KR910003617B1 - 퀴놀론-및 나프티리돈-카르복실산의 제조방법 - Google Patents

퀴놀론-및 나프티리돈-카르복실산의 제조방법 Download PDF

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Abstract

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Description

퀴놀론- 및 나프티리돈-카르복실산의 제조방법
본 발명은 극히 활성인 항박테리아제를 합성하기 위한 중간물질로서 유용한 하기 일반식(Ⅰ)의 퀴놀론- 및 나프티리돈-카르복실산의 제조 방법에 관한 것이다.
Figure kpo00001
상기식에서, R1은 C1내지 C3알킬, 사이클로프로필, 아미노, 메틸아미노 또는 디메틸아미노 그룹이고, R3는 수소, 니트로 또는 할로겐, 특히 불소 또는 염소이며, R4는 수소 또는 할로겐, 특히 불소 또는 염소이고, A는 질소 또는 임의로 치환된 탄소원자 C-R5(여기서, R5는 수소, 불소 또는 염소이다)일 수 있다.
본 발명은 하기 일반식(Ⅲ)의 아미노-아크릴산 유도체를 환축합시켜 하기 일반식(Ⅱ)의 화합물을 수득하여 알콕시카르보닐그룹 R2를 카르복실그룹으로 가수분해시킴을 특징으로 하여 하기 일반식(Ⅰ)의 퀴놀론- 및 나프티리돈-3-카르복실산을 제조하는 방법에 관한 것이다.
Figure kpo00002
상기식에서, X는 니트로 그룹이거나, 각각의 경우 3개 이하의 탄소원자를 갖는 알콕시, 알킬메르캡토 또는 알킬설포닐그룹일 수 있고, R2는 알코올 부분의 탄소수가 1 내지 3개인 알콕시 카르보닐그룹을 나타내며, R1, R4, R3및 A는 상기 정의한 바와 같다.
하기 일반식(Ⅳ)의 아미노 아크릴산 유도체를 폐환시켜 하기 일반식(Ⅴ)의 퀴놀론- 또는 아자퀴놀론-카르복실산을 수득하는 것은 유럽 특허원 제 0, 004, 279호에 알려져 있다.
Figure kpo00003
상기식에서, X1은 할로겐을 나타낸다.
그러나, 본 발명에 따라 일반식(Ⅲ)의 화합물을 환축합시키면 알코올, 알킬메르캡탄, 아질산 또는 알킬설핀산이 제거되면서 일반식(Ⅱ) 화합물이 수득되는 것은 매우 놀라운 일이다.
일반식(Ⅲ) 화합물의 일반식(Ⅱ) 화합물로의 폐환반응은 약 60 내지 300℃, 바람직하게는 약 80 내지 180℃에서 수행된다.
디옥산, 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈, 설포란 및 바람직하게는 N, N-디메틸포름아미드를 희석제로서 사용할 수 있다.
상기 반응단계에 가능한 축합제는 알코올 라디칼에 1 내지 4개의 탄소원자를 갖는 나트륨 알코올레이트 또는 칼륨 알코올레이트(예:칼륨 3급-부탄올레이트 또는 나트륨 메틸레이트) 및 수소화나트륨 특히 탄산나트륨 또는 탄산칼륨이다.
일반식(Ⅱ) 화합물(RX=COO Alkyl)을 에스테르 가수분해시키면(이는 염기성 또는 산성조건하에 최종단계에서 일어난다), 일반식(Ⅰ)의 퀴놀론- 또는 아자퀴놀론-카르복실산이 수득된다.
화합물(Ⅲ)을 환축합시켜 화합물(Ⅱ)를 수득하는데 있어서, 예를들면, 에틸(5-클로로-2, 4-디니트로벤조일)-3-사이클로프로필아미노 아크릴레이트를 사용하면, 반응경로는 다음 도식으로 나타낼 수 있다.
Figure kpo00004
화합물(Ⅱ)중에서 R4가 할로겐을 나타낼 경우, 이는 아민과의 반응에 의해 아민 라디칼로 치환될 수 있다. 생성된 7-아미노-퀴놀론- 및 7-아미노 나프티리돈-카르복실산은 극히 활성인 살균제이다. 따라서, 예를들면, 공지의 살균제인 시프로플록사신(ciprofloxacim)(독일연방공화국 공개공보 제3, 142, 854호)은 하기 일반식(Ⅱa)의 화합물(R1=사이클로프로필, R2=COOH, RqP=불소, R4=염소, A=CH)을 피페라진과 반응시켜 수득한다.
Figure kpo00005
상기의 합셩경로에서 출발물질로서 사용되는 아미노 아크릴산 유도체는 다음과 같이 수득한다.
Figure kpo00006
상기 방법에서, 디에틸 말로네이트(2)를 마그네슘 에틸레이트의 존재하에 상응하는 방향족 카르복실산 클로라이드 또는 플루오라이드(1)로 아실화시켜 아로일말론산 에스테르(3)를 수득한다(참조:Organicum, 3rd editin 1964, page 438). 수성매질 중에서 화합물(3)을 촉매 유효량의 황산 또는 p-톨루엔설폰산으로 부분가수분해 및 탈카르복실화시키면 에틸 아로일아세테이트(4)가 우수한 수율로 수득되며, 이를 트리에틸 오르토포르메이트/아세트산 무수물을 사용하여 에틸 2-아로일- 또는 2-헤타로일-3-에톡시-아크릴레이트로 전환시킨다.
예를들어, 염화메틸렌, 알코올, 클로로포름, 사이클로헥산 또는 톨루엔 같은 용매중에서 화합물(5)와 아민 R1NH2을 반응시키면 약간 발열반응이 일어나면서 목적한 중간체(Ⅲ)가 수득된다.
출발물질로서 사용되는 아로일 할라이드 및 헤타로일 할라이드는 공지되어 있거나, 문헌으로부터 공지된 방법을 사용하여 수득할 수 있다.
언급될 수 있는 화합물은 2, 4-디니트로-5-클로로벤조일 클로라이드, 2-니트로벤조일 클로라이드, 2, 6-디니트로벤조일 클로라이드, 2, 4-디니트로-벤조일 클로라이드, 4-클로로-2-니트로-벤조일 클로라이드, 2-메톡시벤조일 클로라이드, 2-메틸메르캡토벤조일 클로라이드, 2-메톡시-니코티오닐 클로라이드, 4-클로로-2-메톡시벤조일 클로라이드, 3, 5-디클로로-2-메톡시벤조일 클로라이드, 2-메틸설포닐-벤조일 클로라이드, 5-니트로-2-메톡시벤조일 클로라이드 및 4, 5-디클로로-2-니트로벤조일 클로라이드이다.
또한, 본 발명에 따라 수득할 수 있는 화합물은 실시예에 기재되어 있으며, 특히 다음과 같은 화합물이 언급될 수 있다. 6, 7-디클로로-1-사이클로프로필-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산; 6, 7-디클로로-1-에틸-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산; 7-클로로-1-사이클로프로필-6-플루오로-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산; 7-클로로-6-플루오로-1-에틸-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산; 1-사이클로프로필-6, 7-디플루오로-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산; 6, 7-디플루오로-1-에틸-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산 및 7-클로로-1-사이클로프로필-6-니트로-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산.
하기 표에서 본 발명의 화합물중 일부의 MC 값을 나타낸다.
[표 1]
Figure kpo00007
한천 희석 시험
이소센시테스트 매질/덴레이 멀티포인트-접종기
(Isosensitest medium/Denley Multiopint-Inoculator)
[실시예 1]
6-클로로-1-사이클로프로필-7-니트로-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카복실산
Figure kpo00008
3.7g의 마그네슘 조각을 10㎖의 에탄올 및 1㎖의 사염화탄소 중에서 교반시키고, 반응이 시작되면 20㎖의 에탄올 및 80㎖의 톨루엔 중 24.6g의 디에틸 말로네이트를 50 내지 60℃에서 적가한다. 이어서, 혼합물을 같은 온도에서 1시간 동안 교반하고, 이 용액을 -5 내지 -10℃에서 50㎖의 톨루엔중 40.8g의 5-클로로-2, 4-디니트로-벤조일 클로라이드 현탁액에 적가한다. 이어서, 혼합물을 0℃에서 1시간 동안 교반한 다음, 실온에서 하루밤 동안 방치한다. 이어서 80㎖의 방수 및 10㎖의 농황산을 가한다. 유기상을 분리하고, 수성상을 50㎖의 톨루엔으로 2번 추출하고 유기상을 합하여 염화나트륨 포화용액으로 세척한 다음, 황산나트륨으로 건조시키고, 농축시킨다. 100㎖의 물을 잔사 61.6g에 가하고(0.3g의 4-톨루엔-설폰산을 가하는 것이 유리하다. 혼합물을 환류하에 3시간 동안 가열하여 가수분해 및 탈카르복실화시킨다. 침전물을 흡인여과하고 에테르로 세척한다. 47.5g의 에틸 5-클로로-2, 4-디나트로-벤조일-아세테이트 융점;105 내지 110℃를 수득한다. 액체 아로일아세산 에스테르를 염화메틸렌에 용해시키고, 혼합물을 염화나트륨 포화용액으로 세척하여, 용매를 Na2SO4로 건조시킨 후, 증류시키고, 아로일아세트산 에스테르를 고진공하여 증류시킨다.
47.5g의 생성 에스테르 및 33.3g의 트리에틸 오르토포르메이트를 150 내지 160℃에서 3시간 동안 39g의 무수 아세트산과 함께 가열시킨 후, 혼합물을 보통압력하에 120 내지 130℃에서 농축시킨후, 같은 온도에서 고진공하에 농축시킨다. 48.2g의 에틸 2-(5-클로로-2, 4-디니트로-벤조일)-3-에톡시-아크릴레이트를 오일로서 수득한다.
7.4g의 사이클로프로필아민을 얼음으로 냉각시키면서 150㎖의 에탄올중 48.2g의 상기 화합물에 적가하고, 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반시킨다. 이어서, 이를 150㎖의 물과 함께 교반하여 얼음으로 냉각시키고 분리된 침전물을 흡인여과하고 에탄올/물 혼합물(1:1)로 세척하여 건조시킨다. 47.9g의 에틸 2-(5-클로로-2, 4-디니트로-벤조일)-3-사이클로프로필아미노-아크릴레이트(융점:100 내지 115℃)를 수득한다. 에틸 아세테이트로부터 재결정한 후 31.4g의 황색결정(융점:130 내지 132℃)을 수득한다.1H-NMR 스펙트럼에 따르면, 시스/트란스 혼합물이 존재한다.
0.3g의 80% 강 수소화나트륨을 25㎖의 무수 디옥산중 3.8g의 상기 화합물에 조금씩 가하고 혼합물을 환류하에 2시간 동안 비등점에서 가열한다. 반응 혼합물을 주의하여 얼음에 붓고 침전물을 흡인여과하고 물로 세척하여 건조시킨다. 에탄올로부터 재결정시켜 2g의 에틸 6-클로로-1-사이클로프로필-7-니트로-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실레이트(융점:208 내지 210℃)를 수득한다.
1.1㎖의 농황산을 10㎖의 빙초산 및 8.5㎖의 물중 1.7g의 퀴놀론카르복실산 에스테르에 가하고 혼합물을 150℃에서 2시간 동안 가열한다. 반응혼합물을 20㎖의 빙수와 함께 교반시키고 침전물을 흡인여과하고 물로 세척하여 건조시킨다. 이세토니트릴로부터 재결정한후 1.2g의 6-클로로-1-사이클로프로필-7-니트로-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산(융점:248 내지 250℃)를 분리한다.
[실시예 2]
1-사이클로프로필-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산
Figure kpo00009
2-니트로벤조일 클로라이드를 실시예 1과 유사하게 반응시키며, 반응은 다음 단계로 진행된다: 에틸(2-니트로-벤조일)-아세테이트(수율:70%, 오일), 에틸 2-(2-니트로-벤조일)-3-에톡시-아크릴레이트(조수율:96%, 오일), 에틸 2-(2-니트로-벤조일)-3-사이클로프로필아미노-아크릴레이트(수율:85%, 융점:144 내지 145℃), 에틸 1-사이클로프로필-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실레이트(수율:80%, 융점:165℃), 1-사이클로프로필-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산(수율:95%, 융점:280 내지 282℃ (분해)).
에틸 2-(2-니트로벤조일)-3-사이클로프로필아미노-아크일레이트를 에틸 1-사이클로프로필-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실레이트로 폐환시키는 반응은 칼륨 카보네이트/N, N-디메틸포름아미드를 사용하여 행할 수 있다.
3g의 에틸 2-(2-니트로-벤조일)-3-사이클로프로필-아미노-아크릴레이트를 15㎖의 디메틸포름 아미드 중 1.4g의 K2CO3와 함께 환류하에 비등점에서 2시간 동안 가열시킨다. 가온된 현탁액을 얼음에 붓고 침전물을 흡인여과하고, 물로 세척하여 염화칼슘상에서 건조시킨다. 2.2g의 에틸 1-사이클로프로필-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린-카르복실레이트(융점:163 내지 164℃)를 수득한다.
[실시예 3]
1-메틸-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산
Figure kpo00010
실시예 2의 에틸 2-(2-니트로벤조일)-3-에톡시-아크릴레이트를 실시예 1과 유사한 방법으로 메틸아민과 반응시키며, 반응은 다음 단계로 진행된다: 에틸 2-(2-니트로-벤조일)-3-메틸아미노-아크릴레이트(수율:80%, 융점:127 내지 129℃), 에틸 1-메틸-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실레이트(수율:75%, 융점:110℃), 1-메틸-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산(수율:90%, 융점:284 내지 286℃ (분해)).
[실시예 4]
1-디메틸아미노-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산
Figure kpo00011
실시예 2의 에틸 2-(2-니트로-벤조일)-3-에톡시-아크릴레이트를 실시예 1과 유사한 방법으로 1, 1-디메틸하이드라진과 반응시키며, 반응은 다음 단계로 진행된다. 에틸 2-(2-니트로-벤조일)-3-디메틸하이드라지노-아크릴레이트(수율:85%, 융점:110 내지 112℃), 에틸 1-디메틸아미노-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실레이트(수율:77%, 융점:124 내지 126℃), 1-디메틸아미노-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린-카르복실산(수율:90%, 융점:206 내지 208℃).
[실시예 5]
1-에틸-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산
Figure kpo00012
실시예 2의 에틸 2-(2-니트로-벤조일)-3-에톡시-아크릴레이트를 실시예 1과 유사한 방법으로 수성에틸아민과 반응시키며, 반응은 다음 단계로 진행된다. 에틸 2-(2-니트로-벤조일)-3-에틸아미노-아크릴레이트(수율:80%, 융점:116 내지 118℃), 에틸 1-에틸-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실레이트(수율:95%, 오일), 1-에틸-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산(수율:85%, 융점:250 내지 252℃).
[실시예 6]
1-사이클로프로필-5-니트로-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산.
Figure kpo00013
2, 6-디니트로벤조일 클로라이드를 실시예 1과 유사한 방법으로 반응시키며, 반응은 다음 단계로 진행된다. 에틸(2-6-디니트로-벤조일)-아세테이트(수율:80%, 오일), 에틸 2-(2, 6-디니트로-벤조일)-3-에톡시 아크릴레이트(수율:95%, 오일), 에틸2-(2, 6-디니트로-벤조일)-3-사이클로프로필 아미노아크릴레이트(수율:76%, 융점:143 내지 144℃), 에틸 1-사이클로프로필-5-니트로-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실레이트(수율:90%, 융점:285 내지 287℃(분해)), 1-사이클로프로필-5-니트로-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산(수율:92%, 융점:295 내지 297℃ (분해)).
[실시예 7]
1-사이클로프로필-7-니트로-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산.
Figure kpo00014
2, 4-디니트로-벤조일 클로라이드를 실시예 1과 유사한 방법으로 반응시키며, 반응은 다음 단계로 진행된다. 에틸(2,4-디니트로-벤조일)-아세테이트(수율:75%, 오일), 에틸 2-(2, 4-디니트로-벤조일)-3-에톡시 아크릴레이트(수율:90%, 오일), 에틸2-(2, 4-디니트로-벤조일)-3-사이클로프로필아미노-아크릴레이트(수율:78%, 융점:129 내지 130℃), 에틸 1-사이클로프로필-7-니트로-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실레이트(수율:74%, 융점:221 내지 223℃), 1-사이클로프로필-7-니트로-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실산(수율:92%, 융점:315 내지 317℃ (분해)).
[실시예 8]
에틸 1-사이클로프로필-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실레이트
Figure kpo00015
2-메톡시벤조일 클로라이드를 실시예 1과 유사한 방법으로 반응시키며, 반응은 다음 단계로 진행된다. 에틸(2-메톡시-벤조일)-아세테이트(수율:45%, 비등점 135 내지 140℃/0.06mbar), 에틸 2-(2-메톡시-벤조일)-3-에톡시 아크릴레이트(수율:90%, 오일), 에틸2-(2-메톡시벤조일)-3-사이클로프로필 아미노-아크릴레이트(수율:95%, 오일), 에틸 1-사이클로프로필-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린-카르복실레이트(수율:실시예 2와 유사하게 K2CO3/DMF와 환축합시킨 후 60%, 융점:165 내지 168℃).
[실시예 9]
에틸 1-사이클로프로필-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린-카르복실레이트.
Figure kpo00016
1-메틸메르캡토-벤조일 클로라이드를 실시예 1과 유사한 방법으로 반응시키며, 반응은 다음 단계로 진행된다. 에틸(2-메틸메르켑토-벤조일)-아세테이트(수율:65%, 비등점 157 내지 160℃/0.07 내지 0.1mbar), 에틸 2-(2-메틸메르캡토-벤조일)-3-에톡시-아크릴레이트(수율:95%, 오일), 에틸2-(2-메틸메르캡토-벤조일)-3-사이클로프로필아미노-아크릴레이트(수율:82%, 융점:97 내지 99℃), 에틸 1-사이클로프로필-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실레이트(수율:실시예 2와 유사하게 K2CO3/DMF와 환축합시킨 후 76%, 융점:165 내지 167℃).
[실시예 10]
에틸 1-사이클로프로필-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린-카르복실레이트.
Figure kpo00017
2-메틸설포닐-벤조일 클로라이드를 실시예 1과 유사한 방법으로 반응시키며, 반응은 다음 단계로 진행된다. 에틸(2-메틸설포닐-벤조일)-아세테이트(수율:55%, 오일), 에틸 2-(2-메틸설포닐-벤조일)-3-에톡시-아크릴레이트(수율:94%, 오일), 에틸2-(2-메틸설포닐-벤조일)-3-사이클로프로필 아미노-아크릴레이트(수율:78%, 융점:107℃), 에틸 1-사이클로프로필-1, 4-디하이드로-4-옥소-3-퀴놀린카르복실레이트(수율:80%, 융점:164 내지 167℃).

Claims (10)

1. 하기 일반식(Ⅲ)의 아미노아크릴산 유도체를 환축합시켜 하기 일반식(Ⅱ)의 화합물을 수득한 후, 알콕시카르보닐 그룹 R2를 가수분해시켜 하기 일반식(Ⅰ)의 화합물을 수득함을 특징으로 하여, 하기 일반식(Ⅰ)의 퀴놀론- 및 나프티리돈-카르복실산을 제조하는 방법.
Figure kpo00018
상기식에서, X는 니트로그룹이거나, 각각의 경우 3개 이하의 탄소원자를 갖는 알콕시, 알킬메르캡토 또는 알킬설포닐그룹일 수 있고, R1은 C1내지 C3-알킬, 사이클로프로필, 아미노, 메틸아미노 또는 디메틸아미노 그룹을 나타내고. R2는 알코올 부분의 탄소수가 1 내지 3개인 알콕시카르보닐그룹을 나타내며, R3는 수소, 니트로, 또는 할로겐, 특히, 불소 또는 염소를 나타내고, R4는 수소 또는 할로겐, 특히 불소 또는 염소를 나타내며, A는 질소 또는 임의로 치환된 탄소원자 C-R5(여기서, R5는 수소, 불소 또는 염소를 나타낸다)일 수 있다.
제 1 항에 있어서, 환축합시키기 위한 축합제로서 탄산나트륨 또는 탄산칼륨을 사용하는 방법.
제 1 항에 있어서, 환축합시키기 위한 축합제로서 알코올 라디칼의 탄소수가 1 내지 4개인 나트륨 알코올레이트 또는 칼륨 알코올레이트를 사용하는 방법.
제 1 항에 있어서, 환축합시키기 위한 축합제로서 수소화나트륨을 사용하는 방법.
제 1 항에 있어서, 환축합반응을 60 내지 300℃, 바람직하게는 80 내지 180℃에서 수행하는 방법.
제 1 항에 있어서, 환축합반응을 희석제 중에서 수행하는 방법.
제 1 항에 있어서, 희석제로서 디옥산, 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈, 설포란 또는 N, N-디메틸포름아미드를 사용하는 방법.
제 1 항에 있어서, 환축합반응을 80 내지 180℃에서 수행하는 방법.
제 1 항에 있어서, 알콕시카르보닐그룹 R2를 산성조건하에서 가수분해시키는 방법.
제 1 항에 있어서, 일반식(Ⅲ)의 화합물을 합성하기 위한 출발물질로서 2, 4-디니트로-5-클로로벤조일 클로라이드; 2-니트로벤조일 클로라이드; 2, 6-디니트로벤조일 클로라이드; 2, 4-디니트로벤조일 클로라이드; 4-클로로-2-니트로-벤조일 클로라이드; 2-메톡시-벤조일 클로라이드; 2-메틸메르캡토벤조일 클로라이드, 2-메톡시-니코티노일 클로라이드; 4-클로로-2-메톡시-벤조일 클로라이드; 3, 5-디클로로-2-메톡시벤조일 클로라이드; 2-메틸설포닐-벤조일 클로라이드; 5-니트로-2-메톡시-벤조일 클로라이드 및 4, 5-디클로로-2-니트로 벤조일 클로라이드를 사용하는 방법.
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