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DE10057996A1 - Diurethan-geschützte 1H-Benzotriazol-1-carboxamidinderivate - Google Patents

Diurethan-geschützte 1H-Benzotriazol-1-carboxamidinderivate

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DE10057996A1
DE10057996A1 DE10057996A DE10057996A DE10057996A1 DE 10057996 A1 DE10057996 A1 DE 10057996A1 DE 10057996 A DE10057996 A DE 10057996A DE 10057996 A DE10057996 A DE 10057996A DE 10057996 A1 DE10057996 A1 DE 10057996A1
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DE
Germany
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benzotriazole
diurethane
reagents
tert
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Withdrawn
Application number
DE10057996A
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English (en)
Inventor
Luis Moroder
Hans-Juergen Musiol
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Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften
Original Assignee
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D249/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D249/16Heterocyclic compounds containing five-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D249/18Benzotriazoles
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Es werden Diurethan-geschützte 1H-Benzotriazol-1-carboxaminderivate der Formel I beschrieben, worin X H oder einen elektronenziehenden Substituenten und R¶1¶ und R¶2¶ jeweils eine tert-Butoxycarbonyl-(Boc)- oder Benzyloxycarbonyl-(Z)-Gruppe bedeuten. Die erfindungsgemäßen Diurethan-geschützten 1H-Benzotriazol-1-carboxamidinderivate gehören zu einer neuen Klasse von Guanidierungsreagenzien und zeichnen sich durch eine hohe Reaktivität bezüglich primären und sekundären Aminen aus. Sie werden hergestellt, indem man ein gegebenenfalls durch einen elektronenanziehenden Substituenten substituiertes 1H-Benzotriazol mit einem Diurethan-geschützten Thioharnstoff oder dem entsprechenden S-Methylisothioharnstoffderivat in einem wasserfreien organischen Lösungsmittel in Gegenwart von Quecksilberchlorid umsetzt. Anwendung finden die Diurethan-geschützten 1H-Benzotriazol-1-carboxamidinderivate als Guanidierungsreagenzien für primäre und sekundäre Amine. Die Umsetzung der primären und sekundären Amine mit den Diurethan-geschützten 1H-Benzotriazol-1-carboxamidin-Derivaten zu N,N'-geschützten Guanidinen erfolgt in einem organischen Lösungsmittel.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Diurethan-geschützte 1H-Benzotriazol-1- carboxamidinderivate mit einer hohen Guanidierungsreaktivität, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ein Verfahren zur Umwandlung von primären und sekundären Aminen in die entsprechenden N,N'-geschützten Guanidinverbindungen.
Es ist bekannt, dass die Guanidingruppe der Aminosäure Arginin in Peptiden und Proteinen in physiologische und pathophysiologische molekulare Erkennungsprozesse verwickelt ist. Ferner sind Guanidingruppen wesentliche Bestandteile der strukturell sehr unterschiedlichen primären und sekundären Metaboliten lebender Organismen. Guanidingruppen finden Anwendung als Komponenten in vielen synthetisch hergestellten Medikamenten, in der Erforschung und dem Design von Enzyminhibitoren und Rezeptorantagonisten als auch in synthetischen Verfahren an festen Trägersubstanzen. Aufgrund der zunehmenden Verwendung der synthetischen Verfahren an festen Trägersubstanzen werden nach wie vor hochwirksame Amidinierungsreagenzien benötigt.[1-3]
In der Vergangenheit fanden Guanidierungsreagenzien wie Cyanamid, O- Methylisoharnstoffhydrogensulfat, S-Methylisothioharnstoffhydrogensul­ fat, 3,5-Dimethyl-pyrazol-1-carboxamidinnitrat und 1H-Pyrazol-1- carboxamidinhydrochlorid [7] breite Anwendung. Ihre Umsetzung mit primären und sekundären Aminen führte zur Bildung von ungeschützten Mono- und insbesondere Polyguanidinderivaten. Die Aufreinigung der gebildeten ungeschützten Guanidinderivate und insbesondere die Abtrennung der nicht umgesetzten Aminvorstufe gestaltet sich jedoch als äußerst schwierig.[4,5] Die jüngsten Arbeiten auf diesem Gebiet konzentrierten sich daher hauptsächlich auf die Entwicklung von N-mono- und N,N'-bis-geschützten Guanidierungsreagenzien, um die Aufreinigung der entstehenden Mono- bzw. Bis-geschützten Guanidinverbindungen zu erleichtern. Die zusätzliche Verwendung von elektronenziehenden Schutzgruppen - wie sie z. B. in Mono- und Diurethan-geschützten Carboxamidinderivaten vorhanden sind - führt zu einer Zunahme der Elektrophilie am Amidinokohlenstoffatom und somit zu einer verstärkten Reaktivität gegenüber Aminen. Die Guanidierungsreagenzien 1 bis 4 ermöglichen eine unmittelbare Herstellung von N-mono- und N,N'-bis- geschützten Guanidinderivaten sowohl in Lösung als auch auf festen Trägersubstanzen.[8-23]
Die Mono- und Diurethan-geschützten Guanidierungsreagenzien 1 bis 4 weisen aufgrund der erhöhten Elektrophilie ihres Amidinokohlenstoffatoms eine verstärkte Reaktivität gegenüber primären und sekundären Aminen auf. Jedoch haben selbst die jüngst entwickelten Guanidierungsreagenzien nicht die erwartete große Anwendung gefunden.
Der vorliegenden Erfindung lag das Ziel zugrunde, Diurethan-geschützte 1H-Benzotriazol-1-carboxamidinderivate für die Guanidierung von primären und sekundären Aminen bereitzustellen, welche die genannten Nachteile entsprechend dem Stand der Technik nicht aufweisen und sich durch eine hohe Guanidierungsreaktivität auszeichnen.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch die Bereitstellung der N,N'- Diurethan-geschützten 1H-Benzotriazol-1-carboxamidinderivate der allgemeinen Formel I
gelöst, worin X H oder einen elektronenanziehenden Substituenten und R1 und R2 jeweils eine Urethan-Schutzgruppe, vorzugsweise eine tert- Butoxycarbonyl-(Boc)- oder Benzyloxycarbonyl-(Z)-Gruppe bedeuten. Die elektronenanziehenden Substituenten sind beschrieben in Advanced Organic Chemistry, Reactions, Mechanisms, and Structure, J. March, 1992, S. 88, John Wiley & Sons und in Tetrahedron Letters 37, 1973, S. 3627-3630, Pergamon Press.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die erfindungsgemäßen N,N'-Diurethan-geschützten 1H-Benzotriazol-1-carboxamidinderivate eine neue Klasse von hochreaktiven Guanidierungsreagenzien bilden. Die Elektrophilie des Amidinokohlenstoffatoms ist in den N,N'-Diurethan­ geschützten 1H-Benzotriazol-1-carboxamidinderivaten aufgrund der elektronenziehenden Boc- bzw. Z-Gruppen stark erhöht. Dies führt zu einer elektronenziehenden Boc- bzw. Z-Gruppen stark erhöht. Dies führt zu einer erhöhten Reaktivität gegenüber primären und sekundären Aminen. Zusätzlich weisen die erfindungsgemäßen N,N'-Diurethan-geschützten 1H- Benzotriazol-1-carboxamidinderivate sehr gute Abgangsgruppen auf, wodurch ihre Reaktivität bei der Umsetzung der primären und sekundären Aminen in die entsprechenden N,N'-Guanidinderivate zusätzlich erhöht wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wurden die Verbindungen N,N'-Di-(tert-butoxycarbonyl)-1H-benzotriazol-1-carboxamidin und N,N'-Di- (tert-butoxycarbonyl)-6-nitro-1H-benzotriazol-1-carboxamidin bereitge­ stellt. Beide Verbindungen zeichnen sich durch ihre extrem hohe Reaktivität gegenüber primären und sekundären Aminen aus und sind daher sehr gut für eine quantitative Amidinierung von Aminogruppen sowohl in Lösung als auch auf festen Trägersubstanzen geeignet. Diese Tatsache ist besonders für die kombinatorische Chemie von großer Bedeutung.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen N,N'-Diurethan-geschützten 1H- Benzotriazol-1-carboxamidin-Derivate erfolgt durch Umsetzung von einem gegebenenfalls durch einen elektronenanziehenden Substituenten sub­ stituiertes 1H-Benzotriazol mit einem Diurethan-geschützten Thioharnstoff oder dem entsprechenden S-Methylisothioharnstoffderivat in einem wasserfreien organischen Lösungsmittel in Gegenwart einer organischen Hilfsbase und von Quecksilber(II)chlorid. Vorzugsweise wird als Lösungsmittel ein polares aprotisches organisches Lösungsmittel, vorzugsweise Dimethylformamid oder N-Methylpyrrolidon und als organische Hilfsbase Triethylamin verwendet.
Als Diurethan-geschützte S-Methylisothioharnstoffe wurden bevorzugt N,N'-Di(benzyloxycarbonyl)- und N,N'-Di-(tert-butoxycarbonyl)-S- methylisothioharnstoffe und als Diurethan-geschützter Thioharnstoff das entsprechende N,N'-Di-(tert-butoxycarbonyl)-Derivat verwendet.
Vorzugsweise wurde als substituiertes 1H-Benzotriazol 6-Nitro-1H- benzotriazol und 6-Chlor-1H-benzotriazol eingesetzt.
Die Einzelheiten der Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellungsver­ fahrens bieten keine besonderen Schwierigkeiten und diese kann nach an sich bekannten Methoden und in bekannten verfahrenstechnischen Apparaturen erfolgen. Auf diese Weise werden N,N'-Diurethan-geschützte 1H-Benzotriazol-1-carboxamidinderivate erhalten. Die hohe Reinheit der erfindungsgemäßen N,N'-Diurethan-geschützten 1H-Benzotriazol-1- carboxamidinderivate wurde durch Schmelzpunktbestimmung, Dünnschichtchromatographie, HPLC, ESI-MS, 1H-NMR und 13C-NMR bestätigt.
Die erfindungsgemäßen N,N'-Diurethan-geschützten 1H-Benzotriazol-1- carboxoamidinderivate bilden eine neue Klasse von hochreaktiven Guanidie­ rungsreagenzien und finden Anwendung bei der Amidinierung von primären und sekundären Aminen sowohl in Lösung als auch auf festen Trägersub­ stanzen. Die Umsetzung der erfindungsgemäßen N,N'-Diurethan-geschütz­ ten 1H-Benzotriazol-1-carboxamidinderivate mit primären und sekundären Aminen zu N,N'-geschützten Guanidinderivaten erfolgt in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels. Vorzugsweise wird die Umsetzung in Dichlormethan durchgeführt.
Die Durchführung der erfindungsgemäßen Guanidierungsreaktion bereitet keine besonderen Schwierigkeiten und kann nach an sich bekannten Methoden und in bekannten verfahrenstechnischen Apparaturen erfolgen. Auf diese Weise werden N,N'-geschützte Guanidinderivate in extrem hoher Ausbeute (bis zu 100%) und hoher Reinheit erhalten. Durch Schmelzpunktbestimmung, Dünnschichtchromatographie, ESI-MS, 1H-NMR und 13C-NMR können die hergestellten N,N'-geschützten Guanidinderivate eindeutig charakterisiert und ihre hohe Reinheit bestimmt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird bei der Guanidierungs­ reaktion als N,N'-Diurethan-geschütztes 1H-Benzotriazol-1- carboxamidinderivat N,N'-Di-(tert-butoxycarbonyl)-1H-benzotriazol-1- carboxamidin und N,N'-Di-(tert-butoxycarbonyl)-6-nitro-1H-benzotriazol-1- carboxamidin verwendet. Mit beiden Reagenzien wird eine einfache und quantitative Umwandlung der primären und sekundären Amine in N,N'- Diurethan-geschützte Guanidinderivate erreicht.
Es ist besonders zu erwähnen, dass mit den erfindungsgemäßen Guanidie­ rungsreagenzien auch schwach nukleophile Amine wie z. B. Anilin in extrem hoher Ausbeute amidiniert werden. Die Guanidierung von schwach nukleophilen Aminen verlief hingegen mit den bekannten Guanidierungs­ reagenzien nicht zufriedenstellend, wodurch eine breite Anwendung der Guanidierung bisher verhindert wurde.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.
Beispiele A. Herstellungsbeispiele Beispiel A1 Herstellung von N,N'-Di-(tert-butoxycarbonyl)-1H-benzotriazol-1-carbox­ amidin
Zu einer rührenden Lösung aus 1H-Benzotriazol (357 mg, 3 mmol), N,N'-Di- (tert-butoxycarbonyl)-Thioharnstoff (829 mg, 3 mmol) und TEA (1,38 ml, 9,9 mmol) in trockenem Dimethylformamid (6 ml) wurde bei 0°C HgCl2 (896 mg, 3,3 mmol) gegeben. Nach 12 Stunden bei Raumtemperatur wurde die Reaktion unter vermindertem Druck konzentriert, mit EtOAc (100 ml) verdünnt und durch einen Celite-Bett gefiltert. Das Filtrat wurde mit H2O (20 ml), 5% aq Na2CO3 (20 ml), H2O (20 ml), Kochsalzlösung (20 ml) gewaschen und getrocknet (Na2SO4). Das Lösungsmittel wurde entfernt und das Produkt aus Hexan (40 ml) kristallisiert; Ausbeute: 730 mg (67 %).
Schmelzpunkt (mp) 143-144°C; homogen in der Dünnschichtchromatogra­ phie (TLC) (Hexan/Methyltert-butylether/AcOH, 40 : 10 : 2) und HPLC (linearer Gradient (12 min) aus Acetonitril/2% H3PO4 von 5 : 95 bis 80 : 20) (tR = 11,70); ESI-MS: m/z = 362,2 [M + H]+; Mr = 361,40 berechnet für C17H23N5O4; 1H-NMR (CDCl3; 400 MHz): δ 9,038 (s, 1H, NH), 8,381, 8,110 (2d, 2H, C4H, C7H); 7,651, 7,501 (2 t, 2H, C5H, C6H), 1,602, 1,565, 1,548 (8H, 6CH3); 13C-NMR (CDCl3; 100 MHz): d 115,285, 120,234, 126,022, 130,192 (4C, C4,5,6,7) 28,093 (6C, 6CH3).
Beispiel A2 N,N'-Di-(tert-butoxycarbonyl)-6-nitro-1H-benzotriazol-1-carboxamidin
Zu einer rührenden Lösung aus 6-Nitro-1H-benzotriazol (630 mg, 3,5 mmol), N,N'-Di-(tert-butoxycarbonyl)-Thioharnstoff (980 mg, 3,5 mmol) und TEA (1,62 ml, 11,55 mmol) in trockenem Dimethylformamid (12 ml) wurde bei 0°C HgCl2 (1,045 g, 3,85 mmol) gegeben. Nach 4 Stunden bei Raumtemperatur wurde die Reaktion unter vermindertem Druck konzentriert, mit EtOAc (100 ml) verdünnt und durch einen Celite-Bett filtriert. Das Filtrat wurde mit H2O (20 ml), 5% aq Na2CO3 (20 ml), H2O (20 ml), Kochsalzlösung (20 ml) gewaschen und getrocknet (Na2SO4). Das Lösungsmittel wurde entfernt und das Produkt durch Flashchromatographie (90 g Silikagel in Hexan/Methyltert-butylether, 3 : 1) gereinigt und aus Methyltert-butylether/Hexan kristallisiert; Ausbeute: 700 mg (50%).
Schmelzpunkt (mp) 126-128°C; homogen in der Dünnschichtchromatogra­ phie (TLC) (Hexan/Methyltert-Butylether/AcOH, 40 : 10 : 2) und HPLC (linearer Gradient (12 min) aus Acetonitril/2% H3PO4 von 5 : 95 bis 80 : 20) (tR = 11,96); ESI-MS: m/z = 497,2, [M + H]+; Mr = 406,40 berechnet für C17H22N6O6; 1H-NMR (CDCl3; 400 MHz): δ 9,061 (s, 1H, NH) 8,531 (d, 2H, C4H, C5H) 8,528 (s, 1H, H7); 13C-NMR (CDCl3; 100 MHz): δ 15,957, 117,055, 124,877 (3C, C4,5,7) 28,061 (6C, 6CH3).
B. Umsetzungsbeispiele Beispiel B1 N,N'-Di-(tert-butoxycarbonyl)-N''-benzylguanidin
Benzylamin (26 µl, 0,24 mmol) wurde zu einer rührenden Lösung aus N,N'- Di-(tert-butoxycarbonyl)-1H benzotriazol-1-carboxamidin(72 mg, 0,2 mmol) in trockenem CH2Cl2 (1 ml) bei Raumtemperatur gegeben. Nach 30 Minuten wurde die Mischung mit Diisopropylether (12 ml) verdünnt und mit 0,25 M aq KHSO4 (3 ml), H2O (2 × 2 ml) und Kochsalzlösung (1 ml) gewaschen. Die organische Phase wurde getrocknet (Na2SO4), filtriert und konzentriert. Das Rohprodukt wurde durch Flashchromatographie (18 g Silikagel in Hexan/Methyltert-butylether, 4 : 1) gereinigt; Ausbeute: 70 mg (100%).
Schmelztemperatur (mp) 125-126°C; Lit.: Drake, B., Patek, M., Lebl, M., Synthesis, 1994, 579-582: 126-127°C; homogen in der Dünnschicht­ chromatographie (TLC) (Hexan/Methyltert-butylether/AcOH, 40 : 10 : 2); ESI- MS: m/z = 350,2 [M + H]+; Mr = 349,33 berechnet für C18H27N3O4; 1H- NMR und 13C-NMR sind mit der zugewiesenen Struktur übereinstimmend.
Beispiel B2 N,N'-Di-(tert-butoxycarbonyl)-N''-phenylguanidin
  • A) Anilin (44 µl, 0,48 mmol) wurde bei Raumtempertur zu einer rührenden Lösung aus N,N'-Di-(tert-butoxycarbonyl)-1H-benzotriazol-1-carboxamidin (145 mg, 0,4 mmol) in trockenem CH2Cl2 (2 ml) bei Raumtemperatur gegeben. Nach 2 Stunden wurde die Mischung mit Diisopropylether (12 ml) verdünnt und mit 0,25 M aq KHSO4 (3 ml), H2O (2 × 2 ml) und Kochsalzlö­ sung (1 ml) gewaschen. Die organische Phase wurde getrocknet (Na2SO4), filtriert und konzentriert. Das Rohprodukt wurde durch Flashchromatogra­ phie (18 g Silikagel in Hexan/Methyltert-butylether, 4 : 1) gereinigt; Ausbeute: 120 mg (90%).
    Schmelzpunkt (mp) 131-133°C; Lit.: Feichtinger, K., Sings, H. L., Baker, T. J., Matthews, K., Goodman, M. J., Org. Chem. 63, 1998, 8432-8439: 132-134°C; homogen in der Dünnschichtchromatographie (TLC) (Hexan/Methyltert-butylether/AcOH, 40 : 10 : 2); ESI-MS: m/z = 3336,4 [M + H]+; Mr = 335,41 berechnet für C17H25N3O4; 1H-NMR und 13C-NMR sind mit der zugewiesenen Struktur übereinstimmend.
  • B) N,N'-Di-(tert-butoxycarbonyl)-N''-phenylguanidin wurde wie in der oben beschriebenen Methode A) aus Anilin (44 µl, 0,48 mmol) und N,N'-Di-(tert­ butoxycarbonyl)-6-nitro-1H-benzotriazol-1-carboxamidin (164 mg, 0,4 mmol) hergestellt. Nach 1 Stunde wurde die Reaktionsmischung wie oben beschrieben aufgearbeitet; Ausbeute: 134 mg (100%).
Literaturangabe
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Claims (8)

1. Verbindung der allgemeinen Formel I
worin X H oder einen elektronenanziehenden Substituenten und R1 und R2 jeweils eine Urethan-Schutzgruppe bedeuten.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass X eine Nitrogruppe, vorzugsweise 5(6)-Nitro und 4(7)-Nitro oder eine Halogengruppe, vorzugsweise 5(6)-Halogen und 4(7)- Halogen, besonders bevorzugt 5(6)-Chlor und 4(7)-Chlor bedeutet.
3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Urethan-Schutzgruppe eine tert-Butoxycarbonyl-(Boc)- oder eine Benzyloxycarbonyl-(Z)-Gruppe ist.
4. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass R1 und R2 gleich sind.
5. Verfahren zur Umwandlung von primären und sekundären Aminen in N,N'-geschützte Guanidine, dadurch gekennzeichnet, dass ein primäres Amin mit einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise Dichlormethan umgesetzt wird.
6. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man ein gegebenenfalls durch einen elektronenanziehenden Substituenten substituiertes 1H-Benzotriazol mit Diurethan-geschütz­ tem Thioharnstoff oder dem entsprechenden S-Methylisothioharn­ stoffderivat in einem wasserfreien, polaren aprotischen organischen Lösungsmittel in Gegenwart einer organischen Hilfsbase und von Quecksilber(II)chlorid umsetzt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Diurethan-geschützter Thioharnstoff N,N'-Di-Boc- Thioharnstoff und als S-Methylisothioharnstoff N,N'-Di-Boc-S- Methylisothioharnstoff und N,N'-Di-Z-S-Methylisothioharnstoff verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als polares aprotisches organisches Lösungsmittel Dimethylformamid und N-Methylpyrrolidon und als organische Hilfsbase Triethylamin, Diisopropylethylamin und 1,8- Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en verwendet wird.
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