НАТРИЕВАЯ СОЛЬ (2S, 5R)-6-БЕНЗИЛОКСИ-7-ОКСО-1,6-ДИАЗА-БИЦИКЛО[3.2.1]ОКТАН-2-КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ И ЕЕ ПОЛУЧЕНИЕ
SODIUM SALT (2S,5R)-6-BENZYLOXY-7-OXO-1,6-DIAZA-BICYCLO[3,2,1]OCTANE-2-CARBONIC ACID AND ITS PRODUCTION

Родственные патентные заявки
В настоящей заявке испрашивается приоритет индийской патентной заявки № 699/MUM/2013, поданной 8 марта 2013 года, содержание которой полностью включено в настоящее описание посредством ссылки, как если бы было в полном объеме раскрыто в настоящем описании. Все ссылки, включая патенты, патентные заявки и публикации, цитированные в описании, полностью включены в настоящее описание посредством ссылки.
Область техники
Изобретение относится к натриевой соли (2S, 5R)-6-бензилокси-7-оксо-1,6-диаза-бицикло[3.2.1]октан-2-карбоновой кислоты и способу ее получения.
Уровень техники
Соединение формулы (V), известное в химии как (2S, 5R)-6-бензилокси-7-оксо-1,6-диаза-бицикло[3.2.1]октан-2-карбоновая кислота, можно использовать в качестве промежуточного соединения при синтезе нескольких антибактериальных соединений, таких как соединения, раскрытые в международной патентной заявке PCT № PCT/FR01/02418, PCT/US2009/031047, PCT/IB2012/054290 и PCT/IB2012/054296
формула (V)
Соединение формулы (V), т.е. (2S, 5R)-6-бензилокси-7-оксо-1,6-диаза-бицикло[3.2.1]октан-2-карбоновая кислота, раскрывается в международной патентной заявке № PCT/FR01/02418. Попытки получить данное соединение показали, что оно было нестабильным и сиропообразным и разлагалось при хранении. Опубликованный в США патент № 20100197928 раскрывает способ получения диастереомерных смесей бензилового эфира (S)-5-бензилоксиамино-пиперидин-2-карбоновой кислоты в виде соли щавелевой кислоты в соотношении 50:50.
Ввиду того, что соединение формулы (V) является важным промежуточным соединением при синтезе нескольких антибактериальных агентов, существует необходимость получить его в стабильной форме. Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что может быть получена натриевая соль (2S, 5R)-6-бензилокси-7-оксо-1,6-диаза-бицикло[3.2.1]октан-2-карбоновой кислоты (соединение формулы (I)), и полученная форма соединения обладает предпочтительными свойствами, включая стабильность при хранении.
формула (I)
Сущность изобретения
В первом аспекте изобретения предоставляется соединение формулы (I):
формула (I)
В другом аспекте изобретения предоставляется соединение формулы (I) в кристаллической форме.
В другом аспекте изобретения предоставляется способ получения соединения формулы (I), включающий:
(а) восстановление соединения формулы (II) до соединения формулы (III) в присутствии серной кислоты и триацетоксиборогидрида натрия;
(b) циклизацию соединения формулы (III) в соединение формулы (IV) в присутствии триэтиламина, трифосгена и N,N-диметилпиридина;
(c) гидролиз соединения формулы (IV) до соединения формулы (V) в присутствии LiOH и HCl; и
(d) преобразование соединения формулы (V) в соединение формулы (I) в присутствии 2-этилгексаноата натрия.
Детали одного или более вариантов осуществления изобретения излагаются в описании ниже. Другие признаки, цели и преимущества изобретения станут очевидными на основе последующего описания, включая формулу изобретения.
Подробное описание изобретения
Ниже приводится ссылка на примеры осуществления изобретения, и для описания подобных примеров в настоящем описании будет использоваться специфичный язык. Однако следует понимать, что ограничение объема изобретения, таким образом, не предполагается. Изменения и дальнейшие модификации признаков изобретения представлены в настоящем описании, а дополнительные заявки на принципы изобретения, представленные в настоящем описании, которые будут использоваться специалистами в соответствующей области техники, и владение сущностью данного изобретения, не считаются объектом изобретения. Следует заметить, что при использовании в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа «a», «an» и «the» включают множественное число объектов ссылки, если не указано обратное. Все ссылки, включая патенты, патентные заявки и литературные цитаты в настоящем описании, явным образом включены в настоящее описание посредством ссылки как если бы было в полном объеме описано в настоящем описании.
В первом общем аспекте предоставляется соединение формулы (I):
В другом общем аспекте предоставляется способ получения соединения формулы (I), включающий:
(а) восстановление соединения формулы (II) до соединения формулы (III) в присутствии серной кислоты и триацетоксиборогидрида натрия;
(b) циклизацию соединения формулы (III) в соединение формулы (IV) в присутствии триэтиламина, трифосгена и N,N-диметилпиридина;
(c) гидролиз соединения формулы (IV) до соединения формулы (V) в присутствии LiOH и HCl; и
(d) преобразование соединения формулы (V) в соединение формулы (I) в присутствии натрия 2-этилгексаноата.
Способ получения соединения формулы (I) также описан в схеме 1.
В некоторых вариантах осуществления изобретения в способе получения соединения формулы (I), описанном в настоящем описании, гидролиз соединения формулы (IV) до соединения формулы (V) проводят при температуре от приблизительно -15°С до приблизительно -20°С.
В некоторых других вариантах осуществления изобретения способ получения соединения формулы (I), описанный в настоящем описании, дополнительно включает стадию очищения соединения формулы (III) путем получения его оксалатной соли.
В некоторых вариантах осуществления изобретения предоставляется соединение формулы (I) в кристаллической форме.
В некоторых других вариантах осуществления изобретения соединение формулы (I) характеризуется порошковой рентгенограммой XRPD, включающей пик, выбранный из группы, состоящей из 4,37 (±0,2), 4,93 (±0,2), 6,02 (±0,2), 8,54 (±0,2), 14,75 (±0,2), 16,19 (±0,2), 17,32 (±0,2) и 18,39 (±0,2) °2-Тета.
В некоторых других вариантах осуществления изобретения соединение формулы (I) характеризуется порошковой рентгенограммой XRPD, включающей пик, выбранный из группы, состоящей из 4,37 (±0,2), 4,93 (±0,2), 6,02 (±0,2), 8,54 (±0,2), 10,17 (±0,2), 10,84 (±0,2), 14,17 (±0,2), 14,75 (±0,2), 15,32 (±0,2), 16,19 (±0,2), 17,32 (±0,2), 18,39 (±0,2), 20,05 (±0,2) и 21,79 (±0,2) °2-Тета.
В некоторых вариантах осуществления изобретения соединение формулы (I) характеризуется порошковой рентгенограммой XRPD, практически совпадающей с изображенной на фигуре 1.
В некоторых вариантах осуществления изобретения соединение формулы (I) характеризуется чистотой по меньшей мере 98 % при определении с помощью ВЭЖХ.
Соединение формулы (I) согласно изобретению имеет несколько предпочтительных свойств, которые включают следующие:
(1) Соединение формулы (I) выделяют в виде высоко очищенного твердого материала (чистота приблизительно по меньшей мере 98% при определении с помощью ВЭЖХ) и оно является негигроскопичным по сравнению с соответствующей свободной кислотой (соединение формулы (V), которое получено в виде сиропообразного вещества).
(2) Соединение формулы (I) неожиданно является стабильным при хранении. Например, в обычном исследовании стабильности соединение формулы (I) при хранении при комнатной температуре в течение трех месяцев показало отличную стабильность (чистота при определении с помощью ВЭЖХ, исходная чистота: 99,75%; чистота после двух месяцев: 99,69%; и чистота после трех месяцев: 99,66%).
(3) Соединение формулы (I) легко выделять, хранить и обрабатывать во время дополнительной последовательности реакций.
Для специалиста в данной области очевидно, что без отклонения от объема и основного положения изобретения его можно варьировать и модифицировать, не выходя за рамки раскрытия изобретения. Например, специалисту в данной области понятно, что изобретение можно осуществить с использованием множества различных соединений, соблюдая описанные общие описания.
Примеры
Следующие примеры иллюстрируют варианты осуществления изобретения, которые в настоящее время наиболее известны. Однако следует понимать, что следующие примеры являются только показательными или иллюстрирующими основные принципы настоящего изобретения. Специалистом в данной области может быть разработано множество модификаций и альтернативных композиций, способов и систем без отступления от основного направления и объема настоящего изобретения. Прилагаемая формула изобретения направлена на обеспечение таких модификаций и композиций. Таким образом, ввиду того, что настоящее изобретение и его особенности описаны выше, следующие примеры дополнительно детализируют наиболее осуществимые и предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Пример 1
Получение натриевой соли (2S, 5R)-6-бензилокси-7-оксо-1,6-диаза-бицикло[3.2.1]октан-2-карбоновой кислоты
Стадия 1: получение оксалатной соли 5-бензилоксиамино-пиперидин-2-карбоновой кислоты бензилового эфира (2S, 5R) и (2S, 5S):
Четырехгорлую круглодонную колбу объемом 10 л наполняли борогидридом натрия (50,26 г, 1,329 моль), затем этилацетатом (2,25 л). Суспензию охлаждали до приблизительно 0°С с использованием смеси лед-соль, и добавляли к ней по каплям уксусную кислоту (230 мл, 3,98 моль) в течение 1 часа при выдерживании температуры ниже 0°С при перемешивании. После добавления охлаждение прекращали, и реакционную смесь оставляли постепенно нагреваться до приблизительно от 20°С до 25°С. Белую суспензию (триацетоксиборогидрид натрия), полученную таким образом, перемешивали 4 часа при приблизительно от 20°С до 25°С.
Другую круглодонную колбу объемом 20 л наполняли E/Z смесью бензилового эфира (S)-5-бензилоксиимино-пиперидин-2-карбоновой кислоты (225 г, 0,665 моль, полученного с использованием способа, описанного в опубликованной в США патентной заявке № 2010/0197928), затем этилацетатом (1,125 л). Реакционную смесь охлаждали при перемешивании до -10°С, и концентрированную серную кислоту (180 мл, 3,32 моль) добавляли при выдерживании температуры ниже -5°С. Смесь перемешивали дополнительно 30 минут при -10°С для получения прозрачного раствора. К прозрачному раствору добавляли белую суспензию (триацетоксиборогидрид натрия), полученную ранее с помощью воронки, при выдерживании температуры ниже -5°С. Полученную суспензию перемешивали 1 час при -10°С. Реакционную смесь, полученную таким образом, гасили путем добавления водного раствора гидрокарбоната калия (полученного из 837 г, 8,37 моль в 3,5 л воды) при выдерживании температуры при приблизительно от -10°С до 10°С. Реакционную смесь перемешивали в течение 30 минут и нагревали до 25°С. Органический слой отделяли, а водный слой экстрагировали этилацетатом (1 л). Смешанный органический слой промывали водой (2 л), затем насыщенным водным раствором хлорида натрия (1 л). Органический слой выпаривали под вакуумом для получения неочищенного соединения формулы (III) в виде маслянистой массы в количестве 204 г.
Маслянистую массу (204 г, 0,59 моль), полученную ранее, растворяли в этилацетате (800 мл) при перемешивании, и добавляли по каплям раствор щавелевой кислоты (83 г, 0,66 моль) в смеси этилацетата (410 мл) и ацетона (410 мл) в течение 1 часа. Осажденный осадок перемешивали 4 часа при 25°С. Затем его отфильтровывали под вакуумом, и отфильтрованный осадок, полученный таким образом, промывали 400 мл смеси этилацетат:ацетон в соотношении 1:1. Осадок осушали воздухом для получения указанного в заголовке промежуточного соединения (оксалатной соли 5-бензилоксиамино-пиперидин-2-карбоновой кислоты бензилового эфира) в количестве 210 г при выходе 73,6% в виде бледно-желтого осадка и провели следующий анализ:
Анализ
6
ЯМР (ДМСО-d) (основные химические сдвиги диастереомеров указаны)
7,25-7,40 (м, 10H), 5,22 (с, 2H), 4,56 (с, 2H), 4,05 (дд, 1H), 3,38 (дд, 1H), 3,12-3,17 (м, 2H), 2,66 (т, 1H), 2,15 (дд, 1H), 1,84-1,89 (м, 2H), 1,69-1,79 (м, 1H), 1,39-1,69 (м, 1H).
Масса
20
24
2
3
2
2
4
CHNO.CHO: 341,3 как М+1 для свободного основания.
Диастереомерная чистота по ВЭЖХ: 75,99 и 20,99
Стадия 2: Получение свободного основания 5-бензилоксиамино-пиперидин-2-карбоновой кислоты бензилового эфира в (2S, 5R) и (2S, 5S) формах.
К диастереомерной смеси оксалатной соли бензил-5-бензилоксиамино-пиперидин-2-карбоксилата (204 г, 0,474 моль), полученной на стадии 1 ранее, добавляли смесь этилацетата (2 л) и дистиллированной воды (1 л) при перемешивании при комнатной температуре для получения прозрачного раствора. К реакционной смеси добавляли 8% водный раствор бикарбоната натрия (полученного из 80 г бикарбоната натрия, 0,952 моль, и 1 л воды) при перемешивании в течение не более 20 минут. Полученную смесь перемешивали в течение 2,5 часов. Органический слой отделяли, а водный слой экстрагировали этилацетатом (800 мл × 2). Смешанный органический слой промывали последовательно водой (1 л) и солевым раствором (1 л). Органический слой осушали сульфатом натрия. Растворитель выпаривали под вакуумом для получения 164 г свободного основания в виде вязкого масла в количественном выходе. Его использовали в таком виде для следующей реакции.
Стадия 3: Получение бензилового эфира 7-бензилокси-7-оксо-1,6-диаза-бицикло[3.2.1]октан-2-карбоновой кислоты в (2S, 5R) и (2S, 5S) формах.
Свободное основание бензил-5-бензилоксиамино-пиперидин-2-карбоксилата (164 г, 0,484 моль) растворяли в ацетонитриле (2,5 л) с получением прозрачного раствора при перемешивании. К реакционной смеси добавляли триэтиламин (175 мл, 1,26 моль) при перемешивании при комнатной температуре. К смеси медленно добавляли раствор трифосгена (64 г, 0,212 моль) в ацетонитриле (640 мл) при поддержании температуры реакционной смеси ниже 30°С во время добавления. Полученную желтую суспензию перемешивали в течение 30 минут при комнатной температуре. N,N-диметилпиридин (DMAP) (5,91 г, 0,0484 моль) добавляли к суспензии, и реакционную смесь перемешивали в течении 16 часов.
Реакционную смесь гасили насыщенным водным раствором бикарбоната натрия (1,32 л). В результате добавления насыщенного водного раствора натрия бикарбоната наблюдали понижение температуры до 13°С. Перемешивание продолжали в течение 30 минут после добавления. Реакционную смесь концентрировали в таком виде под вакуумом для удаления ацетонитрила до начала дистилляции воды. К полученной смеси дополнительно добавляли дистиллированную воду (1,65 л) при перемешивании. Водный слой отделяли дважды дихлорометаном (1,7 л и 850 мл). Смешанный органический слой промывали водой (850 мл), затем солевым раствором (850 мл). Органический слой осушали сульфатом натрия. Растворитель выпаривали под вакуумом до выхода диастереомерической смеси бензилового эфира 6-бензилокси-7-оксо-1,6-диаза-бицикло[3.2.1]октан-2-карбоновой кислоты (2S, 5R) и (2S, 5S) в 76,38:16,37 по ВЭЖХ в количестве 169 г (97 %) в виде вязкого масла. Данное промежуточное соединение имело тенденцию к появлению загрязнений и, следовательно, хранилось при температуре ниже 4°С всю ночь.
Анализ
21
22
2
4
Масса: CHNO: 367,2 как М+1.
Диастереомерная чистота по ВЭЖХ: 76 или 16
Стадия 4: Получение (2S, 5R)-7-бензилокси-7-оксо-1,6-диаза-бицикло[3.2.1]октан-2-карбоновой кислоты:
Диастереомерную смесь бензилового эфира 6-бензилокси-7-оксо-1,6-диаза-бицикло[3.2.1]октан-2-карбоновой кислоты в соотношении 76:16, полученную ранее на стадии 3 (100 г, 0,273 моль), растворяли в ацетоне (2 л) при перемешивании при комнатной температуре. Чистый раствор охлаждали до -20°С, и добавляли в него раствор гидроокиси лития (14 г, 0,333 моль) в смеси вода: ацетон (800 мл:270 мл) при поддержании температуры реакции между от -15°С до -20°С в течение 3 часов при перемешивании. Перемешивание продолжали дополнительно 1,5 часа. После этого рН реакционной смеси доводили до 8 путем добавления 2Н водного раствора соляной кислоты при поддержании температуры между от -15°С до -20°С при перемешивании. После этого реакционную смесь оставляли нагреваться от 25°С до 30°С. Солевой раствор (300 мл) добавляли к реакционной смеси, и отделяли водный слой. Водный слой экстрагировали толуолом (1 л и 500 мл × 2). PH водного слоя доводили до 2 путем добавления 2Н водного раствора соляной кислоты. Водный слой экстрагировали дихлорметаном (500 мл × 3). Смешанный органический слой осушали сульфатом натрия. Растворитель выпаривали под вакуумом при температуре ниже 40°С для получения указанного в заголовке промежуточного соединения в виде вязкого масла в количестве 51 г в соотношении 97,5:1,2 при определении с помощью ВЭЖХ, с выходом 68%. Его немедленно используют для следующей стадии реакции.
Анализ
3
ЯМР (DCCl)
7,33-7,41 (м, 5H), 5,03 (д, 1H), 5,87 (д, 1H), 4,08 (д, 1H), 3,32 (шир. с, 1H), 3,07 (шир. д, 1H), 2,91 (д, 1H), 1,82-2,76 (м, 3H), 1,59-1,70 (м, 1H).
14
16
2
4
Масса: CHNO: 275,2 как М-1.
Диастереомерная чистота по ВЭЖХ: 97,5 и 1,2
Стадия 5: Натриевая соль (2S, 5R)-6-бензилокси-7-оксо-1,6-диаза-бицикло[3.2.1]октан-2-карбоновой кислоты:
Четырехгорлую круглодонную колбу объемом 5 л, оснащенную механической мешалкой и карманом для термометра, наполняли (2S, 5R)-6-бензилокси-7-оксо-1,6-диаза-бицикло[3.2.1]октан-2-карбоновой кислотой, полученной ранее на стадии 4 (200 г, 0,725 моль), одновременно с ацетоном (2 л) в атмосфере азота и начинали перемешивание при комнатной температуре с получением прозрачного раствора. К прозрачному раствору добавляли раствор 2-этилгексаноата натрия (132,34 г, 796 ммоль) в 1 л ацетона с использованием воронки в следующие 30 минут. Реакционную смесь перемешивали 16 часов при от 25°С до 30°С.
Выпавший осадок отфильтровывали под вакуумом, и отфильтрованный осадок промывали охлажденным ацетоном (400 мл). Негигроскопичный осадок осушили под вакуумом при 40°С в течение 1 часа для получения грязно-белого окрашенного материала (натриевой соли (2S, 5R)-6-бензилокси-7-оксо-1,6-диаза-бицикло[3.2.1]октан-2-карбоновой кислоты) в количестве 135 г (89%, расчет корректируют до 70% чистоты свободной кислоты).
Анализ
6
ЯМР (ДМСО-d) (основные химические сдвиги диастереомеров указаны)
7,32-7,43 (м, 5H), 4,88 (кв, 2H), 3,49 (с, 1H), 3,21 (д, 1H), 2,73 (д, 1H), 2,04-2,09 (м, 2H), 1,74-1,77 (м, 1H), 1,65-1,72 (м, 1H), 1,55-1,60 (м, 1H).
14
15
2
4
Масса: CHNO.Na: 275,2 как М-1 (для кислоты).
Чистота, определенная по ВЭЖХ: 99,8%.
Порошковая рентгенограмма XRPD: как показано на фигуре 1.
Порошковая рентгенограмма XRPD включает главные пики при следующих значениях 2-Θ:
4,37 (±0,2), 4,93 (±0,2), 6,03 (±0,2), 8,54 (±0,2), 10,17 (±0,2), 10,84 (±0,2), 14,17 (±0,2), 14,75 (±0,2), 15,32 (±0,2), 16,19 (±0,2), 17,33 (±0,2), 18,39 (±0,2), 20,05 (±0,2) и 21,79 (±0,2).
Стандартный рентгенодифракционный анализ проводили следующим образом. Исследуемый материал проносят через фильтр #100 BSS или осторожно размельчают в ступке пестом. Исследуемый материал наносят равномерно на держатель для образца, имеющий неровную поверхность с одной стороны, спрессовывают образец и нарезают на тонкие однородные пленки с использованием стеклянной пластинки таким образом, чтобы поверхность образца была гладкая и выровненная. Регистрацию порошковой рентгенограммы XRPD проводят с использованием следующих параметров прибора.
Прибор: рентгеновский дифрактометр (PANalytical, модель X’Pert Pro MPD).
Целевой источник: Cu k (α).
Противорассеивающие щели (падающего луча света): 1°.
Настраиваемые дивергирующие щели: 10 мм (фиксированно).
Противорассеивающие щели (отклоненного луча): 5,5 мм.
Ширина шага: 0,02°.
Напряжение: 40 кВ.
Сила тока: 40 мА.
Время шага: 30 сек.
Диапазон сканирования: 3 до 40°.