本发明涉及有机化合物，特别是式(I)的环戊烯二醇单乙酸酯衍生物的 制备：
其中R1选自C1-C8烷基、C6-C10芳基、C1-C8烷氧基和C6-C10芳氧基。
已经将纯手性环戊烯二醇单乙酸酯衍生物a-d和二醇e-f用作合成宽范 围重要分子(特别是前列腺素类和碳环核苷类)的主要结构单元。
目前顺式对映体a和b的路线包括危险的原料/中间体(环戊二烯和过氧 化物)及操作和/或多变的反应，和/或差的选择性，其限制了它们尤其是按 比例增加的效率和应用。
已经通过将单态氧加到裂化的环戊二烯二聚物并随后还原该过氧化物 而制备出环戊烯二醇单乙酸酯a和b。见Saito等人，“用于抑制DNA聚合酶 的untenone A及其衍生物的结构-活性相互关系”Frontier Research Center for Genome and Drug Discovery，Tokyo University of Science， Noda，Chiba，日本，Bioorg Med Chem Lett，第14卷，第8期，第1975-1977 页(2004)；和Zhang等人，“Versatile Photosensitization System for 1O2-Mediated Oxidation of Alkenes Based on Nafion-Supported Platinum(II)Terpyridyl Acetylide Complex”，Technical Institute of Physics and Chemistry，Chinese Academy of Sciences，北京，中国，Org Lett，第5卷，第18期，第3221-3224页(2003)。二醇可以被二酰基化然后酶 催去对称化而产生1或2。见Lalonde等人，“Cross-Linked Crystals of Candida rugosa Lipase：Highly Efficient Catalysts for the Resolution of Chiral Esters”，Altus Biologics Inc.，Cambridge，MA，美国，JACS， 第117卷，第26期，第6845-6852页(1995)。
环戊二烯溴化后进行乙酸酯置换已被描述，但是收率低。见DePuy和 Zaweski，“环戊烯-3，5-二酮.I.合成和性能”，Iowa State Univ.，Ames， JACS，第81卷，第4920-4924页(1959)。
环戊二烯的过酸氧化已被用于制备二醇前驱体1-4，但是区域选择性和 立体选择性差。见Reimann和Poeschl，“芳族化合物的分子内烷基化.第 32部分.Regioselective synthesis of 4-methyl-1-pyrindan-5-one”，Inst. Pharm.Lebensmittelchemie，Univ.Muenchen，Munich，德国，Pharmazie， 第50卷，第9期，第589-592页(1995)。
已经通过长合成序列手性地制备出二醇反式异构体f和g。见Kimura、 Ehama和Inomata，“C2-对称性4-环戊烯-1，3-二醇的手性制备”，Tohoku Pharmaceutical University，Sendai，日本，Synthesis，第1027-1032页(2002)。
因此需要更有效的生产纯手性环戊烯二醇单乙酸酯衍生物的方法。这 种方法将提供高纯度化合物并适合大规模合成。
本发明涉及式(I)有机化合物的制备：
其中R1选自C1-C8烷基、C6-C10芳基、C1-C8烷氧基和C6-C10芳氧基，包 括以下步骤：
(1)使糠醇在酸性溶液中反应足够形成式(II)化合物的时间：
(2)使式(II)化合物与保护基在非质子溶剂中在碱的存在下反应足够形成式 (III)化合物的时间：
其中T为保护基；
(3)还原式(III)化合物并将所述式(III)化合物的所述保护基去除以提供式 (IV)化合物：
(4)使式(V)化合物：
其中各R1独立地选自C1-C8烷基、C6-C10芳基、C1-C8烷氧基和C6-C10芳 氧基，或
式(Va)化合物：
其中X选自卤素、咪唑或N-羟基苯并三唑，
与式(IV)化合物反应以提供式(VI)化合物：
(5)使式(VI)化合物与酶反应以提供式(I)化合物。
定义：
本文使用以下术语和缩写并定义如下：
“DMAP”为4-二甲基氨基吡啶。
“MTBE”为甲基叔丁基醚。
“DIBAL-H”为二异丁基氢化铝或DIBAH，并且为具有式iBu2AlH的还 原剂，其中iBu代表异丁基。
本文要求保护的合成方法的反应可由有机合成领域的熟练技术人员容 易选择的合适溶剂中进行，所述合适溶剂通常为在反应进行的温度(即可以 在该溶剂的冰点温度至该溶剂的沸点温度之间变化的温度)下基本上不与 原料(反应物)、中间体或产物反应的任何溶剂。给定的反应可以在一种溶 剂中进行或在一种以上溶剂的混合物中进行。取决于具体反应步骤，可以 为具体反应步骤选择合适的溶剂。
合适的非质子溶剂可以包括(举例来说而非限制性的)四氢呋喃，苯， 氯苯，邻-、间-、对-二氯苯，二氯甲烷，甲苯，己烷，环己烷，戊烷，甲 基叔丁基醚，N-甲基吡咯烷，二甲基甲酰胺(DMF)，二甲基乙酰胺(DMAC)， 1，3-二甲基-3，4，5，6-四氢-2(1H)-嘧啶酮(DMPU)，1，3-二甲基-2-咪唑烷酮 (DMI)，N-甲基吡咯烷酮(NMP)，甲酰胺，N-甲基乙酰胺，N-甲基甲酰胺， 乙腈，二甲亚砜，丙腈，甲酸乙酯，乙酸甲酯，六氯丙酮，丙酮，乙基甲 基酮，乙酸乙酯，环丁砜，N，N-二甲基丙酰胺，四甲基脲，硝基甲烷，硝 基苯或六甲基磷酰胺。
本文所用的术语“碱”指的是那些本领域熟练技术人员已知的碱性足 够使醇原位脱质子化而仍然与羰基原位相容的任何碱，如三乙胺、三丁胺、 哌啶、吡咯烷、吡啶、N，N-二异丙基乙胺和N，N-二异丙基胺。
本文所用的“卤素”指的是氟、氯和溴。
本文所用的“C1-C8烷基”包括支化和直链饱和脂族烃基。
本文所用的“C6-C10芳基”包括含有6-10个碳原子的芳族碳环基团且 其例如可以是单环基团如苯基；或者双环基团如萘基。
本文所用的“C1-C8烷氧基”表示具有1-8个碳原子的直链或支化烷氧 基，例如O-C1-C8烷基。
本文所用的“C6-C10芳氧基”表示本文所定义的芳基与氧链接，例如 O-芳基。
本发明所用的酶不特别限于但是包括脂酶、酯酶、酰基转移酶等。优 选衍生自产碱杆菌属(Alkaligenes)微生物的脂酶、衍生自假丝酵母属 (Candida)微生物的脂酶、衍生自假单胞菌属(Pseudomonas)微生物的脂酶、 衍生自毛霉属(Mucor)微生物的脂酶等。
上述衍生自产碱杆菌属微生物的脂酶包括“Lipase PL”(MEITO SANGYO Co.产品的注册商标)等。上述衍生自假丝酵母属微生物的脂酶包 括“Novozym 435”(也称作“Novo SP435”)(Novo-Nordisk A/S产品的注 册商标)、“Lipase OF”(MEITO SANGYO Co.产品的注册商标)、“Lipase MY”(MEITO SANGYO Co.产品的注册商标)等。上述衍生自假单胞菌属 微生物的脂酶包括“Lipase PS AMANO”(AMANO PHARMACEUTICAL Co.产品的注册商标)等。上述衍生自毛霉属微生物的脂酶包括“Lipozyme IM”(Novo-Nordisk A/S产品的注册商标)。
本文所述化合物可以具有不对称中心。所有的手性、非对映体和外消 旋形式均包括在本发明中。应理解的是本发明特定化合物含有不对称取代 的碳原子，并且可以旋光或外消旋形式分离。现有技术熟知如何制备旋光 形式，如由旋光原料通过外消旋形式的拆分或通过合成而制备。所有的手 性、非对映体、外消旋形式和所有的几何异构体形式的结构都是可以的， 除非明确指出具体立体化学或异构体形式。
取代基和/或变量的组合只有当该组合导致稳定化合物的时候才允许。 稳定化合物或稳定结构在本文指的是足够稳固地由反应混合物残存分离至 有用纯度的化合物。
本发明预计以至少多克规模、千克规模、多千克规模或工业规模实施。 本文所用的“多克规模”优选为其中至少一种原料存在10g或更多，更优 选至少50g或更多，甚至更优选至少100g或更多的规模。本文所用的“多 千克规模”指的是其中使用大于1kg的至少一种原料的规模。本文所用的 “工业规模”指的是不同于实验室规模并且足够供应足够临床试验或分配 给消费者的产品的规模。
保护基T可以选自适合于官能团性质的保护基，例如如“有机合成中 的保护基”，T.W.Greene和P.G.M.Wuts，John Wiley & Sons Inc，第二 版(1991)中所述，其参考文献还描述了适于通过氢置换该保护基的程序。
使用已知的酮还原程序或与其类似地进行还原步骤，如下文实施例中 所述。
“亲核催化剂”催化各种反应。亲核催化剂的实例包括但不限于 DMAP。反应的实例包括用酸酐酯化、Baylis-Hillman反应、甲硅烷基化、 三苯甲基化、Steglich-重排、β-内酰胺的斯托丁格合成以及由Berry等人 在“4-二烷基氨基吡啶的催化”及Steglich和Vorbrüggen，“作为 高活性酰化催化剂的O-401R 2001和4-二烷基氨基吡啶”，Angew Chem Int Ed Engl，第17卷，第569-583页(1978)中所述的许多更多的反应。
根据式(I)化合物的制备，在步骤(2)中的保护基合适地为氯-三甲基硅 烷。
根据式(I)化合物的制备，式(V)化合物优选为其中各 R1独立地合适地为C1-C8烷基。更优选式(V)化合物为乙酸酐。
根据式(I)化合物的制备，步骤(5)中的酶合适地为Novo SP435或 Lipase PS Amano。
另一方面，本发明提供了式(Ia)有机化合物的制备：
其包括以下步骤：
(1)使糠醇在含水酸性溶液中反应足够形成式(IIa)化合物的时间：
(2)使式(IIa)化合物与氯-三甲基硅烷在二氯甲烷中在碱的存在下反应足够 形成式(IIIa)化合物的时间：
(3)使式(IIIa)化合物在非质子溶剂中还原以提供式(IVa)化合物的外消旋混 合物：
(4)使所述式(IVa)化合物的外消旋混合物与乙酸酐在非质子溶剂中在碱的 存在下反应足够形成式(VIa)化合物的时间：
(5)使式(VIa)化合物与Novo SP435或Lipase PS Amano(LPS AB0351302) 反应以提供式(Ia)化合物。
根据式(Ia)化合物的制备，步骤(1)的酸性溶液包含磷酸氢钾和正磷酸。
根据式(Ia)化合物的制备，步骤(1)的酸性溶液的pH为约3.0至约5.0.
根据式(Ia)化合物的制备，步骤(2)的碱合适地为三乙胺。
根据式(Ia)化合物的制备，步骤(2)进一步包括亲核催化剂如DMAP。
根据式(Ia)化合物的制备，DIBAL-H用作步骤(3)的还原剂。
根据式(Ia)化合物的制备，步骤(3)的非质子溶剂合适地为甲苯或叔丁 基甲基醚。优选非质子溶剂为甲苯与叔丁基甲基醚的混合物。
根据式(Ia)化合物的制备，步骤(4)的碱合适地为三乙胺。
根据式(Ia)化合物的制备，步骤(4)进一步包括亲核催化剂如DMAP。
根据式(Ia)化合物的制备，步骤(4)中的非质子溶剂合适地为二氯甲烷。
根据式(Ia)化合物的制备，步骤(5)提供的产物化合物(Ia)的对映体比至 少为80％。优选产物化合物(Ia)的对映体比至少为90％。
应理解有机合成领域的熟练技术人员可以准备本文描述或说明的方法 以制备式(I)-(V)化合物和/或式(Ia)-(Va)化合物的同系物。
方案1描绘了合成环戊烯二醇单乙酸酯衍生物如乙酸(1S，4R)-4-羟基- 环戊-2-烯基酯6的主要步骤。
方案1
本发明方法描述了以高纯度生产纯手性环戊烯二醇单乙酸酯衍生物的 更有效的方法。该方法还不包括危险的原料/中间体(环戊二烯和过氧化物) 及操作和/或多变的反应，和/或差的选择性，其限制了它们按比例增加的 效率和应用。
方案2描述了制备4-羟基-环戊-2-烯酮2的方法。
方案2
在方案2中，将酸，优选将正磷酸加入糠醇和磷酸氢钾在水中的溶液 中，调节溶液pH至约4.1。然后在回流时加热该溶液足够时间以生成4- 羟基-环戊-2-烯酮2。
在方案3中，用保护基如氯-三甲基硅烷保护4-羟基-环戊-2-烯酮2。 在保护工艺中，将碱加入非质子溶剂如二氯甲烷的溶液中，然后加入 DMAP。将所得溶液冷却至约0℃并加入氯-三甲基硅烷而保持温度低于 10℃。该反应搅拌进行足够时间以生成4-三甲基硅烷氧基-环戊-2-烯酮3。
方案3
在方案4中，羰基被还原并且去除保护基以提供4-环戊烯-1，3-二醇4 的外消旋混合物。将DIBAL-H在惰性气氛如氮气或氩气下在低于0℃(优 选-20℃至-30℃)的温度下加入4-三甲基硅烷氧基-环戊-2-烯酮3在非质子 溶剂中的溶液中。搅拌所得反应混合物足够时间以生成4-环戊烯-1，3-二醇 4的外消旋混合物。
方案4
方案5提供了以良好的收率产生乙酸(1S，4R)-乙酰氧基-环戊-2-烯基酯 5的方法。
方案5
在约室温下，将碱如三乙胺加入4-环戊烯二醇4在非质子溶剂如二氯 甲烷中的悬浮液中，随后加入DMAP。在低于25℃，通常为0-20℃的温 度下将酸酐或酰基卤，优选乙酸酐加入所得混合物中。加入后，将所得反 应混合物加温至约室温足够时间以生成乙酸(1S，4R)-乙酰氧基-环戊-2-烯 基酯5。
在方案6中，将二乙酸酯5水解成单乙酸酯6，而在提供良好的收率 后将(1S，4R)-乙酰氧基-环戊-2-烯基酯5加入磷酸盐缓冲剂如pH 7(Fluka 73173)、酶如Lipase PS Amano中并如果需要用碱调节pH至约7足够时 间以生成化合物6。碱优选为1M NaOH。
方案6
或者，C2-对称反式醇c和d也可以通过各种在此描述的路线拆分(酶 催)，随后通过该醇的反式选择性还原直接获得：
以下实施例是本发明说明性的实施例。这些实施例用于说明本发明并 不应解释为限制本发明范围。
制备4-羟基-环戊-2-烯酮2
将磷酸氢钾(69g，0.507mol)加入搅拌的糠醇1(1.2L，13.85mol)在水 (24L)中的溶液中。然后逐滴加入2mL正磷酸以将pH从4.5调节至4.1。 然后将该溶液加热至99℃并在该温度下通宵搅拌，从而使清澈黄色溶液 变成浅棕色粘性悬浮液。pH降至4.0。将该反应化合物冷却至60℃并经 由hyflo过滤。将清澈黄色滤液在降低的压力(70℃，10毫巴)下浓缩并使 所得棕色固体悬浮在二氯甲烷(4L)中并搅拌15分钟。然后通过过滤分离悬 浮液并将母液蒸发至干燥。将粗产物(606g)通过在短路蒸馏柱上在130℃， 0.0045毫巴下蒸馏纯化而产生无色液体形式的4-羟基-环戊-2-烯酮 2(448.8g，33％)。
制备4-三甲基硅烷氧基-环戊-2-烯酮3
将三乙胺(781.5mL，5.614mol)加入4-羟基-环戊-2-烯酮2(400g， 4.01mol)在5L二氯甲烷中的溶液中，随后加入4-DMAP(8g，0.064mol)。 将该混合物冷却至0℃并逐滴加入氯-三甲基硅烷(560mL，4.42mol)保持温 度在0-5℃。形成的稠黄悬浮液用THF(1L)稀释并随后在室温下搅拌约1 小时。用二氯甲烷(5L)稀释悬浮液并用15％含水氯化铵(每次5L)萃取两次。 水层用二氯甲烷(3L)萃取。将合并的有机层在Na2SO4上干燥，过滤并在真 空下蒸发至干燥。将粗产物(672.8g)通过在80℃，0.009毫巴下短路蒸馏纯 化而提供445.5g黄色油形式的4-三甲基硅烷氧基-环戊-2-烯酮3(77％)。
制备外消旋4-环戊烯-1，3-二醇4
将甲苯(5.05L，约5.05mol)中DIBAL-H 20％在氩气氛下逐滴加入冷却 的(-30℃)4-三甲基硅烷氧基-环戊-2-烯酮3(520g，3.05mol)在2.1L TBME 与3.1L甲苯混合物中的溶液中，保持温度在-22℃至-25℃。在-22℃下搅 拌该反应混合物1小时(此时TLC显示了原料的完全转化)，然后加温至0℃ 并用饱和NH4Cl(350mL)小心淬灭。通过用CO2-EtOH浴冷却而将温度保 持在0-25℃。用MeOH(10L)稀释该混合物，加入hyflo(125g)，并搅拌该 混合物1小时。吸滤该悬浮液。如上所述用MeOH(5L)清洗滤饼。将合并 的滤液在降低的压力下蒸发至干燥以提供红色非晶型固体形式的粗4-环戊 烯-1，3-二醇4(329g，3.28mol，定量的)。该粗产物用于下个步骤。
制备乙酸(1S，4R)-4-乙酰氧基-环戊-2-烯基酯5
在室温下，用三乙胺(1.27L，9.15mol)和4-DMAP(11.2g，0.09mol)处 理4-环戊烯二醇4(329g，3.05mol)在二氯甲烷(3.2L)中的悬浮液。逐滴加入 乙酸酐，通过用冰浴冷却而保持温度在8-19℃。该混合物在室温下搅拌2 小时。TLC显示了原料的完全转化。将反应混合物倾入充分搅拌的2M HCL水溶液(5L)中。充分搅拌15分钟后，分离出水层并且然后用二氯甲 烷(4L)萃取。随后将合并的有机层用水(2×2.5L)和盐水(2.5L)萃取，然后在 Na2SO4上干燥，过滤并在降低的压力下蒸发至干燥以产生482g棕色油形 式的粗产物。该产物通过在60℃，0.8毫巴下短路蒸馏纯化以产生浅黄色 液体形式的乙酸(1S，4R)-4-乙酰氧基-环戊-2-烯基酯5(370g，68％，经过2 步)。化学纯度：87％顺式和13％反式异构体，通过GC-MS分析。
制备乙酸(1S，4R)-4-羟基-环戊-2-烯基酯6
将382.68g乙酸(1S，4R)-4-乙酰氧基-环戊-2-烯基酯5加入2100g磷酸 盐缓冲剂pH 7中并用1M NaOH将pH调节至pH 7。将4g Lipase PS Amano(LPS AB0351302)加入该反应混合物中并通宵搅拌该反应混合物。
将反应混合物通过用DCM萃取而转移至有机层中(通过TLC检测 DCM/MeOH 95∶5中的水层)。将有机层在MgSO4上干燥，过滤并蒸发至 280g黄色油。
该油在加热的乙醚中溶解并用己烷沉淀。过滤白色晶体并在真空烘箱 中干燥以提供174.02g→58.9％ee：＞99.9％化学纯度：＞99.0％；顺式/ 反式比：＞99.9/0.1；[α]D20＝+64.4℃(c＝1；CHCl3)。
将未反应的乙酸(1S，4R)-4-乙酰氧基-环戊-2-烯基酯再分离并再经历这 些反应条件而生成更多乙酸(1S，4R)-4-羟基-环戊-2-烯基酯。该方法包括：
·用乙酸乙酯萃取水层；
·将有机层在MgSO4上干燥，过滤并蒸发；
·直接向残余物中加入Ac2O(60g)和Et3N(60g)以用DMAP催化乙酰基化， 及
·蒸馏所得二乙酸酯(0.2巴，沸点62℃)而产生44.1g(0.239)浅黄色液体。
使用Novo SP435作为酶重复进行酶催水解反应，发现其提供了良好 的收率、优异的选择性且没有副反应如单乙酸酯产物进一步水解成相应二 醇。