空間位阻胺的電化學生產的制作方法

專利名稱：空間位阻胺的電化學生產的制作方法
空間位阻胺的電化學生產
本發明涉及一種通過相應肟衍生物的陰極還原而制備胺的方法。
具有多個手性中心的有機化合物通常是其它有機化合物合成中的重要 結構單元和助劑以引入所述手性中心或建立非外消旋的立構中心。此時，
中執行定向作用的基團的化合物作為助劑:p 、^ 、 此時通常感興趣的是來自"手性池"的環狀化合物。可以特別提及的 是環狀辟類化合物。
這種化合物的實例為8-苯基薄荷醇，例如用作不對稱的狄爾斯-阿爾德 反應中的助劑(E. Corey， Angew. Chem. 114(2002), 1724-1741; K. C. Nicolaou， Angew.Chem. 114(2002)， 1742-1773)。
此時，薄荷醇的羥基用作將助劑引入一分子的官能團，以^使前手性中 心在隨后的化學反應中在該助劑的定向作用下轉化成手性手心。然而，可 以用作例如酯的醇組分的薄荷醇比較不穩定，因此不是針對每一個反應所 選擇的試劑。
因此需要提供一種類似薄荷醇的胺，其衍生物或類似的手性助劑。
例如M. C. Schopohl等人，Angew. Chem. 115(2003)， 2724-2727使用 類似薄荷醇和8-甲基薄荷醇的胺，以研究各咖啡因氣體分子的對映面區分。
為制備類似薄荷醇的胺，M. C. Schopohl等人，合成17(2003)， 2689-2694，提議由(+)-長葉薄荷酮制備相應的胺。作為合成的第一步，使 烯式雙鍵與格氏試劑反應以在8位引入基團。這使在所述8位的衍生變得 可能。該反應在4位的環中碳上產生手性中心。格利雅反應不能分辨R和 S型，導致該反應中形成差向異構體混合物。酮官能團轉化成肟之后，可 以得到(4S)差向異構體。在隨后的在甲苯中與鈉的Beauvault-Blanc反應 中，肟官能團轉化成氨基官能團，其相對于4位烷基以反式構型存在。
這代表了合成中的關鍵步驟，以得到與薄荷醇的構型相對應的構型。與上述與鈉的還原反應相反，在過渡金屬催化劑上的多相還原中，或 者不發生反應，或者相應的胺伴隨著等摩爾量的差向異構體胺，其只能困 難地分離出去。
但是上述反應的缺點是鈉的使用，此外是鈉以較大量使用。 因此本發明的目的是提供另一種借助于相應肟衍生物而制備胺的方
法，該肟衍生物使得能夠在帶有肟官能團或其衍生物且在a位具有取代基 的環中碳上分辨R或S型。
該目的通過包括以下步驟的制備胺的方法實現 通式(I)的相應肟衍生物的陰極還原
(R)HC
(I)
N-OR1
其中R為任選被一個或多個獨立地選自苯基、O-Cw烷基、NH-Cw烷基、
N(d_6烷基)2 、 OH和NH2的取代基取代的d-6烷基或C2_6鏈烯基； R1為H; 烷基或C(0)-d.6烷基以及
A為5-、 6-或7元烴環，其為飽和的或具有雙鍵且其中至少一個CH2基團 如果合適可以被-O-、 -S-、 -NH-、 -N-或-N(Cw烷基)-取代，且其可以任 選被一個或多個獨立地選自苯基、Cw烷基、O-C"烷基、NH-Cw烷基、 N(d—6烷基)2、 OH和NH2的其它取代基取代；
其中基于帶有取代基R的環中碳，該肟衍生物具有過量至少10%的R或S型。
而可以例如不必使用元素鈉就可電化學制備相應的胺，其中相對于胺官能 團呈反位的基團R位于a位。
在通式(I)的肟衍生物中，相對于未來胺官能團位于a位的基團R為未 取代的或具有一個或多個取代基的Cw烷基或C2—6鏈烯基。取代基可能是 苯基、0-d,6烷基、NH-d-6烷基、N(d-6烷基)2、 OH和NH2。如果存在
5多個取代基，則這些取代基可以獨立地選自上述基團。
基團R優選為未取代的或具有不多于一個取代基的Cw烷基或(:2.6鏈 烯基。
對于本發明，術語"Cw烷基"指的是具有1-6個碳原子且未支化或
支化的烷基。這種取代基的實例為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正-l-丁
基、正-2-丁基、仲丁基、叔丁基、正-l-戊基、正-2-戊基、正-3-戊基、正己基。
此外，對于本發明，術語"(:2.6鏈烯基"指的是具有2-6個碳原子且
未支化或支化的鏈烯基。實例為乙烯基、烯丙基、正-l-丙烯基、正-2-丙烯 基、丁烯基、戊烯基、己烯基。
基團R優選為未取代的Cw烷基、未取代的C^鏈烯基或苯基取代的
Ci_6坑基o
R非常特別優選為異丙基、叔丁基或l-苯基-l-曱基乙基。
通式(I)的肟衍生物可以是將本身。此外，肟基團的氫可以被d-6烷基
或C(0)-Cw烷基取代。脬衍生物優選為將(R^H)或R1為曱基或乙酰基。 將衍生物非常特別優選為肟。
此外，通式(I)的將衍生物具有環A。這包括帶有將或類似肟的基團的 碳以及與該碳直接毗連的碳。環A—共有5、 6或7個環中原子。環A為 飽和的或具有雙鍵的烴環。環A可以是環戊烷、環戊烯、環己烷、環己烯、 環庚烷或環庚烯環。
此外，環A的CH2基團可以被-0-、 -S-、 -NH-或-N(Cw烷基)取代。 同樣多個CH2基團都可以被上述雜原子之一取代。如果多個雜原子在環A 中作為環中原子存在，則這些雜原子可以彼此獨立地選擇。當環A中存在 雙鍵且至少一個CH2基團被雜原子取代且該至少一個雜原子為氮時，后者 可以為亞氨基氮。還可以存在多個這樣的氮。
除了基團R和肟基團或類似肟的基團之外，環A可以沒有取代基、有 一個取代基或多個取代基。該取代基可以選自苯基、-Cw烷基、O-Cw烷 基、NH-Q—6烷基、N(Q-6烷基)2、 OH和NH2。如果存在多個取代基，則 這些取代基可以獨立地選自上述基團。該取代基優選為Cw烷基。特別優選為甲基。
環A優選正好有一個其它取代基。
當然，每種情況下，通式(I)的將衍生物的環A具有基團R和肟或類似 將的基團作為取代基。
如果環A不僅只由碳原子組成，則該環可以為例如四氬呋喃、二氫瘞 吩、二氫吹喃、二氬他咯、環氧乙烷、噻烷(thiane)、哌啶、二氫吡喃或四 氫吡啶。但是，環A優選沒有雜原子。環A非常特別優選為環己烷或環己 烯，特別是環己烷。
通式(I)的將衍生物非常特別優選為選自以下物質的曱基取代的將衍 生物
N O、
R'
、R'
R
非常特別優選通式(I)的肟衍生物還原后產生蓋基胺、8-甲基蓋基胺或 8-苯基蓋基胺。
此時，基團R、 W如上所定義。
本發明方法的肟衍生物可以通過現有技術已知的制備方法獲得。此時 典型的前體是相應的酮。
一種可能的制備方法是^M目應的帶有所需要的取代基的芳族體系開始 以在還原和分離非對映體之后形成所需要的肟衍生物。如果環A中存在雙 鍵，則可能通過逐步還原或利用還原/消除反應獲得。分離例如在H. Feltkamp等人，Uebigs Aim. Chem. 707(1967)， 78-86中有所描述。
優選使用"手性池"進行肟的合成。該方法例如在M.C.Sch叩ohl等 人，合成17(2003)， 2689-2694中有所描述。優選的原料為長葉薄荷酮或 薄荷酮。
本發明的目的是提供一種陰極還原將衍生物以形成相應的胺的方法， 其中肟官能團或類似肟的官能團在a位帶有基團R，還原后氨基官能團主 要相對于基團R位于反位。但是，先決條件是帶有基團R的手性環中碳不
、
Nlo以外消旋的形式存在。
因此對于本發明，過量至少10%，優選至少50%，更優選至少75%， 甚至更優選至少90%,甚至更優選至少95%,甚至更優選至少98%,甚 至更優選至少99%，特別是至少99.9%的R或S型存在于通式(I)的將衍 生物中。非常特別優選帶有取代基R的環中碳完全以R或S型存在。
如果肟矛汴生物中存在其它立構中心，則上面敘述的類似地應用于此。
通過下式給出R或S型的過量
+
其中E為過量百分數,n為每種情況下R或S型基于帶有取代基R的環中 碳的摩爾量。
如果帶有取代基R的環中碳是通式(I)的肟衍生物中的唯一立構中心， 則上面定義的過量為該肟衍生物的對映體過量。
如果存在至少一個其它立構中心，則該過量為基于帶有取代基R的環 中碳的差向異構體過量。
可以通過現有^^支術已知的方法測定上述參數從而測定該過量。如果該 過量為對映體過量，則可以通過常規方法如圓二色性進行相應的評估。另 一個測定的方法是制備通式(I)的肟衍生物的衍生物，使所得產物以非對映 體形式存在，并可以使用用于非對映體的常規方法。最常用的方法之一是 核共振光i普法。
當肟還原成胺之后，由于電化學還原而存在另一個手性碳原子，從而 可以分辨R和S型，由此得到基于該碳原子大于0%的過量。該過量優選 至少為10%，更優選至少為50%,特別是至少為60%。 由WO-A2006/005531已知將在陰極的電化學還原。 還原例如可以在隔膜或無隔膜流通池中進行。優選使用隔膜流通池。 除了反應中形成的胺和該肟衍生物之夕卜，陰極電解液還可以包含溶劑。 溶劑為有機化學中常用的惰性溶劑之一，例如碳酸二甲基酯、碳酸異丙烯 酯、四氫呋喃、二甲氧基乙烷、乙腈或二甲基甲酰胺。優選使用d-C4垸
基醇作為溶劑。Cs-C7烴如己烷與上述溶劑的組合也適于用作溶劑。同樣可以使用環醚或無環醚。同樣可以使用水。另外，可以使用上述溶劑的混 合物。
優選醇、水、醚或其混合物。可以形成單相或多相體系。 非常特別優選醇，其如果合適可以相互間的混合物和/或與水的混合物 形式存在，d-4鏈烷醇如曱醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、
叔丁醇；二元醇如乙二醇，三元醇如甘油，多元醇，聚醚或烷氧基鏈烷醇 如乙二醇單甲醚或二甲氧基乙烷。非常特別優選二甲氧基乙烷。
為建立傳導性，陰極電解液通常包含無機酸，優選硫酸或堿金屬(C廣C4)
烷基醇鹽，優選甲醇鈉。
一般說來，將電解質鹽加入陽極電解液，且如果合適也加入陰極電解 液(除了上述建立傳導性的試劑之一)。為此通常使用堿金屬鹽或四(cn:6
烷基)銨鹽，優選三(d-C6烷基)曱基銨鹽。可能的反離子為硫酸根、硫酸
氫根、烷l^i酸根、芳1^危酸根、鹵離子、磷酸根、碳酸根、烷基磷酸根、 烷基碳酸根、硝酸根、醇根、四氟硼酸根、六氟磷酸根或高氯酸根。
優選甲基三丁基甲基硫酸銨(MTBS)、甲基三乙基甲基硫酸銨或甲基三
丙基甲基硫酸銨。
優選陽極電解液同樣包含含有水、醇或多種醇的溶劑或者兩種或更多 種該溶劑的混合物。對于陽極電解液，原則上可以使用與陰極電解液相同 的醇，但是也可以與陰極電解液不同。
本發明方法優選可在所有常規隔膜型電解池中進行，以能夠排除由于 本發明方法中的陰極工藝導致諸如產物的物質發生化學副反應的可能性。 該方法優選在隔膜流通池中連續進行。
優選使用具有平行排列的電極的隔膜池。作為隔離介質，可以使用離 子交換膜、微孔膜、橫隔膜、由不傳導電子的材料制成的濾布、玻璃料和 多孔陶資。優選使用離子交換膜，特別是陽離子交換膜。這些傳導膜可市
購，例如商品名稱為Nafion②(來自E. T. Dupont de Nemours and Company) 和Gore Select衝(來自W. L. Gore & Associates, Inc.)。
優選使用其陰極表面由具有高氫過電壓的材料形成的陰極，例如鉛、 鋅、錫、鎳、汞、鎘、銅或這些金屬的合金或玻碳、石墨或金剛石。特別優選例如在EP-A-1036863中描述的金剛石電極。
可能的陽極原則上是所有的常規材料，優選還作為陰極材料提及的那 些。在酸性陽極電解液的情況下，優選使用本領域熟練技術人員已知的柏、 金剛石、玻碳或石墨陽極或尺寸穩定陽極(DSA)。如果陽極電解液是堿性 的，則優選使用不銹鋼。
陽極反應可以自由選擇，但是優選溶劑如d-C4醇的氧化。當使用甲 醇時，形成甲酸甲基酯、曱醛縮二甲醇或碳酸二甲基酯。為此使用例如 Q-Ct醇稀釋的疏酸溶液。
本發明方法通常在l-1000mA/cm2，優選10-100mA/cm2的電流密度下 進行。該方法通常在大氣壓力下進行。當該方法在較高溫度下進行時優選 采用更高的壓力以避免起始化合物或溶劑沸騰。
該反應完成之后，通過一般的分離方法后處理該電解質溶液。為此， 通常首先蒸餾陰極電解液并以不同餾分形式分別得到各化合物。可以例如 通過結晶、蒸餾或層析法進行進一步純化。
實施例 實施例1
(+薄荷酮肟的電化學還原
1 2 3
在隔膜電解池中，引入8F/mol(相當于2當量)，陽極電解液和陰極電 解液根據下述變型在67mA/cn^的電流密度下進行電化學反應。在室溫下 進行電解；隔膜池由兩個凸緣池(flangecell)構成，通過Nation 324膜將陽 極區域和陰極區域分開。陽極材料為鉑，使用鉛作為陰極。
對于后處理，用水(50ml)稀釋反應混合物，利用濃硫酸使pH-l并用 環己烷(4x30ml)洗滌。隨后利用50%濃度的氫氧化鉀溶液使水相pH=12 并用TBME(4 x 50ml)再次萃取。將合并的有fe^性萃取物用10%濃度的氫氧化鈉溶液(2 x 100ml)洗滌并用氧化鈣干燥并在旋轉蒸發器上去除溶 劑。例如可以通過柱層析法或蒸餾進行進一步純化。 變型A:對2具有選擇性
陽極電解液20ml的lMH2SO4
20ml的甲醇 陰極電解液2.05g的(-)-薄荷酮肟(l)(12.1mmo1) 20ml的1M H2S04 20ml的DME 陰極材料汞 電流密度23.3mA/cm2 溫度-14^至-18'。 Q/n: 6.6F/mol的l(相當于1.65當量)
產率56%(1.06g， 6.8mmol); 2:3=4:1(由定量轉化成乙酰胺的產物的 色譜分析而確定差向異構體比(差向異構體過量de=60%) 變型B:對3具有選擇性
陽極電解液50ml的1MH2S04
50ml的曱醇 陰極電解液2.26g的(-)-薄荷酮肟(l)(13mmo1)
25ml的1M H2S04
75ml的乙二醇單曱醚 陰極材料鉛 電流密度50mA/cm2 Q/n: 6F/mol的l(相當于1.5當量)
產率13%(0.93g， 6mmol); 2:3=1:0.57(由定量轉化成乙酰胺的產物 的色譜分析而確定差向異構體比) 變型C:差向異構體混合物
陽極電解液40ml的lMH2SO4
陰極電解液3.26g的(-)-薄荷酮肟(l)(21.7mmo1) 20ml的1M H2S0420ml的1，4-二噴、烷 陰極材料鉛
產率50%(1.69g， 10.9mmol); 2:3=5:4(通過NMR確定差向異構體 &)(de=ll%)
實施例2 (-)-《-(1及,45>8-苯基蓋基肟的電化學還原 使用電解質鹽作為添加劑
陽極電解液50ml的在甲醇中的0.162MH2S04(相當于2重量％) 陰極電解液0.51g (-)-及畫(l及，45)-8國苯基蓋基肟(0.002mo1)
50ml的在甲醇中的0.162MH2SO4、 0.017M三乙基曱基 甲差^l酸銨(相當于2重量％， 0.5重量％)
陰極材料鉛 電流密度12.5mA/cm2
Q/n: 10F/mol的(-)-及-(l及，4S)-8-苯基蓋基將(相當于2.5當量) 溫度20-22 X:
產率94%(0.45g ， 0.002mol);(-)畫(1及，3及，45)-8-苯基蓋基胺 (+)-(1及,3及，4及)-8-苯基蓋基胺的非對映體比=6.5:1(通過^-NMR光鐠法確 定)，de=73%
電解設備隔膜電解池
隔離介質Nafion 程序
使(-)-^-(l及，4S)-8-苯基蓋基肟溶解于陰極電解液中并轉移至陰極半 電池。將陽極電解液裝入陽極半電池。在12.5mA/cm2的電流密度和20-22 'C的溫度下恒電流地進行電解。將鉑用作陽極，鉛用作陰極。轉移1966C 的電荷(10F/mo1的(-)^€-(1及，45>8-苯基蓋基將，2.5當量)之后，電解停止。 后處理
將反應混合物從陰極半電池轉移至燒瓶，并用一共50ml的甲醇和 50ml的水漂洗該電池。利用濃硫酸將來自陰極半電池的全部反應混合物和 洗滌液的pH值^l置為1并在減壓下去除甲醇。用環己烷(4 x 30ml)洗滌殘 留物并隨后利用50%濃度的氫氧化鉀溶液將水相的pH值設為12。用TBME(4 x 50ml)萃取該混合物，將合并的有機相用氧化鉤干燥并在旋轉蒸
發器上去除溶劑。(l及,3及)-8-苯基蓋基胺以淺黃色液體得到。
觀察
電解期間箝位電壓高(高達20.6V)。 一段時間后，陰極上形成沉積物。 開始在陰極只觀察到少量氣體揮發，這隨著沉積物形成的增多而增加。 分析數據
(-)-(1及,3及，45>8-苯基蓋基胺
tRA=20.20min
力-醒R(400MHz; CDC13)
5(ppm)=0.75(m, 1J7， 2-Ha); 0.87(d， 3H， 7-好，3,.產6.5Hz); 0.91國0.95(m， 1H， 5-仏)；1.06國1.16(m, 1H， 6-仏)；1.22(s, 3H, 10, 1.38(s， 3H， 9-/0; 1.40國1.41(m， 1H, 1-仏)；1.62-1.73(m, 3H, 2國仏，4國仏，6國仏)； 1.79-1.85(m, 1H, 5-￡Te); 2.60-2.66(m， 1H， 3-i7a); 7.13-7.17， 7.28-7.32， 7.37-7.40(m, 5H, A,。 13C-NMR(100MHz; CDC13)
5 (ppm)=22.2(C-7); 22.7(C誦9); 27.0(C國5); 30.6(C-10); 32.0(C畫l); 35.3(C-6); 39.9(C-8); 46.7(C畫2); 53.2(C-3); 54.2(C-4); 125.3(CH-Ar); 128.3(2 x CH-Ar); 152.9(Cq-Ar)。 a:設備來自日本島津的GC2010,
柱來自美國Agilent的熔凝M毛細管柱HP-5(長度30m;內徑 0.25mm;共價鍵合固定相的膜厚0.25^tm;載氣氫氣；注射器溫度 250"C;檢測器溫度300*C;柱容許壓力106kPa)。
程序50。(10。隱80)(2。國100)(15。國270)5，。
權利要求
1.一種制備胺的方法，其包括陰極還原相應的通式(I)的肟衍生物的步驟其中R為任選被一個或多個獨立地選自苯基、O-C1-6烷基、NH-C1-6烷基、N(C1-6烷基)2、OH和NH2的取代基取代的C1-6烷基或C2-6鏈烯基；R1為H；C1-6烷基或C(O)-C1-6烷基以及A為5-、6-或7元烴環，其為飽和的或具有雙鍵且其中至少一個CH2基團如果合適可以被-O-、-S-、-NH-、-N＝或-N(C1-6烷基)-取代，且其可以任選被一個或多個獨立地選自苯基、C1-6烷基、O-C1-6烷基、NH-C1-6烷基、N(C1-6烷基)2、OH和NH2的其它取代基取代；其中基于帶有取代基R的環中碳，所述肟衍生物具有過量至少10％的R或S型。
2. 如權利要求1所述的方法，其中R為異丙基、叔丁基或2-苯基-2-丙基。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其中W為H。
4. 如權利要求1-3中任一項所述的方法，其中A為可以任選被一個或 多個甲基取代的環己烷或環己烯。
5. 如權利要求l-4中任一項所述的方法，其中基于所述帶有取代基R 的環中碳，所述肟衍生物具有至少98%的差向異構體過量。
6. 如權利要求l-5中任一項所述的方法，其中所述肟衍生物選自<formula>formula see original document page 3</formula>
7. 如權利要求l-6中任一項所述的方法，其中所得產物為蓋基胺、8-甲基蓋基胺或8-苯基蓋基胺。
8. 如權利要求l-7中任一項所述的方法，其中所述還原在隔膜流通池 中進行。
9. 如權利要求1-8中任一項所述的方法，其中所述陰極電解液包含水、 至少 一 種醇或醚或其混合物。
10. 如權利要求1-8中任一項所述的方法，其中所述陽極電解液包含 水、至少一種醇或其混合物。
全文摘要
本發明涉及一種生產胺的方法，其包括陰極還原相應的通式(I)的肟衍生物的步驟，其中R為任選被一個或多個獨立地選自苯基、O-C_1-6烷基、NH-C_1-6烷基、N(C_1-6烷基)₂、OH和NH₂的取代基取代的C_1-6烷基或C_2-6鏈烯基；R¹為H；C_1-6烷基或C(O)-C_1-6烷基以及A為5-、6-或7元烴環，其為飽和的或具有雙鍵且其中任選至少一個CH₂基團被-O-、-S-、-NH-、-N＝或-N(C_1-6烷基)-取代，且其任選被一個或多個獨立地選自苯基、C_1-6烷基、O-C_1-6烷基、NH-C_1-6烷基、N(C_1-6烷基)₂、OH和NH₂的其它取代基取代；并且基于具有取代基R的環中碳，該肟衍生物具有過量至少10％的R或S型。
文檔編號C25B3/04GK101517128SQ200780025148
公開日2009年8月26日 申請日期2007年6月27日 優先權日2006年7月4日
發明者I·馬爾科夫斯基, J·庫利施, S·R·瓦爾德福格爾, U·格里斯巴赫 申請人:巴斯夫歐洲公司