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JP4191996B2 - フェネチルアミン誘導体の製造方法 - Google Patents
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JP4191996B2 - フェネチルアミン誘導体の製造方法 - Google Patents

フェネチルアミン誘導体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ニッケル又はコバルト触媒の存在下でのフェニルアセトニトリルの水素化による、フェネチルアミン誘導体の製造方法に関する。
式(1)の化合物は、中枢神経系抗うつ薬である薬学的活性物質を製造するための合成中間体として特に有用であることが知られている。重要な物質はVenlafaxine(Merck Index Twelfth Edition 1996,No.10079参照のこと)である。この化合物の製造はUS−A−4,535,186に記載されている。
US−A−4,535,186の実施例2によると、式(1)で示される中間体は、ロジウム触媒の存在下での水素化によって製造される。ロジウム触媒の使用は経済的不利益を生じるので、このような触媒はリサイクルされなければならず、その結果として、更なる工程及びリサイクル触媒の触媒効果を変化させる可能性をもたらす。
経済的要望を満たす、高収率でのフェネチルアミン誘導体の製造方法を提供することが、本発明の目的である。
本発明は、式(1):
Figure 0004191996
〔式中、
1は、水素、ヒドロキシル、又は非置換若しくは置換のアルキル若しくはアルコキシであり、
2は、水素、又は水素に転換しうる置換基であり、そして、
nは、0、1又は2である〕
で示される化合物又はその塩の製造方法であって、
式(2):
Figure 0004191996
〔式中、R1、R2及びnは上記で定義したとおりである〕で示される化合物をニッケル又はコバルト触媒の存在下で水素化することを含む方法に関する。
アルキルとしてのR1は、直鎖又は分枝鎖アルキル置換基、好ましくはC1〜C4アルキル、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチルでありうる。上記置換基は非置換であっても、あるいは置換されていてもよい。このような置換基の例はフェニルである。
アルコキシとしてのR1は、直鎖又は分枝鎖アルコキシ置換基、好ましくはC1〜C4アルコキシ、例えば、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシでありうる。メトキシが好ましい。上記置換基は非置換であっても、あるいは置換されていてもよい。このような置換基の例はフェニルである。
好ましくは、R1は、ヒドロキシル又はC1〜C4アルコキシであり、特にC1〜C4アルコキシである。メトキシがとりわけ好ましい。R1がベンゼン環にパラ位で結合することが好ましい。
水素に転換されうる置換基R2の例は、シリル、ベンジル、ホルミル又はC2〜C6アルカノイルである。転換は既知の方法によって行なうことができる。
好ましくは、R2は、水素、ホルミル又はC2〜C6アルカノイルであり、特に水素である。
nの数に関しては、1が好ましい。
本発明の好ましい実施態様によると、R1はメトキシであり、R2は水素であり、nは1である。
本発明によると、周知であり、水素化の分野で用いられるニッケル又はコバルト触媒を用いることができる。
例えば、ニッケル触媒は、ギ酸ニッケル又は他の熱に不安定なニッケル塩を例えば脂肪油中で熱分解させるか、又は不活性な担体上にニッケル塩を析出させ、次にヒドラジン若しくは水素ガスで還元することによって製造することができる。ニッケル触媒はまた、アノードとしてニッケルを用い、電解液として弱酸のアルカリ塩の希薄溶液を用いて、電解槽に直流を通すことによって製造することができる、電気分解によって析出した水酸化ニッケルの処理によって製造することもできる。このようにして製造された水酸化ニッケルを例えば水素ガス又はヒドラジンの存在下、通常の方法で還元することができる。
ニッケル又はコバルト触媒をさらに、この分野で通常であるように、プロモートすることができる。したがって、触媒は、例えば、VIB族金属、水素によって還元されて、対応する元素の金属になるVIB族金属化合物、又はマンガン若しくは鉄プロモーターを含有することができる。VIB族金属又は水素還元可能な金属化合物の特定の例は、元素クロム、酢酸クロム、塩化クロム、酸化クロム、元素モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン、元素タングステン、塩化タングステン、酸化タングステン等、及びこれらの任意の2種類以上の混合物を含む。ニッケル又はコバルト触媒のVIB族成分の、金属成分に対する重量比率は適当な任意の値でありうるが、一般に、約0.001:1〜約0.2:1の範囲内、好ましくは約0.005:1〜約0.1:1の範囲内である。
該触媒は担持形態でも、非担持形態でもよい。代表的な担体物質は、例えば、炭素、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、Cr23、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム又はリン酸アルミニウムを含む。ニッケル又はコバルト触媒を、該担体に、例えば約1.0〜20.0重量%の量で結合させることができる。
好ましい触媒は、ラネーニッケル及びラネーコバルト触媒である。このような触媒は、例えば、ニッケルとアルミニウム、又はコバルトとアルミニウムを混合し、次に、それぞれの混合物を、例えば水酸化ナトリウムのような、適当な塩基で処理して、アルミニウムを除去し、このようにして高反応性のニッケル又はコバルト金属触媒を残すことによって形成される。
あらゆる場合に、ニッケル触媒が好ましい;ラネーニッケル触媒がとりわけ好ましい。
本発明の好ましい実施態様によると、ニッケル又はコバルト触媒をカルボン酸又はその塩若しくは無水物又はアンモニウム塩、あるいはバナジウム−、タングステン−又はモリブデン化合物によって前処理する。これらの化合物の少なくとも2種の混合物もまた使用することができる。
炭素原子1〜8個、特に炭素原子2〜8個を有する、ポリカルボン酸を含むカルボン酸が好ましい。該カルボン酸は非置換であっても、又は例えばヒドロキシ若しくはハロゲン(例えば、フッ素)で置換されていてもよい。このようなカルボン酸の例は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、リンゴ酸、クエン酸、酒石酸、トリフルオロ酢酸である。無水物の例は、無水酢酸、無水プロピオン酸、そして更に上記カルボン酸の無水物である。カルボン酸塩の例は、対応するアルカリ金属塩、例えばナトリウム塩である。
炭素原子2〜4個、特に炭素原子2個を有するカルボン酸が好ましい。これらのカルボン酸は、上述したように、非置換であっても、置換されていてもよい。この定義は、その塩及び無水物をも含むべきである。酢酸(並びにその塩及び無水物)がとりわけ好ましい。
アンモニウム塩は例えばハロゲン化アンモニウム、例えば塩化アンモニウム又は特にフッ化アンモニウムである。
好ましいバナジウム化合物は、バナジウムが0、2、3、4又は5の酸化状態を有するような化合物である。元素バナジウムも適する。このような化合物の例は、V25、VOCl3、V24、NH4VO3である。アセチルアセトネート(acac)含有化合物が特に好ましく、このような化合物の例はV(acac)3、VO(acac)2である。該バナジウム化合物は溶解するか又は分散させるかして触媒量で用いられる。
好ましいタングステン−又はモリブデン化合物は、金属が0、2、3、4、5又は6の酸化状態を有するような化合物である。例はH2WO4、H3〔P(W3104〕;H2MoO4、H3〔P(Mo3104〕である。
該ニッケル又はコバルト触媒の前処理のために、カルボン酸又はその塩若しくは無水物、又はアセチルアセトネート含有化合物が好ましい。カルボン酸がとりわけ好ましい。
該前処理を水性媒質中で行なうことが有利である。一般に、水性媒質はニッケル又はコバルト触媒及び処理のために用いられる薬品を含有する。通常、処理は周囲温度で行なわれるが、これより低い又は高い温度を用いることもできる。
時間、温度及び圧力のような、水素化の反応条件は、当業者に理解されるように、大きく変更することが可能である。
好ましくは、水素化は、アルコール(例えば、メタノール又は特にエタノール)のような有機溶媒中で行なわれる。さらに、水素化を塩基(例えば、NH3、NH4OH及びNaOH)の存在下で行なうことが好ましい。
上記触媒は、反応混合物中に、用いる遊離体(educt)の量に基づいて、約0.1〜500重量%、好ましくは20〜200重量%の量で存在しうる。
該遊離体は、反応混合物中に、該反応混合物の重量に基づいて、約0.1〜80重量%、好ましくは5〜20重量%の量で存在しうる。
この反応に用いる温度は、例えば、0〜200℃であることができ、20〜120℃の温度が好ましい。20〜80℃の温度がとりわけ好ましい。
反応時間は、例えば、0.1時間から24時間まで変化することができる。通常、反応時間は0.1〜14時間、特に0.1〜4時間である。
水素圧は、例えば、1〜200bar、特に1〜100barである。20〜60barの水素圧が好ましい。
触媒は1〜100回、特に1〜10回再使用することができる;驚くべきことに、触媒を追加の処理無しに再使用することが可能であり、リサイクル触媒は活性及び選択性の低下を示さない。
反応後に、生成物を、既知の方法に従ってさらに精製することができる。例えば、反応後に得られた生成物を、有機溶媒(例えば、ジイソプロピルエーテル)中に溶解して、酸の添加及び対応する塩の濾過によって分離することができる。好ましくは、生成物を、ハロゲン化水素(例えば、塩化水素)又は炭素原子1〜6個を有するカルボン酸(例えば、ギ酸)の添加によって精製することができる。ギ酸の添加がとりわけ好ましく、ギ酸の添加後に化合物を、式(1a):
Figure 0004191996
で示される化合物として分離する。
本発明のさらにもう一つの目的は、式(1a)の化合物である。これらの化合物に関して、上述した意味及び好ましさ(preference)が適用される。式(1a)の化合物を式(3)の化合物にさらに転換する場合に、式(1a)の化合物は特別な処理を必要としない。
あるいは、以下に述べる反応のような、更なる反応のために、生成物を精製せずに直接用いることができる。
本発明の他の目的は、式(3):
Figure 0004191996
〔式中、R1、R2及びnは上記で定義したとおりである〕で示される化合物の製造方法であって、
式(2):
Figure 0004191996
で示される化合物をニッケル又はコバルト触媒の存在下で水素化して、式(1):
Figure 0004191996
で示される化合物を得て、式(1)の化合物を式(3)の化合物に転換させることを含む方法である。
1、R2及びnに関しては、上記意味と好ましさが適用される。
式(3)の化合物への式(1)の化合物の転換は、既知の方法に従って行なうことができる。このような転換及び用いられる反応条件は、US−A−4,535,186(特に、実施例3参照)に記載されている。
一般に、このような転換のための方法は次の工程:
Figure 0004191996
及び(B)対応する塩酸塩の製造を含む。
工程(A)は、例えば、式(1)の化合物を大過剰の水の中でホルムアルデヒド、ギ酸と反応させることによって行なうことができる。工程(B)は、好ましくは等モル量の塩酸を用いて酸付加塩を形成することによって、通常の方法で行なうことができる。
本発明によると、式(1)の中間体を高い収率で得ることができる。高価な触媒の使用を不要にすることができる。
下記実施例は本発明を説明する。
実施例1
(a)触媒の前処理
ラネーニッケル135gを、それぞれ135mlの水で3回、続いて酢酸水溶液(5容量%)250mlで洗浄し、そして再度それぞれ1000mlの水で3回洗浄した。
(b)水素化
5L容オートクレーブに、1−〔シアノ(4−メトキシフェニル)メチル〕シクロヘキサノール180g、メタノール2400ml、アンモニア水溶液(25容量%)600ml及びラネーニッケル(1(a)に記載したように前処理済み)135gを仕込み、この混合物を27〜30℃、水素圧120psiで9〜10時間水素化に供した。反応混合物をセライト100gで濾過し、触媒床をメタノール700mlで洗浄した。濾液を濃縮して、粗生成物167.1gを油状の残渣として得た。粗生成物1.1gを乾燥酢酸エチル2ml中に溶解し、イソプロパノール性HCl約2mlを加えた(溶液のpHは約2であった)。溶媒を高真空下で除去して、1−〔2−アミノ−1−(4−メトキシフェニル)エチル〕シクロヘキサノール塩酸塩1.14gを得た。
実施例2
(a)触媒の前処理
酢酸水溶液(5容量%)50mlをラネーニッケル(触媒60重量%を含有する懸濁液)5gに加えた。得られた懸濁液を周囲温度で10〜15分間撹拌した。分離した後に、触媒を脱イオン水で4回洗浄した。
(b)水素化
オートクレーブに、1−〔シアノ(4−メトキシフェニル)メチル〕シクロヘキサノール1.2g、2(a)で上述した前処理後に得られた量のラネーニッケル、エタノール24ml及びアンモニア水溶液(25容量%)6mlを仕込み、この混合物を60℃、水素圧40barで140分間水素化に供した。触媒を濾別し、エタノールで洗浄した。濾液と、触媒の洗浄に用いたエタノールとを合わせて、蒸発により濃縮し、粗生成物1.2gを油状の残渣として得た。粗生成物は、1−〔2−アミノ−1−(4−メトキシフェニル)エチル〕シクロヘキサノール79重量%(HPLC)を含有していた。上述したようにして得られた粗生成物をジイソプロピルエーテル中に溶解して、HCl付加塩を形成するためにHClを加えた。得られた塩を濾別し、ジイソプロピルエーテルで洗浄して、真空下で乾燥させた。融点169℃を有し、1−〔2−アミノ−1−(4−メトキシフェニル)エチル〕シクロヘキサノール塩酸塩84重量%(HPLC)を含有する白色の結晶1.23gが得られた。
実施例3
実施例2に記載した量の2倍の前処理済みラネーニッケルを用いて、水素化を140分間の代わりに70分間行ない、HCl付加塩の形成を省略して、実施例2を繰り返した。1−〔2−アミノ−1−(4−メトキシフェニル)エチル〕シクロヘキサノール86重量%(HPLC)を含有する粗生成物1.2gが得られた。
実施例4
実施例2に記載したラネーニッケルの代わりに同量のラネーコバルトを用いて、水素化を140分間の代わりに90分間行ない、HCl付加塩の形成を省略して、実施例2を繰り返した。1−〔2−アミノ−1−(4−メトキシフェニル)エチル〕シクロヘキサノール92重量%(HPLC)を含有する粗生成物1.2gが得られた。
実施例5
(a)触媒の前処理
脱イオン水500ml中のV(acac)3〔acac=アセチルアセトネート〕飽和水溶液を、ラネーニッケル(触媒60重量%を含有する懸濁液)50gに加えた。得られた懸濁液を周囲温度で15〜20分間撹拌した。分離した後に、触媒を脱イオン水500mlで5回洗浄した。
(b)水素化
オートクレーブに、1−〔シアノ(4−メトキシフェニル)メチル〕シクロヘキサノール33g、5(a)で上述した前処理後に得られた量のラネーニッケル触媒、エタノール320ml及びアンモニア水溶液(25容量%)80mlを仕込み、この混合物を60℃、水素圧40barで640分間水素化に供した。触媒を濾別し、エタノールで洗浄した。濾液と、触媒の洗浄に用いたエタノールとを合わせて、蒸発により濃縮し、粗生成物33gを油状の残渣として得た。粗生成物は、1−〔2−アミノ−1−(4−メトキシフェニル)エチル〕シクロヘキサノール93重量%(HPLC)を含有していた。
該粗生成物を直接処理して、対応するHCl付加塩を得ることができた。
実施例6
(a)触媒の前処理
3〔P(W3104〕・xH2Oの水溶液(0.5容量%)50mlをラネーニッケル(触媒60重量%を含有する懸濁液)5gに加えた。得られた懸濁液を周囲温度で15〜20分間撹拌した。分離した後に、触媒を脱イオン水で5回洗浄した。
(b)水素化
オートクレーブに、1−〔シアノ(4−メトキシフェニル)メチル〕シクロヘキサノール1.2g、6(a)で上述した前処理後に得られた量のラネーニッケル、エタノール24ml及びアンモニア水溶液(25容量%)6mlを仕込み、この混合物を60℃、水素圧40barで300分間水素化に供した。触媒を濾別し、エタノールで洗浄した。濾液と、触媒の洗浄に用いたエタノールとを合わせて、蒸発により濃縮し、粗生成物1.2gを油状の残渣として得た。該粗生成物は、1−〔2−アミノ−1−(4−メトキシフェニル)エチル〕シクロヘキサノール90重量%(HPLC)を含有していた。
実施例7
(a)1−〔2−アミノ−1−(メトキシフェニル)エチル〕シクロヘキサノールギ酸塩の形成:
ニトリルの水素化からの粗1−〔2−アミノ−1−(メトキシフェニル)エチル〕シクロヘキサノール49.8gを酢酸エチル250ml中に懸濁させ、ギ酸(98〜100%)12mlを1度に加えた。混合物を撹拌しながら加熱還流させ、次に室温に冷却した。生成物を濾別し、ヘキサン100mlで洗浄し、真空下で乾燥させて、粗ギ酸塩48.1g(82%)を得た。
(b)ギ酸塩の精製
粗ギ酸塩を酢酸エチル1L中に懸濁させて、1時間加熱還流させ、室温に冷却して、濾別した。この段階で、生成物はHPLCで示されるように相当向上した純度(>98%)を既に有していた。精製操作を1回繰り返して、最終生成物を真空下、40℃で乾燥させて、生成物29.6g(50%)を白色の結晶として得た。純度はHPLCによって>98%であると判定された。
実施例8
1−〔2−アミノ−1−(メトキシフェニル)エチル〕シクロヘキサノールギ酸塩の還元的メチル化:
上記のギ酸塩29.6gを、水100ml、ギ酸(98〜100%)17ml及びホルムアルデヒド(37%)26mlと混合して、20時間加熱還流させた。この混合物を室温に冷却し、4N塩酸25mlでpH<1にまで酸性化し、酢酸エチル50mlで5回抽出した。水相のpHを30%水酸化ナトリウム水溶液で>12に調節して、トルエン150mlを加えた。混合物をR3フィルターに通し、相を分離して、水相を再度トルエン50mlで抽出した。合わせた有機相を水100mlで洗浄した。撹拌しながら、1,4−ジオキサン中の4.2N塩酸30mlを5分間にわたって加え、形成された懸濁液をさらに1時間撹拌した。生成物を濾別して、ヘキサン50mlで2回洗浄し、真空下、40℃で乾燥させて、塩酸塩26.9gをHPLCによって純粋な白色の結晶として得た(86%)。
実施例9
(a)触媒の前処理
ラネーニッケル6.00kgを50L容鋼製オートクレーブに入れた。VO(acac)2115.2gを含有する水40Lを加えた。この混合物を室温で30分間撹拌した。次に、水相を除去した。
(b)水素化
1−〔シアノ(4−メトキシフェニル)メチル〕シクロヘキサノール4.00kgをEtOH5L中に懸濁させて、修飾ラネーニッケル(modified Raney Nickel)を含有するオートクレーブに移した。次に、EtOH22Lを加え、該オートクレーブを密閉し、漏れに関してチェックした。その後、水中25%NH4OH6Lを添加口から加えた。次に、該オートクレーブ中の気体を窒素(3回)及び水素(3回)で置換した。次に、該オートクレーブを40barに加圧し、スターラーを始動させて反応を開始した。反応混合物を約20分間内に60℃に加熱し、60℃で反応を2時間続けた。次に、オートクレーブを室温に冷却して、水素を窒素で置換し、オートクレーブを開けた。触媒の濾過後に、反応混合物を蒸発乾固させた。HPLC分析は、所望の1−〔2−アミノ−1−(4−メトキシフェニル)エチル〕シクロヘキサノールに対する選択性93%(HPLC)を示した。
実施例10
(a)触媒の前処理
ラネーニッケル22.5gを、濾過フリットを備えた300ml容鋼製オートクレーブに入れた。V(acac)3飽和水溶液220mlを加え、30分間撹拌した。一晩放置した後に、水をフリットから排出し、触媒を水50ml及びEtOH3x50mlで洗浄した。
(b)水素化
1−〔シアノ(4−メトキシフェニル)メチル〕シクロヘキサノール15gをEtOH50ml中に懸濁させて、改良ラネーニッケルを含有する0.3Lオートクレーブに移した。次に、EtOH50mlを加え、オートクレーブを密閉し、漏れに関してチェックした。この後に、水中25%NH4OH30mlを添加口から加えた。次に、オートクレーブ中の気体を窒素(3回)及び水素(3回)で置換した。次に、オートクレーブを42barに加圧し、スターラーを始動させて反応を開始した。反応混合物を約20分間内に60℃に加熱し、60℃で反応を2時間続けた。次に、オートクレーブを室温に冷却して、水素を窒素で置換し、オートクレーブを開けた。触媒の濾過後に、反応混合物を蒸発乾固させた。HPLC分析は、所望の1−〔2−アミノ−1−(4−メトキシフェニル)エチル〕シクロヘキサノールに対する選択性86%(HPLC)を示した。
(c)水素化:触媒再使用
上記実験からの触媒をEtOH50mlで洗浄し、次に、水素化実験を正確に上述したとおりに繰り返した。同じ反応時間が確認された。HPLC分析は、所望の1−〔2−アミノ−1−(4−メトキシフェニル)エチル〕シクロヘキサノールに対する選択性85%を示した。その後の実験で観察された選択性は85〜87%(HPLC)であり、4回の再使用にわたって、それと分かる触媒不活化は見られなかった。生成物のバナジウム含量は常に<2ppmであり、ニッケル含量は1〜3ppmの範囲で変動した。

Claims (4)

  1. 式(1):
    Figure 0004191996
    〔式中、
    1は、水素、ヒドロキシル、又は非置換若しくはフェニル置換のC1〜C4アルキル若しくはC1〜C4アルコキシであり、
    2は、水素、又はシリル、ベンジル、ホルミル若しくはC2〜C6アルカノイルであり、そして、
    nは、0、1又は2である〕
    で示される化合物又はその塩の製造方法であって、
    式(2):
    Figure 0004191996
    〔式中、R1、R2及びnは上記で定義したとおりである〕で示される化合物をニッケル又はコバルト触媒の存在下で水素化することを含む方法。
  2. 水素化後に、生成物を、式(1a):
    Figure 0004191996
    〔式中、R1、R2及びnは請求項1で定義したとおりである〕で示される化合物を形成するギ酸との反応によって精製する、請求項1記載の方法。
  3. 式(1a):
    Figure 0004191996
    〔式中、R1、R2及びnは請求項1で定義したとおりである〕で示される化合物。
  4. 式(3):
    Figure 0004191996
    〔式中、
    1は、水素、ヒドロキシル、又は非置換若しくはフェニル置換のC1〜C4アルキル若しくはC1〜C4アルコキシであり、
    2は、水素又は、シリル、ベンジル、ホルミル若しくはC2〜C6アルカノイルであり、そして、
    nは、0、1又は2である〕
    で示される化合物の製造方法であって、式(2):
    Figure 0004191996
    〔式中、R1、R2及びnは上記で定義したとおりである〕で示される化合物をニッケル又はコバルト触媒の存在下で水素化して、式(1):
    Figure 0004191996
    〔式中、R1、R2及びnは上記で定義したとおりである〕で示される化合物を得て、水の中で、式(1)の化合物をホルムアルデヒド、ギ酸と反応させ、その後対応する塩酸塩に転換して式(3)で示される化合物を形成することを含む方法。
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