PROCESS FOR THE PREPARATION OF (3A5,6AR)-AND/OR(3AR,6AS)-1,3-DIBENZYL-HEXAHYDRO-1H-FURO(3,4-D)IMIDAZOLE-2,4-DIONE

Abstract: 1. (+)-Dehydroabietylamine salts of (4S, 5R)- and (4R, 5S)-cis-1,3-dibenzyl-5-alkyloxycarbonyl- 2-oxo-imidazolidine-4-carboxylic acid, in which -alkyl- is alkyl having 1 to 6 C atoms, alkoxyalkyl having 2 to 8 C atoms, cycloalkyl having 3 to 5 C atoms, alkenyl having 2 to 6 C atoms, benzyl or 1- or 2-phenylethyl.

Description: Verfahren zur Trennung racemischer Halbester Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung der beiden Enantiomeren von cis-l, 3-Dibenzyl-5-alkoxy- carbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäuren der Formel Ia/b, worin EMI1.1 R Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen, Alkoxyalkyl mit 2 bis 8 C-Atomen, Cycloalkyl mit 3 bis 5 C-Atomen, Alkenyl mit 2 bis 6 C-Atomen, Benzyl oder 1- oder 2-Phenylethyl, BZL Benzyl bedeutet, sowie ein neues Verfahren zur Herstellung von (3aS,6aR) und/oder (3aR,6aS)-1,3-Dibenzyl-hexahydro-lH-furo/3,4-d7- imidazol-2,4-dion aus 1,3-Dibenzyl-5-alkoxycarbonyl-2 oxoimidazolidin-4-carbonsäuren, das darin besteht, dass man ein diastereomeres Salz aus einem optisch aktiven Amin und einer optisch aktiven 1,3-Dibenzyl-5-alkoxycarbonyl-2 oxoimidazolidin-4-carbonsäure reduziert. (4S, 5R)-1,3-Dibenzyl-5-alkyloxycarbonyl-2-oxo-imidazoli- din-4-carbonsäuren sind wertvolle Zwischenprodukte für die Herstellung von (3aS, 6aR)-1,3-Dibenzyl-tetrahydro 4H-furo[3,4-d]-imidazol-2,4(1H)-dion, einem Schlüsselprodukt für die Herstellung von (+)-Biotin. Von den bisher bekannten Verfahren zur optischen Spaltung von racemischen Halbestern der Formel Ia/b beschreibt DBP 2058234 die Herstellung von Cyclohexylhalbestern und die Trennung der daraus erhaltenen diastereomeren (+) Ephedriniumsalze durch fraktionierte Kristallisation sowie die Herstellung von diastereomeren Cholesterinhalbestern und die Trennung der daraus erhaltenen Triethylammmoniumsalze durch fraktionierte Kristallisation. Die erzielten Ausbeuten bei diesen Verfahren liegen jedoch unter 50 % an theoretisch erzielbarem reinen Isomeren. Das chirale Hilfsreagenz Cholesterin besitzt weiterhin den Nachteil eines hohen Preises und ist auch nur unvollständig wiedergewinnbar. In EP-OS 0092194 wird die optische Spaltung der racemischen Methyl- und Ethylhalbester durch Bildung der diastereomeren Salzpaare mit einem optisch aktiven 1,2 Diphenylethanamin und deren Trennung durch Kristallisation beschrieben. Als weitere Methode wird die Spontankristallisation eines Enantiomeren aus der übersättigten Lösung des Racemates durch Animpfen mit dem gewünschten Enantiomeren angegeben. Auch diese Verfahren leiden unter der geringen Trennausbeute, die nur etwa 30 % d. Th. beträgt. Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zur optischen Spaltung von Halbe stern der Formel Ia/b zu finden, das deren Trennung in hoher Ausbeute unter Verwendung eines wohlfeile Spaltungsreagenzes erlaubt. Es wurde jetzt überraschend gefunden, dass Racemate der Formel Ia/b mittels (+)-Dehydroabietylamin in hohen Ausbeuten und grosser Selektivität in die Enantiomeren gespalten werden können. Gegenstand der Erfindung sind die neuen (+)-Dehydroabietylaminsalze von (4S, 5R)- und (4R, 5S)-cis-1,3-Diben zyl-5-alkyloxycarbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäuren, worin -alkyl- Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen, Alkoxyalkyl mit 2 bis 8 C-Atomen, Cycloalkyl fflit 3 bis 5 C-Atomen, Alkenyl mit 2 bis 6 C-Atomen, Benzyl oder 1- oder 2-Phenylethyl bedeutet. Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verfahren zur Trennung racemischer Halbester der Formel Ia/b, EMI3.1 worin R Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen, Alkoxyalkyl mit 2 bis 8 C-Atomen, Cycloalkyl mit 3 bis 5 C-Atomen, Alkenyl mit 2 bis 6 C-Atomen, Benzyl oder 1- oder 2-Phenylethyl, BZL Benzyl bedeutet, durch Salzbildung mit einem optisch aktiven Amin und darauffolgende Trennung der diastereomeren Salzpaare, das darin besteht, dass man als optisch aktives Amin (+) -Dehydroabietylamin verwendet. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen optisch aktiven cis-l, 3-Dibenzyl-5-alkyloxycar- bonyl-2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäure zur Herstellung von D-(+)-Biotin. Die erfindungsgemässe Trennung racemischer Halbester erfolgt nach an sich bekannten Standardverfahren zur optischen Spaltung von Racematen (z. B. P.H. Boyle, Quart.Rev. 25 (1971) 323 - 341). Racemate lassen sich durch Chromatographie an chiralen Phasen, durch Impfung übersättigter Lösungen oder durch mechanische Auslese trennen. Eine weitere Trennmethode besteht in der Bildung, Trennung oder Zersetzung von Diastereomeren. Ein bevorzugtes Verfahren ist die Trennung diastereomerer Salzpaare. Ein für die Spaltung der Racemate der Formel Ia/b besonders bevorzugtes Verfahren besteht im Lösen der Racemate zusammen mit einer bestimmten Menge t+)- Dehydroabietylamin in einem geeigneten organischen Lösungsmittel und darauffolgender Kristallisation des (+) Dehydroabietylaminsalzes eines Enantiomeren. Nach dessen Abtrennung durch Filtration oder Zentrifugieren lässt sich aus der verbleibenden Lösung nach Entfernen des Lösungsmittels und gegebenenfalls Kristallisation des Rückstandes das andere Enantiomere erhalten. Die Menge an angewandtem (+)-Dehydroabietylamin beträgt 0,5 bis 1 Mol, bevorzugt 0,5 bis'0,7 Mol, bezogen auf 1 Mol zu spaltendes Racemat. Als Lösungsmittel für die Trennung eignen sich Wasser oder inerte organische Lösungsmittel, vorzugsweise wassermischbare Lösungsmittel, insbesondere Alkohole wie Methanol, Ethanol, Isopropranol, n-Butanol oder tert. Butanol; Ether wie Tetrahydrofuran, Dioxan, Ethylenglykolmonomethyl - oder - monoethylether (Methylglykol oder Ethylglykol), Ethylenglykoldimethylether (Diglyme); Ketone wie Aceton, Butanon oder Isobutylmethylketon; Nitrile wie Acetonitril; Nitroverbindungen wie Nitromethan. Bevorzugte Lösungsmittel sind Alkohole, Ketone und Ether, besonders bevorzugt Methanol, Ethanol, Isopropanol, Aceton oder Tetrahydrofuran. Weiter eignen sich Gemische dieser Lösungsmittel untereinander. Bevorzugt sind Mischungen dieser Lösungsmittel mit Wasser in Anteilen von 0,5 bis 50 %, insbesondere von 0,5 bis 10 % und besonders bevorzugt von 1 bis 5 %. Die bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens angewandten Temperaturen liegen zweckmässig zwischen -200 und dem Siedepunkt des verwendeten Lösungsmittels, vorzugsweise jedoch unter der Kristallisationstemperatur des zu kristallisierenden Enantiomerensalzpaares. Für die optische Spaltung nach dem erfindungsgemässen Verfahren besonders bevorzugt sind die Verbindungen der Formel Ia/b, in denen R Methyl oder Ethyl bedeutet. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass man das diastereomere Salzpaargemisch fraktioniert kristallisiert. Hierzu wird das Racemat der Halbester der Formel Ia/b zunächst mit der äquivalenten Menge (+)-Dehydroabietylamin vollständig in das Gemisch der diastereomeren Salzpaare überführt. Die Umsetzung der racemischen Halbester mit dem optisch aktiven Amin erfolgt ohne Lösungsmittel oder gelöst in einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise in einem unpolaren Lösungsmittel, insbesondere chlorierten Kohlenwasserstoffen wie Methylenchlorid, Chloroform, Trichlorethylen, 1,2-Dichlorethan oder Kohlen stofftetrachlorid oder Kohlenwasserstoffen wie Hexan, Petrolether, Benzol, Toluol oder Xylol. Weiterhin eignen sich auch Gemische dieser Lösungsmittel untereinander. Die nach Entfernen des Lösungsmittels isolierten Salze werden zur optischen Spaltung in den zuvor zur Trennung der racemischen Halbester beschriebenen Lösungsmitteln kristallisiert. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens besteht in der optischen Spaltung der (+ ) -Dehydroabietylaminsalze von cis-1,3 Dibenzyl-5-methoxycarbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäure und cis-1, 3-Dibenzyl-5-ethoxycarbonyl-2-oxo-imi- dazolidin-4-carbonsäure. Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen (+)-Dehydroabietylaminsalze der optisch aktiven Halbester Ia oder Ib lassen sich durch Behandeln mit einer Säure oder Base in die freien Halbestersäuren zurückführen. Geeignete Basen sind z. B. Alkali- und Erdalkalihydroxide, -carbonate und -hydrogencarbonate sowie Ammoniak und starke organische Basen. Bevorzugte Basen sind Alkalihydroxide und Ammoniak, insbesondere Kalium- und Natriumhydroxid. Als Säuren geeignet sind starke organische Säuren, z. B. Ameisensäure, Essigsäure, ferner anorganische Säuren, z. B. Phosphorsäure, Salpetersäure, vorzugsweise Mineralsäuren wie Chlorwasserstoffsäure oder Bromwasserstoffsäure. Besonders bevorzugt ist Schwefelsäure, mit der (+)-Dehydroabietylamin ein schwerlösliches, gut kristallisierendes und leicht filtrierbares Hydrogensulfat bildet, das die Rückgewinnung des Spaltungsmittels in hoher Ausbeute erlaubt. Allgemein bevorzugt zur Freisetzung der optisch aktiven Halbester der Formel Ia/b aus ihren Dehydroabietylaminsalzen sind Säuren, da die Halbester gegenüber Basen eine verminderte Stabilität aufweisen. Die Menge an verwendeter Säure ist in weiten Grenzen variierbar, mindestens wird jedoch 1 Mol, vorzugsweise 1 bis 1,5 Mol auf 1 Mol zu zerlegendes Diastereomerensalzpaar verwendet.. Die Freisetzung des Halbesters erfolgt durch Zugabe der Säure zu einer Lösung des Diastereomerenpaares in einem geeigneten Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser. Mittels eines organischen Lösungsmittels wie z. B. Diethylether, Toluol, Essigester, Dichlormethan oder auch deren Gemischen lässt sich dann der freigesetzte Halbester extrahieren. Gegebenenfalls nach Waschen des Extraktes wird das Lösungsmittel entfernt und so der gewünschte optisch aktive Halbester erhalten. Zur Wiedergewinnung des als Spaltungsreagenz eingesetzten (+)-Dehydroabietylamins kann dieses nach Alkalisieren der extrahierten Lösung durch Zusatz einer starken Base wie z. B. Ammoniak, Natron- oder Kalilauge in Freiheit gesetzt werden und anschliessend analog zu der für die Isolierung des optisch aktiven Halbesters beschriebenen Weise extrahiert werden. Bei Verwendung der als besonders bevorzugt bezeichneten Schwefelsäure zur Zerlegung des Diastereomerensalzpaares fällt das (+) Dehydroabietylamin in Form des schwer löslichen Hydrogensulfates an. Nach dessen Abtrennung durch Filtration oder Zentrifugieren lässt sich die freie Base durch Versetzen mit starken Laugen und anschliessender Extraktion auf die vorstehende Art und Weise gewinnen. Die Herstellung der als Ausgangsmaterial benötigten racemischen Halbester der Formel Ia/b aus z. B. cis 1, 3-Dibenzyl-2-oxo-imidazolidin-4, 5-dicarbonsäurean- hydrid ist z. B. aus DBP 2058234 oder EP-OS 0092194 bekannt und erfolgt durch Umsetzung mit dem entspre chenden Alkohol in einem inerten organischen Lösungsmittel, wie Z.B. Benzol, Toluol oder Xylol, zweckmässigerweise bei erhöhter Temperatur. Die erfindungsgemäss erhaltenen optisch aktiven cis-1,3 Dibenzyl-5-alkyloxycarbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-car- bonsäuren lassen sich wie z. B. beschrieben bei Gerecke et al., Helv.Chim.Acta 53 (1970) 991 - 999, zum optisch aktiven 1,3-Dibenzyl-tetrahydro-4H-furot3,4-d]imidazol- 2,4(1H)-dion reduzieren. Dabei kann vom freien optisch aktiven Halbester ausgegangen werden. Es ist jedoch gleichermassen möglich, dessen diasteromeres (+)-De hydroabietylaminsalz als Ausgangsmaterial für die Reduktion einzusetzen. Ein solches Verfahren bietet besondere Vorteile. Aus der DE-PS 2 058 248 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von (3aS,6aR)-Lacton bekannt, wobei cis-1,3 Dibenzyl-2-oxo-imidazolidin-4' 5-dicarbonsäure-cholesteryl- oder -cyclohexylhalbester in ihre Enantiomere getrennt werden und das entsprechende Enantiomere durch Reduktion in das gewünschte Lacton überführt wird. Die erzielten Ausbeuten bei diesem Verfahren liegen jedoch unter 50 % an theoretisch erzielbaren reinen Isomeren. Das chirale Hilfsreagenz Cholesterin ist vergleichsweise teuer und nur unvollständig wiedergewinnbar. Weiterhin muss nach dem beanspruchten Verfahren der unerwünschte enantiomere Halbester wieder recyclisiert werden. Eine Verbesserung dieses Verfahrens ist aus der EP-OS 0081047 bekannt. Hierbei wird die Carboxylgruppe des unerwünschten Halbesters in das Säurechlorid überführt. Nachfolgende Reduktion liefert das richtige (3S,6R)-Lacton. Die geringe Trennausbeute bei der Diastereomerentrennung und der hohe Preis der chiralen Hilfsstoffe verleiht diesem Verfahren keine wirtschaftliche Bedeutung. In der DE-PS 23 31 244 wird ein Verfahren zur Herstellung der (3R,6S)- und (3S,6R)-Lactone beansprucht, bei dem aus cis-1,3-Dibenzyl-2-oxoimidazolidin-4,5-dicarbonsäure und einem optisch aktiven Amin erhaltenes cis-1,3-Dibenzyl hexahydropyrrolo-[3,4-d]imidazol-2,4,6-trion einer asymmetrischen Reduktion unterworfen und der erhaltene Amidalkohol zum gewünschten Lacton hydrolysiert wird. Auch bei dieser Verfahrensweise sind der hohe Preis des optisch aktiven Amins und die ungenügende Trennausbeute von Nachteil. Die nach der EP-OS 84892 in höheren Ausbeuten verlaufende Diastereomerentrennung erfordert ebenfalls ein schwer zugängliches optisch aktives Amin. In der Salzbildung der enantiomeren cis-1,3-Dibenzyl2-oxoimidazolidin-4,5-dicarbonsäuren mit (+)-Dehydroabietylamin steht hingegen ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der optisch aktiven Halbester zur Verfügung, von denen jeder, wie z.B. in der EP-OS 84892 beschrieben, in das gewünschte optisch aktive Lacton überführt werden kann. In den voranstehenden Verfahren werden die Halbester vor der Reduktion aus ihren mit optisch aktiven Aminen gebildeten diastereomeren Salzpaaren durch Behandeln mit einer starken Säure freigesetzt und isoliert. Im nachfolgenden, separat durchgeführten Reduktionsschritt wird zunächst ein Aguivalent Reduktionsmittel für die Umsetzung mit dem aciden Wasserstoff der Carboxylgruppe des freien Halbesters verbraucht und geht damit der Reduktion verloren. Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von optisch aktiven 1,3-Dibenzyl-tetrahydro-4H-furo[3,4-d]- imidazol-2,4-dionen durch Reduktion entsprechender cis 1 ,3-Dibenzyl-2-oxo-imidazolidin-4, 5-dicarbonsäurehalbester zu finden, das eine bessere Ausnutzung der Reduktionsmittel bei vereinfachter Arbeitsweise und die Gewinnung von Produkten höherer chemischer und optischer Reinheit gestattet. Es wurde jetzt überraschend gefunden, dass sich diastereomere Salze aus einem optisch aktiven Amin und einer optisch aktiven 1, 3-Dibenzyl-5-alkoxycarbonyl-2-oxoimidazolidin- 4-carbonsäure in hohen chemischen und optischen Ausbeuten ohne störenden Einfluss der Aminkomponente reduzieren lassen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von (3aS,6aR)- und/oder (3aR, 6aS)-1,3-Dibenzyl-hexahydro-lH-furo[3,4-d]imidazol-2,4- dion aus 1, 3-Dibenzyl-5-alkoxycarbonyl-2-oxoimidazolidin- 4-carbonsäuren, dadurch gekennzeichnet, dass man ein diastereomeres Salz aus einem optisch aktiven Amin und einer optisch aktiven 1,3-Dibenzyl-5-alkoxycarbonyl-2oxoimidazolidin-4-carbonsäure reduziert. Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung eines nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen optisch aktiven 1,3-Dibenzyl-hexahydro-1H-furo3,4-dl- imidazol-2,4-dions zur Herstellung von D-(+)-Biotin. Die erfindungsgemässe Reduktion der diastereomeren Salze der optisch aktiven Halbester erfolgt nach den an sich bekannten Verfahren zur Reduktion der freien Halbester. Je nach Wahl des Reduktionsmittels können aus Salzen mit 4S,5R- und 4R,5S-Konfiguration des Halbesters jeweils sowohl das (3aR,6aS)- als auch das (3aS,6aR)-Lacton erhalten werden. Wird beispielsweise ein Salz eines 4S,5R-Halbesters an der Carboxylgruppe reduziert, erhält man das 3aR,6aS Lacton, reduziert man die Alkoxycarbonylgruppe, wird ein 3aS,6aR-Lacton erhalten. Für die 4R,SS-Halbester gelten die umgekehrten Zusammenhänge. Zur Reduktion der Säuregruppe geeignete Reduktionsmittel sind beispielsweise Borhydride, wie Diboran. Als Lösungsmittel eignen sich gegenüber dem Reduktionsmittel inerte organische Lösungsmittel, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, und Ether wie Diethylether, Ethylenglykol- und Diethylenglycoldialkylether, Tetrahydrofuran, Dioxan. Besonders bevorzugt sind cyclische Ether wie Tetrahydrofuran und Dioxan. Es können auch Gemische dieser Lösungsmittel verwendet werden. Die Temperatur während der Reduktion beträgt zweckmässig zwischen -20 und +40 , vorzugsweise von -10 bis +30 , insbesondere zwischen 0 und +20 . Die Menge an verwendetem Hydrid liegt zwischen 0,8 und 3 Aquivalenten der theoretisch erforderlichen Menge, vorzugsweise zwischen 1 und 2 Aquivalenten und insbesondere zwischen 1 und 1,5 Aquivalenten. So liegt die bevorzugte Menge bei Verwendung von Diboran bei 0,5 bis 0,75 Mol B2H6 je Mol Halbestersalz. Diboran kann als solches zur Reduktion eingesetzt werden, es kann aber auch in situ, beispielsweise aus NaBH4 und einer Lewis-Säure wie Bortrifluorid oder dessen Diethyletheraddukt nach bekannten Methoden hergestellt werden, wobei dies vorzugsweise in für die Reduktion der Halbestersalze geeigneten Lösungsmitteln erfolgt, so dass die erhaltene Lösung von Diboran auch als Reaktionsmedium für die nachfolgende Reduktion dienen kann. Zur Reduktion der Alkoxycarbonylgruppe geeignete Reduktionsmittel sind beispielsweise komplexe Borhydride, wie Lithiumborhydrid, Natriumborhydrid, Calciumborhydrid oder Aluminiumhydride wie Diisobutylaluminiumhydrid und Diethylaluminiumnatriumhydrid. Die Reduktion erfolgt zweckmässig in einem gegenüber den Reduktionsmitteln unter den Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmittel, in welchem die Reaktionspartner zumindest teilweise löslich sind. Geeignete Lösungsmittel für in wässrigem Medium einsetzbare Reduktionsmittel wie Natriumborhydrid eignen sich beispielsweise Wasser, Alkohole wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Ether wie Tetrahydrofuran, Dioxan. Es können auch Gemische dieser Lösungsmittel untereinander oder mit nichtwassermischbaren Lösungsmitteln verwendet werden. Als Lösungsmittel für mit Wasser reagierende Reduktionsmittel eignen sich neben Ethern wie Diethylether, Ethylenglykol- und Diethylenglykoldialkylethern, Tetrahydrofuran, Dioxan insbesondere Kohlenwasserstoffe wie Benzol und Toluol. Auch Gemische dieser Lösungsmittel können angewendet werden. Die Reaktionstemperaturen liegen zwischen -70 und +100 . Aluminiumhaltige Reduktionsmittel werden vorzugsweise bei -70 bis +30 , insbesondere bei -40 bis +30 angewendet. Borhaltige Reduktionsmittel werden vorzugsweise zwischen -10 und 100 , insbesondere zwischen 0 und 80 angewandt. Die Menge an angewandtem Reduktionsmittel liegt zwischen 0,8 und 3 Aquivalenten der theoretisch erforderlichen Menge, insbesondere zwischen 1 und 2 Aquivalenten und vorzugsweise zwischen 1 und 1,5 Aquivalenten. So liegt die bevorzugte Menge bei Verwendung von Natriumborhydrid bei 0,75 bis 1,125 Mol NaBH4 je Mol Halbestersalz. In den als Ausgangsstoffen verwendeten diastereomeren Salzen von 1 ,3-Dibenzyl-5-alkoxycarbonyl-2-oxoimidazolidin- 4-carbonsäuren bedeutet -alkoxycarbonyl- -alkyloxycarbonylmit 1 bis 6 C-Atomen, -alkoxyalkoxycarbonyl- mit 2 bis 8 C-Atomen, -alkenyloxycarbonyl- mit 2 bis 6 C-Atomen, -benzyloxycarbonyl-, oder 1- oder 2-phenylethoxycarbonyl-. Für die Reduktion nach dem erfindungsgemässen Verfahren besonders bevorzugt sind die Salze der 1,3-Dibenzyl5-methoxy-, -5-ethoxy- und -5-benayloxycarbonyl-2-oxo- imidazolidin-4-carbonsäuren mit optisch aktiven Aminen. Geeignete optisch aktive Aminsalzkomponenten sind alle zur Trennung der racemischen Halbester geeigneten optisch aktiven Amine wie beispielsweise das in der DE-PS 20 58 248 beanspruchte Ephedrin, die in der EP-OS 92 194 genannten 1,2-Diphenylethanamine und insbesondere (+)-Dehydroabietylamin. Die Verwendung diastereomerer (+ ) -Dehydroabietylaminsalze stellt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens dar. Die Durchführung des Verfahrens gestaltet sich einfach. Die als Ausgangsmaterial einzusetzenden diastereomeren Salze sind bekannt oder können nach an sich bekannten Methoden wie sie z.B. in der EP-OS 92 194 angegeben sind, hergestellt werden. Die Ausführung der Reaktion erfolgt durch Vermischen der Komponenten sowie Erwärmen oder Kühlen des gerührten Reaktionsgemisches auf die zur Umsetzung erforderliche Temperatur, wobei es jedoch von Vorteil sein kann, das diastereomere Salz, gegebenenfalls gelöst in einem geeigneten Lösungsmittel, langsam zu dem bereits vorgelegten Reduktionsmittel zuzugeben. Die Reaktionszeiten betragen 0,5 bis 40 Stunden, vorzugsweise 1 bis 8 Stunden. Nach Durchführung der Reaktion wird das Reaktionsgemisch durch Zusatz einer Säure, beispielsweise einer Mineralsäure wie Salzsäure oder Schwefelsäure, sauer gestellt und das Reduktionsprodukt in Form des optisch aktiven Lactons mit einem geeigneten Lösungsmittel wie z.B. Diethylether, Ethylacetat, Dichlormethan, Chloroform oder Toluol extrahiert. Nach Entfernen des zur Extraktion verwendeten Lösungsmittels hinterbleibt das gewünschte Lacton meist kristallin in hoher Reinheit. Erforderlichenfalls kann es durch Chromatographie oder Kristallisation weiter gereinigt werden. Zur Wiedergewinnung des optisch aktiven Amins kann dieses nach Alkalisieren der extrahierten Lösung durch Zusatz einer starken Base wie z.B. Ammoniak, Natronoder Kalilauge in Freiheit gesetzt werden und anschliessend analog zu der für die Isolierung des optisch aktiven Lactons beschriebenen Weise extrahiert werden. Aus optisch aktivem (3aS, 6aR)-1,3-Dibenzyl-tetrahydro- 4H-furo[3,4-djimidazol-2,4(lH)-dion lässt sich in bekannter Weise, wie z. B. in DBP 2058234 oder DBP 2331244 beschrieben, D-(+)-Biotin erhalten. In der vorliegenden Erfindung steht daher ein sehr vorteilhaftes Verfahren zur einfachen, vollständigen und in hoher Ausbeute verlaufenden optischen Spaltung von Halbestern der Formel Ia/b und damit zur Herstellung von D-(+)-Biotin zur Verfügung. Weiterhin liefert die vorliegende Erfindung ein sehr vorteilhaftes Verfahren zur einfachen, ökonomischen und in hoher chemischer und optischer Reinheit verlaufenden Reduktion diastereomerer Salze aus einem optisch aktiven Amin und einer optisch aktiven 1,3 Dibenzyl-5-alkoxycarbonyl-2-oxoimidazolidin-4carbonsäure zu optisch aktiven 1,3-Dibenzyl-hexa hydro-lH-furo[3, 4-d] imidazol-2, 4-dionen und damit zur Herstellung von D-(+)-Biotin. Beispiel 1: a) Die Suspension von 250 g (0,743 Mol) cis-1,3-Dibenzyl hexahydro-lH-furo[3,4-d]imidazol-2,4, 6-trion in 59,7 g (1,283 Mol) Ethanol und 2 Liter Benzol wird 2 Stunden zum Rückfluss erhitzt. Anschliessend engt man ein und lässt Kristallisieren. Ausbeute: 256 g (90 % d. Th.) cis-1,3-Dibenzyl-2-oxo imidazolidin-5-ethoxycarbonyl-4-carbonsäure; F 930. b) 57,4 g (0,15 Mol) racemische cis-1,3-Dibenzyl-5-ethoxy carbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäure und 42,8 g (0,15 Mol) (+)-Dehydroabietylamin werden in 375 ml Tetrahydrofuran gelöst und bei Raumtemperatur mit 7,5 ml Wasser versetzt. Bei -7" kristallisieren 47,7 g (95 % d. Th.) (4R, 5S)-cis-1,3-Dibenyzl-5 ethoxycarbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäure 25 dehydroabietylaminsalz; [&alpha;]365 = +47,1 . Nach Zu- satz von 400 ml Wasser oder 500 ml Hexan zur Mutter lauge kristallisieren 49,8 g (98 % d. Th.) (4S, 5R) cis-1,3-Dibenzyl-5-ethoxyzarbonyl-2-oxo-imidazoli- din-4-carbonsäure-dehydroabietylaminsalz; [&alpha;]25 = 365 +61,24 . Beispiel 2: Äquivalente Mengen racemischer cis-1,3-Dibenzyl-5ethoxycarbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäure und (+)-Dehydroabietylamin werden in Ethanol gelöst (4 bis 5 Ltr. je Mol), mit 10 % Wasser versetzt und bei -100 kristallisieren gelassen. Die Ausbeute an (4R, 5S)-cis-1,3-Dibenzyl-5-ethoxycarbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäure-dehydroabietylaminsalz beträgt 25 89 % d. Th.; [a]365 = +48,10. Die Mutterlauge wird auf ca. 2/3 ihres Volumens ein geengt und mit der gleichen Menge Wasser verdünnt, worauf sich in 92 % d. Th. (4S, 5R)-cis-1,3-Dibenzyl 5-ethoxycarbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäure- 25 dehydroabietylaminsalz isolieren lässt; [aJ365 = +63,60. Aus der zweiten Mutterlauge wird durch Eindampfen und Behandeln des Rückstandes mit 100 ml Diisopropylether in 9 % d. Th. ein Konglomerat der diasteromeren (+)-Dehydroabietylaminsalze der (4R, 5S)- und (4S, SR)-cis-l, 3-Dibenzyl-5-ethoxycarbonyl-2-oxo-imidazo- lidin-4-carbonsäuren erhalten, das erneut zur Trennung eingesetzt werden kann. BeisPiel 3: Die Lösung von 26,8 g (0,07 Mol) racemischer cis-1,3-Di benzyl-5-ethoxycarbonyl-2-oxo-4-carbonsäure und 20 g (0,07 Mol) (+)-Dehydroabietylamin in 80 ml Methylenchlorid wird zum Rückstand eingedampft. Kristallisation aus Diisopropylether liefert 45,6 g (97,5 % d. Th.) des diastereomeren Ethylhalbestersäure- Dehydroabi 25 etylamin-Salzpaares; [&alpha;]365 = +54,9 . Beispiel 4: Die Trennung des in Beispiel 3 erhaltenen diastereomeren (+)-Dehydroabietylamin-cis-1,3-dibenzyl-5-ethoxy- carbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäure-Salzgemisches gelingt durch Kristallisation aus 10 % Wasser enthaltendem Ethanol. Zunächst kristallisiert das Salz mit der (4R, 5S)-Kon figuration; [&alpha;]25 +46,2 . 365 Aus der Mutterlauge der 1. Kristallisation wird durch Zusatz von Wasser (ca. 50 % bezogen auf das Volumen des organischen Lösungsmittels), Diisopropylether oder Petrolether das Salz mit der (4S, 5R)-Konfiguration zur Kristallisation gebracht; [a]365 = +63,60. 365 Beispiel 5: Es wird analog zu Beispiel 4 verfahren, wobei jedoch statt Ethanol 5 % Wasser enthaltendes Isopropanol verwendet wird. Die Menge an (4R, 5S)-Diastereomerensalz- paar entspricht der in Beispiel -4 erhaltenen. Beispiel 6: Es wird analog zu Beispiel 4 verfahren, wobei jedoch statt Ethanol 2 % Wasser enthaltendes Tetrahydrofuran verwendet wird. Die Ausbeute entspricht der in Beispiel 4 erhaltenen. Beispiel 7: Die Trennung der racemischen cis-1,3-Dibenzyl-5-methoxycarbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäuren erfolgt analog zu Beispiel 4, wobei jedoch der Wasserzusatz auf 5 % verringert wird. Die Ausbeuten entsprechen der bei der Trennung der entsprechenden Ethylhalbester in den Beispielen 4 bis 7 erhaltenen Ausbeuten. (4S, 5R)-cis-1, 3-Dibenzyl-5-methoxycarbonyl-2-oxo-imi- 25 dazolidin-4-carbonsäure: < 1365 = +39 . (4R, 5S)-cis-1,3-Dibenzyl-5-methoxycarbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäure: 25 = +670. 365 Beispiel 8: Es wird analog zu Beispiel 7 verfahren, wobei jedoch statt Ethanol 3 % Wasser enthaltendes Isopropanol verwendet wird. Die Ausbeute ist mit der in Beispiel 7 erreichten vergleichbar. Beispiel 9: Es wird analog zu Beispiel 7 verfahren, wobei jedoch statt Ethanol 1 % Wasser enthaltendes Tetrahydrofuran verwendet wird. Die Ausbeute liegt mit der in Beispiel 7 erzielten auf gleicher Höhe. Beispiel 10: Es wird analog zu Beispiel 7 verfahren, wobei jedoch statt Ethanol 2 % Wasser enthaltendes Aceton verwendet wird. Die Ausbeute ist mit der in Beispiel 7 erreichten vergleichbar. Beispiel 11 177,8 g racemische cis-1,3-Dibenzyl-5-benzyloxycarbonyl2-oxo-imidazolidine-4-carbonsäure (erhältlich aus cis-l,3- D > benzylhexahydro-lH-furo/3,4-d7imidazol-2,4,6-trion und Benzylalkohol analog zu Beispiel la) und 117,8 g (+)-Dehydroabietylamin werden in 800 ml Toluol gelöst und nach Zugabe von 40 ml Wasser der Kristallisation bei 0 überlassen. Ausbeute an (4R, 5S)-cis-1,3-Dibenzyl-5-benzyloxycarbonyl- 2-oxoimidazolidin-4-carbonsäure: 138,6 g (95 Ó d.Th.); /725 = +45,20; optische Reinheit: 99%. 365 Die Mutterlauge wird zur Trockene eingeengt. Man nimmt den Rückstand in 600 ml Methyl-tert.-butylether auf und erhält nach Kristallisation bei Raumtemperatur 135,8 g (93 Ó d.Th.) (45,5R)-cis-1,3-Dibenzyl-5-benzyloxyearbonyl- 2-oxoimidazolidin-4-carbonsäure; EMI20.1 = + 54,20; optische Reinheit: 2 99%. Beispiel 12: a) Die Suspension von 23,3 g (4S, 5R)-cis-1,3-Dibenzyl 5-ethoxycarbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäure- ( + )- dehydroabietylaminsalz in 200 ml Wasser und 200 ml Essigester wird unter Rühren mit 35 ml 2N Schwefelsäure versetzt. Durch Filtration erhält man 12.18 g (90,6 % d. Th.) (+)-Dehydroabietylaminhydrogensulfat. Im Fil trat wird die organische Phase abgetrennt und mit Was ser gewaschen. Nach Trocknen und Abziehen des Lösungs mittels sowie Kristallisation aus Diisopropylether verbleiben 12,7 g (94,8 % d. Th.) (4S, 5R)-cis-1,3 Dibenzyl-5-ethoxycarbonyl-2-oxo-imidazolidin-4-car 25 bonsäure; [a]365 = -23,80, b) Die in Beispiel 12a erhaltenen 12.18 g (+)-Dehydro abietylaminhydrogensulfat werden in 200 ml Wasser angerührt und durch Zugabe von konz. Natronlauge auf pH 12 gebracht. Es wird zweimal mit je 100 ml Toluol extrahiert. Nach Waschen und Trocknen der vereinigten Extrakte dampft man ein und erhält so 8.9 g (88,9 % d. Th.) zur erneuten Racematspaltung geeignetes (+ ) -Dehydroabietylamin. Beispiel 13: Analog zu Beispiel 12 werden erhalten: (4S, SR)-1,3-Dibenzyl-5-methoxycarbonyl-2-oxo-imidazo- 25 lidin-4-carbonsäure: [a]365 = 12,750. (4R, 5S )-1, 3-Dibenzyl-5-methoxycarbonyl-2-oxo-imidazo 25 lidin-4-carbonsäure: [a1365 = +18,20. Beispiel la: Die Reduktion der nach Beispiel 12 erhaltenen optisch aktiven cis-1, 3-Dibenzyl-5-ethoxycarbonyl-2-oxo-imid- azolidin-4-carbonsäuren zu den entsprechenden optisch aktiven 1,3-Dibenzyl-tetrahydro-4H-furo[3,4-d]imidazol- 2,4(1H)-dionen mit Lithiumborhydrid wird analog zu dem von Gerecke et al., Helv.Chim.Acta 53 (1970) 991-999, beschriebenen Verfahren ausgeführt. Ausbeute an (3aS, 6aR)-1,3-Dibenzyl-tetrahydro-4H-furo [3,4-dlimidazol-2,4(1H)-dion 88,5 % d. Th.; F: 119,40; 25 [aj365 = +204,60. Aus diesem Lacton wird gemäss DBP 2058234 oder DBP 2331244 D-(+)-Biotin erhalten. Beispiel 15 Analog zu Beispiel 14 werden die enantiomeren cis-1,3 Dibenzyl-5-methoxycarbonyl-2 -oxo-imidazolidin-5-car- bonsäuren mit Lithiumborhydrid reduziert. Dadurch erhält man: (3aS, 6aR)-1,3-Dibenzyl-tetrahydro-4H-furo[3,4-d]imid azol-2,4(1H)-dion; 97,4 % d. Th.; 25 = +2080 und 365 (3aR, 6aS)-1,3-Dibenzyl-tetrahydro-4H-furo[3,4-d]imid- azol-2,4(1H)-dion; Ausbeute quantitativ; [&alpha;]25 = -2060. 365 Beispiel 16: Man legt 4 g Natriumborhydrid in 250 ml Tetrahydrofuran vor und erhitzt die Suspension zum Rückfluss. Innerhalb von 4 Stunden tropft man die Lösung von 60.8 g (4S,5R)- 1, 3-Dibenzyl-5-ethoxycarbonyl-2-oxo-imidazolin-4-car- bonsäure- (+ )-dehydroabietylaminsalz (erhalten nach den Beispielen lb, 2, 3 oder 4) in 150 ml Tetrahydrofuran zu der NaBH4-Suspension und rührt anschliessend 1 Std. unter weiterem Rückflusskochen nach. Es wird auf 200 abgekühlt und durch tropfenweise Zugabe von 300 ml 3N Schwefelsäure zersetzt. Man zieht das Lösungsmittel unter vermindertem Druck weitgehend ab, saugt den anfallenden Niederschlag ab und wäscht mit Wasser nach. Der Filterrückstand wird in Ethanol aufgenommen und durch Erwärmen gelöst. Beim Erkalten tritt Kristallisation ein. Nach Filtration und Nachwaschen mit Ethanol erhält man 27,3 g (93 % d. Th.) (3aS, 6aR)-1,3-Dibenzyl tetrahydro-4H-furo[3,4-d]imidazol-2,4(1H)-dion; F 1190, 25 = +208,70 (c = 1, Benzol) [&alpha;]365 Aus der Mutterlauge erhält man nach Eindampfen und Behandlung mit Dichlormethan 33,1 g Dehydroabietylaminhydrogensulfat zurück. Beispiel 17: Zu 170 ml einer 0,15 molaren Diboran-Lösung in Tetrahydrofuran tropft man unter Rühren bei 0 langsam die Lösung von 33,4 g (4R,5S )-1,3-Dibenzyl-5-ethoxycarbonyl- 2-oxo-imidazolidin-4-carbonsäure- (+ ) -dehydroabietyl- aminsalz (hergestellt nach Beispiel lb, 2, 4, 5 oder 6). Nach beendeter Zugabe wird noch 5 Std. bei dieser Temperatur weitergerührt und anschliessend analog Beispiel- 16 mit verdünnter Schwefelsäure zersetzt und aufgearbeitet. Man erhält so 14,6 g (91 % d.Th.) (3aS,6aR)-1,3-Dibenzyl- tetrahydro-4H-furo[3,4-d]imidazol-2,4(1H)-dion; F: 118,80, 25 [a]365 +206,40 (c = 1, Benzol). Beispiel 18: Analog Beispiel 16 wird das d-l-Phenyl-2-p-tolylethanaminsalz der (4S,5R)-1,3-Dibenzyl-5-methoxycarbonyl-2- oxo-imidazolin-4-carbonsäure (hergestellt nach EP-OS 92 194) in Tetrahydrofuran mit Natriumborhydrid reduziert. Dadurch erhält man (3aS,6aR)-1, 3-Dibenzyl-tetra hydro-4H-furo[3,4-d] imidazol-2,4(lH)-dion in 89 % d.Th. Aus diesem Lacton wird gemäss DBP 20 58 234 oder 23 31 244 D-(+)-Biotin erhalten. Beispiel 19: Analog Beispiel 17 wird das d-l-Phenyl-2-p-tolylethan- aminsalz der (4R, 5S)-l,3-Dibenzyl-5-methoxycarbonyl-2- oxo-imidazolidin-4-carbonsäure (hergestellt nach EP-OS 92 194) in Tetrahydrofuran mit Diboran reduziert. Dadurch erhält man (3aS,6aR)-1,3-Dibenzyl-tetrahydro-4H- furo-[3,4-d]imidazol-2,4(1H)-dion in 92 % d.Th.

Claims: Patentansprüche 1. (+)-Dehydroabietylaminsalze von (4S, 5R)- und (4R, 5S)- cis-1, 3-Dibenzyl-5-alkyloxycarbonyl-2-oxo-imidazoli- din-4-carbonsäure, worin -alkyl- Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen, Cycloalkyl mit 3 bis 5 C-Atomen, Alkenyl mit 2 bis 6 C-Atomen, Benzyl oder 1- oder 2-Phenyl ethyl bedeutet. 2. (+)-Dehydroabietylaminsalze von (4S, 5R)- und (4R, SS)-cis-l, 3-Dibenzyl-5-methoxycarbonyl-2-oxo- imidazolidin-4-carbonsäure. 3. (+)-Dehydroabietylaminsalze von (4S, 5R)- und (4R, 5S)-cis-1,3-Dibenzyl-5-ethoxyzarbonyl-2-oxo- imidazolidin-4-carbonsäure. 4. Verfahren zur Trennung racemischer Halbester der Formel Ia/b, EMI25.1 worin R Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen, Alkoxyalkyl mit 2 bis 8 C-Atomen, Cycloalkyl mit 3 bis 5 C-Atomen, Alkenyl mit 2 bis 6 C-Atomen, Benzyl oder 1- oder 2-Phenylethyl, BZL Benzyl bedeutet durch Salzbildung mit einem optisch aktiven Amin und darauffolgende Trennung der diastereomeren Salz paare, dadurch gekennzeichnet, dass man als optisch aktives Amin (+)-Dehydroabietylamin verwendet. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man aus der Lösung des racemischen Gemisches der Formel Ia/b durch Zugabe von (+)-Dehydroabie tylamin bevorzugt ein Diastereomerensalzpaar kristallisiert. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an der Lösung der Racemate zugesetztem (+) Dehydroabietylamin 0,5 bis 1 Mol auf 1 Mol zu spalten des Racemat beträgt. 7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das racemische Gemisch der Formel Ia/b mit (+) Dehydroabietylamin in das Gemisch der Diastereomeren salzpaare überführt und daraus bevorzugt ein Diastereo merensalzpaar kristallisiert. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an zur Diastereomerenpaarsalzbildung ange wandtem (+)-Dehydroabietylamin 1 bis 1,5 Mol auf l Mol zu spaltendes Racemat beträgt. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei als Lösungsmittel für die optische Spaltung wasserfeuchte, mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel verwen det werden. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei in Formel Ia/b R Methyl oder Ethyl bedeutet. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei das zur Trennung verwendete (+)-Dehydroabietylamin aus den Diastereomerensalzpaaren durch Einwirkung von Schwefelsäure als schwerlösliches Hydrogensulfat abgetrennt und durch Versetzen mit einer starken Base sowie Extraktion regeneriert wird und damit erneut zur Racematspaltung zur Verfügung steht. 12. Verfahren zur Herstellung von (3aS,6aR)- und/oder (3aR, 6aS)-1,3-Dibenzyl-hexahydro-lH-furo[3,4-d]imidazol- 2,4-dion aus 1, 3-Dibenzyl-5-alkoxycarbonyl-2-oxoimi- dazolidin-4-carbonsäuren, dadurch gekennzeichnet, dass man ein diastereomeres Salz aus einem optisch aktiven Amin und einer optisch aktiven 1,3-Dibenzyl 5-alkoxycarbonyl-2-oxoimidazolidin-4-carbonsäure re duziert. 13. Verfahren nach Anspruchl2, dadurch gekennzeichnet, dass man das diastereomere Halbestersalz an der Carb oxylgruppe reduziert. 14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man das diastereomere Halbestersalz an der Alkoxycarbonylgruppe reduziert. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das optisch aktive Amin (+)-Dehy droabietylamin ist. 16. Verfahren zur Herstellung von (3aS,6aR)-1,3-Dibenzyl- hexahydro-lH-furo[3,4-d]imidazol-2,4-dion nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass man das (+)-Dehydroabietylaminsalz von (4S,5R)-1,3-Di- 3-Di- benzyl-5-methoxy- und/oder -5-ethoxy- und/oder -5 benzyloxycarbonyl-2-oxoimidazolidin-4-carbonsäure mit Natriumborhydrid reduziert. 17. Verfahren zur Herstellung von (3aS,6aR)-1,3-Dibenzyl- hexahydro-lH-furo[3,4-d]imidazol-2,4-dion nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass man das (+)-Dehydroabietylaminsalz von (4R,5S)-1,3-Diben- zyl-5-methoxy- und/oder -5-ethoxy- und/oder -5-benzyl oxycarbonyl-2-oxoimidazolidin-4-carbonsäure mit Diboran reduziert. 18. Verwendung eines nach Anspruch 4 erhaltenen optisch aktiven cis-1,3-Dibenzyl-2-oxo-imidazolidin-4,5 dicarbonsäurehalbesters zur Herstellung von Biotin. 19. Verwendung eines nach den Ansprüchen 12 bis 17 erhal tenen optisch aktiven 1t3-Dibenzyl-hexahydro-lH- furo[3S4-d]imidaol-2t4-dicns zur Herstellung von D-(+)-Biotin.

Inventors: CASUTT, MICHAEL, DR., HEDINGER, ALFRED, HEROLD, THOMAS, DR., KUHN, WALTER, DR., MULLER, HANS-RUDOLF, DR., REIFF, FRITZ, DR., SCHWEICKERT, NORBERT, DR., STOHR, JOSEF-STEPHAN, Müller, Hans-Rudolf, Dr., Stöhr, Josef-Stephan
Applicants: MERCK PATENT GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
Application year: 1985
Main classification: C07D233
IPC codes: C07D495, C07D491, C07D233