ES2214876T3 - Procedimiento de preparacion de derivaods de (1r,4s)-2-azabiciclo 2.2.1 hept-5-en-3-ona. - Google Patents
Procedimiento de preparacion de derivaods de (1r,4s)-2-azabiciclo 2.2.1 hept-5-en-3-ona.Info
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Abstract
Procedimiento para la preparación de compuestos ópticamente activos de las fórmulas generales **(Fórmulas)** en donde R 1 significa alcanoílo C1 - 4 que está sustituido con uno o varios átomos de halógeno, fenilcarbonilo, bencilcarbonilo, metoxicarbonilo, etoxicarbonilo, propoxicarbonilo, butoxicarbonilo o fenoxicarbonilo, y R 2 significa un átomo de hidrógeno, en donde una lactama racémica de la fórmula general **(Fórmula)** en donde R 1 tiene el significado antes citado, se hace reaccionar mediante una hidrolasa en presencia de agua como nucleófilo a un valor del pH mantenido constante dentro de +/- 0, 5 unidades por adición de una base.
Description
Procedimiento de preparación de derivados de
(1R,4S)-2-azabiciclo 2.2.1
hept-5-en-3ona.
La presente invención se refiere a un
procedimiento biotecnológico para la preparación de compuestos
ópticamente activos de las fórmulas generales
partiendo de una lactama de la fórmula
general
Los compuestos de la fórmula I tal como, p. ej.,
(1R,
4S)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
son importantes productos intermedios para la preparación de (1R,
4S)-1-amino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno,
que a su vez es un importante producto intermedio para la
preparación de nucleósidos carbocíclicos tales como, p. ej.,
Carbovir (Campbell et al., J. Org. Chem. 1995, 60,
4602-4616). Compuestos de la fórmula II tal como, p.
ej., el éster propílico del ácido (1S,
4R)-4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico,
son importantes productos intermedios para la preparación de (1S,
4R)-1-amino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno,
que puede ser igualmente un importante productointermedio para la
preparación de nucleósidos carbocíclicos.
Es conocida únicamente la preparación química de
(1R,
4S)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
por acilación de (1R,
4S)-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(Katagiri et al., Tetrahedron Letters, 1997, 38, 1961). De
acuerdo con este procedimiento la (1R,
4S)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
sólo puede obtenerse como educto a partir de la correspondiente (1R,
4S)-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
Este educto es demasiado costoso.
Csuk, R. et al. [Tetrahedron: Asymmetry,
5(2), 269-276, 1994] describen un
procedimiento para la preparación de éster metílico del ácido
4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico,
ópticamente activo, partiendo de la
2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
racémica, hidrolizando en principio el educto por vía química con
ácido clorhídrico para dar el ácido
4-amino-2-ciclopenten-1-carboxílico
y esterificando a continuación con metanol y acetilando con
anhídrido acético. El éster metílico del ácido
4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico
racémico, así obtenido, se hidroliza a continuación con una lipasa
de Candida cylindracea para la obtención del isómero
ópticamente activo.
Evans, T. et al. (J. Chem. Soc. Perkin
Trans. 1, 5(1), 589-592, 1992) describen la
hidrólisis de
2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
racémica por medio de microorganismos de la especie Pseudomonas
solanacearum, formándose el ácido
(1R,4S)-4-amino-2-ciclopenten-1-carboxílico,
ópticamente activo, y
(-)-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona,
ópticamente activa. La última se hidroliza, esterifica y acetila
químicamente para la preparación del éster metílico del ácido (1S,
4R)-4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico.
Brabban, A. et al. (J. Industrial
Microbiology, 16(1), 8-14, 1996) y el
documento US-A-5 688 933 dan a
conocer un procedimiento para la preparación de
2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona,
ópticamente activa, y del ácido
4-amino-2-ciclopenten-1-carboxílico,
ópticamente activo, por medio de lactamasas.
Era misión de la presente invención poner a
disposición un procedimiento para la preparación de compuestos de
las fórmulas generales I y II que se puedan preparar con buena
pureza de enantiómeros a partir de material de partida barato y de
fácil obtención.
Este problema se resuelve mediante los
procedimientos biotecnológicos según las reivindicaciones 1 y 4.
El procedimiento de acuerdo con la invención para
la preparación de los compuestos de las fórmulas generales
en donde R^{1} significa acilo, alcoxicarbonilo
o ariloxicarbonilo y R^{2} significa un átomo de hidrógeno o
alquilo C_{1-10}, se efectúa por medio de una
hidrolasa en presencia de un nucleófilo a un valor del pH mantenido
constante dentro de +/- 0,5 unidades de pH mediante adición de una
base, partiendo de una lactama racémica de la
fórmula
\vskip1.000000\baselineskip
El material de partida, la lactama de la fórmula
general III (sustrato) puede prepararse, por ejemplo, según Taylor
et al., (Tet. Asymmetry, 4, 1993, 1117).
Alquilo C_{1-10} es lineal o
ramificado, así como está sustituido o sin sustituir. Son ejemplos
de alquilo C_{1-10} metilo, etilo, propilo,
butilo, isobutilo, butilo terciario, isopropilo, pentilo, hexilo,
heptilo, octilo, nonilo o decilo y sus isómeros, así como
clorometilo, bromometilo, diclorometilo, dibromometilo,
cloropropilo, bromobutilo.
Acilo significa alcanoílo o arilcarbonilo.
Alcanoílo es convenientemente alcanoílo C_{1-4},
que puede estar sustituido o sin sustituir. Por alcanoílo
C_{1-4} sustituido se entiende, en adelante,
sustituido con uno o varios átomos de halógeno. Ejemplos de
alcanoílo C_{1-4} son acetilo, propionilo,
butirilo, cloroacetilo, bromoacetilo, dicloroacetilo. Arilcarbonilo
es convenientemente bencilcarbonilo o fenilcarbonilo, sustituido o
sin sustituir.
Alcoxicarbonilo es convenientemente
alcoxicarbonilo C_{1-4}, tal como metoxicarbonilo,
etoxicarbonilo, propoxicarbonilo, butoxicarbonilo o butoxicarbonilo
terciario (BOC). Ariloxicarbonilo es convenientemente
benciloxicarbonilo o feniloxicarbonilo. Preferentemente, R^{1}
significa alcanoílo C_{1-4} o alcoxi
C_{1-4} carbonilo,en especial acetilo o
etoxicarbonilo.
Como hidrolasas pueden emplearse proteasas o
lipasas, preferentemente proteasas tales como las serinaproteasas.
Como serinaproteasas pueden emplearse, p. ej., quimotripsina,
tripsina y subtilisina (serinaproteasas bacterianas). Como
subtilisinas pueden emplearse subtilisinas del comercio, tales como
subtilisina A, subtilisina B, alcalasas, enzimas ALK,
bacilopeptidasa A, bacilopeptidasa B, bioprasas, colistinasas,
esperasas, genenasa I, kazusasa, maxacal, maxatasas, nagarsas,
peptidasas, proteasa S, proteasa VIII, proteasa XXVII, proteinasas,
tales como las proteinasas alcalinas de Bacillus subtilis o
Aspergillus oryzae, proteinasa K de Tritirachium
album, savinasas, subtilopeptidasas, superasas, termoasas. La
biotransformación se realiza preferentemente por medio de savinasas.
Como savinasas son apropiadas savinasa 12 tipo W®, savinasa 16.OL
tipo EX®, savinasa 32.OL tipo EX®, savinasa 4.OT tipo W® y savinasa
8.OL®. Como lipasa puede emplearse, p. ej., lipasa de Candida
antarctica.
Si se emplean como hidrolasas las proteasas,
tales como savinasas, proteasas de Bacillus subtilis,
proteasas de Aspergillus oryzae, proteinasa K de
Tritirachium album, se hidroliza convenientemente en la
lactama racémica de la fórmula III el enantiómero (1S, 4R) en el
compuesto correspondiente de la fórmula general II, resultando el
enantiómero (1R, 4S) de la fórmula general I. Si como hidrolasas se
emplean lipasas tales como la lipasa de Candida antarctica,
se hidroliza convenientemente en la lactama racémica de la fórmula
III el enantiómero (1R, 4S) en el correspondiente compuesto de la
fórmula general II, resultando el enantiómero (1S, 4R) de la fórmula
general I.
Como nucleófilo pueden emplearse agua o alcoholes
C_{1-10}. Son apropiados como alcoholes
C_{1-10} metanol, etanol, propanol, isopropanol,
butanol, terc.-butanol, isobutanol, pentanol, hexanol, heptanol,
octanol, nonanol o el decanol. Si como nucleófilo se emplea un
alcohol C_{1-10}, se forma, tal como conocen los
especialistas, el correspondiente éster de la fórmula general II
(R^{2}= alquilo C_{1-10}). Si se emplea como
nucleófilo agua, se forma, por supuesto, el correspondiente ácido de
la fórmula general II (R^{2}=H).
En función de la hidrolasa y del sustrato
(lactama de la fórmula III) la biotransformación se realiza
convenientemente entre pH 5 y 12, preferentemente entre pH 6 y 8. De
acuerdo con la invención en este caso, con una hidrolasa dada y un
sustrato dado, se mantiene constante el valor del pH dentro de +/-
0,5 unidades de pH mediante adición de una base. Por ejemplo, si se
emplea como sustrato
2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
racémica (R = acetilo) y como hidrolasa la savinasa, se mantiene
constante el valor del pH preferentemente entre pH 7,0 y pH 7,5.
Como base puede emplearse una base inorgánica u
orgánica. Son apropiadas como bases inorgánicas, p. ej., KOH, NaOH.
Como base orgánica puede ser apropiada, por ejemplo, trietanolamina
disuelta en un disolvente orgánico.
Si se emplea como nucleófilo un alcohol de los
antes descritos, puede servir como base el correspondiente
alcoholato.
La temperatura de reacción puede encontrarse en
un intervalo de 10 a 60ºC, preferentemente de 15 a 40ºC.
Convenientemente la biotransformación se realiza
en agua, una solución tampón, un alcohol C_{1-10}
o en una mezcla de éstos con un disolvente orgánico aprótico. Son
apropiados como disolventes orgánicos apróticos, p. ej., éteres,
hidrocarburos aromáticos. Como éteres pueden emplearse
tetrahidrofurano, dioxano o éter metilbutílico terciario. Son
apropiados como hidrocarburos aromáticos tolueno y benceno. Pueden
emplearse como soluciones tampón, p. ej., tampones fosfato sódico o
potásico de baja molaridad, tales como 10-100
milimolares, tampón Hepes. Como alcoholes C_{1-10}
pueden emplearse los antes descritos.
La biotransformación puede realizarse también de
modo que la lactama de la fórmula general III sirva como disolvente.
Entonces se realiza la biotransformación convenientemente en
presencia de la mitad de las cantidades estequiométricas de agua o
del correspondiente alcohol.
Según sea el disolvente puede realizarse la
biotransformación en un sistema bifásico o monofásico.
Convenientemente la biotransformación se realiza en un sistema
monofásico.
Después de un tiempo habitual de reacción de
pocas horas se obtienen entonces, en función del material de partida
elegido, los compuestos deseados, ópticamente activos, de las
fórmulas generales I y II, con destacados rendimiento y pureza de
enantiómeros. Los materiales de partida preferidos son
2-acetil-2-azabiciclo-[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(R^{1}= acetilo) racémica y
2-etoxicarbonil-2-azabiciclo[2.2.1]
hept-5-en-3-ona
racémica. Los productos preferidos de los compuestos de la fórmula
general I son (1R,
4S)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(R^{1}= acetilo) y (1R,
4S)-2-etoxicarbonil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(R^{1}= etoxicarbonilo). Los compuestos preferidos de la fórmula
general II son ácido (1S,
4R)-4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico
(R^{1}= acetilo, R^{2}= H), ácido (1S,
4R)-4-toxicarbonil-2-ciclopenten-1-carboxílico
(R^{1}= etoxicarbonilo, R^{2}= H), el éster metílico del ácido
1S,
4R)-4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico
R^{1}= acetilo, R^{2}= CH_{3}), éster butílico del ácido (1S,
4R)-4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico
(R^{1}= acetilo, R^{2}= C_{4}H_{9}), éster etílico del ácido
1S,
4R)-4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico
(R^{1}= acetilo, R^{2}= C_{2}H_{5}) y éster propílico
delácido (1S,
4R)-4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico
R^{1}= acetilo, R^{2}= C_{3}H_{7}). Los ésteres alquílicos
C_{2-10} del ácido (1S,
4R)-4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico,
preferentemente el éster etílico del ácido (1S,
4R)-4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico
y el éster propílico del ácido (1S,
4R)-4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico
de la fórmula general II todavía no están descritos en la
bibliografía y son igualmente, como consecuencia, objeto de la
invención.
Otro objeto de la invención es la reacción
ulterior, la reducción del compuesto de la fórmula general I para
dar un derivado, ópticamente activo, del
1-amino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno,
en especial para dar un derivado de (1R,
4S)-1-amino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno
de la fórmula general
en donde R^{1} tiene el significado
citado.
Convenientemente, la reducción se realiza con
hidruros metálicos binarios o complejos del grupo del boro o del
aluminio, tales como los borohidruros metales alcalinos o
alcalinotérreos, o los hidruros de aluminio y metales alcalinos o
alcalinotérreos. Pueden emplearse como borihidruros de metales
alcalinos o alcalinotérreos binarios el NaBH_{4}, LiBH_{4},
KBH_{4}, NaAlH_{4}, LiAlH_{4},KAlH_{4},
Mg(BH_{4})_{2}, Ca(BH_{4})_{2},
Mg(AlH_{4})_{2},
Ca(AlH_{4})_{2}. Los hidruros metálicos complejos
del grupo del boro o del aluminio pueden tener la fórmula general
M^{1}M^{2}H_{n}L_{m}, en donde n es un número entero
de 1 a 4 y m es un número entero de 4 a 4-n,
M^{1} significa un átomo de metal alcalino, M^{2}
significa boro o aluminio y L es alquilo
C_{1-4}, alquenilo C_{1-4},
alcoxilo C_{1-4}, CN o una amina, o bien los
hidruros metálicos complejos pueden tener la fórmula general
M^{2}H_{0}L_{p}, en donde M^{2} tiene el citado
significado y o es un número entero de 0 a 3 y p es un
número entero de 3 a 3-o. Como
M^{1}M^{2}H_{n}L_{m} pueden emplearse
LiBH(C_{2}H_{5})_{3},
LiBH^{x}(OCH_{3})_{4-x}, en
donde x significa un número entero de 1 a 3,
LiAlH(OC(CH_{3})_{3})_{3},
NaAlH_{2}(OC_{2}H_{4}OCH_{3})_{2},
NaAlH_{2}(C_{2}H_{5})_{2} o NaBH_{3}CN.
Preferentemente, la reducción se realiza con un borohidruro de
metal tal como borohidruro de sodio.
Convenientemente, los hidruros metálicos se
emplean en una relación molar de 0,5 a 1 por mol del compuesto de la
fórmula general I.
Convenientemente, la reducción se realiza bajo
atmósfera de gas inerte tal como, por ejemplo, bajo atmósfera de
argón o de nitrógeno.
La reducción puede realizarse a una temperatura
de -10 a 30ºC, preferentemente a una temperatura de 0 a 10ºC. Como
disolventes los alcoholes secundarios o terciarios son apropiados
para la reducción. Como alcohol secundario puede emplearse, p. ej.,
2-butanol y como alcohol terciario, p. ej., alcohol
amílico terciario.
Es igualmente objeto de la invención la reacción
ulterior, la hidrólisis de los derivados, ópticamente activos, de
1-amino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno
de la fórmula IV para dar los correspondientes
1-amino-4-(hidroximetil)-2-ciclopentenos
o sus sales, ópticamente activos, de la fórmula
con un hidróxido de metal alcalino o
alcalinotérreo, o con un ácido mineral. En especial, se hidroliza el
derivado de (1R,
4S)-1-amino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno
para dar (1R,
4S)-1-amino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno.
Como hidróxido de metal alcalino es apropiado
hidróxido de litio, sodio o potasio. Como hidróxido de metal
alcalinotérreo puede emplearse, p. ej., hidróxido de bario. Como
ácidos minerales son apropiados los hidrácidos halogenados tales
como, p. ej., ácido clorhídrico o ácido bromhídrico.
Convenientemente, la hidrólisis se realiza a una
temperatura de 50 a 120ºC, preferentemente de 90 a 100ºC.
Como sales del (1R,
4S)-1-amino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno
(fórmula V) son apropiadas sus sales hidrohalogenadas tales como
hidrocloruros o hidrobromuros.
Ejemplo
1
Se mezclaron 5 ml de tetrahidrofurano con 3,84 ml
de tampón de fosfato sódico 20 milimolar pH 7 y 1,16 ml de savinasa
16.0 L tipo EX, Novo Nordisk (16 KNPU/g, Unidades de Kilo Novo
Proteasa). Se añadieron a la tanda 417 \mul de
(+/-)2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(330 mmol/l). La reacción se mezcló con un agitador magnético y se
mantuvo a 30ºC por medio de un baño de agua. El valor del pH se
mantuvo constante a pH 7 por una regulación del pH con NaOH 1 molar.
Se extrajeron muestras periódicamente y se analizaron en cuanto a su
contenido y exceso de enantiómeros con HPLC (Chiralpak AD, Daicel
Chemical Ltd. (0,46 x 25 cm) isocráticamente a la temperatura
ambiente, caudal 1 ml/min con n-heptano (etanol 2%,
detección a 215 nm)). En total seutilizaron en este caso 1,25 ml de
NaOH.Después de 120 minutos estaba hidrolizado el 50% de la cantidad
empleada de
(+/-)2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
para dar el correspondiente ácido. La determinación del contenido se
efectuó con CG aquiral. El análisis se realizó con cromatografía de
gases como sigue: columna capilar: HP-5 (5% de
fenilmetilsiloxano), gradiente de temperaturas 100ºC - 260ºC, las
muestras se diluyeron para el análisis en tetrahidrofurano 1:1.
1.1.2.1 A 419,25 ml de
(+/-)2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
se añadieron 60 ml de H_{2}0 y 35 ml de sabinaza según el Ejemplo
1.1.1. El valor del pH se mantuvo en 7,5 con NaOH 7,5 N, el
fermentador Applikon de 1 l se agitó con 400 rpm. De acuerdo con el
Ejemplo 1.1.1 se extrajeron muestras periódicamente y se analizaron.
Después de 45 h se midió un valor de exceso de enantiómero
(ee) 99%.
La tanda filtró con trompa a través de un filtro
Whatman GF/F y latorta de filtración se lavó 2 veces con 100 ml y 1
vez con 50 ml de acetato de butilo. La fase acuosa se extrajo
sacudiendo 2 veces con 200 ml de acetato de butilo. La fase orgánica
se concentró en el Rotavap. Se obtuvieron 144,8 g de producto con un
valor de ee > 98%, lo que correspondía a un rendimiento de
31% respecto del racemato. El análisis se realizó según Ejemplo
1.1.1.
1.1.2.2 A 486,3 g de
(+/-)2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(contenido: 95,4%) se añadieron 60 ml de H_{2}O y 35 ml de
savinasa de acuerdo con el Ejemplo 1.1.1. El valor del pH se mantuvo
en 7,5 con NaOH 7,5 N, el fermentador Applikon de 1 l se agitó con
400 rpm. De acuerdo con el Ejemplo 1.1.1 se extrajeron muestras
periódicamente y se analizaron. Después de 45 h se midió un valor de
ee > 98%. En total seconsumieron 174,6 ml de NaOH 7,5
N.
La tanda se filtró con trompa a través de un
filtro Whatman GF/F y la torta de filtración se lavó 2 veces con 100
ml y 1 vez con 50 ml de acetato de butilo. La fase acuosa se extrajo
sacudiendo 2 veces con 200 ml de acetato de butilo. La fase orgánica
se concentró en el Rotavap. Se obtuvieron 144,8 g de producto con un
valor de ee > 98% (contenido: 92,5%), lo que correspondía
a, un rendimiento de 29% respecto del racemato. El análisis se
realizó según el Ejemplo 1.1.1.
72,3 ml de
(+/-)2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(contenido 95,4%) se mezclaron con 8,3 ml de savinasa según el
Ejemplo 1.1.1 y 19,4 ml de metanol. La mezcla de reacción se agitó
durante un intervalo de 24 h a 30ºC. En este caso, el pH permaneció
constante a 7,2. Se extrajeron muestras según el Ejemplo 1.1.1.
Después de 25 h se alcanzó un valor de ee > 98% y la
reacción se dio por terminada. El rendimiento analítico ascendió a
42% respecto del racemato. En este caso se formó en cantidades
estequiométricas el correspondiente éster metílico (R^{2}=
CH_{3}) del compuesto de la fórmula general II, lo que se comprobó
con cromatografía de gases-espectrometría de masas
(CG-MS). El análisis se realizó de acuerdo con el
Ejemplo 1.1.1.
72,3 ml de
(+/-)2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(contenido 95,4%) se mezclaron con 76,86 ml de
1-butanol y 8,3 ml de savinasa según el Ejemplo
1.1.1. La mezcla de reacción se midió durante un intervalo de 22 h.
Después de este tiempo se determinó un valor de ee > 98%
con HPLC. El valor del pH se mantuvo constante a pH 7,5 con NaOH 4
N. Se tomaron muestras según el Ejemplo 1.1.1. La temperatura de
reacción se encontraba en 30ºC. Se formó el ácido libre (R^{2}= H)
del compuesto de la fórmula general II, lo que se comprobó con ayuda
de HPLC y el éster butílico (R^{2}= C_{4}H_{9}) del compuesto
de la fórmula general II, lo que se comprobó con ayuda de
GC-MS. Se alcanzó un rendimiento analítico de 34,8%
respecto del racemato.
1.1.5.1 Se incubaron a 30ºC y a un pH de 7,0
(ajustado con NaOH 4 N) 242 g de
(+/-)2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona,
168,6 ml de 1-propanol y 28 ml de savinasa de
acuerdo con el Ejemplo 1.1.1. Se formaron muestras según el Ejemplo
1.1.1. Después de 24 h se determinó el valor de ee del
producto en % de ee = 99%. El rendimiento analítico ascendió
a 47%. A continuación se añadieron a esta mezcla (459 ml) 100 ml de
tolueno y se separó por evaporación el propanol a presión reducida.
Luego se extrajo la solución dos veces con tolueno (250 ml) y agua
(100 ml). El tolueno se separó por evaporación y el producto se
destiló. Se obtuvieron 113,9 g (0,69 moles) de producto (pureza 93%;
ee= 99%), correspondiendo a un rendimiento de 45,7% respecto
del racemato. El análisis se realizó de acuerdo con el Ejemplo
1.1.1.
1.1.5.2 Se incubaron en un matraz Erlenmeyer a
30ºC y a un pH de 7,2 (ajustado con NaOH 4 N) 208 g de
(+/-)2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(contenido: 95,4%), 168,6 ml de 1-propanol y 23 ml
de savinasa de acuerdo con el Ejemplo 1.1.1. Después de 30 h se
determinó el valor del ee del producto en % de ee=
> 98%. A continuación se añadieron a esta mezcla (459 ml) 100 ml
de tolueno y se separó el propanol por evaporación a presión
reducida. Después se extrajo la solución dos veces con tolueno (250
ml) y agua (100 ml). El tolueno se separó por evaporación y el
producto se destiló (12 milibares, 85 - 95ºC). Se obtuvieron 79,13 g
(0,69 moles) de producto (Pureza 93%, ee > 98%)
correspondiendo a un rendimiento de 37% respecto del racemato. El
análisis se realizó de acuerdo con el Ejemplo 1.1.1.
1.1.5.3 Se hicieron reaccionar en un reactor de
agitación de 5 l a 40ºC y un valor del pH= 7,4 (ajustado por adición
de 92 g de NaOH 4 N) 2,77 kg de
(+/-)2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(contenido 95,8%), 1,35 l de 1-propanol y 355,5 ml
de savinasa según el Ejemplo 1.1.1. En este caso se mantuvo
constante el valor del pH mediante adición de NaOH 4 N a pH= 7,4.
Después de 14 h se refrigeró la mezcla de reacción hasta la
temperatura ambiente y se ajustó el valor del pH de la solución a
pH= 7,0 mediante adición de ácido sulfúrico al 20%. Después de
añadir 1,15 l de tolueno se separaron las fases y la fase orgánica
se destiló al vacío (fracción de producto a T=
72-76ºC, p= 1 milibar). Se obtuvieron 1,07 kg de
producto (contenido 91%, ee= 98,4%) correspondientes a un
rendimiento de 36,5%. El contenido del producto se determinó
mediante CG en una columna Optima 5 (Macherey-Nagel,
Alemania). El ee del producto se determino por medio de CG en
una columna quiral Lipodex E (Pfacherey-Nagel,
Alemania).
Se mezclaron 345 g del resto de burbuja del
Ejemplo 1.1.5.3 con 250ml de acetato de etilo y 1 l de hexano y la
mezcla se calentó a reflujo. Se formaron dos fases, la fase superior
se separó y se refrigeró lentamente hasta 0ºC. El precipitado se
separó por filtración y se secó al vacío a 40ºC. Se obtuvieron 85,6
g de producto incoloro. El valor del ee se determinó por
medio de cromatografía de gases en una columna quiral
Hydrodex-\beta-PM
(Macherey-Nagel, Alemania), ee = 93%.
\alphaD, 20ºC^{(c = 1, \ MeOH)}= 79,32º
| ^{1}H-RMN(CDCl_{3}): | 5,91 (ancho, 1H) |
| 5,89 (s, 2H) | |
| 5,07 (m, 1H) | |
| 4,07 (t, 2H) | |
| 3,50 (m, 1H) | |
| 2,46 (m, 1H) | |
| 1,96 (s, 3H) | |
| 1,90 (m, 1H) | |
| 1,67 (m, 2H) | |
| 0,96 (t, 3H) |
1.1.6.1 Se incubaron a 30ºC (+/- 2ºC) 25 mg de
proteasa de Bacillus subtilis (Fluka 82490), 0,45 ml de
tampón fosfato (100 milimolar, pH 7,5),0,5 ml de
n-propanol y 0,05 ml de
(+/-)2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
El valor del pH se mantuvo a 7,5 por adición manual de NaOH 1 N,
habiéndose alcanzado fluctuaciones de +/- 0,5 pH. Se tomaron
muestras de acuerdo con el Ejemplo 1.1.1. Después de 6 h había
reaccionado toda la
(+/-)2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
1,5 h después de la incubación el ee de la
(+/-)2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
era > 98%. El rendimiento no aislado ascendió al 12% referido al
racemato. Se determinaron el contenido y el exceso de enantiómero
tal como se ha descrito en el Ejemplo 1.
1.1.6.2 Se incubaron a 30ºC (+/- 2ºC) 125 mg de
proteasa de Bacillus subtilis (Fluka 82490), 2,25 ml de
tampón fosfato (100 milimolar, pH 7,5), 2,5 ml de
n-propanol y 0,25 ml de
(+/-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(contenido: 95,4%). El valor del pH se mantuvo constante por adición
manual de NaOH 1 N en 7,5, habiéndose alcanzado fluctuaciones de +/-
0,5 pH. Se tomaron muestras conforme al Ejemplo 1.1.1. Después de 6
h había reaccionado 90% de la
(+/-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
1,5 h después de la incubación era el exceso de enantiomero de la
(-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
> 98%. El rendimiento no aislado ascendió entonces a 12% referido
al racemato.
1.1.7.1 Se incubaron a 30ºC (+/- 2ºC) 25 mg de
Aspergillus oryzae (Sigma P-4032, 3,5
unidades/mg), 0,45 ml de tampón fosfato (100 mM, pH 7,5), 0,5 ml de
n-propanol y 0,05 ml de
(+/-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
El valor del pH se mantuvo constante a 7,5 mediante adición manual
de NaOH 1 N, habiéndose logrado fluctuaciones de +/- 0,5 pH. Se
extrajeron muestras conforme al Ejemplo 1.1.1. Después de 0,5 h
había reaccionado toda la
(+)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
El exceso de enantiómero, para la
(-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona,
era > 98%. El rendimiento analítico referido a
(-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
era > 40% referido al racemato. El contenido y exceso de
enantiómeros se determinaron tal como se describe el Ejemplo
1.1.1.
1.1.7.2 Se incubaron a 30ºC (+/- 2ºC) 125 mg de
Aspergillus oryzae (Sigma P-4032, 3,5
unidades/mg), 2,25 ml de tampón fosfato (100 mM, pH 7,5), 2,5 ml de
n-propanol y 0,25 ml
(+/-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(contenido: 95,4%). El valor del pH se mantuvo constante, por
adición manual de NaOH 1 N, a 7,5, lográndose fluctuaciones de +/-
0,5 pH. Se extrajeron muestras de acuerdo con el Ejemplo 1.1.1.
Después de 0,5 h había reaccionado toda la
(+)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
El exceso de enantiómeros para la
(-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
era > 98%. El rendimiento analítico referido a
(-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
era > 40% respecto del racemato.
1.1.8.1 Se incubaron a 30ºC (+/- 2ºC) 25 mg de
proteinasa K (Sigma P-8044 1 - 7 unidades/mg), 0,45
ml de tampón fosfato (100 mM, pH 7,5),0,5 ml de
n-propanol y 0,05 ml de
(+/-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
El valor del pH se mantuvo a 7,5 por adición manual de NaOH 1 N,
habiéndose alcanzado fluctuaciones de +/- 0,5 pH. Se tomaron
muestras según el Ejemplo 1.1.1. Después de 0,5 h había reaccionado
toda la
(+)-2-acetil-2-azabiciclo-[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
El exceso de enantiómero para la
(-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
era > 98%. El rendimiento analítico, referido a la
(-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona,
era 40% respecto del racemato. Se determinaron contenido y exceso de
enantiómeros tal como se describe en el Ejemplo 1.
1.1.8.2 Se incubaron a 30ºC (+/- 2ºC) 125 mg de
proteinasa K (Sigma P-8044 1 - 7 unidades por mg),
2,25 ml de tampón fosfato (100 mM, pH 7,5), 2,5 ml de
n-propanol y 0,25 ml de
(+/-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(contenido 95,4%). El valor del pH se mantuvo en 7,5 mediante
adición manual de NaOH 1 N, lográndose fluctuaciones de +/- 0,5 pH.
Se tomaron muestras conforme al Ejemplo1.1.1. Después de 0,5 h había
reaccionado toda la
(+)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
El exceso de enantiómeros para
(-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
era > 98%. El rendimiento analítico, referido a
(-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona,
era 30% respecto del racemato.
1.2.1 Se incubaron a 30ºC (+/- 2ºC) 25 mg de
SP525 (Novo Nordisk), 0,45 ml de tampón fosfato (100 mM, pH 7,5),
0,5 ml de n-propanol y 0,05 ml de
(+/-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
El valor del pH se mantuvo en 7,5 mediante adición manual de NaOH 1
N, lográndose fluctuaciones de +/- 0,5 pH. Se tomaron muestras según
el Ejemplo 1.1.1. Después de 0,5 h había reaccionado toda la
(-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
El exceso de enantiómeros para (-)(1S,
4R)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
era > 98%. El rendimiento analítico, referido a
(+)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona,
era 12%. El contenido y exceso de enantiómeros se determinaron tal
como se describe en el Ejemplo 1.
1.2.2 Se incubaron a 30ºC (+/- 2ºC) 250 mg de
SP525 (Novo Nordisk), 2,25 ml de tampón fosfato (100 ml, pH 7,5),
2,5 ml de n-propanol y 2,25 ml de
(+/-)2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(contenido 95,4%). El valor del pH se mantuvo en 7,5 mediante
adición manual de NaOH 1 N, lográndose fluctuaciones de +/- 0,5 pH.
Se tomaron muestras según el Ejemplo 1.1.1. Después de 16 h había
reaccionado toda la
(-)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
El exceso de enantiomeros para la (+)(1S,
4R)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
era > 98%. El rendimiento analítico referido a
(+)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona,
era 12% respecto del racemato.
1.3.1 A una solución de (1R,
4S)-2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(50 g, 0,33 moles), 40 ml de agua, 240 ml de
2-butanol se añadieron en prociones 8 g de
NaBH_{4} la temperatura se mantuvo por debajo de 5ºC. Después de 1
h se interrumpió la reacción y luego se ajustó la mezcla de reacción
a pH 2,0 con HCl concentrado. La temperatura de reacción se mantuvo
por debajo de 10ºC. El valor del pH se ajustó a pH 9,0 con NaOH al
30%.
Se separó por filtración metaborato sódico y se
extrajo la fase acuosa tres veces con 2-butanol.
Después de separar el 2-butanol por evaporación, se
obtuvieron 49,3 g de producto (0,28 moles) correspondientes a un
rendimiento de 88%.
1.3.2 Se disolvieron 287,4 g de
(-)-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
(al 100% => \sim 255ml, al 97%; 1,9 moles) en 380 ml de agua y
1217 ml de 2-butanol. La solución se enfrió hasta
una temperatura comprendida entre 0 -2ºC.
En otro agitador mecánico se suspendieron 45 g de
NaBH_{4} (1,188 moles, 1,25 equivalentes) en 304 ml de
2-butanol reciente. La suspensión de NaBH_{4} se
añadió a la solución en el intervalo de 1 - 2 horas. La reacción era
exotérmica y la temperatura no debió sobrepasar 5ºC. Antes de la
adición de una parte la temperatura debía encontrarse en 0ºC. Se
efectuó el seguimiento de la reacción por medio de DC
(hexano/etanol/MeOH: 5/5/1). Después de la adición se dejó continuar
la reacción todavía 1 a 2 h. Se controló la conversión. Cuando la
conversión estuvo en orden, (la concentración en educto debía ser
< 1,0%) se ajustó a pH 2 con aproximadamente 135 g de ácido de
clorhídrico concentrado. La temperatura se mantuvo por debajo de
10ºC. Luego se ajustó inmediatamente a pH 9 con aproximadamente 85
ml de lejía de sosa al 30%. Las sales precipitadas se filtraron y se
lavaron con 127 ml de 2-butanol reciente. El
filtrado y el "2-butanol de lavado" se
reunieron y se separaron las fases. La fase acuosa se extrajo
todavía dos veces con 380 ml de 2-butanol reciente
cada vez. Las fases de 2-butanol se reunieron. Se
obtuvieron aproximadamente 2450 g de solución al 10% de producto,
(1R,
4S)-2-acetil-1-amino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno,
en 2-butanol. Esto correspondía aproximadamente a
250 g de producto al 100%, (1R,
4S)-1-acetilamino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno,
correspondiendo a un rendimiento del 85%.
1.4.1 Se añadió NaOH al 30% (45 g) a 49,3 g (0,28
moles) de (1R,
4S)-1-acetilamino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno
y se calentó hasta 100ºC la suspensión. Después de 3,5 h se enfrió
la solución hasta 0ºC y luego se ajustó a pH = 1,0 con HCl
concentrado. Entonces se separó el agua por evaporación y el NaCl
por filtración. A continuación se añadieron pentanol (2 ml por g de
resto) y acetona (6 ml por g de resto) y se filtró el precipitado
formado y se lavó con 20 ml de acetona. Se obtuvieron 37,5 g (0,24
moles) de producto como sal hidrocloruro con un ee= 99%,
correspondiente a un rendimiento de 86%.
1.4.2. Se dispusieron 85,4 g de (1R,
4S)-(-)-1-acetilamino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno
al 100% (0,55 moles) como solución al 10% en
2-butanol. Se destiló luego hasta que ya no hubo más
destilado. A continuación, se añadieron 110,0 g de lejía de sosa al
30% (=> 33,0g de NaOH al 100%; 0,825 moles; 1,5 equivalente) y 65
g de agua. El restante 2-butanol se separó por
destilación azeótropa (con aproximadamente 10 g de agua). Luego se
calentó la solución a reflujo (100 - 110ºC) durante 4 - 5 h. Se
efectuó el seguimiento de la reacción por medio de CG. Cuando la
conversión estaba en orden, se refrigeró hasta 50ºC y se añadieron
154 ml de 2-butanol (124,3 g). Las fases se
separaron a 50ºC y la fase acuosa se extrajo otra vez con 154 ml de
2-butanol (124,3 g) a 50ºC (agitar 15 min, separar
las fases). La fase acuosa (165 g aproximadamente) se evacuó. Las
fases orgánicas se reunieron y se añadieron aproximadamente 22 g de
cloruro de hidrógeno a 20 - 40ºC hasta pH 1. Algunas sales
precipitaron durante la acidificación. Estas sales se filtraron a
20ºC y el filtrado se destiló a presión normal hasta que se habían
recogido 220 ml de destilado (aproximadamente 180 g) (temperatura de
ebullición aproximadamente 91 - 92ºC). Después se añadieron a
aproximadamente 70ºC 176 ml de acetona (139,0 g). La suspensión se
agitó durante 15 a 30 min a reflujo y luego se refrigeró hasta -
5ºC. Después de 1 h a esta temperatura se filtró la suspensión con
trompa y la torta de filtración se lavó con 154 ml de acetona. Se
obtuvieron 70,0 g de (-)-producto al 100%
correspondiendo a un rendimiento de 85%.
Contenido: 99,0% (Tit., % en peso)
NaCl: 0,5 a 1,0%
Ejemplo
2
Se mezclaron 109,13 g de
2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
racémica con 182,1 g de trietilamina, 6,11 g de
4-dimetilaminopiridina y 500 ml de acetonitrilo. La
reacción se calentó hasta 50ºC. Después se añadieron, en porciones,
195,3 g de cloroformiato de etilo, disueltos en 150 ml de
acetonitrilo. La temperatura se mantuvo por debajo de 55ºC. Después
del final de la reacción se enfrió la solución hasta 20ºC y se
separaron las sales por filtración y se lavaron con acetonitrilo. El
filtrado se concentró a 60ºC y 20 milibares y, a continuación, se
recogió en 1500ml de tolueno. Después siguieron 3 extracciones: con
250 ml de agua, pH 8, con 250 ml de ácido acético (1%), con 250 ml
de solución saturada de NaCl. La fase orgánica se secó con
MgSO_{4} y se concentró a 80ºC y 20 milibares. Se obtuvieron 167,4
g de un aceite pardo. El contenido según CG era 96%. Se purificó la
(+/-)-2-etoxicarbonil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
por destilación al vacío, punto de ebullición_{0,01}= 76,5ºC,
contenido (CG): 99,5%, rendimiento: 156,6 g (88,5%)
| ^{1}H-RMN(CDCl_{3}): | 1,33 (t, 3H); |
| 2,19 (d, 1H); | |
| 2,38 (d, 1H); | |
| 3,43 (s, 1H); | |
| 4,26 (m, 2H); | |
| 5,04 (s, 1H); | |
| 6,68 (m, 1H); | |
| 6,92 (m, 1H). |
Análogamente al Ejemplo 2.1 se preparó el
producto partiendo de (1R,
4S)-(-)-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
Se incubaron a 40ºC y pH 8 500 \mul de savinasa
según el Ejemplo 1.1.1, 5 ml de n-propanol, 4,5 ml
(50 milimoles de tampón fosfato pH 8/tetrahidrofurano, 1/1) y 250
\mul de
(+/-)-etoxicarbonil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
Por adición manual de NaOH 1 N se mantuvo el valor del pH en 8. Se
tomaron muestras tal como en el Ejemplo 1.1.1. Después de 4,5 h se
midió un valor de ee > 98% para el (-)enantiómero, lo que
se comprobó con la ayuda del patrón preparado (Ejemplo 2.2). El
rendimiento analítico no aislado referido al racemato ascendió a
46%.
Claims (15)
1. Procedimiento para la preparación de
compuestos ópticamente activos de las fórmulas generales
en donde R^{1} significa alcanoílo
C_{1-4} que está sustituido con uno o varios
átomos de halógeno, fenilcarbonilo, bencilcarbonilo,
metoxicarbonilo, etoxicarbonilo, propoxicarbonilo, butoxicarbonilo o
fenoxicarbonilo, y R^{2} significa un átomo de hidrógeno, en donde
una lactama racémica de la fórmula
general
en donde R^{1} tiene el significado antes
citado, se hace reaccionar mediante una hidrolasa en presencia de
agua como nucleófilo a un valor del pH mantenido constante dentro de
+/- 0,5 unidades por adición de una
base.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la reacción se realiza en una solución
tampón.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el nucleófilo se emplea en una mezcla
con un disolvente orgánico aprótico.
4. Procedimiento para la preparación de
compuestos ópticamente activos de las fórmulas generales
en donde R^{1} significa acilo, alcoxicarbonilo
o ariloxicarbonilo y R^{2} significa alquilo
C_{1-10}, en donde una lactama racémica de la
fórmula
general
en donde R^{1} tiene el citado significado, por
medio de una hidrolasa en presencia de un alcohol
C_{1-10} como nucleófilo se hace reaccionar a un
valor del pH mantenido constante dentro de +/- 0,5 unidades por
adición de una
base.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el alcohol C_{1-10} se
emplea en una mezcla con un disolvente orgánico aprótico.
6. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque como hidrolasa
se utiliza una proteasa o lipasa.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque como proteasa se utiliza una
serinaproteasa.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque como serinaproteasa se utiliza una
subtilisina.
9. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque como lactama
racémica de la fórmula general III se emplea
2-acetil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona
o
2-etoxicarbonil-2-azabiciclo[2.2.1]hept-5-en-3-ona.
10. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la reacción se
realiza a una temperatura de 10 a 60ºC.
11. Procedimiento para la preparación de
derivados ópticamente activos del
1-amino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno
de la fórmula general
en donde R^{1} significa acilo, alcoxicarbonilo
o ariloxicarbonilo, caracterizado porque una lactama de la
fórmula
general
en donde R^{1} tiene el citado significado, se
transforma por medio de una hidrolasa en presencia de un alcohol
C_{1-10} como nucleófilo, a un valor del pH
mantenido constante dentro de +/- 0,5 unidades por adición de una
base, en el compuesto de la fórmula
general
en donde R^{1} tiene el citado significado, y
éste se reduce luego para dar el compuesto de la fórmula general
IV.
12. Procedimiento para la preparación de (1R,
4S)-1-amino-4-(hidroximetil)-2-ciclopenteno
de la fórmula
o de sus sales, caracterizado porque una
lactama de la fórmula
general
en donde R^{1} significa acilo, alcoxicarbonilo
o ariloxicarbonilo, por medio de una hidrolasa en presencia de un
nucleófilo, a un valor del pH mantenido constante dentro de +/- 0,5
unidades por adición de una base, se transforma en el compuesto de
la fórmula
general
en donde R^{1} tiene el citado significado,
éste luego se reduce para dar el compuesto de la fórmula
general
en donde R^{1} tiene el citado significado, y
éste luego se hidroliza para dar el compuesto de la fórmula
V.
13. Éster alquílico C_{2-10}
del ácido 1S,
4R)-4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico.
14. Éster etílico del ácido (1S,
4R)-4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico.
15. Éster propílico del ácido (1S,
4R)-4-acetilamino-2-ciclopenten-1-carboxílico.
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