DE60006163T2 - Verfahren zur herstellung von 5-cyanophthalid - Google Patents
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- C07D417/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00 containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von 5-Cyanophthalid, das eine zur Herstellung des wohlbekannten antidepressiven Arzneistoffs Citalopram, 1-[3-(Dimethylamino)propyl]-1-(4-fluorphenyl)-1,3-dihydro-5-isobenzofurancarbonitril, verwendete Zwischenstufe ist.
- Hintergrund der Erfindung
-
- Es ist ein selektiver, zentral wirkender Serotonin-(5-Hydroxytryptamin; 5-HT)-Wiederaufnahmehemmer mit entsprechend antidepressiven Eigenschaften. Die antidepressive Aktivität der Verbindung wurde in verschiedenen Veröffentlichungen berichtet, z. B. J. Hyttel, Prog. Neuro-Psychopharmacol. & Biol. Psychiat., 1982, 6, 277–295 und A. Grauem, Acta Psychiatr. Scand., 1987, 75, 478–486.
- Citalopram wird durch das in
US-PS 4 650 884 beschriebene Verfahren hergestellt, wonach 5-Cyanophthalid zwei aufeinanderfolgenden Grignard-Reaktionen unterworfen wird, d. h. mit 4-Fluorphenylmagnesiumhalogenid bzw. N,N-Dimethylaminopropylmagnesiumhalogenid, und die resultierende Verbindung der Formel: Formel II einer Ringschlußreaktion durch Dehydratisierung mit konzentrierter Schwefelsäure unterworfen wird. - Enantiomere von Citalopram können durch das in
US-PS 4 943 590 beschriebene Verfahren hergestellt werden, d. h. durch Trennen der Enantiomere der Zwischenstufe der Formel (II) und Durchführen eines enantioselektiven Ringschlusses, um das gewünschte Enantiomer zu erhalten. - Daher ist 5-Cyanophthalid eine wichtige Zwischenstufe zur Herstellung von Citalopram, und es ist wichtig, diesen Stoff in einer angemessenen Qualität durch ein zweckmäßiges Verfahren und in einer kostengünstigen Weise zu erzeugen.
- Ein Verfahren zur Herstellung von 5-Cyanophthalid wurde zuvor in Bull. Soc. Sci. Bretagne, 1951, 26, 35 und in Levy und Stephen, J. Chem. Soc., 1931, 867 beschrieben. Gemäß diesem Verfahren wird 5-Aminophthalid zum entsprechenden 5-Cyanophthalid durch Diazotierung gefolgt von Reaktion mit CuCN umgewandelt. 5-Aminophthalid wurde aus 4-Aminophthalimid durch ein zweistufiges Reduktionsverfahren erhalten.
- Die Synthese bestimmter Alkyl- und Phenylnitrile aus Säurechloriden wird beschrieben in Tetrahedron Letters, 1982, 23, 14, 1505–1508 und in Tetrahedron, 1998, 54, 9281.
- Es wurde gefunden, daß 5-Cyanophthalid in hohen Ausbeuten durch ein zweckmäßiges, kostengünstiges Verfahren aus den 2-(1-Oxo-1,3-dihydroisobenzofuran-5-yl)oxazolin oder -thiazolin-Zwischenstufen der Formel (IV) hergestellt werden kann.
- Beschreibung der Erfindung
- Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung von 5-Cyanophthalid bereit, umfassend die Behandlung einer Verbindung der Formel (IV): Formel IV worin X Ooder S ist;
R1-R2 jeweils unabhängig aus Wasserstoff und C1-6-Alkyl ausgewählt sind oder R1 und R2 zusammen eine C2-5-Alkylen-Kette bilden, um dadurch einen Spiro-Ring zu bilden; R3 aus Wasserstoff und C1-6-Alkyl ausgewählt ist, R4 aus Wasserstoff, C1-6-Alkyl oder einer Carboxy-Gruppe ausgewählt ist oder R3 und R4 zusammen eine C2-5-Alkylen-Kette bilden, um dadurch einen Spiro-Ring zu bilden; mit einem Dehydratisierungsmittel oder alternativ, wenn X S ist, durch thermische Spaltung des Thiazolin-Rings oder Behandlung mit einem Radikalstarter, wie Peroxid oder mit Licht, um 5-Cyanophthalid mit der Formel: Formel III zu bilden. - Das Dehydratisierungsmittel kann Phosphoroxytrichlorid, Thionylchlorid, Phosphorpentachlorid, PPA (Polyphosphorsäure) und P4O10 sein. Die Reaktion kann in Gegenwart einer organischen Base wie Pyridin oder einer katalytischen Menge eines tertiären Amids durchgeführt werden.
- Bevorzugt wird die Verbindung der Formel (IV) mit SOCl2 als Dehydratisierungsmittel behandelt, und die Reaktion wird in Toluol durchgeführt, das eine katalytische Menge N,N-Dimethylformamid umfaßt.
- Alternativ kann das Dehydratisierungsmittel ein Vilsmeier-Reagens sein, d. h. eine Verbindung, die durch Reaktion eines Chlorierungsmittels, bevorzugt eines Säurechlorids, z. B. Phosgen, Oxalylchlorid, Thionylchlorid.
- Phosphoroxychlorid, Phosphorpentachlorid, Trichlormethylchlorformiat, ebenfalls abgekürzt als "Diphosgen" bezeichnet, oder Bis(trichlormethyl)carbonat, ebenfalls abgekürzt als "Triphosgen" bezeichnet, mit einem tertiären Amid wie N,N-Dimethylformamid oder einem N,N-Dialkylalkanamid, z. B. N,N-Dimethylacetamid, gebildet wird. Ein klassisches Vilsmeier-Reagens ist Chlormethylendimethyliminiumchlorid. Das Vilsmeier-Reagens wird bevorzugt in situ durch Zugabe des Chlorierungsmittels zu einer Mischung hergestellt, die das Ausgangsoxazolin- oder -thiazolin-Derivat der Formel (IV) und das tertiäre Amid enthält.
- Wenn X S ist und die Umwandlung der Thiazolin-Gruppe zur Cyano-Gruppe durch thermische Umwandlung vorgenommen wird, dann wird die thermische Zersetzung der Verbindung (IV) bevorzugt in einem wasserfreien organischen Lösungsmittel durchgeführt, besonders bevorzugt in einem aprotischen polaren Lösungsmittel, wie N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid oder Acetonitril. Die Temperatur, bei der die thermische Zersetzung die 2-Thiazolyl-Gruppe zu einer Cyano-Gruppe umwandelt, liegt zwischen 60 und 140°C. Die thermische Zersetzung kann zweckmäßig durch Rückfluß in einem geeigneten Lösungsmittel, bevorzugt Acetonitril, durchgeführt werden. Die thermische Spaltung kann zweckmäßig in Gegenwart von Sauerstoff oder eines Oxidationsmittels durchgeführt werden. Verbindungen der Formel (IV), worin X S ist und R4 eine Carboxy-Gruppe ist, können ebenfalls zu Citalopram durch Behandlung mit einem Radikalstarter wie Licht oder Peroxiden umgewandelt werden.
- Durchgehend durch die Beschreibung und die Ansprüche bezeichnet C1-5-Alkyl eine verzweigte oder unverzweigte Alkyl-Gruppe mit 1 bis einschließlich 6 Rohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, 2-Methyl-2-propyl, 2,2-Dimethyl-1-ethyl und 2-Methyl-1-propyl.
- Entsprechend wird durch das Verfahren der Erfindung 5-Cyanophthalid in hohen Ausbeuten erhalten, und das Verfahren ist viel zweckmäßiger als das bekannte Verfahren. Es ist ein sogenanntes robustes Verfahren. Die Verwendung von CuCN wird eliminiert, wodurch die Menge ungewünschter Nebenprodukte minimiert und ein umweltverträgliches Verfahren bereitgestellt wird.
- In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Zwischenstufe der Formel (IV), umfassend:
- (a) Umsetzen eines funktionellen Derivats von 5-Carboxyphthalid der Formel (V): Formel V mit einem 2-Hydroxy- oder 2-Mercaptoethanamin der Formel (VI): Formel VI worin X, R1-R4 wie oben definiert sind,
- (b) Unterwerfen des so erhaltenen Amids der Formel (VII): Formel VII worin X, R1-R4 wie oben definiert sind, einem Ringschluß durch Dehydratisierung; um dadurch das 2-(1-Oxo-1,3-dihydroisobenzofuran-5-yl)oxazolin oder -thiazolin der Formel (IV) zu erhalten: Formel IV
- Bevorzugt ist das in Schritt (a) verwendete funktionelle Derivat ein Ester, wie ein Alkylester-, Arylester- oder Alkylarylester-Derivat von 5-Carboxyphthalid, oder ein Säurehalogenid-Derivat von 5-Carboxyphthalid.
- Bevorzugt ist das in Schritt (b) verwendete Dehydratisierungsmittel SOCl2, POCl3 und PCl5, am meisten bevorzugt SOCl2.
- Die Reaktion in Schritt (b) wird unverdünnt oder in einem geeigneten Lösungsmittel wie Toluol, Sulfolan oder Acetonitril durchgeführt. Ferner kann eine katalytische Menge N,N-Dimethylformamid erforderlich sein, wenn ein Lösungsmittel verwendet wird, insbesondere wenn das Dehydratisierungsmittel SOCl2 ist. Bevorzugt wird Toluol als Lösungsmittel verwendet, falls erforderlich in Gegenwart einer katalytischen Menge N,N-Dimethylformamid.
- Die Reaktion in Schritt (b) wird bei erhöhter Temperatur durchgeführt, bevorzugt bei der Rückflußtemperatur des Lösungsmittels.
- Die Reaktionszeit ist nicht wichtig und kann leicht durch einen Fachmann bestimmt werden.
- Das als Ausgangsmaterial verwendete 5-Carboxyphthalid kann durch die in
US-PS 3 607 884 oder DE-PS 2630927 beschriebenen Verfahren erhalten werden, d. h. durch Umsetzen einer konzentrierten Lösung von Terephthalsäure mit Formaldehyd in flüssigem SO3 oder durch elektrochemische Hydrierung von Trimellithsäure. - In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung ist R3 Methyl oder Ethyl.
- 5-Cyanophthalid kann in herkömmlicher Weise isoliert werden, z. B. durch Zugabe von Wasser, Filtration und anschließendes Waschen der Kristalle. Eine weitere Reinigung kann nach Wunsch durch Umkristallisation durchgeführt werden.
- Entsprechend wird durch das Verfahren der Erfindung 5-Cyanophthalid durch die neue Verwendung der 2-(1-Oxo-1,3-dihydroisobenzofuran-5-yl)oxazolin- oder -thiazolin-Zwischenstufen der Formel (IV) als Reaktanden erhalten. Unter Verwendung dieser Reaktanden sind die Verfahrensbedingungen viel zweckmäßiger als die Bedingungen, die zuvor im bekannten Verfahren zur Herstellung von 5-Cyanophthalid beschrieben wurden, speziell bei Verwendung von SOCl2 als Dehydratisierungsmittel.
- Beispiele
- Die Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele erläutert.
- Beispiel 1
- Herstellung von 2-[[(1-Oxo-1,3-dihydroisobenzofuran-5-yl)carbonyl]amino]-2-methyl-1-propanol
- 5-Carboxyphthalid (267 g, 1,5 mol) wird zu Thionylchlorid (950 ml) gegeben, und dann wird N,N-Dimethylformamid (12 ml) hinzugetropft. Die Mischung wird für 1 h im Rückfluß erwärmt und das Thionylchlorid unter reduziertem Druck abdestilliert, gefolgt von aufeinanderfolgenden Verdampfungen mit Toluol (2 × 50 ml), um einen festen Rückstand zu ergeben. Das rohe Säurechlorid wird dann mit 1000 ml Tetrahydrofuran aufgenommen. Zu einer Lösung aus 2-Amino-2-methyl-1-propanol (400,5 g, 4,5 mol) in Tetrahydrofuran (500 ml), gekühlt auf +5°C, wird die Säurechlorid-Lösung hinzugetropft, während die Temperatur zwischen +5 und +10°C gehalten wird. Nach Beendigung der Zugabe wird die Kühlung entfernt und die Mischung über Nacht bei Umgebungstemperatur gerührt. Dann wird die Mischung in entionisiertes Wasser (2000 ml) gegossen und das organische Lösungsmittel unter reduziertem Druck bei 50°C entfernt. Nach Abkühlen und Rühren für 2 Stunden wird das feste Produkt abfiltriert und mit entionisiertem Wasser (2 × 100 ml) gewaschen. Das erhaltene Produkt wird bei 70°C für 36 Stunden unter reduziertem Druck getrocknet. Ausbeute: 285,3 g (76%) eines cremefarbenen Produkts mit einer Reinheit (HPLC, Peak-Fläche) von 90%.
1H-NMR (DMSO d-6, 500 MHz): 1,18 (3H, s), 1,32 (3H, s), 3,55 (2H, s), 5,45 (2H, s), 7,88–7,98 (3H, m), 8,07 (1H, s). - Beispiel 2
- Herstellung von 4,4-Dimethyl-2-(1-oxo-1,3-dihydroisobenzofuran-5-yl)oxazolin
- Zu Thionylchlorid (130 ml), gekühlt auf –10°C, wird 2-[[(1-Oxo-1,3-dihydroisobenzofuran-5-yl)carbonyl]amino]-2-methyl-1-propanol (85 g, 0,34 mol) portionsweise unter Rühren gegeben. Die Temperatur wird auf –10 bis –5°C für 1,5 Stunden gehalten, worauf die Kühlung entfernt und die Reaktion über Nacht bei Umgebungstemperatur gerührt wird. Sie wird dann auf 0°C abgekühlt, und Tetrahydrofuran (860 ml) wird hinzugetropft, wobei die Temperatur auf unter +8°C gehalten wird. Die erhaltene Suspension wird unter Rühren für 2 Stunden bei 5°C gehalten und dann filtriert und die Kristalle mit Tetrahydrofuran (150 ml) gewaschen. Der feuchte Feststoff wird in entionisiertem Wasser (400 ml) gelöst und der pH durch Zugabe von 25%igem wäßrigem Ammoniak auf 9,1 eingestellt. Der Feststoff wird filtriert, mit entionisiertem Wasser gewaschen und für 14 Stunden bei 50°C unter reduziertem Druck getrocknet. Ausbeute: 62,8 g (80%) eines weißen Produkts mit einer Reinheit (HPLC, Peak-Fläche) von 94%.
1H-NMR (DMSO d-6, 500 MHz): 1,31 (6H, s), 4,18 (2H, s), 5,44 (2H, s), 7,9 (1H, d, J = 11,3 Hz), 8,01 (1H, d, J = 11,3 Hz), 8,12 (1H, s). - Beispiel 3
- Herstellung von 5-Cyanophthalid
- Zu einer Suspension aus 4,4-Dimethyl-2-(1-oxo-1,3-dihydroisobenzofuran-5-yl)oxazolin (23,1 g, 0,1 mol) in Thionylchlorid (36 ml) wird langsam N,N-Dimethylformamid (5 ml) gegeben. Die Lösung wird für 1 h zum Rückfluß erwärmt und dann auf Raumtemperatur über 3 Stunden abkühlen gelassen. Dann wird Toluol (150 ml) hinzugegeben, und die Suspension wird filtriert und mit Toluol (2 × 50 ml) gewaschen. Die feuchten Kristalle werden in entionisiertem Wasser (150 ml) aufgenommen, und der pH wird mit 25%igem wäßrigem Ammoniak auf 8,0 eingestellt. Der Feststoff wird filtriert und mit entionisiertem Wasser (2 × 50 ml) gewaschen und bei 60°C unter reduziertem Druck getrocknet. Ausbeute: 11,9 g (75%) eines cremefarbenen Produkts mit einer Reinheit (HPLC, Peak-Fläche) von 92%. Eine analysenreine Probe wird durch Kristallisation aus Essigsäure oder Toluol erhalten.
1H-NMR (DMSO d-6, 500 MHz): 5,48 (2H, s), 8,04 (2H, s + s), 8,22 (1H, s).
Claims (10)
- Verfahren zur Herstellung von 5-Cyanophthalid, umfassend die Behandlung einer Verbindung der Formel (IV): Formel IV worin X O oder S ist; R1-R2 jeweils unabhängig aus Wasserstoff und C1-6-Alkyl ausgewählt sind oder R1 und R2 zusammen eine C2-5-Alkylen-Kette bilden, um dadurch einen Spiro-Ring zu bilden; R3 aus Wasserstoff und C1-6-Alkyl ausgewählt ist, R4 aus Wasserstoff, C1-6-Alkyl oder einer Carboxy-Gruppe ausgewählt ist oder R3 und R4 zusammen eine C2-5-Alkylen-Kette bilden, um dadurch einen Spiro-Ring zu bilden; mit einem Dehydratisierungsmittel oder alternativ, wenn X S ist, durch thermische Spaltung des Thiazolin-Rings oder Behandlung mit einem Radikalstarter, wie Peroxid oder mit Licht, um 5-Cyanophthalid mit der Formel: Formel III zu bilden.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Formel (IV) durch ein Verfahren hergestellt wird, welches umfaßt: (a) Umsetzen eines funktionellen Derivat von 5-Carboxyphthalid der Formel (V): Formel V mit einem 2-Hydroxy- oder 2-Mercaptoethanamin der Formel (VI): Formel VI worin X, R1-R4 wie oben definiert sind, (b) Unterwerfen des so erhaltenen Amids der Formel (VII): Formel VII worin X, R1-R4 wie oben definiert sind, einem Ringschluß durch Dehydratisierung; um dadurch das 2-(1-Oxo-1,3-dihydroisobenzofuran-5-yl)oxazolin oder -thiazolin der Formel (IV) zu erhalten: Formel IV worin X, R1-R4 wie oben definiert sind.
- Verfahren zur Herstellung von 5-Cyanophthalid gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, worin die Verbindung der Formel (IV) mit einem Dehydratisierungsmittel, ausgewählt aus Phosphoroxytrichlorid, Thionylchlorid, Phosphorpentachlorid, PPA (Polyphosphorsäure) und P4O10, oder einem Vilsmeier-Reagens behandelt wird, gegebenenfalls in Kombination mit einer organischen Base, bevorzugt Pyridin oder eine katalytische Menge eines tertiären Amids.
- Verfahren gemäß Anspruch 3, worin die Verbindung der Formel (IV) mit SOCl2 als Dehydratisierungsmittel behandelt wird und die Reaktion in Toluol durchgeführt wird, das eine katalytische Menge N,N-Dimethylformamid umfaßt.
- Verfahren zur Herstellung von 5-Cyanophthalid gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, worin die thermische Spaltung des Thiazolin-Rings einer Verbindung der Formel (IV), worin X S ist, in Gegenwart von Sauerstoff oder eines Oxidationsmittels durchgeführt wird.
- Verfahren zur Herstellung von 5-Cyanophthalid gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, worin der Thiazolin-Ring einer Verbindung der Formel (IV), worin X S ist und R4 Carboxy ist, mit einem Radikalstarter wie Licht oder Peroxiden behandelt wird.
- Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, worin R3 Methyl oder Ethyl ist.
- Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, worin das in Schritt (b) verwendete Dehydratisierungsmittel SOCl2, POCl3 oder PCl5 ist, bevorzugt SOCl2.
- Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, worin die Reaktion in Schritt (b) unverdünnt oder in einem geeigneten Lösungsmittel wie Toluol, Sulfolan oder Acetonitril, bevorzugt in Toluol, durchgeführt wird.
- Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9, worin das in Schritt (b) verwendete Dehydratisierungsmittel SOCl2 ist und die Reaktion in Toluol durchgeführt wird, das eine katalytische Menge N,N-Dimethylformamid umfaßt.
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