ES2245733T3

ES2245733T3 - Sintesis enantioselectiva de compuestos intermedios de azetidinona.

Info

Publication number: ES2245733T3
Application number: ES02728561T
Authority: ES
Inventors: Xiaoyong Fu; Timothy L. Mcallister; T. K. Thiruvengadam; Chou-Hong Tann
Original assignee: Schering Corp
Current assignee: Merck Sharp and Dohme LLC
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2006-01-16
Anticipated expiration: 2022-03-25
Also published as: IL157552A0; MXPA03008803A; BG108168A; NZ527852A; HK1057546A1; WO2002079174A2; US6627757B2; HU230229B1; UA75644C2; RS50386B; EE200300464A; SI1373230T1; ZA200306612B; SK11862003A3; PL205952B1; DE60206365D1; WO2002079174A3; HRP20030760B1; CZ304929B6; BR0208384A

Abstract

Un procedimiento para preparar un compuesto de la **fórmula** que se prepara por medio de un procedimiento que comprende: a) mezclar un compuesto de la Fórmula II en tetrahidrofurano, en presencia de un ácido o, de forma alternativa, en tetrahidrofurano en ausencia de un ácido, para formar una mezcla; b) combinar la mezcla de la etapa a) con un catalizador seleccionado de (A) un compuesto seleccionado del grupo de compuestos representados por la Fórmula III, o (B) un compuesto de la Fórmula IV, en donde R1 de la Fórmula III es un alquilo-(C1-C6), y en donde R y S indican estereoquímica de los carbonos quirales; c) reducir la cetona adyacente al p-fluorofenilo con un complejo de borano-tetrahidrofurano; y d) interrumpir la reacción con MeOH.

Description

Síntesis enantioselectiva de compuestos intermedios de azetidinona.

Antecedentes de la invención

Esta invención se refiere a un procedimiento para producir intermedios de azetidinonas sustituidas con hidroxialquilo. Azetidinonas sustituidas con hidroxialquilo, por ejemplo, 1-(4-fluorofenil)-3(R)-[3(S)-hidroxi-3-(4-fluorofenil)-propil)]-4(S)-(4-hidroxifenil)-2-azetidinona, se describen en la Patente de EE.UU. Nº 5.767.115. Estos compuestos son útiles como agentes hipocolesterolémicos en el tratamiento y la prevención de la aterosclerosis.

En las Patentes de EE.UU. N^{os} 5.728.827 y 5.561.227 se reivindican procedimientos para la preparación de azetidinona sin el sustituyente 3-hidroxi. Otros procedimientos para preparar 1-(4-fluorofenil)-3(R)-[3(S)-hidroxi-3-(4-fluorofenil)-propil)]-4(S)-(4-hidroxifenil)-2-azetidinona se describen en las Patentes de EE.UU. N^{os} 5.631.365, 5.739.321 y 6.207.822 B1 (la patente `822).

De acuerdo con el procedimiento descrito en la patente `822, el compuesto intermedio de la Fórmula I está protegido con un grupo hidroxi-protector adecuado tal como un grupo protector de sililo tal como el derivado de cloro-trimetil-silano (TMSCI) o cloruro de t-butil-dimetil-sililo (TBDMSCl). Este producto sililado se hace reaccionar, adicionalmente, con un agente de sililación de éter de silil-enol tal como bis-trimetil-silil-acetamida (BSA). A continuación, se agrega un agente de ciclación tal como una sal fluoruro de alquil-amonio cuaternario, de aril-alquilo, o arilalquil-alquilamonio cuaternario, para generar una ciclación intramolecular del compuesto previamente sililado de la Fórmula I. Por último, los grupos protectores se retiran del compuesto ciclado utilizando métodos convencionales tales como tratamiento con un ácido diluido, para formar la azetidinona hipocolesterolémica que tiene la Fórmula

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Resumen de la invención

Esta invención ofrece un procedimiento mejorado, sencillo y de alto rendimiento para preparar un compuesto intermedio, que resulta de utilidad en la producción de azetidinonas. El intermedio, un compuesto de la Fórmula I:

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se prepara mediante un proceso que comprende:

a) mezclar un compuesto de la Fórmula II

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en tetrahidrofurano, en presencia de un ácido o, de forma alternativa, en tetrahidrofurano, en ausencia de un ácido, para formar una mezcla;

b) combinar la mezcla de la etapa a) con un catalizador seleccionado de (A) un compuesto seleccionado del grupo de compuestos representados por la Fórmula III, o (B) un compuesto de la Fórmula IV,

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en donde R^{1} de la Fórmula III es un alquilo-(C_{1}-C_{6}), y en la que R y S indican estereoquímica en los carbonos quirales;

c) reducir la cetona adyacente al p-fluorofenilo con un complejo de borano-tetrahidrofurano;

y

d) interrumpir la reacción con MeOH.

Descripción detallada

En una realización, se describe en este documento un procedimiento para preparar un compuesto de la Fórmula I

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que comprende las etapas (a) hasta (d) que se han descrito anteriormente.

En una realización preferida, el procedimiento comprende:

a) mezclar un compuesto de la Fórmula II en tetrahidrofurano, en presencia de un ácido, para formar una mezcla;

b) combinar la mezcla de la etapa a) con un catalizador seleccionado de (A) un compuesto seleccionado del grupo de compuestos representados por la Fórmula III, o (B) un compuesto de la Fórmula IV

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en donde R^{1} en la Fórmula III es un alquilo-(C_{1}-C_{6}), y en las que R y S indican estereoquímica en los carbonos quirales;

y

d) interrumpir la reacción con MeOH.

Excepto donde se indica lo contrario, en las presentes descripción y reivindicaciones son aplicables las siguientes definiciones. Estas definiciones son aplicables, independientemente de que un término o expresión se utilice de manera aislada o en combinación con otro término o expresión. Por lo tanto, la definición de "alquilo" es aplicable tanto a "alquilo" como a las porciones "alquilo" de "alcoxi", "alquilamino", etc.

"Alquilo" representa una cadena de hidrocarburos saturados, lineal o ramificada, con el número designado de átomos de carbono. Cuando no se especifica el número de átomos, se da a entender que presenta entre 1 y 6 carbonos.

El ácido de la etapa a) se selecciona del grupo consistente en BF_{3}\cdotOEt_{2}, BCl_{3}, ácido p-toluenosulfónico, ácido trifluoroacético, ácido metanosulfónico y ácido canfor-sulfónico.

Si se emplea el catalizador de la Fórmula IV, se le debe usar en presencia de un borato trialquílico, preferentemente borato trimetílico.

En otra realización adicional de la presente invención, la relación del ácido al compuesto de la Fórmula II se encuentra en un porcentaje en moles de 1-10%, preferentemente 1-5% y, más preferentemente en un porcentaje en moles de 2-3%.

En otra realización adicional de la presente invención, la relación del catalizador al compuesto de la Fórmula II de la etapa b) se encuentra en un porcentaje en moles de 0,1-10%, preferentemente 1-5% y, más preferentemente en un porcentaje en moles de 2-3%.

En realizaciones adicionales de la presente invención, la temperatura de la etapa reductora c) se encuentra, por lo general, entre -15 y 65ºC, preferentemente entre -10 y 55ºC, más preferentemente entre 0º y 30ºC y, típicamente, entre 23º y 28ºC.

En otra realización adicional de la invención, se describe un procedimiento para preparar un compuesto de la Fórmula I

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en el cual no se utiliza ácido en la etapa (a). El procedimiento comprende, de esta forma:

a) disolver un compuesto de la Fórmula II en tetrahidrofurano para formar una mezcla;

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en donde R^{1} en la Fórmula III es un alquilo-(C_{1}-C_{6}), y en donde R y S indican estereoquímica en los carbonos quirales;

c) reducir la cetona adyacente al p-fluorometilo con un complejo de borano-tetrahidrofurano; y

d) interrumpir la reacción con MeOH.

En una realización preferida del procedimiento alternativo (sin ácido en la etapa a)) anteriormente descrito, la temperatura de la etapa reductora c) es de entre 23 y 28ºC.

En otra realización adicional del procedimiento alternativo (sin ácido en la etapa a)) anteriormente descrito, la relación del catalizador al compuesto de la Fórmula II de la etapa b) se encuentra en un porcentaje en moles de 0,1-10%, preferentemente 1-5%, más preferentemente en un porcentaje en moles de 2-3%.

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La presente invención describe una nueva reducción quimio-selectiva y estéreo-selectiva de la cetona adyacente al p-fluorofenilo, utilizando un complejo de BH_{3}-THF. En una patente de procedimiento anterior, la Patente de EE.UU. Nº 6.207.822 B1 (la patente `822), se describe una reducción de dicha cetona utilizando un complejo de BH_{3} Me_{2}S (BMS) como agente reductor. Sin embargo, el uso de dicho complejo BMS puede generar problemas medioambientales. La sustitución de BMS con el complejo de borano-tetrahidrofurano elimina las cuestiones medioambientales derivadas del empleo del complejo BMS.

Sin embargo, el simple reemplazo de BH_{3} Me_{2}S por BH_{3}-THF en la reducción provocó una cantidad sustancial de sobre-reducción del enlace amida, en comparación con la reducción de la cetona adyacente al p-fluorofenilo, dando lugar, de este modo, a una escasa selectividad. Por consiguiente, los experimentos iniciales con BH_{3}-THF proporcionaron un porcentaje deseable del enantiómero deseado (SS) frente al enantiómero no deseado (SR), si bien el rendimiento de la solución no se optimizó a causa de la aparición del anteriormente citado producto secundario sobre-reducido de la amida. Los solicitantes han encontrado, en el presente procedimiento, que la inversión de la secuencia de adición resuelve, sorprendentemente, la escasa quimio-selectividad en la reducción. La producción del producto secundario sobre-reducido de la amida disminuyó de manera significativa, dando lugar, simultáneamente, a una alta diastéreo-selectividad en el producto.

El nuevo procedimiento establece agregar BH_{3}-THF a la solución de la Fórmula II y el catalizador (R)-tetrahidro-1-metil-3,3-difenil-1H,3H-pirrolo[1,2-c][1,3,2]-oxaza-borolidina (abreviada como (R)-MeCBS) en THF (de Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri).

Varios experimentos han proporcionado resultados en los que el producto secundario sobre-reducido se minimizó a <1%, con una diastéreo-selectividad de 97:3. De hecho, el equivalente molar (eq) de BH_{3}-THF se mantuvo en \sim0,6 eq, en tanto que los rendimientos en porcentaje molar fueron, por lo general, mayores que 97%. Se obtuvieron resultados similares con un catalizador preparado in situ, usando el compuesto de la Fórmula IV (R-difenil-prolinol) y borato trimetílico. (Véase la referencia: M. Masui, T. Shioiri, Synlett, 1997, 273).

Los siguientes Ejemplos empleados para preparar el compuesto de la Fórmula I ilustran la presente invención, aunque no se debe considerar que estos ejemplos limitan el alcance de la invención. Para los expertos en la técnica, resultarán evidentes reactivos alternativos y procedimientos análogos dentro del alcance de la invención. Las soluciones de producto de los siguientes ejemplos (que contienen el compuesto de la Fórmula I) se pueden utilizar directamente como tales en etapas procedimentales subsiguientes para preparar azetidinonas sustituidas con hidroxialquilo o, de forma alternativa, los compuestos de la Fórmula I se pueden cristalizar o aislar usando métodos conocidos y reconocidos por los expertos en la técnica.

Ejemplos

Las abreviaturas que se utilizan en la descripción de los esquemas, preparaciones y ejemplos son:

(R)-MeCBS = (R)-tetrahidro-1-metil-3,3-difenil-1H,3H-pirrolo[1,2-c][1,3,2]-oxazaborolidina

THF = tetrahidrofurano

HPLC = Cromatografía Líquida de Alto Rendimiento

MeOH = metanol

Atm = atmósferas

ml = mililitros

g = gramos

pTSA = ácido p-toluenosulfónico

CSA = ácido (1S)-(+)-10-canfor-sulfónico

TFA = ácido trifluoroacético

D_{e} = diferencia entre % de SS y % de SR

Ejemplo 1 Ausencia de ácido en la etapa (a)

Se cargaron 50 g del compuesto de la Fórmula II es un matraz de fondo redondo, de tres cuellos y 1000 ml de capacidad, equipado con un termómetro, entrada de N_{2} y un embudo de adición. Se agregaron 500 ml de THF para disolver 50 g del compuesto de la Fórmula II a aproximadamente 20ºC a 25ºC. El lote se concentró a 1 atm hasta un volumen de lote de aproximadamente 150 ml. Se ajustó la temperatura a aproximadamente 20ºC hasta 25ºC. Se agregaron 4,2 ml del catalizador (R)-MeCBS, preformado en laboratorio, en tolueno (3% en moles). Se agregaron lentamente 70,4 ml de complejo de borano-THF 1M en solución de THF (de Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin), durante 1,5 h, a una temperatura entre aproximadamente 23ºC y 28ºC. El lote se sometió a muestreo para HPLC, para controlar el progreso de la reacción. Después de que se considerara que la reacción se había completado, se agregaron lentamente 20 ml de MeOH para mantener la temperatura por debajo de 25ºC, para interrumpir la reacción. El lote se concentró al vacío para proporcionar un volumen de lote de 1p 100 ml, a una temperatura menor de 40ºC. Se agregaron 250 ml de tolueno y una solución de 5 ml de ácido sulfúrico en 100 ml de agua. La mezcla se agitó durante aproximadamente 10 min, dejando que el lote se asentara. Se separó la capa de ácido inferior. Se agregaron 100 ml de agua para lavar dos veces el lote. El lote se concentró al vacío a menos de 50ºC para dar un volumen de aproximadamente 100 ml. Los resultados variaron, pero, en general, se obtuvieron rendimientos de \sim99% y una D_{e} del 95%.

Ejemplo 2 Presencia de ácido (pTSA) en la etapa (a)

Se cargaron 50 kg del compuesto de la Fórmula II y 0,8 kg de ácido p-toluenosulfónico (pTSA) en un reactor revestido de vidrio, de 1.364 litros de capacidad, equipado con un termopar, una entrada de N_{2} y un tanque de alimentación. Se agregaron 267 kg de THF anhidro para disolver los 50 kg de compuesto de la Fórmula II y el ácido p-toluenosulfónico a aproximadamente 20 hasta 25ºC. El lote se concentró a 1 atm hasta un volumen de lote de aproximadamente 185 litros. Se ajustó la temperatura a aproximadamente 20 hasta 25ºC. Se agregaron al lote 200 litros de THF. El lote se concentró a 1 atm hasta un volumen de lote de aproximadamente 185 litros. Se ajustó la temperatura a aproximadamente 20 hasta 25ºC. Se agregaron 3,4 kg del catalizador (R)-MeCBS preformado, en tolueno (3% en moles). Se agregaron lentamente 70,3 kg de complejo de borano-THF 1M en solución de THF durante 1,5 h, a un intervalo de temperatura entre aproximadamente 23 y 28ºC. El lote se sometió a muestreo para HPLC, para controlar el progreso de la reacción. Después de que se considerara que la reacción se había completado, y utilizando el mismo procedimiento subsiguiente descrito en el Ejemplo 1 (es decir, interrupción con MeOH, concentración al vacío del lote, etc., pero en relaciones apropiadas de los reactivos para este ejemplo), se obtuvo el compuesto de la Fórmula I con un rendimiento medio de 98,4%. Se obtuvo un rendimiento porcentual de \sim97%, un rendimiento en solución de 100% y una D_{e} del 93,6%.

Ejemplo 3 Presencia de ácido en la etapa (a)

Se cargaron 15 kg del compuesto de la Fórmula II en un reactor revestido con vidrio, de 227 litros de capacidad, equipado con un termopar, entrada de N_{2} y un tanque de alimentación. Se agregaron 150 litros de THF anhidro para disolver los 15 kg del compuesto de la Fórmula II a aproximadamente 20 hasta 25ºC. El lote se concentró a 1 atm hasta un volumen de lote de aproximadamente 55 litros. Se ajustó la temperatura a aproximadamente 20 hasta 25ºC. Se agregaron 1,5 kg del catalizador (R)-MeCBS preformado, en tolueno (3% en moles). Se agregaron 18,55 kg de complejo de borano-THF 1M en solución de THF durante 1,5 h, a un intervalo de temperatura entre aproximadamente 23 y 28ºC. El lote se sometió a muestreo para HPLC, para controlar el progreso de la reacción. Después de que se considerara que la reacción se había completado, y utilizando el mismo procedimiento subsiguiente descrito en el Ejemplo 1 (es decir, interrupción con MeOH, concentración al vacío del lote, etc., pero en relaciones apropiadas de los reactivos para este ejemplo), se obtuvo el compuesto de la Fórmula I con un rendimiento de 100%, con una D_{e} del 95,4%.

Ejemplo 4 Presencia de ácido (CSA) en la etapa (a)

En un matraz de fondo redondo, de 3 cuellos, de 500 ml de capacidad, equipado con un termómetro, entrada de N_{2} y un embudo de adición, se depositaron 30 g del compuesto de la Fórmula II y 0,386 g (2% en moles) de ácido (1S)-(+)-10-canfor-sulfónico (CSA). Se agregaron 111 ml de THF anhidro para disolver los 30 g del compuesto de la Fórmula II y el ácido (1S)-(+)-10-canfor-sulfónico a aproximadamente 20 hasta 25ºC. Se agregaron 2,2 ml del catalizador (R)-MeCBS preformado en tolueno (3% en moles). Se agregaron lentamente 39,9 ml de complejo de borano-THF en solución de THF durante 1,5 h, en un intervalo de temperatura entre aproximadamente 23 y 28ºC. El lote se sometió a muestreo para HPLC, para controlar el progreso de la reacción. Después de que se considerara que la reacción se había completado, y utilizando el mismo procedimiento subsiguiente descrito en el Ejemplo 1 (es decir, interrupción con MeOH, concentración al vacío del lote, etc., pero en relaciones apropiadas de los reactivos para este ejemplo), se obtuvo el compuesto de la Fórmula I. Los resultados variaron, pero, en general, se obtuvieron rendimientos de \sim99% y una D_{e} \sim94%.

Ejemplo 5

Utilizando el método anteriormente descrito en el Ejemplo 4, se sustituyó el CSA con otros ácidos. Este grupo de otros ácidos incluyó BF_{3}\cdotOEt_{2}, ácido trifluoroacético (TFA) o ácido metanosulfónico. Los resultados variaron, pero, en general, todos proporcionaron resultados con relaciones favorables de SS:SR de \sim95-97% y un porcentaje de intervalo de la D_{e} desde \sim91 hasta \sim93,8%.

En general, se obtuvieron rendimientos químicos próximos a 97% y mayores.

Claims

1. Un procedimiento para preparar un compuesto de la Fórmula I

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que se prepara por medio de un procedimiento que comprende:

a) mezclar un compuesto de la Fórmula II

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en tetrahidrofurano, en presencia de un ácido o, de forma alternativa, en tetrahidrofurano en ausencia de un ácido, para formar una mezcla;

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en donde R^{1} de la Fórmula III es un alquilo-(C_{1}-C_{6}), y en donde R y S indican estereoquímica de los carbonos quirales;

y

d) interrumpir la reacción con MeOH.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el ácido en la etapa a) es BF_{3}\cdotOEt_{2}, BCl_{3}, ácido p-toluenosulfónico, ácido trifluoroacético, ácido metanosulfónico, o ácido canfor-sulfónico.

3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que el catalizador de la Fórmula IV se emplea en presencia de un borato trialquílico.

4. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que dicho borato trialquílico es borato trimetílico.

5. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicho ácido está presente en una relación de 1-10 por ciento en moles con respecto a dicho compuesto de la Fórmula II.

6. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicho ácido está presente en una relación de 1-5 por ciento en moles con respecto a dicho compuesto de la Fórmula II.

7. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicho ácido está presente en una relación de 2-3 por ciento en moles con respecto a dicho compuesto de la Fórmula II.

8. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho catalizador está presente en una relación de 0,1-10 por ciento en moles con respecto a dicho compuesto de la Fórmula II.

9. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho catalizador está presente en una relación de 1-5 por ciento en moles con respecto a dicho compuesto de la Fórmula II.

10. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho catalizador está presente en una relación de 2-3 por ciento en moles con respecto a dicho compuesto de la Fórmula II.

11. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la temperatura en la etapa reductora c) es de entre -15 y 65ºC.

12. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la temperatura en la etapa reductora c) es de entre -10 y 55ºC.

13. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la temperatura en la etapa reductora c) es de entre 0 y 30ºC.

14. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la temperatura en la etapa reductora c) es de entre 23 y 28ºC.

15. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que hay ácido presente en la etapa (a).

16. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el ácido está ausente en la etapa (a).

17. El procedimiento según la reivindicación 16, en el que la temperatura en la etapa reductora c) es de entre 23 y 28ºC.

18. El procedimiento según la reivindicación 16, en el que dicho catalizador está presente en una relación de 0,1-10 por ciento en moles con respecto a dicho compuesto de la Fórmula II.

19. El procedimiento según la reivindicación 16, en el que dicho catalizador está presente en una relación de 1-5 por ciento en moles con respecto a dicho compuesto de la Fórmula II.

20. El procedimiento según la reivindicación 16, en el que dicho catalizador está presente en una relación de 2-3 por ciento en moles con respecto a dicho compuesto de la Fórmula II.