DD295380A5 - Verfahren zur herstellung vo diazabicyclischen verbindungen - Google Patents

Verfahren zur herstellung vo diazabicyclischen verbindungen Download PDF

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DD295380A5
DD295380A5 DD34439390A DD34439390A DD295380A5 DD 295380 A5 DD295380 A5 DD 295380A5 DD 34439390 A DD34439390 A DD 34439390A DD 34439390 A DD34439390 A DD 34439390A DD 295380 A5 DD295380 A5 DD 295380A5
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hydroxy
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Darrell E Fox
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Pfizer Inc.,Us
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Abstract

* werden aus 4-Hydroxy-L-prolin in einer fuenfstufigen Arbeitsweise oder aus Allo-4-hydroxy-D-prolin durch eine neue * hergestellt. Die Diazabicycloheptane sind bei der Herstellung antibiotischer Chinolone verwendbar.{* Enantiomere; Racemate und Saeureadditionssalze derselben; Zwischenstufen fuer antibiotische Chinolone}

Description

IA
oder des Enantiomers, Racemates oder Säureadditionssalzes desselben, worin Y Wasserstoff oder XR2 ist, Ri Wasserstoff oder C)-Ce-Alkyl ist und X und R2 wie unten definiert sind, durch
(a) Umsetzen einer Verbindung der Formel
oder des Enantiomers oder Racemates derselben, worin X SO2 oder CO2 ist, R2 und R3 jeweils unabhängig Ci-Ca-Alkyl, Trifluormethyl, Benzyl oder Phenyl, wahlweise durch einen oder zwei der Substituenten C,-Ce-Alkyl, Halogen Nitro, Methoxy oder Trifluormethyl substituiert, ist, und R4 Halogen oder OsO2R3 ist, worin R3 wie oben definiert sind, mit einem (C|-C6)Alkylamin oder Ammoniak zur Bildung einer Verbindung der Formel IA, worin Y XR2 ist und X, R, und R2 wie oben definiert sind, und, falls gewünscht,
(b) Reduzierung oder Hydrolysieren der Verbindung der Formel IA, worin YXR2 ist, zur Bildung einer Verbindung der Formel IA, worin Y Wasserstoff ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens ist das Ci-C6-Alkylamin Methylamin, X ist SO2 und R ist p-Tolyl.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Ferner wird eine Verbindung der Formel Il
XR.
oder das Enantiomer oder Racemat derselben beschrieben, worin X SO2 oder CO2 ist, R2 C,-C6-Alkyl, Trifluormethyl, Benzyl oder Phenyl, wahlweise substituiert durch einen oder zwei der Substituenten C,-C6-Alkyl, Halogen, Nitro, Methoxy oder Trifluormethyl, ist und R5 C1-C6-AIkYl ist.
In Formel Il ist vorzugsweise X SO2 und R2 ist p-Tolyl, und insbesondere ist R5 Methyl, X ist SO2 und R2 ist p-Tolyl. Die Verbindungen der Formel Il haben optische Zentren und treten daher in zwei unterschiedlichen stereoisomeren Konfigurationen auf, nämlich der S1S- und der R,R-Konfiguration. Die vorliegende Erfindung umfaßt beide Stereoisomeren der Verbindungen der Formel Il und daher auch die racemische Mischung derselben. Die Formeln zeigen hier die besondere R- oder S-Konfiguration durch die Bezeichnung „R" bzw. „S".
Ferner wird beschrieben ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung dar obigen Formel III, worin X SO2 oder CO2 ist und R2 wie oben definiert ist, durch Umsetzen einer Verbindung der Formel
HC/
CH OH
XR.
oder des Enantiomers oder Racemates derselben, worin X SO2 oder CO2 ist, mit einer Verbindung der Formel
R3SO2X1 V
worin R3 C|-C6-Alkyl, Trifluormethyl oder Phenyl, wahlweise durch einen oder zwei der Substituenten C1-C6-AIRyI, Halogen, Nitro, Methoxy oder Trifluormethyl substituiert, ist und X11' [logen oder OSO2R3 ist, worin R3 wie oben definiert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist R2 p-Tolyl und X ist SO. m F rrnei IV.
Weiter wird beschrieben ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der obigen Formel IV durch Reduzieren einer Verbindung der Formel
Vl
oder des Enantiomers oder Racemates derselben, worin X SU2 oder CO2 ist und R2 Ct-C6-Alkyl, Trifluormethyl oder Phenyl, wahlweise durch einen oder zwei der SuDstituenten Ci-Ce-Alkyl, Halogen Nitro, Methoxy oder Trifluormethyl substituiert, ist. In einer bevorzugten Aucführungsform wird die Reduktion mit Natriumborhydrid in Gegenwart von Bortrifluorid-etherat durchgeführt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist X SO2 und R2 ist p-Tolyl in Formel Vl. Weiterhin wird beschrieben ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel Vl durch Behandeln von 4-Hydroxy-L-prolin mit einer Verbindung der Formel
R2XX1
VII
worin X SO2 oder CO2 ist, R2 C)-Ce-A!kyl, Trifluormethyl, Benzyl oder Phenyl, wahlweise durch einen oder zwei der Substituen'.en Ci-Ce-Alkyl, Halogen, Nitro, Methcxy oder Trifluormethyl substituiert, ist und X' Halogen, ein AzM oder OSO2R2 ist, worin R2 wie oben definiert ist, in Gegenwart eines Alkalimetallcarbonates. In einer bevorzugten Ausführungsform ist X SO2 und R2 ist p-Tolyl in Formel VII
Die Erfindung bezieht sich auf ein alternatives Verfahren zur Herste.'ung der R,R-Stereoisomeren der Formel IA
IA
oder eines Säureadditionssalzes derselben, worin R| Wasserstoff oder C,—C6-Alkyl ist, Y Wasserstoff oder XR2 ist, X SO2 oder CO2 ist und R2 C|-C6-Alkyl, Trifluormethyl, Benzyl oder Phenyl, wahlweise durch einen oder zwei der Substituenten Ci-Cß-Alkyl, Halogen, Nitro, Methoxy oder Trifluormethyl substituiert, ist, durch (a) Umsetzen einer Verbindung der Formel
itiiifil» CH
VIII
worin Y wie oben definiert ist, mit einem C|-C6-Alkylaminoder Ammoniak zur Bildung einer Verbindung der Formel IA, worin Y XR2 ist und X, Ri und R2 wie oben definiert sind, und, falls gewünscht,
(b) Reduzieren oder Hydrolysieren einer Verbindung der Formel IA, worin YXR2 ist, zur Bildung einer Verbindung der Formel IA, worin Y Wasserstoff ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das C|-Cfi-Alkylamin Methylamin und Y ist p-Tolylsulfonyl in Stufe (a).
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel IA unter Verwendung einer Verbindung der Formel
IX
worin X SO2 oder CO2 ist und R2 Ci-Cg-Alkyl, Trifluormethyl, Benzyl oder Phenyl, wahlweise durch einen oder zwei der Substituenten Ci-Ca-Alkyl, Halogen, Nitro, Methoxy oder Trifluormethyl substituiert, ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist X SO2 und R2 ist p-Tolyl
Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel
111111111CH0Cl R
worin X SO2 oder CO2 ist und R2 0,-Ce-Alkyl, Trifluormethyl, Benzyl oder Phenyl, wahlweise durch einen oder zwei der Substituenten C,-C6-Alkyl, Halogen, Nitro, Methoxy oder Trifluormethyl substituiert, ist, durch Erhitzen einer Verbindung der Formel
\„ii„iCH,OH
XR2
mit Tosylchlorid in Pyridin.
Die Bezeichnung „Alkyl" in den Definitionen der Gruppen R1, R2, R3, R4 und R6 bedeutet gesättigte einwertige gerade oder verzweigtkettige aliphatische Kohlenwasserstoffreste, wie Methyl, Ethyl, Propyl, t-Butyl, Hexyl usw. Die Bezeichnung „Halogen" bedeutet Fluor, Chlor, Brom oder Jod.
Das im folgenden dargestellte Schema A zeigt das Reaktionsschema zur Herstellung des S,S-Stereoisomers der Verbindung der Formel I aus trans-4-Hydroxy-L-prolin einachließlich der oben aufgeführten erfindungsgemäßen Verfahrensstufen. Die korrekte stereoisomere Konfiguration ist in jeder der Formeln durch die Bezeichnung „R" und „S" an den optischen Zentren jeder Formel angezeigt. Das R,R-Stereoisomer der Verbindung von Formel I kann in ähnlicher Weise aus dem Enantiomer der Verbindung der Formel IV hergestellt werden, die, ausgehend von dem in Baker et al., J. Org. Chem., Bd. 46, 2955(1981), beschriebenen Allo-4-hydroxy-D-prolin, hergestellt werden kann.
ScliemaA
HO,
COOH
HO
HO1
Vs
CCOH
XR,
VI
I XR.
IV
:ΐΐ
AcOH/HBr
.2HBr
II
Die in diesem Schema und in der gesamten vorliegenden Anmeldung angegebenen Formeln entsprechen der akzeptierten Übereinkunft über die Kennzeichnung von Stereoisomeren, nämlich bedeutet „ | | |" ein in die Ebene des Papiers hineinragendes Atom (α-Orientierung) und ,,-^" zeigt ein aus der Ebene des Papiers herausragendes Atom (ß-Orientierung) und damit die Ebene des Moleküles selbst.
Das obige Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel I (die Verbindunj der Forme! IA, worin Y Wasserstoff ist) durch Reduzieren oder Hydrolyse einer Verbindung der Formel Il (die Verbindungen der Formel IA, worin Y XR2 ist) wird gewöhnlich durch die Umsetzung einer Verbindung (II) mit einem wäßrigen oder wasserfreien Halogenwasserstoff, wie Chlorwasserstoff, Jodwasserstoff oder Bromwasserstoff, in einem Säurelösungsn ttel, wie Essigsäure oder Schwefelsäure, durchgeführt. Die Reaktion mit Chlorwasperstoff ist eine Hydrolyse, und die Reaktion mit Brom- oder Jodwasserstoff ist eine Reduktion, wie in Searlesetal., Chem. Review, 1077-1103(1959), gelehrt. Das verwendete Säurelösungsmittel kann eine organische Säure, wie Essigsäure, oder eine anorganische Säure, wie Schwefelsäure, sein. Die Reaktion erfolgt vorzugsweise mit wäßrigem oder wasserfreiem Bromwasserstoff in Essigsäure. Die Reaktion erfolgt gewöhnlich bei Temperaturen von etwa Raumtemperatur bis etwa 100°C, vorzugsweise bei Raumtemperatur.
Alternativ kann die Verbindung (I) aus der Verbindung (II) durch du elektrochemische reduktive Spaltung einer Mischung von Wasser und einem organischen Lösungsmittel in Gegenwart eines organischen Elektrolyten gebildet werder Beispiele geeigneter organischer Lösungsmittel sind Acetonitril und Essigsäure. Ein geeigneter organischer Elektrolyt ist z.B. ein Tetia(Ci-C6)alkylammoniumhalogenid, wie Tetraethylammoniumbromid. Die Reaktionstemperatur liegt gewöhnlich zwischen Raumtemperatur bis etwa 500C.
Das obige Verfahren zur Herstellu ng von Verbindung (II) aus Verbindung (III) erfolgt gewöhnlich mit überschüssigem Alkylamin, vorzugsweise bei mindestens etwa 3 Mol-Äquivalenten Alkylamin. Die Reaktion wird in Abhängigkeit vom verwendeten Mkylamin gewöhnlich in einem dicht verschlossenen Behälter durchgeführt. So sind z. B. Methylamin und Ethylamin bei dün Reaktionstemperaturen Gase und erfordern somit eine Reaktion in einem dicht verschlossenen Behälter. Gewöhnlich erfolgt die Reaktion in einem alkoholischen Lösungsmittel oder Wasser, vorzugsweise Methanol odei Wasser. Die Reaktionstemperatur beträgt von etwa oO bis etwa 13O0C und liegt im allgemeinen bei etwa 900C.
Das Verfahren zur Herstellung der Verbindung (III) aus Verbindung (IV) erfolgt bequemerweise in einem ineiten Lösungsmittel. Geeignete Lösungsmittel sind nicht-polare Lösungsmittel, wie Toluol und Benzol. Die Reaktion erfolgt in Gegenwart einer Base. Geeignete Base sind aliphatische organische Basen, wie tertiäres (Ci-C6)Alkylamin, z.B. Triethylamin, oder eine aromatische organische Base, wie 2,6-Lutidin, Pyridin, (C,-C6)alkylsubsiituiertes Pyridin oder N,N-Dimethyl-4-aminopyridin. Vorzugsweise erfolgt die Reaktion in Pyridin, das sowohl als Base wie auch als Lösungsmittel wirkt. Die Verbindung (V) liegt in einem Überschuß von 2 Mol-Äquivalenten, vorzugsweise in einer Menge von etw- Ί Mol-Äquivalenten, vor. Die Reaktionstemperatur beträgt etwa 0 bis etwa 50°C, gewöhnlich etwa 150C.
Die Reduktion der Verbindung (Vl) zur Bildung der Verbindung (IV) erfolgt mit einem Hydrid eines Metalls der Gruppe III des Periodensystems, wie Lithiumaluminiumhydrid oder Diboran. Die Reduktion wird in Gegenwart eines Etherlösungsmittels durchgeführt. Geeignete Lösungsmittel sind Di(C,-C6)alkylether, Glym, Diglym und vorzugsweise Tetrahydrofuran. Das Diboran wird vorzugsweise in situ durch Reaktion von Natriumborhydrid mit Bortrifluorid-etherat gebildet. Die Reduktion erfolgt bei Temperaturen zwischen etwa 0 bis etwa 450C, gewöhnlich etwa bei R umtemperatur.
Schema B
HO1
''Il
R \ CO HHO,
R \ CO,H R\ ^ -
N'
XR.
XI
XRIX
\ R Ft
XR,
AcOH/HBr
. 2H3r
Die Reaktion zur Bildung von Verbindung (Vi, aus 4-Hydroxy-L-prolin und R2XX' wird im allgemeinen in einem polaren Lösungsmittel, w>e Wasser, durchgeführt. Die Reaktion erfolgt in Gegenwart eines Alkalimetallcarbonates, vorzugsweise Natriumcarbona'. Die Reaktionstemperaturen betragen etwa 10 bis etwa 5O0C, gewöhnlich etwa Raumtemperatur.
Die R,R-Stereoisv_.Tieren der Formel Il können au jAllo-4-hydroxy-D-prolin hergestellt werden, wie in Schema B dargestellt. Die letzte Stufe von Schema B ist- mit Ausnahme der Stereochemie der Verbindungen der Formeln I und Il - identisch mit der letzten Stufe von Schema A.
Die Verbindungen von Formel Il in Schema B werden durch U:nsetzen der Verbindungen von Formel IX mit einem Ci-C6-Alkylamin oder Ammoniak hergestellt. Das Verfahren erfolgt im allgemeinen mit überschüssigem Alkylamin, vorzugsweise bei mindet'ens etwa drei Mol-Äquivalenten Alk/Iamin. Die fteaktion erfolgt in Abhängigkeit vom verwendeten Alkylamin gewöhnlich in einem dicht verschlossonen Rehälter. So sind z. B. Methylamin und Ethylamin bei den Reaktionstemperatu. en Gase und erfordern somit eine Reaktion in einem verschlossenen Behälter. I η Allgemeinen wird die Reaktion in einem alkoholischen Lösungsmittel oder Wasser, vorzugsweise Methanol oder Wa ,ser, durchgeführt. Die Reaktionstemperatur beträgt etwa 50 bis etwa 1300C und gewöhnlich etwa 9O0C.
Die Verbindungen der Formel IX werden durch Umsetzen von Verbindungen der Formel X mit Tosylchlorid in Pyridin hergestellt.
Die Reaktion erfolgt b.:i Temperaturen von etwa 70 bis etwa 115°C, im allgemeinen bei etwa 900C. Unter diesen Reaktionsbedingungen wandeln sich die R,R-Stereoisomeren der Formel X in die R,S-Stereoisomeren der Verbindungen der Formel IX um.
Die R,R-Stereoisomeren von Formel X werden in identischer Weise wie die R,S-Verbindungen von Formel IV in Schema A durch Reduktion der R,R-Verbindungen von Formel Xl mit einem Hydrid in Gegenwart eines F J ierlösungsmittel, wie oben ausgeführt, hergestellt.
Die R,R-Verbindungen der Formel Xl werden in identischer Weise wie die R,S-Stereoisomeren von Formel Vl in Schema A durch Umsetzung von Allo-4-hydroxy-D-prolin mit R2XX1 in einem polaren Lösungsmittel, wie Wasser, in Gegenwart eines Alkalimetallcarbonates, vorzugsweise Natriumcarbonat, bei einer Reaktionstemperatur von etwa 10 bis etwa 5O0C, gewöhnlich et'./a bei Raumtemperatur, hergestellt.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
Ausführungsbeispiele
Beispiel 1
1-(4-Toluolsulfonyl)-4-hydroxy-L-prolin
Zu einer Lösung von 100g (763 mMol)4-nydroxy-L-prolin in 750 ml Wasser wurden bei 0"C169,9 g(1 602 mMol) Natriumcarbonat zusammen mit 174,5g (916mMol)4-Toluolsulfonylchlorid (in 3 Portionen über einen Zeitraum von 1 h) zugegeben. Die Aufschlämmung wurde dann auf Raumtemperatur erwärmt und 48h gerührt. Das Reaktionsmaterial wurde mit konz. Chlorwasserstofflösung auf pH2 angesäuert und das Produkt durch Filtration isoliert. Der Filterkuchen wurde mit pH2-Puffer gewaschen und in einem Vakuumofen bei 6O0C 16h getrocknet, was 215,3g des Produktes als weißen kristallinen Feststoff in 99% Ausbeute ergab; Fp. 149-1510C.
Beispiel 2
(2S,4R)-2-Hydroxymethyl-4-Hydroxy-1-(4toluolsul'onyl)-pyrrolidin
Zu 2I Tetrahydrofuran (THF) wurden 57,6g (1523mMol) Natriumborhydrid zugesetzt, und die Mischung wurde auf 10°C abgekühlt, bevor 250ml (198OmMoI) Bortrifluorid-etherat über einen Zeitraum von 1 h zugetropft wurden. Dann wurden 215,3g (755,4mMol) 1-(4-Toluolsulfonyl)-4-hydroxy-L-prolin in 100ml THF vorsichtig zugefügt, und die Mischung wurde 16h gerührt. Das Reaktionsmaterial wurde mit Methanol abgeschreckt, 10%ige wäßrige Chlorwasserstofflösung wurde zugesetzt, und die Mischunn wurde 1 h mild auf 6O0C erhitzt. Die Reaktionsmischung wurde filtriert, der pH mit 50%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung auf einen neutralen Wert eingestellt, und die flüchtigen Bestandteile wurden unter vermindertem Druck abgedampft. Dann wurde das Produkt durch Filtration isoliert und der Filterkuchen mit Wasser gewaschen. 12stündiges Trocknen unter Vakuum bei 6O0C ergab 164g des Produktes als weißen Feststoff in 85% Ausbeute; Fp. 132-1330C.
Beispiel 3
(2S,4R)-1-(4-Toluolsulfonyl)-2-(4-toluolsulfonyloxymothyl)-4-(4-toluolsulfonyloxy)-pyrrolidin Zu einer eiskalten Lösung von 170g (626,SmMoI) (2R,4S)-2-Hydroxymethyl-4-hydroxy-1-(p-toluolsulfonyl)-pyrrolidin in 0,51 Pyridin wurden 250g (1,32mMol)4-To!iiolsulfonylchlorid in 3 Portionen zugesetzt, um die Temperatur der Reaktion 1 h lang unter 15°Czu halten, worauf auf Raumtemperatur erwärmt wurde. Nach 12 h wurden weitere 125g (658mMol) p-Toluolsulfonylchlorid zugefügt, und die Mischung wurde bei Raumtemperatur weitere 16h gerührt. Dann wurde sie mit einem Eisbad abgekühlt, und 3110%ige wäßrige Chlorwasserstofflösung wurden vorsichtig zugesetzt. Es bildete ,ich ein weißer Niederschlag, der abfiltriert und dann in 11 Ethanol aufgenommen und 30min zum Rückfluß erhitzt wurde. Dann wurde die Mischung abgekühlt, und die Feststoffe wurden filtriert und unter vermindertem Druck zu 213g Produkt in 80% Ausbeute getrocknet; Fp. 134-1350C.
Beispiel 4
(2S,4R)-1-(4-Toluolsulfonyl)-2-(chlormethyl)-4-(4-toluoloulfonyloxy)-pyrrolidin Zu einer eiskalten Lösung von 170g (626,5mMol) (2R,4S)-2-Hydroxymethyl-4-hydroxy-1-(4-toluolsulfonyl)-pyrrolidin in 0,51 Pyridin wurden 250g (1,32 mMol) p-Toluolsulfonylchlorid in einer Portion zugeset/.t, und die Reaktionsmischung wurde auf 5O0C erwärmt. Nach 6h wurde die Mischung in einem Eisbad abgekühlt, und 3110%ige wäßrige Chlorwasserstofflösung wurden vorsichtig zugefügt. Es bildete sich ein weißer Niederschlag, der abfiltriert und dann in 11 Ethanol aufgenommen und 30 min zum Rückfluß erhitzt wurde. Dann wurde die Mischung abgekühlt, und die Feststoffe wurden filtriert und unter vermindertem Druck getrocknet, was 195g Produkt in 70% Ausbeute ergab; Fp. 145-1460C.
-10- !'.95
Beispiel 5
(1S,4S)-2-(4-Toluolsulfonvl)-5-methYl-2,5-diazabicyclo[2.2.1]hoptan
Line Parr-Bombe wurde mit 115g (ige^mMoD^S^Rl-i-W-ToluolsulfonyD^-lp-toluolsulfonyloxymethylM-W-toluolsulfonyloxyl-pyrrolidin und 690 ml Methanol beschickt und dann tariert. Methylamingas wurde durch die Methanollösung geperlt, bis 62g (2 Mol) des Gases golöstwiren. Dann wurde die Bombe verschlossen und auf 90°C erhitzt. Nach 16stündigem Erhitzen wurde das Reaktionsmaterial abgekühlt und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt. Die verbleibenden Feststoffe wurden zwischen 500ml Methylenchlorid und 400 ml 10%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung verteilt. Die Schichtei, wurden getrennt, und die organische Schicht wurde mit weiteren 400ml 10%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung gewaschen und dann über Natriumsulfat getrocknet. Abdampfen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck ergab 47,5g des gewünschten Produktes, was eine Ausbeute von 90% darstellt; Fp. 87-88°C.
Beispiele
(1S,4S)-2-(4-Toluolsulfonyl)-5-methyl-2,5-dinzabicyclo-[2.2.1]heptan
Eine Parr-Bombe wurde mit 3,8g (8,56mMol) (2S,4R)-1-(4-Toluolsulfonyl)-2-(chlormethyl)-4-(4-toluolsulfonyloxy)-pyrrolidin und 25ml Methanol beschickt, dann wurde die Bombe tariert. Methylamingas wurde durch die Methanollösung geperlt, bis 2,65g (85,6mMol) das Gases gelös: waren. Die Bombe wurde dann verschlossen und auf 90°C erhitzt. Nach 16stündigem Erhitzen wurde das Reaktionsmaterial abgekühlt, und das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck abgedimpft. Die verbleibenden Feststoffe wurden dann zwischen 50ml Methylenchlorid und 40ml 10%iger wäßriger Natriumhydrcxidlösung verteilt. Die Schichten wurden getrennt, und die organische Schicht wurde mit weiteren 30ml 10%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung gewaschen und dann über Natriumsulfat getrocknet. Abdampf in des Lösungsmittels unter vermindertem Druck ergab 1,73g des gewünschten Produktes, was eine Ausbeute von 76% darstellt; Fp. 87-88°C.
Beispiel 7
(IS^SI^-Methyl^-diazabicyclotf^.Hheptan-dihydrobromid
60g (225mMol) (1S,4S)-2-(4-Toluolsulfonyl)-5-methyl-2,5-diazabicyclo[2.2.1 !heptan wurden in 900ml 30%igem Bromwasserstoff in Essigsäure suspendiert, und die Mischung wurde bei Raumtemperatur gerührt. Nach 6h wurde die Essigsäure unter Saugpumpendruck bis zur Hälfte des ursprünglichen Volumens entfernt, und 1 800 ml Ethy'acetat wurden zugesetzt. Der ausgefallene Feststoffwurdeuntereiner inerten Atmosphäre abfiltriert. Das Produkt wurde uurch Lösen in einer Mindestmenge Methanol bei Rückfluß umkristallisiert. Abkühlen und anschließende Zugabe von 400ml Isopropylalkohol lieferten einen weißen Feststoff, der filtriert und unter vermindertem Druck getrocknet wurde. Das Produkt wog 48g, was eine Ausbeute von 81 % darstellt; Fp. 258-2590C (bei 2340C tritt Färbung ein); [alD = +13,21° (c = 0,946, CH3OH).
Beispiele Allo^-cis-hydroxy-D-prolin-ethylester-hydrochlorid
80g 4-cis-Hydroxy-D-prolin (0,61 Mol) wurden in 500ml wasserfreiem Ethanol suspendiert, und wasserfreies HCI-Gas wurde durch die Mischung geperlt, bis das Reaktionsmaterial homogen wurde. Dann wurde dieses 5h zum Rückfluß erhitzt, und das Volumen des Lösungsmittels wurde um die Hnlfte verringert. 100 ml Diethylether wurden zugefügt und die Mischung über Nacht im Gefrierschrank gehalten. Der anfallende Niederschlag wurde filtriert und mit Diethylether gewaschen und unter vermindertem Druck zu 111 g Produkt (93% Ausbeute) getrocknet; Fp. 152-153°C.
Beispiel 9 Allo-1-(4-\ol olsulfonyl)-4-(4-toluolsulfonyloxy)-D-prolin-ethylester
Zu 110g (562mMol) des Allo-4-hydroxy-D-prolin-ethylester-hydrochlorids wurden 11 Pyridin und 79ml Triethylamin bei O0C zugefügt. Nach 10 min langem Rührender Mischung wurden 242,1g (1,24 Mol) p-foluolsulfonylchlorid in kleinen Portionen zugefügt, um die Temperatur zwischen 0 bis 50C zu regeln, und das Reaktionsmaterial wurde über Nacht bei O0C gerührt. Am nächsten Tag wurde dieses zu 750ml eiskaltem Wasser gegeben, und die Aufschlämmung wurde 1 h bei Ramtemperatur gerührt. Die Feststoffe wurden filtriert und in einem Vakuumofen bei 300C 48h getrocknet, was 243,9g Produkt (92% Ausbeute) ergab; Fp. 122-123"C.
Beispiel 10
4-(Acotyloxy)-1-(4-toluolsulfonyl)-D-prolin-ethylester
Zu 218g (466mMol) Ali '-1-(4-toluolsulfonyl)-4-(4-toluolsulfonyloxy)-D-prolin-ethylester in 1 500ml Toluol wurden 81 g (606mMol) Tetramethylammoniumacetat zugefügt, und die Mischung wurde 2 h zum Rückfluß erhitzt. Das Reaktionsmaterial wurde abgekühlt, mit 2x 500ml Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Abdampfen des Lösungsmittels und Trocknen der erhaltenen Feststoffe in einem Vakuumofen über Nacht bei 3O0C ergaben 120,6g Produkt (72% Ausbeute); Fp.
Beispiel 11
1-(4-Toluolsulfonyl)-4-hydroxy-D-prolin
Zu 127,9g (359,9mMol) 4-(Acetyloxy)-1-(4-toluolsiilfonyl)-D-prolin-ethylester in 640ml THF Wurden 100g (1,8 Mol) KOH, in 640ml Wasser gelöst, bei O0C zugefügt. Die Mischung wurde auf Raumtemperatur erwärmt und 2 h gerührt. Die organischen Lösungsmittel wurden im Vakuum entfernt, und der pH der erhaltenen Mischung wurde mit konz. HCI auf einen neutralen Wert eingestellt. Der gebildete Niederschlag wurde filtriert und über Nacht in einem Vakuumofen bei 250C getrocknet, was 86,2g Produkt (84% Ausbeute) ergab; 147-1490C.
Beispiel 12 {2R,4Sj-2-Hydroxymethyl-4-hydroxy-1-(4-toluolsulfonyl)-pyrrolidln
Zu 900ml THF wurden 21,75g (574,9mMol) Natriumborhydrid zugefügt, und die Mischung wurde auf 10°C abgekühlt, bevor 97,92 ml (776,2 mMol) Bortrifluorid-etherat über einen Zeitraum von 1 h zugetropft wurden. Dann wurden 82 g (287,4 mMol) N-(4-Toluolsulfonyl)-4-hydroxy-D-prolin in 330ml THG vorsichtig bei O0C zugefügt, und die Mischung wurde auf Raumtemperatur erwärmt und 16h gerührt. Das Reaktionsmaterial wurdo auf 0°C abgekühlt und mit Methanol abgeschreckt; dann wurde 10%ige wäßrige HCI-Lösung zugefügt und die Mischung 1h mild auf 60°C erhitzt. Der pH der Reaktionsmischung wurde mit 50%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung auf einen neutralen Wert eingestellt, und die flüchtigen Bestandteile wurden unter vermindertem Druck abgedampft. Dann wurde das Produkt durch Filtrieren isoliert und der Filterkuchen mit Wasser gewaschen. 12stündiges Trocknen unter Vakuum bei 60°C lieferte 78g des Produktes als weißen Feststoff in 100% Ausbeute; Fp. 131-1320C.
Beispiel 13
(2R,4S)-1-(4-Toluolsulfonyl)-2-(4-toluolsu!fonyloxymothyl)-4-(4-toluolsulfunyloxy)-pyrrolidln Diese Verbindung wurde aus der Verbindung von Beispiel 12 nach dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren hergestellt; Fp.
Beispiel 14
(2R,4S)-1-(4-Toluolsulfonyl)-2-chlormethyl-4-(4-toluolsulfonyloxy)-pyrrolin
Diese Verbindung wurde aus der Verbindung von Beispiel 13 nach dem in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren hergestellt; Kp.
Beispiel M
(1R,4R)-2-(4-Toluolsulfonyl)-5-methyl-2,5-diozabicyclo[2.2.1]heptan
Diese Verbindung wurde aus der Verbindung von Beispiel 14 nach dem in Beispiel 5 und 6 beschriebenen Verfahren hergestellt;
Beispiel 16
(IR^RI^-itlethyl^.S-diazabicyclota^.ilheptan-dihydrobromid
Diese Verbindung wurde aus der Verbindung von Beispiel 15 nach dem in Beispiel 7 bescnriebenen Verfahren hergestellt; Fp.
260-2620C (Färbung erfolg; bei 2400C). [a]D = -13,0° (c = 0,972, Methanol).
Beispiel 17
1-(4-Toluolsulfonyl)-4-hydroxy-D-prolin
Zu 10g (76,3OmMoI) 4-Hydroxy-D-prolin in 75ml Wasser wurden 17,45g (91,6mMol)4-Toluolsulfonylchloridund 17g (160,6mMol) Natriumcarbonat zugefügt, und die Mischung wurde 24h bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurde das Reaktionsmaterial durch vorsichtige Zugabe von 10%iger ν 'äßriger HCI-Lösung auf pH 1 angesäuert und das Produkt durch Filtration isoliert. Nach Trocknen bei Hochvakuum wurden 18,5g Produkt isoliert (85% Ausbeute), Fp. 145-1460C.
Beispiel 18
(2S,4S)-2-Hydroxymethyl-4-hydroxy-1-(4-toluolsulfonyl)pyrrolidin
4,14g (109,5mMol) Natriumborhydrid wurden in 150ml THF bei 0°C suspendiert, und 17,6ml (142,2mMol) Bortrifluorid-etherat wurden innerhalb von 10min zugetropft. 15,6g (54,7mMol) 1-(4-Toluolsulfonyl)-4-hydrcxy-D-prolin wurden in Portionen zugefügt, und die Mischung wurde 16h bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurde das Reaktionsmaterial auf 00C abgekühlt und mit Methanol abgeschreckt; anschließend wurde 10%ige wäßrige HCI-Lösung zugefügt und die Mischung 1 h mild auf 60°C erhitzt. Der pH des Reaktionsmaterials wurde mit 50%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung auf einen neutralen Wert eingestellt, und die flüchtigen Bestandteile wurden unter vermindertem Druck abgedampft. Dann wurde das Produkt durch Filtration isoliert und der Filterkuchen mit Wasser gewaschen. 12stündiges Trocknen unter Vakuum bei 6O0C lieferte 10,2g des Produktes als weißen Feststoff in 69% Ausbeute; Fp. 103-1030C.
Beispiel 19
(2R,4S)-2-Chlormethyl-4-chlor-1-(4-toluolsulfonyl)-pyrrolidin
Zu 19 (3,68mMol) (2S,4S)-2-Hydroxymethyl-4 bydroxy-1-(4-toluolsulfonyl)-pyrrolidin in 6ml Pyridin wurde 1,76g (9,21 mMol) p-Toluolsulfonylchlorid zugefügt und die Mischung 2h bei Raumtemperatur gerührt und dann weitere 2h auf 950C erhitzt. Das Reaktionsmaterial wurde dann mit 10%iger wäßriger HCI-Lösung abgeschreckt und mit Methylenchlorid extrahiert.
Chromatographie des erhaltenen Öles an Siliciumdioxidgel (25% Ethylacetat/75% Hexan) ergab 0,75 g Produkt (53% Ausbeute); Fp. 103-1050C.
Beispiel 20
(1R,4R)-2-(4-Toluolsulionyl)-5-methyl-2,5-diazabicyclo[2.2.1]hoptan
Eine Parr Bombe wurde mit 0,5g (1,29mMol) (2R,4S)-2-Chlormethyl-4-chlor-1-(4-toluolsulfonyl)-porrolidin und 6ml Methanol beschickt und dann tariert. Dann wurde Methylamingas durch die Methanollösung geperlt, bis 0,4g (12,9 Mol) des Gases gelöst waren. Dann wurde die Bombe verschlossen und auf 11O0C erhitzt. Nach 16stündigem Erhitzen wurde das Reaktionsmaterial abgekühlt und das Lösungsmittel bei vermindertem Druck abgedampft. Die verbleibenden Feststoffe wurden zwischen 50ml Methylenchlorid und 40ml 10%iger wäßriger NaOH-Lösung verteilt. Die Schichten wurden getrennt, und die organische Schicht wurde mit weiteren 40ml 10%iger wäßriger NaOH-Lösung gewaschen und dann über Na2SO4 getrocknet. Abdampfen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck ergab 309mg des gewünschten Produktes, was eine 90%ige Ausbeute darstellt; Fp. 82-870C; Ia)0 = -16,8° (c = 1,038,CH3OH).
Beispiel 21 1-(Carbobenzyloxy)-4-hydiOxy-L-prolin
Zu 20g (152,5mMol) 4-Hydroxy-L-prolin in 35ml Wasser wurden 36,7 g (436,8mMol) Natriumbicarbonat zugefügt, und die Mischung wurde auf 1O0C abgekühlt, bevor 32,5 g (190,5 mMol)Benzylchlorformiat zugetropft wurden. Dann wurde das Kühlbad entfernt und die Mischung 24h bei Raumtemperatur gerührt. Der pH der Reaktion wurde mit konz. HCI-Lösung auf 1 eingestellt und die Mischung mit 3x 100 ml Anteilen Methyienchlorid extrahiert. Die organischen Schichten wurden über Na2SO4 getrocknet und im Vakuum eingedampft, was 36,4g des Produktes als Öl ergab (90% Ausbeute); NMR (CDCI3): 7,30 (m,5H, aormatisch), 5,12 (m, 2 H), 4,50 (m, 2 H), 4,36 (m, 2 H); 3,6 (m, 2 H); 2,38 (m, 2 H).
Beispiel 22
(2S,4R)-2-Hydroxymethyl-4-hydroxy-1-(carbobenzyloxyl-pyrrolidin
Zu 200ml (0,2 Mol) Boran-THF-Komplex wurden 27,8g (0,1 Mol) 1-(Carbobenzyloxy)-4-hydroxy-L-prolin in 50ml THF bei O0C zugefügt. Nach 16stündigem Rühren bei Raumtempeiatur wurden vorsichtig 100ml Wasser, gefolgt von 12 ml 6η wäßriger HCI-Lösung zugefügt, und die Mischung wurde mit 3x 100ml Methylenchlorid extrahiert. Die vereinigten organischen Extrakte wurden über MgSO4 getrocknet und eingeengt und ergaben 22,6g des Produktes (Öl, 90% Ausbeute). NMR (CDCI3): 7,40 (m, 5H), 5,10 (m, 2H), 4,90 (m, 1 H), 4,65 (m, 1 H), 4,35 (m, 1 H), 4,17 (m, 1 H), 3.60 (m, 3H), 2,05 (m, 1 H), 1,70 (m, 1 H).
Beispiel 23
(2S,4R)-1-(Carbobenzyloxy)-2-(4-toluolsulfonyloxymethyl)-4-(4-toluolsulfonyloxy)-pyrrolidin Zu einer eiskalten Lösung von 150g (596,9mMol) (2R,4S)-2-Hydroxymethyl-4-hydroxy-N-(carbobenzyloxy)-pyrrolidin in 0,51 Pyridin wurden 250g (1,32 Mol) 4-Toluolsulfonylr.hlorid in 3 Portionen zugefügt, um die Temperatur der Reaktion 1 h unter 15°C zu halten, worauf auf Raumtemperatur erwärmt wurde. Nach 12h wurden weitere 125g (659mMol) p-Toluolsulfonylchlorid zugefügt, und die Mischung wurde weitere 16 h bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurde die Mischung in einem Eisbad abgekühlt, und 3l10%ige wäßrige HCI-Lösung wurden vorsichtig zugefügt. Die Mischung wurde mit 2x 250ml Methylenchlorid extrahiert und über MgSO4 getrocknet. Abdampfen des Lösungsmittels ergab 274g des Produktes als Öl (82% Ausbeute). NMR (CDCI3): 7,70 + 7,40 (m, 9H, aromatisch), 5,0 (m, 3H), 4,43 (dd, 1 H), 4,12 (m, 1 H), 4,02 (m, H), 3,70 (m, 1 H), 3,88 (m, 1 H), 2,42 (m, 6H), 2,15 (m, 2H).
Beispiel 24
(1S,4S)-2-(Carbonbenzyloxy)-5-methyl-2,5-diazablcyclo[2.2.1]heptan
Eine Parr-Bombe wurde mit 22g (40,2 mMol) (2S,4R)-1-(Carbobenzyloxy)-2-(p-toluolsulfonyloxymethyl)-4-(4-toluolsulfonyloxy)-pyrrolidin und 100ml Methanol beschickt und dann tariert. Methylamingas wurde durch die Methanollösung geperlt, bis 12,4g (402 mMol) des Gases gelöst waren. Dann wurde die Bombe verschlossen und auf 8O0C erhitzt. Nach 16stündigem Erhitzen wurde das Reaktionsmaterial abgekühlt und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgedampft. Die verbleibenden Feststoffe wurden dann zwischen 200ml Methylenchlorid und 150ml 10%iger wäßriger NaOH-Lösung verteilt. Die Schichten wurden getrennt, und die organische Schicht wurde mit weiteren 100 ml 10%iger wäßriger NaOH-Lösung gewaschen und dann über Na2SO4 getrocknet. Abdampfen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck ergab 9,0g des gewünschten Produktes (Öl), was eine Ausbeute von 91 % darstellt. NMR (CDCI3): 7,32 (aromatisch, 5 H), 5,1 (d, 2H), 4,4 (d, 1 H), 3,58 (dd, 1 H), 3,4 (d, 1 H), 3,22 (m, 1 H), 2,88 (m, 1 H), 2,7 (d, 1 H), 2,52 (d, 1 H), 2,40 (s, 3H), 1,86 (d, 1 H), 1,7 (m, 1 H).
Beispiel 25
(1S,4S)-2-Methyl-2,5-diazabicyclo[2.2.1]heptan
3,0g (12,1OmMoI) (IS^Sl^-ICarbobenzyloxyl-ö-methyl^S-diazabicyclo^.Uheptari wurden in 30ml Methanol gelöst, 600mg (0,2Gew.-%) 10%Pd/C wurden zugefügt, und die Mischung wurde 16h bei50psi (3,45bar) hydriert. Sie wurde filtriert, und das Lösungsmittel wurde abgedampft und durch 30ml Methylenchlorid ersetzt. Diese Mischung wurde dann über K2CO3 getrocknet und eingeengt, was 1,25g des Diatninproduktes in 32% Ausbeute ergab. NMR (CDCI3): 4,5 (breit, 1 H), 3,43 (breit, 1 H), 3,12 (breit, 1 H), 3,05 (d, 1 H), 2,68 (m, 2 H), 2,?2 (d, 1 H), 2,21 (s, 3H), 1,65 (d, 1 H), 1,44 (d, 1 H). CMR (CDCI3): 62,33, 57,30,47,18,40,70, 35,98,

Claims (4)

  1. Patentansprüche:
    oder eines Säureadditionssalzes derselben, worin R1 Wasserstoff oder C1-C6-AIkYl ist, Y Wasserstoff oder XR2 ist, X SO2 oder CO2 ist und R2 C1-C6-AIRyI, Trifluormethyl, Benzyl oder Phenyl, wahlweise durch einen oder zwei der Substituenten C1-C6-AIRyI, Halogen, Nitro, Methoxy oder Trifluormethyl substituiert, ist, gekennzeichnet dadurch, daß man
    (a) eine Verbindung der Formel
    VIII
    worin Y XR2 ist und X und R2 wie oben definiert sind, mit einem CrC6-Alkylamin oder AmmoniaR zur Bildung einer Verbindung der Formel IA umsetzt, worin Y XR2 ist und X, R1 und R2 wie oben definiert sind, und, falls gewünscht,
    (b) eine Verbindung der Formel IA, worin YXR2 ist, zu einer Verbindung der Formel IA, worin Y Wasserstoff ist, reduziert oder hydrolysiert.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das C^Ce-Alkylamin Methylamin ist und Yp-Tolylsulfonyl ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Formel (VIII) die Formel (IX) aufweist
    CL
    IX
    worin X SO2 oder CO2 ist und R2 C1-C6-AIRyI, Trifluormethyl, Benzyl oder Phenyl, wahlweise durch einen oder zwei der Substituenten C,-C6-Alkyl, Halogen, Nitro, Methoxy oder Trifluormethyl substituiert ist.
    4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß X SO2 ist und R2 p-Tolyl ist.
  4. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Formel
    worin X SO2 oder CO2 ist und R2 Ci-Ce-Alkyl, Trifluormethyl, Benzyl oder Phenyl, wahlweise durch einen oder zwei der Substituenten C1-C6-AIkYl, Halogen, Nitro, Methoxy oder Trifluormethyl substituiert, ist, durch das Erhitzen einer Verbindung der Formel
    CH,OH
    worin X und R2 wie oben definiert sind, mit Tosylchlorid in Pyridin hergestellt wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß X SO2 ist und R2 p-Tolyl ist.
    Anwendungsgebiet der Erfindung
    Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von 2,5-Diazabicyclo[2.2.1]heptan-Zwischenstufen zur Verwendung bei der Herstellung antibiotischerChinolone, wie sie z.B. in US-PS 4 775668 offenbart sind.
    Hintergrund der Erfindung
    Ein Verfahren zur Synthese von 2,5-Diazabicyclo[2.2.1 ]heptanen wird in Portoghese et al, J. Org. Chem., 31 1059 (1966) beschrieben. Nach diesem Verfahren wird Hydroxy-L-prolin in Tritosyl-hydroxy-L-prolinol umgewandelt, das zuerst mit Benzylamin und dann mit Jodwasserstoff, Phosphor und Essigsäure zur Bildung von 2-Benzyl-2,5-diazabicycloI2.2.1)heptandihydrojodid umgesetzt wird. US-PS 3947455 befolgt eine ähnliche Arbeitsweise und wandelt dann das Dihydrojodid durch ein Verfahren eir.er dritten Stufe in 2-Methyl-2,5-diazabicyclo[2.2.1 !heptan um.
    Ziel der Erfindung
    Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines 2,ti-Diazabicyclo[2.2.1 )heptan-Derivates der Formel IA
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