專利名稱：制備對(duì)映異構(gòu)形式富集化的(1s,4r)1－乙酰氧基－4－羥基環(huán)戊－2－烯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成式(I)的對(duì)映異構(gòu)形式富集化的(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯的方法，該化合物可以作為合成前列腺素和前列腺素類物質(zhì)的中間體。
式I背景技術(shù)前列腺素是一系列重要的具有廣泛用途的分子。有許多已知的前列腺素合成方法，而(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯正是這些合成法中的一種已知中間體。(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯可以由許多方法制備(例如Miura，S.，et al.，Tetrahedron，1976，32，1893；Curran，T.T.，et al.，Tetrahedron，1997，53，1983)。這些方法包括使用乙酸酯類和豬胰脂肪酶或者粗制胰腺提取物(稱之為胰酶制劑)(Theil，F(xiàn).，et al.，Tetrahedron，1991，47，7569)對(duì)1，4-二羥基環(huán)戊-2-烯進(jìn)行酶促酯交換反應(yīng)，生成3S，5R單乙酸酯。乙?；饔弥型ǔＪ褂靡宜?，2，2-三氯乙基酯作為乙酰化劑和胰酶制劑作為所述酶而進(jìn)行。(Thiel，F(xiàn).，et al.，Synthesis，1988，540-541；Thiel，F(xiàn).，et al.Tetrahedron，1991，47，7569，1991，以及47，7569-7582)。后續(xù)工作中比較了乙酸2，2，2-三氯乙基酯與乙酸乙烯酯和丁酸乙烯酯，同時(shí)也證明了在溶劑THF中進(jìn)行反應(yīng)，使用三乙胺作為添加劑改善選擇性所帶來的益處。(Thiel，F(xiàn).，et al.，Liebigs Ann.Chem.，1991，195-200)。然而，酶催化劑的批號(hào)不同會(huì)導(dǎo)致不同的結(jié)果，生成大量的二乙酸酯，而希望得到的單乙酸酯據(jù)報(bào)道僅能通過昂貴的色譜法分離制得。
因此，需要制備(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯的方法，該方法能夠比較穩(wěn)定，得到對(duì)映體過量＞94％的對(duì)映異構(gòu)形式富集化產(chǎn)品，而只生成少量的二乙酸酯，消耗最少量的乙酸乙烯酯，并能夠通過結(jié)晶分離產(chǎn)品。
發(fā)明概要本發(fā)明提供了制備(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯的方法，包括如下步驟1)測(cè)定胰酶制劑的水含量；2)將胰酶制劑、順式1，4-二羥基環(huán)戊-2-烯、乙酸乙烯酯、三乙胺混合于溶劑中；3)將混合物中的水含量調(diào)整至水相對(duì)于胰酶制劑而言為5-7重量％；并4)將反應(yīng)溫度維持在-40℃到+40℃之間，優(yōu)選-5℃到+10℃之間，同時(shí)攪拌，直到反應(yīng)基本完成；或者，調(diào)整胰酶制劑中水含量的步驟可以在向混合物中添加胰酶制劑之前進(jìn)行。因此，生產(chǎn)工藝也可以包括以下步驟1a)測(cè)定胰酶制劑的水含量；2a)調(diào)整胰酶制劑的水含量水相對(duì)于胰酶制劑而言為5-7重量％；3a)將胰酶制劑、順式1，4-二羥基環(huán)戊-2-烯、乙酸乙烯酯、三乙胺混合于溶劑中；4a)反應(yīng)溫度維持在-40℃到+40℃之間，優(yōu)選-5℃到+10℃之間，同時(shí)攪拌，直到反應(yīng)基本完成。
水的添加次序?qū)Ψ磻?yīng)生成(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯不會(huì)產(chǎn)生影響。一旦反應(yīng)基本完成，即可以由以下步驟分離制得(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯5)在20-50℃水浴溫度，20-60mm壓力下濃縮反應(yīng)混合物；6)使用甲基-叔-丁醚溶解殘?jiān)?，可選地用活性炭處理混合物并且過濾該混合物；并7)加入烴類溶劑在0-15℃沉淀(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯(式I)。
發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明提供了一種利用胰酶制劑制備(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯的方法。胰酶制劑是一種半純化的酶混合物，其中無可置疑的包含許多種活性酶，例如豬的胰脂肪酶(PPL)。然而，“胰酶制劑”比作為豬胰脂肪酶市售的酶制劑能提供更好的反應(yīng)活性和選擇性。優(yōu)選的胰酶制劑是由豬的胰腺制備的，盡管也能使用其它動(dòng)物的胰腺制劑。
整個(gè)工藝的第一步是測(cè)定胰酶制劑中的含水量。含水量可以由本領(lǐng)域公知的方法測(cè)定。這些方法包括卡爾·費(fèi)歇爾(Karl-Fischer)滴定法和測(cè)量仔細(xì)干燥后的失重。卡爾·費(fèi)歇爾(Karl-Fischer)滴定法是優(yōu)選的，因?yàn)樗乃俣雀?，而且因?yàn)椴荒艽_定干燥中僅有水分的丟失。此時(shí)，可以將胰酶制劑與順式1，4-二羥基環(huán)戊-2-烯 (式II)
和三乙胺混合于溶劑中，在這種情形下，調(diào)整混合物中的水含量，使得相對(duì)于胰酶制劑而言水為5-7重量％?；蛘?，調(diào)整胰酶制劑中水含量的步驟可以在向混合物中添加胰酶制劑之前進(jìn)行。在第二種情形下，將胰酶制劑中的水含量調(diào)整到相對(duì)于胰酶制劑而言水為5-7重量％，然后將胰酶制劑及其結(jié)合水與順式1，4-二羥基環(huán)戊-2-烯、乙酸乙烯酯、三乙胺在溶劑中混合。任意一種添加水的順序都能導(dǎo)致相同的反應(yīng)混合物。所用胰酶制劑與底物的比例是不固定的。所用胰酶制劑的量越少，反應(yīng)的速度就越慢。發(fā)現(xiàn)大約每1g底物與1g 8X胰酶制劑的配比比較方便，能保證反應(yīng)在22-24小時(shí)內(nèi)基本完成。純度越高的胰酶制劑-例如10X，可以按比例地使用較少的數(shù)量，而純度越低的胰酶制劑-例如4X，可以按比例地使用更多的量。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠基于胰酶制劑的純度和所需的反應(yīng)速度很容易的確定胰酶制劑與底物的使用比例。乙酸乙烯酯的使用摩爾數(shù)超過原料。通常5到7摩爾乙酸乙烯酯對(duì)應(yīng)1摩爾原料比較方便。6摩爾乙酸乙烯酯對(duì)應(yīng)1摩爾原料能得到好的結(jié)果。三乙胺以催化性用量存在。通常每摩爾原料使用0.02到0.1摩爾三乙胺比較方便。每摩爾原料使用0.05摩爾三乙胺能得到好的結(jié)果。
在將初始的反應(yīng)原料、胰酶制劑、乙酸乙烯酯、三乙胺和溶劑混合以后，在-40℃到+40℃反應(yīng)溫度之間進(jìn)行反應(yīng)，優(yōu)選溫度在-5℃到+10℃之間，同時(shí)攪拌，直到反應(yīng)基本完成。當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物中二醇的含量低于5％時(shí)，可以認(rèn)為反應(yīng)基本完成?？梢园幢绢I(lǐng)域公知的方法測(cè)定反應(yīng)的進(jìn)程，例如薄層和液相色譜法。
當(dāng)反應(yīng)基本完成，可以由以下步驟分離(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯e)在20-50℃水浴溫度，20-60mm壓力下濃縮反應(yīng)混合物；f)使用甲基-叔-丁醚溶解殘?jiān)?，可選地用活性炭處理混合物并且過濾該混合物；g)在0-15℃加入烴類溶劑，例如直鏈、支鏈或環(huán)式戊烷、己烷、庚烷、辛烷和石油醚，沉淀(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯(式I)。
在0-15℃添加烴類溶劑，如直鏈、支鏈或環(huán)式戊烷、己烷、庚烷、辛烷和石油醚，從甲基-叔-丁醚溶液中分離(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯。迅速攪拌和放入晶種有助于誘導(dǎo)結(jié)晶。優(yōu)選的條件是在30℃加入庚烷達(dá)到3∶1比例的MTBE-庚烷，然后冷卻到10℃，同時(shí)定期的加入晶種，迅速攪拌。觀察發(fā)現(xiàn)，如果新形成的晶體懸浮液被冷卻到0℃以下，其質(zhì)量會(huì)迅速惡化，這歸咎于二乙酸酯副產(chǎn)品的過量存在和厚厚的油性覆蓋層。為了克服這些問題，可以僅將溶液冷卻到0℃，額外添加最初體積125％的庚烷到晶體懸浮液中。另外，結(jié)晶塊用預(yù)冷到0℃的庚烷經(jīng)過粗糙的多孔漏斗沖洗。使用這種技術(shù)，可以得到對(duì)映體純度95-99％的結(jié)晶，產(chǎn)率可以達(dá)到60-70％。
反應(yīng)溶劑可以選擇沸點(diǎn)在34-150℃之間的醚。這些醚可以包括乙醚、叔-丁基甲醚、呋喃和四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、2，5-二甲基四氫呋喃、二異丙醚、二丙醚和二丁醚。
可選地，過濾步驟中可以使用助濾劑。適當(dāng)?shù)闹鸀V劑包括硅藻土、纖維素、硅酸鎂之類。
已發(fā)現(xiàn)酶制劑隨批號(hào)不同而不同，導(dǎo)致乙?；磻?yīng)速率和選擇性不同。酶中含水量的不同是這種變化的一個(gè)主要原因，具體如表1所示。


表1水含量在5-7％得到最佳結(jié)果。大量的水會(huì)降低反應(yīng)速率，并且當(dāng)達(dá)到合理的反應(yīng)終點(diǎn)(＜5％二醇)時(shí)不能使單乙酸酯和二乙酸酯之間的選擇性改善。在水含量低的時(shí)候，反應(yīng)速率大大增加，而在單乙酸酯和二乙酸酯之間的選擇性降低。
另一種影響酯交換反應(yīng)選擇性的因素是反應(yīng)的濃度。已發(fā)現(xiàn)隨著稀釋度的增加，形成的二乙酸酯的量也增加。因而，在0.2摩爾濃度的二羥基環(huán)戊烯的情況下，單乙酸酯和二乙酸酯產(chǎn)物的比例是1∶1，在1摩爾濃度下是3.3∶2，在2摩爾濃度下是3.6∶2。
影響酯交換反應(yīng)選擇性的其它因素有反應(yīng)溫度、胰酶制劑或者脂肪酶的使用、和如表2所示不同量的三乙胺的加入。最佳的酯交換反應(yīng)條件是使用5℃下的胰酶制劑，并且在2摩爾濃度的二羥基環(huán)戊烯條件下加入三乙胺。表2中顯示的結(jié)果是根據(jù)實(shí)施例描述的條件進(jìn)行反應(yīng)得到的。


e.e.＝％主要的異構(gòu)體-％次要的異構(gòu)體表2本領(lǐng)域普通技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)就能用上面描述的方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的全部?jī)?nèi)容。接下來的詳細(xì)實(shí)施例將詳細(xì)描述如何制備化合物和進(jìn)行本發(fā)明的多種工藝，這些實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而不以任何方式限制上述公開的內(nèi)容。
實(shí)施例制備(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯a)用標(biāo)準(zhǔn)卡爾·費(fèi)歇爾(Karl-Fischer)滴定法測(cè)定胰酶制劑(Sigma#P-7545，8x USP)中的含水量，確定為4.4％；b)將胰酶制劑(39.16g)、順式1，4-二羥基環(huán)戊-2-烯(40g，Johnson，C.R.，et al.，U.S.Patent 4,873,360)、乙酸乙烯酯(221mL)和三乙胺(2.8mL)溶解于200mL四氫呋喃；c)加水(0.84g)使水的含量是胰酶制劑重量的6.5％；d)將混合物冷卻到5℃并攪拌23個(gè)小時(shí)；e)將反應(yīng)混合物用硅藻土(C鹽)過濾，濾餅用四氫呋喃(50mL)沖洗，濾液在40℃水浴溫度和40-60mm壓力下濃縮；f)將殘?jiān)芙庥诩谆?叔-丁醚(200m1)，添加活性炭，混合物用硅藻土過濾，并且在40℃水浴溫度和40-60mm壓力下濃縮；g)將f)步驟中的油類物質(zhì)溶解在甲基-叔-丁醚(80ml)中，用硅酸鎂(酸式硅酸鎂)過濾，用另外的甲基-叔-丁醚洗滌酸式硅酸鎂，將合并的濾出液加熱到30℃；h)將庚烷(75mL)分成小份添加到g)步驟的溶液中，將混合物冷卻到10℃，并攪拌，放入晶種；i)在結(jié)晶化發(fā)生之后，將其冷卻到0℃，添加額外量的庚烷(100mL)，將混合物攪拌1小時(shí)；并j)過濾結(jié)晶，用冷的(0℃)庚烷(100mL)洗滌，干燥得到(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯，其產(chǎn)率大約70％，對(duì)映體過量＞98％。
權(quán)利要求
1.一種制備(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯的方法，包含以下步驟1)測(cè)定胰酶制劑中的水含量；2)將胰酶制劑、順式1，4-二羥基環(huán)戊-2-烯、乙酸乙烯酯、三乙胺混合于四氫呋喃中；3)調(diào)整混合物中的水含量至相對(duì)于胰酶制劑而言水為5-7重量％；并4)將反應(yīng)溫度維持在-40℃到+40℃之間，優(yōu)選溫度在-5℃到+10℃之間，同時(shí)攪拌，直到反應(yīng)基本完成。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中進(jìn)一步包含以下步驟5)在20-50℃水浴溫度，20-60mm壓力下濃縮反應(yīng)混合物；6)將殘?jiān)芙庠诩谆?叔-丁醚中，可選地用活性炭處理混合物并且過濾該混合物；7)在0-15℃加入烴類溶劑以沉淀(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯(式I)。
3.一種制備(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯的方法，包含以下步驟1a)測(cè)定胰酶制劑中的水含量；2a)調(diào)整胰酶制劑中水含量至相對(duì)于胰酶制劑而言水為5-7重量％；3a)將胰酶制劑、順式1，4-二羥基環(huán)戊-2-烯、乙酸乙烯酯、三乙胺混合于溶劑中；并4a)將反應(yīng)溫度維持在-40℃到+40℃之間，優(yōu)選溫度在-5℃到+10℃之間，同時(shí)攪拌，直到反應(yīng)基本完成。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中還包含以下步驟5)在20-50℃水浴溫度，20-60mm壓力下濃縮反應(yīng)混合物；6)用甲基-叔-丁醚溶解殘?jiān)蛇x地用活性炭處理混合物并且過濾混合物；7)在0-15℃加入烴類溶劑沉淀(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯(式I)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中包含以下步驟1)測(cè)定胰酶制劑中的水含量；2)將胰酶制劑、順式1，4-二羥基環(huán)戊-2-烯、乙酸乙烯酯、三乙胺混合于四氫呋喃中；3)將混合物中的水含量調(diào)整至相對(duì)于胰酶制劑而言水為5-7重量％；4)將反應(yīng)溫度維持在-40℃到+40℃之間，優(yōu)選溫度在-5℃到+10℃之間，同時(shí)攪拌，直到反應(yīng)基本完成；5)在20-50℃水浴溫度，20-60mm壓力下濃縮反應(yīng)混合物；6)使用甲基-叔-丁醚溶解殘?jiān)蛇x地用活性炭處理混合物并且過濾該混合物；7)在0-15℃加入烴類溶劑沉淀(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊-2-烯(式I)。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中包含以下步驟1a)測(cè)定胰酶制劑中的水含量；2a)調(diào)整胰酶制劑中的水含量至相對(duì)于胰酶制劑而言水為5-7重量％；3a)將胰酶制劑、順式1，4-二羥基環(huán)戊-2-烯、乙酸乙烯酯、三乙胺混合于溶劑中；并4a)將反應(yīng)溫度維持在-40℃到+40℃之間，優(yōu)選溫度在-5℃到+10℃之間，并且攪拌，直到反應(yīng)基本完成；5)在20-50℃水浴溫度，20-60mm壓力下濃縮反應(yīng)混合物；6)使用甲基-叔-丁醚溶解殘?jiān)?，可選地用活性炭處理混合物并且過濾該混合物；并7)在0-15℃加入烴類溶劑沉淀(1S，4R)1-乙酰氧基-4-羥基環(huán)戊基-2-烯(式I)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成式(I)的對(duì)映異構(gòu)形式富集化的(1S，4R)1－乙酰氧基－4－羥基環(huán)戊－2－烯的方法，該化合物可以作為合成前列腺素和前列腺素類物質(zhì)的中間體。
文檔編號(hào)C12N9/94GK1717492SQ200480001611
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2004年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月14日
發(fā)明者K·E·赫尼加 申請(qǐng)人:法瑪西雅厄普約翰有限責(zé)任公司