專利名稱：手性化合物及其拆分的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及手性化合物，這些手性化合物是合成具有藥物活性的戊二酰亞胺的中間體，本發(fā)明也涉及這些手性化合物的拆分。
3，3-二取代戊二酰亞胺的外消旋體，如3-乙基-3-(4-氨基苯)哌啶-2，6-二酮(氨基苯乙哌淀酮)和3-乙基-3-(4-吡啶基)哌啶-2，6-二酮(rogletimide)可有效地治療激素依賴性乳腺癌；見Smith et al，Lancet ii646(1978)，F(xiàn)oster et al，J.Med.Chem.28200(1985)。這類化合物的作用機制被認為是抑制芳香酶的活性，芳香酶能夠催化雄激素向雌激素的轉(zhuǎn)化；因此這類化合物能夠抑制依賴雌激素生長的腫瘤。
McCague et al，J.Med.Chem.353699-3704(1992)公開了rogletimide衍生物，包括5-烷基衍生物，它們具有改進的芳香酶抑制作用。Ogbunude et al，Chirality 6623-626(1994)報道了氨基苯乙哌啶酮、rogletimide和環(huán)己基氨基苯乙哌啶酮的對映異構(gòu)體的體外芳香酶抑制作用。
Graves et al，Endocrinology 10552(1979)透露，這些化合物的(R)型對映異構(gòu)體是比(S)型更為有效的芳香酶抑制劑。因而(R)型對映異構(gòu)體很可能是外消旋體中的活性組分，有必要研究它們的制備方法。
氨基苯乙哌啶酮和rogletimide的單獨的對映異構(gòu)體可分別用酒石酸鹽的多次重結(jié)晶和來源于樟腦的手性助劑來制備；見Finchet al，Experientia 311002(1975)，和McCague et al，J.Chem.Soc.Perkin Trans.1196-8(1989)。也可用以酒石酰胺和三酰基纖維素為基礎(chǔ)的手性固定相色譜法進行分離?？墒牵@些方法不適于大規(guī)模的制造單對映體原料藥。
WO-A-9304058公開了一種制備這類戊二酰亞胺化合物的方法，是用戊二酸二酯進行生物催化拆分。只有位阻小的酯官能團能被適宜的生物催化劑水解，催化劑所具有的對映專一度表明，生物催化劑能夠區(qū)分季碳原子上的芳基，乙基和羧酸酯取代物。rogle-timide的前體只有中等專一性，生物轉(zhuǎn)化物很容易轉(zhuǎn)變成rogle-timide且意味著會使對映異構(gòu)體過量增加。
在WO-A-9304058中，用于生物轉(zhuǎn)化的底物是一個二酯，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的腈酯(見權(quán)利要求1中的式II，但R不是氫)為滿意的底物。所需的對映異構(gòu)體很容易被分離出，也很容易環(huán)化，如用酸，生成與WO-A-9304058中相同的產(chǎn)物(I)。
按照本發(fā)明，將式II的腈酯用商業(yè)上可買到的酯酶進行有效生物催化拆分是可行的。
通過酯官能團的生物催化水解可拆分出好的對映專一性物質(zhì)。因而，適宜的酶能夠區(qū)分季碳原子上的芳基、乙基和腈取代基。更具體講，消旋的式II化合物與對映專一性的酯酶反應(yīng)，該酶通過與另一種對映異構(gòu)體生成相應(yīng)的可分離的酸(II∶R＝H)而使混合物中富含一種對映異構(gòu)體；用酒石酸或常用的來源于樟腦的手性助劑進一步拆分，使部分富含物的量增加。
作為生物轉(zhuǎn)化的底物，式II中R為酯化基團，適宜的為可含至10個碳原子的烷基，如直鏈烷基，支鏈烷基，芳基烷基和被例如鹵素選擇性取代的芳基。為了本發(fā)明的目的，最簡單的烷基(R＝甲基或乙基)是適宜的，就簡化的化學(xué)方法而言也是優(yōu)選的。生物轉(zhuǎn)化后的環(huán)合反應(yīng)中，R可以是H；或者根據(jù)所需的對映異構(gòu)體，R可以不變。
X和Z各自為H或有機基團。 X可以是，例如C1-10烷基，如乙基。Z優(yōu)選的是H或C1-10烷基，例如制成的5-烷基產(chǎn)物，式I化合物可以是任何芳香梅抑制劑如氨基苯乙哌啶酮(I∶X＝乙基，Y＝4-氨基苯基，Z＝H)或其類似物，例如上述特定化合物或異丙基苯乙哌啶酮。式I化合物也可以是降壓藥如異博定的中間體。 Y(或反應(yīng)式中的Ar)定義為環(huán)狀基團，例如，可以是包括任何取代物在內(nèi)的、最多為12個碳原子的芳基，碳環(huán)或雜環(huán)基。Y優(yōu)選為二甲氧苯基，4-吡啶基，4-氨基苯基(選擇性N-保護的)，異丙基—苯基或環(huán)己基苯基。特別是Y＝氨基苯基的前體物質(zhì)，Y也可以是硝基苯基，例如通過催化氫化而成氨基苯基；(R)-3-乙基-3-(4-硝基苯基)吡啶-3，6-二酮為一新化合物。Y為硝基苯基的式II化合物具有特別好的生物轉(zhuǎn)化率。
反應(yīng)式中對映異構(gòu)的氨基苯乙哌啶酮的制備僅用于說明本發(fā)明的方法。式II(特別是式I)的化合物可用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的方法和下面例舉的方法來制備。
反應(yīng)式中第一步是本發(fā)明的特征。是用生物催化劑優(yōu)先地水解外消旋的腈(1)得到富含酯(2)和酸(3)的產(chǎn)物。有能夠生成酯的R-對映異構(gòu)體(如反應(yīng)式中的生物催化劑A)和S-對映異構(gòu)體(生物催化劑B)的生物催化劑。
適宜的酯酶可由?；D(zhuǎn)移酶I(曲霉屬)，酯酶30,000，日本根脂肪酶霉F3脂肪酸，A2脂肪酶(豬胰)，F(xiàn)6脂肪酶(來自假絲酵母)，豬肝酯酶，CE脂肪酶和AY脂肪酶得到。也可用膽甾醇酯酶。生物催化劑A的例子為實施例8-10中的圓柱假絲酵母脂肪酶(Candidacylindrace lipase)和有活性的酶。
另一個適用于生物轉(zhuǎn)化的生物催化劑的例子是微生物菌株P(guān)3U1，NCIMB 40517，它們能夠生成60％以上的R-酯酸。另一個適宜的生物催化劑(B型)是毛孢子菌屬ENZA I-3，IMI 348917，其特點是如WO-A-9304189中所述的能將芳烷酸酯轉(zhuǎn)變成酸如(S)-苯酮苯丙酸的光學(xué)特異性。α-糜蛋白酶是另一個適宜的B型生物催化劑。
可由WO-A-9420634中描述的任何類型的真菌得到的生物催化劑將芳基丙酸酯進行光學(xué)特異性水解。這類真菌為Ophios-tome novo-ulmi，IMI 356050。
在特定的生物轉(zhuǎn)化例子中，苯戊二腈酯的酯官能團被南極洲假絲酵母脂肪酶水解成對映專一性(E)＝12的酸。硝基苯化合物(Ar＝4-硝基苯基，R＝甲基)被糜蛋白酶生物轉(zhuǎn)化后的E＝39。同樣的底物也可被來自真菌Ophiostome novo-ulmi的酯酶轉(zhuǎn)化成相反專一性物質(zhì)。
在中性PH條件下用溶劑萃取很易分離的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，可用常規(guī)化學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)變成富含某一對映異構(gòu)體的戊二酰亞胺。
這類腈酯很容易在與酸如乙酸和硫酸混合物加熱的條件下，轉(zhuǎn)化成光學(xué)活性的戊2酰亞胺化合物。這些條件是已知的將消旋腈酯轉(zhuǎn)變成消旋戊二酰亞胺、氨基苯乙哌啶酮和rogletimide的條件。
下列實施例1和4說明被生物轉(zhuǎn)化的腈酯(II)的制備方法，實施例6為相關(guān)的還原。根據(jù)本發(fā)明實施例2，5和8-10說明生物轉(zhuǎn)化作用，實施例3和7說明環(huán)合反應(yīng)。實施例1-3和實施例4-7為同一產(chǎn)品提供于不同的制備方法。實施例1 4-氰基-4-(4-氨基苯基)己酸甲酯在3頸圓底燒瓶中加入4-氰基-4-(4-硝基苯基)己酸甲酯(20.0g)，90％乙醇(1000ml)和PtO2(1.0g)蒸發(fā)，充入氮氣，混合物劇烈攪拌并在大氣壓下用氫氣罐通氫。用硅藻土過濾除去催化劑，減壓蒸除溶劑，得到4-氰基-4-(4-氨基苯基)-己酸甲酯(18g.100％)為粘稠棕色油狀物。實施例2在500ml夾套生物轉(zhuǎn)化釜中裝入0.1M KH2PO4PH為7(250ml)和4-(4-氨基苯基)-4-氰基己酸甲酯(5.0g，20.3mmol)，加入圓柱假絲酵母脂肪酶(CCL；5.0g)將混合物用懸空攪拌器進行攪拌。用熱循環(huán)機將溫度維持在30℃，用與自動滴定器連接的探針監(jiān)測PH。生物轉(zhuǎn)化進行到共加入10ml 1M NaOH為止(相當(dāng)于50％轉(zhuǎn)化率)。約用3小時時間。此時加入氯化鈉(25g)來中止生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)，所得混合物用乙醚(250ml×4)萃取。用濃鹽酸將水溶液PH調(diào)至3，混合物用乙酸乙酯(400ml×3)提取。合并提取液，干燥，減壓濃縮，生成1.8g(38％)富含(R)一對映異構(gòu)體的4-(4-氨基苯基)-4-氰基己酸，為棕色油。無需進一步處理，將該物質(zhì)用于實施例3的反應(yīng)。
實施例3(R)氨基苯乙哌啶酮在25ml圓底燒瓶中，將富含(R)型對映異構(gòu)體的4-(4-氨基苯基)-4-氰基己酸(實施例2；1.8g，7.7mmol)溶于冰醋酸(6.0ml)中。用油浴將混合物加熱到60℃，然后滴加濃硫酸(3.0ml)。然后將溶液加熱到100℃并維持30分鐘后，傾入到冰(100g)中，用5MNaOH將PH調(diào)到6，然后用二氯甲烷(3×200ml)提取。合并提取液，干燥(用MgSO4)，減壓濃縮，得到(R)-氨基苯乙哌啶酮，為棕色油。手性HPLC分析(Chiralcel OJ柱；流動相為1∶1的正己烷和異丙醇)表明其含量為78％。實施例4A 2-(4-硝基苯基)丁腈在3頸圓底燒瓶中加入濃硝酸(240ml)并用冰/丙酮浴冷卻到10℃，然后將溫度維持在30℃以下滴加濃硫酸(240ml)。然后攪拌下，維持溫度在20℃以下，緩慢滴加2-苯基丁腈(Aldrich，110ml)，需用1小時。然后撤掉冰/丙酮浴，將混合物在環(huán)境溫度下繼續(xù)攪拌30分鐘，然后傾入碎冰(100g)中。所得混合物用乙酸乙酯(1500ml×2)提取，合并提取液，用飽和碳酸氫鈉(1000ml)和水(500ml)洗。用硫酸鎂干燥后減壓蒸餾，得到粗品2-(4-硝基苯基)-丁腈，為黃色油，粗品產(chǎn)量138g，收率98％。GC.MS分析表明對鄰位產(chǎn)物比例為3.5∶1 。實施例4B 4-氰基-4-(4-硝基苯基)己酸甲酯在裝有電磁攪拌的100ml3口圓底燒瓶中，將2-(4-硝基苯基)丁腈(10.0g)，丁醇(10ml)和丙烯酸甲酯(5.2ml)的混合物冷卻到10℃。維持溫度約為10℃左右(溶液變紫)滴加叔丁醇鉀(0.6g)溶于叔丁醇(10ml)的溶液。滴畢，將混合物升至環(huán)境溫度并繼續(xù)攪拌2小時。把反應(yīng)物用二乙醚(400ml)和1M KH2PO4(400ml)公開，醚層用水(50ml)洗，干燥(用MgSO4)，減壓濃縮，得到4-氰基-4-(4-硝基苯基)己酸甲酯(14.1g，99％)，為橙色油實施例5在11夾套生物轉(zhuǎn)化釜中加入0.05MKH2PO4，PH7.5(500ml)和4-氰基-4-(4-硝基苯基)己酸甲酯(20g，72mmol)。加入α-胰凝乳蛋白酶(ex.Aldrich；4g)并將混合物用懸空攪拌進行攪拌，用熱循壞壓縮機將溫度維持在37℃，并用與自動滴定器相連的探針控制PH。生物轉(zhuǎn)化一直進行到加入18ml 1M NaOH(相當(dāng)于50％的轉(zhuǎn)化率)時為止。這需要約68小時。24小時和50小時后，加入更多的α-胰凝乳蛋白酶(1g蛋白質(zhì))。此時加入NaCl(50g)中止生物轉(zhuǎn)化，所得混合物用乙醚(500mlx3)提取。合并提取液，干燥，減壓濃縮，生成10g(50％)富含(R)對映異構(gòu)體的(R)-4-氰基-4-(4-硝基苯基)己酸甲酯，手性HPLC分析表明，收率為70％。實施例6硝基苯乙哌啶酮在25ml圓底燒瓶中，將富含(R)對映異構(gòu)體(約70％)的(R)-4-氰基-4-(4-硝基苯基)己酸甲酯(實施例5；10g，36mmol)溶于冰醋酸(30.0ml)中。所得混合物用油溶加熱至60℃，然后滴加濃硫酸(15，0ml)。然后將溶液在100℃下攪拌30分鐘，傾入碎冰(100g)中。用5M NaOH將混合物PH調(diào)至6，然后用二氯甲烷(3×200ml)提取。合并提取液，干燥(用MgSO4)，減壓濃縮，生成約70％的(R)-硝基苯乙哌啶酮(8.3g，88％)，為棕色油。實施例7(R)氨基苯乙哌啶酮在3口圓底燒瓶中加入(R)-硝基苯乙哌啶酮(ca.70％ee，8.3g，32mmol)，90％乙醇(250ml)和pt02(0.35g)。將燒瓶抽真空，然后充氮?；旌衔飫×覕嚢柘?，用氫氣罐在大氣壓下通入氫氣。用硅薄土過濾除去催化劑，減壓蒸除溶劑，得到(R)-氨基苯乙哌啶酮(ca.70％ee，7.1g，96％)，為淺棕色固體。實施例8在500ml錐形瓶中，將1環(huán)鉑量的多皺假絲酵母接種到50mlPH為6.0的水性無菌培養(yǎng)基中[含(g/l)發(fā)酵提取物(5)，(NH4)2SO4(1)，KH2PO4(5)，MSO4一·7H2O(0.2)和葡萄糖(10)]，將錐形瓶在1英寸(25mm)擺度、250轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下，于25℃振搖24小時。用離心機在1200g的轉(zhuǎn)速下離心分離得到細胞。將這些細胞重新懸浮于原母液1/5的量與PH為6.0的50mM的磷酸鉀溶液中，在振幅為18μm的超聲波勻漿器150中振搖10分鐘(開10秒鐘，關(guān)3秒鐘)，用聲裂法制備4-氰基-4-(4-硝基苯基)己酸乙酯溶于50mM磷酸鉀和0.1％吐溫80的乳濁液，乳濁液濃度為50mg/ml。在20ml玻璃瓶中，將400ml上述被轉(zhuǎn)化的乳濁液加到1.6ml重新懸浮的細胞溶液中，將生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)混合物在25℃、轉(zhuǎn)速250rpm條件下振搖69小時進行培養(yǎng)，然后加入2ml乙酸乙酯中止反應(yīng)。本樣品用手性HPLC C Chiralpak Ad柱；流動相為98.3％的己烷-1.7％異丙醇；流速20ml/min分析對映異構(gòu)體含量。將上述中止反應(yīng)的混合物劇烈攪拌，使溶液分層，吸出乙酸乙酯層，加入無水硫酸鎂干燥。將干燥后的乙酸乙酯層轉(zhuǎn)到一個干凈小瓶中，加入三甲基硅重氮甲烷，將該樣品在環(huán)境溫度下混合后，靜置1小時，然后進行HPLC分析，表明在該生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，生成99％以上的(R)-4-氰基-4-(4-硝基苯基)乙酸，其余被轉(zhuǎn)化物為24％，轉(zhuǎn)化率為19％。實施例9在250ml錐形燒瓶中，將類鐮孢(Fusarium Oxyporum)IMI329662在250ml PH為6.0的無菌濕培養(yǎng)基中[含有(g/l)發(fā)酵提取物(20)，(NH4)2SO4(4)，KH2PO4(5)，MgSO4·7H2O(0.3)，Na2HpO4·2H2O(5)，CaCl2·2H2O(0.2(和葡萄糖(40)]進行培養(yǎng)，將燒瓶在250rpm的轉(zhuǎn)速。1英寸(25mm)的振幅下振搖72小時。按與實施例8中相同的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)收集細胞，重新懸浮于母液與50mM磷酸鈉的溶液，24小時后中止生物轉(zhuǎn)化，按實施例8的方法進行手性HPLC分析，表明生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)應(yīng)中生成95.9％的(R)-4-氰基-4-(4-硝基苯基)己酸。實施例10按實施例9的方法將嗜松青霉(penicilliecm pinophilcm)IMI114933進行培養(yǎng)，但培養(yǎng)基中還含有10g/l的三丁酸甘油酯。按實施例8的方法收集細胞，將其重新懸浮于母液與50mM磷酸鈉的溶液。24小時后，按實施例8的方法中止生物轉(zhuǎn)化，并進行手性HPLC分析。表明生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)中生成98％的(R)-4-氰基-4-(4-硝基苯基)-己酸。
權(quán)利要求
1.一種制備下式的，至少以其一種對映異構(gòu)體占優(yōu)勢的手性化合物的方法， 其包含將式II手性化物的相應(yīng)對映異構(gòu)體進行環(huán)化， 式I中，X和Z分別為氫或有機基團，Y為環(huán)狀基團；式II中，R為氫或酯化基團。
2.一種權(quán)利要求1的方法，其中X為C1-10烷基，R為氫或C1-10烷基。
3.一種權(quán)利要求2的方法，其中X為乙基。
4.一種上述任一權(quán)利要求的方法，其中R為甲基或乙本。
5.一種上述任一權(quán)利要求的方法，其中Z為氫。
6.一種上述任一權(quán)利要求的方法，其中Y為4-吡啶基，苯基，4-硝基苯基，或選擇性的N-保護的4-氨基苯基。
7.一種權(quán)利要求1的方法，其中Y為4-硝基苯基，該方法還包含還原反應(yīng)，生成相應(yīng)的Y為4-氨基苯基的化合物。
8.一種上述任一權(quán)利要求的方法，其中的式I化合物為(R)-4-吡啶基苯乙哌啶酮或(R)-氨基苯乙哌啶酮。
9.一種上述任一權(quán)利要求的方法，其中的式I化合物為芳香酶抑制劑。
10.一種上述任一權(quán)利要求的方法，其中的環(huán)化反應(yīng)包含在酸性介質(zhì)中加熱。
11.一種上述任一權(quán)利要求的方法，其包括將R不是氫的外消旋的式II化合物與光學(xué)特異性酯酶接觸的前一步反應(yīng)；進一步拆分(需要時)；和將式II化合物從酯酶反應(yīng)中形成的酸分離出來。
12.一種權(quán)利要求11的方法，其中的酯酶具有蛋白酶如α-胰凝乳蛋白酶的特性或可從Ophiostoma novo-ulmi IMI 356050得到。
13.一種權(quán)利要求11或12的方法，其中進一步拆分是用樟腦磺酸鹽或其他拆分試劑進行的。
14.一種權(quán)利要求1-9中任一權(quán)利要求定義的式II化合物，為實際上不含另一種對映異構(gòu)體的形式。
15.一種權(quán)利要求14的化合物，其中的對映異構(gòu)體為(R)-對映異構(gòu)體。
16.一種權(quán)利要求14或15的化合物，其中的X為乙基并且Y的定義與權(quán)利要求6中相同。
17.(R)-3-乙基-3-(4-硝基苯基)哌啶-2，6-二酮(硝基苯乙哌啶酮)。
18.一種權(quán)利要求14-17中任一權(quán)利要求的化合物，其中一種對映異構(gòu)體的量至少為50％以上。
全文摘要
對映異構(gòu)的戊二酰亞胺，如氨基苯乙哌啶酮和rogletimiole是由相應(yīng)的生物轉(zhuǎn)化劑腈酯與光學(xué)特異性的酯酶進行環(huán)合反應(yīng)來制備的。
文檔編號C12P41/00GK1151731SQ9519381
公開日1997年6月11日 申請日期1995年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月27日
發(fā)明者R·麥卡古, S·J·C·泰勒 申請人:奇羅斯恩有限公司