JPH11100354A - シクロブタン−1,2−ジカルボン酸エステルの製造方法 - Google Patents

シクロブタン−1,2−ジカルボン酸エステルの製造方法

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JPH11100354A
JPH11100354A JP10201937A JP20193798A JPH11100354A JP H11100354 A JPH11100354 A JP H11100354A JP 10201937 A JP10201937 A JP 10201937A JP 20193798 A JP20193798 A JP 20193798A JP H11100354 A JPH11100354 A JP H11100354A
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acid ester
dicarboxylic acid
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cyclobutane
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JP10201937A
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Andreas Brunner
ブルンナー アンドレアス
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Lonza AG
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/30Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group
    • C07C67/333Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton
    • C07C67/343Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms
    • C07C67/347Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms by addition to unsaturated carbon-to-carbon bonds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【解決手段】 一般式I のシクロブタン−1,2−ジカルボン酸エステル(R1
はC1−C8アルキル基、置換されてもよい単環または二
環式のC3〜10の環状脂肪族基、置換されてもよいア
リールもしくはアリールアルキル基または置換されても
よい飽和複素環基であり、R2はC1−C4アルキル基か
2個のR2基が一緒に−(CH2)n −を形成するかのど
ちらかで、nは2〜4の整数である。)の製造方法にお
いて、対応するマレイン酸またはフマール酸のエステル
とケテンアセタールとをルイス酸および立体障害のある
塩基の存在下に反応させる。光学活性なマレイン酸また
はフマール酸のエステルを使用すれば立体選択的に反応
する。 【効果】ジアルキルアルミニウムクロライドの大過剰量
の必要なく、低くない温度で実施できる。製品シクロブ
タン−1,2−ジカルボン酸エステルの、とくにトラン
ス配置のものは薬理活性を有する化合物の合成中間体で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、後記する式Iのシ
クロブタン−1,2−ジカルボン酸エステルを、ケテン
アセタールおよびフマール酸またはマレイン酸の[2+
2]シクロアディションにより製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明により製造することができる化合
物は、下記の一般式を有する。
【0003】
【化8】
【0004】上式中、R1 はC1−C8アルキル基、場合
によっては置換されている単環式もしくは二環式の、3
ないし10個の環炭素を有する環式脂肪族基、場合によ
っては置換されているアリールもしくはアリールアルキ
ル基、または場合によっては置換されている飽和の複素
環基であり、R2 はC1−C4アルキル基であるか、また
は二つのR2 基が一体となって−(CH2)n−基を形成
したものを表し、このnは2ないし4である。
【0005】以下の記述において、C1−C4またはC1
−C8アルキル基は、それぞれの場合、すべて直鎖また
は分岐鎖の第一級、第二級または第三級アルキル基であ
って、1ないし4個または1ないし8個の炭素原子を有
するもの、すなわち、それぞれ、C1−C4アルキル基
は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチ
ル、イソブチル、sec-ブチルおよびtert-ブチルであ
り、C1−C8アルキル基は、これらに加えて、たとえば
ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシルまた
はオクチルである。 単環式または二環式の、3ないし
10個の環炭素を有する環式脂肪族基は、たとえば、シ
クロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロ
ヘキシル、シクロヘプチル、ノルボルナン−x−イル、
ノルカラン−x−イルまたはノルピナン−x−イルであ
って、ここで「x」は任意の位置を表す。これらの基は
また、1個または2個以上の置換基、たとえばC1−C4
アルキル基を有していてもよい。 それら置換された環
式脂肪族基は、たとえば、メンタン−x−イル、ボルナ
ン−x−イル、カラン−x−イル、ピナン−x−イルま
たはスジャン−x−イルを包含する。 アリール基は芳
香族炭化水素基であって、1個または2個以上の環を有
するもの、すなわち、たとえばフェニル、x−ナフチ
ル、アントラセン−x−イル、フェナンスレン−x−イ
ル、フルオレン−x−イルまたはビフェニル−x−イル
である。 複数の環を有する基の中の環はまた、部分的
に水素化されたもの、たとえばテトラヒドロナフタレン
−x−イル、インダン−x−イルまたはアセナフテン−
x−イルであってもよい。 アリールアルキル基の例に
は、ベンジル、1−フェニルエチル、2−フェニルエチ
ル(フェネチル)およびジフェニルメチル(ベンズヒド
リル)を包含する。 飽和の複素環基は、たとえば、テ
トラヒドロフリルまたはテトラヒドロピラニルを包含す
る。これらのアリール、アリールアルキルまたは飽和の
複素環基は、場合によっては、1個または2個以上の同
一または異なる置換基、たとえばC1−C4アルキル基、
1−C4アルコキシ基またはハロゲン原子を有していて
もよい。
【0006】本発明によって製造可能な化合物、とくに
シクロブタン環にトランス配置を有するものは、医薬と
して活性のある化合物、たとえば抗ウイルス性ヌクレオ
シド近縁化合物(EP−A−0458643)を合成す
る上で、重要な中間体である。
【0007】3,3−ジアルコキシシクロブタン−1,
2−ジカルボン酸エステルがフマール酸またはマレイン
酸のエステルとケテンアセタールとから、[2+2]シ
クロアディションによって製造できることは知られてい
る。 このシクロアディションは立体特異的な方法で進
行するので、フマール酸エステルはシクロブタン環にお
いてトランス配置を有する生成物を、通常はラセミ体の
形で与える。 さらに、フマール酸のエステルと光学的
に活性なアルコールとの組み合わせを採用した場合、ジ
アステレオマー混合物が得られ、その2種の立体異性体
のうちの一方が(アルコール成分の特性と、シクロブタ
ン環の立体配置が(1S)であるか(1R)であるかに
依存して定まる)優勢になる(EP−A−045864
3,実施例1; S. Ahmad, Tetrahedron Lett. 1991,
32, 6997-7000)。 この製造方法は、少なくとも2当
量のジアルキルアルミニウムクロライドの使用を必要と
する。 この方法のもう一つの不利益は、良好な収率を
得ようとすれば、低い温度たとえば−75℃で実施しな
ければならないことである。 しかし、工業的な規模に
おいては、このような低温は、相当のコストをかけなけ
れば実現できない。
【0008】
【発明が解決使用とする課題】従って本発明の目的は、
高価なジアルキルアクミニウムクロライドの大過剰量を
必要とすることなく、かつ、あまり低くない温度で実施
できるような、シクロブタン−1,2−ジカルボン酸エ
ステルの製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項1
に記載の方法によって達成される。
【0010】驚くべきことに、一般式
【0011】
【化9】
【0012】(式中、R1 は上に定義したとおりであ
る。)のジカルボン酸エステルを、一般式
【0013】
【化10】
【0014】のケテンアセタールと、ルイス酸の存在下
に反応させるとき、反応混合物への立体障害をもつ塩基
の付加によって、改善された収率が達成できるばかりで
なく、低減した過剰量のルイス酸(たとえばジアルキル
アルミニウムクロライド)の使用で、かつ、より高い温
度で(おおよそ+20℃またはそれ以上)反応を実施で
きることがわかった。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明に従う製造方法の、ひとつ
の好ましい実施例においては、使用するジカルボン酸エ
ステル(II)が、一般式
【0016】
【化11】
【0017】(式中、R1 は上に定義したとおりであ
る。)のフマール酸エステルであって、一般式
【0018】
【化12】
【0019】(式中、R1およびR2は、上に定義したと
おりである。)のシクロブタン−トランス−1,2−ジ
カルボン酸エステルおよび(または)その鏡像体が得ら
れる。
【0020】いまひとつの実施態様においては、使用す
るジカルボン酸エステルが、一般式
【0021】
【化13】
【0022】(式中、R1 は上に定義したとおりであ
る。)のマレイン酸エステルであって、一般式
【0023】
【化14】
【0024】(式中、R1およびR2は、上に定義したと
おりである。)のシクロブタン−シス−1,2−ジカル
ボン酸エステルおよび(または)その鏡像体が得られ
る。
【0025】好適な態様は、ジカルボン酸エステル(I
I)においてR1が少なくとも1個のキラルな要素を含む
もの、すなわち非ラセミ体を使用する態様である。 と
りわけ好適なのは、上記の非ラセミ体ジカルボン酸エス
テル(II)として、本質的に光学的に純粋なものを用い
ることである。 キラルなジカルボン酸エステル(II)
から得られたシクロブタン−1,2−ジカルボン酸エス
テル(I)の立体異性体は、エナンチオマーではなくジ
アステレオマーであって、それらの物理的性質は異なっ
ているから、多少とも容易に、分離することができる。
このようなジカルボン酸エステル(II)を使用すれ
ば、[2+2]シクロアディションは、その結果生成す
るシクロブタン環の絶対的配置に関して立体選択的に進
行し、1種類のジアステレオマーが有利に生成する。
【0026】好ましく使用されるキラルな基R1は、1
−フェニルエチル、メンチルおよびその立体異性体、ボ
ルニルおよびその立体異性体、ジヒドロ−4,4−ジメ
チルフラン−2(3H)−オン−3−イル(パントラク
トンから誘導される)、1−(メトキシカルボニル)エ
チルまたは1−(エトキシカルボニル)エチル(メチル
ラクテートまたはエチルラクテートから誘導される)で
ある。 とりわけ好ましいのは、メンチルである。 光
学的に純粋なジメンチルフマレートを使用すれば、きわ
めて良好なジアステレオ選択性が達成でき、シクロブタ
ン−トランス−1,2−ジカルボン酸エステル(Ia)
の、de値(de=ジアステレオマー・エクセス、[A
−B]:(A+B)として定義される。 ここで、Aお
よびBは2種のジアステレオマーの量を表す。)が90
%またはそれ以上のものを得ることができ、これは、簡
単な精製工程(たとえば再結晶)を経れば、実際に立体
異性体として純粋である。
【0027】とりわけ、(1R)−メンチルフマレート
類(IIa, R1=(1R)−メンチル)は、シクロブタ
ン−トランス−1,2−ジカルボン酸エステル類(I
a)のシクロブタン環が支配的に(1S)配置であるも
のを生成する。
【0028】ケテンアセタール(III)であって好ましく
使用されるものは、R2がメチルまたはエチルであるも
の、または2個の基R2が一体になって−(CH24
であるものである。 とくに、ケテンジメチルアセター
ル、ケテンジエチルアセタールおよび2−メチレン−
1,3−ジオキセパンである。
【0029】適切なルイス酸は、たとえば、一般式R2
AlCl,RAlCl2,Al(OR)3,Ti(OR)
2Cl2,Ti(OR)4のオルガノアルミニウムおよび
オルガノチタニウム化合物である。 ここで基Rは、同
一または異なるものであって、おのおのC1−C8アルキ
ル基を表すか、または、ハロゲン化物たとえばAlCl
3,TiCl4,BF3,ZnCl2,ZnBr2,ZrC
4およびSnCl4を表す。 好ましく使用されるルイ
ス酸は、一般式R2AlClのジアルキルアルミニウム
クロライドである。 とくに好ましいのは、Rがエチル
またはイソブチルであるジアルキルアルミニウムクロラ
イドである。
【0030】適切な、立体的な障害をもつ塩基は、第四
級アミン、たとえば2,6−ジ−tert−ブチルピリジ
ン、ポリマー担体に固定された2,6−ジ−tert−ブチ
ルピリジン、2,6−ジ−tert−ブチルピリジン−4−
メチルピリジン、トリエチルアミン、ジエチルイソプロ
ピルアミン、トリイソプロピルアミンおよびN−エチル
ジシクロヘキシルアミンである。 とりわけ好ましいの
は、エチルジイソプロピルアミン(ヒュニックスHunigs
塩基)である。
【0031】
【実施例】下記の実施例は、本発明の方法を、限定する
ことなく説明するものである。
【0032】[実施例1] ジ−(1R)−メンチル−(1S,2R)−3,3−ジ
エトキシ−1,2−シクロブタンジカルボキシレート 室温において、アルゴン雰囲気下に、30.0g(7
6.5mmol)のジ−(1R)−メンチルフマレートを、
循環クライオスタットにより冷却されている二重ジャケ
ットつきフラスコ中の、トルエン250mlに溶解した。
溶液を−21℃に冷却し、16.5ml(84.5mmo
l)のジイソブチルアルミニウムクロライドと、15分
間を費やして混合した。 さらに5分経過の後、5.2
ml(30.4mmol)のエチルジイソプロピルアミンを添
加した。 続いて5分間、混合物を撹拌し、それから冷
却を強化して(冷媒の温度−24℃)、11.1ml(8
4.1mmol)のケテンジエチルアセタールを15分間に
わたって混合した。 内部温度は−19℃に上昇した。
暗色の反応混合物をさらに40分間、−22℃ないし
−20℃において撹拌し、ついで、200mlのn−ヘキ
サンと200mlの飽和水性重炭酸ナトリウム溶液との混
合物に少量の氷を加えたものの上に注いだ。 その結果
生成したオレンジ色のエマルジョンを、室温に温まるま
で撹拌した。 二相を分離し、水層を2×200mlのヘ
キサンで抽出した。 一体にした有機層を2回、飽和重
炭酸ナトリウム水溶液および飽和塩化ナトリウム水溶液
で洗浄し、セライトCelite(R)を通して濾過し、硫酸ナ
トリウム上で乾燥した。 溶媒を減圧下に蒸留除去し、
残渣を高真空下に乾燥した。 このようにして得られた
粗製の生成物(40.38g、オレンジ色の固体)は、
NMRによれば、未反応の出発物質を含有せず、GCに
よれば、(1S,2R)−および(1R,2S)−の9
3.5:6.5の割合のジアステレオマー混合物(87
%de)であった。精製のために、39.1gの粗製の
生成物を、1.2リットルのメタノール/水(95:
5)混合物に溶解し、撹拌とともに室温まで冷却して、
0℃において一夜放置した。 沈殿した黄色みがかった
結晶を濾別し、少量のメタノール/水で洗浄し、高真空
下に乾燥した。
【0033】収量:27.9g(ジメンチルフマレート
基準で74%) ジアステレオマーとして純粋。
【0034】[実施例2] ジ−(1R)−メンチル−(1S,2R)−3,3−ジ
メトキシ−1,2−シクロブタンジカルボキシレート 実施例1の方法によって、ジ−(1R)−メンチルフマ
レートを、−40℃において、0.2当量のジエチルジ
イソプロピルアミンおよび2当量のジエチルアルミニウ
ムクロライドの存在下に、ケテンジメチルアセタールと
反応させた。反応混合物の 1H−NMR分析は、収率が
定量的であることを示した。 de値は80%以上であ
った。
【0035】[比較例1] ジ−(1R)−メンチル−(1S,2R)−3,3−ジ
メトキシ−1,2−シクロブタンジカルボキシレート ジエチルジイソプロピルアミンを添加することなく、実
施例2を繰り返した。反応混合物の 1H−NMR分析
は、収率が37%であることを示した。 de値は80
%以上であった。
【0036】[実施例3] ジ−(1R)−メンチル−(1S,2R)−5,10−
ジオキサスピロ[3.6]デカン−1,2−ジカルボキ
シレート [I,R1=(1R)−メンチル,2R2=−(CH24
−]実施例1の方法によって、ジ−(1R)−メンチル
フマレートを、−20℃において、0.2当量のエチル
ジイソプロピルアミンおよび2当量のジエチルアルミニ
ウムクロライドの存在下に、2−メチレン−1,3−ジ
オキセパン(ケテンテトラメチレンアセタール)と反応
させた。 反応混合物の 1H−NMR分析は収率が93
%であることを示し、ただ1種のジアステレオマーだけ
を検出することできた。 この実験を、反応温度0℃に
おいて繰り返したが、同じ結果であった。
【0037】[比較例2] ジ−(1R)−メンチル−(1S,2R)−5,10−
ジオキサスピロ[3.6]デカン−1,2−ジカルボキ
シレート エチルジイソプロピルアミンを添加することなく、実施
例3を繰り返した。反応温度−40℃においては収率7
3%が達成できたが、0℃においては、わずか33%で
あった。
【0038】[実施例4] ジエチル−(±)−3,3−ジエトキシ−トランス−
1,2シクロブタンジカルボキシレート 実施例1の方法によって、ジ−(1R)−メンチルフマ
レートを、−40℃において、2当量のケテンジエチル
アセタールと、0.2当量のエチルジイソプロピルアミ
ンおよび2当量のジイソブチルアルミニウムクロライド
と反応させた。反応混合物の 1H−NMR分析は、収率
が定量的であることを示した。
【0039】[実施例5〜14、比較例3〜4 ジ−(1R)−メンチル−(1S,2R)−3,3−ジ
エトキシ−1,2シクロブタンジカルボキシレート 実施例1を繰り返したが、ケテンジエチルアセタール、
エチルジイソプロピルアミンおよびジアルキルアルミニ
ウムクロライドの量、そして反応温度、溶媒およびジア
ルキルアルミニウムクロライド中のアルキル基の種類
を、さまざまに変化させた。 反応条件、収率、GCに
より測定されたde値を、まとめて下の表1に示す。
【0040】 表 1 例 アセタール アミン 温度 R R2AlCl 溶剤 収率 de No. [当量] [当量] [℃] [当量] [%] [%] 5 1.1 0.4 −20 Et 2.0 トルエン 約100 86.6 6 1.1 0.4 −20 Bu 2.0 トルエン 約100 90.7 7 1.1 0.4 0 Et 2.0 トルエン 95 78.9 8 1.1 0.4 0 Bu 2.0 トルエン 約100 84.7 9 1.1 0.4 +20 Bu 2.0 トルエン 約100 73 10 1.1 0.4 −20 Bu 1.1 トルエン 約100 90.9 11 1.1 0.4 −40 Bu 1.1 トルエン 約100 94.8 12 1.1 0.4 −20 Et 2.0 CH2Cl2 約100 83.2 13 1.1 0.4 −20 Bu 2.0 CH2Cl2 約100 83.1 14 1.1 0.4 −20 Bu 1.1 C24Cl2 約100 90.9 C3 1.5 − −78 Et 2.0 トルエン <10 測定せず C4 1.5 − −40 Et 2.0 トルエン 29 測定せず
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07C 67/46 C07C 67/46 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 C07M 7:00

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式 【化1】 (式中、R1は、C1−C8アルキル基、場合によって置
    換されている、単環式もしくは二環式の、3ないし10
    個の環形成炭素原子を有する環状脂肪族基、場合によっ
    ては置換されているアリールもしくはアリールアルキル
    基、または、場合によっては置換されている飽和複素環
    基であり、R2は、C1−C4アルキル基であるか、また
    は2個のR2基が一体となって一般式−(CH2)n −を
    形成しているかのどちらかである。 このnは、2から
    4の整数である。)のシクロブタン−1,2−ジカルボ
    ン酸エステルの製造方法であって、一般式 【化2】 (式中、R1は上記した意味を有する。)のジカルボン
    酸エステルを、一般式 【化3】 (式中、R2は上記した意味を有する。)のケテンアセ
    タールと、ルイス酸の存在下に反応させることからな
    り、反応を立体的な障害をもつ塩基の存在下に実施する
    ことを特徴とする製造方法。
  2. 【請求項2】 使用するジカルボン酸エステル(II)
    が、一般式 【化4】 (式中、R1は上記した意味を有する。)のフマール酸
    エステルであり、一般式 【化5】 (式中、R1およびR2は上記した意味を有する。)のシ
    クロブタン−トランス−1,2−ジカルボン酸エステル
    またはその鏡像体を得ることを特徴とする請求項1の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 使用するジカルボン酸エステル(II)
    が、一般式 【化6】 (式中、R1は上記した意味を有する。)のマレイン酸
    エステルであり、一般式 【化7】 (式中、R1およびR2は上記した意味を有する。)のシ
    クロブタン−シス−1,2−ジカルボン酸エステルまた
    はその鏡像体を得ることを特徴とする請求項1の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 R1が少なくとも1個のキラルな要素を
    含んでおり、ジカルボン酸エステル(II)が非ラセミ体
    として存在することを特徴とする請求項1ないし3のい
    ずれかの製造方法。
  5. 【請求項5】 R1が、1−フェニルエチル、メンチル
    およびボルニル、ならびにそれらの立体異性体、ジヒド
    ロ−4,4−ジメチルフラン−2(3H)−オン−3−
    イル、1−(メトキシカルボニル)エチルならびに1−
    (エトキシカルボニル)エチルからなるグループからえ
    らばれた基であることを特徴とする請求項4の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 R1が(1R)−メンチルであり、シク
    ロブタン−トランス−1,2−ジカルボン酸エステル
    (Ia)が、(1S)配置が支配的のものとして得られる
    ことを特徴とする請求項2または5の製造方法。
  7. 【請求項7】 R2が、メチルもしくはエチルである
    か、または2個のR2基が一体となって−(CH24
    を形成したものであることを特徴とする請求項1ないし
    6のいずれかの製造方法。
  8. 【請求項8】 使用するルイス酸が、一般式R2AlC
    l (RはC1−C8アルキル基)のジアルキルアルミニ
    ウムクロライドであることを特徴とする請求項1ないし
    7のいずれかの製造方法。
  9. 【請求項9】 Rがエチルまたはイソブチルであること
    を特徴とする請求項8の製造方法。
  10. 【請求項10】 使用する立体的な障害をもつ塩基がエ
    チルジイソプロピルアミンであることを特徴とする請求
    項1ないし9のいずれかの製造方法。
JP10201937A 1997-07-22 1998-07-16 シクロブタン−1,2−ジカルボン酸エステルの製造方法 Pending JPH11100354A (ja)

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