72 М раствора K-трет-бутоксида. Раствор кипятили с обратным холодильником и хиральный анализ аликвоты показывал, что амин рацемичен (50% R, 50% S) после 17 ч кипячения. Рацемический продукт может быть разделен с помощью 1,8 экв. (L)-пироглютаминовой кислоты в среде 1-пропанол/вода (смотри Пример 5).

Также возможно достигнуть такой же степени рацемизации путем добавления к раствору пропоксида Na или K в 1-пропаноле.

Пример 15. Комбинация рацемизации соли (R)-2-трет-бутилкарбоксамидпиперазин бис-(L)-пироглютаминовой кислоты (17) и разделения





Рацемизация в 1-пропаноле через получение алкоксида in situ
Соль (R)-пиперазин-2-трет-бутилкарбоксамид-бис-(L)-пироглготаминовой кислоты (17) - 188,9 г (ТГ = 3,4%) (0,42 моль)
1-Пропанол - 950 мл
50% (вес/вес) водный раствор NaOH - 250 г
Вода - 300 г
Аминовую соль (17) растворяли в смеси 1-пропанола, NaOH и H₂O в делительной воронке. Образованную нижнюю фазу отделяли.

Нижняя водная фаза состояла в основном из L-PGA, тогда как верхняя 1-пропанольная фаза содержала 79,0 г пиперазина (анализ с помощью ЖХВР, 100% выход). Также в органической фазе присутствовало 4,5 мол% L-PGA и, определенная с помощью титрирования НС1, 33 мол% NaOH.

Органическую фазу азеотропно высушивали до тех пор, пока KF раствора не достигало 0,259 мг/мл раствора. В этот момент аликвоту отбирали и определяли, что она рацемична (50% R, 50% S).

К раствору добавляли 13,9 г твердого KHCO₃ и 50 мл H₂O при 60^oC и раствор перемешивали в течение 30 мин. Твердую фазу отделяли фильтрованием и отбрасывали.

К этому моменту в оставшемся 1-пропанольном растворе не оставалось никакого сильного основания, и он мог быть отделен с использованием выше описанных условий (смотри, например, Пример 5).

Пример 16. 1-(R)-2', 3'-Эпоксипропил)-(S)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет-бутоксикарбонилпиперазин 3


Материалы
(S)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет- бутоксикарбонилпиперазин 1 - 11,0 г (38,4 ммоль)
(2S)-(+)-Глицидил-3-нитробензенсульфонат 2 - 9,96 г (38,4 ммоль)
Диизопропилэтиламин - 5,5 мл (42,2 ммоль)
ДМФ - 38 мл
Пиперазин 1 и (2S)-(+)-глицидил-3-нитробензенсульфонат 2 растворяли в 250-миллилитровой колбе с магнитной мешалкой в атмосфере N₂ на ДМФ и DIEA. Получившийся гомогенный раствор нагревали до 60-62^oC в течение 9 ч.

ТСХ (100% EtOAc в качестве элюента, краситель нингидрин) показала полный расход пиперазина 1. Реакцию останавливали добавлением 30 мл 5% водного раствора NaHCO₃. Реакционную смесь экстрагировали 400 мл изопропилацетата. Органическую фазу промывали водой (3х50 мл) и соляным раствором (1х50 мл), высушивали (Na₂SO₄) и выпаривали с получением желтой маслянистой жидкости. Флэш-хроматография (4 см х 20 см колонка, SiO₂ градиент элюирования с 30:70 EtOAc: гексан до 60:40 ЕtOAc:гексан) и выпаривание фракций, содержащих продукт, давали 9,24 г (выход 71%) 3 в виде маслянистой жидкости. []²_D⁵ = -17,7^o (c=0,12, MeOH); ¹³C ЯМР (100 МГц, CdCl₃, -25^oC, ч/м главного ротамера) 170,0, 154,1, 80,2, 66,7, 56,3, 51,7, 50,8, 50,2, 47,0, 44,0, 41,9, 28,3, 28,1.

Пример 17. Получение эпоксида 3 из пиперазина 1 и (S)-глицидола 4


Пиперазин 1 (2,00 г, 7,00 ммоль) и (S)-глицидол 4 (930 мкл, 14,0 ммоль) кипятили с обратным холодильником в 19 мл изопропанола в течение 17 ч, затем смесь разделяли на части с 100 мл этилацетата и 50 мл воды. Слои разделяли и слой этилацетата промывали насыщенным хлоридом натрия, высушивали с помощью MgSO₄ и концентрировали до 2,4 г клейкой массы. Часть клейкой массы (241 мг) обрабатывали 2 мл пиридина и п-толуолсульфонилхлорида (130 мг, 0,68 ммоль) в течение ночи, затем ее концентрировали до масла. Масло разделяли на части с 25 мл этилацетата и 10 мл воды. Слой этилацетата промывали соляным раствором, высушивали (MgSO₄) и концентрировали до масла. Необработанное масло растворяли в 2 мл ТГФ и обрабатывали 100 мг 60% NaH, диспергированного в масле. Через 1 ч смесь разделяли на части с этилацетатом (50 мл) и 10 мл воды. Слой этилацетата высушивали с помощью MgSO₄ и концентрировали, что давало требуемый эпоксид 3 (смотри спектральные данные из предыдущего эксперимента).

Пример 18. Получение продукта присоединения 8 из амида 7 и эпоксида 3



Раствор ацетонида 7 (216 мг, 0,67 ммоль), который может быть получен в соответствии с методикой, описанной в (S.U. Патенте N 5169952, выданном 8 декабря 1992 года, и эпоксида N-Boc-пиперазина 3 (229 г, 0,67 ммоль, 1,0 экв. ) в 3,5 мл ТГФ (KF=22 мкг/мл) (KF обозначает водное титрование по Карлу Фишеру (Karl Fisher). В 100 миллилитровой круглодонной колбе, снабженной термопарой, магнитной мешалкой, в атмосфере азота, охлаждали до - 78^oC. Затем добавляли н-бутиллитий в гексановом растворе (0,9 мл, 1,6 М, 2,1 экв. ), поддерживая внутреннюю температуру между -78^oC и - 73^oC. Реакционную смесь перемешивали при -76^oC в течение 1 ч, и затем оставляли нагреваться до -25^oC в течение 1 ч. Смесь перемешивали в течение 2,5 ч при температуре между -25^oC и -22^oC. Затем реакцию останавливали ДИ-водой (5 мл) при -15^oC и разделяли на части с этилацетатом (20 мл). Смесь перемешивали и слои разделяли. Экстракт этилацетата промывали насыщенным NaCl (10 мл) и концентрировали при пониженном давлении (28 мм рт.ст.), получая сырой продукт, который хроматографировали на силикагельной колонке с этилацетатом/гексаном (3: 2) с получением продукта присоединения (84 мг, 20%) в виде бледно-желтой сиропообразной жидкости. ¹³C ЯМР (CdCl₃, 75,4 МГц); 172,6, 170,2, 154,6, 140,8, 140,4, 139,6, 129,5, 128,8, 128,1, 127,2, 126,8, 125,6, 124,1, 96,7, 80,4, 79,2, 65,9, 65,8, 62,2, 51,3, 50,1, 45,3, 43,5, 39,5, 39,1, 36,2, 28,8, 28,4, 26,5, 24,2.

Пример 19. Получение полупродукта 9


К раствору соединения 8 (5,79 г, 8,73 ммоль) в 25,5 мл изопропанола при 0^oC добавляли 20 мл 6 М водной HCl, затем 15 минут спустя добавляли 10 мл концентрированной HCl. Через 1 час смесь нагревали до 20^oC и выдерживали 4 часа. Смесь затем охлаждали до 0^oC и pH доводили до 12,5 с помощью 13 мл 50% водного NaOH, поддерживая температуру <<29C. Смесь экстрагировали с помощью 2х80 мл EtOAc и экстракты высушивали MgSO₄ и концентрировали, получая 5,46 г продукта 9 в виде бесцветной пены:
¹³C ЯМР (75,4 МГц, CdCl₃) 175,2, 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, 47,9, 46,4, 45,3, 39,6, 39,3, 38,2, 28,9.

Раствор 9 на EtOAc (10,5 л, KF=10 мг/мл) из предыдущей стадии помещали в 20 л осушенного ситами ДМФ (KF<30 мг/мл) и смесь нагревали на паровой бане в вакууме 30 мм рт.ст. с целью выпарить большую часть воды и/или остаточный растворитель - изопропанол или этилацетат. Окончательный объем концентрата составлял 13,5 л (KF=1,8 мг/мл) и затем добавляли триэтиламин (2,86 л, 20,51 моль) к раствору при температуре 25^oC, а потом гидрохлорид 3-пиколилхлорида (96%, 1287 г, 7,84 моль). Полученную суспензию нагревали до 68^oC.

Ход реакции контролировали с помощью ЖХВР анализа с использованием тех же условий, что и на предыдущей стадии. Приблизительно время удерживания составляло:
Время удерживания - Идентифицируемое вещество
2,7 - ДМФ
4,2 - 3-пиколилхлорид
4,8 - Соединение J
9,1 - Предпоследний продукт 9
Смесь выдерживали при 68^oC до тех пор, пока остаточное количество предпоследнего соединения 9 не стало занимать <0,3% площади в ЖХВР анализе. Условия ЖХВР: 25 см Dupont С8-RX колонка, 60:40 ацетонитрил/10 мМ (KH₂PO₄/K₂HPO₄), 1,0 мл/мин, определение = 220 нм.

Смесь перемешивали при 68^oC в течение 4 ч, затем охлаждали до 25^oC и разделяли на части с этилацетатом (80 л) и смесью 24 л насыщенного водного NaHCO₃ и дистиллированной воды (14).

Пример 20. Получение моногидрата Соединения J


Смесь перемешивали при 55^oC и слои разделяли. Слой этилацетата три раза промывали водой (20 л) при 55^oC. Промытый слой этилацетата концентрировали при атмосферном давлении до конечного объема куба 30 л. В конце атмосферного концентрирования к горячему раствору добавляли воду (560 мл) и смесь охлаждали до 55^oC и к ней добавляли затравку моногидрата Соединения. Смесь охлаждали до 4^oC и фильтровали для сбора продукта. Продукт промывали холодным этилацетатом (2х3 л) и высушивали в емкости под вакуумом при 25^oC, получая 2905 г (70,7%) моногидрата Соединения в виде белого твердого вещества. Калориметрическая кривая дифференциального сканирования (DSC) для моногидрата Соединения J при скорости нагревания 10^oC/мин в токе азота показала относительно широкую поверхностную эндотерму с температурным пиком примерно на 66^oC, с последующей эндотермально-экзотермальной комбинацией в температурном интервале от 129 до 134^oC и, в итоге, главной эндотермой плавления с температурным пиком на 158^oC, экстраполированной начальной температурой 155^oC и соответствующей теплотой плавления 59 Дж/г.

Пример 21. Кинетическое разделение (S/R)-2-трет- бутилкарбоксамид-4-трет-бутоксикарбонилпиперазина 17 до 1


Материалы
Сырой (S/R)-2-трет-бутилкарбоксамид-4-трет-бутоксикарбонилпиперазин 17 - 140 г
(S)-2-трет-Бутилкарбоксамид-4-трет-бутоксикарбонилпиперазин 1 (ЭИ > 99,5%) - 4х0,14 г
Метилциклогексан с 2% (об/об) EtOAc - 14 мл
Сырое, клейкое соединение 17 растворяли в 14 мл смеси растворителей, нагревая до 90^oC. Раствору давали остыть и с интервалами в 10^oC в раствор добавляли по 0,14 г затравки соединения 1 (ЭИ > 99,5%). При 55^oC четвертая 0,14-граммовая порция затравки больше не растворялась, и при дальнейшем медленном охлаждении до комнатной температуры образовывалась белая кристаллическая масса. Реакционную смесь фильтровали, промывали 3 мл смеси растворителей метилциклогексан/EtOAc и высушивали в вакуумной печи при пропускании N₂, получая 0,95 г белого твердого вещества. Определение энантиомерной чистоты с помощью Chiracell AS колонки показало ЭИ 93%.

Способы и промежуточные продукты по данному изобретению полезны для ингибирования протеазы ВИЧ, предотвращении или лечении инфекции вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) и лечении последующих патологических состояний, таких как СПИД. Данные конечные соединения и их способность ингибировать протеазу ВИЧ описаны в EPO 541168, опубликованном 12 мая 1993 года. Лечение СПИД или предотвращение или лечение ВИЧ-инфекции определяется, но не ограничивается лечением широкого круга состояний при ВИЧ-инфекции: СПИД, ССК комплекс, относящийся к СПИДу, как симптоматический, так и бессимптомный, и действительной или возможной подверженности ВИЧ-инфекции. Например, конечные соединения, которые могут быть получены с помощью способов и промежуточных продуктов по данному изобретению, полезны для лечения ВИЧ-инфекции после возможного подтверждения ВИЧ-инфекции, например, путем переливания крови, пересадки органов, замещения жидкостей в теле, укусов, случайного укола иглой или контакта с кровью пациента во время хирургической операции.

Конечные ингибиторы протеазы ВИЧ также полезны для получения и проведения скрининговых исследований антивирусных соединений. Например, конечные соединения получены для выделения мутантных ферментов, которые являются отличными инструментами для скрининга более мощных антивирусных соединений. Далее, такие соединения полезны для установления или определения места связывания других антивирусных средств с протеазой ВИЧ, например, по типу конкурентного ингибирования. Таким образом, конечные соединения, которые получают при помощи способов и промежуточных продуктов по данному изобретению, являются коммерческими препаратами, которые должны продаваться для данных целей.

Соединения-ингибиторы протеазы ВИЧ, которые могут быть изготовлены при помощи промежуточных продуктов и способов по данному изобретению, описаны в EPO 541164. Соединения, ингибирующие протеазу ВИЧ, могут вводиться пациентам, нуждающимся в таком лечении, в виде фармацевтической композиции, содержащей фармацевтический носитель и терапевтически эффективные количества соединения или его фармацевтически приемлемой соли. EPO 541164 описывает подходящие фармацевтические препаративные формы, пути введения, формы соли и дозировки соединений.

Соединения по настоящему изобретению могут иметь асимметрические центры и существовать в виде рацематов, рацемических смесей и в виде самостоятельных диастереомеров, или энантиомеров, во всех изомерных формах, которые включены в настоящее изобретение.

Если какая-либо изменяемая группа (например, арил, гетероцикл, R, R¹, R², n, X и т. д. ) включается более одного раза в какой-либо части или в формулах I-XI, ее определение в каждом случае не зависит от ее определения в любом другом случае. Также, комбинации заместителей и/или изменяемых групп допустимы только в таких вариантах, которые ведут к образованию устойчивых соединений. Используемое здесь понятие "алкил" включает в себя, кроме особо оговоренных случаев, как разветвленные, так и неразветвленные насыщенные алифатические углеводородные группы, имеющие определенное количество атомов углерода (Me - метил, Et - этил, Pr - пропил, Bu - бутил, т-Bu - трет-бутил). Используемое здесь понятие "арил" означает фенил (Ph) или нафтил. Используемое здесь понятие "гетероарил" означает 6-членное ароматическое гетероциклическое кольцо или устойчивый 8-10-членный ненасыщенный бициклический гетероцикл, где моно- или бициклический гетероцикл состоит из атомов углерода и от одного до трех гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из N, O или S. Например, термин "гетероарил" может включать следующие радикалы, но этот список не ограничивается лишь данными радикалами.

Несмотря на то, что вышеизложенное описание лишь объясняет принципы настоящего изобретения, с примерами, приведенными с целью иллюстрации, следует понимать, что практически изобретение охватывает все обычные вариации, приспособления и модификации, которые попадают в рамки следующей формулы изобретения и их эквивалентов.

Формула изобретения

1. Способ рацемизации оптически чистого или обогащенного пиперазин-2-третбутилкарбоксамидного субстрата формулы IX или X или их солей

включающий взаимодействие упомянутого субстрата или его соли с рацемизирующим агентом, выбранным из сильного основания, безводной соли металла или карбоновой кислоты в растворителе, при температуре от комнатной до 250^oC;
где R¹ и R² каждый независимо выбирают из группы, состоящей из водорода, R, , R выбирают из группы, состоящей из C₁-C₅-алкила, -CH₂-арила, -CH₂-гетероарила, где арил-фенил или нафтил; и гетероарил выбирают из группы, состоящей из

причем точкой присоединения может являться любой углерод из упомянутого гетероарила.

2. Способ по п.1, где R² выбирают из группы, состоящей из водорода и -C-(O)-OR и R выбирают из группы, состоящей из C₁-C₅-алкила, -CH₂-арила и -CH₂-гетероарила, где арилом является фенил или нафтил, и гетероарил выбирают из группы, состоящей из

причем точкой присоединения может являться любой углерод упомянутого гетероарила.

3. Способ по п. 2, в котором рацемизирующим агентом является сильное основание, выбранное из группы, состоящей из алкиллития, амида лития, гидроксида или алкоксида лития, натрия или калия и основания Швезингера.

4. Способ по п.3, в котором сильное основание выбирают из группы, состоящей из трет-бутоксида лития, трет-бутоксида натрия, трет-бутоксида калия, н-пропоксида лития, н-пропоксида натрия, н-пропоксида калия, метоксида натрия, метоксида калия, этоксида натрия и этоксида калия.

5. Способ по п.2, в котором рацемизирующим агентом является безводная соль металла, которую выбирают из хлорида магния, бромида магния, хлорида цинка, хлорида железа (III) и хлорида титана (IV).

6. Способ по п.2, в котором рацемизирующим агентом является карбоновая кислота, которую выбирают из уксусуной кислоты, пропионовой кислоты, масляной кислоты и изомасляной кислоты.

7. Способ по п.2, в котором температурный интервал находится между 50 и 120^oC.

8. Способ по п.2, в котором растворителем является эфир, алкан, циклоалкан, спирт или ароматическое соединение или их смесь.

9. Способ по п.8, в котором растворитель выбирают из тетрагидрофурана, циклогексана или пропанола или их смеси.

10. Способ по п.2, в котором субстрат выбирают из группы, состоящей из







или их солей.

11. Способ по п. 10, в котором указанный субстрат выбирают из группы, состоящей из




или его соли.

12. Способ по п.11, включающий стадию выделения (S)-энантиомера пиперазин-2-трет-бутилкарбоксамидного соединения из полученного рацемата.

13. Способ по п.11, в котором соль выбирают из соли пироглютаминовой кислоты или соли камфорсульфоновой кислоты.

14. Способ по п.13, в котором солью является соль бис-(L)-пироглютаминовой кислоты.

15. Способ рацемизации оптически чистого или обогащенного пиперазин-2-трет-бутилкарбоксамидного субстрата формулы IX или его соли

включающий взаимодействие упомянутого субстрата или его соли с алкоксидом в 1-пропаноле при температуре от 50 до 120^oC, где R¹ является водородом или трет-бутилоксикарбонилом; и R² является водородом.

16. Способ по п.15, в котором алкоксид выбирают из н-пропоксида натрия, н-пропоксида калия и н-пропоксида лития.

17. Способ по п.16, в котором н-пропоксиды натрия, калия или лития получают in situ азеотропной сушкой гидроксидов натрия, калия или лития в I-пропаноле.

18. Способ по п.17, в котором солью является соль бис-(L)-пироглютаминовой кислоты.

19. Способ по п.16, в котором температурный интервал находится между 85 и 120^oC.

20. Рацемический 2-трет-бутилкарбоксамид-4-(3-пиколил)пиперазин

или его соль.