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VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON 2-OXO-1-PYRROLIDIN-DERIVATEN
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
2-Oxo-1-pyrrolidin-Derivaten.
Das
europäische Patent
Nr. 0 162 036 B1 offenbart die Verbindung (S)-α-Ethyl-2-oxo-1-pyrrolidinacetamid,
das unter dem WHO-Namen Levetiracetam bekannt ist.
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Levetiracetam
wird in
EP 0 162 036
B1 als ein Schutzmittel für die Behandlung und Vorbeugung
von hypoxischen und ischämischen
Angriffen des zentralen Nervensystems offenbart. Diese Verbindung
ist ebenso bei der Behandlung von Epilepsie wirksam.
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Andere
2-Oxo-1-pyrrolidin-Derivate und ihre Herstellung wurden in
WO 01/62726 offenbart.
Diese Patentanmeldung beschreibt speziell die Synthese der zwei
Diastereoisomere von (2S)-2-(2-Oxo-4-(2,2-difluorvinyl)-1-pyrrolidinyl)butansäure-2,2-(dimethyl)ethylester.
In einem ersten Schritt wird 2-Aminobutyrat mit Methylitaconat umgesetzt.
Der erhaltene Ester wird dann in tert-Butyl-(2S)-2-[4-hydroxymethyl)-2-oxo-1-pyrrolidinyl]butanoat
umgewandelt, das zu einem Aldehyd oxidiert wird, damit es mit CF
2Br
2 reagiert (Wittig-Reaktion).
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein anderes Verfahren zur
Herstellung von 2-Oxo-1-pyrrolidin-Derivaten.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen
der allgemeinen Formel (I) bereit
worin
R
2 und
R
3 gleich oder verschieden sind und jeweils
unabhängig
Wasserstoff, C
1-4-Alkyl, Cyano, Aryl, -COOR
7, Halogen, R
8COO-,
R
9SO
3O- oder R
10SO
2O- sind;
R
1 R
a, R
b oder
C
2-20-Alkenyl, gegebenenfalls substituiert
durch Aryl, ist;
X-CONR
11R
12,
-COOR
13 oder -CN ist;
R
7,
R
8, R
9 und R
10 unabhängig
voneinander aus Wasserstoff, R
a' und R
b' ausgewählt sind;
R
11, R
12 und R
13 gleich oder verschieden sind und jeweils
unabhängig
Wasserstoff, C
1-4-Alkyl, Aryl, Arylalkyl, Heteroaryl oder
Heterocycloalkyl sind;
R
a und R
a' jeweils
unabhängig
C
1-20-Alkyl oder C
1-20-Alkyl,
substituiert durch eines oder mehrere von Halogen, Hydroxy, Thiol,
Amino, Nitro, Cyano, Thiocyanato, Carboxy, Sulfonsaure, R
b, Alkylsulfonyl, Arylsulfonyl, Alkylsulfinyl,
Arylsulfinyl, Alkylthio, Arylthio, Alkoxy, Aryloxy, Sulfonamid,
Acyl, Ester, Amido, Azido, Acyloxy, Esteroxy und/oder Amidooxy,
darstellen;
R
b und R
b' jeweils unabhängig Aryl,
Heterocycloalkyl, Heteroaryl oder selbige, substituiert durch eines
oder mehrere von Halogen, R
a, Hydroxy, Thiol,
Amino, Nitro, Cyano, Thiocyanato, Carboxy, Sulfonsäure, Aryl,
Alkylsulfonyl, Arylsulfonyl, Alkylsulfinyl, Arylsulfinyl, Alkylthio,
Arylthio, Alkoxy, Aryloxy, Sulfonamid, Heterocycloalkyl, Heteroaryl,
Acyl, Ester, Amido, Azido, Acyloxy, Esteroxy und/oder Amidooxy,
darstellen;
umfassend die Cyclisierung eines Zwischenproduktes
der allgemeinen Formel (II)
worin
Y eine Austrittsgruppe
ist, ausgewählt
aus Halogen, -OC(O)R
14, -OSO
2-R
15 und -OClO
3;
R
14 und R
15 Halogen
oder Alkyl, Arylalkyl, Aryl, jeweils gegebenenfalls substituiert
durch eine oder mehrere Halogen-, Alkyl-, Nitro- und/oder tertiäre Aminogruppe(n),
darstellen;
X
1 wie für X definiert
ist;
W eine elektronenziehende Gruppe ist, ausgewählt aus
-COOR
4, -COMe, -CN, -PO(OEt)
2,
-SO
2Aryl, -COAryl;
R
4 Wasserstoff,
C
1-6-Alkyl, Aryl, Arylalkyl darstellt, wobei
jedes Aryl und Arylalkyl durch eines oder mehrere von Halogen, Nitro
und/oder Methoxy substituiert sein kann;
in Gegenwart einer
oder mehrerer organischer und/oder anorganischer Basen.
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Der
Ausdruck „Alkyl", wie hierin verwendet,
stellt einen gesättigten
einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit geraden, verzweigten oder
cyclischen Komponenten oder Kombinationen davon dar.
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Der
Ausdruck „Aryl", wie hierin verwendet,
umfaßt
einen organischen Rest, abgeleitet von einem aromatischen Kohlenwasserstoff
durch die Entfernung eines Wasserstoffs, wie Phenyl oder Naphthyl.
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Der
Ausdruck „Arylalkyl", wie hierin verwendet,
stellt eine „Alkyl"-Komponente dar,
substituiert durch eine oder mehrere „Aryl"-Komponenten.
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Der
Ausdruck „Alkylaryl", wie hierin verwendet,
stellt eine „Aryl"-Komponente dar,
substituiert durch eine oder mehrere „Alkyl"-Komponenten.
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Der
Ausdruck „Alkenyl", wie hierin verwendet,
stellt verzweigte, unverzweigte und cyclische Kohlenwasserstoffreste
oder Kombinationen davon mit mindestens einer Doppelbindung dar.
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Der
Ausdruck „Heterocycloalkyl", wie hierin verwendet,
stellt eine cyclische Alkylgruppe (Cycloalkylgruppe) mit mindestens
einem O-, S- und/oder N-Atom dar, das die carbocyclische Ringstruktur
unterbricht. Bevorzugte Heterocycloalkyle sind Tetrahydrofuranyl-,
Tetrahydropyranyl-, Piperidinyl-, Piperazinyl-, Morpholino- und
Pyrrolidinylgruppen.
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Der
Ausdruck „Heteroaryl", wie hierin verwendet,
stellt ein „Aryl", wie oben definiert,
mit mindestens einem O, S und/oder N dar, das die carbocyclische
Ringstruktur unterbricht, wie Pyridyl, Furyl, Pyrrolyl, Thienyl, Isothiazolyl,
Imidazolyl, Benzimidazolyl, Tetrazolyl, Pyrazinyl, Pyrimidyl, Chinolyl,
Isochinolyl, Isobenzofuryl, Benzothienyl, Pyrazolyl, Indolyl, Isoindolyl,
Purinyl, Carbazolyl, Isoxazolyl, Thiazolyl, Oxazolyl, Benzthiazolyl oder
Benzoxazolyl.
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Der
Ausdruck „Halogen", wie hierin verwendet,
stellt ein Cl-, Br-, F-, I-Atom dar.
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Der
Ausdruck „Hydroxy", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -OH dar.
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Der
Ausdruck „Thiol", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -SH dar.
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Der
Ausdruck „Cyano", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -CN dar.
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Der
Ausdruck „Thiocyanato", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -SCN dar.
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Der
Ausdruck „Carboxy", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -COOH dar.
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Der
Ausdruck „Nitro", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -NO2 dar.
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Der
Ausdruck „Azido", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -N3 dar.
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Der
Ausdruck „Sulfonsäure", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -SO3H dar.
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Der
Ausdruck „Sulfonamid", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -SO2NH2 dar, wobei ein oder beide Wasserstoff(e)
gegebenenfalls durch „Alkyl", „Aryl", „Heteroaryl" und/oder „Heterocycloalkyl" oder selbige, substituiert
wie oben definiert, ersetzt sein kann/können.
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Der
Ausdruck „Acyl", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel RcCO- dar,
wobei Rc eine „Alkyl"-, „Aryl"-, eine „Heterocycloalkyl"- oder „Heteroaryl"-Komponente oder
selbige, substituiert wie oben definiert, darstellt.
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Der
Ausdruck „Ester", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -COORd dar,
wobei Rd eine „Alkyl"-, „Aryl"-, eine „Heterocycloalkyl"- oder „Heteroaryl"-Komponente oder
selbige, substituiert wie oben definiert, darstellt.
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Der
Ausdruck „Alkoxy", wie hierin verwendet,
stellt -ORe-Gruppen dar, wobei Re eine „Alkyl"- oder eine „Heterocycloalkyl"-Komponente oder
selbige, substituiert wie oben definiert, darstellt.
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Der
Ausdruck „Aryloxy", wie hierin verwendet,
stellt -OR- Gruppen dar, wobei Rf eine „Aryl"- oder eine „Heteroaryl"-Komponente oder
selbige, substituiert wie oben definiert, darstellt.
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Der
Ausdruck „Alkylthio", wie hierin verwendet,
stellt -SRg-Gruppen dar, wobei Rg eine „Alkyl"- oder „Heterocycloalkyl"-Komponente oder
selbige, substituiert wie oben definiert, darstellt.
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Der
Ausdruck „Arylthio", wie hierin verwendet,
stellt -SRh-Gruppen dar, wobei Rh eine „Aryl"- oder eine „Heteroaryl"-Komponente oder
selbige, substituiert wie oben definiert, darstellt.
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Der
Ausdruck „Acyloxy", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel RiCOO- dar,
wobei Ri eine „Alkyl"-, „Aryl"-, eine „Heteroaryl"- oder „Heterocycloalkyl"-Komponente oder
selbige, substituiert wie oben definiert, darstellt.
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Der
Ausdruck „Alkylsulfonyl", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -SO2Rj dar, wobei Rj eine „Alkyl"- oder eine „Heterocycloalkyl"-Komponente oder
selbige, substituiert wie oben definiert, darstellt.
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Der
Ausdruck „Arylsulfonyl", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -SO2Rk dar, wobei Rk eine „Aryl"- oder eine „Heteroaryl"-Komponente oder
selbige, substituiert wie oben definiert, darstellt.
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Der
Ausdruck „Alkylsulfinyl", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -SO-R1 dar,
wobei R1 eine „Alkyl"- oder eine „Heterocycloalkyl"-Komponente oder
selbige, substituiert wie oben definiert, darstellt.
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Der
Ausdruck „Arylsulfinyl", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -SO-Rm dar,
wobei Rm eine „Aryl"- oder eine „Heteroaryl"-Komponente oder
selbige, substituiert wie oben definiert, darstellt.
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Der
Ausdruck „Esteroxy", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -OCOORn dar,
wobei Rn eine „Alkyl"-, „Aryl"-, eine „Heteroaryl"- oder „Heterocycloalkyl"-Komponente oder
selbige, substituiert wie oben definiert, darstellt.
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Der
Ausdruck „Amin", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -NH2 dar,
wobei eines oder beide der Wasserstoffatome gegebenenfalls durch „Alkyl" ersetzt sein kann/können.
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Der
Ausdruck „Amido", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -CONH2 dar,
wobei eines oder beide der Wasserstoffatome gegebenenfalls durch „Alkyl", „Aryl", „Heteroaryl" und/oder „Heterocycloalkyl" oder selbige, substituiert
wie oben definiert, ersetzt sein kann/können.
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Der
Ausdruck „Amidooxy", wie hierin verwendet,
stellt eine Gruppe der Formel -OCONH2 dar,
wobei eines oder beide der Wasserstoffatome gegebenenfalls durch „Alkyl", „Aryl", „Heteroaryl" und/oder „Heterocycloalkyl" oder selbige, substituiert
wie oben definiert, ersetzt sein kann/können.
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Liegt
in einer Verbindung mehr als ein Substituent Ra,
Ra',
Rb oder Rb' vor, können diese
gleich oder verschieden sein.
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Der
Ausdruck „Austrittsgruppe", wie hierin verwendet,
hat dieselbe für
den Fachmann verständliche Bedeutung
(Advanced Organic Chemistry: reactions, mechanisms and structure – Dritte
Auflage von Jerry March, John Wiley and Sons, Hrsg.; 1985 Seite
179) und stellt eine Gruppe dar, die ein Teil eines Substratmoleküls ist und
daran gebunden ist; bei einer Reaktion, wo das Substratmolekül einer
Verdrängungsreaktion
unterliegt (mit beispielsweise einem Nucleophil), wird die Austrittsgruppe
dann verdrängt.
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Bevorzugte
Austrittsgruppen, die in der vorliegenden Erfindung als Y bezeichnet
werden, sind Halogen, -OC(O)R14, -OSO2-C6H4-CH3, -OSO2-C6H4-Br, -OSO2-C6H4-NO2, -OSO2-CH3, -OSO2-CF3, -OSO2-C4F9, -OSO2-CH2-CF3,
-OSO2-(CH2)n-N+Me3,
-OSO2-F und -OClO3.
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Bei
dem Verfahren gemäß der Erfindung
ist Y stärker
bevorzugt Halogen, am stärksten
bevorzugt F.
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Bei
dem Verfahren gemäß der Erfindung
ist
R1 bevorzugt C1-6-Alkyl,
stärker
bevorzugt Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl oder Isobutyl;
am stärksten
bevorzugt Methyl, Ethyl oder n-Propyl, speziell Ethyl;
sind
R2 und R3 bevorzugt
Halogen, stärker
bevorzugt F;
ist X bevorzugt -CONR11R12, stärker
bevorzugt -CONH2;
ist W bevorzugt eine
elektronenziehende Gruppe, ausgewählt aus -COOR4,
-CN, -PO(OEt)2;
ist W stärker bevorzugt
eine Gruppe der Formel -COOR4;
ist
R4 bevorzugt C1-6-Alkyl,
Aryl, Arylalkyl, Aryl oder Arylalkyl, substituiert durch eines oder
mehrere von Halogen, Nitro, Methoxy; ist R4 stärker bevorzugt
C1-6-Alkyl, am stärksten bevorzugt Methyl oder
Ethyl.
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Der
Cyclisierungsschritt wird im allgemeinen in Gegenwart einer oder
mehrerer organischer und/oder anorganischer Basen durchgeführt.
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Bevorzugte
organische Basen gemäß der Erfindung
sind TMG (1,1,3,3-Tetramethylguanidin), Spartein, TBD (1,5,7-Triazabicyclo(4.4.0)dec-5-en),
BSA (Bis(trimethylsilyl)acetamid), DBU (1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en),
BTPP (tert-Butylimino-tri(pyrrolidino)phosphoran), DBN (1,5-Diazabicyclo(4.3.0)non-5-en);
stärker
bevorzugt ist DBU.
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Bevorzugte
anorganische Basen gemäß der Erfindung
sind Na2CO3, K2CO3, Cs2CO3, NaH, tert-BuOK, stärker bevorzugt sind K2CO3 und CsCO3, am stärksten
bevorzugt ist Cs2CO3.
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Anorganische
Basen können
allein oder in Gegenwart eines Phasentransferkatalysators verwendet werden.
Anorganische Basen werden bevorzugt in Gegenwart eines Phasentransferkatalysators
verwendet.
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Beispiele
von Phasentransferkatalysatoren, die verwendet werden können, umfassen
Quartärammoniumsalze,
wie BzEt3NCl, Bu4NHSO4, Bu4NSO3BzMe und Bu4NBr,
sind aber nicht darauf beschränkt.
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Der
Cyclisierungsschritt wird im allgemeinen in Gegenwart eines Lösungsmittels,
vorzugsweise eines aprotischen Lösungsmittels,
durchgeführt.
Bevorzugte Lösungsmittel
sind Toluol, Tetrahydrofuran, Diethoxymethan, Dimethylsulfoxid,
Ethylacetat, Isopropylacetat, Methyltertbutylether, Dichlormethan,
Nitrile, wie Acetonitril, Amide, wie Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon,
Dimethylformamid, Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon,
oder Gemische davon.
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Stärker bevorzugte
Lösungsmittel
sind polare Lösungsmittel,
wie Ketone, Amide und Nitrile, am stärksten bevorzugt sind Methylethylketon,
Acetonitril und N-Methylpyrrolidon.
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Die
Reaktion wird im allgemeinen bei einer Temperatur von –40°C bis +80°C, bevorzugt –30°C bis +40°C, stärker bevorzugt –20°C bis +25°C, durchgeführt.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
ist ebenso auf die Herstellung von pharmazeutisch akzeptablen Salzen
der Verbindung (I) anwendbar.
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Der
Ausdruck „pharmazeutisch
akzeptable Salze" gemäß der Erfindung
umfaßt
therapeutisch aktive, nicht-toxische Basen- und Säureadditionssalzformen,
die die Verbindungen der Formel (I) bilden können.
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Die
Cyclisierung eines Zwischenproduktes der allgemeinen Formel (II)
führt gewöhnlich zur
Bildung eines Zwischenproduktes der Formel (VII)
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In
dem Fall umfaßt
das Verfahren außerdem
die Entfernung der elektronenziehenden Gruppe W aus Verbindung (VII).
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Wenn
W eine Gruppe der Formel -COOR
4a ist, speziell
eine, worin R
4aC
1-6-Alkyl
ist, umfaßt
das Verfahren gemäß der Erfindung
vorteilhafterweise die Decarbalkoxylierung eines Zwischenproduktes
der Formel (VIIa)
worin
X
1 wie
für X definiert
ist;
R
1, R
2 und
R
3 wie oben definiert sind.
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In
dem Zwischenprodukt der Formel (VIIa) ist R4a bevorzugt
Methyl oder Ethyl.
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Die
Decarbalkoxylierung des Zwischenprodukts (VIIa) kann durch jedes
dafür geeignete
Verfahren durchgeführt
werden.
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Die
Decarbalkoxylierung kann direkt an Zwischenprodukt (VIIa) durchgeführt werden,
beispielsweise gemäß dem Krapcho-Decarbalkoxylierungsverfahren,
beschrieben in A.P. Krapcho et al., Tetrahedron Letters 1967, 215,
oder Verbindung (VIIa) wird zunächst
zu der entsprechenden Säure
hydrolysiert, die dann decarboxyliert wird.
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Daher
umfaßt,
wenn W eine Gruppe der Formel -COOR4a ist,
wobei R4aC1-6-Alkyl
ist, das Verfahren gemäß der Erfindung
vorteilhafterweise die Hydrolyse des Zwischenprodukts (VIIa).
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Die
Hydrolyse der Verbindung der allgemeinen Formel (VIIa) wird im allgemeinen
in Gegenwart eines Lösungsmittels
wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, Wasser oder Gemischen davon
durchgeführt.
Sie wird bevorzugt in einem Gemisch aus Wasser und Methanol durchgeführt.
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Die
Hydrolyse wird im allgemeinen in Gegenwart einer Base, wie K2CO3, Na2CO3, NaOH oder LiOH durchgeführt, bevorzugt
sind K2CO3 und Na2CO3.
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In
dem Fall, wo die elektronenziehende Gruppe W zu -COOH umgewandelt
wird oder umgewandelt werden kann, speziell durch Hydrolyse der
Verbindung (VIIa), wie hier zuvor beschrieben, umfaßt das Verfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung vorteilhafterweise die Decarboxylierung eines Zwischenproduktes
der allgemeinen Formel (VIIb)
worin
X
2 wie
für X definiert
ist;
R
1, R
2 und
R
3 wie oben definiert sind.
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Die
Decarboxylierung des Zwischenprodukts der Formel (VIIb) wird im
allgemeinen in Gegenwart eines Lösungsmittels,
bevorzugt in Gegenwart eines Lösungsmittels
mit einem Siedepunkt über
110°C durchgeführt, wie
Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, NMP (N-Methyl-2-pyrrolidon),
Methylisobutylketon, stärker
bevorzugt sind Methylisobutylketon und NMP.
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Die
Decarboxylierung wird bevorzugt bei etwa 130°C (bei normalem Druck) durchgeführt.
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Bei
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können die Zwischenprodukte der
Formel (II) durch jedes dafür
geeignete Verfahren hergestellt werden.
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Zwischenprodukte
der Formel (II) werden bevorzugt durch Umsetzen einer Verbindung
der Formel (III)
worin
X
3 wie
für X oben
definiert ist;
Y, R
1, R
2 und
R
3 wie oben definiert sind;
mit einer
Verbindung der Formel (IV)
worin
W
1 wie
für W oben
definiert ist;
R
5 Methoxy, Ethoxy,
Chlor, Hydroxy, -ONa oder -OK ist, hergestellt.
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Bei
Zwischenprodukten der Formel (III) ist X3 bevorzugt
-CONR11R12, stärker bevorzugt
-CONH2.
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Bei
Verbindungen der Formel (IV) ist W1 bevorzugt
eine Gruppe der Formel -COOR4b, wobei R4b bevorzugt C1-6-Alkyl
darstellt; stärker
bevorzugt R4b ein Methyl oder ein Ethyl
darstellt.
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Bei
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können die Zwischenprodukte der
Formel (III) durch jedes dafür
geeignete Verfahren hergestellt werden, bevorzugt durch Alkylierung
einer Verbindung der Formel (VI) in Gegenwart einer Base und/oder
eines Katalysators wie Pd.
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Zwischenprodukte
der Formel (III) werden bevorzugt durch Umsetzen einer Verbindung
der Formel (V)
worin Y, R
2 und
R
3 wie oben definiert sind und R
6 eine Austrittsgruppe ist, wie oben für Y definiert;
mit
einer Verbindung der Formel (VI)
worin X
4 wie
für X oben
definier ist und R
1 wie oben definiert ist,
erhalten.
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In
den Verbindungen der Formel (V) ist R6 bevorzugt
Cl, Br, I, -OSO2Me oder -OSO2-C6H4-CH3;
ist R6 stärker bevorzugt -OSO2-C6H4-CH3.
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Bei
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können Verbindungen der Formel
(V) in Form von einem Z-(Zusammen) oder E-(Entgegen)-Isomer oder
Gemischen davon vorliegen.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
bezieht sich auf die Herstellung aller stereoisomerer Formen, wie geometrische
und optische enantiomere und diastereoisomere Formen der Verbindungen
der Formel (I) und Gemische (einschließlich Racemate) davon.
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Verbindungen
der Formel (I) weisen mindestens zwei stereogene Zentren in ihrer
Struktur auf, die durch (1*) und (2*) angegeben sind. Diese stereogenen
Zentren können
in einer R- oder
S-Konfiguration vorliegen, wobei die R- und S-Bezeichnung gemäß den Regeln,
beschrieben in Pure. Appl. Chem., 45 (1976) 11–30, verwendet wird.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
findet bevorzugt auf die Herstellung von Verbindungen der Formel
(I) Anwendung, wobei das stereogene Zentrum, angegeben durch (1*),
in der (S)- oder
in der (R)-Form vorliegt; stärker
bevorzugt liegt das stereogene Zentrum, angegeben durch (1*), in
der (S)-Form vor.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
findet bevorzugt auf die Herstellung von Verbindungen der Formel
(I) Anwendung, wobei das stereogene Zentrum, angegeben durch (2*),
in der (S)- oder
in der (R)-Form vorliegt; stärker
bevorzugt liegt das stereogene Zentrum, angegeben durch (2*), in
der (S)-Form vor.
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Der
Ausdruck „(S)-Form", wie hierin verwendet,
bedeutet, daß mehr
als 50%, bevorzugt mehr als 90%, der Verbindungen das stereogene
Kohlenstoffatome aufweisen, angegeben durch ein Sternchen in der
S-Konfiguration.
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Der
Ausdruck „(R)-Form", wie hierin verwendet,
bedeutet, daß mehr
als 50%, bevorzugt mehr als 90%, der Verbindungen das stereogene
Kohlenstoffatome aufweisen, angegeben durch ein Sternchen in der
R-Konfiguration.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
findet bevorzugt auf die Cyclisierung von Zwischenprodukten der allgemeinen
Formel (II) Anwendung, wobei das Kohlenstoffatom, angegeben durch
(1*), in der (S)-Form vorliegt.
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Es
wurde überraschend
herausgefunden, daß keine
Racemisierung während
des Schrittes der Cyclisierung des Zwischenproduktes der Formel
(II) sowie während
der Decarbalkoxylierung des Zwischenproduktes der Formel (VIIa)
oder während
der Decarboxylierung des Zwischenproduktes (VIIb) und während der
Reaktion der Verbindung der Formel (III) mit der Verbindung der
Formel (IV) auftritt.
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Stärker bevorzugt
liegt das Kohlenstoffatom, angegeben durch (1*), in Verbindungen
der allgemeinen Formel (VI) bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung
in der (S)-Form vor.
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Das
Verfahren der Erfindung kann gegebenenfalls den Schritt der Trennung
der verschiedenen Diastereoisomere umfassen, insbesondere den Schritt
der Trennung eines oder mehrerer der verschiedenen Diastereoisomere
von jeder der Verbindungen der Formel (I), (VIIa) und (VIIb). Das
Verfahren der Erfindung umfaßt
bevorzugt die Trennung der Diastereoisomere des Zwischenprodukts
(VIIb) durch jedes dafür
geeignete Verfahren, bevorzugt durch Umkristallisation, stärker bevorzugt
in Lösungsmitteln
wie Acetonitril, Aceton, Isopropanol, Methanol, Wasser, N-Methyl-2-pyrrolidon
oder Gemischen davon. Das Verfahren der Erfindung umfaßt am stärksten bevorzugt
den Schritt der Isolierung der Verbindung der Formel (VIIb), wobei
das Kohlenstoffatom, angegeben durch (2*), in der (S)-Form vorliegt.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung kann ebenso zur Herstellung
von Verbindungen der allgemeinen Formel (I) in-situ verwendet werden,
ausgehend von Verbindungen der allgemeinen Formel (V) und (VI).
Der Ausdruck „in-situ" wird als Durchführung von
zwei oder mehr Reaktionssequenzen ohne Isolierung irgendeines der
Zwischenprodukte, die während
der Reaktionssequenz hergestellt werden, definiert.
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Die
vorliegende Erfindung findet insbesondere auf die Herstellung von
(2S)-2-[(4S)-4-(2,2-Difluorvinyl)-2-oxopyrrolidinyl]butanamid Anwendung.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung erlaubt den Erhalt von Verbindungen
der Formel (I) mit hoher Reinheit.
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Außerdem kann
der Cyclisierungsschritt ohne die Verwendung von toxischen oder
teuren Katalysatoren, speziell Metallkatalysatoren, durchgeführt werden.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich ebenso auf Synthesezwischenprodukte
der Formel (IIa), (III), (VIIa), (VIIb) und Salze davon
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Die
Erfindung bezieht sich bevorzugt auf Synthesezwischenprodukte der
Formel (IIa), (III), (VIIa) und (VIIb), wobei R1 Ethyl
ist; X1, X2 und
X3 -CONH2 sind;
R2, R3 und Y F sind;
R4 und R4a Methyl
oder Ethyl sind.
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Die
Erfindung bezieht sich stärker
bevorzugt auf Zwischenprodukte der Formel (IIa), (III), (VIIa) und (VIIb),
wobei das Kohlenstoffatom, angegeben durch (1*), in der (S)-Form
vorliegt; am stärksten
bevorzugt liegt das Kohlenstoffatom, angegeben durch (2*), in dem
Zwischenprodukt der allgemeinen Formel (VIIb) in der (S)-Form vor.
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Die
folgenden Beispiele werden nur für
illustrative Zwecke bereitgestellt, und sind nicht dafür gedacht, die
Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken. Der Fachmann wird erkennen,
daß Routinevariationen und
-modifikationen der folgenden Beispiele vorgenommen werden können, ohne über den
Sinn oder Umfang der Erfindung hinauszugehen.
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Beispiel 1: Herstellung von (2S)-2-[(4S)-4-(2,2-Difluorvinyl)-2-oxopyrrolidinyl]butanamid
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1.1
Synthese der Verbindung (VIa)(Verbindung der allgemeinen Formel
(VI), wobei X
4 = -CONH
2 und
R
1 = Ethyl), wobei (1*) in der (S)-Form
vorliegt:
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1800
ml Isopropanol wurden in einen 5-1-Reaktor eingeführt. 1800
g (2S)-2-Aminobutyramidtartrat wurden unter Rühren bei Raumtemperatur zugegeben.
700 ml einer 25%igen wasserigen Lösung aus Ammoniumhydroxid wurden
langsam zugegeben, während
die Temperatur unter 25°C
gehalten wurde. Das Gemisch wurde für weitere 3 Stunden gerührt, und
dann konnte die Reaktion bei 18°C
für 1 Stunde
zum Abschluß kommen.
Das Ammoniumtartrat wurde abfiltriert. Ausbeute: 86%.
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1.2
Synthese der Verbindung (Va)(Verbindung der allgemeinen Formel (V),
worin R
2, R
3, Y
= F und R
6 = Toluylsulfonyl)
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Trifluorbutenolacetat
(50 g, 1 Äqu.),
Benzyltriethylammoniumchlorid (5 g, 10 Gew.-%) und Toluol (350 ml)
wurden in einen doppelwandigen 1-1-Reaktor geladen. 130 g einer
30%igen NaOH-Lösung
(2,5 Äqu.)
wurden in einer solchen Weise zugegeben, daß die Temperatur 20°C nicht überschritt.
Die Reaktion wurde für
20 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Tosylchlorid (55,3 g,
0,97 Äqu.)
wurde portionsweise in 20 Minuten zugegeben, und das Gemisch bei
20°C für 3 h gerührt. Wasser
wurde dann zugegeben (150 ml, 3 Vol.), und die Schichten wurden
getrennt. Die organische Phase wurde mit Wasser (100 ml) und Salzlösung (50
ml) gewaschen. Die Toluolphase wurde unter Vakuum eingedampft, wodurch
75 g der Verbindung (Va)(Ausbeute: 89%) erhalten wurden.
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1.3
Synthese der Verbindung (IIIa)(Verbindung der allgemeinen Formel
(III), worin R
1 Ethyl; R
2,
R
3, Y = F und X
3 =
-CONH
2), wobei (1*) in der (S)-Form vorliegt:
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Ein
1-1-Dreihalskolben mit Kühler
und Thermometer wurde mit Verbindung (Va)(70 g; 1 Äqu.), Verbindung
(VIa)(30,6 g; 1,2 Äqu.),
K2CO3 (60,5 g; 2 Äqu.), Isopropanol
(210 ml) und Isopropylacetat (210 ml) beschickt. Das Gemisch wurde
auf 60°C
erhitzt und bei dieser Temperatur für 17 h gerührt. Das Gemisch wurde dann
auf 40°C
abgekühlt,
und Isopropylacetat (210 ml) wurde zugegeben. Das azeotrope Gemisch
aus Isopropanol und Isopropylacetat (350 ml) wurde unter Vakuum
abdestilliert. 210 ml weiteres Isopropylacetat wurden zugegeben,
und 400 ml azeotropes Gemisch wurden weiter abdestilliert. Isopropylacetat
(70 ml) wurde zugegeben und das Gemisch auf Raumtemperatur abgekühlt. Die
Salze wurden abflltriert und mit Isopropylacetat gewaschen. Wasser
(250 ml) wurde zugegeben, und das Gemisch wurde auf 15°C abgekühlt. 77
ml 3M Salzsäure
wurden zugegeben (pH = 2). Die Schichten wurden getrennt und die
wässerige
Phase mit Isopropylacetat gewaschen. Isopropylacetat (210 ml) wurde
zugegeben und das Gemisch auf 15°C
abgekühlt.
20 ml einer 50%igen wässerigen
Lösung
aus NaOH wurden zugegeben (pH = 7) und dann 25 ml einer 10%igen
wässerigen
Lösung
aus Na2CO3, wodurch
ein pH = 10 erreicht wurde. Nach der Extraktion der wässerigen
Phase mit Isopropylacetat und der Eindampfung des Lösungsmittels
wurden 37 g der Verbindung (IIIa) erhalten (Ausbeute: 71%).
Protonen-NMR
(400 MHz, CDCl3): δ = 6,75 (s, breit, 1H); 6,43
(dm, J = 15,8, 1H); 6,06 (m, 0,1H, cis-Isomer); 5,85 (m, 1H); 5,71
(m, 0,1H, cis-Isomer); 5,63 (s, breit, 1H); 3,36 (s, 2H); 3,06 (dd,
J = 6,8, J = 5,6, 1H); 1,79 (m, 1H); 1,68 (m, 1H); 1,45 (s, breit,
1H); 1,00 (t, J = 7,7, 3H).
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1.4
Synthese der Verbindung (IIb)(Verbindung der allgemeinen Formel
(II), worin W = -COOR
4, R
1 =
Ethyl; R
2, R
3, Y
= F; R
4 = Methyl und X = -CONH
2),
wobei (1*) in der (S)-Form vorliegt:
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160
g (0,76 mol) der Verbindung (IIIa) wurden in 1005 g (870 ml) Dimethylmalonat
bei 50°C
in einem Rotationsverdampfer gelöst.
602 g (520 ml) Dimethylmalonat wurden in einen 2-1-Kolben geladen
und auf 110°C
erhitzt. Die Lösung
der Verbindung (IIIa) in Dimethylmalonat wurde zugegeben. Das Gemisch
wurde bei 110°C
für 40
Stunden gerührt.
Das Dimethylmalonat wurde dann unter Vakuum abdestilliert, und die
Verbindung (IIb) wurde direkt in dem nächsten Schritt ohne Reinigung
verwendet. 1.5
Synthese der Verbindung der allgemeinen Formel (VII), worin W =
-COOR
4a, R
1 = Ethyl;
R
2, R
3 = F; R
4a = Methyl, X
1 =
-CONH
2, und wobei (1*) in der (S)-Form vorliegt:
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Eine
Lösung
aus Verbindung (IIb)(304 g) in 607 ml Methylethylketon wurde langsam
zu einer Lösung aus
Diazabicycloundecen (DBU, 179 g) in Methylethylketon (358 ml) unter
Rühren
in einen 2-1-Kolben bei Raumtemperatur gegeben. Nach einer Stunde
wurden 300 ml einer IN Lösung
aus HCl so zugegeben, daß die Temperatur
25°C (pH
= 6 – 7)
nicht überschritt.
Die Schichten wurden getrennt und das Lösungsmittel eingedampft. Die
rohe Verbindung wurde dann erneut in 1520 ml Isopropylacetat gelöst, die
organische Phase wurde mit 100 ml Wasser gewaschen und eingedampft,
wodurch 284 g der oben erwähnten
Verbindung erhalten wurden (Ausbeute: 99%). Protonen-NMR (400 MHz,
CDCl3): δ =
6,38 (s, breit, 1H); 5,73 (s, breit, 1H); 4,49 (dd, J = 8,9, J =
7,0, 1H); 4,27 (ddd, J = 24,5, J = 9,3, J = 1,9, 1H); 3,58 (dd,
J = 9,6, J = 7,7, 1H); 5,02 (m, 2H); 2,68 (dd, J = 16,8, J = 8,20,
1H); 2,23 (dd, J = 16,8, J = 8,2, 1H); 1,94 (m, 1H); 1,70 (m, 1H);
0,92 (t, J = 7,4, 3H).
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1.6
Synthese der Verbindung (VIIb)(Verbindung der allgemeinen Formel
(VII), worin R
1 = Ethyl; R
2,
R
3 = F und X
2 =
-CONH
2), wobei (1*) und (2*) in der (S)-Form
vorliegen:
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In
einem 1-1-Kolben wurden 77,5 g Natriumcarbonat in 680 ml Wasser
gelöst.
Das Gemisch wurde auf 20°C
abgekühlt,
und 85 g der Verbindung, erhalten in Schritt 1.5, in Methanollösung wurden
zugegeben. Das Gemisch wurde bei 25°C für 24 h gerührt. Die wässerige Phase wurde mit Isopropylacetat
(2 × 170
ml) extrahiert, und dann bis zu einem pH = 2 durch die Zugabe von
121 ml konzentrierter HCl während
des Haltens der Temperatur unter 25°C angesäuert. Das Gemisch wurde dann
bei Raumtemperatur für
20 h gerührt.
Der so erhaltene Feststoff wurde filtriert, mit Wasser gewaschen
und dann unter Vakuum getrocknet, wodurch 55 g der rohen Verbindung
(VIIb) erhalten wurden (Ausbeute: 68%). Nach der Umkristallisation
in Methanol wurde die rohe Verbindung (VIIb) als ein weißes Pulver
isoliert (Ausbeute: 70%).
Protonen-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ =
12,87 (s, breit, 1H); 7,46 (s, 1H); 7,12 (s, 1H); 4,78 (dd, J =
26,5, J = 7,0, 1H); 4,33 (dd, J = 10,6, J = 5,20, 1H); 3,53 (t,
J = 7,0, 1H); 3,28 (m, 3H); 1,81 (m, 1H); 1,61 (m, 1H); 0,79 (t,
J = 7,3, 3H).
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1.7
Synthese von (2S)-2-1(4S)-4-(2,2-Difluorvinyl)-2-oxopyrrolidinyl]butanamid
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141,9
g der Verbindung (VIIb), erhalten in Schritt 1.6, und 426 ml Methylisobutylketon
wurden in einen 1-1-Kolben geladen. Die Suspension wurde unter Rückfluß für 6 h erhitzt, auf
Raumtemperatur abgekühlt
und dann im Vakuum konzentriert, wodurch das rohe (2S)-2-[(4S)-4-(2,2-Difluorvinyl)-2-oxopyrrolidinyl]butanamid (127
g) erhalten wurde, das in Methyltertbutylether umkristallisiert
wurde, wodurch reines (2S)-2-[(4S)-4-(2,2-Difluorvinyl)-2-oxopyrrolidinyl]butanamid
erhalten wurde (71% Ausbeute).
Protonen-NMR (400 MHz, CDCl3): δ 5,68
(s, breit); 6,38 (s, breit); 5,66 (s, breit); 4,58 (dd, J = 10,1,
J = 5,2); 4,48 (dd, J = 8,9, J = 6,7); 4,28 (ddd, J = 24,0, J =
9,6, J = 1,7); 4,18 (ddd, J = 24,0, J = 9,1, J = 1,6); 3,81 (s); 3,78
(s); 3,66 (dd, J = 9,9, J = 8,2); 3,60–3,48 (m); 3,48–3,41 (m);
3,36 (d, J = 8,5); 3,32–3,22
(m); 2,18 (m); 1,95 (m); 1,87 (s); 1,78–1,58 (m); 0,93 (t, J = 7,6).
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Alternativ
kann (2S)-2-[(4S)-4-(2,2-Difluorvinyl)-2-oxopyrrolidinyl]butanamid
mit Aktivkohle behandelt und dann durch Kristallisation in einem
Gemisch aus Methylisobutylketon und Heptan isoliert werden.