JP2012176902A - 新規な光学活性含フッ素化合物、その製造方法及びそれを用いた光学活性3,3,3−トリフルオロアラニンの製造方法 - Google Patents

新規な光学活性含フッ素化合物、その製造方法及びそれを用いた光学活性3,3,3−トリフルオロアラニンの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 医薬、農薬の中間体として有用な、光学活性3,3,3−トリフルオロアラニン及びその中間体の光学活性2−メチルプロピル−2−スルフィン酸(1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)アミドの高選択的かつ効率的な製造方法を提供する。
【解決手段】 光学活性トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミドとシアノ化剤を反応させることにより、光学活性2−メチルプロピル−2−スルフィン酸(1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)アミドを製造し、次いで加水分解することにより、光学活性3,3,3−トリフルオロアラニンを得る。
【選択図】 なし

Description

本発明は、新規な光学活性2−メチルプロピル−2−スルフィン酸(1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)アミド、その製造方法及びそれを用いた光学活性3,3,3−トリフルオロアラニンの製造方法に関する。光学活性2−メチルプロピル−2−スルフィン酸(1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)アミドは、医薬、農薬の中間体として有用であり、光学活性3,3,3−トリフルオロアラニンの合成中間体として非常に有用な化合物である。
本発明の光学活性2−メチルプロピル−2−スルフィン酸(1―シアノ―2,2,2−トリフルオロエチル)アミド及びその製造方法は知られていない。
一方、本発明の光学活性2−メチルプロピル−2−スルフィン酸(1―シアノ―2,2,2−トリフルオロエチル)アミドより誘導される光学活性3,3,3−トリフルオロアラニンの製造方法については、1,1,1−トリフルオロ−3−(トルエン−4−スルフィニル)プロパン−2−オンをN−(ベンジルオキシカルボニル)イミノホスフォランと反応させ、水素化ホウ素ナトリウムで還元した後、トルエンスルホニル基を外してアラニノールとし、酸化、脱保護する方法が知られている(非特許文献1)。
さらに一般的な光学活性体の製造方法としては、光学分割剤を用いたラセミ体の光学分割が公知であり、例えばラセミ体3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸の光学活性α−フェニルエチルアミン等を用いた光学分割による光学活性3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸を得る方法等が知られている(例えば、特許文献1、非特許文献2、非特許文献3参照)。
特開平5−286915号公報
J.Org.Chem.,61,3375−3387,1996 J.Chem.Soc.,2329−2332,1951。 J.Med.Chem.,39,4592−4601,1996
従来技術の非特許文献1に記載の方法では、3,3,3−トリフルオロアラニンの製造において、1,1,1−トリフルオロ−3−(トルエン−4−スルフィニル)−プロパン−2−オンをN−(ベンジルオキシカルボニル)イミノホスフォランと反応させた後、水素化ホウ素ナトリウムで還元して得られる(3−オキソ−3−p−トルイル−1−トリフルオロメチル−プロピル)−カルバミン酸ベンジルエステルが(2S,R)と(2R,R)の混合物であり、光学分割を必要とするという問題がある。
また、特許文献1、非特許文献2、非特許文献3に記載の光学分割剤を用いた製造方法においては、数回以上再結晶を繰り返した後、さらに脱分割剤処理を実施する必要があるため効率に問題がある。
本発明者らは上記課題を解決すべく光学活性2−メチルプロピル−2−スルフィン酸(1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)アミドを製造する方法について鋭意検討した結果、光学活性トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミドのシアノ化により、光学活性2−メチルプロピル−2−スルフィン酸(1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)アミドが容易に効率よく製造できることを見出した。さらに該化合物は、容易に光学活性3,3,3−トリフルオロアラニンに誘導可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、
[項1] 下記式(1)
Figure 2012176902
又は式(2)
Figure 2012176902
で表される光学活性含フッ素化合物。
[項2] 光学活性トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミドとシアノ化剤を反応させることを特徴とする式(1)又は式(2)で表される光学活性含フッ素化合物の製造方法。
[項3] ルイス酸触媒存在下、反応させることを特徴とする[項2]に記載された光学活性含フッ素化合物の製造方法。
[項4] 項[1]に記載された式(1)又は式(2)で表される光学活性含フッ素化合物を加水分解することを特徴とする光学活性含3,3,3−トリフルオロアラニンの製造方法
を提供するものである。
請求項1〜3に係る本発明により、新規な光学活性2−メチルプロピル−2−スルフィン酸(1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)アミド、その製造方法及びそれを用いた光学活性3,3,3−トリフルオロアラニンの簡便かつ効率的な製造方法が提供された。
また、請求項3に係る本発明により、光学分割剤を用いることなく光学活性3,3,3−トリフルオロアラニンを製造することが可能となった。
本発明を以下詳細に説明する。
本発明の式(1)又は式(2)で示される光学活性含フッ素化合物は新規化合物であり、光学活性トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミドとシアノ化剤を反応させることにより製造することができる。すなわち、(S)−トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミドのシアノ化により式(1)で表される(S)−2−メチルプロピル−2−スルフィン酸[(1R)−1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)]アミドを、また(R)−トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミドのシアノ化により式(2)で表される(R)−2−メチルプロピル−2−スルフィン酸[(1S)−1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)]アミドを製造することができる。
本発明に用いる光学活性トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミドは、特に限定されるものではないが、例えばトリフルオロアセトアルデヒドと光学活性t−ブチルスルフィンアミドを反応させることによって調製される。
本発明に適用可能なシアノ化剤としては、具体的に例えば、トリメチルシリルシアニド、トリエチルシリルシアニド、シアン化カリウム、シアン化ナトリウム、シアン化銅、シアン化亜鉛、シアン化水素、塩化シアン、臭化シアンをあげることができ、反応に具する光学活性トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミドに対して、1〜30モル量使用する。
本発明の光学活性含フッ素化合物の製造に当たって、無触媒でも実施可能であるが、ルイス酸の存在下に実施することが好ましい。触媒として用いうるルイス酸としては、具体的には例えば、三フッ化ホウ素−エーテル錯体、三フッ化ホウ素−アセトニトリル錯体、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、塩化チタン(IV)、テトラメトキシチタン(IV)、塩化鉄(III)、臭化鉄(III)、塩化ジルコニウム(IV)、臭化ジルコニウム(IV)、テトラメトキシジルコニウム(IV)、塩化亜鉛(II)、塩化ニオブ(V)、塩化ニオブ(III)−エチレングリコールジメチルエーテル錯体、二塩化チタノセン、塩化ランタン、臭化ランタン、トリメトキシランタン、トリエトキシランタン、ランタントリフラート、塩化スカンジウム、臭化スカンジウム、トリメトキシスカンジウム、トリエトキシスカンジウム、スカンジウムトリフラート、塩化イットリウム、臭化イットリウム、トリメトキシイットリウム、トリエトキシイットリウム、イットリウムトリフラート、塩化セリウム、臭化セリウム、トリメトキシセリウム、トリエトキシセリウム、セリウムトリフラート、塩化プラセオジム、臭化プラセオジム、トリメトキシプラセオジム、トリエトキシプラセオジム、プラセオジムトリフラート、塩化ネオジム、臭化ネオジム、トリメトキシネオジム、トリエトキシネオジム、ネオジムトリフラート、塩化プロメチウム、臭化プロメチウム、トリメトキシプロメチウム、トリエトキシプロメチウム、プロメチウムトリフラート、塩化サマリウム、臭化サマリウム、トリメトキシサマリウム、トリエトキシサマリウム、サマリウムトリフラート、塩化ユウロピウム、臭化ユウロピウム、トリメトキシユウロピウム、トリエトキシユウロピウム、ユウロピウムトリフラート、塩化ガドリニウム、臭化ガドリニウム、トリメトキシガドリニウム、トリエトキシガドリニウム、ガドリニウムトリフラート、塩化テルビウム、臭化テルビウム、トリメトキシテルビウム、トリエトキシテルビウム、テルビウムトリフラート、塩化ジスプロシウム、臭化ジスプロシウム、トリメトキシジスプロシウム、トリエトキシジスプロシウム、ジスプロシウムトリフラート、塩化ホルミウム、臭化ホルミウム、トリメトキシホルミウム、トリエトキシホルミウム、ホルミウムトリフラート、塩化エルビウム、臭化エルビウム、トリメトキシエルビウム、トリエトキシエルビウム、エルビウムトリフラート、塩化ツリウム、臭化ツリウム、トリメトキシツリウム、トリエトキシツリウム、ツリウムトリフラート、塩化イッテルビウム、臭化イッテルビウム、トリメトキシイッテルビウム、トリエトキシイッテルビウム、イッテルビウムトリフラート、塩化ルテチウム、臭化ルテチウム、トリメトキシルテチウム、トリエトキシルテチウム、ルテチウムトリフラート等が挙げられ、好ましくは、三フッ化ホウ素−エーテル錯体、イットリウムトリフラートである。ルイス酸の使用量としては、反応に具する光学活性トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミドに対して、通常、0.1モル%〜120モル%である。
本発明の光学活性含フッ素化合物の製造に当たって適用可能な溶剤としては、反応に不活性なものであればあらゆるものが使用可能であるが、具体的には例えば、テトラヒドロフラン(以下THFと略す)、ジエチルエーテル等のエーテル類、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類が挙げられるが、好ましくは、THF、ジクロロメタンである。溶剤の使用量としては、反応に具する光学活性トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミドに対して、0.1〜300重量倍量である。
本発明の光学活性含フッ素化合物の製造に当たっての反応温度及び時間は、用いる溶剤、ルイス酸触媒の有無、ルイス酸触媒の種類、シアノ化剤の種類により異なるが、通常、−80℃〜50℃の温度範囲で、2〜300時間反応を行うことにより、反応が完結する。
本発明の光学活性含フッ素化合物の製造に当たって、各原料等の添加方法は、特に制約はなく、不斉シアノ化反応に際しては、光学活性トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミド、シアノ化剤、溶媒を予め混合、冷却し、ルイス酸を添加し反応を行っても良いし、光学活性トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミドと溶媒を予め混合、冷却し、シアノ化剤、ルイス酸を添加し反応を行っても良い。
本発明の不斉シアノ化反応の後処理は、周知の方法で実施可能であり、特に限定されるものではないが、通常、塩化アンモニウム水溶液を添加してルイス酸を分解させた後、水層から溶媒で抽出、次いで硫酸マグネシウムで乾燥後濃縮、さらにシリカゲルカラムクロマトグラフィー等で精製することにより、目的とする式(1)又は式(2)で表される光学活性2−メチルプロピル−2−スルフィン酸(1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)アミドを光学純度60〜95%eeで得ることができる。
光学活性3,3,3−トリフルオロアラニンは、光学分割剤を用いることなく、式(1)又は式(2)で示される光学活性含フッ素化合物を加水分解することにより製造することができる。
加水分解の方法としては、特に限定されないが、例えば、水または水/アルコール系で酸を添加し、40〜120℃の還流条件で5〜48時間反応させる方法等を挙げることができる。本発明に適用可能な酸としては、具体的には例えば、塩酸、硫酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、トリフルオロ酢酸をあげることができ、反応に具する光学活性2−メチルプロピル−2−スルフィン酸(1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)アミドに対して1〜300モル量使用する。
本発明方法のスキームを以下に示す。
Figure 2012176902
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。なお化合物の分析については下記機器類を使用し実施した。
19F−NMR測定)
BRUKER製AV400Mで実施。
実施例1
滴下ロート及び攪拌機を備えた100mlの3つ口丸型フラスコを窒素置換した後、(S)−トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミド(0.50g,2.5mmol)、トリメチルシリルシアニド(0.38g,3.8mmol)およびTHF(16ml)を加えた。−20℃に冷却した後、イットリウムトリフラート(0.13g,0.26mmol)を添加し同温度で25時間反応を行った。
反応終了後、飽和塩化アンモニウム水溶液(4g)を加え反応を停止した後、分液し、水層をジクロロメタンで抽出、有機層と抽出液をあわせて硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮し、(S)−2−メチルプロピル−2−スルフィン酸[(1R)−1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)]アミドの粗製物(0.93g)を得た(収率78%,光学純度92%de)。なお、収率及びジアステレオ純度の測定は19−NMRで行った。
(分析結果)
H−NMR(400MHz,CDCl)δ5.17−5.12(m,1H)、4.96−4.98(m,1H)、1.27−1.25(m,9H)。
19F−NMR(400MHz,CDCl)δ75.11 − −75.12(m,3F)。
実施例2
滴下ロート及び攪拌機を備えた100mlの3つ口丸型フラスコを窒素置換した後、(S)−トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミド(0.50g,2.5mmol)、トリメチルシリルシアニド(0.38g,3.8mmol)およびジクロロメタン(16ml)、ジエチルエーテル(0.77g)を加えた。0℃に冷却した後、ボロントリフルオリド−エチルエーテルコンプレックス(0.035g,0.25mmol)を添加し、0℃で76時間反応を行った。
反応終了後、飽和塩化アンモニウム水溶液(4g)を加え反応を停止した後、分液し、水層をジクロロメタンで抽出、有機層と抽出液をあわせて硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮し、(S)−2−メチルプロピル−2−スルフィン酸[(1R)−1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)]アミドの粗製物(0.77g)を得た(収率63%,ジアステレオ純度69%de)。なお、収率及びジアステレオ純度の測定は19F−NMRで行った。このもののH及び19F−NMRスペクトルデータは実施例1に示したものと同一であった。
実施例3
滴下ロート及び攪拌機を備えた100mlの3つ口丸型フラスコを窒素置換した後、(S)−トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミド(0.50g,2.5mmol)、トリメチルシリルシアニド(0.38g,3.8mmol)およびTHF(16ml)を加えた。20℃を保ちながら、イットリウムトリフラート(0.13g,0.26mmol)を添加し同温度で25時間反応を行った。
反応終了後、飽和塩化アンモニウム水溶液(4g)を加え反応を停止した後、分液し、水層をジクロロメタンで抽出、有機層と抽出液をあわせて硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮し、(S)−2−メチルプロピル−2−スルフィン酸[(1R)−1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)]アミドの粗製物(0.79g)を得た(収率66%,光学純度72%de)。なお、収率及びジアステレオ純度の測定は19F−NMRで行った。このもののH及び19F−NMRスペクトルデータは実施例1に示したものと同一であった。
実施例4
滴下ロート及び攪拌機を備えた100mlの3つ口丸型フラスコを窒素置換した後、(S)−トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミド(0.50g,2.5mmol)、トリメチルシリルシアニド(0.38g,3.8mmol)およびジエチルエーテル(16ml)を加えた。−20℃に冷却した後、イットリウムトリフラート(0.13g,0.26mmol)を添加し同温度で16時間反応を行った。
反応終了後、飽和塩化アンモニウム水溶液(4g)を加え反応を停止した後、分液し、水層をジクロロメタンで抽出、有機層と抽出液をあわせて硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮し、(S)−2−メチルプロピル−2−スルフィン酸[(1R)−1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)]アミドの粗製物(0.84g)を得た(収率66%,光学純度73%de)。なお、収率及びジアステレオ純度の測定は19F−NMRで行った。このもののH及び19F−NMRスペクトルデータは実施例1に示したものと同一であった。
実施例5
滴下ロート及び攪拌機を備えた100mlの3つ口丸型フラスコを窒素置換した後、(R)−トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミド(0.50g,2.5mmol)、トリメチルシリルシアニド(0.38g,3.8mmol)およびTHF(16ml)を加えた。−20℃に冷却した後、イットリウムトリフラート(0.13g,0.26mmol)を添加し同温度で25時間反応を行った。
反応終了後、飽和塩化アンモニウム水溶液(4g)を加え反応を停止した後、分液し、水層をジクロロメタンで抽出、有機層と抽出液をあわせて硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮し、(R)−2−メチルプロピル−2−スルフィン酸[(1S)−1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)]アミドの粗製物(0.90g)を得た(収率76%,光学純度92%de)。なお、収率及びジアステレオ純度の測定は19F−NMRで行った。このもののH及び19F−NMRスペクトルデータは実施例1に示したものと同一であった。
実施例6
滴下ロート及び攪拌機を備えた100mlの3つ口丸型フラスコを窒素置換した後、(R)−トリフルオロメチル tert−ブチルスルフィンイミド(0.50g,2.5mmol)、トリメチルシリルシアニド(0.38g,3.8mmol)およびヘキサン(16ml)を加えた。−20℃に冷却した後、同温度で29時間反応を行った。
反応終了後、飽和塩化アンモニウム水溶液(4g)を加え反応を停止した後、分液し、水層をジクロロメタンで抽出、有機層と抽出液をあわせて硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮し、(R)−2−メチルプロピル−2−スルフィン酸[(1S)−1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)]アミドの粗製物(0.45g)を得た(収率35%,光学純度45%de)。なお、収率及びジアステレオ純度の測定は19F−NMRで行った。このもののH及び19F−NMRスペクトルデータは実施例1に示したものと同一であった。
実施例7
実施例1で得られた(S)−2−メチルプロピル−2−スルフィン酸[(1R)−1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)]アミドの粗製物(0.93g、2.0mmol)に濃塩酸(1.0g、10mmol)を添加し6時間加熱還流した。反応液に水(6.0mL)と水酸化カリウム0.70g(12mmol)を添加し、室温で2時間攪拌した。反応液をクロロホルム(6.0mL)で抽出後、濃塩酸で酸性にした。酢酸エチル(9.0mL)で抽出し、溶媒を減圧除去して(R)−3,3,3−トリフルオロアラニン(0.29g)を得た(収率86%,光学純度92%de)。なお、収率及びジアステレオ純度の測定は19F−NMRで行った。
実施例8
実施例5で得られた(R)−2−メチルプロピル−2−スルフィン酸[(1S)−1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)]アミドの粗製物(0.90g、1.9mmol)に濃塩酸(1.0g、10mmol)を添加し6時間加熱還流した。反応液に水(6.0mL)と水酸化カリウム0.70g(12mmol)を添加し、室温で2時間攪拌した。反応液をクロロホルム(6.0mL)で抽出後、濃塩酸で酸性にした。酢酸エチル(9.0mL)で抽出し、溶媒を減圧除去して(S)−3,3,3−トリフルオロアラニン(0.27g)を得た(収率85%,光学純度92%de)。なお、収率及びジアステレオ純度の測定は19F−NMRで行った。
本発明の(S)−2−メチルプロピル−2−スルフィン酸[(1R)−1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)]アミド、(R)−2−メチルプロピル−2−スルフィン酸[(1S)−1−シアノ−2,2,2−トリフルオロエチル)]アミド及びそれから誘導される光学活性3,3,3−トリフルオロアラニンは医農薬の製造中間体としての利用が期待できる。

Claims (4)

  1. 下記式(1)
    Figure 2012176902
    又は式(2)
    Figure 2012176902
    で表される光学活性含フッ素化合物。
  2. N−[(トリフルオロメチル)メチレン]−tert−ブタンスルフィンアミドとシアノ化剤を反応させることを特徴とする請求項1に記載の式(1)又は式(2)で示される光学活性含フッ素化合物の製造方法。
  3. ルイス酸触媒存在下、反応させることを特徴とする請求項2に記載された光学活性含フッ素化合物の製造方法。
  4. 請求項1に記載された式(1)又は式(2)で表される光学活性含フッ素化合物を加水分解することを特徴とする光学活性含3,3,3−トリフルオロアラニンの製造方法。
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