JPH09208558A - 光学活性4−ヒドロキシ−2−ピロリドンの製造方法 - Google Patents
光学活性4−ヒドロキシ−2−ピロリドンの製造方法Info
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Abstract
た、高収率で光学純度の高い新規な光学活性4−ヒドロ
キシ−2−ピロリドンの製造方法を提供する。 【解決手段】 N−置換−4−アミノ−3−オキソブタ
ン酸エステルを、触媒量のルテニウム−光学活性ホスフ
ィン錯体の存在下に不斉水素化して、高いエナンチオ選
択性で光学活性な(3R)−あるいは(3S)−N−置
換−4−アミノ−3−ヒドロキシブタン酸エステルとな
し、この光学活性N−置換−4−アミノ−3−ヒドロキ
シブタン酸エステルの脱保護を行い、脱保護体を単離す
ることなくそのままアルコール中で加熱環化して、光学
活性4−ヒドロキシ−2−ピロリドンを製造する方法。
Description
用な光学活性4−ヒドロキシ−2−ピロリドンの製造方
法に関する。
ドンは、カルバペネム系抗生物質の重要中間体として知
られており(特開平1−207266号公報)、安価な
製造法が望まれている。
献(Synthesis ,1992,403-408)の方法によりアミノ基を
保護したγ−アミノ−3−オキソブタン酸エステルをパ
ン酵母で還元して得られた光学活性なアミノ基を保護し
たγ−アミノ−3−ヒドロキシブタン酸エステルを加水
分解した後、脱保護を行いγ−アミノ−3−ヒドロキシ
ブタン酸( GABOB)となし、さらに、これをヘキサメチ
ルジシラザンを用いて環化する方法( Synthesis ,197
8, 614 - 616 )、あるいは、2)4−クロロ−3−オ
キソブタン酸エステルをパン酵母を用いて還元して対応
する光学活性アルコール体とした後、アンモニアを作用
せしめて環化する方法( J.Chem.Res., Synop. 1984(4)
132 - 133 )、等がある。
−ピロリドンを合成する方法としては、3)文献(特開
昭57−183749号公報)の方法で、4−クロロ−
3−ヒドロキシブタン酸エステルを合成し、加水分解で
対応するカルボン酸に誘導した後、文献(Tetrahedron
Letters 980 vol 211,2443-2446 )の方法で環化する方
法、あるいは、4)4−クロロ−3−ヒドロキシブタン
酸エステルの水酸基を一旦低級カルボン酸のエステルに
導いて保護した後、アンモニアと反応せしめて環化する
方法(特開昭57−183756号公報、特開昭61−
176564号公報)、等がある。
いて、方法1)では、光学活性体を取得する手段として
酵母による還元を用いているが、反応基質に対して約1
00倍もの溶媒量を用い、且つ基質の4倍の酵母を使用
する等、生産効率に難点がある。また環化工程に於いて
も特殊な試薬を必要とする。
母還元法を用いることから生産効率に問題があり、ま
た、4−クロロ−3−オキソブタン酸エステルの環化で
は、大過剰のアンモニアを用いること、加圧容器が必要
であること、さらに、環化後の副生成物も多く4−ヒド
ロキシ−2−ピロリドンの精製単離が煩雑となってい
る。
媒とする環化で目的物を合成しているが、収率が低い。
また、方法4)では、4−クロロ−3−ヒドロキシブタ
ン酸エステルの水酸基を保護した後、アンモニアと反応
せしめて環化体を得ているが、工程が煩雑であることと
加圧容器を必要とする等、工業的に難点がある。
実状に鑑み、効果的かつ経済的に優れた光学活性4−ヒ
ドロキシ−2−ピロリドンの製造方法について鋭意検討
した結果、安価で実用的な製造法を見い出し、以下に示
す本発明を完成するに至ったものである。
てもよいベンジルオキシカルボニル基を示し、R2 は炭
素数1〜4の低級アルキル基を示す。)で表されるN−
置換−4−アミノ−3−オキソブタン酸エステルを、ル
テニウム−光学活性ホスフィン錯体を触媒として不斉水
素化を行い、一般式(2)、
の場合と同じ意味を示し、*印は不斉炭素であることを
示す。)で表される光学活性N−置換−4−アミノ−3
−ヒドロキシブタン酸エステルとなし、次いで脱保護、
環化反応を行うことを特徴とする光学活性4−ヒドロキ
シ−2−ピロリドン(3)、
換−4−アミノ−3−オキソブタン酸エステル(1)
を、触媒量のルテニウム−光学活性ホスフィン錯体の存
在下に不斉水素化して、高いエナンチオ選択性で光学活
性な(3R)−あるいは(3S)−N−置換−4−アミ
ノ−3−ヒドロキシブタン酸エステル(2)となし、光
学活性N−置換−ヒドロキシブタン酸エステル(2)の
脱保護(例えば、ベンジルオキシカルボニル基のときは
パラジウム−炭素触媒の存在下、加水素分解による脱ベ
ンジルオキシ化を行う。)を行い、脱保護体を単離する
ことなくそのままアルコール中で加熱環化して、高収率
で、且つ、光学純度を損なうことなく光学活性4−ヒド
ロキシ−2−ピロリドン(3)を製造する方法である。
する。本発明の原料となるβ−ケトエステル(1)は、
容易に入手できるN−保護グリシンを用い、既知の方
法、例えばNishi ら:Journal of Antibiotics (47 ) ,
357 , 1994 に記載されている方法で合成される。
れるアミノ基の保護基としては、ベンゼン環が置換され
ていてもよいベンジルオキシカルボニル基が好ましく用
いられる。ベンゼン環への置換基としては、炭素数1〜
4の低級アルキル基、好ましくはメチル基、t−ブチル
基等、炭素数1〜4の低級アルコキシ基、好ましくはメ
トキシ基、またはハロゲン原子好ましくは塩素原子であ
る。置換ベンジル基としては、p−メトキシベンジル、
2、4−ジメトキシベンジル、p−メチルベンジル、
3、5−ジメチルベンジル、p−クロロベンジル、p−
t−ブチルベンジル等を用いることができる。
の前記のR2 としては、炭素数1〜4の低級アルキル基
を用いることができる。
例えば、触媒量のルテニウム−光学活性ホスフィン錯体
の存在下、アルコール類を溶媒に用い、水素圧5〜10
0atm、反応温度10〜100℃、反応時間5〜20
時間の条件で実施される。
基が保護された光学活性なN−置換−4−アミノ−3−
ヒドロキシブタン酸エステルの脱保護は、水素化反応液
の中に脱保護触媒を添加して行い、続いて、環化反応を
行って、目的とする光学活性4−ヒドロキシ−2−ピロ
リドンへ導くことができる。
(1)の不斉水素化、脱保護、環化を、途中単離精製す
ることなく同じ容器、溶媒中ワンポットでも実施でき、
高い収率で目的物を得ることができる。このワンポット
での実施は、きわめて画期的な実用的方法である。
する。触媒として用いることのできるルテニウム−光学
活性ホスフィン錯体には、特公平6−99367号公報
記載の下記一般式(4)、 Rux Hy Clz (BINAP)2 (S)p (4) (式中、BINAPは2,2’−ビス(ジフェニルホス
フィノ)−1,1’−ビナフチルを意味し、Sは三級ア
ミンを示し、yが0のとき、xは2、zは4、pは1を
示し、またyが1のとき、xは1、zは1、pは0を示
す。)で表されるもの、また、下記一般式(5)、 〔RuHl (BINAP)v 〕Y w (5) (式中、BINAPは2,2’−ビス(ジフェニルホス
フィノ)−1,1’−ビナフチルを意味し、YはClO
4 - 、BF4 - またはPF6 - を示し、lが0のとき、
vは1、wは2を示し、またlが1のとき、vは2、w
は1を示す。)で表されるもの、さらに、特公平7−5
7758号公報記載の下記一般式(6)、 〔RuXl (S)m (BINAP)〕Yn (6) 〔式中、Sは直鎖もしくは分岐鎖の低級アルキル基また
はカルボアルコキシ基で置換されていてもよいベンゼ
ン、またはアセトニトリルを意味し、Xはハロゲン原子
を意味し、Yはハロゲン原子、ClO4 - 、BF4 - 、
PF6 - またはBPh4 - (Phはフェニル基を表
す。)を意味し、Sが置換基を有してもよいベンゼンの
場合、lが1のとき、mは1、nは1、lが0のとき
は、mは4、nは2である。〕で表されるものが用いら
れる。
体中のBINAPには、(R)−BINAP、(S)−
BINAPの光学異性体が存在するが、目的とする化合
物の絶対配置により適宜選択することができる。すなわ
ち、(S)−体の目的化合物を得たい場合には(R)−
BINAPを用い、(R)−体の目的化合物を得たい場
合には(S)−BINAPを用いればよい。
体の使用量は、基質であるβ−ケトエステル(1)に対
して、1/100〜1/10000倍モル、好ましくは
1/500〜1/1000倍モルである。
が特に好ましく、水素化基質に含まれるアルコール残基
と同じアルコールを溶媒として選択することが好まし
い。溶媒の量は、通常は、基質に対して2〜5倍(容量
/重量)量を用いる。
キシブタン酸エステル(2)の脱保護は、例えば、パラ
ジウム−炭素触媒の存在下、水素圧1〜30気圧、反応
温度15〜40℃、反応時間0.5〜8時間の条件で水
素化分解することにより行なわれる。
一般には40〜70℃、好ましくは50〜65℃の温度
で加熱することにより行なわれる。環化反応後、得られ
た粗製光学活性4−ヒドロキシ−2−ピロリドンは、溶
解、晶析、濾過を行なって、高収率、かつ高光学純度の
光学活性4−ヒドロキシ−2−ピロリドンが得られる。
規な光学活性4−ヒドロキシ−2−ピロリドンの製造方
法を提供することができる。また、高収率で光学純度の
高い新規な光学活性4−ヒドロキシ−2−ピロリドンの
製造方法を提供することができる。
に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定される
ものではない。
た機器、条件は、特に断る以外は以下のとおりのものを
採用した。 核磁気共鳴スペクトル(1H-NMR):AM−400型(400MHz )(ブルッカ ー社製) 内部標準物質:テトラメチルシラン 融点 : MP−S3型(柳本商事株式会社) 光学純度: 日立液体クロマトグラフィーL−600((株)日立製作所製) カラム : キラルセル(Chiralcel )−AD 4.6mm×250mm(ダイセル(株)製) 溶媒 :ヘキサン/エタノール/メタノール=95/5/3(容量比) 流速 :0.8ml/分 検出 :215nm
ン酸エチルエステルの合成
下で、N−ベンジルオキシカルボニル−グリシン50g
(0.239 モル)、アセトニトリル300 ml を入れ、約
30分かけて1,1’−カルボニルジイミダゾール3
9.54g( 0.2438 モル)を加え (炭酸ガスの発生が
観察される )、室温( 22 〜24℃)で2時間撹拌した。
7℃まで冷却後、マロン酸カリウムエチルエステル6
1.0g( 0.359モル)を5分で加え、その後、塩化マ
グネシウム22.98g( 0.241モル)を30分かけて
加え(炭酸ガスの発生が観察される)、室温で30分撹
拌した後、50℃で2時間更に撹拌して反応を終了させ
た。
%)、5%塩酸水溶液550mlを加え、酢酸ブチル18
0 ml で抽出、洗浄し、有機層を更に5%塩酸水溶液1
00mlで洗浄後、8%炭酸水素ナトリウム水溶液100
ml で中和、水100 ml で洗浄後、溶剤を減圧留去し
て表記化合物67.1g(液体)を得た。
したところ、収率は90.3%であった。1 H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):1.26 ( 3 H,t,J = 7.1 H
z ) 3.46 ( 2H,s ) 4.15〜 4.2 ( 4 H, m ) 5.1 ( 2
H,s ) 5.63 ( 1H,s ) 7.27 〜 7.34 ( 5H, m )
ヒドロキシブタン酸エチルエステルの合成
参考例1で得られた4−ベンジルオキシカルボニルアミ
ノ−3−オキソブタン酸エチルエステル40g(35.9 g
含有、 0.129モル)、エタノール120 ml 、Ru2Cl
4((R)- BINAP )2・NEt3 0.173g ( 0.102ミリモ
ル )を入れ、50℃、水素圧30atm で17時間不斉水
素化を行った(転化率98.4%、光学純度94.0%
e.e.)。エタノール減圧留去して、表記化合物3
8.9g(液体)を得た。
したところ、収率は90.5%であった。1 H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):1.26 ( 3 H,t,J = 7.1 H
z ) 2.41 〜 2.47 ( 2H, m ) 3.14 〜 3.4 ( 2H, m )
4.09〜 4.2 ( 4H,m ) 5.09 ( 2H, s ) 5.48( 1H,s
) 7.27 〜 7.34 ( 5H, m )
った。 カラム : キラルセル(Chiralcel )OD−H 4.6mm×250mm(ダイセル(株)製) 溶媒 :ヘキサン/イソプロピルアルコール=9/1(容量比) 流速 :1.0ml/分 検出 :210nm
S)−4−ベンジルオキシカルボニルアミノ−3−ヒド
ロキシブタン酸エチルエステル33.5g (28.16g含
有、 0.1モル )、メタノール100 ml 、Wet 5%パラ
ジウム−炭素1.68gを入れ、25℃、水素圧4〜6
気圧で3.5時間水素化分解を行なった。濾過を行なっ
た後、メタノールを減圧留去し、粗製アミノヒドロキシ
エステル18.95g(液体)を得た。次に、このうち
17gを取り、メタノール85mlを加え、60℃、8時
間、更に室温で7時間撹拌して環化反応をした。活性炭
1gを加え50℃、1時間撹拌後濾過した。この時、メ
タノール20mlを使用した。このメタノール溶液を−1
5℃、1.5時間撹拌晶析し、濾過を行ない、結晶の洗
いには酢酸エチル/メタノール=4/1の溶液を用いて
第一結晶6.03gを得た。第一母液6.83gにメタ
ノール17mlを入れ、同様に晶析を行ない、第二結晶
2.07gを得た。第一、第二結晶合わせて表記化合物
は8.1g、収率は89.3%であった(mp 158− 162
℃、光学純度100%e.e.)。
d,J = 2 Hz, 18Hz ) 2.75 ( 1H, dd,J = 6.4Hz, 17.6H
z ) 3.32 ( 1 H,dd,J =1.6 Hz, 11.6Hz ) 3.7 ( 1H, d
d,J =5.2Hz, 11.6Hz ) 4.59 〜 4.62 ( 1H, m )
ポット反応例) 200mlオートクレーブに、窒素気流下、参考例1で得
られた4−ベンジルオキシカルボニルアミノ−3−オキ
ソブタン酸エチルエステル40g(35.9 g含有、 0.129
モル)、エタノール120 ml 、[RuCl(benzene)((R)-
BINAP )]Cl 0.179g(0.204 ミリモル)を入れ、
50℃、水素圧30atm で17時間不斉水素化を行った
(転化率98.2%、光学純度93.8%e.e.)。
その後、Wet5%パラジウム−炭素1.68gを入れ、
25℃、水素圧4〜6気圧で4.5時間水素化分解を行
なった。次に、60℃、8時間、更に室温で7時間撹拌
して環化反応をした。活性炭0.5gを加え、50℃、
1時間撹拌後濾過した。この時、洗浄用にエタノール2
0mlを使用した。この溶液を−10℃、1.5時間撹拌
晶析し、濾過を行ない、表記化合物10.4gを得た。
収率は80.1%であった(mp 158− 162℃、光学純度
100%e.e.)。
ポット反応例) 200mlオートクレーブに、窒素気流下、参考例1の中
で、マロン酸カリウムエチルエステルに代えて、マロン
酸カリウムメチルエステルを用いた以外は同様に反応し
て得られた4−ベンジルオキシカルボニルアミノ−3−
オキソブタン酸メチルエステル39.5g(34.4 g含
有、 0.129モル)、メタノール120 ml、[Ru((R)- BI
NAP )](PF6)2 0.21g(0.204 ミリモル)を入れ、
50℃、水素圧30atm で17時間不斉水素化を行った
(転化率98.0%、光学純度91.6%e.e.)。
その後、 Wet5%パラジウム−炭素1.68gを入れ、
25℃、水素圧4〜6気圧で4.5時間水素化分解を行
なった。次に、60℃、8時間、更に室温で7時間撹拌
して環化反応をした。活性炭0.5gを加え、50℃、
1時間撹拌後濾過した。この時、洗浄用にメタノール2
0mlを使用した。この溶液を−15℃、1.5時間撹拌
晶析し、濾過を行ない、表記化合物10.1gを得た。
収率は77.3%であった(mp 158− 162℃、光学純度
100%e.e.)。
ポット反応例) N−ベンジルオキシカルボニル−グリシンの代わりにN
−p−メトキシベンジルオキシカルボニル−グリシン
を、また[RuCl(benzene)((R)- BINAP )]Clの代わりにRu
2Cl4((R)- BINAP ) ・NEt3 を用いた以外は実施例3と
同様に処理して、表記化合物10.5gを得た。収率は
80.3%であった(mp 158− 162℃、光学純度100
%e.e.)。
−ピロリドンを合成する方法としては、3)文献(特開
昭57−183749号公報)の方法で、4−クロロ−
3−ヒドロキシブタン酸エステルを合成し、加水分解で
対応するカルボン酸に誘導した後、文献(Tetrah
edron Letters 1980 vol 21
1,2443−2446)の方法で環化する方法、ある
いは、4)4−クロロ−3−ヒドロキシブタン酸エステ
ルの水酸基を一旦低級カルボン酸のエステルに導いて保
護した後、アンモニアと反応せしめて環化する方法(特
開昭57−183756号公報、特開昭61−1765
64号公報)、等がある。
ミノ−3−ヒドロキシブタン酸エステル(2)の脱保護
は、例えば、パラジウム−炭素触媒の存在下、水素圧1
〜30気圧、反応温度15〜40℃、反応時間0.5〜
8時間の条件で水素化分解することにより行なわれる。
た機器、条件は、特に断る以外は以下のとおりのものを
採用した。 核磁気共鳴スペクトル(1H−NMR):AM−400型(400MHz)(ブ ルッカー社製) 内部標準物質:テトラメチルシラン 融点 : MP−S3型(柳本商事株式会社) 光学純度: 日立液体クロマトグラフィーL−6000((株)日立製作所製) カラム : キラルパック(Chiralpak)−AD 4.6mm×250mm(ダイセル(株)製) 溶媒 :ヘキサン/エタノール/メタノール=95/5/3(容量比) 流速 :0.8ml/分 検出 :215nm
Claims (1)
- 【請求項1】 次の一般式(1)、 【化1】 (式中、R1 はベンゼン環が置換されていてもよいベン
ジルオキシカルボニル基を示し、R2 は炭素数1〜4の
低級アルキル基を示す。)で表されるN−置換−4−ア
ミノ−3−オキソブタン酸エステルを、ルテニウム−光
学活性ホスフィン錯体を触媒として不斉水素化を行い、
一般式(2)、 【化2】 (式中、R1 及びR2 は上記一般式(1)の場合と同じ
意味を示し、*印は不斉炭素であることを示す。)で表
される光学活性N−置換−4−アミノ−3−ヒドロキシ
ブタン酸エステルとなし、次いで脱保護、環化反応を行
うことを特徴とする光学活性4−ヒドロキシ−2−ピロ
リドン(3)、 【化3】 の製造方法。
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