SR121463, EGY VAZOPRESSZIN V 2 ANTAGONISTA MÉRETNÖVELHET SZINTÉZISE

SR121463, EGY VAZOPRESSZIN V2 ANTAGONISTA MÉRETNÖVELHETė SZINTÉZISE

Ph.D. értekezés

Készítette: Sántáné Csutor Andrea CHINOIN Gyógyszer- és Vegyészeti Termékek Gyára

TémavezetĘ: Dr. Hermecz István a kémiai tudományok doktora Tanszéki konzulens: Dr. Keglevich György egyetemi tanár

Budapesti MĦszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szerves Kémiai Technológia Tanszék 2005.

Köszönetnyilvánítás

Köszönet illeti a Chinoin Rt. vezetĘit, hogy lehetĘvé tették számomra a doktori értekezés elkészítését. ėszinte köszönettel tartozom témavezetĘmnek, Dr. Hermecz Istvánnak a témaválasztásban, a publikációk elkészítésében és az értekezés megírásában nyújtott segítségéért, szakmai és erkölcsi támogatásáért. Köszönöm a Chinoin Szintetikus Fejlesztési Laboratórium III. korábbi és jelenlegi vezetĘinek és minden munkatársának támogatásukat és a fejlesztés során végzett munkájukat, külön köszönöm Dr Gönczi Csabának, mind a kísérleti munkában, mind az értekezés megírásában nyújtott hasznos tanácsait, ötleteit. Köszönöm az Analitika munkatársainak a kémiai fejlesztés támogatatását , kiemelve Dr. Halász Juditot és Dr. Podányi Benjámint az NMR vizsgálatokért és a molekula térszerkezetének felderítése érdekében végzett munkájukért. Külön köszönet illeti dr. Mucsi Zoltánt, aki az ab initio kvantumkémiai számításokkal nagymértékben hozzájárult, hogy a technológia tárgyú értekezés elméleleti eredményekkel bĘvülhessen. Hálás köszönetemet fejezem ki Filep Erika és Kis László technikusoknak a preparatív munkában nyújtott segítségüket.

Tartalomjegyzék 1. Bevezetés................................................................................................... 3 2. Irodalmi elĘzmények................................................................................. 4 2.1. A gyógyszerfejlesztés kulcselemei ........................................................................ 4 2.2. Biológiai háttér ...................................................................................................... 5 2.2.1. Az antidiuretikus hormon ............................................................................... 5 2.2.2. Arginin vazopresszin (AVP) receptorok......................................................... 6 2.2.3. Vazopresszin antagonisták.............................................................................. 9 2.2. Kémiai elĘzmények ............................................................................................. 12 2.2.1. SR121463 szintézis - a FelfedezĘ kutatás eljárása ....................................... 12 2.2.2. SR121463 szintézis – alternatív út................................................................ 15 2.2.3. Alternatív eljárások spiro[ciklohexán-1,3’-indolin]-2,4’-dion származékok elĘállítására ............................................................................................................. 17 2.2.3.1. Spiroketon elĘállítás 3-szubsztituált oxindolokból................................ 18 2.2.3.2. Gyökös ciklizáció .................................................................................. 19

3. Kísérleti rész............................................................................................ 21 3.1. Szintézisstratégiák az SR121463 kulcsintermedierek elĘállítására ..................... 21 3.2. U44 spiroindolinon elĘállítása ............................................................................. 24 3.2.1. U15 elĘállítás ................................................................................................ 24 3.2.2. U35 elĘállítás ................................................................................................ 27 3.2.2.1. A triészterképzĘdés vizsgálata, javaslat a mechanizmusra.................... 33 3.2.2.1.1. Analitikai módszerek ...................................................................... 35 3.2.2.1.2. Kvantumkémiai számítások............................................................ 37 3.2.3. U42 szintézis................................................................................................. 41 3.2.3.1. Reduktív gyĦrĦfelnyitási kísérletek ....................................................... 42 3.2.3.2. Konformáció analízis............................................................................. 47 3.2.3.3. Reakciómechanizmus vizsgálat ............................................................. 52 3.2.3.4. Kísérlettervezés...................................................................................... 59 3.2.4. U43, U44 elĘállítás ....................................................................................... 61 3.3. U25 szintézis........................................................................................................ 62 3.4. SR121463, a szintézis zárólépése ........................................................................ 64 3.4.1. SR121463 bázis elĘállítása ........................................................................... 64 3.4.2. Sókiválasztás................................................................................................. 65 3.5. A kísérletek értékelése, eljárások összehasonlítása ............................................. 67

4. A kísérletek részletes leírása ................................................................... 70 4.1. U15 és intermedierei............................................................................................ 70 4.1.1. U15 elĘállítása 2-nitro-fenilecetsavon át ...................................................... 70 4.1.2. U15 szintézis izatin intermedieren keresztül ................................................ 72 4.2. U35 és intermedierei............................................................................................ 73 4.2.1. U35 szintézis THP védĘcsoport alkalmazásával .......................................... 73 4.2.2. Monoészter elĘállítás .................................................................................... 74 4.2.3. Diészter elĘállítás.......................................................................................... 75 4.2.4. Triészter elĘállítás és Dieckmann kondenzáció............................................ 76 4.2.5. U35 spiroindolinon, one-pot eljárás.............................................................. 76 4.3. U44 és intermedierei, fĘ szennyezĘi.................................................................... 77 4.3.1. Dioxolán elĘállítása és reduktív gyĦrĦfelnyitási kísérletek.......................... 77 4.3.2. Tozilezés és U44 morfolino vegyület elĘállítása.......................................... 78 4.3.3. Transz izomerek (U42, U43, U44) elĘállítása .............................................. 79

4.3.4. U35 redukciója.............................................................................................. 81 4.4. U25 és intermedierei............................................................................................ 81 4.5. SR121463 elĘállítás ............................................................................................. 83 4.5.1. Eljárások cisz végtermék elĘállítására, sóképzés.......................................... 83 4.5.2. Transz izomer elĘállítása, sóképzés.............................................................. 84

5. Összefoglalás........................................................................................... 86 6. Irodalomjegyzék...................................................................................... 88

2

1. Bevezetés Jól ismert az arginin vazopresszin (AVP) jelentĘsége a vérnyomás és a szervezet víz és elektrolit háztartás egyensúlyának kontrollálásában. Mint antidiuretikus hormon, a renális V2 receptorokkal specifikus kölcsönhatásban fontos szerepet játszik a vese vízés sókiválasztásának szabályozásában. JelentĘs terápiás értékük lehet azoknak a receptorspecifikus antagonistáknak, melyek képesek blokkolni az AVP hatását és a vízkiválasztás elĘsegítésével alkalmasak lehetnek számos vízretenciót okozó betegség kezelésére. Azért van klinikai jelentĘsége hatékony V2 antagonisták kifejlesztésének, mert e vegyületek specifikus akvaretikus potenciálja révén elkerülhetĘ a klasszikus diuretikumok súlyos mellékhatása, a fokozott sóürítés (Na+ és K+ ionvesztés). Korábban már szintetizáltak néhány hatásos peptid V2 antagonista származékot, de nem kielégítĘ biohasznosíthatóságuk, fajspecifikusságuk, nem kellĘ szelektivitásuk (agonista hatás) gátolta terápiás használhatóságukat. Az 1990-es évek kezdetén jelentek meg a nem peptid típusú vazopresszin receptor antagonista gyógyszerjelöltek kutatására vonatkozó elsĘ közlemények. A Sanofi kutatói is bekapcsolódtak az ezen a területen folyó gyógyszerkutatásba. 1995 végén szabadalmaztatták az SR121463 jelĦ molekulát, mely egy nagyon hatékony, orálisan aktív, nem peptid típusú szelektív vazopresszin V2 receptor antagonista, szerkezetét tekintve egy spiroindol származék (1): O H3C

N

O

O O N

H N

O S

CH3 CH3 CH3

O

O O CH3

1 SR121463 (satavaptan) spiro[cisz-4-(morfolinoetiloxi)ciklohexán-1,3’-{1’-(2’’-metoxi-4’’-tercbutilaminokarbonilbenzoszulfonil)-5’-etoxi}-[3H]indol]-2’[1’H]-on

A vegyületet további fejlesztése, a méretnövelésre alkalmas szintézisút kidolgozása volt a feladatom a Chinoin Preklinikai Fejlesztés laboratóriumában, ahol a méretnövelés után a klinikai minták is készültek. Jelenleg a molekulát a klinikai vizsgálatok Fázis III szakaszában tesztelik. A dolgozatban a FelfedezĘ kutatás által kidolgozott szintézisútból kiindulva a kémiai fejlesztés során az eljáráskutatástól az eljárásfejlesztésen át a méretnövelésig végzett munkát kívánom összefoglalni, a kritikus lépések részletesebb ismertetésével.1

3

2. Irodalmi elĘzmények 2.1. A gyógyszerfejlesztés kulcselemei2 Új, eredeti gyógyszermolekulák kifejlesztése és piacra kerülése 2-5 éves kutató és 8-15 évig tartó fejlesztési munkát igényel, költségei többszáz millió dollárt tesznek ki. Ez a munka két fĘ részre, a fejlesztés korai és késĘi szakaszára osztható. A kezdeti tevékenység maga a felfedezĘ kutatás, a késĘi fázis két fontos eleme a preklinikai és a klinikai fejlesztés. Fontos követelmény a kutatás és fejlesztés idejének és a költségeknek a minimalizálása, ehhez új stratégiák bevezetése vált szükségessé. A korábbi in vivo alapú kutatás helyett lehetĘleg humán receptorokat és enzimeket alkalmazó in vitro modelleket vizsgálnak. ElsĘ lépésként kiválasztják a biológiai célpontot, azonosítják, validálják, ami a terápiás jelentĘség becslését jelenti. Nagyszámú molekula automatizált biokémiai szĦrĘvizsgálatával választják ki az adott receptorral vagy enzimmel kölcsönhatásba lépĘ, elég nagy affinitással rendelkezĘ vegyületeket. Fontos, hogy minél eltérĘbb szerkezetĦ és fizikai-kémiai tulajdonsággal rendelkezĘ molekulák kerüljenek vizsgálatra, ehhez nagyszámú molekulát tartalmazó, széles diverzitással rendelkezĘ vegyülettárak állnak a gyógyszercégek rendelkezésére. Meghatározzák a teszteken aktív úgynevezett vezérmolekulák szerkezetét, agonista vagy antagonista hatásukat, szelektivitásukat. A hatás-szerkezet összefüggések vizsgálatával a szerkezetet optimalizálva jutnak el a megfelelĘ kémiai és metabolikus stabilitást, oldhatóságot és lipofilitást mutató gyógyszer jelölt molekulához, mely rendelkezik a várt farmakokinetikai tulajdonságokkal, jól felszívódik és toxicitása kellĘen alacsony, így alkalmas preklinikai fejlesztésre történĘ kiválasztásra.3 A preklinikai fejlesztés meghatározó eleme a kémiai fejlesztés. Ennek elsĘ lépése az eljáráskutatás, melynek során egy méretnövelésre alkalmas, a környezetvédelmi szempontokat is figyelembe vevĘ, kereskedelmi forgalomban megtalálható kiindulási anyagokat alkalmazó, a toxikus intermediereket lehetĘleg elkerülĘ szintézisút kidolgozása a feladat. Mivel az utóbbi idĘk gyógyszerjelölt molekuláira a nagyobb molekulatömeg és hidrofób tulajdonság jellemzĘ, megnövekedett a sóképzés jelentĘsége. MegfelelĘ stabilitású, nem toxikus sók elĘállításával próbálják a vízoldékonyságot növelni. JelentĘs a kristályosítás és a polimorfia vizsgálat szerepe, mivel elvárás, hogy a gyógyszerjelölt egységes polimorf forma legyen, ugyanis a különbözĘ polimorfok fizikai tulajdonságai és oldódási kinetikája is eltérĘ. Ezért jól meghatározott és szabályozott kristályosítási eljárás kidolgozása szükséges. A fejlesztés e szakaszában történik az intermedierek élettani hatásának vizsgálata, valamint a reakciók kockázatelemzése irodalmi adatok és a felhasznált anyagok termikus stabilitásának és a reakciók hĘszínezetének mérése alapján. A kapott eredmények figyelembevételével történik az eljárásfejlesztés, mely után sor kerül a méretnövelésre, ahol a GMP körülményeknek megfelelĘen történik a további vizsgálatokhoz szükséges hatóanyag mennyiség legyártása. Ezzel párhuzamosan folyik az analitikai, valamint a formulációs fejlesztés. A preklinikai fázis részei az általános farmakológiai, toxikológiai, metabolizmus és farmakokinetikai vizsgálatok is. A késĘi fejlesztés másik nagy területét a klinikai vizsgálatok jelentik. A gyógyszerjelölt molekulák a klinikai fázis I, II és III vizsgálatok során bizonyított terápiás hatékonyságuk és megfelelĘ ártalmatlanságuk alapján kerülhetnek bevezetésre a gyógyászatban.

4

2.2. Biológiai háttér 2.2.1. Az antidiuretikus hormon A szervezet optimális mĦködéséhez elengedhetetlen a só és vízháztartás egyensúlya, a testfolyadékok összetételének állandósága, az állandó ozmotikus nyomás, ionkoncentráció arány és vér pH érték, valamint az extracelluláris víztér állandósága. E belsĘ miliĘ állandóságát idegrendszeri és hormonális irányítás alatt álló kiválasztó szervek biztosítják. A kiválasztásban a fĘ szerepet a vese játssza. A vese funkcionális egysége a nefron, melynek minden szegmensében jól definiálható a vízpermeabilitás. A proximális tubulus és a Henle-kacs leszálló vékony szára magas vízáteresztĘ képességgel rendelkezik, emberben mintegy 150 l naponta a víz reabszorpció mértéke, míg a vékony és vastag felszálló szárak relatíve impermeabilisak, és a gyĦjtĘcsatornába ürülnek. A gyĦjtĘcsatorna permeabilitását az antidiuretikus hormon szabályozza. A hipotalamusz-neurohipofízis rendszer két hormont termel, az antidiuretikus hormont (2) (ADH vagy vazopresszin) és az oxitocint (3) (OT). Mindkét, szerkezetüket tekintve csak két aminosavban eltérĘ hormon ciklikus nonapeptid, mely specifikus Gproteinhez kapcsolt receptorok stimulálásával fejti ki hatását. A legtöbb magasabb rendĦ emlĘs és az emberi szervezet arginin-vazopresszint (AVP) (2) termel, míg ismeretes a sertésben található lizin-vazopresszin is, mely hatása azonos, de arginin helyett lizint tartalmaz.

H-Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly-NH2 S

S 2 Arginin vazopresszin

H-Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH2 S

S 3 Oxitocin

A testnedvek ozmotikus koncentrációjának változását érzékelve a hipotalamusz ozmoreceptor sejtjei stimulálják vagy gátolják a vazopresszin szekréciót.

5

2.2.2. Arginin vazopresszin (AVP) receptorok Az AVP hormon számos fiziológiás folyamatban játszik szerepet, így a szervezet ozmoregulációjában, gátolja a víz diurézist a vesében a disztális tubulusok és a gyĦjtĘcsatornák vízpermeabilitásának növelése révén, szabályozza a vér mennyiségét, az erek tónusát, a vérnyomást, a sejt proliferációt és az adrenokortikotrop hormon (ACTH) kiválasztást. Az AVP specifikus membránreceptorokhoz kötĘdik, melyek a Gproteinekhez kapcsolódó receptorok családjába tartoznak. Jelenleg három altípusba osztályozzuk az AVP receptorokat elsĘdleges szerkezetük, kapcsolódási mechanizmusuk, szöveti megoszlásuk és farmakológiai tulajdonságaik alapján: V1a érrendszeri receptor, V2 vese receptor és a V3 vagy V1b-nek nevezett agyalapi receptor. Újabb közlemények4 említést tesznek AVP agonista hatást javasolva egy még nem pontosan definiált új AVP receptorról, melyet V1c vagy V2b receptorként osztályoznak: ¾V1a receptor: a foszfolipáz C aktiválásában és az intracelluláris Ca mobilizációjában van szerepe. FĘként a vaszkuláris simaizomban, a hepatocitákban és vérlemezkékben található, ér simaizom kontrakciót és proliferációt, vérlemezke aggregációt, koagulációs faktor kibocsátást és máj glikogenezist okoz. ¾V1b vagy V3 receptor: az agyalapi mirigy elülsĘ lebenyében található, az ACTH és E-endorfin kibocsátást kontrollálja, de endokrin szerepe van más szervekben is, mint a hasnyálmirigyben vagy a mellékvesékben. ¾V2 receptor: a vese tubulusokban, a gyĦjtĘcsatorna principális sejtjeiben fordul elĘ. Szerkezetét az 1. ábra mutatja.

extracelluláris

intracelluláris

1. ábra. V2 receptor sematikus ábra5 371 aminosavból álló polipeptid, 7 transzmembrán területtel

A vazopresszin antidiuretikus hatását a V2 receptor aktiválásával fejti ki, szabályozza a vese vízkiválasztását a vese gyĦjtĘcsatornák ozmotikus víz permeabilitásának növelésével. Hasonlóan a más G fehérjékhez kapcsolt receptorok mĦködéséhez, a rendszer az AVP receptorhoz való kötĘdésével aktiválódik A 2. ábra az AVP-t dokkoló V2 receptor 3 dimenziós modelljét mutatja. Az ábra felsĘ része felel meg az extracelluláris térnek. EbbĘl az irányból tekintve a 7 transzmembrán terület (1-7) elhelyezkedése az óramutató járásával ellentétes.

6

2. ábra. Az AVP hormont dokkoló humán AVP V2receptor 3-D modellje. A transzmembrán hélixek pirossal, az intracelluláris és extracelluláris hurkok kékkel jelölve.

Az AVP a G protein-adenilcikláz rendszert stimulálja, a G protein átalakul aktív formájába, disszociál GsĮ és ȕȖ alegységekre. A GsĮ alegység aktiválja az adenilciklázt (AC), az aktivált AC katalizálja az adenozin-trifoszfátból (ATP) a ciklikus adenozinmonofoszfát (cAMP) képzĘdést. A megnövekedett intracelluláris cAMP szint aktiválja a protein kináz A-t (PKA), fokozza a fehérje foszforilálást, ami stimulálja a sejtmembránban a vízcsatorna fehérjék (AQP, akvaporin) szintézisét (3. ábra). Ennek végeredménye a membrán permeabilitás növekedése és ezáltal a szabad víz reabszorpció fokozódása, a plazma ozmolalitás csökkenése.6 Az AQP2 egyrészt kiválasztódik, másrészt AVP hiányában a vízcsatornák endocitózis révén lebomlanak vagy visszakerülnek a citoplazmába és a vízáteresztĘ-képesség visszaáll az eredeti szintre. Prosztaglandinok (PGE2) szintén befolyásolhatják az AVP mĦködését azáltal, hogy a cAMP szint csökkentésével gátolják az AQP2 szintézist.

3. ábra. A vazopresszin hatása a vese gyĦjtĘcsatorna principális sejtjeiben, az AQP2 forgalom és szintézis szabályozása7

7

Az akvaporinok kisméretĦ membránfehérjék, amelyek a vízpermeabilitást biztosítják a sejtekben.8,9 Az AQP fehérjecsalád szövetspecifikus. EmlĘsökben ezidáig legkevesebb 10 különbözĘ AQP-t határoztak meg expresszálódásuk helye szerint (AQP0-AQP9), a szervezet szinte valamennyi sejtjében megtalálhatók. Ezek közül a vese különbözĘ részein legalább 6 akvaporin altípus fordul elĘ, a nefronban az ábrán jelöltek vannak jelen (4. ábra).

4. ábra. Akvaporinok a nefronban és a gyĦjtĘcsatorna rendszerben10

Az AQP2 (5. ábra), az elsĘdleges vazopresszin által szabályozott vízcsatorna, a gyĦjtĘcsatorna principális sejtjeiben választódik ki. A plazma AVP szint növekedésével nĘ az AQP2 expresszió, maximális vízpermeabilitást engedve a renális gyĦjtĘcsatornában.

5. ábra. AQP2 sematikus rajza, 271 aminosavból álló fehérje 6 transzmembrán hélixszel

8

2.2.3. Vazopresszin antagonisták11,12 Magas plazma vazopresszin szint mérhetĘ számos kórképben, mint a nem megfelelĘ AVP szekréció kiváltotta tünetek (Syndrome of Inappropriate Antidiuretic Hormone secretion, SIADH), kongesztív szívmegbetegedés (Congestive Heart Failure, CHF), májcirrózis, központi idegrendszeri sérülések, ödémák, magas vérnyomás és nefrotikus szindrómák esetén. Ez az abnormálisan megemelkedett AVP szint vízretenciót okoz. A kezelésre alkalmazott hagyományos diuretikumok, mint a furosemid vagy a hidroklorotiazid, lecsökkentik az esszenciális kationok, így a Na+ és K+ mennyiségét hiponatremiát okozva, ami a leggyakoribb elektrolit rendellenesség. Többféle terápiás stratégia képzelhetĘ el, melyek hasonlóak a más, hormon felesleg kiváltotta endokrin megbetegedések esetén alkalmazottakhoz: a kezelés célja lehet a hormonkiválasztás vagy a hormon hatásának csökkentése a célszövetekben, illetve a megnövekedett hormonszekréció következményeinek kompenzálása. Az AVP hatás receptor szinten való gátlása jelentheti a logikus és specifikus kezelését a vazopresszin által befolyásolt megbetegedésekben. Bár már az 1980-as években leírtak néhány ciklikus és lineáris peptid típusú, a természetes hormonból származtatható AVP receptor agonista és antagonista, illetve V2 receptor antagonista vegyületet, de ezek nem váltották be a hozzájuk fĦzött reményt. Részleges agonista tulajdonságot is mutattak, fajspecifikusak, alacsony receptor altípus szelektivitással rendelkeztek, rövid volt a biológiai hatásuk és alacsony volt az orális biohasznosíthatóságuk. Ezért a 90-es évek elejétĘl megindult a nem peptid típusú AVP receptor antagonisták fejlesztése. Már számos V1a és V2, illetve kevert V1a / V2 nem-peptid antagonista vegyület áll fejlesztés alatt, és 2002-ben megjelent az elsĘ specifikus V1b antagonista a klinikai kipróbálás elsĘ fázisában. Az 1. táblázat12 összefoglalja az AVP receptor antagonisták lehetséges fĘ klinikai alkalmazási területeit: 1 .táblázat. Klinikai kórképek kezelése AVP receptor antagonistákkal V1a antagonisták Menstruációs zavarok, koraszülés Raynaud betegség Hipertenzió CHF Agyödéma Mozgászavar Onkológiai betegségek CNS rendellenességek

V2 antagonisták

V1a / V2 antagonisták CHF Hipertenzió Agyödéma

CHF SIADH Hiponatrémia Májcirrózis hasvízkórral és vízretencióval Nefrotikus tünetek Agyödéma Glaukóma Hipertenzió Diabetikus nefropátia Méniére betegség

V1b antagonisták Stressz okozta rendellenességek, szorongás, depresszió Cushing szindróma ACTH-t kiválasztó tumorok

Az elsĘ V1a antagonistát, egy tetrahidrokinolinon származékot, a japán Otsuka Pharmaceuticals kutatói állították elĘ (OPC-21268).13 A vegyület patkányban szelektív V1a antagonistaként blokkolta az exogén AVP indukálta vazokontrakciót és kálcium mobilizációt, de humán kísérletekben gyenge hatást mutatott.14 Egy másik molekula, a Sanofi által kifejlesztett antagonista indolkarbonsavamid származék, az SR-49059 jelĦ vegyület15 már valóban hatékony és szelektív humán 9

szövetekben is. Klinikai kísérletek folytak magas vérnyomás és CHF kezelésére (6. ábra). Cl HO

Cl N

O

O N

O

S

O

N O

O

CH3O

N H

O

CONH2

N

OCH3

OPC-21268

SR-49059

6. ábra. Nem-peptid V1a antagonisták

A receptorspecifikus V2 antagonisták16 a diuretikus hatású gyógyszerek egy új típusát képviselik: ezeket a molekulákat akvaretikus szereknek nevezzük, ami azt jelenti, hogy e vegyületek képesek gátolni az AVP hatását a vese gyĦjtĘ csatornájának sejtjeiben. Ezzel szignifikánsan megnövelik a szabad víz kiválasztást, miközben nem befolyásolják a vizelettel történĘ Na+ és K+ kiválasztást, nincs hatásuk a szervezet elektrolit egyensúlyára. HO

N(CH3)2 Cl

N

N O

O NH

H3C

CH3

NH

CH3

O

O OPC-31260 mozavaptan

OPC-41061 tolvaptan

O O

C2H5O

N

N N

N

O

O

O S O OCH3

Cl

NH

CH3

O SR-121463 satavaptan

O

VPA-985 lixivaptan

NHC(CH3)3

F

7. ábra. Nem-peptid V2 inhibitorok

Igen jelentĘs terápiás értékük lehet számos vízretencióval járó betegség kezelésében, melyekben abnormálisan megnövekedett plazma AVP szint figyelhetĘ meg. Több igen hatékony és szelektív nem-peptid V2 antagonista áll fejlesztés alatt, melyek orálisan is aktív vegyületek (7. ábra). 10

E vegyületek potenciális hátránya lehet, hogy a vér-agy gáton áthatolva központi idegrendszeri mellékhatást fejthetnek ki. A Yamamura és munkatársai által kifejlesztett OPC benzazepin származékok dózisfüggĘ módon gátolják az AVP antidiuretikus hatását, blokkolják az AVP indukálta cAMP és AQP2 szintézist.17 A Sanofi kutatói 1996-ban állították elĘ az SR121463 jelĦ indolinon származékot, amely jelenleg a leghatékonyabb és specifikusabb V2 antagonista hatással rendelkezik18. A vegyület már nanomólos koncentrációban is aktív. A Wyeth-Ayerst Research kutatói fejlesztették ki a VPA-985 jelĦ benzodiazepin vegyületet,19 mely hasonlóan gátolja az AVP kötĘdését a membrán V2 receptoraihoz. A Yamanouchi Pharmaceutical egy kettĘs hatású, V1a / V2 receptor antagonista fejlesztésérĘl számolt be.20 Az YM-807 jelĦ molekula szerkezetét tekintve az OPC és VPA vegyületekhez áll közel, hatása szerint a V2 receptor gátlás a hangsúlyosabb (8. ábra). A két antagonista hatás megfelelĘ aránya elvezethet egy ideális vérnyomáscsökkentĘ kifejlesztéséhez. CH3 HN

N

N O NH O

YM-807 conivaptan

8. ábra. KettĘs hatású,V1a / V2 receptor antagonista

Az utóbbi évek kutatási eredménye az elsĘ szelektív, orálisan aktív, nem peptid típusú vazopresszin V1b receptor antagonista hatású molekula, melyet ugyancsak a Sanofi kutatói szintetizáltak21 (9. ábra). Állatkísérletes modelleken vizsgálták a vegyület antidepresszáns, szorongásoldó hatását. Az anyag biokémiai és farmakológiai jellemzĘi alapján egy ígéretes gyógyszerjelölt lehet, a megjelölt terápiás terület a szorongásos és stressz kiváltotta rendellenességek kezelése.22 OCH3 Cl

N N O S O

O O OCH3

OH CH3 N CH3

OCH3 SR-149415

9. ábra. Nem-peptid V1b antagonista

11

2.2. Kémiai elĘzmények Az SR121463 jelĦ vegyület totálszintézisére az irodalom két utat ismertet. Az alapeljárás a Sanofi FelfedezĘ kutatása által szabadalmaztatott módszer23, mely révén elĘállított anyag alkalmas volt a fejlesztésre való kiválasztás elĘtti szerkezetazonosítási és biológiai vizsgálatok céljára. 2001-ben, már kémiai munkánk érdemi részének lezárása után jelent meg amerikai szerzĘk egy közleménye,24 melyben az alapeljárást kritizálva egy új, sztereoszelektív szintézisút kidolgozásáról számolnak be. Az SR121463 a 3`-as helyzetben egy spiro-ciklohexil egységet tartalmazó 2-indolinon származék. A molekula sztereocentrumot nem tartalmaz, de geometriája mégis meghatározott a biológiai hatás szempontjából. A kívánt termékben a ciklohexán gyĦrĦ C-1 szenéhez kapcsolódó ekvatoriális állású csoport (R = morfolino-etil) az oxindol gyĦrĦ 2`-es karbonil csoportjához képest cisz helyzetĦ, amin azt értjük, hogy e két szubsztituens a hattagú gyĦrĦ azonos oldalán helyezkedik el. Ezért minden szintézisút egyik kulcslépése a spiro-ciklohexil egység megfelelĘ térszekezetének kialakítása. 9'

O

8'

OR 5'

4' 1 3a'

6'

3' 7'

3

2

2'

7a'

N H

O

2.2.1. SR121463 szintézis - a FelfedezĘ kutatás eljárása A Sanofi FelfedezĘ kutatás által szabadalmaztatott eljárás23 befejezĘ lépése egy N-acilezési reakció, melyben egy megfelelĘen szubsztituált benzo-szulfonilklorid származékkal (5) reagáltatják a 2-indolinont (4) KOtBu jelenlétében tetrahidrofuránban, igen alacsony hĘmérsékleten. O

O O

EtO O N H 4

N NHtBu

O

EtO

KOtBu / THF

+ ClO2S O

-60 - -20°C

N

O N

NHtBu

O S

MeO 5

O MeO

O SR121463

Az 5 szulfonilklorid származékot 3-metoxi-4-nitro-benzoesavból (6) kiindulva állítják elĘ. ElsĘ lépésben tionilkloriddal savkloridot (7) képeznek, melyet t-butilaminnal reagáltatva kapják a 8 benzamid származékot. Ezt követi a nitrocsoport redukciója 9 aminná, hidrogéntanszfer reakcióban Pd/C katalizátor mellett hidrogénforrásnak ciklohexént alkalmazva. Egy Sandmeyer típusú reakcióban

12

diazotálás után a 10 diazóniumsót nagy feleslegben alkalmazott SO2-dal, ecetsavas közegben reagáltatva jutottak az 5 intermedierhez. SOCl2 piridin

OH O2N

O2N

'

O MeO

Cl O MeO

6

tBuNH2 CH2Cl2

NHtBu O2N

-40°C

O MeO

7

8 ciklohexén Pd/C / EtOH

NHtBu ClO2S O

SO2 CuCl2

-25°C, 24h

-

NHtBu

+

N N

NaNO2 cc HCl/AcOH

NHtBu H2N

O

O

MeO

MeO

MeO 10

5

9

A 4 2-indolinon származék elĘállítására a Fischer indolszintézist alkalmazták. Az eljárás elsĘ lépése a 4-etoxi-anilin (11) diazotálása. A diazóniumsót ón(II)-kloriddal redukálva nyerték a 12 aril-hidrazin származékot. 4-hidroxi-ciklohexánkarbonsavetilésztert (13) piridinium-klorokromáttal (PCC) oxidálva bázikus Al2O3-on nyerték a 14 ciklohexanon származékot. Etilénglikollal p-toluolszulfonsav jelenlétében képezték a 15 dioxolán származékot, melyet lúgos hidrolízis után a savat Na sója formájában preparáltak ki. Ezt a vegyületet klórhangyasav-i-butilészterrel reagáltatva egy vegyes anhidridet állítottak elĘ, melybĘl 12 hidrazinnal a 16 hidrazid származékot kapták. A ciklohexil-karbohidrazid vegyületet Brunner reakcióban alakították át a 17 2-indolinon származékká, a hidrazidból butil-lítiummal THF-ben –70°C-on képzett lítiumsót oldószercsere után tetralinban 180°C-on hevítve végbemegy a gyĦrĦzárás. EtO

1. NaNO2 / cc HCl

NH2

EtO

2. SnCl2 / H2O

11

N NH2 H

12

EtOOC ClCOOiBu

O

EtO

OH Et3N / THF

13

16

PCC/Al2O3 EtOAc 1. HOCH2CH2OH

EtOOC

CH2Cl2 / pTsOH

O 14

+

N H

O

H N O 1. BuLi / THF -70°C

-

Na OOC

2. tetralin 180°C

O

2. NaOH / EtOH

15

O

O

O EtO O N H 17

13

A 17 spirodioxolán gyĦrĦ sztereoszelektív felnyitására cink-borohidridet alkalmaztak trimetil-klórszilán jelenlétében, dietil-éterben. A 18 hidroxietil származékot 85 : 15 arányú cisz-transz izomer keverék formájában kapták, melybĘl oszlopkromatográfiás tisztítás és átkristályosítás után nyerték ki a megfelelĘ tisztaságú cisz izomert. A hidroxietil csoportot tozilkloriddal reagáltatták és a 19 vegyület tozil csoportját morfolinra cserélve kapták a befejezĘ acilezési lépés másik komponensét (4). O O Zn(BH4)2 Me3SiCl

EtO O 17

O

EtO O

Et2O - CH2Cl2

N H

OH

N H 18 pTsCl piridin 4°C, 2h

O O

EtO O N H

N morfolin / MeCN Na2CO3

O

EtO O N H

reflux, 6h

4

OTs

19

A teljes szintézist tekintve, mintegy 5%-os hozamot értek el a kiindulási p-fenetidinre vonatkoztatva. Az alacsony össztermelés mellett számos olyan lépést tartalmaz a szintézis, melyek miatt az eljárás további fejlesztésre nem alkalmas: ¾Az 5 intermedierben a szulfonilklorid csoport kiépítése egy diazóniumsón keresztül történik nagy feleslegben alkalmazott kéndioxiddal, nehezen reprodukálható és kontrollálható reakcióban, mely számos mellékreakciót, a termelés csökkenését (~50%) és a termék szennyezettségét okozza. ¾A 12 fenilhidrazin származékot szintén egy diazotálási lépésben alakítják ki, a diazónium só ón(II)kloridos redukciójával. A reakciót nagy térfogatban végzik, a hozam alacsony, mintegy 55%, a hidrazinvegyület 15% szervetlen szennyezést tartalmaz, nehezen tisztítható, instabil. ¾A Brunner reakcióban történĘ indolinon szintézis az ipari fejlesztésben extrémnek számító körülményeket igényel, a Li só elĘállítása –70°C-on butillítiummal THF-ban történik, majd oldószercsere után, 180°C-on tetralinban végzik a gyĦrĦzárást. Az eljárás laboratóriumban is a mérettĘl függĘ változó hozammal volt csak megvalósítható. ¾A 17 dioxolán származék sztereoszelektív gyĦrĦfelnyitására használt cinkborohidrid rendkívül érzékeny nedvességre és levegĘre, elĘállítása in situ történik dietil-éteres oldatban, inert körülmények szükségesek mind a redukálószer elĘállításához, mind a redukcióhoz. A reakcióidĘ igen hosszú (16 óra + 18 óra a cink-borohidrid elĘállítása). ¾A szintézis befejezĘ acilezési lépését –60°C-on, THF-ban végezték. ¾A 13 ciklohexánkarboxilát származék ára igen magas, a 6 3-metoxi-4-nitrobenzoesav kereskedelmi forgalomban nem kapható.

14

2.2.2. SR121463 szintézis – alternatív út Venkatesan és munkatársai 2001-es közleményükben24 az SR121463 totálszintézisére egy új, konvergens sztereoszelektív utat írnak le, melyben a Sanofi módszer hátrányait próbálják elkerülni. A szintézis befejezĘ lépése megegyezik az eredeti szintézisúttal, de a 4 és az 5 intermedierek elĘállítására új eljárást dolgoztak ki. O

O O

EtO

N NHtBu

O N H

+ ClO2S

O

EtO KOtBu/THF

O N

-78 - 20°C

O

NHtBu

O S

MeO 4

N

5

O

O MeO SR121463

Kiindulási anyagként szintén 11 p-fenetidint használtak, mely vegyület aminocsoportját benzilcsoporttal védték. A benzilezést reduktív kondenzációs reakcióban hajtották végre, benzaldehiddel Schiff-bázist képeztek, amit nátriumborohidriddel redukáltak. A 21 vegyületet a Doyle eljárás25 szerint állították elĘ, a 20 N-benzil-fenetidint elĘször diketénnel, majd metánszulfonil-aziddal reagáltatva jutottak 21 diazo származékhoz. Ezt kálium-hidroxiddal dezacetilezve, majd a kapott 22 diazovegyületet ródium(II)-acetát katalizátor mellett megbontva nyerték a 23 gyĦrĦzárt N-benzil-indolinon intermediert. EtO

EtO NH2

EtO

1. PhCHO/EtOH

1. diketén/Et3N/THF

2. NaBH4/MeOH

2. MeSO2N3/Et3N/THF

NH 20

11

N

O N

+

CH3 O

N 21

Ph

Ph KOH/CH3CN

EtO O

Rh2OAc4/CH2Cl2

N

EtO

N 23

N

+

H O

N Ph

22

Ph

A spiro-ciklohexil egység kiépítéséhez 1,3-dioxolánnal védett 1,5-dibrómpentán-3-on vegyületet (27) használtak. Bróm-propionsav-metilészterbĘl (24) Grignard reakcióban állították elĘ a 25 ciklopropil-hidroxi-propil-bromidot, mely brómozása a 26 dibrómszármazékhoz vezetett. A dioxolán védĘcsoportot 26-ot etilénglikollal reagáltatva sav katalizátor (PPTS = piridinium p-toluolszulfonát) jelenlétében alakították ki. A 23 N-benzil-indolinon 27 dibróm vegyülettel történĘ, bázikus közegben végzett 3-as helyzetĦ alkilezésével nyerték a 28 spiro-ciklohexil származékot. A védĘcsoportot savas hidrolízissel eltávolítva kapták a 29 N-benzil-spiroketont. A 15

vegyület NaBH4-es redukciója csak 2:1 arányban eredményezte a várt cisz izomert, azonban redukálószerként L-Selectridet (LiBH[CH(CH3)CH2CH3]3) alkalmazva már 66:1 arányú szelektivitást értek el. A regioszelektivitást a nagy térkitöltésĦ csoport és a Li+ kation együttes hatásával magyarázták. A ciklohexanon és az amid C=O is kölcsönhatásba lép a Li+ kationnal, ami még két THF molekulával is koordinálódik, stabilizálva a ciklohexán gyĦrĦ csavart kád konformációját. Ez energetikailag és sztérikusan is kedvezĘ nukleofil támadással szemben, amit az erĘsen polarizált karbonil is gyorsít.

A 30 spiro-ciklohexanol származékot klóretil-morfolinnal reagáltatták, majd eltávolították az N-benzil védĘcsoportot. A debenzilezés csak extrém körülmények között volt megvalósítható. O O Br

Ti(iPrO)4

NBS/CCl4

OH

OMe EtMgBr

Br Br

Br

26

25

24

HOCH2CH2OH PPTS HC(OEt)3

O

O O

EtO

Br Br O

EtO

EtO PPTS

O

NaH/DME

N 23

27

O O

N

Ph

28

O

aceton/víz

N 29

Ph

Ph L-Selectride THF, -78°C

O

H O

EtO O

H

N 1. Klóretil-morfolin NaH/toluol

OH

EtO O

2. Li/NH3, -78°C

N H 4

N 30

Ph

Az 5 szulfonilklorid komponens elĘállítása m-hidroxi-benzoesavból kiindulva történt. Az elsĘ lépés egy szulfonálási reakció volt, melyet 3% SO3 tartalmú kénsavban hajtottak végre. A 32 benzolszulfonsav származék fenilhidroxicsoportját sikerült 16

szelektív módon metilezni dimetil-szulfáttal erĘsen lúgos közegben, szigorúan kontrollált reakciókörülmények között. A 33 káliumsót PCl5-dal kezelve képzĘdött a 34 disavklorid, mely t-butil-aminnal –78°C-on reagáltatva a várt 5 savamid származékot szolgáltatta, míg a szulfonsavklorid csoport intakt maradt. SO3H OH

SO3K OH

H2SO4 3% SO3

O

OMe

Me2SO4 KOH

OH

O

31

OH

O 33

32

OH PCl5

SO2Cl

SO2Cl OMe

OMe

tBuNH2/Et3N -78°C

O

NHtBu

O

5

Cl 34

Az eljárás ipari alkalmazhatósága több ponton is kétséges: ¾Az eljárás hozama a kiindulási p-fenetidinre (11) nézve ugyan 25%, de az 5 benzo-szulfokloridot csak 25%-os termeléssel állították elĘ, míg a 27 dibróm származék esetében nem közölnek adatokat a hozamról. ¾Az indolinon Doyle szerinti szintézise nem ipari eljárás (diketén, azid származék, ródium-acetát alkalmazása, többszöri kromatográfiás elválasztás) ¾A 29 oxovegyület redukciójára kiváló sztereoszelektivitást biztosító módszert dolgoztak ki, de ezt csak mmólos méretben valósították meg, extrém körülmények között, -78°C-on, inert atmoszférában. A redukálószerként alkalmazott L-Selectride ára igen magas. ¾A morfolinoetil csoport bevitelére használt klóretil-morfolin erĘsen toxikus. ¾A 30 indolinon származék debenzilezését a szokásos körülmények közt nem, csak –78°C-on cseppfolyós ammóniában, fém lítiummal tudták megoldani.

2.2.3. Alternatív eljárások spiro[ciklohexán-1,3’-indolin]-2,4’-dion származékok elĘállítására Az elĘzĘekben bemutatott  SR121463-hez vezetĘ  két eljárás közös kulcsfontosságú intermediere a 35 spiro(4-oxo-ciklohexil)-indolinon származék, mely elĘállítása több különbözĘ stratégia szerint valósítható meg. O EtO O N H 35

17

Az elsĘ esetben Fischer indolszintézist alkalmazva Brunner reakcióban egy védett 4-oxo-ciklohexil-karbohidrazid származékból kiindulva, a második eljárásban pedig a megfelelĘ oxindol 3-as szénatomján kiépítve a ciklohexán gyĦrĦt, jutnak a kívánt termékhez. Az utóbbi két évben két új szintézismódszert26,27 is ismertet az irodalom, melyeket az SR121463 jelĦ vegyület elĘállítására javasolnak. Mindkét eljárás a 35 spiro-ciklohexanon származékon keresztül jut a végtermékhez, azonban eltérĘ úton valósítja meg a 35 közös intermedier szintézisét. 2.2.3.1. Spiroketon elĘállítás 3-szubsztituált oxindolokból Olasz szerzĘk26 közleményükben egy új stratégiát mutatnak be a 35 spiroketon elĘállítására. Kiindulási anyagként 3-szubsztituált oxindolokat használtak. A reaktív 36 3-klórmetilén-2-indolinon származék és 37 Danishefsky-dién cikloaddíciós reakciójával több lépésen keresztül a 2-indolinon 3-as helyzetben spiro(4-oxo-ciklohexil) csoportot tartalmazó 42 származékát állították elĘ. O

OSiMe3 Cl Cl

H OSiMe3 O N 36

+ H2C

CO2Et

toluol reflux

OMe O

OMe

pTsOH reflux

O N

N

37

38

CO2Et

CO2Et

39

H2/Pd/C EtOAc

O

O OMe

1. kromatográfia

O N H

O

2. NaOH/EtOH 0°C

+ N

N

42

40

41

CO2Et ~4:1

CO2Et

R R = H vagy CO2Me

A mellékreakciók elkerülésére egy one-pot eljárást dolgoztak ki. A szintézist bombacsĘben végezték, a cikloaddíciós reakciót toluolban, reflux hĘmérsékleten hajtották végre. Folyamatos melegítés közben katalitikus mennyiségĦ p-toluolszulfonsavat adtak a reakcióelegyhez, ami a 39 szemi-kinon származék képzĘdéséhez vezetett. A termék izolálása nélkül a reakcióelegy katalitikus hidrogénezésével kapták a 40 spiroketont, mely kb. 20%-ban 41 bifenil származékok keverékét tartalmazta. A spiroketont szilikagélen kromatografálva elválasztották a minor komponenstĘl, így 57%-os termelést értek el. A szintézis utolsó lépése az indolinon nitrogén védĘcsoportjának eltávolítása 88%-os termeléssel.

18

Az eljárást nem tartottuk kipróbálásra érdemesnek a következĘk miatt: ¾A szerzĘk a szintézist mmólos méretben végezték, a módszer ipari méretĦ megvalósíthatósága kérdéses. ¾Az eljárás hozama a 36 klórmetilén-indolinonra számítva 50%, de ez csak a spirociklus kiépítésére vonatkozik. ¾A Danishefsky-dién ára meglehetĘsen magas. A szerzĘk azt tapasztalták, hogy a szintézis csak a one-pot módszer alkalmazásával vezet a kívánt termékhez. A 38 cikloaddíciós termék kipreparálása és kromatográfiás tisztítása 44 bifenil vegyületeket eredményezi, mint fĘtermék. O

OSiMe3

OH

Cl

Cl OMe O

O N

N 38

CO2Et

N

CO2Et

43

44

R

CO2Et R = H vagy CO2Me

Ennek keletkezését a következĘképpen magyarázzák: a szilil csoport szilikagél katalizálta hidrolízisét metanol elimináció követi, a keletkezĘ 43 telítetlen oxovegyület instabil, spontán kloridelimináció lép fel, víz vagy metanol jelenlétében a heterociklusos gyĦrĦ felnyílásával 44 bifenil származékok képzĘdnek. 2.2.3.2. Gyökös ciklizáció Amerikai szerzĘk27 arilgyököt tartalmazó p-O-aril szubsztituált acetamid és benzamid származékok ipszo helyzetĦ gyĦrĦzárásával spiro-ciklohexadienon gyĦrĦt tartalmazó oxindol illetve kinolon származékokat állítanak elĘ. A ciklizálás orto (a) és ipszo (b) helyzetben történhet (10. ábra), kétféle terméket eredményezve: OR

OR a

I

. n

N R'

O

OR

RO

.

.

H b

N R'

n

n

n N O

R'

n=0, 1

N O

R' ox.

ox.

O

RO

n

n N a

R'

10. ábra. Orto és ipszo helyzetĦ gyĦrĦzárás

19

O

N O

b

R'

O

Tapasztalataik szerint a fenol csoporthoz kapcsolódó R szubsztituens megfelelĘ megválasztásával befolyásolható a termékarány; így ha R trifenil-metil (tritil; Tr) vagy benzoil, a fĘtermék a kívánt spirociklusos vegyület, míg metil vagy t-butil-dimetilszilanil (TBS) védĘcsoportot tartalmazó prekurzor esetén nagyobb arányban képzĘdik a fenantridinon (n = 0) származék. Az eljárást adaptálták az SR121463 vegyület szintézisére. A Boc csoporttal védett 11 p-fenetidin orto lítiálásával képzĘdött aniont 1,2-dijód-etánnal reagáltatva kapták a 45 jód-anilin származékot 62%-os termeléssel, melyet 46 TBS csoporttal védett savkloriddal kloroformban acileztek. A 47 savamid TBS védĘcsoportját TBAFdal (Bu4NF) eltávolították, a szabad OH-t tritilkloriddal alkilezve jutottak a gyĦrĦzárás kulcs prekurzorához (48) 60%-os hozammal. A ciklizálást Et3B/(Me3Si)3SiH keverékével benzolban, levegĘn kevertetve, szobahĘfokon végezve 34%-os termeléssel nyerték a 49 dienont. A kettĘskötések telítését katalitikus redukcióval hajtották végre, végül a Boc védĘcsoportot trifluor-ecetsavval hasították le. OTBS

EtO

EtO

1. tBuLi

NH

I

Et3N

+

2. ICH2CH2I

I

O

DMAP

NH

Boc

N

Boc

N-Boc-11

EtO

Cl

45

46

Boc

O

47

OTBS

1. TBAF 2. TrCl

O O

EtO

1. H2/Pd/C

EtO

EtO

O N H 35

O 2. TFA

N 49

Boc

I

Et3B, levegõ (Me3Si)3SiH

O

N 48

Boc

OTr

Ez módszer a spiro-indolinon elĘállításának egy új megközelítést jelentheti, azonban ipari méretĦ megvalósításra nem tartottuk alkalmasnak: ¾A kulcslépések hozama alacsony, az intermedierek kinyerése és tisztítása számos esetben csak oszlopkromatográfiával volt megvalósítható. ¾A leírt eljárás egyes lépéseiben extrém körülményeket (lítiálás) illetve az iparban már nem alkalmazható oldószereket használ (benzol, kloroform). ¾Az alkalmazott reagensek ára magas. ¾Nagy móltömegĦ védĘcsoportok többszöri alkalmazása.

20

3. Kísérleti rész 3.1. Szintézisstratégiák az SR121463 kulcsintermedierek elĘállítására A kémiai fejlesztés elsĘ feladata a reszintézis, a FelfedezĘ kutatás módszerét reprodukálva elĘállítani a célmolekulát. Ez lehetĘvé teszi, hogy megismerjük a vegyület fizikai-kémiai tulajdonságait, és tapasztalatok is szerezhetĘk a szintézisútról: eldönthetĘ, hogy az megfelel-e a fejlesztés követelményeinek, esetleg több-kevesebb módosítással alkalmassá tehetĘ-e a méretnövelésre vagy egy új reakcióutat kell kidolgozni. Az SR121463 szintézisére leírt eredeti eljárás még egyes lépések optimalizálása, kisebb módosítása (reagens és oldószercserék az eredeti kémiai lépések megtartásával) után sem bizonyult fejlesztésre alkalmas módszernek. Az eljáráskutatás során a vegyülettípusra vonatkozó szakirodalom tanulmányozásával és a retroszintetikus analízis alapján (11. ábra) felvázoltunk egy lehetséges új szintézisutat.i O N

O

EtO O N

NHtBu

O S O MeO SR121463

O

O O

EtO

N NHtBu

O

+

N H4

ClO2S O MeO

O

EtO

5

OH

O

OH

N H

O

18 HO O

31

O EtO

O

O O

O

50

N H

11. ábra. Retroszintetikus analízis

Csak olyan eljárásokra koncentráltunk, melyek megfelelnek a fejlesztéssel szemben támasztott minden követelménynek (méretnövelhetĘség, ipari megvalósíthatóság, környezetvédelemi és biztonságtechnikai szempontok, beszerezhetĘ i.

A fejlesztés fĘ eredményeit a Hermecz, I.; Sánta-Csutor, A.; Gönczi, Cs.; Héja, G.; Csikós, É.; Simon, K.; Smelkó-Esek, Á.; Podányi, B. Chemical development of the vasopressin receptor 2 antagonist SR121463 (Pure Appl. Chem. 2001, 73, 1401.) címĦ közlemény foglalja össze. (lásd 1. Függelék)

21

kiindulási anyagok, reagensek). Meghatároztuk a szintézisút kulcsintermediereit és a kiindulási anyagokat, melyekbĘl a molekula elĘállítható. Az elĘzĘekben ismertetett két eljáráshoz hasonlóan a szintézis utolsó lépése a mi esetünkben is az 5 morfolino-etiloxi csoporttal helyettesített spiro-ciklohexil-indolinon származék 4 benzo-szulfoklorid vegyülettel történĘ acilezése. 5 elĘállítását 50 5-etoxi-indolinonon keresztül terveztük megvalósítani. 4 kiindulási anyaga a 31 3-hidroxi-benzoesav. A tervezett szintézisutat (12. ábra) öt egységre bontottuk, az egyes intermediereket kódszámmal jelöltük (U11-U15, U31-U35, U41-U44, U21-U25), melyeket a továbbiakban a vegyületek megnevezésére is alkalmazni fogok (megkülönböztetendĘ az új eljáráshoz közvetlenül kapcsolódó molekulákat). Négy egység a szintézis kulcsintermediereinek elĘállítását foglalja magában (UNIT 1-4), így az U15 jelĦ 5-EtO-indolinon (50), az U35 spiroketon származék (35), a megfelelĘ térszerkezetĦ U44 morfolino vegyület (4) és az U25 benzo-szulfoklorid (5) acilezĘ ágens szintézisét, illetve az 5. egység a végsĘ kapcsolási reakciót és a sóképzést tartalmazza. Az egyes lépéseket részletezĘ alfejezeteket rövid irodalmi áttekintés vezeti be, amit a saját munka ismertetése követ.

22

CH3

HO

U 11 51 CH3

HO

U 12 52 EtO

NO2 CH3 U 13

53

UNIT 1

NO2

EtO

COOH U 14 54

NO2

50

N H

EtO O

U 15

U 21

O EtO O

KO

U 35

31

O

+

UNIT 3 N 35 H

COOH

HO S

O

U 22 COOH

HO 32

O O

+

KO

O

EtO

S

O

O

U 41

N 17 H

U 23

MeO 33

EtO

UNIT 4 O

N 18 H

U 24

MeO

N

O

EtO

S O

U 42

O

COOH

O

Cl

OH

O

COCl 34

O

Cl

S

U 25

O

O

U 44

N 4 H

UNIT 2

NHtBu

MeO 5

O

O

O N

O

EtO

O

O N

N

NHtBu

O S

O S O MeO

O

O MeO

SR121463

12. ábra. A tervezett szintézisút

23

N

O

EtO

OH NHtBu HO P O O

OH2 OH SR 121463B

3.2. U44 spiroindolinon elĘállítása Az U44 morfolino vegyület (4) elĘállításának fĘ lépései az U15 oxindol (50) elĘállítása, ezt követĘen a spirociklus kiépítése (U35), majd a molekula kívánt térszerkezetének kialakítása (U42) és a morfolino csoport bevitele.

3.2.1. U15 elĘállítás Az 50 oxindol (U15) intermedier kereskedelmi forgalomban nem kapható, ezért elĘállítására egy racionális eljárás kidolgozására vált szükségessé. Mivel az indolszármazékok körében nagyszámú igen hatásos és változatos biológiai hatással rendelkezĘ molekula található, a kémiai irodalomban számos módszer és ezek változatai találhatók az indol struktúra kiépítésére.28 Ezen belül azonban sokkal kevesebb eljárás alkalmas 2-oxindol származékok szintézisére. Az eljárások egy részében az indolváz anilin származékok intramolekuláris orto helyzetbe történĘ ciklizációs reakciójával alakul ki, itt említhetĘ az Į-klór-acetanilidek Lewis-sav-katalizálta Friedel-Crafts alkilezése,29 azaszulfóniumsók Gassman ciklizálása,30 N-acil-fenilhidrazidok termikus gyĦrĦzárása.31 Az aromás szubsztituensek helyzetétĘl függĘen két orto pozíció is lehet, ami regioizomerek keverékének képzĘdését eredményezheti, hacsak nem szimmetrikus a kiindulási vegyület; esetünkben a p-etoxicsoport révén csak egyféle termék keletkezése lehetséges. Funkcionalizált nitro-toluol származékok,32 így Į-nitroaril-karbonil vegyületek reduktív ciklizációja33 az egyik legáltalánosabb indolinon elĘállítási módszer. Nitrobenzol származékok orto helyzetĦ halogén szubsztituensét helyettesíthetjük (pl. malonészterbĘl képzett) acetát karbanionnal intermolekuláris SNAr típusú reakcióban34. Másik lehetĘség orto halogénezett acetanilid származékok oldalláncán képzett karbanion intramolekuláris gyĦrĦzárása35 gyökös reakcióban (SRN1) pl. UV fény hatására. A teljesség igénye nélkül, az 50 5-etoxi származék elĘállítására csak néhány méretnövelésre alkalmasnak vélt, ipari méretben is könnyen hozzáférhetĘ alapanyagból kiinduló, általunk is kipróbált eljárást ismertetek részletesebben, irodalmi analógiák alapján. ¾DiMalta és munkatársai36 Gassman reakcióban30 in situ preparált 2-metiltio-2klór-ecetsav-etilészter és p-fenetidin reakciójával, majd a 3-metiltio-indolinon katalitikus redukciójával állították elĘ az 5-etoxi-oxindolt, 46%-os termelést elérve. Melléktermékként nagymennyiségĦ nikkelszulfid keletkezett.

24

SCH3

EtO

Cl2

+ H3CSCH2 NH2

11

CH2Cl2

NH2

O 50

COOEt

COOEt

EtO N H

EtO

H2/RaNi

CH3S

EtO

H O

iPrOH 80°C

N H

¾Klóracetikloriddal acilezve a p-fenetidin aminocsoportját trietil-amin jelenlétében, a gyĦrĦzárás a Stolle eljárás szerint37,38,39 kétszeres AlCl3 jelenlétében, csak ömledékben, 240°C-on megy végbe, alacsony termeléssel. ElsĘ lépés az etoxicsoport dezetilezĘdése. A reakciót alacsonyabb hĘmérsékleten végezve, 1,2,4-triklórbenzolos oldatban 215°C-on, csak a nem gyĦrĦzárt, szabad hidroxil csoportot tartalmazó származék képzĘdése figyelhetĘ meg. EtO

EtO

AlCl3

ClCH2COCl

HO NHCOCH2Cl

NHCOCH2Cl

NH2 11

1,2,4-triklór-benzol

HO O

HO

N H NHCOCH2Cl EtO O 50

N H

¾EgyszerĦ, alacsony költségĦ lehetĘség az izatinon keresztül végzett oxindol szintézis. A leggyakrabban alkalmazott izatin elĘállítási módszer a Sandmeyer eljárás.40 A 11 p-fenetidin klorál-hidráttal és hidroxil-aminnal reagáltatva szolgáltatja az 55 hidroxiimino acetamid származékot, mely vegyületet gyĦrĦbe zárva kapjuk az 56 izatint. Erre számos változat ismeretes (kénsav, polifoszforsav, metánszulfonsav bór-trifluorid-éterát), de az irodalom szerint40 az 5-etoxi származék esetén a gyĦrĦzárás nem valósítható meg. Ezzel szemben 90%-os kénsavat alkalmazva 40%-os, metánszulfonsavval 80-85%-os termelést értünk el. Az izatin szelektív redukciójával állítható elĘ az indolinon. A klasszikus Kizsnyer-Wolff eljárás szerint az izatint hidrazinnal kondenzálva nyerjük az 57 hidrazon származékot, melybĘl bázikus közegben hevítve kapjuk az indolinont. Olasz szerzĘk41 egy one-pot eljárást dolgoztak ki, melyben a hidrazon kipreparálása nélkül állítják elĘ a 2-indolinont, az izatint 98%-os hidrazin-hidrátban oldva és forralva. Az izatin katalitikusan is redukálható, palládium katalizátor mellett sósavas etanolban,42 illetve perklórsav tartalmú 25

ecetsavban43 hidrogénezve juthatunk az indolinonhoz. Bár az 56 5-etoxi-izatin elĘállításának hozama jó, a redukciós lépés csak gyenge termelést eredményezett az idézett irodalmi módszerek alkalmazásával, ezért a módszert elvetettük. EtO Cl3CCH(OH)2

NH2

OH N

EtO

90% H2SO4 vagy MeSO3H

O EtO O

NH2OH

11

55

N H

O

N H

56

H2N NH2 x H2O EtOH

N

EtO

NH2

EtO O 50

1. NaOMe, EtOH

O

2. HCl

N H

57

N H

¾Irodalmi példák szerint44,45,46 szubsztituálatlan 2-nitro-fenilecetsav reduktív gyĦrĦzárásakor N-hidroxi-indolinon származékhoz juthatunk, mely O-alkil származékának átrendezĘdési reakciójával a várt 5-alkoxi-indolinont kapjuk.47,48 Az eljárás reprodukálása során az irodalommal ellentétben nem sikerült a nitrocsoport redukcióját az NH-OH fokon megállítani, kizárólag csak a szubsztituenst nem tartalmazó oxindol vegyületet preparáltuk ki a reakcióelegybĘl, ezért a módszerrel a továbbiakban nem foglalkoztunk. CH2COOH

Zn/H2SO4

NO2

CH2COOH O 69%

NH

O

N

N H

OH

OH

RO O N OR

72%

O N H

¾A Reissert szintézis szerint49 az 53 2-nitro-toluol származékból etil-oxaláttal és az azt követĘ hidrolízissel 2-nitro-piroszĘlĘsav származék képzĘdik, melyet bázikus közegben hidrogénperoxiddal oxidálva állítjuk elĘ a megfelelĘ 2-nitrofenilecetsavat (54). A szintézis befejezĘ lépése a nitrocsoport redukciója és a gyĦrĦzárás. Ezt a módszert alkalmazva 44%-os össztermeléssel jutottunk az 50 5-etoxi-indolinonhoz. Kiindulási anyagként 51 2-hidroxi-toluolt alkalmaztunk, melybĘl nitrozálás, nitrálás, és éterképzés után kaptuk az 53 nitro származékot.50,51,52

26

CH3

HO

CH3

HO

NaNO2

HNO3/H2O

CH3

HO

AcOH/H2SO4

NO

52

51

NO2

Et2SO4 / K2CO3 TEBA toluol

CH2COOH

EtO

H2O2

54

CH2COCOOH

EtO

NO2

NaOMe (COOEt)2

CH3

EtO

tBuOMe

NO2

NO2 53

H2/Pd/C/EtOH vagy HCOOH/AcOH/Pd/C

CH2COOH

EtO

EtO O

NH2

N H 50

Az elĘkísérletek alapján fejlesztésre alkalmasnak ezt az utóbbi módszert választottuk, az eljárást optimalizáltuk és jelenleg is ezen az úton történik az U15 intermedier elĘállítása. ¾Az 58 3-hidroxi-fenilecetsavból kiinduló eljárás53,54 mintegy 40%-os termeléssel eredményezi az indolinont. A hidroxi- és karboxilcsoportok etilezése után az 59 fenilecetsavésztert hidroxilaminnal reagáltatjuk, a hidroxámsav nátriumsóját izolálás nélkül acilezzük, a könnyen kipreparálható 60 benzoil származékot gyĦrĦzárjuk. HO

CH2COOH

EtO

CH2COOEt NH OH 2

CH2CONHONa

NaOH EtOH/H2O

59

58

EtO

PhCOCl DKM

EtO O 50

FeCl3

EtO

CH2CONHOCOPh

DCM/AcOH

N H

60

A hidroxámsavon keresztül megvalósítható szintézist tartalék eljárásként vettük számításba, mert az utóbbi két módszer össztermelése közel azonos, könnyen megvalósítható, az utóbbi hátránya viszont a nagyobb költség a kiindulási anyag magas ára miatt.

3.2.2. U35 elĘállítás Spiro-ciklohexil-indolinonok elĘállítására is több módszer ismeretes, de a ciklohexángyĦrĦ C-4 helyzetébe a ketofunkció bevezetése már bonyolultabb. Két fĘ

27

szintézisstratégia szerint járhatunk el: az elsĘ esetben egy, a már megfelelĘen szubsztituált, védett 4-oxo-ciklohexil csoportot tartalmazó származékból építhetjük ki a molekulát, a második lehetĘséget az oxindolból kiinduló eljárások jelentik. ¾Az elsĘ típusra példa a Sanofi FelfedezĘ kutatás Fischer indolszintézist alkalmazó eredeti eljárása,55 a 16 ciklohexil-karbohidrazid származék Brunner reakcióval történĘ ciklizálása (lásd 2.2.1. fejezet). O O

O

+ Na OOC

+

O

NH NH2

N H

O

O

H N

O N H

O

¾Jód-anilin származékokat p-alkoxi-szubsztituált benzoil-kloriddal acilezve kapjuk a gyĦrĦzárási reakció prekurzorait, amelyek gyökös ciklizációja27 spirociklohexadienon származékokat eredményez. E vegyületek redukciója vezet a kívánt termékekhez (lásd 2.2.3.2. fejezet). OR I

Et3N

+

I

O

DMAP

N

NH R'

R'

Cl

OR

O Et3B, levegõ (Me3Si)3SiH

O O 1. H2/Pd/C

O N H

2. TFA

O N R'

¾A Sanofi által ugyancsak kipróbált eljárás szerint o-nitro-fenilecetsavat reagáltatták akrilészterrel Michael-addíciós reakcióban, bázis jelenlétében. A kapott 3,3-dipropionsav észter származékot Dieckmann-kondenzációval gyĦrĦbe zárták, ezt követte az indolgyĦrĦ kialakítása reduktív körülmények között. A ketoésztert elhidrolizálták és dekarboxilezés után jutottak a kívánt spirovegyülethez. Az össztermelés gyenge, nem éri el a 10%-ot.

28

O

MeOOC

COOMe

COOMe

COOMe

COOEt

COOEt

LDA/THF

COOEt

Triton B

NO2

NO2

NO2 1. H2/Pd/C 2. NaOH/H2O

O

O N H

¾Egy másik lehetĘség a svéd szerzĘk által leírt módszer,56 melyben egy megfelelĘen szubsztituált izokinolin származékot reagáltattak NaOCl-tal bázikus közegben: O

O

O O

NH

N H

O

¾Az oxindolból kiinduló eljárások egyike a 2.2.3.1. fejezetben részletesen ismertetett szintézis,26 a 36 indolinon és 37 Danishefsky-dién cikloaddíciós reakciója. Az olasz szerzĘk az oxindolt három lépésben alakították át a kiindulási 3-klórmetilén származékká: CHO O

CHCl

O

N H

CHCl

O

N H

N H

O N 36

COOEt OSiMe3 OMe 37

O

O

O

O 42

O

O

N

N H

40

29

CO2Et

N 39

CO2Et

¾Az SR121463 alternatív szintézisében, a 2.2.2. fejezetben ismertetett eljárás szerint,24 a nitrogénen benzil védĘcsoportot tartalmazó indolinont védett 1,5-dihalo-pentán-3-on származékokkal reagáltatva, alakították ki a spirociklust. O O O

O +

23

Br Br

Ph

O

O

N

N 28

26

Ph

¾Ehhez nagyon hasonló a Sanofi FelfedezĘ kutatás alternatív eljárása,23 ahol acetondikarbonsav származékból kiindulva állították elĘ az alkilezĘ ágenst, amit 50 oxindollal reagáltattak. A reakciósor össztermelése 10% alatt volt, a tiszta intermedierek kinyerése több lépésnél is oszlopkromatográfiával történt. OH COOEt H COCH OCH 3 2 3

HO

COOEt LiALH 4

H3COCH2O

COOEt

COOEt

THF

H3COCH2O OH

OCH2OCH3

TsCl Et3N/THF

EtO O

OTs

N H

EtO O

H3COCH2O

KOtBu/THF

OTs

N H cc HCl/MeOH

OH

O

EtO

EtO O N H

ox

O

PCC

N H 35

Megkíséreltük az eljárást reprodukálni, illetve a reagens módosításával egyszerĦsíteni a szintézist. A megfelelĘ tisztaságú alkilezĘ ágens elĘállítása azonban sikertelen volt, az alkilezési reakcióban csak gyenge termelést és a minĘséget tudtunk elérni, ezért nem folytattuk tovább a kísérleteket ezen az úton. X O

COOCH3

O

COOCH3

O

X = Br vagy OTs X

¾Nitrogénen szubsztituált oxindolok esetében jó termeléssel megvalósítható a következĘ reakciósor, analóg módon az elĘzĘekben már ismertetett, 30

nitrofenilecetsavból kiinduló eljárással: e vegyületek aktív 3-metilén csoportját akrilészterrel reagáltatva Michael-addícióban 3,3-dipropionsavészter származékok képzĘdnek, amelyek Dieckmann-kondenzációs reakcióban könnyen gyĦrĦt zárnak, majd az ezt követĘ hidrolízis és dekarboxilezés után kialakul a spiro-ciklohexanon gyĦrĦ.57 R'OOC

COOR'

O

O

O

O

O

COOR'

O

N

N

N

N

R

R

R

R

¾Nitrogénen szubsztituálatlan indolinonok esetében azonban az irodalom nem bĘvelkedik olyan kontrollált, egylépéses C-3 alkilezési reakciók ismertetésében, amelyek termékei alkalmasak lehetnek a spirociklus kialakítására. Alkilhalogenidekkel alkilezve a reakció keveréket eredményez, és a szükséges C(3)-on alkilezett származékok termelése alacsony. Az indolinon Michaeladdíciós reakcióban akrilészterekkel, az irodalom szerint, 1,3,3-tri- és 3,3dialkilezett vegyületek keverékét eredményezi.58,59,60,61 ¾Amerikai szerzĘk egy direkt szintetikus módszert ismertetnek 3-mono- és 3,3diszubsztituált oxindolok elĘállítására62: nBuLi, TMEDA

O N H

THF -75°C

O N-

Oxindolból 2-2 ekvivalens n-BuLi és TMEDA (N,N,N’,N’-tetrametil-etiléndiamin) jelenlétében egy regiospecifikus reaktivitással rendelkezĘ, stabil dianiont állítottak elĘ, mely az alkilezési lépés körülményeitĘl függĘen, kompetitív N- vagy O-alkilezés nélkül szolgáltatta a mono- vagy dialkilezett termékeket. Csak C(3) monoalkil származékokat állítottak elĘ: brómecetsavészterrel (a mi esetünkben bróm-propionsavészter lenne az alkalmas reagens), 40% körüli hozamot, akrilészterekkel még alacsonyabb, 20% körüli termelést értek el. Bár a módszert megkíséreltük reprodukálni, a rossz hozam és az extrém reakciókörülmények miatt nem alkalmas ipari eljárásként. Az irodalmi elĘzmények és az elĘkísérletek alapján, mint ipari szintézis megvalósítására alkalmasnak tartott eljárásnak, az 50 oxindol vagy származékának akrilészterre történĘ addícióját választottuk, amit a kialakult diészter származék gyĦrĦzárása követ Dieckmann-kondenzációval. A keletkezĘ E-ketoészter hidrolízise és dekarboxilezése vezet a várt 35 spirociklusos termékhez. A fejlesztés során a korábban publikált kísérleti tapasztalatokhoz hasonlóan mi sem tudtunk szelektivitást elérni az addíciós lépésben, úgy találtuk, hogy szükséges az indol NH-csoport helyettesítése a kívánt termék elérése érdekében. Ehhez egy megfelelĘ védĘcsoportot kívántunk alkalmazni. A nitrogénatom védése, általában valamilyen acil védĘcsoport bevitele oxindolok esetében nem egyértelmĦ reakció, a védĘcsoportok természetétĘl és a reakciókörülményektĘl függĘen több-kevesebb 31

melléktermék keletkezése figyelhetĘ meg. Így N,O-diacilezett és az O-C(3) acilvándorlás következtében C(3)-szubsztituált vegyületek izolálhatók.63,64 Az elsĘ kísérletekben savérzékeny védĘcsoportok (PG) bevezetését terveztük, az 50 indolinont Boc-anhidriddel, dihidropiránnal, trietil-ortoformiáttal reagáltatva. (13. ábra) Azt vártuk, hogy mind a védĘcsoport bevezetése, mind eltávolítása könnyen végrehajtható, azonban a már említett irodalmi hivatkozásokkal összhangban sem a reakciók megvalósíthatósága, sem a termék mennyisége és tisztasága nem volt megfelelĘ. A legjobb eredményt tetrahidropiranil (THP) védĘcsoport alkalmazásával értük el, az indolinon védését dihidropiránnal p-toluolszulfonsav katalizátor mellett diklórmetánban végeztük 75%-os termeléssel. A védett indolinont (61) nátrium-etilát mellett reagáltattuk 2 ekvivalens etil-akriláttal toluolban. A szintén 75% körüli termeléssel kinyert 62 diésztert további nátrium-etilát hozzáadásával zártuk gyĦrĦbe. A képzĘdött 63 ketoésztert vizes sósavas melegítéssel hidrolizáltuk, ekkor megtörtént a dekarboxilezĘdés és a védĘcsoport lehasadása is. Az össztermelés laboratóriumi körülmények között is csak mintegy 30%-ot ért el, ami a méretnövelés során még tovább csökkent. Ezért elkerülhetetlen volt az eljárás további fejlesztése. A savérzékeny védĘcsoport helyett egy bázis hatására lehasadni képes csoport bevezetését terveztük, mely eltávolítása a retro-Michael koncepció szerint könnyen végbemehet. Kidolgoztunk egy új eljárást, melyben az akrilészter nem csak C(3) alkilezĘ ágensként vesz részt a reakcióban, hanem a nitrogén védĘcsoport szerepét is betölti. A korábbi irodalmi megfigyelések és a saját tapasztalatainkkal szemben is, a reakciókörülmények megfelelĘ megválasztásával sikerült egységes termékhez jutni. Módosítottuk az irodalmi körülményeket,59,60 Na-etilát és etanol helyett más bázist és oldószert használtunk. Az optimalizált one-pot eljárásban 50 indolinont 3,1 ekvivalens metilakriláttal reagáltattuk DMSO-ban 40-45°C-on, katalitikus mennyiségĦ kálium-t-butilát jelenlétében. Kiváló termeléssel és szelektivitással jutottunk az 1,3,3-triszubsztituált termékhez. Kidolgoztunk egy one-pot eljárást65 35 spiroketon (U35) elĘállítására: 64 triészter kipreparálása nélkül, a reakcióelegyhez további 2,25 ekvivalens KOtBu-ot adtunk, míg a hĘmérsékletet 70-75°C-ra emeltük. Az N-propionsavészter csoport instabil moláris mennyiségĦ bázis hozzáadásával szemben, és metil-akrilát eliminációját eredményezi E1cB mechanizmus66 szerint. Ezzel párhuzamosan végbemegy a gyĦrĦzárás, amit a képzĘdĘ t-butanol kidesztillálásával lehet elĘsegíteni, a reakciót enyhe vákuumban végezve. A reakció befejezéseként 80°C-on vízben kevertetve bekövetkezik a hidrolízis és a dekarboxilezés 70% körüli össztermeléssel szolgáltatja a 35 spiroketont (13. ábra).

32

a PG = Boc b PG = tetrahidropiranil c PG = dietoxi-metil EtO

EtOOC

COOEt

EtO

EtO

O

O

N 61

OH

O

N

PG

COOEt

N 63a-c PG

62a-c PG

O EtO O 35

MeOOC EtO

COOMe

O N H

OH

EtO

EtO

50

N H

O

O N 64

65

COOMe

N H

COOMe

13. ábra. 35 elĘállítása védĘcsoport alkalmazásával és védĘcsoport nélkül

3.2.2.1. A triészterképzĘdés vizsgálata, javaslat a mechanizmusrai, 67 Kidolgoztunk egy új, hatékony one-pot szintézist 35 spiroketon elĘállítására, ahol az 50 indolinont metil-akriláttal reagáltatva, egy többlépéses reakcióban alakítottuk ki a spiro-ciklohexanon részt a molekulában más védĘcsoport alkalmazása nélkül. Az eljárás sikerességének kulcsa, hogy a triészterképzési lépés egységes terméket eredményezzen. Ezt, ahogy az irodalmi elĘzmények és a kísérleti tapasztalatok is alátámasztják, nagymértékben az alkalmazott reakciókörülmények befolyásolják. A reakció analitikai módszerekkel (HPLC, ReactIR, VRK) történĘ követhetĘségét megkönnyítendĘ, elĘállítottunk két további lehetséges intermediert irodalmi példák analógiájára.59 A 68 monoészterhez az 50 oxindol származékból kiindulva három lépésben jutottunk az alábbi szintézissor szerint:

i

Sánta-Csutor, A.; Mucsi, Z.; Finta, Z.; Gönczi, Cs.; Halász, J.; Csikós. É.; Hermecz, I. Kinetic and Theoretical Studies of a Facile One-pot Preparation of a Spiro-cyclohexylindolinone Derivative (Eur. J. Org. Chem., közlésre elfogadva) (lásd 2. Függelék)

33

COOEt

HO EtO

EtO

O

CH(CO2Et)2

O

Na/EtOH

N H

1. H2/Pd/C EtO AcOH/H2SO4

O

2. H2O

N H

66

50

COOH

67

N H HClg MeOH

COOMe EtO O 68

N H

Az 50 oxindol N-Boc védett származékát reagáltattuk két ekvivalens metilakriláttal, majd a védĘcsoportot eltávolítva jutottunk a 69 diészterhez: MeOOC EtO Boc2O/THF

EtO Me-akrilát

O 50

N H

O

Na2CO3

N 61a

COOMe

EtO O

KOtBu/DMF

N

PG

62a

PG = Boc

PG HCl/DCM

MeOOC

COOMe

EtO O N H 69

A reakciót követve azt tapasztaltuk, hogy három ekvivalensnél kevesebb metilakrilátot alkalmazva a reakcióelegy négy komponenst tartalmaz különbözĘ arányban (50 oxindolt, 68 mono-, 69 di- és 64 triésztert), ami egy egyensúlyi elegy kialakulására utal. Vizsgáltuk a triészter kialakulása során az egyes lépések sorrendjét, és javaslatot tettünk a reakció mechanizmusára. Az átmeneti állapotokat jellemzĘ egyensúlyi és reakciósebességi állandókat, aktiválási energiákat kvantumkémiai számításokkal kívántuk megbecsülni. A kvantumkémiai modellezést és számításokat etoxicsoportot nem tartalmazó indolinon struktúrán végeztük. A reakció egy elĘegyensúlyi és a Michael-addíciós szakaszra osztható (14. ábra).

34

H H

R

O N-

H H

R

ElĘegyensúly: 50

H R

70

O N H

O

H R

-

OH

O

N-

72 O

a: R = OEt b: R = H

N H

71

Michael addició: A út COOMe R tBuOH

H H

R

O N -

H H

R O

-

COOMe

H R

O

MeOOC COOMe R tBuOH

N H

R O

O N

tBuOH

76

tBuOO

64

COOMe

COOMe

tBuOCOOMe tBuOH

H

R

N

COOMe

MeOOC H

tBuO-

O N-

N H

71

-

tBuO- R

COOMe COOMe tBuOH

B út

COOMe

MeOOC

O

75

74 COOMe

H N

N

73

MeOOC

MeOOC COOMe R tBuOH

O

N

tBuO-

70

H

77

68 tBuO-

MeOOC

-

R

O

COOMe

MeOOC

COOMe R tBuOH

tBuO-

R

O

O

N H

N H

78

COOMe

MeOOC

69

N-

79

14. ábra. 50 alkilezése, feltételezett kompetitív reakciók

Az elĘegyensúlyban az indolinon deprotonálódása megy végbe KOtBu hatására HN(1)-en, H2C(3)-on vagy mindkét helyen 70, 71 vagy 72–t eredményezve. Katalitikus mennyiségĦ bázis esetén csak a két monoanion képzĘdésével számoltunk, 72 keletkezését elhanyagoltuk. Mindkét monoanion reagálhat metil-akriláttal, 70 és 71-bĘl kiindulva A út és B út szerint. 3.2.2.1.1. Analitikai módszerek Reakciókövetés HPLC-vel Katalitikus mennyiségĦ KOtBu jelenlétében reagáltattuk az 50 oxindolt DMSOban három ekvivalens metil-akriláttal. Az elsĘ esetben (A) az akrilátot egy adagban adtuk a elegyhez. A reakció gyorsan lejátszódott, gyakorlatilag csak a 64 triésztert lehetett detektálni. A második esetben (B) 3 részletben adagoltuk az elegybe az akrilátot. A reakcióelegy 68 mono-, 69 di- és 64 triszubsztituált, valamint 50 reagálatlan indolinont tartalmazta különbözĘ arányban, csak a 3. ekvivalens akrilát hozzáadása után történt meg a teljes átalakulás (15. ábra). A N-en alkilezett C(3)-mono-szubsztituált (75) vagy a szénen szubsztituenst nem tartalmazó (73) származék gyakorlatilag kimutathatatlan volt. A 64 triésztert tartalmazó reakcióelegybe 2 ekvivalens KOtBu adagolva elĘször bekövetkezett a N(1) atomról az akrilészter elimináció, majd a 69 diészter fokozatosan gyĦrĦt zárt. A VRK-s vizsgálatok is teljesen hasonló képet mutattak.

35

1.2

1.4

I-III

A

IV

V

I

B Me-akrilát

II

III

IV

V Me-akrilát

1.2

1

50

50

rel. absz.

rel. absz.

1

68

0.8

69 0.6

64

0

65

0.4

68 69

0.8

64 65

0.6

0.4 0.2

0.2

0

0 0

10

20

30

40

50

60

70

0

80

idĘ (min)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

idĘ (min)

15. ábra. Reakciókövetés HPLC-vel A: Me-akrilát addíció egyszerre; B: Me-akrilát addíció 3 részletben. I, II, III: Me-akrilát addíció 50-hez kat. KOtBu DMSO-ban 40°C-on; IV: 2 ekv. KOtBu hozzáadása;V: kevertetés 70°C-on, 100 mbar-on

IR spektroszkópia A reakciók követését ReactIR-1000 (Mettler-Toledo) spektrométerrel végeztük, mely közvetlen a reakcióelegyben in situ IR spektrumsorozatok felvételére alkalmas. Az elsĘ kísérletben az indolinonnak az elĘegyensúlyban kialakuló anionos formáját kívántuk meghatározni. Ehhez az 50 indolinon DMSO-s oldatához KOtBu-ot adagoltunk (1, 2 és 10 ekvivalens) IR követés mellett (16. ábra). 1 ekvivalens bázis hatására folyamatosasan eltĦnt az NH sáv (3183 cm-1) és egy új csúcs jelentkezett 3400 cm-1-nél a képzĘdĘ tBuOH miatt és/vagy az NH sáv tolódott el, ami a 71 HC(3) anion képzĘdését jelezheti. Ugyanakkor a karbonilsáv vegyértékrezgésének frekvenciája csökkent (1706 cm-1o1555 cm-1), amit a kialakult 70 N(1) illetve 71 HC(3) anionok negatív töltésének a karbonil oxigén felé történĘ delokalizációja miatti gyengébb C=O kötés okozhat. 1555 cm–1

1476 cm–1

1706 cm–1

10 ekv 2 ekv 1 ekv

16. ábra. 1-10 ekvivalens bázis hatása az indolinonra DMSO-s oldatban (kiemelt tartomány 1350–1800 cm-1)

Az anionok karbonilsávjának frekvenciaértékeit számítással is meghatároztuk. A 70 és 71 monoanionra számított érték közel azonos (1551 cm-1 és 1531 cm-1), ezért nem dönthetĘ el egyértelmĦen az anion szerkezete (2. táblázat). A 2. ekvivalens bázist hozzáadva a 3400 cm-1-es OH sáv teljesen ellaposodik, ami a N-en kialakult 70 anion

36

dominanciájára utal. (Az OH sáv eltünését figyeltük meg abban az esetben is, ha egy ekvivalens KOtBu-ot adtunk egy ekvivalens HOtBu-t tartalmazó DMSO oldathoz. Ennek oka a tBuO- anionnal történĘ gyors protoncsere.) A KOtBu koncentrációt tovább növelve a karbonilsáv frekvenciája tovább csökkent, jó egyezést mutatva a kalkulált értékkel, jelezve a képzĘdött 72 dianion túlsúlyát a rendszerben. 2. táblázat. Mért és számított IR karbonil vegyérték frekvenciák (cm-1)

Vegyület

Mért

Számított explicit–implicit modell

50

1706

1716

70 vagy 71

1555

72

1476

1551 1544 1430

A második esetben folyamatos IR analízis közben ismételtük meg a reakciót, az eredeti körülmények között, a 3 ekvivalens akrilátot 3 részletben beadagolva az elegybe. A HPLC (15. B ábra) és VRK mérésekkel megegyezĘen azt tapasztaltuk, hogy az adagolás során a reakcióelegy fĘként kiindulási anyagot valamint di- és triszubsztituált (69 és 64) származékokat tartalmaz (a 68 monoészter alig detektálható). A teljes átalakulás csak a 3. ekvivalens reagens hozzáadása után következik be, amit az NH sáv (3181 cm-1) eltĦnése jelez. A tisztán elĘállított 68 mono- 69 di- és 64 triszubsztituált indolinonokhoz tartozó karbonilsávokat mutatja a DMSO oldatban felvett IR spektrumrészlet (17. ábra). tri

tri

di

di

mono

64 tri

mono

69 di 68 mono 3 ekv. 2 ekv. 1 ekv.

17. ábra. Reakciókövetés ReactIR-rel

3.2.2.1.2. Kvantumkémiai számítások A triészterképzĘdés javasolt reakciómechanizmusát elméleti számítások alapján kívántuk magyarázni. A számításokat etoxicsoportot nem tartalmazó indolinon struktúrán végeztük. A vibrációs frekvenciákat, a protonálási-deprotonálási reakciók egyensúlyi állandóit, a Michael-addíció aktiválási energiáit Gaussian 03W68 programmal számoltuk B3LYP/6311++(2d,2p)69 elméleti szinten, explicit-implicit oldószermodellt70 alkalmazva. A Michael-addíciós reakciót két részre oszthatjuk: az elsĘ az indolinon származékok (50, 73, 75, 68 és 69) deprotonálása, aminek következtében kialakul az 37

elĘegyensúly, majd az akrilészter addícionál az anionokra (70, 71, 74, 76, 77, 78 és 79) (14. ábra). A 18. ábra az elsĘ addíciós lépést modellezi. Az indolinon különbözĘ anionos formái (70, 71) reagálnak az akriláttal, a keletkezĘ tBuOH az alkilezett anionokat protonálja, képzĘdik a termék és visszanyerjük a katalizátort. Gyors protonálás-deprotonálást feltételezve csak az alkilezett termékek energiáit határoztuk meg. MeOOC H R

MeOOC

H H

R

-

tBuOH

COOMe

R

71

O 50

N H

N H

80

H H

R

tBuO-

N H

68

O

70

N

COOMe

81 H

N H

gyors

H H

R O

NH

O

O

O H H

H

R

tBuOH

H H

R

O

tBuO-

N 73

COOMe

elĘegyensúly

Michael-addició

COOMe

18. ábra. A C(3)- és N-monoszubsztituált származékok képzĘdése

ElĘegyensúly Az indolinon származékok és a tBuO– anion közti protonálási-deprotonálási reakciók egyensúlyi állandói (Keq) meghatározzák a Michael-addíció sebességét. A Keq értékeit az alábbi egyenlet alapján számítottuk: AH + tBuO– l A– + tBuOH

>A @>tBuOH @ >AH @>tBuO @ 

K eq



§ E   EtBuOH  E AH   EtBuO  EXP¨¨ A RT ©

· ¸ ¸ ¹

§ 'E · EXP¨ ¸, © RT ¹

ahol AH = 50, 64, 68, 69, 73 vagy 75 vegyületeket jelenti; Keq az elĘegyensúlyi állandó, R az egyetemes gázállandó és T a hĘmérséklet (313 K).

38

3. táblázat. Számított energiakülönbségek és relatív egyensúlyi állandók 'E (kJmol–1) *

relKeq *

50 o 71

–63,1

2,8x10-1

50 o 70

–66,4

1,0

50 o 72

-57,9

3,8x10-2

73 o 74

–55,2

6,3

75 o 76

–82,2

4,3x102

68 o 77

–55,9

1,8x10-2

68 o 78

–81,0

2,7x102

69 o 79

–50,2

2,0x10-3

71 o 72

+5,2

-

+8,5 70 o 72 *szubsztituálatlan indolinonra számított értékek

-

A 3. táblázat adataiból arra következtethetünk, hogy a legkedvezĘbb folyamat az indolinon N(1)H deprotonálódása ('E50 o 70 = –66,4 kJmol-1, 'E50 o 71 = –63,1 kJmol-1; 'E71 o 70 = –3,3 kJmol–1). A 72 dianion koncentrációját katalitikus mennyiségĦ bázis esetén elhanyagolhatónak vettük. A 'E71 o 70 = –3,3 kJmol–1 energiakülönbség jó egyezést mutat a 2-indolinonra pKa mérésekkel meghatározott -2,3 kJmol–1–os értékkel.71 A HC(3) és N(1) anionok savas karaktere hasonló, amit a közel azonos pKa értékek mutatnak. C(3) deprotonálódásával egy aromás jellegĦ 10 S elektronos rendszer kialakulása stabilizálja az aniont, ami magyarázza az erĘs savasságot. Még kifejezettebb az aromás stabilizáció a 72 dianion esetében: H -

R

H O

O 71

N H

H

R

R N-

O

-

O N H 2-

H R O

N

-

H R

H -

O

O N-

H + NH

N H

H -

R

R

R

-

O N

72

RelKeq értéke azonban nagyban függ az alkil szubsztituensek helyzetétĘl: ha C(3) mono- vagy diszubsztituált, alacsonyabb az N(1)H deprotonálás relKeq értéke, míg a C(3)H deprotonálás lesz könnyebb, ha N(1) vagy C(3) szubsztituált (relKeq69 o 79 < relKeq68 o77 < relKeq50 o 72 < relKeq50 o 71 < relKeq50 o 70 < relKeq73 o 74 < relKeq68 o 78 < relKeq75 o 76), míg a reakciósebesség növekszik az egymást követĘ lépésekben. A Michael-addíció aktiválási energiái A 19. ábra a konkuráló reakciók energiaprofilját mutatja. Az elsĘ lépés az indolinon deprotonálása. A második lépésben 71 nukleofil támadása az akrilátra nagyobb aktiválási energiát igényel ('EN‡ = 57,6 kJmol-1) mint 70 ('EC‡ = 56,0 39

kJmol-1), azonban 70 3,3 kJmol–1-lal alacsonyabb energiát képvisel, mint 71. A két átmeneti állapot (71TS és 70TS) aktiválási energiájának különbsége kb. 4,9 kJmol–1 az N-alkilezés javára (70 o 73), ami azt jelenti, hogy az N-alkilezés közel 7-szer gyorsabb, mint a C-alkilezés. A keletkezĘ 68 C-alkilezett termék stabilabb ('E68–73 = –15,2 kJmol–1), mint a 73 N-alkil származék, de KOtBu jelenlétében a 80 anion stabilitása nagyobb, mint a 73 N-alkil terméké ('E80–73 = –7,0 kJmol–1). Ez arra utal, hogy az N-alkilezés reverzibilis, míg az C-alkilezés irreverzibilis folyamat. H

H

71TS O

50

N H 4,9 kJmol-1

0,0 kJmol-1

70TS

H

H O N

56,0 kJmol-1

73 COOMe

H

H

-52,4 kJmol-1 O

57,6 kJmol-1 H

N

80

O 71

7,0 kJmol-1

-

H

-

COOMe MeOOC

-59,4 kJmol-1

N H

-61,6 kJmol-1

-63,1 kJmol-1

H 15,2 kJmol-1

O

MeOOC

H

H

3,3 kJmol-1

-66,4 kJmol-1

H O

68 -67,6 kJmol-1

N H

H N-

N H

-

81

O

70

19. ábra. A kompetitív reakciók energiaprofilja kvantumkémiai számítások alapján

A 64 triészter elĘállítását két módszerrel végeztük. Az akrilészter teljes mennyiségét egyszerre adva az elegybe, a reakció fĘként az A úton folyik. (14. ábra) A B út kevésbé jelentĘs, mert az N-alkilezés ~7-szer gyorsabb a C-alkilezésnél (A / B 86 : 14). Az egyes lépésekben a reakciósebesség olyan nagy, hogy gyakorlatilag csak 64 detektálható, a reakció során a reverzibilis N-alkilezés nem éri el egyensúlyi állapotát. Mivel a 75 o 76 relKeq értéke nagyobb, mint az 50 o 71 és a 73 o 74 lépéseké, a kaszkád felgyorsul, az intermedierek koncentrációja elhanyagolható. Ezt kinetikus kontroll alatti reakciónak neveztük. A második esetben az akrilésztert 3 részletben adagoltuk a reakcióelegybe. A reakcióban az N-alkilezett származékok (73, 75, 64) minden adag akrilát hozzáadása után néhány perc alatt elérik termodinamikailag stabil egyensúlyi állapotukat, a C-alkilezett intermedierek (68, 69, 64) és a kiindulási 50 különbözĘ arányú komplex elegyét eredményezve és az átalakulás csak 3 ekvivalens akrilát hozzáadására lesz teljes. Ezt a típust termodinamikai kontroll alatt vezetett reakciónak neveztük. Az elsĘ ekvivalens akrilát hatására a reakció az A út szerint indul, majd elreagálva a reverzibilis N-alkilezés miatt eléri egyensúlyi állapotát. A reakció elágazik, az A és a B út keveredik(~50-50 %). A második deprotonálás és akrilát addíció sebessége már 105-szer

40

nagyobb a C-monoszubsztituált származéknál (68 o 78) az N-alkil vegyülethez képest (73 o 74), ezért nem elhanyagolható ez az út (B út). A 20. ábra 64 triészter elĘállításának kétféle megvalósítását foglalja össze, csak az alkilezett intermediereket feltüntetve és kiemelve a reakcióelegy fĘ komponensét. Bázis felesleg hozzáadása 64 N-dezalkilezését eredményezi (69), a hĘmérséklet emelésével kapjuk a gyĦrĦzárt 65 ketoésztert. Kinetikus kontroll 50

68

+3 ekv. Me akrilát

A út

86%

73

B út

14%

50

69

64

75

40 °C +2 ekv tBuOK

69

65 70 °C

Termodinamikai kontroll

+1 ekv. Me akrilát

50

73

50

68

75

64

69

A út

50%

B út

50%

40 °C +1 ekv. Me akrilát

50

68

75

64

69 +1 ekv. Me akrilát

69

64

69 +2 ekv. tBuOK

65 70 °C

20. ábra. A reakcióutak sematikus ábrázolása

Az energiaszámításokból nyert adatok jó összhangban vannak az IR és HPLC vizsgálatok eredményeivel. Mindkét eljárás hasonló hozammal vezet a kívánt termékhez, azonban az erĘsen exoterm reakció miatt, fĘként nagyobb méretben, az akrilát adagolásával lehet a reakciót biztonságosan megvalósítani, a hĘmérsékletet konstans értéken (40 °C) tartva.

3.2.3. U42 szintézis Az SR121463 szintézis egyik kulcslépése a molekulában a spiro-ciklohexilindolinon gyĦrĦrendszer megfelelĘ konformációjának kialakítása. A reszintézis során a FelfedezĘ kutatás által kidolgozott eljárást alkalmaztuk, egy már korábban ismert módszer72 szerint, in situ elĘállított cinkborohidriddel trimetil-klórszilán (TMSCl) jelenlétében dietil-éterben redukáltunk (lásd 2.2.1. fejezet). Az eljárás optimalizálása sikertelen volt, a körülmények változtatásával (oldószercsere, mólarány, adagolási idĘ és sorrend, hĘmérséklet, reakcióidĘ változtatása) sem tudtunk jobb eredményt elérni. Új eljárás kidolgozása vált szükségessé a nem megfelelĘ szelektivitás és a méretnövelési nehézségek miatt. Célul tĦztük ki a reakció alaposabb vizsgálatát, 35 spiroketon intermedierbĘl kiindulva a ciklohexil gyĦrĦ 4-es helyzetĦ oxocsoportját etilénglikollal reagáltattuk katalitikus mennyiségĦ p-toluol-szulfonsav jelenlétében. A kialakult 1,3-dioxolán gyĦrĦ reduktív gyĦrĦfelnyitásával kapjuk a hidroxietiloxi oldalláncot. 41

O

O

O HOCH2CH2OH pTsOH/toluol

EtO

EtO

red.

O 35

EtO

O

N H

O

N H

17

OH

O

18

N H

3.2.3.1. Reduktív gyĦrĦfelnyitási kísérletek Oxovegyületek (aldehidek és ketonok) alkoholokkal kondenzálva savkatalízis mellett szolgáltatják az acetálokat illetve ketálokat, nyílt láncú vagy diolokkal reagálva gyĦrĦs szerkezetĦ származékok képzĘdnek. A reakció mechanizmusa73 a következĘ egyensúlyi folyamatokkal írható le, az 1,3-dioxolán kialakulásán keresztül bemutatva:

HO

R'

H

+

R'

+ OH

O+ R''

R'

OH

R''

O

H

+

R'

+ OH2

R''

O

R''

HO

HO

HO - H2O

R' O

R' R''

R'

O

-H

+

R' + O

O R''

R''

O+ H

H

+ R''

O

+

HO

HO

A reakció reverzibilis, savas közegben, víz jelenlétében az acetál könnyen hidrolizál, visszanyerjük a kiindulási oxovegyületet, ezért az acetálok oxovegyületek esetében védĘcsoportként alkalmazhatók. A gyĦrĦs és aciklikus acetálok és ketálok bázikus és semleges körülmények között inaktívak nukleofilekkel szemben. Vízmentes közegben, különbözĘ erĘsségĦ Lewis- vagy protonsavval aktiválva, a karbonil szén nukleofil szubsztitúciós reakcióba vihetĘ. Hidrid típusú nukleofilekkel redukálva a nyílt láncú acetálokból éter és alkohol, a gyĦrĦs acetálokból szabad OH-t tartalmazó éter keletkezik: R'

OR

R'

R'

O

R'

R''

O

R''

OR R''

OR

O

R''

OH

Számos irodalmi példa ismeretes ilyen típusú reakciókra.74 A legtöbb eljárás alumínium, bór vagy szilícium alapú hidridforrást alkalmaz Lewis- vagy Broenstedsavak jelenlétében. Eliel és munkatársai75,76 számoltak be elsĘként acetálok LiAlH4-es redukciójáról Lewis-sav jelenlétében. LiAlH4 és AlCl3 különbözĘ mólarányú keverékét alkalmazták:

42

3 LiAlH4

+

AlCl3

o

4 AlH3

+

3 LiCl

alán

LiAlH4

+

AlCl3

o

2 AlH2Cl

+

LiCl

klóralán

LiAlH4

+

3 AlCl3

o

4 AlHCl2

+

LiCl

diklóralán

Az alánok Lewis-sav erĘssége a klórtartalmukkal nĘ, míg hidriddonor képességük csökken.77 LegkedvezĘbbnek az 1 : 3 vagy 1 : 4 LiAlH4 - AlCl3 mólarány bizonyult. Másik lehetĘség az acetálok kezelése triklór-, diklór- vagy tribróm-boránnal, majd LiAlH4-del.78 Monoklór-borán éter vagy dimetil-szulfid komplexének79 alkalmazásával a redukció enyhe körülmények között megvalósítható. LiAlH4 - BF3-éterát80 vagy LiAlH4 - TiCl4 rendszer81 is alkalmas acetálok és ketálok redukciójára éteres oldatban. 2-Fenildioxolánokat DIBAH-del82 redukáltak toluolos oldatban, az elegy lúgos megbontásával kapták a benziloxietanolt 80%-os termeléssel. Hidridforrásként NaCNBH3 is alkalmazható BF3-éterát mellett,83 a szerzĘk THF-ban enyhe körülmények között jó termelést értek el ciklohexil-dioxolán reduktív gyĦrĦnyitásánál. Amerikai kutatók84 trifluor-ecetsavval aktivált dioxán és dioxolán gyĦrĦk NaBH4-es redukciójával kapták a hidroxi-alkiléter származékokat. A reakciót THF-ban végezték, 50-szeres TFA és 5-szörös NaBH4 felesleget alkalmazva. Trimetil- vagy trietil-szilán mint hidridforrás Lewis-savakkal (AlCl3, TiCl4, SnCl4, BF3·OEt2, BCl3, ZnCl2) gyakran használt redukciós rendszer.85,86 Egyes dioxolán származékok felnyitása katalitikus redukcióval is megvalósítható, a szerzĘk PtO katalizátor mellett ecetsavban 60% feletti termelésrĘl számoltak be.87 Ezek a reakciók magas regio- és sztereoszelektivitással hajthatók végre, amennyiben a két oxigénatom kémiai környezete eltér, így szénhidrát kémiai alkalmazása igen jelentĘs.88 A mi esetünkben azonban szimmetrikus molekuláról van szó (17 szubsztituálatlan spiro-ciklohexil-dioxolán), de a reakciókörülményeket jól megválasztva tapasztalataink szerint itt is elérhetĘ sztereoszelektivitás. Vizsgáltuk a redukció szelektivitását, változtatva a redukálószer, az alkalmazott savkomponens és az oldószer minĘségét. A reakciókat VRK-val követtük, a reakcióelegy feldolgozása után kipreparált nyerstermékeket, esetenként a kristályosítással tisztított anyagokat HPLCvel vizsgáltuk. A termék fĘ szennyezĘi az U35red jelĦ ciklohexanol származék cisz és transz izomerjei, valamint az U42 transz módosulata (18t).

43

O

O

O HOCH2CH2OH pTsOH/toluol

EtO

EtO

O N 35 H

O N 17 H

HCl/EtOH

U35

U41

red.

NaBH4

OR EtO

U35red R = H (35r) R = CH2CH2OH (18) U42

O N H 35rc, 35rt 18c, 18t

Az 21. ábrán a termék és a fĘ szennyezĘk HPLC kromatogramja látható, a módszer jó elválasztást biztosít a komponensek között a megfelelĘen nagy retenciós idĘ különbségek révén.

OH

DAD1 C, Sig=258,16 Ref=360,100 (F:\1100DATA\U42_17\009-0904.D) O

35

OH

10.983

7.365

mAU EtO O N H

30

O N H

cisz U35red

8.680

transz U35red

EtO

OH

transz U42

EtO O

O

OH

O

EtO

20

O EtO

O

13.172

N H

N H

cisz U42

15

O

19.006

25

N H

U41

10

5

0 0

2.5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

20

22.5

min

21. ábra. U41 és redukciós termékeinek HPLC kromatogramja

Mint láttuk az irodalmi példák alapján, a dioxolán gyĦrĦ reduktív felnyitására számos lehetĘség kínálkozik. Az eljáráskeresés során csak olyan módszereket vizsgáltunk, melyek extrém körülmények alkalmazása nélkül méretnövelhetĘnek ígérkeztek, ipari eljárásként jó hozamot, illetve szelektivitást biztosítanak. Reakcióoptimalizálást csak azokban az esetekben végeztünk, amikor már az elĘkísérletek is magas hozam mellett kedvezĘ izomerarányt mutattak. Az irodalmi analógiák felhasználásával számos kísérletet végeztünk. Az általánosan alkalmazott redukciós eljárásban az U41 kevertetett oldatához adagoltuk a redukálószert (LiAlH4, NaBH4, NaCNBH3, Zn(BH4)2, NaBH(OAc)3, Bu4NBH4, Et3SiH) és a savkomponenst (AlCl3, BF3OEt2, TiCl4, ZnCl2˙OEt2, BCl3, Me3SiCl, HCOOH, AcOH, ClCH2COOH, Cl2CHCOOH, Cl3CCOOH, CF3COOH, MeSO3H, Nafion H). Oldószereként diklór-metánt, dietilétert; THF-t; t-butil-metil-étert; toluolt, diglimet 44

használtunk. A redukálószert 0,5-6-szoros, a savat 1-50-szeres feleslegben alkalmaztuk A reakciókat az eljáráskutatás során tág hĘmérséklettartományban -70 – 60 °C vizsgáltuk. A reakciók lefutását VRK-s módszerrel követtük. A reakcióelegy lúgos megbontása után bepárlással jutottunk a nyerstermékhez, melynek összetételét HPLCvel állapítottuk meg. A 4-6. táblázatok az elvégzett reakciókból különbözĘ szempontok szerint kiválasztott példákat tartalmaznak. A megadott termelési értékek a nyerstermék U42 (cisz + transz) tartalmára vonatkoznak, az utolsó oszlop az izomerek megoszlását mutatja. 4. táblázat. Redukálószer és savkomponens keresés Red. szer.

Lewis-sav/ kat.

Oldószer

Term.[%]

Cisz/transz

H2

Pd/C

AcOH

n.r.

H2

Pd/C/AcOH

EtOH

n.r.

LiAlH4

AlCl3

THF

84,5

55,6 : 43,4

LiAlH4

AlCl3

Et2O-DKM

72

55,6 : 43,4

LiAlH4

AlCl3

TBME-DKM

65,7

66,6 : 33,4

Et3SiH

BF3·OEt2

DKM

n.r.

Et3SiH

TiCl4

DKM

100%

NaCNBH3

Nafion H

DKM

n.r.

NaCNBH3

AlCl3

Et2O-DKM

98,3

48,7 : 51,3

NaCNBH3

TiCl4

DKM

89,8

64,7 : 35,3

NaCNBH3

ZnCl2·OEt2

DKM

78,7

73,6 : 24,4

NaCNBH3

TMSCl

DKM

48,4

94,6 : 5,4

NaCNBH3

BF3·OEt2

DKM

82,4

93,3 : 6,7

50 : 50

n. r. = nincs reakció

ElsĘként a 4. táblázat utolsó sorában szereplĘ módszert választottuk ki további fejlesztésre, a NaCNBH3 - BF3 éterát rendszert alkalmazva kielégítĘ termelést és megfelelĘ sztereoszelektivitást tapasztaltunk. Meghatároztuk az optimális paramétereket és mólarányt (U41 - NaCNBH3 - BF3·OEt2 1 : 1,5 : 3). Toluolos átkristályosítás után 71,2%-os termeléssel kaptuk a terméket, melyben a cisz/transz arány 98,1 : 1,9 (HPLC terület %) volt.89 A reakció kg-os méretben is megvalósításra került, de a következĘ méretnövelési nehézségek miatt a fejlesztést a technikai sarzs legyártása után befejeztük: ¾A NaCNBH3 erĘsen higroszkópos ¾A NaCNBH3 ipari méretben nehezen a beszerezhetĘ ¾A reakciót HCN fejlĘdés kíséri ¾BF3·Et2O a környezetet károsíthatja (F-) A NaBH4 iparban használatos, acetálok hasítására is javasolt redukálószer. Lewis-savval együtt alkalmazva a Lewis-sav minĘségétĘl függĘen alacsony termeléssel

45

több-kevesebb sztereoszelektivitást értünk el. ErĘs protonsavat használva közepes termelést, de igen jó szelektivitást tapasztaltunk (5. táblázat). 5. táblázat. Redukció NaBH4-del Lewis- és protonsavak alkalmazása mellett

Term.[%]

Cisz/transz

Red. szer.

Sav/Lewis-sav

Oldószer

NaBH4

TiCl4

DKM

53,4

NaBH4

BF3·OEt2

Et2O-DKM

n.r.

NaBH4

FeCl3

Et2O-DKM

65,3

59,3 : 40,7

NaBH4

AlCl3

DKM

52,3

65,5 : 34,5

NaBH4

ZnCl2·OEt2

DKM

25,1

81,2 :18,8

NaBH4

TFA

THF

47,5

95,8 : 4,2

NaBH4

TFA

DKM

48,8

95,3 : 4,7

NaBH4

Cl3CCO2H

DKM

87,5

89,1 : 10,9

*

* A reakcióban nem a várt termék keletkezett, a fĘtermék a szerkezetigazolási vizsgálatok szerint egy új struktúra: Cl O O EtO N H

O

Cl

OEt O

N H

Optimalizálás után méretnövelésre alkalmas a NaBH4 – triklórecetsav módszer, olcsó, könnyen beszerezhetĘ reagensekkel (mólarány: U41 – NaBH4 – Cl3CCOOH 1 : 3 : 6), nem tĦzveszélyes oldószert használva, szobahĘmérsékleten végrehajtható reakcióban kielégítĘ termelés és megfelelĘ sztereoszelektivitás érhetĘ el. Toluolos átkristályosítás után 68,2%-os termeléssel 99 : 1 (HPLC terület%) cisz/transz arányt értünk el.89 Ezt az eljárást alkalmazzák a gyógyszerfejlesztés jelenlegi szakaszában is. Összehasonlítottuk különbözĘ erĘsségĦ (pKa) savak hatását a reakcióra minden esetben azonos redukálószert (NaBH4) és oldószert (diklór-metán) alkalmazva. A reakcióelegy feldolgozásával nyert nyerstermék mennyiségét mértük, az izomerarányt HPLC-vel határoztuk meg terület % alapján (6. táblázat). Gyengébb savak esetén nem történik reakció, vagy csak nyomokban keletkezik a termék. Kis pKa értéknél a hozam és az izomerarány is jó, kristályosítva ~99%-os tisztaságú cisz izomerhez jutunk.

46

6. táblázat. A saverĘsség hatásának vizsgálata Nyers *

Krist.

Cisz/transz

Term.[%]

Term.[%]

Cisz/transz

Sav

pKa

HCOOH

3,75

n. r.

CH3COOH

4,76

n. r.

ClCH2COOH

2,87

5,3

88,9 : 11,1

Cl2CHCOOH

1,26

72,9

67,2 : 32,8

Cl3CCOOH

0,52

98

92,4 : 7,6

68,2

99,0 : 1,0

F3CCOOH

0,50

75

92,6 : 7,4

68,8

98,8 :1,2

pKa értékek vízben, 25°C-on, John A. Dean: Lange`s Handbook of Chemistry13th Ed. (McGraw-Hill-Inc. 1985) alapján n. r. = nincs reakció

*

3.2.3.2. Konformáció analízis90 A szintézis során két fontos intermedier, az U35 spiroketon és az U41 ciklikus ketál reakciója az a lépés, amelynél kialakul a ciklohexil egység sztereokémiája. Mind az oxovegyület redukciója, mind a dioxolán reduktív gyĦrĦfelnyitása izomerkeveréket eredményez, az U35red hidroxi-ciklohexán és az U42 hidroxietiloxi származékokat. A szintézis kulcsintermediere a cisz U42 vegyület, az U42 transz módosulata illetve az U35red hidroxi-ciklohexán származék cisz és transz izomerjei a potenciális szennyezĘk. A részletes NMR vizsgálatokhoz elĘállítottuk mind a négy származékot tiszta formában (22. ábra). 9' 8'

O 5'

OR

4' 1

3a'

6'

3' 3 2' 7'

7a'

N H

2

O

Vegyület

R

cisz U35red

H

transz U35red

H

cisz U42

CH2CH2OH

transz U42

CH2CH2OH

22. ábra. A vizsgált vegyületek

47

¾az U35red izomerek az U35 spiroketon nátriumborohidrides redukciójában nyerhetĘk, a redukció 2:1 arányban eredményezi a cisz-transz izomereket. A cisz izomer tisztán kiválik a reakcióelegybĘl, míg a transz módosulat jó oldhatósága miatt oldatban marad, bepárlás után oszlopkromatográfiás elválasztás segítségével kinyerhetĘ. ¾A cisz U42 elĘállítására a FelfedezĘ kutatás eljárását alkalmaztuk, a redukciót cinkborohidriddel trimetil-klórszilán jelenlétében végezve. A nyerstermék toluolos átkristályosításával a tiszta cisz izomert kapjuk. ¾A transz U42 izomert az U41 dioxolánt lítium-alumínium-hidrid – alumíniumklorid rendszerben redukálva állítottuk elĘ. Ez a módszer 3:2 cisz-transz arányt eredményez. A tiszta transz módosulat kinyerése oszlopkromatográfiával történt. A minták oldatbeli konformációs egyensúlyát vizsgáltuk, meghatároztuk a domináns konformereket és ezek arányát. Félempirikus AM1 kvantumkémiai számításokkali jellemeztük a konformációs egyensúlyt. Az U35red származék egyik izomerébĘl sikerült egykristályt elĘállítani, melynek röntgendiffrakciós vizsgálata azt mutatta, hogy ez a cisz izomer (23. ábra): az indolinon gyĦrĦ 2`-oxo csoportja és a ciklohexil OH szubsztituense a hattagú gyĦrĦ azonos oldalán helyezkedik el, míg a transz módosulatnál ezek a csoportok a gyĦrĦ ellentétes oldalán vannak. A ciklohexán gyĦrĦ a várt székkonformációjú, az OH oxigén atomja ekvatoriális, míg a savamid csoport szene axiális helyzetĦ.

23. ábra. Cisz U35red ORTEP diagram

Mindkét izomernek két stabil konformere képzelhetĘ el, amint a 24. ábrán látható, a C(1) szubsztituens ekvatoriális (ekv) és axiális (ax) sztérikus pozíciójának megfelelĘen.

i

Az AM1 számításokat HyperChem for Windows 6.02. (Hypercube, Inc. 2000) szoftverrel végeztük

48

EtO

H

EtO

H

H

H

H

H

N

H

H

H

H

H

O

N

H

H

H 3

H

2

H

O

H

cisz-ekv

H

transz-ax

H

OEt

OEt

H

H H

H H

H

1

H

H

H

H

H

OR

2

3

H

1

H H

OR

H

H

N

H

H O

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

N

O

H

OR

cisz-ax

OR

H

transz-ekv

R = CH2CH2OH H 24. ábra. Konformációs egyensúlyok

A röntgen egykristály vizsgálatoki alapján talált konformációnak a cisz-ekv struktúra felel meg. Venkatesan és munktársai24 a cisz U35red N-benzil származékának röntgen diffrakciós vizsgálatakor az OH csoportot axiális helyzetben tartalmazó konformációt találtak a kristályszerkezetben. Szilárd állapotban az OH csoport axiális állását egy két hidrogénkötéssel összekötött dimer kialakulásával magyarázzák, ahol a hidrogénhidak az egyik molekula hidroxilcsoportja és a másik molekula savamid karbonilja között, illetve fordítva jönnek létre. A mi esetünkben egy hasonló dimer kialakulása figyelhetĘ meg a cisz U35red izomernél. Az elemi cellában a 25. ábrán látható dimert összekötĘ két hidrogénhíd mellett az indolinon N-H egy második intermolekuláris hidrogénkötést is létesít az OH csoporttal.

i

A röntgen felvételek MSC Rigaki AFC6s diffraktométeren készültek, a számításokhoz teXsan for Windows 1.06 (Molecular Structure Corp. 1997-99) és SHELX97 (G.M. Sheldrick, 1997) programokat használtunk.

49

25. ábra. cisz U35red, intermolekuláris hidrogén-kötések szilárd állapotban

A félempírikus energiaszámítások azt mutatták, hogy oldatban mind a cisz, mind a transz izomerek esetében az axiális, illetve ekvatoriális helyzetĦ szubsztituenst tartalmazó konformerek között nagyon kicsi az energiakülönbség (cisz U35red 'Eax 'Eekv = 1,46 kcal mol-1; transz U35red 'Eax - 'Eekv = 0,39 kcal mol-1; cisz U42 'Eax 'Eekv = 1,09 kcal mol-1; transz U42 'Eax - 'Eekv = 0,59 kcal mol-1), így a két konformer egyensúlyban lehet egymással (24. ábra). Kétdimenziós NOESY mérésekkel határoztuk meg a gyĦrĦrendszerben a cisz és transz izomereket. Az NMR spektrumokat különbözĘ oldószerekben vettük fel, a legjobb 1H jel szétválást a cisz konformerek, valamint a transz U35red esetében piridin-d5-ben, illetve a transz U42 izomernél aceton-d6-ban értük el. A konformációs egyensúly vizsgálata és a konformerek arányának kvalitatív meghatározása is NMR spektroszkópia segítségével történti. Domináns formáknak a ciklohexán gyĦrĦ két székkonformerét tekintettük. A konformerarányt a csatolási állandókból és az alacsony hĘmérsékletĦ (–85 °C) dinamikus NMR mérésekbĘl határoztuk meg, ami megfelelĘ egyezést mutatott a félempírikus AM1 számításokból nyert adatokkal (7. táblázat). SzobahĘmérsékleten a gyors gyĦrĦinverzió miatt csak egy jelsorozatot detektálunk. Alacsony hĘmérsékleten a gyĦrĦinverzió jelentĘsen lassabb, ezért a protonspektrumban már két jelsorozatot jelentkezik, ahol ezek intenzitása megfelel a konformeraránynak. A mért és számított értékek közti különbséget az okozza, hogy a számításokat vákuumra vonatkoztatva végeztük.

i

Az NMR mérések és a számítások kiértékelésnek részleteit a Halász, J.; Podányi, B.; Sánta-Csutor, A.; Böcskei, Zs.; Simon, K.; Hanusz, M.; Hermecz, I. Conformational analysis of four spiro[cyclohexane1,3´-idolin]-2´-one derivatives (J. Mol. Structure 2003, 654, 187.) címmel megjelent közlemény tartalmazza. (lásd 3. Függelék)

50

7. táblázat. Mért és számított konformerarányok

cisz U35red ekv

ax

transz U35red ekv

Csatolási állandó

a7

a3

Dinamikus NMR

79

21

86

92

8

66

ax

cisz U42 ekv

transz U42

ax

ekv

ax

a7

a3

a6

a4

14

68

32

62

38

34

86

14

73

27

NMR

AM1

A cisz és a transz izomer esetében is a ciklohexán gyĦrĦn ekvatoriális helyzetĦ OR helyettesítĘt tartalmazó formát találtuk dominánsnak (lásd 24. ábra), de a másik konformer is jelen van nem elhanyagolható mennyiségben. Az amidcsoport helyzete is különbözĘ a két konformerben, amit az alacsony hĘmérsékleten mért NH jelek kémiai eltolódás értékei mutatnak (26. ábra): a cisz izomerek esetében a C=O kvázi-axiális az “ekvatoriális”, és kvázi-ekvatoriális az “axiális” forma esetében. A transz izomer esetében az amidcsoport pozíciója ezzel ellentétes, a C=O kvázi-axiális az “axiális” és kvázi-ekvatoriális az “ekvatoriális” konformerben. A cisz-ekv konformer NH jelének alacsonyabb a kémiai eltolódása, mint a megfelelĘ cisz-ax formának. A transz izomer esetében a major komponenshez tartozik a magasabb kémiai eltolódás, ami a C=O csoport kvázi-ekvatoriális helyzetére utal. Ezek az adatok is alátámasztják, hogy a major komponens mindkét esetben az ekvatoriális forma. NH (cisz-eq) G=9.84 ppm NH (cisz-ax) G=10,09 ppm

Int egr al

0.3 07 3

ppm

0.6 85 1

10.0

0.3 80 8 9.5

9.0

8.5

8.0

7.5

0.7 0.3 1.9 67 64 12 3 0 4 7.0

0.3 07 6 6.5

6.0

5.5

0.6 61 0

5.0

4.5

NH (transz-eq) G=10,13 ppm NH (transz-ax) G=9,87 ppm

Int egr al

ppm

0.6 12 8

0.3 74 7 10.0

0.30.6 65 08 8 3 9.5

9.0

8.5

8.0

7.5

7.0

6.5

6.0

5.5

5.0

4.5

26. ábra. Cisz és transz U42 1H NMR spektruma aceton-d6-ban, - 85°C-on

51

3.2.3.3. Reakciómechanizmus vizsgálat

Denmark és Almstead91 királis dioxán-acetálok nyitását vizsgálták. Megállapították, hogy a reakció sztereoszelektivitását elsĘsorban az aldehidmaradék szerkezete, a Lewis-sav természete és az oldószer befolyásolja. Másodlagos tényezĘ az acetál konfigurációja, a koncentráció, a hĘmérséklet és az alkalmazott mólarány. Az általuk javasolt mechanizmus szerint az acetál és a Lewis-sav kölcsönhatásakor három különbözĘ disszociációs állapotú ionpár alakulhat ki, a reakció sebesség-meghatározó lépése a Lewis-sav – acetál komplex disszociációja: CH3

CH3 OLS 1,3 indukció

+O

nem szelektív

R

H oxokarbénium ion

O O

R

CH3 LS CH3

H

-

LS O+ O

R

O O +

R

CH3

CH3

CH3 kevésbé

CH3

Nu

szelektív

H

H

CH3 OH

O R

H

külsõ ionpár

komplex

LS = Lewis sav

LS

CH3



LS G

O O G

R

CH3 szelektív

CH3

inverzió

H belsõ ionpár

A belsĘ ionpár legstabilabb reaktív konformerével invertív módon közvetlenül reagál a nukleofil, szelektív SN2 típusú reakcióban. Ez a reakció sztérikusan gátolt, alifás acetálok, gyenge Lewis-savak esetén várható. KülsĘ ionpár kialakulása esetén a reakció kevésbé szelektív az acetál centrális szénatomjának nagyobb hozzáférhetĘsége következtében. Szabad oxokarbénium iont feltételezĘ SN1 típusú reakcióban nincs szelektivitás a távoli sztereocentrum csekély hatása miatt. A disszociáció fokát növeli az erĘsebb Lewis-sav, a kevésbé reaktív nukleofil, a polárisabb oldószer alkalmazása, a sztérikus gátlás vagy a kationt stabilizáló szubsztituens. Az 1,3-dioxolánok enantioszelektív felnyitását elérhetjük királis hozzátétek92 (pl. királis aril-bór vegyületek) vagy királis Lewis-savak93 alkalmazásával is. Diasztereomer komplexek képzĘdnek az enantiotóp C—O csoportokkal koordinálódva. Aszimmetrikus gyĦrĦs acetálokat vizsgáltak japán kutatók.94 Azt várták, hogy a Lewis-sav inkább a sztérikusan kevésbé gátolt oxigént komplexálja, amely nukleofillel hasítva szelektíven eredményezné az egyik primer alkoholt.

NuHO

R

Nu

R O

LS O

R

R

LS O

O

O

52

LS

O

R

Nu O LS

Nu-

O

OH

A regioizomerek aránya azonban jelentĘsen függött a savkomponenstĘl. Nukleofilként trimetilallilszilánt alkalmaztak diklór-metánban. AlCl3 vagy SnCl4 esetében a várt termék keletkezett SN2 reakcióban. TiCl4-ot használva azonban az izomerarány megfordult. Gyors egyensúlyi folyamatot feltételeztek a képzĘdĘ oxóniumionok és a kloridszármazékok között, amelyeken a nukleofil támadás történhet. Az R és a metilcsoportok az ábrán pirossal jelölt sztérikus kölcsönhatása miatt a pszeudo SN1 típusú reakcióban a másik regioizomer keletkezése a kedvezĘbb. R

R O TiCl4

O

H O TiCl4

+O

O

O

R

R O

TiCl3

Cl

O

TiCl4 R Cl4Ti

O

Cl4Ti

O

R

H O

O

Cl3Ti O

+

Cl O R

Az eddig ismertetett mechanizmusjavaslatok szubsztituált királis vagy akirális acetálokra vonatkoztak, az általunk vizsgált U41 azonban ettĘl eltérĘ, szubsztituenst nem tartalmazó, szimmetrikus struktúra. Angol szerzĘk85 Lewis-savval aktivált, szubsztituálatlan spiro-1,3-dioxánok reduktív gyĦrĦfelnyílásának mechanizmusát tanulmányozták, amely vegyületek jó modellként szolgáltak számunkra. 4-t-Buciklohexanonból képeztek spirodioxánt, így az aszimmetrikus indukció elhanyagolható volt. Két termék keletkezhet, a tBu csoporthoz képest transz axiális és cisz ekvatoriális származékok: LS

O

+

LS G O O

O G

O O

O

+

O

OLSNu

OH

LS O

LS=Lewis sav

O

G O O

+

LS

G

O

OH

oxokarbénium ion

LS

belsĘ ionpár

Azt találták, hogy a reakció nagymértékben szubsztrátfüggĘ, szubsztituálatlan acetálok esetében preferált az oxokarbéniumion intermedieren keresztül vezetĘ út. A reakciót különbözĘ méretĦ alkilcsoportot tartalmazó szilánokkal végezték Lewis-sav jelenlétében –78°C-on. Tapasztalataik szerint adott nukleofil mellett a Lewis-sav erĘsségének relatíve kis hatása van a reakcióra, míg a nukleofil méretének csökkenése és kevésbé poláris oldószerek alkalmazása javítja a szelektivitást. Kvantumkémiai számítások

Az U41 vegyülettel végzett kísérleteinkben az alkalmazott körülményektĘl függĘen különbözĘ izomerarányt tapasztaltunk, de nem sikerült teljes szelektivitást elérni. Elméleti módszerek segítségével kívántuk meghatározni az irodalmi mechanizmus javaslatok érvényességét U41 esetében, választ kerestünk arra a kérdésre,

53

hogy lehet-e elvi akadálya a teljes szelektivitás elérésének.i A reakciómechanizmust egy egyszerĦsített kémiai modellen vizsgáltuk. A kvantumkémiai számításokat Gaussian 03W68 program segítségével B3LYP/631+G(d)69 elméleti szinten, IEF-PCM (Integral Equation Formalism Polarizable Continuum model) diklór-metán oldószermodellt alkalmazva, különbözĘ erĘsségĦ Lewis-savakra (a Lewis-sav fogalmát tágabban értelmezve, a protonsavakat is idesorolva, LS = AlCl3>BF3·OEt2>CF3COOH>HCOOH) végeztük el. A számításokhoz választott modellvegyület az alábbi, szubsztituenst nem tartalmazó spiro-ciklohexil-dioxolán volt, mely Lewis-sav és NaBH4 jelenlétében, diklór-metánban két termék különbözĘ arányú keverékét eredményezi az alkalmazott körülményektĘl függĘen. A számítást egyszerĦsíti, hogy nukleofilként minden esetben BH4¯ aniont vettük figyelembe. OH

O O

axiális

O

NaBH4, LS DCM, 25°C O

LS = Lewis sav

OH

ekvatoriális

Az U42 indolinon estében kísérleti eredményekkel is rendelkeztünk: a saverĘsség csökkenésével a reakciósebesség csökkent, míg a szelektivitás javult. A kísérleteket megismételtük az irodalmi példában85 alkalmazott dioxánnal rokon t-butilciklohexanonból képzett dioxolánnal is, ahol a nagy térkitöltésĦ t-butil-csoport modellezte az indolinon gyĦrĦt. A két vegyület esetében a trifluorecetsavas kísérlet kivételével a termékarány jó egyezését tapasztaltunk (8. táblázat). Magyarázatot kerestünk az eltérés okára is. 8. táblázat. Kísérleti úton meghatározott termékarányok O O

O

EtO

O

O N H

Lewis-sav AlCl3 BF3·OEt2 CF3COOH HCOOH

Reakciósebesség

Termékarány c/t

Termékarány c/t

gyors

1,3 : 1

1,3 : 1

közepes

2,1 : 1

2,0 : 1

lassú

8,1 : 1

2,9 : 1







Három lehetséges reakciómechanizmust feltételeztünk, az irodalmi mechanizmusjavaslatokhoz hasonlóan: SN1, SN2 és kvázi SN1. A számítások alapján meghatároztuk a feltételezett átmeneti állapotok és köztitermékek szerkezetét és energiszintjeinek közelítĘ értékét, felvázoltuk a reakció lefutásának energiaprofilját a reakciókoordináta mentén. Az ábrázolt energiadiagramok csak i

EredményeinkrĘl elĘadás formájában számoltunk be a 2005. évi Vegyészkonferencián (Hajduszoboszló), Mucsi Z., Csutor A., Finta Z., Gönczi Cs., Hermecz I. 1,3-dioxolánok reduktív felnyitásának mechanizmusa címmel.

54

kvalitatív képet mutatnak, amit további, magasabb szinten elvégzendĘ számításokkal szükséges pontosítani. SN1 mechanizmus

Az SN1 mechanizmus szerint két elemi lépést feltételezünk. Az elsĘ lépésben Lewis-sav komplexálódik a dioxolán egyik oxigénatomjaival, majd a C-O kötés erĘs polarizációja miatt a gyĦrĦ felnyílik, ami egy oxokarbéniumionhoz vezet. Ez a reakció sebesség-meghatározó lépése. A második lépésben kialakult a nukleofil két oldalról 5050%-os valószínĦséggel támadhatja az oxokarbéniumiont, ezért a redukció nem szelektív. Ezt a mechanizmust erĘs Lewis-savak esetében lehet feltételezni. Minél gyengébb az alkalmazott Lewis-sav, annál kevésbé képes a gyĦrĦ felnyitni. OLS LS

LS

G+

O O

BH4

G- O

O

-

O -

O

LS

+ O

O

LS

NaBH4

O

O

O O

LS: Lewis sav

BH4

G+ O LS G-

LS

OLS

O

-

+O

LS O

LS G-O G+ LS

O

O OLS

O O

O O O

OLS

O O LS

G+ O LS G-

O

SN2 mechanizmus

Az SN2 mechanizmus egy elemi lépésen keresztül játszódik le. A dioxolán egyik oxigénje itt is komplexálódik, a Lewis-savval, majd a nukleofilként támadó BH4- az ellenkezĘ irányból egy lépésben felnyitja a gyĦrĦt. A reakció sebesség-meghatározó lépése ekkor a nukleofil támadás.

55

LS OLS

O O

O

LS

BH4

BH4

-

O

NaBH4

O

-

O

OLS NaBH4

O

O

LS

LS O O O

BH4

OLS

O O

BH4

OLS O

O O LS

A támadás irányát sztérikus okok befolyásolják, így a redukció szelektív. Az axiális izomer keletkezése várható, mert az ekvatoriális termék keletkezése sztérikusan gátolt. A dioxolán axiális helyzetĦ oxigénje és a ciklohexán gyĦrĦn levĘ két axiális proton miatt az axiális támadás gátolt, míg kedvezĘbb az a pozíció, ahol a dioxolán oxigénje ekvatoriális állású. Ez a mechanizmus gyenge Lewis-savak esetén várható. H H B H

O

H

O H H H H B H

H H

O O

H 2 db axiális H 1 db axiális O

2 db axiális H 1 db ekvatoriális O

Kedvezõ

Gátolt

Kvázi SN1 mechanizmus

Ez a típus az SN1 és SN2 mechanizmus ötvözése. A reakció két elemi lépésbĘl áll, a kulcsszerepet egy félig felnyílt szerkezet játssza. A komplexálódó Lewis-sav erĘsen polarizálja a kötést, majd sebesség-meghatározó lépésként felnyitja a dioxolánt, de a gyengébb kölcsönhatás még mindig összetartja a gyĦrĦs szerkezetet. Ezt az oxokarbénium iont az SN2 mechanizmushoz hasonlóan a nukleofil csak ellenkezĘ oldalról támadhatja. Sebesség-meghatározó lépés lehet mind a gyĦrĦfelnyílás, mind a nukleofil támadás. Sztérikus okok miatt az ekvatoriális támadás kissé gátolt, ezért inkább az axiális termék keletkezése várható. Ezt a mechanizmust TFA és BF3 esetében kell figyelembe venni. 56

OLS

LS

LS

G- O G+

O O O

O

LS

BH4

O

O

BH4

-

OLS

O

O O

G+

O

O LS G-

LS

LS

LA

G- O G+ O

O O

O OLS

O

O

O

O

O LS

G+

O LS G-

OLS O

A számított, de itt nem részletezett aktiválási szabadentalpia értékek alapján javaslatot tettünk a legvalószínübb mechanizmusra és a várható termékarányra a vizsgált Lewis-savak esetében (9. táblázat). 9. táblázat. Javasolt mechanizmus és termékarány Lewis-sav

Mechanizmus

Termékarány ax/ekv

H+

SN1+ Kvázi SN1

1:1

AlCl3

SN1+ Kvázi SN1

1,3 : 1

BF3·OEt2

Kvázi SN1

3,5 : 1

CF3COOH

Kvázi SN1

5,8 : 1

HCOOH

SN2 lenne

99 : 1

A kísérleti tapasztalatok azt mutatták, hogy az U41 indolinon származék esetében nem sikerült 8:1-es izomeraránynál nagyobb szelektivitást elérni (lásd 3.2.3.4. fejezet), ezért vizsgáltuk, hogy milyen szerepet játszhat az indolinon karbonil oxigénje a reakcióban. Míg a modellként alkalmazott ciklohexil-dioxolán esetében csak egy típusú komplex képzĘdhet a dioxolán egyik vagy másik oxigénjével, a Lewis-sav nemcsak a dioxolán oxigénjeit, hanem az indolinon karbonil csoportját is komplexálhatja és egyszeres (a dioxolán egyik oxigénatomját vagy a karbonil O-t komplexálva) vagy kétszeres komplexek (a dioxolán egyik és a karbonil oxigén komplexálása) is képzĘdhetnek.

57

Trifluorecetsav, mint Lewis-sav esetében csak egyszeres komplexek kialakulására van lehetĘség, amelyekre a számítások az alábbi energia értékeket adták, kiinduló állapotnak a ciklohexán gyĦrĦ két szék konformerét tekintettük. O + OLS

-

-

LSO +

O -

O + OLS EtO

EtO

EtO O

LSO +

O

EtO O

O

N H

N H

N H

0,0 kJmol-1

3,1 kJmol-1

2,9 kJmol-1

O N H 6,3 kJmol-1

OLS +

EtO

O

O N H -11,2 kJmol-1

Az energetikailag legkedvezĘbb állapotot jelenti az az eset, ahol az indolinon oxocsoportjával kölcsönhatva a karbokation a szoszédcsoport effektus által egy kád konformációszerĦ formába átbillenve stabilizálódni képes, megkönnyítve a nukleofil támadást. A számításokból az alábbi két útra 69 : 1 arány adódott a kísérleti 8 : 1-hez képest. Az eltérést a számítás pontatlansága okozza. Ez a stabilizált oxokarbénium forma a t-butil-ciklohexil-dioxolán modellvegyületnél nem alakulhat ki a karbonil csoport hiányában, ez lehet a tapasztalt kisebb szelektivitás magyarázata. OH

O OH

OLS + O

EtO

BH4

O

-

EtO

EtO

O

O

O N H

N H cisz ekv

N H cisz ax OH

LSO +

O

-

O

OH

LSO

O

+ O EtO

EtO

BH4

O N H

-

EtO

EtO

O

O

N H

N H transz ekv

O N H transz ax

A kísérletek és a számítás végsĘ konklúziója az, hogy a szelektivítás gyengébb Lewissavak alkalmazásával növelhetĘ, de ez a reakciósebességet negatívan befolyásolja.

58

3.2.3.4. Kísérlettervezés

A gyógyszeriparban egyre nagyobb szerepe van az új, vagy korábban szélesebb körben nem alkalmazott technikák bevezetésének. A gyógyszerjelölt molekulák száma, a kutatás és fejlesztés költségei rohamosan növekednek, míg a fejlesztésre fordított idĘ egyre csökken a minél korábbi piaci bevezetés érdekében. A hagyományos módszerekkel végzett kémiai fejlesztés, amikor általában egyszerre csak egy faktor változtatásával végezzük az optimalizálást, idĘigényes és nem is ad kielégítĘ eredményt, mert a kísérleti paraméterek általában nem függetlenek egymástól. Ezzel szemben a kísérlettervezés (DOE – Design of Experiments) módszere,95 amely figyelembe veszi a kölcsönhatásokat is, hatékony eszköz a kémiai reakciók kritikus paramétereinek meghatározására, folyamatok optimalizálására, az eljárások robusztusságának megállapítására.96 A kísérlettervezés során97 elsĘként a reakciót befolyásoló paraméterek, faktorok  amelyek mennyiségi (pl. mólarány, koncentráció, hĘmérséklet, pH) vagy minĘségi változók (pl. oldószer, reagens, katalizátor típusa) lehetnek  közül kell kiválasztani azokat, amelyek hatása meghatározó (reakció screening). Beállítjuk azokat a tartományokat, amelyekben vizsgálni kívánjuk az adott faktorokat. Elkészítjük a kísérleti tervet és elvégezzük a reakciókat. Az eredmények értékelése statisztikai modellek segítségével történik. A módszer figyelembe veszi az egyes paraméterek közti esetleges kölcsönhatást is. A mérési eredmények 3 dimenziós grafikus ábrázolásával kapott felület képet ad a reakció alakulásáról az ábrázolt faktorok függvényében. Az U42 intermedier kémiai fejlesztése során számos kísérletet végezve, hagyományos módszerrel megállapítva a reakció optimális körülményeit, kidolgoztuk a gyártó eljárást. A kezdeti reakcióban a reagenseket nagy feleslegben alkalmaztuk (3 mól NaBH4-et és 6 mól triklórecetsavat számítva 1 mól U41 redukciójára), ami egyrészt költséges, másrészt növeli a reakcióelegy feldolgozáshoz szükséges reagensek és oldószerek, valamint a hulladék oldószerek mennyiséget is. Ezért indokoltnak láttuk a DOE alkalmazásával az optimalizálást elvégezni. A reakcióscreening vizsgálatokat 24-1 részfaktortervvel (felbontás = 4) végeztük, a kapott eredmények ismeretében a reakció optimalizálásához pedig D-tervet használtunk. Az eredmények kiértékelése PLS (Practical Last Square) módszerrel történt, 95 %-os konfidencia-intervallumok alkalmazása mellett. A vizsgált paraméterek között az alkalmazott sav és redukálószer mint mennyiségi változók, a fázistranszfer katalizátor és a víz, mint minĘségi változók szerepeltek. FüggĘ változónak a nyers reakcióelegy U41, cisz-U42, transz-U42, ciszU35red tartalmát választottuk, melyek mennyiségét a reakcióelegybĘl vett minta HPLC-s elemzésébĘl állapítottuk meg. A screening esetén 12, az optimálás során 20 kísérletet végeztünk. Az optimalizálási kísérleteket a reakcióscreening eredményei alapján terveztük, de már csak három paramétert (sav, redukálószer mennyisége, víz hozzáadása) vettünk figyelembe. A reakciókat HEL AutoMate reaktorokban, az ellenĘrzĘ kísérleteket pedig hagyományos úton, lombikban végeztük. A kísérletek kiértékelve meghatároztuk az optimális körülményeket, és adatokat nyertünk a reakció robusztusságára is.

59

Az 27. ábra mutatja a kísérletek alapján meghatározott felületi diagramokat, az X tengelyen a sav, az Y tengelyen a redukálószer mennyiségét ábrázoltuk, míg a Z tengely a konverziót mutatja. U42-cisz konverzió vízzel

U42-cisz konverzió víz nélkül

80 70 60 50

80 70 60 50

27. ábra. cisz U42 hozamának függése a NaBH4 és triklórecetsav mennyiségétĘl

¾Kritikus paraméter a sav mennyisége. Optimális a 6 ekvivalens, nagyobb mennyiségben alkalmazva nem javult a konverzió (de nem is romlott), kisebb mennyiség a konverzió csökkenését eredményezte. ¾A redukálószer (NaBH4) mennyiségének változtatása (1,5-3,5 ekv.) nem befolyásolta a reakció konverzióját, optimálisnak az 1,5 ekvivalens tekinthetĘ. Ennél alacsonyabb érték csökkentette a konverziót. ¾Fázistranszfer katalizátor alkalmazása negatívan befolyásolta a konverzió alakulását. Ezért már az optimalizációs kísérletek során sem alkalmaztunk TEBA-t. ¾Víz hozzáadása (0,6 ekv) nem befolyásolta, nagyobb mennyiségĦ víz hozzáadása (1,1 ekv.) pedig jelentĘsen lassította a reakciót. Emellett elĘsegíti a cisz U35red melléktermék keletkezését is. A víz jelenlétében, illetve nélkül végzett kísérletek esetén a maximumok helye megváltozott, nagyobb mennyiségĦ NaBH4 (>3 ekv.) alkalmazásával érhetĘ el 80 % körüli konverzió. ¾A cisz-transz izomériára a vizsgált paraméterek változásának nincs hatása.

Az 28. ábra a kísérleti eredmények kétdimenziós ábrázolása, a legsötétebb vörös tartomány mutatja a maximális konverziót.

60

U42-cisz konverzió vízzel

U42-cisz konverzió víz nélkül 7,5

7,0

7,0

6,5

6,5

6,0

6,0

5,5

5,5

5,0

5,0

4,5

4,5 Sav (ekv.)

Sav (ekv.)

7,5

4,0

4,0 3,5 3,0 2,5 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 NaBH4 (ekv.)

80 75 70 65 60 55 50 45

80 75 70 65 60

3,5 3,0 2,5 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 NaBH4 (ekv)

28. ábra. Kétdimenziós ábrázolás

A kísérlettervezéssel meghatározott paramétereket (sav és redukálószer mennyisége) összevetve a hagyományos úton talált optimummal azt látjuk, hogy a korábban szükségesnek vélt NaBH4 mennyisége a felére csökkenthetĘ, bár a nagyobb felesleg alkalmazása sem rontott a hozamon és a minĘségen. A 6 ekvivalens triklórecetsav alkalmazása viszont továbbra is indokolt.

3.2.4. U43, U44 elĘállítás A 4 morfolino vegyületet (U44) elĘállítására megtartottuk az eredeti eljárást (2.2.1. fejezet), ami jó hozammal és minĘségben vezetett a kívánt termékhez. Eszerint a 18 hidroxietiloxi intermediert (U42) piridinben tozilkloriddal reagáltatva elĘállították a 19 tozilát származékot (U43). A 19 tozilát és morfolin reakciója Na2CO3 bázis jelenlétében acetonitrilben, 6 órás reflux után eredményezte ~ 75%-os össztermeléssel a 4 intermediert. OH O EtO

O

O

O EtO

EtO O

O

O

N H 18

N

OTs

19

N H

4

N H

A fejlesztés során, figyelembe véve a gazdaságossági, biztonságtechnikai és környezetvédelmi szempontokat, két változtatás történt. A 19 tozilvegyület kipreparálása szükségtelennek bizonyult, a nuccsnedves anyag továbbvihetĘ. Ez azért is elĘnyös, mert a nem izolált intermedierek nem kerülnek analitikai minĘsítésre, ez idĘmegtakarítást jelent a gyártás során. A toxikus acetonitril használatát is sikerült kiküszöbölni, a távozó csoportot jobban szolvatálni képes etanol alkalmazása a reakciót is jelentĘsen meggyorsítja. A reakció már 1-2 órás forralás során, savmegkötĘ alkalmazása nélkül is lejátszódik. A termék 80% feletti össztermeléssel kristályosodik ki a vízzel meghígított reakcióelegybĘl. Transz U42 intermedierbĘl kiindulva ugyanezen az úton állítottuk elĘ a megfelelĘ transz U43 és U44 származékokat is, de a transz izomerek jobb oldhatósága miatt csak gyengébb termelést tudtunk elérni.

61

3.3. U25 szintézis Az 5 szulfoklorid (U25) az SR121463 szintézis másik kulcsintermediere, a végsĘ acilezési lépés kapcsoló komponense. A 2.2.1. fejezetben már ismertetett eljárás reprodukciója megmutatta a módszer gyenge pontjait: ¾A kiindulási 3-metoxi-4-nitro-benzoesav (6) csak finomvegyszerként, igen magas áron szerezhetĘ be. A t-butilamid funkciót 7 savkloridon keresztül, két lépésben építettük ki 94%-os hozammal, az eredeti eljárással megegyezĘen. A nitrocsoport redukcióját katalitikus hidrogénezéssel valósítottuk meg közel kvantitatív termeléssel. Az eljárás kritikus lépése a szulfonsav-klorid csoport kialakítása. A FelfedezĘ kutatás szintézise szerint eljárva 9 anilin származékot egy Sandmeyer típusú reakcióban alakítjuk át 10 diazóniumsón keresztül, ecetsavas közegben, nagy feleslegben alkalmazott kéndioxid gáz jelenlétében. Ez a reakció még laboratóriumban is nehezen kivitelezhetĘ, igen jelentĘs a kéndioxid felesleg, melynek elnyeletése szükséges. Közepes termelés (49%) mellett, a kapott termék tisztasága csak 85%-os volt. SOCl2 piridin

OH O2N

O2N

'

O MeO

Cl O MeO

6

tBuNH2 CH2Cl2

NHtBu O2N

-40°C

O MeO

7

8 ciklohexén Pd/C / EtOH

NHtBu SO2

CuCl2

ClO2S O

NHtBu

+ N N

-25°C, 24h

NaNO2 cc HCl/AcOH

NHtBu H2N

O

O

MeO

MeO

MeO 10

5

9

Sikerült az alábbi melléktermékeket kipreparálnunk, melyek közül 83 szulfonsavklorid a végtermék jelentĘs szennyezését okozza: CONHtBu MeO

ClO2S

Cl

O S

MeO

CONHtBu

MeO

O

CO2H MeO

83

82

CONHtBu

84

¾Egy másik elképzelés szerint 3-metoxi-benzoesav klórszulfonálásával, majd a savamidcsoport kialakításával egyszerĦ módon juthatnánk az 5 vegyülethez. ClO2S MeO

COOH 85

ClO2S

MeO

COOH

MeO

CONHtBu 5

83

62

Az elsĘ lépésben azonban nem sikerült megfelelĘ szelektivitást elérni, a kapott keverék csak mintegy 40%-ban tartalmazta a szükséges 83 izomert, így ezt az utat elvetettük: SO2Cl

ClO2S + MeO

COOH MeO

COOH

83

86 4

¾Az irodalomból elĘállítása.98

ismeretes

:

a

COOH 31

4-klórszulfonil-3-metoxi-benzoilklorid

ClO2S

HO3S

HO3S HO

6

34

HO

COOH

MeO

COOH 33 sav

32

MeO

COCl 34

Méretnövelésre alkalmas új eljárásunkban99,2,i felhasználjuk a módszer alapelemeit, és több módosítással egy gazdaságosabb, környezetre kevésbé káros technológiát dolgoztunk ki. A kereskedelemben könnyen hozzáférhetĘ 31 3-hidroxi-benzoesav regioszelektív szulfonálásával jutottunk a szulfonsav származékhoz. Az eredeti eljárás szerint a szulfonálást óleumban végezték, helyette oldószerként és reagensként is 96%-os kénsavat használtunk. A terméket káliumsó formájában (32 K) izoláltuk, izomerszennyezés nélkül, mintegy 90%-os termeléssel. Az O-metilezési lépést az irodalmi példában 18-szoros feleslegben alkalmazott dimetilszulfáttal végezték, melyet 25%-os KOH-dal felváltva adagoltak a vizes reakcióelegybe. A fejlesztés során kidolgozott módszerünk szerint elkerültük a nagy metilezĘszer felesleget. Fázistranszfer katalizátort tartalmazó vizes oldatban 50°C-on metileztünk, 2,6 ekvivalens dimetilszulfátot és a KOH oldatot párhuzamosan adagoltuk, állandó pH kontroll mellett (11,5-12,5). Így 90% körüli termeléssel kaptuk meg káliumsó formájában 33 disavat. Az eredeti eljárásban a savklorid képzést oldószer nélkül hajtották végre, a káliumsót PCl5-dal kezelték és vízfürdĘn hevítették. Azt tapasztaltuk, hogy a foszforoxiklorid oldószerben (DMF-ban Vilsmeier-Haack reagensként) vagy anélkül, fĘként nagy méretben sokkal alkalmasabb reagens, a termelés itt is 90% feletti. A végsĘ amidálási lépés a 34 disavklorid karbonsavklorid és szulfonsavklorid csoportjai közti, t–butil-aminnal szembeni reaktivitás különbséget használja ki. A reakciót alacsony hĘmérsékleten végezve (-5 – -10°C) csak a reaktívabb benzoesav-klorid reagál a kívánt monoamidot szolgáltatva.2 Magasabb hĘmérsékleten viszont már a szulfonsav-klorid is reakcióba lép, 87 diamidot képezve. A reakcióút össztermelése közel 65%. A termék minĘsége

i

Lásd Hermecz I., Sántáné Csutor A., Gönczi Cs., Várkonyiné Schlovicskó E., Török Z., Morvai M., Szabó A., Simon K., Simon A., Havasi G. Gyógyszerfejlesztés: a kémia kihívása (Magy. Kém. Lapja 2003, 58, 161.) címĦ közlemény vonatkozó fejezeteit (4. Függelék)

63

minden további tisztítás nélkül is megfelelĘ a szintézis zárólépésében való felhasználásra.

OH 1. H2SO4

+

OMe

OH Me SO 2 4

90°C, 4h

KOH/H2O PTC pH>11, 50°C

2. KOH 82%

O

SO3- K

- + SO3 K

OH

O

31

92%

OH 32 K

O 33

OH

91% POCl3/DMF

SO2NHtBu OMe

SO2Cl

SO2Cl OMe

tBuNH2/CH2Cl2

OMe

tBuNH2/CH2Cl2 < -5°C

20°C

92%

O

NHtBu

O

Cl

O

34

87

NHtBu 5

3.4. SR121463, a szintézis zárólépése 3.4.1. SR121463 bázis elĘállítása Az SR121463 szintézis zárólépése megegyezik mindkét korábban ismertetett eljárásban, mind az eredeti Sanofi út (2.2.1. fejezet), mind az alternatív eljárás során (2.2.2. fejezet) a 4 oxindol származék acilezése történik 5 benzolszulfonil-kloriddal. O

O N

O

EtO O N H

NHtBu +

O

EtO O

ClO2S O

N

NHtBu

O S

MeO 4

N

5

O MeO SR121463

O

Mindkét esetben bázisként kálium-t-butilátot alkalmaznak, az oldószer tetrahidrofurán. Az alkalmazott körülmények meglehetĘsen szélsĘségesek, -60, illetve -78°C-on végzik a reakciót vízmentes körülmények között. A reakció hozama ugyan 83%-os volt, de a termék minĘsége csak többszöri átkristályosítás után volt megfelelĘ. Ezért az eljárást nem tartottuk méretnövelhetĘnek, ipari szintézisre alkalmasnak. Az általunk megvalósított módosított eljárásban100 THF helyett vízmentes dimetil-szulfoxidot használtunk oldószerként. A reakciót szobahĘmérsékleten végeztük, a terméket extrakció helyett vizes kicsapással kaptuk. Mind a termelés (~90%), mind a termék minĘsége (~95% hatóanyag tartalom) jobb volt, mint az irodalmi eljárásokban. Ez elkerülhetĘvé tette a további tisztítási lépéseket. A jó eredmények ellenére az eljárás további fejlesztésre szorult, mert ipari méretekben a DMSO használatát korlátozzák.

64

Az SR121463 jelĦ vegyület hidrolízisre érzékeny, ennek ellenére elĘállítását megkíséreltük kétfázisú rendszerben, megfelelĘ fázistranszfer katalizátor jelenlétében végrehajtani. Az irodalomban találhatók példák101,102 indolszármazékok fázistranszfer reakcióban történĘ N-acilezésére, azonban az ennél gyengébb nukleofil 2-oxindolok acilezésére ezek nem adnak támpontot. Azt tapasztaltuk, hogy a csak gyengén savas karakterĦ 4 indolinon származék (U44) savamid nitrogénje szulfonilezhetĘ az 5 szulfokloriddal úgy, hogy a két anyag vízzel nem elegyedĘ szerves oldószerrel készült oldatához megfelelĘ fázistranszfer katalizátort, leginkább kvaterner ammóniumsókat adunk, és erĘs kevertetés közben koncentrált lúg (4 ekvivalens NaOH vagy KOH 20-50 %-os vizes oldata) oldatát adagoljuk hozzá, szobahĘmérsékleten.103 Ezzel az eljárással elkerülhetĘvé vált a fémhidrid vagy alkoholát jellegĦ bázisok és az iparban nem kívánatos oldószerek (DMSO, THF) alkalmazása, nincs szükség a vízmentes körülmények biztosítására. A termék a fázisok elválasztása után könnyen kipreparálható, mennyisége és minĘsége azonos az elĘzĘ eljárásban elértekkel.

3.4.2. Sókiválasztás Az SR121463 jelĦ molekulára is jellemzĘ a nagy móltömeg és a hidrofóbicitás, ami következménye a gyenge vízoldékonyság. Az élĘ szervezetben a kívánt biológiai hatás kifejtéséhez viszont szükséges a megfelelĘ oldhatóság biztosítása. Ez elĘsegíthetĘ azzal, ha a gyógyszerkészítmény a hatóanyagot valamilyen alkalmas sója formájában tartalmazza. A sókkal szembeni elvárás az, hogy vízoldhatóságuk javuljon, ne legyenek toxikusak, stabil, kristályos, polimorfiára nem hajlamos vegyületeket alkossanak, amelyek hosszabb idĘn át tárolva és a formulázás körülményei között is állandóak. A legalkalmasabb só meghatározásához akár 10-15 só elĘállítása is szükséges lehet, melyek részletes fiziko-kémiai vizsgálata után történik a végsĘ kiválasztás. A meghatározott minĘségĦ és összetételĦ só elĘállítására, amely biztosítja az állandó fizikai tulajdonságokat és oldódási kinetikát egy reprodukálható, szabályozott kristályosítási eljárás kidolgozása szükséges, amit a polimorfia vizsgálatokkal együtt a Kristályosítási Laboratórium végez. Az elĘállított sókat a 10. táblázat tartalmazza: 10. táblázat

Só

Op. °C

Forma

Oldhatóság vízben mg/g

maleát

amorf kristály

184-185

0,5

fumarát

amorf kristály

182-183

0,05

foszfát monohidrát

kristály

164,5

0,2

szulfát

amorf

hidroklorid

amorf

etilszulfonát

amorf

etándiszulfonát

amorf

izetionát

higroszkópos

citrát

keverék

formiát

nincs sóképzés

bázis

217-218

65

<0,05

A három kristályos formából a foszfát monohidrát került kiválasztásra. A sóképzéshez az acilezési reakcióban nyert nyers bázis minden további tisztítás nélkül felhasználható, belĘle kiváló termeléssel tudtuk elĘállítani a sót. Szükség esetén a sóból ammónium-hidroxiddal szabadítható fel ismét a bázis, már jó minĘségben. Ez tehát egy jó megoldást biztosít a bázis tisztítására is.

66

3.5. A kísérletek értékelése, eljárások összehasonlítása Az SR121463 jelĦ molekula szintézisére az általunk kidolgozott eljáráson kívül két, az irodalmi részben bemutatott független út ismeretes. Ebben a fejezetben a három módszert hasonlítom össze, kiemelve saját eljárásunk elĘnyeit. Mindegyik eljárás egy konvergens szintézist valósít meg, de a terméket eredményezĘ végsĘ acilezési lépés két kulcsintermedierét eltérĘ úton állítja elĘ. Az alkalmazott fĘbb körülményeket és termeléseket a reakciósémán tüntettem fel. A saját reakciósorban az egyes lépésekben elért legmagasabb termelést vettem figyelebe. A-1 J. Org. Chem. 2001, 66(11) 3653

Chinoin eljárás

B-1

C-1 Sanofi FelfedezĘ kutatás

U 21

HO

HO

COOH

H2SO4+3% SO3

96 % H2SO4 KOH

79%

82 % O

+

O

HO

K O

S

S

O

O

HO

HO

KOH Dimetilszulfát Víz

COOH

44%

O

COOH

SOCl2/py t-Butilamin

92 %

S

95%

O2N

U 23

O

MeO PCl5 80°C Átkrist. CCl4

COOH

MeO

CONHtBu

MeO

COOH

POCl3 DMF 40°C

96 %

O

Cl

MeO

O

+

K O

S

O2N

U 22 COOH

KOH Dimetil szulfát TEBA Víz

O

+

K O

COOH

Pd/C Ciklohexén Etanol

91 %

98%

O

Cl

S

S

H2N

U 24

O

O

MeO

t-Butilamin Trietilamin Diklórmetán -78°C

MeO

COCl

75%

t-Butilamin Diklórmetán -10°C

krom.

92 %

HONO CuCl2/SO2

O

Cl

S

MeO

CONHtBu

51% Hatóanyag tart.: 85%

U 25

O

6 term.: 25%

MeO

COCl

CONHtBu

6 term.: 63%

6 term.:40%

A C-1 eljárás kiindulási anyag drága, bár az elsĘ két lépés hozama jó, a klórszulfonil csoport bevitel nem ipari eljárás az alkalmazott körülmények miatt. Az U25-höz vezetĘ A-1 és B-1 út hasonló lépéseket tartalmaz. Saját eljárásunkban mind a metilezést, mind a t-butilamino csoport szelektív bevitelét 90% fölötti termeléssel végeztük.

67

A-2 J. Org. Chem. 2001, 66(11) 3653

Chinoin eljárás

B-2

Sanofi FelfedezĘ kutatás

C-2

EtO NH2 1. PhCHO/EtOH 2. NaBH4/MeOH 97%

O

OH CH3

HO

EtO

OMe

Br

U12

chrom.

N

EtO

EtO

O

N

+

Rh2(OAc)4/CH2Cl2

Ph

88%

74% i-Bu-klórformát ET3N/THF

O O

N H O

O

Metil akrilát KOtBu/DMSO

Br Br

EtO N N H H 1. n-BuLi/THF ET3N/THF, -70°C 2. Tetralin, 180°C

U 35 N H

90% flashkrom.

O

EtO

Etilén glikol pTsOH Toluol

O

O

70% 87%

O

EtO

O

O

N

PPTS Acetone/water

NaBH4 Triklórecetsav Diklórmetán

90%

O

54% 70%

O

OH

O

EtO

EtO O

N H 1. p-Toluolszulfonilklorid Piridin 2. Morfolin EtOH

Ph H

EtO

O

EtO

O N

U 44 SR121960

N H H N

O

Cl

O

90%

S

86%

O NHtBu

O H O

O

O

N NHtBu

MeO

O S

O

O

O

O

O

EtO O

NHtBu

O

KOtBu/THF -78°C

O

NHtBu

MeO

KOtBu/THF -60°C

O

O S

83%

S O

N

O

EtO

O Cl

N H

Morfolin Acetonitril

O

N

83%

SR121463

N H

MeO

85%

H3PO4 96% EtOH

82% O N

O

EtO O N

NHtBu

O S O

O

MeO

OH HO P O OH

H2O

SR121463B

6 25%

OTs

O

Cl

EtO

O

N H

Ph Li/NH3 -78°C

90%

EtO

KOtBu DMSO

MeO

O

p-Toluolszulfonilklorid Piridin

O

O

70%

N H

N

O

EtO

Ph

O

90%

OH N

OH

O

EtO U 42 SR121913

O

90%

Zn(BH4)2, TMSCl CH2Cl2/Et2O

U 41 N H

Ph

2-Cl-Et-morfolin NaH Toluol

O

EtO

NaH, DME

L-Selectride/THF -78°C

O

65% O

Ph

N

53%

U 15 O

N

NaOOC

EtO

etilén glikol PPTS, HC(OEt)3

87% O O

U14 H2/Pd/C EtOH

EtO

N NH2 x HCl H

NO2

Br Br

O

N

1. Etilénglikol pTsOH Diklóretán 2. NaOH/EtOH

COOH

O

N

EtO

83%

EtO

NBS/CCl4

chrom.

EtO

EtOOC

NO2 1. NaOMe, (COOEt)2 2. H2O2 tBuOMe

Ph

84%

37%

U13

Br

85% O

NaNO2/HCl SnCl2/H2O

CH3

OH

O

PCC/Al2O3 EtOAc

NH2

96%

+

N

N KOH/CH3CN

Et2SO4, K2CO3 PTC, EtOH

Ti(iPrO)4 EtMgBr

Ph

93%

EtOOC

EtO

NO2

NH 1. Diketén Et3N/THF 2. MeSO2N3 Et3N/THF

6 18% (bázis)

68

6 5%

N

Az U44 elĘállítása során az elsĘ közös intermedier az U41 dioxolán, illetve az A-2 eljárásban ennek N-benzilezett származéka, mely elĘállítása teljesen eltérĘ stratégia szerint történik. A-2 szerint mezil-aziddal végzett diazotranszfer reakció, és az azt követĘ gyĦrĦzárás vezet az indolinonhoz, melynek fokozott veszélyességét a szerzĘk is kiemelik. A-2 és B-2 5-etoxi-indolinon származékok C-3 alkilezési reakciójában építi ki a spirociklust. C-2 a spiro-ciklohexil-dioxolánt már tartalmazó fenil-hidrazin származékot zárja gyĦrĦbe Fischer féle indolszintézist alkalmazva, gyenge termeléssel. Az eljárás az extrém körülmények (BuLi, -70 – 180°C hĘmérséklet tartomány) miatt nem méretnövelhetĘ. Saját eljárásunkban egy hatékony one-pot módszerrel állítottuk elĘ ezt a spirovegyületet. Lényeges eltérés A-2 esetben a spiro-ciklohexil csoport megfelelĘ térszerkezetének kialakítása, amit az N-benzil védĘcsoportot tartalmazó spiroketon regioszelektív redukciójával valósítottak meg. Az alkalmazott eljárás azonban ipari méretben nem használható. MegjegyzendĘ, hogy a védĘcsoportot csak cseppfolyós ammóniában fém lítiumot alkalmazva tudták eltávolítani. B-2 és C-2 eljárás a dioxolán gyĦrĦ reduktív felnyitásával jut a szükséges izomerhez. Az irodalmi eljárást számos kromatográfiás tisztítást tartalmaz és csak mmólos méretben alkalmazták. A Sanofi FelfedezĘ kutatás a terméket már néhány 10 g-ban is elĘállította. Az általunk kidolgozott módszerrel viszont már több 10 kg-os méretben készül a hatóanyag.

69

4. A kísérletek részletes leírása Az elĘállított vegyületek olvadáspontját Büchi 535 kapilláris olvadáspontmérĘ készülékkel nyitott kapillárisban határoztuk meg. Az elemanalízist Carlo Erba Mod 1106 Analyser mĦszerrel végeztük. Az IR spektrumok felvételére Bruker IFS-28 4000-400 cm-1 és ReactIR-1000 (Mettler-Toledo) spektrométereket használtunk. 1 13 Az H és C NMR spektrumok mérése Bruker DRX-400 spektrométeren történt, belsĘ standardnak TMS-t alkalmazva DMSO-d6-ban, illetve CDCl3-ban. Az U35 képzĘdés HPLC-s vizsgálatát Hitachi LaChrom készüléken (Merck) végeztük, Chromolith C18 oszlopon (Merck, 100 mm x 4,6 mm), gradiens módszerrel. A eluens: 10 mM NaH2PO4, 5% acetonitril; B eluens: MeOH. Áramlási sebesség 1mlmin-1. Detektálás 206 nm-en. Az U42 termékösszetételének (cisz-transz arány) HPLC-s meghatározására Waters Maxima 820 HPLC rendszert alkalmaztunk, Inertsil ODS-2 C18, 5Pm oszlopon (250 x 4,6 mm). Eluens: 25mM NaH2PO4·2H2O : CH3CN pH=3,0. Áramlási sebesség 1mlmin-1. Detektálás 212 nm-en.

4.1. U15 és intermedierei 4.1.1. U15 elĘállítása 2-nitro-fenilecetsavon át U12, 3-Metil-4-nitro-fenol (52) 30 ml lehĦtött ecetsavhoz jeges hĦtés és kevertetés közben hozzáadunk 2 ml 98%-os kénsavat és 10,8 g (100mmól) m-krezolt. Ehhez az oldathoz csepegtetjük 7 g (100 mmól) nátrium-nitrit 12 ml vízzel készült oldatát, a hĘmérsékletet 6-8°C között tartva. A keletkezett sĦrĦ sötétbarna szuszpenzióhoz lassan 100 ml vizet adunk és egy óra kevertetés után a kivált nitrozo vegyületet kiszĦrjük. A nuccsnedves anyagot kis részletekben 10 ml 60%-os salétromsav 30 ml vízzel készült, 45°C-ra melegített oldatához adjuk és további 1 órát ezen a hĘmérsékleten kevertetjük a gázfejlĘdés megszĦntéig. A reakcióelegyet lehĦtjük, a nyersterméket kiszĦrjük, vízzel mossuk, majd 100 ml 8%-os nátriumhidrogénkarbonát oldatba adagoljuk. 65-70°C-ra melegítve oldódik, aktív szénnel derítjük. SzĦrés után 37%-os sósavval az oldat pH-ját 7,5-8 közé állítjuk. A kivált terméket szĦrjük, vízzel mossuk. 11,12 g (73%) 3-metil-4-nitro-fenolt kapunk. Op.: 126-127°C. Elemanal.: Számított C7H7NO3-ra (M=153,14) C, 54,90; H, 4,61; N, 9,15. Talált: C, 54,78; H, 4,69; N, 9,11. IR (KBr) Q (cm-1) 3302, 3090, 2987, 2932, 2852, 1607, 1588, 1510, 1316, 861, 839. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 2,49 (3H, s), 6,77 (2H, m), 7,97 (1H, m), 10,77 (1H, br s). U13, 5-Etoxi-2-nitro-toluol (53) 10,18 g (66 mmól) 3-metil-4-nitro-fenolt (U12) 66 ml absz. etanolban oldunk, hozzáadunk 10,59 g (78 mmól) kálium-karbonátot és 0,22 g tetrabutil-ammóniumbromidot. Ebbe az elegybe négy részletben becsepegtetünk összesen 15,7 g (99 mmól) dietil-szulfátot, az egyes adagok közt a reakcióelegyet 30-30 percig reflux hĘmérsékleten kevertetjük. A kapott sĦrĦ szuszpenziót további két órán át

70

refluxáltatjuk, lehĦtjük, majd 115 ml vízbe öntjük. A kivált terméket szĦrjük, vízzel semlegesre mossuk. 11,7 g (98%) 5-etoxi-2-nitro-toluolhoz jutunk. Op.: 51°C. Elemanal.: Számított C9H11NO3-ra (M=181,19) C, 59,66; H, 6,12; N, 7,73. Talált: C, 59,60; H, 6,34; N, 7,69. IR (KBr) Q (cm-1) 3115, 3071, 2985, 2939, 2895, 1611, 1587, 1508, 1334, 1264, 1037, 864, 818. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,34 (3H, t J=7,0 Hz), 2,54 (3H, s), 4,14 (2H, q), 6,95 (1H, dd), 7,01 (1H, d, J=2,8 Hz), 8,04 (1H, d, J=9,1 Hz). U14, 5-Etoxi-2-nitrofenil-ecetsav (54) 9,74 g (51 mmól) 5-etoxi-2-nitro-toluol (U13) 70 ml t-butil-metil-éter és 5 ml metanol elegyével készült oldatába kevertetés és külsĘ jeges hĦtés közben beleszórunk 4,2 g (78 mmól) nátrium-metilátot. Ezután becsepegtetünk 11,36 g (78 mmól) dietiloxalátot 1 óra alatt. A reakcióelegyet 4,5 órán át reflux hĘmérsékleten, majd 55 ml vizet hozzáadva további 2 órán át szobahĘmérsékleten kevertetjük. A hidrolízis után a fázisokat elválasztjuk, a vizes részt perlittel derítjük és t-butil-metil-éterrel mossuk. A vizes fázist lehĦtjük, majd kevertetés közben 7,3 ml 30%-os hidrogén-peroxidot csepegtetünk hozzá 25-30°C-on. 2 óra kevertetés után a reakcióelegy pH-ját 7-8 közé állítjuk 2 N sósav hozzáadásával, majd aktív szénnel derítjük, szĦrjük. A szĦrletet 25 ml 1 N sósavba öntjük külsĘ jeges hĦtés mellett és 1,5 órán át kevertetjük. A kivált terméket kiszĦrjük, vízzel kloridion-mentesre mossuk. 10,25 g (87,9%) 5-etoxi-2-nitrofenil-ecetsavat kapunk. Op.: 152°C. Elemanal.: Számított C10H11NO5-re (M=225,20) C, 53,33; H, 4,92; N, 6,22. Talált: C, 53,42; H, 4,97; N, 6,41. IR (KBr) Q (cm-1) 3515-2454, 1718, 1617, 1578, 1508, 1340, 1235, 1084, 865, 820. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,35 (3H, t, J=7,2 Hz), 3,98 (2H, s), 4,16 (2H, q), 7,05 (1H, dd), 7,09 (1H, d, J=2,8 Hz), 8,13 (1H, d, J=9,2 Hz), 12,47 (1H, br s). U15, 5-Etoxi-indolin-2-on (50) 10,13g (45 mmól) nyers 5-etoxi-2-nitro-fenil-ecetsavat (U14) átkristályosítunk 10 ml forró ecetsavból, lehĦtjük, szĦrjük. A nuccsnedves kristályos anyagot 35 ml ecetsavban oldjuk, 2,26 g 10%-os csontszenes palládium katalizátort adunk hozzá. Az elegyet 90°C-on kevertetjük és beadagolunk 6 ml hangyasavat cseppenként. További 1 óra kevertetés után a katalizátort kiszĦrjük, ecetsavval mossuk. A szĦrletet vákuumban beszĦkítjük, a maradék kristályos masszát szĦrjük, vízzel mossuk. Így 5,68 g (71%) 5-etoxi-indolin-2-onhoz jutunk. Op.: 160-161°C Elemanal.: Számított C10H11NO2-re (M=177,20) C, 67,78; H, 6,26; N, 7,90. Talált: C, 68,04; H, 6,38; N, 8,04. IR (KBr) Q (cm-1) 3158, 3056, 2979, 2933, 2882, 1692, 1641, 1603, 1499, 1225, 1045. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,28 (3H, t, J=6,9 Hz), 3,42 (2H, s), 3,94 (2H, q), 6,69 (1H, dd, J=8,5 Hz), 6,72 (1H, dd), 6,84 (1H, d, J=2,3 Hz), 10,16 (1H, s). One-pot eljárás 6.89 g (45 mmól) 3-metil-4-nitro-fenolt (U12) oldunk 75 ml t-butil-metiléterben, hozzáadunk 7,47 g (54 mmól) kálium-karbonátot és 0,36 g (1 mmól) tetrabutilammónium-bromidot. A kevertetett szuszpenzióba 10 perc alatt becsepegtetünk 6,48 ml (49 mmól) dietil-szulfátot. Tíz órán át reflux hĘmérsékleten kevertetjük, majd a szervetlen sókat kiszĦrjük. A szĦrlethez 3,89 g (72 mmól) nátrium-metilátot és 4,5 ml metanolt adunk, majd hĦtés és kevertetés közben becsepegtetünk 9,54 ml (115 mmól) dietil-oxalátot. 5,5 óra forralás után a reakcióelegyet lehĦtjük, 6,5 ml vizet adunk hozzá

71

és 1 órát kevertetjük. Az oldószert kidesztilláljuk, a maradékhoz 13 ml 15%-os hidrogénperoxid oldatot csepegtetünk. SzobahĘmérsékleten kevertetjük 3 órát, perlittel derítjük. A szĦrletet 11,6 ml 37%-os sósav, 4 ml víz és 4,5 ml metanol elegyébe öntjük, a kivált 54 fenilecetsav származékot szĦrjük, a nuccsnedves anyagot egyszeres mennyiségĦ 50%-os ecetsavból átkristályosítjuk. Nedvesen oldjuk 25 ml jégecetben, 1,5 g 10%-os csontszenes palládiumot adunk hozzá. 90°C-os vízfürdĘn kevertetve 4,7 ml 85%-os hangyasavat csepegtetünk az elegybe, majd további egy órát kevertetjük ezen a hĘfokon. A katalizátort kiszĦrjük, a szĦrletet felére beszĦkítjük, a terméket víz hozzáadásával kicsapjuk, majd szĦrjük. 4,57 g (57,3%) 5-etoxi-indolin-2-ont kapunk. Op.: 160-161°C.

4.1.2. U15 szintézis izatin intermedieren keresztül N-(4-etoxifenil)-2-(hidroxiimino)acetamid (55) Egy 4-literes keverĘs, hĦtĘvel, hĘmérĘvel, csepegtetĘtölcsérrel ellátott Sovirel készülékbe bemérünk 102,9 g (0,75 mól) p-fenetidint és 1500 ml vizet. Kevertetés közben hozzáadunk 21 ml (0,38 mól) cc. kénsavat, majd 10 perc múlva 480 g (3,38 mól) nátrium-szulfátot. A reakcióelegyet 65°C-ra melegítjük és 65-70°C között tartva 220 perc alatt becsepegtetjük 247,7 g (1,5 mól) klorálhidrát és 123,1 g (0,75 mól) hidroxilamin-szulfát 600 ml vízzel elĘre elkészített oldatát. További 1 óra kevertetés után szobahĘfokra hĦtjük, a kivált terméket kiszĦrjük, vízzel és 96%-os etanollal mossuk, 40-50°C-on vákuumban szárítjuk. 129,21 g terméket kapunk. (83%), Op.: 207208°C. Elemanal.: Számított C10H12N2O3-ra (M=208,21) C, 57,69; H, 5,81; N, 13,45. Talált: C, 57,54; H, 5,73; N, 13,57. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,30 (3H, t), 3,98 (2H, q, J=7,0 Hz), 6,88 (2H, d, J=8,8 Hz), 7,58 (2H, d, J=8,8 Hz), 7,63 (1H, s), 10,04 (1H, br s), 12,09 (1H, br s). 5-Etoxi-izatin (56) 320 ml metánszulfonsavat kevertetünk 70-75°C-os vízfürdĘn, 35 perc alatt kis részletekben beadagolunk 93,70 g (0,45 mól) 55 hidroxiiminovegyületet olyan ütemben, hogy a reakcióelegy hĘmérséklete 75°C alatt maradjon. 2,5 óra kevertetés után lehĦtjük és az elegyet 1800 ml jeges vízbe öntjük. 1 órát kevertetjük, a kivált izatint szĦrjük, vízzel savmentesre mossuk. 73,31 g nyersterméket kapunk (Op.: 171-176°C), ami ~10% izatin-oxim szennyezést tartalmaz. Ennek eltávolítására az anyagot 450 ml 5%-os nátrium-hidroxid oldatban oldjuk, 25 ml jégecetet hozzáadva semlegesítjük. A keletkezĘ barna, fĘként az oximot tartalmazó csapadékot kiszĦrjük. A szĦrletet cc sósavval erĘsen megsavanyítjuk, az izatin vöröses csapadék formájában kiválik. SzĦrjük, vízzel mossuk. 51,69 g (70,8%) 5-etoxi-izatint kapunk. Op.: 182-185°C. Elemanal.: Számított C10H9NO3-ra (M=191,18) C, 62,82; H, 4,74; N, 7,33. Talált: C, 62,95; H, 4,48; N, 7,57. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,29 (3H, t, J=6,8 Hz), 3,98 (2H, q, J=6,8 Hz), 6,81 (1H, d, J=8,4 Hz), 7,01 (1H, d, J=1,8 Hz), 7,14 (1H, dd, 1,8; 8,4 Hz), 10,82 (1H, br s). 5-Etoxi-izatin-3-hidrazon (57) 10,71 g (0,056 mól) 56 5-etoxi-izatin-t 12,5 ml DMF-ben szuszpendálunk és 4,1 ml (0,085 mól) hidrazin-hidrátot (98%-os) adunk hozzá keverés közben. ErĘs melegedés közben az anyag feloldódik. 60oC-on tartjuk 5-10 percig, sárga kristálykiválás indul meg.54 ml forró vizet adunk hozzá, a kivált kristályokat lehĦlés után szĦrjük, hideg

72

metanollal mossuk, szárítjuk. 9,85 g (85,7%) 57 izatin-hidrazont nyerünk. Op.:203205°C. Elemanal.: Számított C10H11N3O2-ra (M=205,21) C, 58,53; H, 5,40; N, 20,48. Talált: C, 58,75; H, 5,48; N, 20,58. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,30 (3H, t, J=7,0 Hz), 3,98 (2H, q, J=7,0 Hz), 6,75 (2H, m), 6,91 (4H, d, J=2,0 Hz), 9,54 (1H, br d, 14,4 Hz), 10,49 (1H, br s), 10,56 (1H, br d, 14,4 Hz), . U15, 5-Etoxi-indolin-2-on (50) 13,0 g (0,063 mól) 57 hidrazont oldunk 63 ml absz alkoholban (CaH2-en szárított). 15.9 g (0,14 mól) kálium-t butilátot adunk a reakcióelegyhez, majd 20 percig forraljuk. Vákuumban szárazra pároljuk. A maradékot 30 ml vízben felvesszük és 100 ml 2 M sósavval a pH-t 3-ra állítjuk. A kivált terméket szĦrjük, vízzel mossuk, szárítjuk. 10,3 g 150-157oC-on olvadó nyersterméket nyerünk. Etil-acetátból átkristályosítva 7,5 g (64,7%) 5-etoxi-indolin-2-ont kapunk. Op.: 162-163oC.

4.2. U35 és intermedierei 4.2.1. U35 szintézis THP védĘcsoport alkalmazásával U31, 1-(2’-Tetrahidropiranil)-5-etoxi-1,2-dihidro-indol-2-on (61a) 21,5 g (120 mmól) 5-etoxi-indolinont (U15), 33 ml (330 mmól) 3,4-dihidro-2H-piránt és 1,2 g p-toluol-szulfonsavat 400 ml diklór-metánban oldunk. 48 órán át szobahĘfokon tartjuk, majd 8%-os nátrium-hidrogén-karbonáttal kirázzuk. A szerves fázist nátriumszulfáton szárítjuk, vákuumban bepároljuk. Az olajos maradékot petroléter alatt kristályosítjuk. A terméket kiszĦrve 28,8 g (92%) 1-(2’-tetrahidropiranil)-5-etoxi-1,2dihidro-indol-2-ont kapunk. Op.: 104-106°C. Elemanal.: Számított C15H19NO3-ra (M=261,32) C, 68,94; H, 7,33; N, 5,36. Talált: C, 69,17; H, 7,54; N, 5,25. IR (KBr) Q (cm-1) 3064, 3042, 2980, 2953, 2937, 2870, 1708, 1600, 1494, 1287, 1085. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3) G (ppm) 1,39 (3H, t, J=6,9 Hz), 1,56, 1,78 (4H, m), 2,00 (1H, m), 12,20 (1H, m), 3,50 (2H, s), 3,67 (1H, dt, J=11,5; 11,5; 2,3 Hz), 3,98 (2H, q), 4,15 (1H, m), 5,55 (1H, dd, J=11,2; 2,5), 6,76 (1H, dd), 6,83 (1H, d, J=2,5 Hz), 7,19 (1H, d, J=8,5 Hz). U32, Dietil 1-(2’-tetrahidropiranil)-5-etoxi-indol-2-on-3,3-bisz(3-propanoát) (62a) 13,0 g (50 mmól) 61a tetrahidropiranil-indolinont és 0,4 g (5 mmól) nátrium-etilátot 150 ml toluolban kevertetve oldunk. Cseppenként 10 ml (100 mmól) etil-akrilátot adunk az elegyhez olyan ütemben, hogy a hĘmérséklet 20-30°C között maradjon. Egy óra kevertetés után az elegyet 8%-os nátrium-hidrogén-karbonát oldattal összerázzuk, a fázisokat elválasztjuk, a szerves részt aktív szénnel derítjük, nátrium-szulfáton szárítjuk, vákuumban bepároljuk. A bepárlási maradék olaj, amit petroléter alatt kristályosítunk. A terméket kiszĦrjük, így 18,3 g (80%) dietil-1-(2’-tetrahidropiranil)-5-etoxi-indol-2on-3,3-bisz(3-propanoát)-hoz jutunk. Op.: 85-87°C. Elemanal.: Számított C25H35NO7-ra (M=461,55) C, 65,06; H, 7,64; N, 3,03. Talált: C, 65,13; H, 7,89; N, 2,86. IR (KBr) Q (cm-1) 3064, 2984, 2939, 2850, 1741, 1707, 1602, 1494, 1283, 1183, 1043. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3) G (ppm) 1,16, 1,17 (6H, t, J=6,9 Hz), 1,41 (3H, t, J=6,9 Hz), 1,55-1,76 (4H, m), 1,77-1,91 (2H, m), 1,94-2,06 (2H, m), 2,06-2,16 (3H, m),

73

2,16-2,26 (3H, m), 3,65 (1H, dt, J=11,5; 11,5; 2,3 Hz), 4,00 (6H, m), 4,15 (1H, m), 5,51 (1H, dd, J=11,2; 2,5), 6,74 (1H, d, J=2,5 Hz), 6,77 (1H, dd), 7,22 (1H, d, J=8,5 Hz). U35, Spiro[(4-ciklohexanon)-1,3’-(5’-etoxi-[3H]indol)]-2’[1’H]-on (35) 28.0 g (60 mmól) 62a N-tetrahidropiranil-diészter (U32), 9,05 g (140 mmól) nátriumetilát és 0,94 g tetrabutil-ammónium-bromid 200 ml toluollal készült oldatát 4 órán át 55°C-on kevertetjük. LehĦlés után az elegyet vízzel extraháljuk, a vizes fázisba átkerült terméket toluolba visszarázzuk. Az egyesített szerves fázist 1 M sósavval mossuk, aktív szénnel derítjük, vákuumban szárazra pároljuk. A szilárd maradék a „ketoészter”, amit 100 ml ecetsavban oldunk, 26 ml 5 N kénsavat csurgatunk hozzá és 4 órát reflux hĘmérsékleten kevertetünk. Aktív szénnel derítjük, majd 150 ml jeges vízbe öntjük. Toluollal extraháljuk, a szerves fázis pH-ját kevertetés közben 6,5-re állítjuk 10%-os nátrium-hidroxid oldat adagolásával. A toluolos fázist 100 ml 20%-os nátriumbiszulfit oldattal kevertetjük 1 órán át. A fázisokat elválasztjuk, a vizes rész derítjük, majd 20%os nátrium-hidroxid oldat hozzáadásával pH 9-ig lúgosítjuk. A kivált terméket szĦrjük, vízzel semlegesre mossuk. 7,9 g (50%) spiro[(4-ciklohexanon)-1,3’-(5’-etoxi[3H]indol)]-2’[1’H]-ont kapunk. Op.: 185-187°C. Elemanal.: Számított C15H17NO3-ra (M=259,30) C, 69,48; H, 6,61; N, 5,40. Talált: C, 69,38; H, 6,86; N, 5,22. IR (KBr) Q (cm-1) 3163, 3089, 3050, 2977, 2936, 2852, 1718, 1694, 1608, 1493, 1278, 1113, 866, 810. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3) G (ppm) 1,42 (3H, t, J=6,9 Hz), 2,18 (4H, m), 2,50 (2H, dt, J=15,4; 5,1; 5,1 Hz),3.17 (2H, ddd, J=15,4; 10,8; 6.1 Hz), 4,00 (2H, m), 6,78 (1H, dd), 6,84 (1H, d, J=2,3 Hz), 6,85 (1H, d, J=8,2 Hz), 8,14 (1H, br s). 13 C NMR (100 MHz, CDCl3) G (ppm) 14,8, 33,4, 36,8, 46,4, 64,1, 110,4, 111,1, 112,9, 133,3, 135,0, 155,2, 181,9, 210,7.

4.2.2. Monoészter elĘállítás Etil-5-etoxi-E-izatilidén-E-hidroxipropionát (66) 4,5 g (187 mmól) fém nátriumot 100 ml absz. etanollal reagáltatunk, az etilát oldatához kevertetés közben hozzáadunk 30,03 g (187 mmól) dietil-malonátot. 10 perc kevertetés után 7,86 g (50 mmól) U15 5-etoxi-indolinon 250 ml absz. etanollal készült oldatát csepegtetjük hozzá. 12 óra reflux után az etanolt kidesztilláljuk az elegybĘl, a maradékot 200 ml vízben oldjuk, kirázzuk dietil-éterrel. A szervetlen fázist cc. sósavval pH 1-ig savanyítjuk. A kivált sárga terméket szĦrjük, vízzel mossuk. 10,04 g (69%) etil5-etoxi-E-izatilidén-E-hidroxipropionátot kapunk. Op.: 148-152°C. Elemanal.: Számított C15H17NO5-re (M=291,35) C, 61,85; H, 5,88; N, 4,81. Talált C, 61,42; H, 5,22; N, 4,93. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6, 80 qC) G (ppm): 1,23 (3H, t, J=7,0 Hz), 1,33 (3H, t, J=7,0 Hz), 4,02 (2H, q, J=7,0 Hz), 4,04 (2H, br s), 4,16 (2H, q, J=7,0 Hz), 5,35 (1H, br), 6,71 (1H, dd, J=8,3 Hz, J=2,3 Hz), 6,83 (1H, d, J=8,3 Hz), 7,18 (1H, br), 10,33 (1H, br s). 5-Etoxi-indolin-2-on-3-propionsav (67) 10 g (34 mmól) 66 etil-5-etoxi-E-izatilidén-E-hidroxipropionát 300 ml ecetsavval és 3,5 ml cc kénsavval készült oldatát 5%-os palládium-szén katalizátor jelenlétében, légköri nyomáson hidrogénezünk. A hidrogénfelvétel megszĦnte után a katalizátort kiszĦrjük, a szĦrletet bepároljuk. Az olajos maradékot 50 ml vízzel 1 órán át forraljuk. LehĦtve a

74

termék kristályosodik. SzĦrés után 5,26 g (62%) 5-etoxi-indolin-2-on-3-propionsavat kapunk, melyet tisztítás nélkül felhasználunk a következĘ lépésben. Metil-5-etoxi-indolin-2-on-3-propionsav (68) 5,26 g (21 mmól) 67 5-etoxi-indolin-2-on-3-propionsav 250 ml metanolban készült oldatát kevertetés közben telítjük hidrogén-klorid gázzal. 4 órát kevertetjük szobahĘmérsékleten, majd aktív szénnel derítjük, szĦrjük. Az oldószert kidesztilláljuk, a maradékot n-hexán alatt kristályosítjuk. A terméket toluolból átkristályosítva 3,29 g (60%) metil-5-etoxi-indolin-2-on-3-propionsavat kapunk bézs kristály formájában. Op.: 112-113°C. Elemanal.: Számított C14H17NO4-re (M=263,30) C, 63,87; H, 6,51; N, 5,32. Talált C, 64,12; H, 6,37; N, 5,01. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3) G (ppm): 1,40 (3H, t, J=7,0 Hz), 2,19-2,55 (8H, m), 3,52 (1H, t, J=5,6 Hz), 3,64 (3H, s), 3,99 (2H, q, J=7,0 Hz), 6,74 (1H, dd, J=8,4 Hz, J=1,6 Hz), 6,81 (1H, d, J=8,4 Hz), 6,84 (1H, d, J=1,6 Hz), 8,98 (1H, br s).

4.2.3. Diészter elĘállítás 5-Etoxi-N-(terc-butoxikarbonil)indolin-2-on (61b) 17,72 g (10 mmól) U15 indolinon 750 ml THF-os oldatához kevertetés közben hozzáadunk 75,0 g (0,7 mól) nátrium-karbonátotot és 54,0 g (24,8 mmól) di-t-butildikarbonátot 250 ml THF-ban. 48 óra kevertetés után a szuszpenziót megszĦrjük, a szĦrletet bepároljuk. A maradékot n–hexánnal kezeljük, az oldhatatlan melléktermékeket kiszĦrjük, majd a termék is kiválik fehér kristályos anyag formájában. 10,71 g (38,6%) 5-etoxi-N-Boc-indolin-2-ont kapunk. Op.: 86-88°C. Elemanal.: Számított C15H19NO4-re (M=277,32) C, 64,97; H, 6,91; N, 5,05. Talált C, 64,32; H, 6,54; N, 5,28. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3) G (ppm): 1,41 (3H, t, J=7,0 Hz), 1,64 (9H, s), 3,62 (2H, s), 4,02 (2H, q, J=7,0 Hz), 6,81 (2H, m), 7,69 (1H, m). Dimetil 5-etoxi-N-(terc-butoxikarbonil)indolin-2-on-3,3-dipropionát (62b) 10,71 g (39 mmól) 61b N-Boc védett U15 indolinont szuszpendálunk 10 ml dimetilformamidban, kevertetés közben hozzáadunk 0,15 g kálium-t-butilátot. 20 perc alatt 6,65 g (78 mmól) metil-akrilátot csepegtetünk hozzá, míg a hĘmérséklet 57°C-ig emelkedik. Barna oldat keletkezik, melyet hagyunk lehĦlni. 30°C-on 0,08 ml 96%-os ecetsavat adunk hozzá. 10 perc kevertetés után 30 g jégre öntve megbontjuk az elegyet. Sárga olaj válik ki, ami lassan megszilárdul. A terméket kiszĦrjük, vízzel mossuk. 15,64 g (68%) metil 5-etoxi-N-Boc-indolin-2-on-3,3-dipropionátot kapunk. Op.: 73-74°C. Elemanal.: Számított C23H31NO8-re (M=449,51) C, 61,46; H, 6,95; N, 3,12. Talált C, 61,93; H, 6,45; N, 2,98. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3) G (ppm): 1,42 (3H, t, J=7,0 Hz), 1,64 (9H, s), 1,85-2,34 (8H, m), 3,57 (6H, s), 4,02 (2H, q, J=7,0 Hz), 6,71 (1H, d, J=2,6 Hz), 6,82 (1H, dd, J=8,8 Hz, J=2,6 Hz), 7,75 (1H, d, J=8,8 Hz). Dimetil-5-etoxi-indolin-2-on-3,3-dipropionát (69) 10 g (22 mmól) 62b N-Boc védett indolinon-dipropionsavészter 50 ml diklór-metánnal készült oldatán kevertetés közben hidrogén-klorid gázt buborékoltatunk át, míg az oldat színe zöldre változik. 3 óra kevertetés után a gázbevezetést megismételjük. 16 óra kevertetés után VRK segítségével ellenĘrizzük a reakció lefutását, szükség esetén további gázbevezetés lehet szükséges. A kiindulási anyag eltĦnése után az oldatot

75

derítjük, szĦrjük. Bepárlás után a maradék zöldes olajat n-hexán alatt kristályosítjuk. 6,78 g (87%) metil-5-etoxi-indolin-2-on-3,3-dipropionátot kapunk. Op.: 72-74°C. Elemanal.: Számított C18H23NO6-ra (M=349,39) C, 61,88; H, 6,64; N, 4,01. Talált C, 62,11; H, 6,34; N, 3,87. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3) G (ppm): 1,41 (3H, t, J=7,0 Hz), 1,87-2,31 (8H, m), 3,56 (6H, s), 3,99 (2H, q, J=7,0 Hz), 6,74 (1H, br), 6,75 (1H, dd, J=8,1 Hz, J=2,3 Hz), 6,83 (1H, [d, J=8,1 Hz), 8,67 (1H, br s).

4.2.4. Triészter elĘállítás és Dieckmann kondenzáció Trimetil 5-etoxi-1,2-dihidro-indol-2[1H]-on-N,3,3-trisz(3-propanoát) (64) 4,77 g (27 mmól) 5-etoxi-indolinont (U15) és 0,18 g (1,6 mmól) kálium-t-butilátot oldunk 10 ml dimetil-formamidban. Kevertetés közben 7,3 ml (81 mmól) metil-akrilátot csepegtetünk hozzá olyan ütemben, hogy a reakcióelegy hĘmérséklete 40-50°C között maradjon. További 30 percet kevertetjük 50°C-on, majd megbontjuk 20 ml 0,1 ml ecetsavat tartalmazó víz hozzáadásával. A kivált terméket kiszĦrjük, vízzel mossuk. Metanolból átkristályosítva 8,36 g (71%) trimetil-5-etoxi-1,2-dihidro-indol-2[1H]-onN,3,3-trisz(3-propanoát)-ot kapunk. Op.: 80-82°C. Elemanal.: Számított C22H29NO8-ra (M=435,48) C, 60,68; H, 6,71; N, 3,22. Talált C, 60,97; H, 6,52; N, 3,08. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm): 1.30 (3H, t, J=7,0 Hz), 1,64-2,13 (8H, m), 2,64 (2H, t, J=6,9 Hz), 3,46 (6H, s), 3,53 (3H, s), 3,90 (2H, t, J=6,9 Hz), 3,98 (2H, q, J=7,0 Hz), 6,84 (1H, dd, J=8,6 Hz, J=2,5 Hz), 6,97 (1H, d, J=2,5 Hz), 6,99 (1H, d, J=8,6 Hz). Metil-spiro[(4-ciklohexanon)-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol)]-2’[1’H]-on-3’-karboxilát (65) 17,2 g (40 mmól) 64 triészter 56 ml dimetil-szulfoxiddal készült oldatához kevertetés közben, 40°C-on 10,08 g (90 mmól) kálium-t-butilátot szórunk. Oldódás után a hĘmérsékletet 70°C-ra emeljük, és 2,5 órán át 80 mbar vákuumban kevertetjük. A keletkezĘ t-butanol kidesztillálása után a maradékot 400 ml 2 M sósavba öntjük, a kivált nyersterméket 1 óra kevertetés után kiszĦrjük, vízzel savmentesre mossuk. Absz. etanolból átkristályosítva 3,58 g (28%) metil-spiro[(4-ciklohexanon)-1,3’-(5’-etoxi)[3H]indol)]-2’[1’H]-on-3’-karboxilátot kapunk. Op.: 148-150°C. 1H NMR (400 MHz, DMSO–d6, 25 qC): G = 1,28 (3H, t, 3JH,H = 7,0 Hz), 1,73 (1H, m), 1,88 (1H, m), 2,30 (1H, d, 2JH,H = 15,8 Hz), 2,45 (1H, m), 2,47 (1H, d, 2JH,H = 15,8 Hz), 2,62 (1H, m), 3,68 (3H, s), 3,91 (2H, q, 3JH,H = 7,0 Hz), 6,69 (1H, d, 3JH,H = 1,9 Hz), 6,75, 6,78 (2H, m), 10,28 (1H, br s), 12,18 (1H, br s)

4.2.5. U35 spiroindolinon, one-pot eljárás 18,8 g (100 mmól) 5-etoxi-indolinont (U15) szuszpendálunk 50 ml dimetil-szulfoxidban és hozzáadunk 0,64 g (5,4 mmól) kálium-t-butilátot. A reakcióelegybe kevertetés közben becsepegtetünk 28,7 g (330 mmól) metil-akrilátot 1 óra alatt úgy, hogy a hĘmérséklet 45°C alatt maradjon. Egy óra kevertetés után a hĘmérsékletet 50°C-ra emeljük, és további 26,8 g (240 mmól) kálium-t-butilátot adunk a keverékhez. A reakcióelegyet 3 órán keresztül 70-75°C-on, csökkentett nyomáson (~80 mbar) kevertetjük, hogy a képzĘdĘ t-butanolt eltávolítsuk és a reakciót teljessé tegyük. Az elegyet 300 ml vízbe öntjük, aktív szénnel derítjük, majd 85°C-on 4 órát kevertetjük. A termék kiválik SzobahĘmérsékletre hĦtjük, 1 ml kloroformot adunk hozzá és további 76

1,5 órán át kevertetjük. A szuszpenziót szĦrjük, a terméket vízzel semlegesre mossuk. 18,5 g (67%) spiro[(4-ciklohexanon)-1,3’-(5’-etoxi-[3H]indol)]-2’[1’H]-ont kapunk. Op.: 182-185°C.

4.3. U44 és intermedierei, fĘ szennyezĘi 4.3.1. Dioxolán elĘállítása és reduktív gyĦrĦfelnyitási kísérletek U41, Dispiro[(1,3-dioxolán)-2,4’-ciklohexán-1’,3”-(5”-etoxi)-[3H]indol]-2”[1”H]-on (17) 5,19 (20 mmól) U35 spiroketon, 2,48 g (40 mmól) etilénglikol és 0,19 g (1 mmól) p-toluol-szulfonsav 50 ml diklór-etánnal készült oldatát 4 órán keresztül forraljuk egy vízleválasztó feltéttel ellátott lombikban. A reakcióelegyet aktív szénnel és Fullerfölddel derítjük, majd az oldószert csökkentett nyomáson lepároljuk. A maradékot 15 ml diizopropil-éterben szuszpendáljuk, szĦrjük, a fehér kristályos anyagot diizopropil-éterrel és 5%-os nátriumhidrogénkarbonát oldattal mossuk. 5,56 g (92%) dispiro[(1,3-dioxolán)-2,4’-ciklohexán-1’,3”-(5”-etoxi)-[3H]indol]-2”[1”H]-ont kapunk. Op.: 180-182°C. Elemanal.: Számított C17H21NO4-re (M=303,35) C, 67.31; H, 6,98; N, 4,62. Talált: C, 67,09; H, 7,10; N, 4,46. IR (KBr) Q (cm-1) 3177, 3083, 3048, 2958, 2945, 2880, 1697, 1596, 1483, 1205, 1114, 1086. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,29 (3H, t J=6,9 Hz), 1,74 (6H, m), 2,10 (2H, m), 3,92 (4H, m), 3,96 (2H, q), 6,73 (2H, m), 6,84 (1H, m), 10,16 (1H, br s). U42, Spiro[cisz-4-(E-hidroxietiloxi)ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]-2’[1’H]-on (18c) 1. eljárás 12,1 g (40 mmól) 17 dioxolánt (U41) 150 ml diklór-metánban oldunk. –5°C-on kevertetve 3,7 g (60 mmól) nátrium-ciano-borohidridet adunk hozzá. 80 perc alatt 17 g (120 mmól) bór-trifluorid dietil-éterát komplexet csepegtetünk a reakcióelegybe. Hagyjuk felmelegedni szobahĘmérsékletre és további 80 percen át kevertetjük. 50 ml 10%-os nátrium-hidroxid oldattal megbontjuk az elegyet, majd 30 perc kevertetés után az oldószert lepároljuk. A maradékhoz 50 ml 96%-os etanolt csepegtetünk és reflux hĘmérsékletre melegítjük. 1 óra forralás után az oldószert ledesztilláljuk, a maradékot diklór-metán és víz elegyében oldjuk, a vizes fázist diklór-metánnal extraháljuk, nátrium-szulfáton szárítjuk, vákuumban bepároljuk. A barna olajos maradékot 40 ml forró toluolban oldjuk, lehĦtve kristályosodik. A nyersterméket toluolból átkristályosítva 8,7 g (71%) spiro[cisz-4-(E-hidroxietiloxi)ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)[3H]indol]-2’[1’H]-onhoz jutunk. Op.: 119-123°C. (irodalmi op.: 125°C23) Elemanal.: Számított C17H23NO4-re (M=305,37) C, 66,86; H, 7,59; N, 4,59. Talált: C, 66,86; H, 7,51; N, 4,61. IR (KBr) Q (cm-1) 3338, 3214-2769, 1712, 1596, 1204, 1111, 1033. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,29 (3H, t J=7,0 Hz), 1,58 (2H, m), 1,72-1,87 (4H, m), 1,99 (2H, m), 3,46, 3,50, 3,51 (5H, m), 3,94 (2H, q), 4,58 (1H, t, J=5,3 Hz), 6,70 (2H, m), 6,94 (1H, m), 10,06 (1H, br s). 13 C NMR (100 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 14,9, 26,0, 30,4, 46,2, 60,8, 63,6, 69,4, 75,5, 109,5, 111,1, 112,7, 134,4, 136,7, 154,0, 181,2.

77

2. eljárás 12,1 g (40 mmól) 17 dioxolánt (U41) 120 ml diklór-metánban oldunk, 0,8 g benziltrietilammónium-kloridot és 4,5 g (120 mmól) szilárd nátrium-borohidridet adunk hozzá. 39,2 g (240 mmól) triklór-ecetsav 65 ml diklór-metánnal készült oldatát csepegtetjük az erĘsen kevertetett reakcióelegyhez szobahĘmérsékleten, 1 óra alatt. További 3 óra kevertetés után a reakcióelegyet 80 ml 10%-os nátrium-hidroxid oldattal megbontjuk, 30 perc kevertetés után az oldószert lepároljuk. A reakcióelegy feldolgozását és a termék kinyerését az 1. eljárás szerint végezzük. Toluolból átkristályosítva 8,3 g (68%) spiro[cisz-4-(E-hidroxietiloxi)-ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)[3H]indol]-2’[1’H]-ont kapunk. Op.: 122-124°C. 3. eljárás 40,4 g (133mmól) 17 dioxolánt (U41) 250 ml diklór-metánban szuszpendálunk. LehĦtjük 0°-ra és ezen a hĘmérsékleten kevertetve 275 ml (80 mmól) frissen készített cink-borohidrid 0,29 mólos diklór-metános oldatát, majd 43,5 ml (350 mmól) trimetilklórszilánt adunk hozzá cseppenként, végig argon atmoszférában dolgozva. A reakcióelegyet 16 órán át szobahĘfokon kevertetjük, majd 250 ml 1 M sósav és 250 ml etil-acetát hozzáadásával megbontjuk. A szerves fázist elválasztjuk, vízzel mossuk, magnézium-szulfáton szárítjuk. A bepárlás után kapott olajos maradékot dietil-éter alatt kristályosítjuk. A nyers hidroxi-etil vegyületet toluolból átkristályosítva 19,3 g (57%) spiro[cisz-4-(E-hidroxietiloxi)-ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]-2’[1’H]-ont eredményez. Op.: 125°C. Cinkborohidrid elĘállítás 8,25 g (22mmól) nátrium-borohidridet 270 ml dietil-éterben szuszpendálunk. Argon atmoszférában kevertetve 10,8 ml (90 mmól) cink-klorid éterát 2,2 M diklór-metános oldatát csepegtetjük hozzá. 18 óra kevertetés után az elegyet argon alatt megszĦrjük, a cink-borohidridet tartalmazó szĦrletet közvetlenül használjuk fel a redukcióhoz.

4.3.2. Tozilezés és U44 morfolino vegyület elĘállítása U43, Spiro[cisz-4-(E-toziloxietiloxi)ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]-2’[1’H]-on (19) 12,2 g (40 mmól) 18c hidroxi-etil vegyületet (U42) 80 ml piridinben oldunk. 0°C-on kevertetve, kis részletekben beadagolunk 11,44 g (60 mmól) p-toluolszulfonsavkloridot. 2 óra kevertetés után hagyjuk felmelegedni szobahĘmérsékletre és 300 ml vizet adunk hozzá. A kivált terméket 30 perc kevertetés után kiszĦrjük, vízzel mossuk. 17,9 g (97%) spiro[cisz-4-(E-toziloxietiloxi)ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]2’[1’H]-ont nyerünk. Op.: 150-152°C. Elemanal. Számított C24H29NO6S-re (M=459,56) C, 62,73; H, 6,36; N, 3,05, S, 6,98. Talált: C, 63,08; H, 6,37; N, 2,98, S, 6,94. IR (KBr) Q (cm-1) 3331-2798, 1697, 1597, 1495, 1484, 1353, 1182, 1119, 1013, 866, 799. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,29 (3H, t, J=6,9 Hz), 1,53 (2H, m), 1,73 (4H, m), 1,90 (2H, m), 2,42 (3H, s), 3,45 (1H, m), 3,61 (2H, m), 3,94 (2H, q), 4,13 (2H, m), 6,71 (2H, m), 6,92 (1H, m), 7,49 (2H, d, J=8,5 Hz), 7,82 (2H, d), 10,08 (1H, s).

78

U44, Spiro[cisz-4-[2-(4-morfolinil)etoxi]ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]2’[1’H]-on (4c) 1. eljárás 13,8 g (30 mmól) 19c tozil származékot (U43) 100 ml absz. etanolban oldunk, majd hozzámérünk 8,3 g (95 mmól) morfolint. A keveréket 4 órán át forraljuk, majd csökkentett nyomáson bepároljuk. A sárga olajos maradékot dietil-éterrel kezelve kristályosítjuk, a kivált anyagot szĦrjük, éterrel, majd vízzel mossuk. 9,8 g (87%) Elemanal. Számított C21H30N2O4-re (M=374,47) C, 67,35; H, 8,07; N, 7,48. Talált: C, 67,84; H, 8,06; N, 7,43. IR (KBr) Q (cm-1) 3164, 3078, 3042, 2949, 2934, 2919, 2852, 1695, 1599, 1484, 1204, 1057, 856, 796. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,29 (3H, t, J=6,9 Hz), 1,55 (2H, m), 1,79 (4H, m), 1,97 (2H, m), 2,43 (4H, m), 2,49 (2H, t), 3,50 (1H, m), 3,56 (6H, m), 3,95 (2H, q), 6,70 (2H, m), 6,95 (1H, m), 10,06 (1H, s). 2.eljárás 76,32 g (250 mmól) U42-t 200 ml piridinben oldunk, -2 – 0°C között kevertetve 5-8 gos részletekben 57,25 g (300 mmól) p-toluolszulfonsav-kloridot adagolunk hozzá. Az adagolás végére megindul a termék kiválása, az elegy 1,5 óra alatt besĦrĦsödik. További 1,5 órát kevertetjük szobahĘmérsékleten, a reakció végpontját VRK-val ellenĘrizzük. 600 ml vízre öntjük, a kivált anyagot 30 perc kevertetés után szĦrjük, vízzel alaposan mossuk. A nuccsnedves anyagot 375 ml absz. etanolban szuszpendáljuk és 71,75 ml (820 mmól) morfolint adunk hozzá. Az elegyet 1,5 óra forralás után vákuumban bepároljuk, a maradékot 300 ml víz és 50 ml etanol elegyében forrón derítjük. LehĦlés után a termék kristályosodik. SzĦrés és vizes mosás után 76,6 g (84%) spiro[cisz-4-[2(4-morfolinil)etoxi]ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]-2’[1’H]-ont kapunk. Op.: 140-142°C.

4.3.3. Transz izomerek (U42, U43, U44) elĘállítása Spiro[transz-4-(E-hidroxietiloxi)ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]-2’[1’H]-on (18t) 1,9 g (50 mmól) lítium-alumínium-hidridet szuszpendálunk 100 ml dietil-éterben végig nitrogén atmoszférát alkalmazva. –5°C-ra hĦtjük és tartva ezt a hĘmérsékletet becsepegtetjük 26,6 g (200 mmól) alumínium-klorid 100 ml dietil-éterben készült oldatát. 30 perc kevertetés után beadagoljuk 15,15 g (50 mmól) 17 dioxolán (U41) 100 ml diklór-metánnal készült oldatát. SzobahĘmérsékleten 1,5 órát kevertetjük, majd 100 ml 2 N kénsav hozzáadásával bontjuk meg a reakcióelegyet. A fázisokat elválasztjuk, a vizes részt etil-acetáttal extraháljuk. Az egyesített szerves fázist vízzel semlegesre mossuk, nátrium-szulfáton szárítjuk, vákuumban bepároljuk. Az olajos bepárlási maradék HPLC-s analízis alapján a cisz és transz izomerek 6 : 4 arányú keveréke. A transz vegyület kinyerését oszlopkromatográfiával végezzük, 600 g neutrális alumínium-oxiddal töltött oszlopon, eluensként kloroform – i-propanol 9 : 1 arányú elegyét használva választjuk el az izomereket. A transz izomert tartalmazó frakciók bepárlásával kapjuk a nyersterméket, amit etil-acetátból átkristályosítunk. 3,0 g (20%) spiro[transz-4-(E-hidroxietiloxi)ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]-2’[1’H]-ont kapunk Op.: 178-179°C. Elemanal.: Számított C17H23NO4-re (M=305,37) C, 66,86; H, 7,59; N, 4,59. Talált: C, 67,06; H, 7,55; N, 4,74.

79

IR (KBr) Q (cm-1) 3511, 3239, 3096, 3042, 2942, 2918, 2884, 2851, 1704, 1631, 1596, 1211, 1114, 1074, 1048. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,30 (3H, t J=6,9 Hz), 1,63 (6H, m), 2,09 (2H, m), 3,47-3,56 (5H, m), 3,96 (2H, q), 4,59 (1H, t, J=5,6 Hz), 6,75 (2H, m), 6,94 (1H, m), 10,16 (1H, s). 13 C NMR (100 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 14,9, 26,4, 30,0, 46,9, 60,9, 63,7, 69,4, 75,0, 109,7, 112,3, 112,4, 134,5, 136,5, 153,8, 181,2. Spiro[transz-4-(E-toziloxietiloxi)ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]-2’[1’H]-on (19t) 7,1 g (23 mmól) 18t transz-hidroxi-etiloxi származékot 30 ml piridinben oldunk. 0-5°C közötti hĘmérsékleten kevertetve beadagolunk 8,87 g (47 mmól) tozilkloridot. A keletkezĘ sárgásbarna szuszpenziót 3 órán át kevertetjük 5-10°C-on, majd 150 ml jeges vizet adunk hozzá. A termék olajos formában válik ki, ami szobahĘmérsékleten kevertetve megszilárdul. SzĦrjük, vízzel mossuk. A nyers tozilvegyületet etil-acetátból átkristályosítjuk. Így 7,3 g (68%) spiro[transz-4-(E-toziloxietiloxi)ciklohexán-1,3’-(5’etoxi)-[3H]indol]-2’[1’H]-ont kapunk. Op.: 147-148°C. Elemanal. Számított C24H29NO6S-re (M=459,56) C, 62,73; H, 6,36; N, 3,05, S, 6,98. Talált: C, 62,79; H, 6,34; N, 3,25, S, 6,99. IR (KBr) Q (cm-1) 3340-2810, 1702, 1597, 1495, 1345, 1174, 1117, 1050. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,31 (3H, t, J=6,9 Hz), 1,57 (6H, m), 1,99 (2H, m), 2,40 (3H, s), 3,45 (1H, m), 3,63 (2H, m), 3,96 (2H, q), 4,18 (2H, m), 6,85 (2H, m), 7,49 (2H, d, J=8,5 Hz), 7,82 (2H, d), 10,15 (1H, s). Spiro[transz-4-[2-(4-morfolinil)etoxi]ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]2’[1’H]-on 5,89 g (13 mmól) 19t transz tozilvegyületet feloldunk 25 ml absz. etanolban, hozzácsurgatunk 4,8 g (55 mmól) morfolint. A reakcióelegyet 1,5 órán át forraljuk, majd vákuumban bepároljuk. A maradékot 20%-os etanolban oldjuk, aktív szénnel derítjük, szĦrjük. Ismételt bepárlás után is olaj. Dietil-éter n-hexán elegyben megszilárdul, de nem kristályos. Oszlopkromatográfiával tisztítjuk, 300 g szilikagéllel töltött oszlopon, eluensként kloroform – i-propanol 9 : 1 elegyet használva. A tiszta terméket tartalmazó frakciókat bepároljuk, n-hexánnal kezelve szilárd nyersterméket nyerünk. Etil-acetátban oldva, és n-hexánnal kicsapva 2,21 g (46%) spiro[transz-4-[2(4-morfolinil)etoxi]ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]-2’[1’H]-ont kapunk. Op.: 105-107°C. Elemanal. Számított C21H30N2O4-re (M=374,47) C, 67,35; H, 8,07; N, 7,48. Talált: C, 67,29; H, 8,25; N, 7,41. IR (KBr) Q (cm-1) 3165, 3078, 3050, 2963, 2938, 1687, 1631, 1608, 1492, 1197, 1117, 1046, 859, 795. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,30 (3H, t, J=6,9 Hz), 1,62 (6H, m), 2,09 (2H, m), 2,45 (4H, m), 2,52 (2H, t, J=5,9Hz), 3,50 (1H, m), 3,58 (6H, m), 3,95 (2H, q), 6,75 (2H, m), 6,86 (1H, m), 10,17 (1H, s).

80

4.3.4. U35 redukciója Spiro[cisz-4-oxi-ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]-2’[1’H]-on (35rc ) 38,89 g (150mmól) 35 5’-etoxispiro[ciklohexán-1,3’-indolin]-4,2’-diont (U35) 500 ml metanolban szuszpendálunk. Ehhez kis részletekben 5,67 g (150 mmól) nátriumborohidridet adagolunk erĘs keverés és külsĘ hideg vizes hĦtés mellett. Tiszta éles oldat keletkezik, majd megindul a termék kiválása. 15 perc kevertetés után a szuszpenziót szĦrjük, a kiszĦrt anyagot vízzel és metanollal mossuk. 96%-os etanolból átkristályosítva 14,11 g (36%) spiro[cisz-4-oxi-ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]2’[1’H]-onhoz jutunk. Op.: 229-229°C (irodalmi op.: 225°C23). Elemanal.: Számított C15H19NO3-ra (M=261,32) C, 68,94; H, 7,33; N, 5,36. Talált: C, 69,14; H, 7,15; N, 5,71. IR (KBr) Q (cm-1) 3353, 3182, 3092, 3051, 2980, 2967, 2937, 2920, 1691, 1612, 1494, 1274, 1068, 864, 795. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,29 (3H, t, J=6,9 Hz), 1,57 (2H, m), 1,73 (4H,m), 1,94 (2H,m), 3,7 (1H, m), 3,94 (2H, q), 4,54 (1H, d, J=3,8 Hz), 6,69 (2H, m), 6,91 (1H, m), 10,01 (1H, br s). 13 C NMR (100 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 14,9, 29,3, 30,6, 46,1, 63,6, 66,9, 109,4, 111,1, 112,6, 134,4, 136,9, 154,0, 181,4. Spiro[transz-4-oxi-ciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]-2’[1’H]-on (35rt ) A 35rc cisz-hidroxi-ciklohexil származék metanolos anyalúgját vákuumban szárazra pároljuk. A maradékot 200 ml vízben szuszpendáljuk, szĦrjük, a kiszĦrt anyagot vízzel és kevés metanollal alaposan kimossuk. A nyers transz izomert 96%-os etanolból átkristályosítva további 4,8 g cisz módosulatot nyerünk. Op.: 227-228°C. A szĦrletet bepároljuk és a transz izomerben dús maradékot 600 g neutrális alumínium-oxiddal töltött oszlopon kromatografálva tisztítjuk. Eluensként kloroform – i-propanol 9 : 1 arányú elegyet használunk. A kívánt anyagot tartalmazó frakciók bepárlásával kapott nyersterméket etil-acetátból átkristályosítva 4,65 g (12%) tiszta spiro[transz-4-oxiciklohexán-1,3’-(5’-etoxi)-[3H]indol]-2’[1’H]-ont kapunk. Op.: 185-186°C. (irodalmi op.: 225°C23). Elemanal.: Számított C15H19NO3-ra (M=261,32) C, 68,94; H, 7,33; N, 5,36. Talált: C, 68,93; H, 7,51; N, 5,99. IR (KBr) Q (cm-1) 3458, 3398, 3187, 3078, 3049, 2984, 2940, 2918, 2868, 1699, 1598, 1496, 1202, 1050, 873, 795. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,31 (3H, t, J=6,9 Hz), 1,52-1,70 (6H, m), 1,93 (2H, m), 3,59 (1H, m), 3,97 (2H, q), 4,66 (1H, d, J=5,9 Hz), 6,76 (2H, m), 7,08 (1H, m), 10,01 (1H, br s). 13 C NMR (100 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 14,9, 30,0, 30,6, 47,1, 63,7, 67,2, 109,7, 112,3, 112,8, 134,6, 136,4, 153,7, 181,3.

4.4. U25 és intermedierei U22, 3-Hidroxi-4-szulfobenzoesav-káliumsó-monohidrát (50) 30 ml 96%-os kénsavban, kevertetés közben, szobahĘmérsékleten oldunk 8 g (58 mmól) 3-hidroxi-benzoesavat. A barna oldatot 90°C-ra melegítjük és 4 órán keresztül ezen a hĘmérsékleten tartjuk. SĦrĦ szuszpenzió keletkezik. A reakcióelegyet lehĦtjük 30°C-ra és jégre öntjük. A kivált csapadékot kiszĦrjük, vízzel mossuk. A nedves terméket 10 ml

81

forró vízben oldjuk, derítjük, majd a pH-t 25%-os kálium-hidroxid oldattal 3-3,5 közé állítjuk. A kivált káliumsót tartalmazó szuszpenziót cc. sósav hozzáadásával pH 2-ig savanyítjuk. A kivált fehér kristályos anyagot kiszĦrjük, hideg vízzel mossuk. 13 g (82 %) 3-hidroxi-4-szulfobenzoesav-káliumsót kapunk monohidrát formájában, mely tisztítás nélkül felhasználható a következĘ lépésben. Op. >300°C. Elemanal.: Számított C7H5O6SK·H2O-ra (M=274,29) C, 30,65; H, 2,57; S, 11.69. Talált: C, 30,76; H, 2,48; S, 11,78. IR (KBr) Q (cm-1) 3485, 3423, 3332-2478, 1699, 1607, 1587, 1510, 1220, 1083, 882, 797. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 7,30 (1H, d, J=1.5 Hz), 7,38 (1H, dd), 7,56 (1H, d), 10,57 (1H, br s), 13,00 (1H, br). U23, 3-Metoxi-4-szulfobenzoesav-káliumsó-monohidrát (33) 1,12 g (20 mmól) szilárd 85 %-os kálium-hidroxidot oldunk 5 ml vízben, hozzáadunk 2,75 g (10 mmól) U22 hidroxi vegyületet és 0,05 g trietil-benzil-ammónium-kloridot. Az oldatot 50°C-ra melegítjük. Az erĘsen kevertetett reakcióelegybe párhuzamosan beadagolunk 2,5 ml (26 mmól) dimetil-szulfátot és 1,74 g (31 mmól) kálium-hidroxid 6 ml vízzel készült oldatát a pH-t 11,5-12,5 közötti tartományban tartva. Folyamatos pH ellenĘrzés mellett további 1,2 órán át kevertetjük 50°C-on. LehĦlés után az oldatot aktív szénnel derítjük, cc sósavval pH 2-ig savanyítjuk. A termék kristályosodik, szĦrjük, vízzel mossuk. 2,76 g (93 %) 3-metoxi-4-szulfobenzoesav-káliumsót nyerünk monohidrát formában. Elemanal.: Számított C8H7KO6S H2O-ra (M=276,31) C, 33,33; H, 3,15; S, 11,12. Talált: C, 33,60; H, 2,94; S, 10,95. IR (KBr) Q (cm-1) 3557, 3478, 3313-2500, 1722, 1652, 1606, 1575, 1276, 1169, 1013, 1213, 1086. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 3,83 (3H, s), 7,47 (2H, m), 7,79 (1H, d, J=8,4Hz), 13,06 (1H, br s). U24, 3-Metoxi-4-klórszulfonil-benzoilklorid (34) 10,5 ml (113 mmól) foszforil-kloridhoz kevertetés közben hozzászórunk 5,76 g (20 mmól) U23 káliumsót, óvatosan 110-120°C közé hevítjük és ezen a hĘmérsékleten tartjuk 4 órán át. A reakcióelegyet jégre öntve megbontjuk, a kivált terméket szĦrjük, vízzel mossuk. 4,9 g (91%) fehér kristályos 3-metoxi-4-klórszulfonil-benzoilkloridot kapunk. Op.: 86-88°C. U25, 4-[N-(1,1-metiletil)aminokarbonil]-2-metoxi-benzoszulfonilklorid monohidrát (5) 4,9 g (18 mmól) U24 klór-szulfonil vegyületet 75 ml diklór-metánban oldunk. -10°C-ra hĦtjük és ezen a hĘmérsékleten 1 óra alatt hozzáadjuk 2,67 g (36 mmól) t-butil-amin 26 ml diklór-metánnal készült hideg oldatát. A reakcióelegyet 100 ml, 4 ml 1 M sósavat tartalmazó jeges vízzel bontjuk meg. A szerves fázist elválasztjuk, hideg vízzel mossuk, nátrium-szulfáton szárítjuk, aktív szénnel derítjük. Vákuumban szárazra párolva 5,1 g (92 %) 4-[N-(1,1-metiletil)aminokarbonil]-2-metoxi-benzoszulfonil-kloridot kapunk. Op.: 145-149°C. Elemanal.: Számított C12H17NO5S H2O-ra (M=305,35) C, 48,31; H, 6,58; N, 4,24; S, 10,50. Talált: C, 48,54; H, 6,89; N, 4,11; S, 9,34. IR (KBr) Q (cm-1) 3251, 3099, 2983, 2931, 1720, 1655-1527, 1472, 1404, 1366, 1221, 1089, 11016.

82

1

H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1,38 (9H, s), 3,81 (3H, s), 6,11 (1H, br s).7,31, 7,33 (2H, dd, s, J=~1Hz), 7,68 (1H, d, J=7,9Hz), 7,76 (1H, br s).

N-terc-butil-3-metoxi-4-(N-terc-butilaminoszulfonil)benzamid (88) 3 g (11 mmól) U24 klór-szulfonil vegyület 30 ml diklór-metánnal készült oldatába 25°C-on becsepegtetünk 3 g (41 mmól) t-butil-amint. A reakcióelegyet 5 órán át kevertetjük, majd vízre öntve megbontjuk. A szerves fázist elválasztjuk, hideg vízzel mossuk, nátrium-szulfáton szárítjuk. Az oldószert vákuumban lehajtjuk, a bepárlási maradékot metanolból átkristályosítjuk. 3 g (72%) N-terc-butil-3-metoxi-4-(N-tercbutilaminoszulfonil)benzamidhoz jutunk. Op.: 222-223°C. Elemanal.: Számított C16H26N2O4S-re (M=342,45) C, 56,12; H, 7,65; N, 8,18; S, 9,36. Talált: C, 56,48; H, 7,85; N, 8,19; S, 9,16. IR (KBr) Q (cm-1) 3377, 3228, 3060, 3038, 2971, 2939, 2879, 1646, 1605, 1574, 1539, 320 1160, 1032, 868, 822. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3) G (ppm) 1,16 (9H, s), 1,48 (9H, s), 4,02 (3H, s), 4,95 (1H, br s), 6,18 (1H, br s), 7,23 (1H, dd), 7,53 (1H, d, J=1,5Hz), 7,85 (1H, d, J=8,1Hz).

4.5. SR121463 elĘállítás 4.5.1. Eljárások cisz végtermék elĘállítására, sóképzés 1. eljárás 5,3 g (47 mmól) kálium-t-butilátot oldunk 40 ml dimetil-szulfoxidban. 10 perc kevertetés után éles oldatot kapunk, amibe kis részletekben beadagolunk 14,9 g (40 mmól) morfolino vegyületet (U44), a hĘmérsékletet 20-25°C között tartva. Lassan beoldódik, a barna oldatot jeges fürdĘben lehĦtjük és 13,7 g (44 mmól) szulfokloridot (U25) adagolunk hozzá. A barna szuszpenziót 2 órán át kevertetjük, majd 150 ml jeges víz hozzáadásával megbontjuk. Egy óra kevertetés után a kivált csapadékot szĦrjük, a nyersterméket 100 ml vízben szuszpendálva 30 percig reflux hĘmérsékleten kevertetjük. LehĦtés után a terméket kiszĦrjük, vízzel és acetonnal mossuk. 21,5 g (83%) cisz-N(1,1-dimetiletil)-4-{{5’-etoxi-4-[2-(4-morfolinil)etoxi]-2’-oxospiro[ciklohexán-1,3’[3H]indol]-1’(2’H)-il}szulfonil}-3-metoxibenzamidot kapunk. Op.: 208-214°C. Elemanal.: Számított C33H45N3O8S-ra (M=643,79) C, 61,57; H, 7,05; N, 6,53; S, 4,98. Talált: C, 61.52; H, 7,04; N, 6,42; S, 5,06. IR (KBr) Q (cm-1) 3407, 3086, 2927, 2862, 2819, 1736, 1663, 1601, 1570, 1532, 1361,1180, 1297, 1171. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1.31 (3H, t, J=6,9 Hz), 1,37 (9H, s), 1,64-1,86 (8H, m), 2,40 (4H, m), 2,45 (2H, t, J=5,9Hz), 3,44 (1H, m), 3,53, 3,54 (6H, t, m), 3,61 (3H, s), 4,01 (2H, q), 6,87 (1H, dd), 7,06 (1H, d, J=2,6 Hz), 7,44 (1H, d, J=1,3 Hz), 7,48, (1H, d, J=9,0 Hz), 7,54 (2H ,dd), 8,02, 8,04 (2H, d, br s, J=8,2Hz). 2.eljárás 37,45 g (100 mmól) morfolino-etoxi vegyületet (U44), 40,70g (133 mmól) szulfokloridot (U25) és 2,3 g benzil-trietilammóniumkloridot 200 ml diklór-metánban kevertetve oldunk 25°C-on. 12 g (180 mmól) 85%-os kálium-hidroxid 40 ml vízzel készült oldatát adjuk hozzá. A kétfázisú elegyet 1,5-2 órán át 30-35°C között kevertetjük. A reakcióelegyet 200 ml vízzel hígítjuk, a fázisokat elválasztjuk. A szerves részt vízzel mossuk, majd bepároljuk. A maradék kristályos masszát elkeverjük 100 ml 96%-os etanollal, és folytatjuk a desztillálást a diklór-metán teljes eltávolítása céljából. Újabb 100 ml 96%-os etanollal 2 órán át kevertetjük, a terméket szĦrjük, etanollal

83

mossuk. 56,7 g (88%) cisz-N-(1,1-dimetiletil)-4-{{5’-etoxi-4-[2-(4-morfolinil)etoxi]-2’oxospiro[ciklohexán-1,3’-[3H]indol]-1’(2’H)-il}szulfonil}-3-metoxibenzamidot kapunk. Op.: 217-218°C. 3. eljárás 37,45 g (100mmól) morfolino-etoxi vegyületet (U44), 40,70g (133 mmól) szulfokloridot (U25) és 2,3 g benzil-trietilammóniumkloridot 200 ml diklór-metánban kevertetve oldunk szobahĘmérsékleten. 7,27 g (180 mmól) szilárd nátrium-hidroxid pasztillát szórunk az elegybe. A reakcióelegyet 4 órán át kevertetjük 30-35°C-on. A szervetlen sókat kiszĦrjük, a szĦrletet kezdĘdĘ kristályosodásig bepároljuk. 100 ml etanolt öntünk hozzá és folytatjuk a desztillálást. A sĦrĦ fehér szuszpenzióhoz 100 ml vizet adunk, 1,5 órát kevertetjük, majd szĦrjük, a terméket vízzel mossuk. 56,3 g (87%) cisz-N-(1,1-dimetiletil)-4-{{5’-etoxi-4-[2-(4-morfolinil)etoxi]-2’-oxospiro[ciklohexán1,3’-[3H]indol]-1’(2’H)-il}szulfonil}-3-metoxibenzamidot kapunk. Op.: 216-218°C. Cisz SR 121463B foszfát monohidrát elĘállítás 20,0 g (30 mmól) SR121463 bázist oldunk 240 ml 96%-os etanol és 4,0g (34 mmól) 85%-os foszforsav forrásban levĘ elegyében. LehĦlés közben megindul a kristályosodás. A kivált terméket szĦrjük, etanollal mossuk. 22,44 g (%) fehér kristályos cisz-N-(1,1-dimetiletil)-4-{{5’-etoxi-4-[2-(4-morfolinil)etoxi]-2’-oxospiro[ciklohexán1,3’-[3H]indol]-1’(2’H)-il}szulfonil}-3-metoxibenzamid foszfátot kapunk. Op.: 160172°C. A nyersterméket 220 ml 96%-os etanolból átkristályosítva 21,2 g (93%) foszfát sót kapunk. Op.: 151-162°C. Elemanal.: Számított C33H50N3O13PS-ra (M=759,80) C, 52,12; H, 6,63; N, 5,53; S, 4,22; P, 4,08. Talált: C, 52,24; H, 6, 49; N, 5,46; S, 3,95, P; 3,94. IR (KBr) Q (cm-1) 3304, 3055, 2992, 2967, 2932, 2875, 2533-2120, 1773, 1642, 1598, 1570, 1540, 1373,1178, 1264, 1063. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1.31 (3H, t, J=7,0 Hz), 1,37 (9H, s), 1,64-1,88 (8H, m), 2,63, 2,68 (6H, m, t, J=5,6Hz), 3,46 (1H, m), 3,61, 3,61, 3,63 (9H, m, s, m), 4,00 (2H, q), 6,87 (1H, dd), 7,06 (1H, d J=2,6 Hz), 7,45, 7,48 (2H, d, d, J=1,2 Hz, J=9,1Hz), 7,55 (1H, dd), 8,02, 8,05 (2H, d, br s, J=8,2Hz). 13 C NMR (100 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 14,8, 26,1, 28,6, 31,3, 46,1, 51,4, 53,3, 56,5, 57,6, 63,6, 64,5, 65,5, 75,5, 110,1, 112,1, 113,5, 114,2, 119,4, 126,9, 131,0, 131,1, 134,6, 143,4, 156,1, 156,9, 164,9, 177,2.

4.5.2. Transz izomer elĘállítása, sóképzés Transz végtermék bázis Kevertetés közben feloldunk 1,67 g (14,8 mmól) kálium-t-butilátot 11 ml dimetilszulfoxidban. 10 perc kevertetés után a kapott éles oldatba külsĘ vizes hĦtés mellett beadagolunk 4,68 g (12,5 mmól) transz morfolino vegyületet, a hĘmérsékletet 20-25°C között tartva. 20 perc kevertetés után külsĘ jeges hĦtés mellett beadagolunk 4,2 g (13,75 mmól) szulfokloridot (U25). A reakcióelegyet 2 óra szobahĘmérsékleten történt kevertetés után 50 ml jeges vízzel megbontjuk A kivált terméket 1 óra kevertetés után szĦrjük, 40 ml vizet adunk hozzá és a szuszpenziót 40 percig forraljuk. SzĦrjük, forró vízzel, majd acetonnal mossuk. 6,81 g (85%) transz-N-(1,1-dimetiletil)-4-{{5’-etoxi-4[2-(4-morfolinil)etoxi]-2’-oxospiro[ciklohexán-1,3’-[3H]indol]-1’(2’H)-il}szulfonil}-3metoxibenzamidot kapunk. Op.: 195-200°C. Elemanal.: Számított C33H45N3O8S-ra (M=643,79) C, 61,57; H, 7,05; N, 6,53; S, 4,98. Talált: C, 61.50; H, 7,06; N, 6,50; S, 5,14.

84

IR (KBr) Q (cm-1) 3410, 3078, 3042, 2977, 2940, 2919, 2853, 2812, 1733, 1662, 1590, 1571, 1529, 1361,1182, 1224, 1021. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1.32 (3H, t, J=6,9 Hz), 1,37 (9H, s), 1,50 (2H, m), 1,69 (2H,m) 1,81 (2H, m), 1,95 (2H, m), 2,45 (4H, m), 2,52 (2H, t, J=5,9Hz), 3,53, 3,57 (9H, t, m), 3,61 (3H, s), 4,01 (2H, q), 6,84 (1H, d, J=2,6 Hz), 6,91 (1H, dd), 7,44 (1H, dd, J=1,5 Hz), 7,51, 7,54 (2H, d, dd, J=9,0Hz), 8,02, 8,04 (2H, d, br s, J=8,2Hz). Transz SR 121463B foszfát elĘállítás 77 ml 96%-os etanol és 1.29 g (11 mmól) 85%-os foszforsav elegyét forrásig melegítjük, majd hozzászórunk 6,44 g (10 mmól) transz SR121463 bázist. Feloldódás után aktív szénnel derítjük, szĦrjük. Lassan megindul a kristályosodás. A kivált kristályokat szĦrjük, 96%-os etanollal mossuk. 5,12 g (67%) transz-N-(1,1-dimetiletil)4-{{5’-etoxi-4-[2-(4-morfolinil)etoxi]-2’-oxospiro[ciklohexán-1,3’-[3H]indol]-1’(2’H)il}szulfonil}-3-metoxibenzamid foszfátot kapunk. Op.: 153-157°C. Elemanal.: Számított C33H48N3O12PS-ra (M=741,79) C, 53,43; H, 6,52; N, 5,66; S, 4,18; P, 4,32. Talált: C, 52,45; H, 6,79; N, 5,30; S, 3,90, P; 4,00. IR (KBr) Q (cm-1) 3391, 3096, 2977, 2934, 2878, 2536-2203, 1735, 1658, 1599, 1570, 1528, 1370,1180, 1260, 943. 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 1.32, 1,36 (12H, t, s, J=7,0 Hz), 1,50 (2H, m), 1,69 (2H, m) 1,81 (2H, m), 1,96 (2H, m), 2,65, 2,71 (6H, m, t, J=5,6Hz), 3,56, 3,60, 3,61, 3,64 (10H, m, t, s, m), 4,01 (2H, q), 6,86 (1H, d, J=2,6 Hz), 6,91 (1H, dd), 7,44 (1H, d, J=1,2 Hz), 7,51, 7,54 (2H, d, dd, J=9,0Hz), 8,02, 8,04 (2H, d, br s, J=8,1Hz). 13 C NMR (100 MHz, DMSO-d6) G (ppm) 14,8, 25,1, 28,6, 29,3, 46,5, 51,4, 53,4, 56,5, 57,6, 63,7, 64,5, 65,7, 73,0, 110,5, 112,2, 113,3, 114,4, 119,5, 126,8, 131,0, 131,1, 134,8, 143,4, 155,9, 156,9, 164,9, 177,5.

85

5. Összefoglalás Doktori értekezésem az SR121463 jelĦ spiro-ciklohexil-indolinon származék méretnövelésre alkalmas szintézisének kidolgozása során végzett fejlesztési munkát összegzi. A gyógyszerjelölt molekula hatékony, orálisan aktív, szelektív vazopresszin V2 antagonista, új típusú akvaretikus hatással rendelkezik. A fejlesztés eredménye egy konvergens szintézis, ami a Sanofi FelfedezĘ kutatás eljárásával és a késĘbbi irodalmi úttal megegyezĘ módon 4 morfolino-etiloxi származék és 5 benzo-szulfonilklorid N-acilezési reakciójában eredményezi a célvegyületet. A szintézis 23 kémiai lépést tartalmaz, a kipreparált intermedierek száma azonban csak 13. Az össztermelés közel 8%. A 4 (U44) és 5 (U25) elĘállítására, valamint a befejezĘ kapcsolási lépés megvalósítására új eljárást dolgoztunk ki. Az U25 elĘállítása 3-hidroxi-benzoesav 4-es helyzetbe történĘ regiosszelektív szulfonálásával indul, majd a terméket 34 disavklorid származékká alakítjuk. A karbonsav- és szulfosav-klorid csoportok t-butil-aminnal szembeni reaktivitás különbségét kihasználva, –5°C alatti hĘmérsékleten csak a benzoesav-klorid reagál U25 monoamidot eredményezve. Az U15 5-etoxi-indolinont irodalmi analógiák alapján 52 3-metil-4-hidroxitoluolból kiindulva 3 lépésben állítottuk elĘ. A technológia módosításával a lépések összevonhatók, egy one-pot reakcióban a nitrocsoportot tartalmazó genotoxikus intermedierek izolálása elkerülhetĘ. Az U35 spiroketon származékot egy eddig csak N-szubsztituált indolinonok esetében ismert eljárással állítottuk elĘ. A nitrogénen védĘcsoportot tartalmazó indolinon 3-as szénatomjára akrilésztert addicionáltunk, a képzĘdĘ dipropionsavésztert Dieckmann-kondenzációban gyĦrĦbe zártuk, majd hidrolízis és dekarboxilezés után jutottunk az U35 intermedierhez. A fejlesztés során kidolgozott új eljárás szerint a nitrogén elĘzetes védése szükségtelen, a reagensként alkalmazott metil-akrilát egyben a védĘcsoport szerepét is betölti és U35 szintézise 65%-os termeléssel, az intermedierek kipreparálása nélkül, one-pot reakcióban is megvalósítható. Analitikai (ReactIR, HPLC) és elméleti (kvantumkémiai számítás) módszerekkel vizsgáltuk a triészter képzĘdés elemi lépéseit, javaslatot tettünk a reakció mechanizmusára. A végtermék biológiai hatása szempontjából meghatározó a spiro-ciklohexil egység megfelelĘ térszerkezete. A kívánt termék a ciklohexán gyĦrĦ C-1 szenéhez kapcsolódó ekvatoriális állású morfolino-etiloxi csoportot az oxindol gyĦrĦ 2`-es karbonil csoportjához képest cisz helyzetben tartalmazza. Ennek kialakítása az U41 dioxolán származék savkatalizálta reduktív gyĦrĦnyitási reakciójában történik. A szimmetrikus molekula esetében nem számíthatunk aszimmetrikus indukcióra, de a körülmények megfelelĘ megválasztásával 68%-os termeléssel, kiváló regioszelektivitással kaptuk a szükséges U42 izomert. NMR vizsgálatokkal konformáció analízist végeztünk, meghatároztuk az izomerek szerkezetét illetve az egyes izomerek domináns konformerét. Az irodalomból ismert, szubsztituenst tartalmazó, aszimmetrikus gyĦrĦs acetálokra javasolt mechanizmusok érvényességét U41 esetében kísérletekkel és egyszerüsített kémiai modellen végzett kvantumkémiai számításokkal kívántuk alátámasztani.

86

A végtermék elĘállítására két eljárást dolgoztunk ki. Az elsĘ módszer szerint az az acilezés DMSO-ban végezve már szobahĘfokon is megvalósítható. A második eljárás egy fázistranszfer reakció, amelynek elĘnye, hogy elkerülhetĘ az iparban kevésbé kívánatos reagensek és oldószerek (fémhidridek, alkoholátok ill. DMSO, THF) használata. Mindkét reakció 90% körüli termeléssel szolgáltatja a terméket, mely további tisztítás nélkül felhasználható a végsĘ sóképzéshez. A szintézis több 10 kg-os méretben is jól reprodukálható, robusztus, a laborkísérletekben elért hozammal és minĘségben szolgáltatja a hatóanyagot. A fejlesztésben elért eredmények újdonságát 5 szabadalmi bejelentési is alátámasztja, melyek U25, U35, U42 illetve a végtermék elĘállítására vonatkoznak.

i

Lásd 5. Függelék

87

6. Irodalomjegyzék 1

Hermecz, I.; Sánta-Csutor, A.; Gönczi, Cs.; Héja, G.; Csikós, É.; Simon, K.; SmelkóEsek, Á.; Podányi, B. Pure Appl. Chem. 2001, 73, 1401. 2 Hermecz I., Sántáné Csutor A., Gönczi Cs., Várkonyiné Schlovicskó E., Török Z., Morvai M., Szabó A., Simon K., Simon A., Havasi G. Magy. Kém. Lapja 2003, 58, 161. 3 Bátori S., Kapui Z., Arányi P. Magy. Kém. Lapja 2003, 57, 212. 4 Chan, W.Y.; Wo, N.C.; Stoev, S.; Cheng, L.; Manning, M. Br. J. Pharmacol. 1998, 125, 803. 5 Mouillac et al J. Biologic. Chem. 1995, 270, 25771. 6 Thibonnier, M. Emerging Drugs: The Prospect for Improved Medicines 1999, 4, 223. 7 Schrier, R.W.; Cadnapaphornchai, M.A. Progress in Biophys. & Mol. Biol. 2003, 81, 117. 8 Verkman, A.S. Drug News Perspect 2001, 14, 412. 9 Dean, P.M.T.; van Balkom, B.W.M.; Kamsteeg, E. Eur. J. Cell Biol. 2000, 79, 523, 10 Nielsen, S.; Frokiaer, J.; Marples, D.; Kwon, T.; Agre, P.; Knepper, M.A. Physiol. Rev. 2002, 82, 205. 11 Wong, L.L.; Verbalis, J.G. Cardiovasc. Res. 2001, 51, 391. 12 Serradeil-Le Gal, C.; Wagnon, J.; Valette, G.; Garcia, G.; Pascal, M.; Maffrand, J.P.; Le Fur, G. Progress in Brain Res. 2002, 139, 197. 13 Yamamura, Y.; Ogawa, H.; Chihara, T.; Kondo, K.; Orogawa, T.; Nakamura, S.; Mori, T.; Tominaga, Y.; Yabuuchi, Y. Science 1991, 252, 572. 14 Burrel, L.M.; Phillips, P:A:; Rolls, K.A.; Buxton, B.F.; Johnston, C.I.; Liu, J.J. Clin. Sci. 1994, 87, 389. 15 Serradeil-Le Gal, C.; Wagnon, J.; Garcia, G.; Lacour, C.; Guiraudou, P.; Christophe, P.; Villanova, G.; Nisato, D.; Maffrand, J.P.; LeFuer, G.; Guillon, G.; Cantau, B.; Barberis, C.; Trueba, M.; Ala, Y.; Jard., S. J. Clin. Invest. 1993, 92, 224. 16 Verbalis, J.G. J. Mol. Endocrinol. 2002, 29, 1. 17 Yamamura, Y; Ogawa, H.; Yamashima, H.; Chihara, T.; Miyamoto, H.; Nakamura, S.; Mori, T.; Tominaga, Y.; Yabuuchi, Y. Br. J. Pharmacol. 1992, 105, 787. 18 Serradeil-Le Gal, C.; Lacour, C.; Valette, G.; Garcia, G.; Foulon, L.; Galindo, G.; Bankir, L.; Pouzet, B.; Guillon, G.; Barberis, C.; Chicot, D.; Jard., S.; Vilain, P.; Garcia, C.; Marty, E.; Raufaste, D.; Bossard, G.; Nisato, D.; Maffrand, J.P.; Le Fur, G. J. Clin. Invest. 1996, 98, 2729. 19 Albright, J.D.; Reich, M.F.; Delos Santos, E.G.; Dusza, J.P.; Sum, F.W.; Venkatesan, A.M.; Coupet, J.; Chan, P.S.;Ru, X.; Mazandarani, H.; Bailey,T. J. Med. Chem. 1998, 41, 2442. 20 Yatsu, T.; Tomura, Y.; Tahara, A.; Wada, K.I.; Tsukada, J.; Uchida, W.; Tanaka, A.; Takenada, T. Eur. J. Pharmacol. 1997, 321, 225. 21 Serradeil-Le Gal, C.; Wagnon, J.; Simiand, J.; Griebel, G.; Lacour, C.; Guillon, G.; Barberis, C.; Bossard, G.; Soubrie, P.; Nisato, D.; Pascal, M.; Pruss, R.; Scatton, B.; Maffrand, J.P.; LeFuer, G. J. Pharmacol. Exp. Ther. 2002, 300, 1122. 22 Griebel, G.; Simiand, J.; Serradeil-Le Gal, C.; Wagnon, J.; Pascal, M.; Scatton, B.; Maffrand, J.P.; Soubrie, P. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002, 99(9) 6370. 23 Foulon, L.; Garcia, G.; Serradeil-Le Gal, C.; Valette, G. WO9715556, 1997; Chem. Abstr. 1997, 127, 5010.

88

24

25

26 27 28 29 30

31 32 33 34 35 36

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

56 57

58 59 60 61

62 63 64

Venkatesan, H; Davis, M.C.; Altas, Y.; Snyder, J.P.; Liotta, D.C. J. Org. Chem. 2001, 66, 3653. Doyle, M.P.; Shanklin, M.S.; Pho, Hoan, Q.; Mahapatro, S.N. J. Org. Chem. 1990, 55, 1017. Beccalli, E.M.; Clerici, F.; Gelmi, M.L. Tetrahedron 2003, 59, 4615. De Turiso, F.G.-L.; Curran, D.P. Org. Lett. 2005, 7, 151. Gribble, G.W. . J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 200, 1045. Abramovitch, R.A.; Hey, D.H. J. Chem. Soc. 1954, 1697. Gassman, P.G.; Gruetzmacher, G.; van Bergen, T.J. J. Am. Chem. Soc. 1974, 96, 5508. Carlson, D.E.; Mann, F.G. J. Chem. Soc. 1965, 5419. Garcia,E.E.; Fryer, R.K. J. Heterocycl. Chem. 1974, 11, 219. RajanBabu, T.V.; Chenard, B.L.; Petti, M.A. J. Org. Chem. 1986, 51, 1704. Quallich,G.J.; Morrissey, P.M. Synthesis 1993, 51. Wolfe, J.F.; Sleevi, M.C.; Goehring, R.R. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 3646 DiMalta, A.; Foulon, L.; Garcia, G.; Nisato, D.; Roux, R.; Serradeil-Le Gal, C.; Valette, G.; Wagnon, J. Eur. Pat. Appl. 636608, 1995; Chem. Abstr. 1995, 122, 213926. Stolle, J. Prakt. Chem. 1930, 128, 1. Beckett, A.H.; Daisley, R.W.; Walker, J. Tetrahedron 1968, 24, 6093. MacMillan, J. J. Chem. Soc. 1954, 1697. Sandmeyer, Helv. Chim. Acta 1919, 2, 234. Crestini, C.; Saladino, R. Synth. Comm. 1994, 24, 2835. Beckett, A.H.; Daisley, R.W.; Walker, I. Tetrahedron 1968, 24, 6093. Muchowski, J.M. Can. J. Chem. 1969, 47, 857. Carlo, F.J. J. Am. Chem. Soc. 1944, 66, 1420. Wright, W.; Collins, K.H. J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 221. Kende, A.S.; Thurston, J. Synth. Comm., 1990, 20, 2133. Somei, M.; Sato, H.; Kaneko, C. Heterocycles 1983, 20, 1797. Kikugawa, Y.; Shimada, M. Chem. Letters, 1987, 1771. Reissert, Berichte 1908, 41, 3921. Koelsch, C.F., J. Am. Chem. Soc. 1944, 66, 2019. Rapoport, H.; Allen, R.H., J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 670. Stoll, A.; Troxler, F.; Peyer, J.; Hofmann A. Helv. Chim. Acta 1955, 38, 1452. Renfrow, W.B.; Hauser, C.R., J. Am. Chem. Soc. 1937, 59, 2308. Cherest, M.; Lusinchi, X. Tetrahedron Lett. 1989, 30, 715. DiMalta, A.; Foulon, L.; Garcia, G.; Nisato, D.; Roux, R.; Serradeil-Le Gal, C.; Valette, G.; Wagnon, US 5849780, 1998; Chem. Abstr. 1999, 130, 66390. Jonsson, N.A.; Moses, P., Acta Chem. Scand. B 1974, 28, 225. Wolf, M.; Chester, W.; Mascitti,A.A. US3,395,156 1968; Chem. Abstr. 1968, 69, 96504. Horner, L. Annalen 1941, 548, 117. Julian, P.J.; Printy, H.C. J. Am. Chem. Soc. 1953, 75, 5301. Johnson, R.S.; Lovett, T.O.; Stevens, T.S. J. Chem. Soc., C 1970, 796. Thompson, A.M.; Rewcastle, G.W.; Tercel, M.; Dobrusin, E.,M.; Fry, D.W.; Kraker, A.J.; Denny, W.A. J. Med. Chem. 1993, 36, 2459. Kende, A.S.; Hodges, J.C. Synth. Commun. 1982, 12(1), 1. Rajeswaran, W.G.; Cohen, L.A. Tetrahedron Lett. 1997, 38(45), 7813. Rajeswaran, W.G.; Cohen, L.A. Tetrahedron 1998, 54, 11375. 89

65

66

67

68

69 70

71 72 73 74

75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89

90

91 92 93 94

Gönczi, Cs.; Csikós, É.; Hermecz, I.; Héja, G.; Illár, Á.; Nagy, L.; Sánta-Csutor, A.; Simon, A.; Simon, K.; Smelkó-Esek, Á.; Szomor, T-né.; Szvoboda, Gy-né WO105760 2001; Chem. Abstr. 2001, 134, 115851. Cockerill, A.F.; Harrison R.G. In Patai The Chemistry of Functional Groups Supplements A, Part 1, 158–178, Wiley, New York 1977. Sánta-Csutor; A.; Mucsi, Z.; Gönczi, Cs.; Finta, Z.; Halász, J.; Csikós, É.; Hermecz, I. Eur. J. Org. Chem. közlésre elfogadva. Gaussian 98, Revision A.9, Frisch, M.J.; Trucks, G.W.; Schlegel, H.B.; Scuseria, G.E.; Robb, M.A.; Cheeseman, J.R.; Zakrzewski, V.G.; Montgomery, Jr., J.A.; Stratmann, R.E.; Burant, J.C.; Dapprich, S.; Millam, J.M.; Daniels, A.D.; Kudin, K.N.; Strain, M.C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G.A.; Ayala, P.Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D.K.; Rabuck, A.D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J.V.; Baboul, A.G.; Stefanov, B.B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R; Martin, R.L.; Fox, D.J.; Keith, T.; Al-Laham, M.A.; Peng, C.Y.; A.Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P.M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M.W.; Andres, J.L.; Gonzalez, C.; HeadGordon, M.; Replogle, E.S. and Pople, J.A. Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 1998. Beke, A.B. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648. Mucsi, Z.; Szabo, A.; Hermecz, I.; Kucsman, Á.; Csizmadia, I.G. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7615. Bordwell, F.G.; Fried, H.E. . J. Org. Chem. 1991, 56, 4218. Kotsuki, H; Ushio, Y.; Yoshimura, N.; Ochi, M. J. Org. Chem. 1987, 52, 2594. Clode, D.M. Chem. Rev. 1979, 79,491. Brewster, J.H. Comprehensive Organic Synthesis. Pergamon Press, Oxford, 1991, 8, 211. Eliel, E.L.; Rerick, M.N. J. Org. Chem. 1958, 23, 5917. Eliel, E.L.; Badding, V.G.; Rerick, M.N. J. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 2371. Diner, U.E.; Davis, H.A.; Brown, R.K. Can. J. Chem. 1967, 45, 207. Bonner, T.C.; Lewis, D.; Rutter, K. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1981, 1807. Borders, R.J.; Bryson, T.A. Chem. Lett. 1984, 9. Abdun-Nur, A.R.; Issidorides, C.H. J. Org. Chem. 1962, 27, 67. Ishikawa, H.; Mukaiyama, T. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1978, 51, 2059. Takano, S.; Akiyama, M.; Sato, S.; Ogasawara, K. Chem. Lett. 1983, 1593. Srikrishna, A.; Viswajanani, R. Tetrahedron 1995, 51, 3339. Nutaitis, C.F.; Gribble, G.W. Org. Prep. Proc. Inc. 1985, 17, 11. Newitt, L.A.; Steel, P.G. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1997, 2033. Mori, A.; Ishihara, K.; Yamamoto, H. Tetrahedron Lett. 1986, 27, 987. Leonard, J.; Bennett, L.; Mahmood, A. Tetrahedron Lett. 1999, 40, 3965. Gelas, J. Adv. Carbohydr. Chem. Biochem. 1981, 39, 71. Héja, G.; Csikós, É.; Gönczi, Cs.; Halász, J.; Hajdú, F.; Hermecz, I; Kis, L.; Nagy, L.; Sánta-Csutor, A.; Simon, K.; Szomor, T-né.; Szvoboda, Gy-né WO105759 2001; Chem. Abstr. 2001, 134, 115850. Halász, J.; Podányi, B.; Sánta-Csutor, A.; Böcskei, Zs.; Simon, K.; Hanusz, M.; Hermecz, I. J. Mol. Structure 2003, 654, 187. Denmark, S.C.; Almstead, N.G. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 8089. Kinugasa, M.; Harada, T.; M.; Oku, A. J. Org. Chem. 1996, 64, 7594. Harada, T.; Nakamura, T.; Kinugasa, M.; Oku, A. J. Org. Chem. 1999, 61, 6772. Egami, Y.; Takayanagi, M.; Tanino, K.; Kuwajima, I. Heterocycles 2000, 52, 583. 90

95

Carlson, R. Design and Optimization in Organic Synthesis. Elsevier, Amsterdam, 1992. 96 Roberge, D.M. Org. Process Res. Dev. 2004, 8, 1049. 97 Owen, M.R.; Luscombe, C.; Lai, L. Godbert, S.; Crookes, D.L.; Emiabata-Smith, D. Org. Process Res. Dev. 2001, 5, 308. 98 Shah, M.S., J. Chem. Soc. 1930, 1293. 99 Gönczi, Cs.; Csikós, É.; Hajdú, F.; Hermecz, I.; Héja, G.; Héja, G-né; Nagy, L.; Sánta-Csutor, A.; Simon, K.; Smelkó-Esek, Á.; Szomor, T-né.; Szvoboda, Gy-né WO105754 2001; Chem. Abstr. 2001, 134, 115756. 100 Héja, G.; Csikós, É.; ErĘsné Takácsy, T.; Gönczi, Cs.; Halász, J.; Hermecz, I.; Majláth, Cs.; Nagy, L.; Sánta-Csutor, A.; Sárosi, P.; Simon, K.; Szomor, T-né.; Szvoboda, Gy-né WO105791 2001; Chem. Abstr. 2001, 134, 115963. 101 Illi, V. O. Synthesis 1979, 136. 102 Bourlot, A.S.; Desarbre, E.; Mérour, J.Y. Synthesis 1994, 411. 103 Csikós, É.; Gönczi, Cs.; Hajdú, F.; Hermecz, I.; Héja, G.; Héja, G-né; Majláth, Cs.; Nagy, L.; Sánta-Csutor, A.; Szomor, T-né.; Szvoboda, Gy-né WO011827 2003; Chem. Abstr. 2003, 138, 170074.

91